專利名稱：醫用回旋加速器腔體打火保護的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于加速器技術領域，具體涉及醫用回旋加速器腔體打火的裝置。
背景技術：
在射頻電場激勵下，回旋加速器射頻腔體表面污損汽化引起的主真空室局部真空惡化及腔體表面微觀突起的存在，都有可能引起打火現象，打火現象引起射頻功率瞬間反射過大，對發射機形成沖擊，同時打火時的高能量釋放會破壞腔體結構，影響加速器系統安全穩定運行。一般地，在正式運行前將進行腔體表面預處理和腔體鍛煉以減少腔體打火發生的可能性。而在實際運行中，加速器開蓋調試及維護過程中勢必會將腔體暴露在大氣環境下，腔體將重新吸附水汽雜質，導致處理過程的逆變。腔體打火保護的傳統處理方法可在高功率和小信號兩個功率水平上處理，前者通過在發射機和腔體之間加入一級環形器實現，造價非常高；后者一般通過硬件切斷射頻激勵實現，但是只有一級保護，存在安全性方面的風險。

實用新型內容(一)實用新型目的根據現有技術所存在的問題，本實用新型提供了一種簡單有效、增加冗余保護并能及時恢復射頻信號的打火保護裝置。(二)技術方案為了解決現有技術所存在的問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的:醫用回旋加速器腔體打火保護的裝置，該裝置主要包括腔體信號監測模塊、脈沖整形模塊及主控處理單元模塊。腔體信號監測模塊對腔體取樣處理，識別打火信號，并將得到的打火信號輸出至脈沖整形模塊，脈沖整形模塊對打火信號進行處理，生成脈寬為Tw的單穩態信號控制射頻開關進行硬件關斷，關斷Tw時間后由脈沖整形模塊控制射頻開關進行硬件恢復；脈沖整形模塊對打火信號進行處理生成數字量，用于主控處理單元模塊進行軟件保護；調整脈沖整形模塊的濾波器時間常數，在射頻信號關斷期間形成腔體信號的偽連續狀態，在信號關斷結束后直接重啟至連續狀態，實現軟件保護后的信號恢復。優選地，腔體信號監測模塊對腔體取樣腔信號進行檢波、濾波、信號微分、比較得到打火信號，并將打火信號輸出至脈沖整形模塊。優選地，主控處理單元模塊與脈沖整形模塊、信號源之間為數字通信連接。優選地，腔體信號監測模塊通過模擬信號線與脈沖整形模塊連接。優選地，主控處理單元模塊為MotOTolaie位數字信號處理器。(三)有益效果采用本實用新型提供的醫用回旋加速器腔體打火保護的裝置，與傳統的打火保護裝置只有硬件保護相比，該裝置采用硬件和軟件兩級保護，使打火保護的安全性更高，而且軟件保護是直接將信號源切斷，關斷更徹底，通過調整幅度檢波后的濾波器時間常數T，并且使T大于Tw，可保證射頻激勵關斷期間信號處于偽連續狀態，當射頻激勵軟件關斷結束后將PLL信號源幅度字恢復原有功率水平，實現軟件保護后的快速恢復。

圖1打火保護裝置示意圖；圖2打火保護工作點連接示意圖；圖3打火保護及快速恢復在線測試示意圖。
具體實施方式
下面結合說明書附圖和具體實施方式
，對本實用新型做進一步闡述。實施例1醫用回旋加速器腔體打火保護的裝置，如圖1所示，該裝置主要包括腔體信號監測模塊、脈沖整形模塊及主控處理單元模塊，腔體信號監測模塊對腔體取樣處理，識別打火信號，并將得到的打火信號輸出至脈沖整形模塊，脈沖整形模塊對打火信號進行處理，生成脈寬為Tw的單穩態信號或數字量，分別用于射頻開關硬件保護和主控處理單元軟件保護。調整脈沖整形模塊的濾波器時間常數T，使T大于Tw，可在射頻信號關斷期間形成腔體信號的偽連續狀態，在信號關斷結束后直接重啟至連續狀態，實現軟件保護后腔體打火后信號的恢復。當硬件關斷激勵時間結束后，低電平系統直接輸出關斷之前的功率水平，實現打火保護后的快速恢復；腔體信號監測模塊對腔體取樣腔信號進行檢波、濾波、信號微分、比較得到打火信號，并將打火信號輸出至脈沖整形模塊；主控處理單元模塊與脈沖整形模塊、信號源之間為數字通信連接。腔體信號監測模塊通過模擬信號線與脈沖整形模塊連接。主控處理單元模塊為Motorolal6位數字信號處理器。以某醫用回旋加速器為例，該加速器實際運行所需功率約16kW，包括腔體損耗
14.6kff及束流功率1.4kW。腔體取樣耦合度為-50.6dB,則腔體取樣為3.92Vpp (線損按5.2dB)。以射頻脈沖方式驅動腔體，占空比為1: 10，周期為10ms，測得腔體特征時間常數為14us，腔體內能量釋放速率大于3.92Vpp/14us即有打火現象發生。用Agilent E4421B信號源AM調制模式模擬腔體打火速率，標定負電平具體值為-0.1746V，腔體信號監測模塊對腔體取樣經微分后與該負電平比較產生打火時的窄脈沖信號，并用此窄脈沖下降沿觸發定時器，產生Tw為Ims的高電平單穩態脈沖輸出，定義射頻開關控制信號為高電平時禁止射頻輸出，并且在射頻信號為連續狀態時打火保護單穩態輸出才能控制該射頻開關，采用圖2所示的開環連接方式將得到打火時硬件關斷射頻激勵的響應。其中，測試信號源設置為幅度調制，調制信號類型為方波，調制深度20%，將信號源輸出連至30W功率放大器，調節信號源幅度，使得三功分輸出為3.92Vpp。三功分輸出一路直接連至示波器觀測，一路接50歐負載，另一路作為打火裝置輸入，模擬腔體打火信號。主控處理單元與信號源之間為數字通信連接，主要用于軟件關斷信號源和恢復，脈沖整形輸出信號控制射頻開關形成硬件關斷及恢復，信號源經過射頻開關調制后輸出至發射機，此處連至示波器用于打火保護及恢復的測試。由于軟件關斷時間相對硬件關斷時間要短，并在時域上重疊，上述測試無法單獨顯示其作用，可采用設定假信號和巡檢方式單獨測試。設置腔體取樣檢波后濾波器時間常數為100ms，該時間足以在射頻激勵關斷期間保證偽連續狀態的維持。在軟件中設置關斷時間結束后再次進入偽連續狀態時，系統將直接連續重啟至打火前功率狀態。在該醫用回旋加速器上在線驗證，得到圖3所示的打火保護及快速恢復信號波形。若腔體打火時間間隔在Ims以上且非連續，則打火保護和快速恢復可以連續響應。定義脈沖狀態為低電平，連續狀態為高電平，兩狀態的比較門限為+7V，根據濾波器的e指數衰落趨勢可知，若濾波器之后電平初始狀態值較高，則可承受的連續打火次數較多，即功率水平越高，抗打火能力越強。實際上功率水平越高，打火幾率也將增大，故通常采用由低功率到聞功率逐步提聞的方式鍛煉及運行。
權利要求1.醫用回旋加速器腔體打火保護的裝置，其特征在于，該裝置主要包括腔體信號監測模塊、脈沖整形模塊及主控處理單元模塊； 所述的腔體信號監測模塊對腔體取樣處理，識別打火信號，并將得到的打火信號輸出至脈沖整形模塊，脈沖整形模塊對打火信號進行處理，生成脈寬為Tw的單穩態信號控制射頻開關進行硬件關斷，關斷Tw時間后由脈沖整形模塊控制射頻開關進行硬件恢復；脈沖整形模塊對打火信號進行處理生成數字量，用于主控處理單元模塊進行軟件保護，調整脈沖整形模塊的濾波器時間常數，在射頻信號關斷期間形成腔體信號的偽連續狀態，在信號關斷結束后直接重啟至連續狀態，實現軟件保護后的信號恢復。
2.根據權利要求1所述的醫用回旋加速器腔體打火保護的裝置，其特征在于，腔體信號監測模塊對腔體取樣信號進行檢波、濾波、信號微分、比較得到打火信號，并將打火信號輸出至脈沖整形模塊。
3.根據權利要求1所述的醫用回旋加速器腔體打火保護的裝置，其特征在于，主控處理單元模塊與脈沖整形模塊之間為數字通信連接。
4.根據權利要求1所述的醫用回旋加速器腔體打火保護的裝置，其特征在于，腔體信號監測模塊通過模擬信號線與脈沖整形模塊連接。
5.根據權利要求1所述的醫用回旋加速器腔體打火保護的裝置，其特征在于，主控處理單兀模塊為Motorolal6位數字信號處理器。
專利摘要本實用新型屬于加速器技術領域，公開了醫用回旋加速器腔體打火保護的裝置，打火保護的裝置主要包括腔體信號監測模塊、脈沖整形模塊及主控處理單元模塊，其中腔體信號監測模塊對腔體取樣處理，識別打火信號；脈沖整形模塊對打火信號進行處理，生成脈寬為Tw的單穩態信號或數字量，分別用于射頻開關硬件保護和主控處理單元軟件保護，該裝置可快速實現打火保護及恢復。
文檔編號H05H13/00GK203057675SQ20122073459
公開日2013年7月10日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者殷治國, 李鵬展, 張天爵, 紀彬, 趙振魯, 雷鈺, 付曉亮, 宋國芳 申請人:中國原子能科學研究院