專利名稱：醫(yī)用回旋加速器腔體打火保護的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于加速器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及醫(yī)用回旋加速器腔體打火的裝置。
背景技術(shù)：
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(xiàn)象，打火現(xiàn)象引起射頻功率瞬間反射過大，對發(fā)射機形成沖擊，同時打火時的高能量釋放會破壞腔體結(jié)構(gòu)，影響加速器系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。一般地，在正式運行前將進行腔體表面預(yù)處理和腔體鍛煉以減少腔體打火發(fā)生的可能性。而在實際運行中，加速器開蓋調(diào)試及維護過程中勢必會將腔體暴露在大氣環(huán)境下，腔體將重新吸附水汽雜質(zhì)，導(dǎo)致處理過程的逆變。腔體打火保護的傳統(tǒng)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(fā)射機和腔體之間加入一級環(huán)形器實現(xiàn)，造價非常高；后者一般通過硬件切斷射頻激勵實現(xiàn)，但是只有一級保護，存在安全性方面的風(fēng)險。

實用新型內(nèi)容(一)實用新型目的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)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(fù)射頻信號的打火保護裝置。(二)技術(shù)方案為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:醫(yī)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(jiān)測模塊、脈沖整形模塊及主控處理單元模塊。腔體信號監(jiān)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(wěn)態(tài)信號控制射頻開關(guān)進行硬件關(guān)斷，關(guān)斷Tw時間后由脈沖整形模塊控制射頻開關(guān)進行硬件恢復(fù)；脈沖整形模塊對打火信號進行處理生成數(shù)字量，用于主控處理單元模塊進行軟件保護；調(diào)整脈沖整形模塊的濾波器時間常數(shù)，在射頻信號關(guān)斷期間形成腔體信號的偽連續(xù)狀態(tài)，在信號關(guān)斷結(jié)束后直接重啟至連續(xù)狀態(tài)，實現(xiàn)軟件保護后的信號恢復(fù)。優(yōu)選地，腔體信號監(jiān)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(yōu)選地，主控處理單元模塊與脈沖整形模塊、信號源之間為數(shù)字通信連接。優(yōu)選地，腔體信號監(jiān)測模塊通過模擬信號線與脈沖整形模塊連接。優(yōu)選地，主控處理單元模塊為MotOTolaie位數(shù)字信號處理器。(三)有益效果采用本實用新型提供的醫(yī)用回旋加速器腔體打火保護的裝置，與傳統(tǒng)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(guān)斷更徹底，通過調(diào)整幅度檢波后的濾波器時間常數(shù)T，并且使T大于Tw，可保證射頻激勵關(guān)斷期間信號處于偽連續(xù)狀態(tài)，當(dāng)射頻激勵軟件關(guān)斷結(jié)束后將PLL信號源幅度字恢復(fù)原有功率水平，實現(xiàn)軟件保護后的快速恢復(fù)。

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(fù)在線測試示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)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(yī)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(jiān)測模塊、脈沖整形模塊及主控處理單元模塊，腔體信號監(jiān)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(wěn)態(tài)信號或數(shù)字量，分別用于射頻開關(guān)硬件保護和主控處理單元軟件保護。調(diào)整脈沖整形模塊的濾波器時間常數(shù)T，使T大于Tw，可在射頻信號關(guān)斷期間形成腔體信號的偽連續(xù)狀態(tài)，在信號關(guān)斷結(jié)束后直接重啟至連續(xù)狀態(tài)，實現(xiàn)軟件保護后腔體打火后信號的恢復(fù)。當(dāng)硬件關(guān)斷激勵時間結(jié)束后，低電平系統(tǒng)直接輸出關(guān)斷之前的功率水平，實現(xiàn)打火保護后的快速恢復(fù)；腔體信號監(jiān)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(shù)字通信連接。腔體信號監(jiān)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(shù)字信號處理器。以某醫(yī)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(qū)動腔體，占空比為1: 10，周期為10ms，測得腔體特征時間常數(shù)為14us，腔體內(nèi)能量釋放速率大于3.92Vpp/14us即有打火現(xiàn)象發(fā)生。用Agilent E4421B信號源AM調(diào)制模式模擬腔體打火速率，標(biāo)定負電平具體值為-0.1746V，腔體信號監(jiān)測模塊對腔體取樣經(jīng)微分后與該負電平比較產(chǎn)生打火時的窄脈沖信號，并用此窄脈沖下降沿觸發(fā)定時器，產(chǎn)生Tw為Ims的高電平單穩(wěn)態(tài)脈沖輸出，定義射頻開關(guān)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(xù)狀態(tài)時打火保護單穩(wěn)態(tài)輸出才能控制該射頻開關(guān)，采用圖2所示的開環(huán)連接方式將得到打火時硬件關(guān)斷射頻激勵的響應(yīng)。其中，測試信號源設(shè)置為幅度調(diào)制，調(diào)制信號類型為方波，調(diào)制深度20%，將信號源輸出連至30W功率放大器，調(diào)節(jié)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(shù)字通信連接，主要用于軟件關(guān)斷信號源和恢復(fù)，脈沖整形輸出信號控制射頻開關(guān)形成硬件關(guān)斷及恢復(fù)，信號源經(jīng)過射頻開關(guān)調(diào)制后輸出至發(fā)射機，此處連至示波器用于打火保護及恢復(fù)的測試。由于軟件關(guān)斷時間相對硬件關(guān)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(shè)定假信號和巡檢方式單獨測試。設(shè)置腔體取樣檢波后濾波器時間常數(shù)為100ms，該時間足以在射頻激勵關(guān)斷期間保證偽連續(xù)狀態(tài)的維持。在軟件中設(shè)置關(guān)斷時間結(jié)束后再次進入偽連續(xù)狀態(tài)時，系統(tǒng)將直接連續(xù)重啟至打火前功率狀態(tài)。在該醫(yī)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(fù)信號波形。若腔體打火時間間隔在Ims以上且非連續(xù)，則打火保護和快速恢復(fù)可以連續(xù)響應(yīng)。定義脈沖狀態(tài)為低電平，連續(xù)狀態(tài)為高電平，兩狀態(tài)的比較門限為+7V，根據(jù)濾波器的e指數(shù)衰落趨勢可知，若濾波器之后電平初始狀態(tài)值較高，則可承受的連續(xù)打火次數(shù)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(quán)利要求1.醫(yī)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(jiān)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(jiān)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(wěn)態(tài)信號控制射頻開關(guān)進行硬件關(guān)斷，關(guān)斷Tw時間后由脈沖整形模塊控制射頻開關(guān)進行硬件恢復(fù)；脈沖整形模塊對打火信號進行處理生成數(shù)字量，用于主控處理單元模塊進行軟件保護，調(diào)整脈沖整形模塊的濾波器時間常數(shù)，在射頻信號關(guān)斷期間形成腔體信號的偽連續(xù)狀態(tài)，在信號關(guān)斷結(jié)束后直接重啟至連續(xù)狀態(tài)，實現(xiàn)軟件保護后的信號恢復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)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(jiān)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(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)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(shù)字通信連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)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(jiān)測模塊通過模擬信號線與脈沖整形模塊連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)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(shù)字信號處理器。
專利摘要本實用新型屬于加速器技術(shù)領(lǐng)域，公開了醫(yī)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(jiān)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(jiān)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(wěn)態(tài)信號或數(shù)字量，分別用于射頻開關(guān)硬件保護和主控處理單元軟件保護，該裝置可快速實現(xiàn)打火保護及恢復(fù)。
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(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者殷治國, 李鵬展, 張?zhí)炀? 紀(jì)彬, 趙振魯, 雷鈺, 付曉亮, 宋國芳 申請人:中國原子能科學(xué)研究院