專利名稱：醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調諧方法
技術領域：
本發(fā)明屬于加速器技術領域，具體涉及醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調諧方法。
背景技術：
射頻系統(tǒng)熱效應的存在，使得腔體諧振頻率在熱平衡過程前后出現(xiàn)較大偏差，該偏差導致與理論設計值不符，無法實現(xiàn)束流的正確加速及引出。一般地，在腔體設計中增加頻率調節(jié)裝置用于動態(tài)調諧，通常采用微調電容板調諧。實際上，腔體熱效應與水冷、系統(tǒng)環(huán)境及功耗設計相關，當水冷不足、功耗過大及空間散熱不利等情況出現(xiàn)，微調電容板將無法實現(xiàn)射頻系統(tǒng)熱平衡過程調諧功能的完整實施，直接的影響將是射頻功率利用效率降低，反射過大，最終觸發(fā)射頻系統(tǒng)保護導致停機。也可采用多次主動停機的方式，人為干涉熱平衡過程，避免腔體頻率的過多偏離，此方法時間利用效率太低，一般不予采用。

發(fā)明內容
(一)
發(fā)明目的
根據(jù)現(xiàn)有技術所存在的問題，本發(fā)明提供了一種能彌補水冷及使用環(huán)境不足，完整覆蓋腔體的熱平衡過程的多態(tài)調諧方法。(二)技術方案
為解決現(xiàn)有技術所存在的問題，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)的
(1)射頻系統(tǒng)啟動并轉為連續(xù)狀態(tài)運行后，采用PLL追蹤腔體諧振頻率的方式調諧，微調電容板處于調節(jié)行程的中間位置；
(2)當PLL頻率更新調諧運行5 10分鐘時，微調電容板由位置反饋轉換為電容板調諧。同時，PLL以當前頻率值為起點，最終工作頻率值為終點，以步進0. 002MHz、間隔Is的方式減至工作頻率并固定；
(3)持續(xù)監(jiān)測電容板位置信號，以行程中間點為基準，左右各4/5處設置保護點，當電容板超過該位置時，采用PLL調節(jié)后固定。優(yōu)選地，采用PLL信號源追蹤腔體諧振頻率的方式調諧的過程為通過檢測耦合窗處耦合器電壓和電流取樣兩向量之間的差值得到腔體失諧角度，該電壓值與設置工作點電壓比較后得到誤差信號，經過模擬數(shù)字轉換后送至數(shù)字信號處理器參與比例積分運算，得到PLL需調整的頻率值，進而對信號發(fā)生器頻率字更新，實現(xiàn)調諧環(huán)路的完整閉環(huán)。優(yōu)選地，在檢測電容板位置信號時，當PLL信號源調節(jié)量被觸發(fā)時，微調磁場。優(yōu)選地，微調電容板由位置反饋轉換為電容板調諧是由數(shù)字信號處理器控制切換模擬開關實現(xiàn)的。(三)有益效果
本發(fā)明提供的醫(yī)用回旋加速器的PLL信號源和微調電容板相結合的多態(tài)調諧方法，具有以下有益效果
由于熱平衡過程中腔體諧振頻率偏移量可能達到MHz量級，微調電容板可能無法覆蓋該偏移量，本發(fā)明中將PLL信號源頻率更新調諧設置在熱平衡過程的前期，微調電容板調諧在射頻系統(tǒng)的中后期，可完整便利地覆蓋射頻啟動運行的全過程，提高整機時間利用效率。


圖I是醫(yī)用回旋加速器多態(tài)調諧流程圖。
具體實施例方式下面結合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步闡述。
某醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調諧環(huán)路的流程圖如圖I所示。該加速器射頻系統(tǒng)冷態(tài)諧振頻率72. 9MHz，實際工作頻率72. 7MHz，設計損耗為10kW，實際運行出束約需16kW。實施例I
該醫(yī)用回旋加速器射頻低電平系統(tǒng)調諧環(huán)路采用多態(tài)調諧。系統(tǒng)上電后，射頻信號由脈沖轉為連續(xù)狀態(tài)，經過功率提升至所需工作電壓達到幅度閉環(huán)。工作點電壓的設置需要現(xiàn)場標定，腔體工作頻率處諧振時，以誤差信號為零為基準，調整工作點電壓；數(shù)字信號處理器運算中的比例積分參數(shù)同樣需要在線訓練，首先僅使用比例參數(shù)，積分參數(shù)置零，增大比例參數(shù)至出現(xiàn)過調振蕩，隨后將該比例參數(shù)減小至90%，并設置積分參數(shù)為0. 001，以該組參數(shù)值為基準，在±10%區(qū)間內優(yōu)化至最佳值。系統(tǒng)轉為連續(xù)狀態(tài)后調諧環(huán)工作，初期采用信號源頻率更新的調諧方式，此時微調電容板處于調節(jié)行程中間位置。為避免頻率意外過調，設置信號源追蹤頻率區(qū)間為72. 7MHz^73. 1MHz，若頻率超限，將其直接限制為該超限頻率值。在連續(xù)狀態(tài)下，啟動數(shù)字信號處理器內部定時器，設置為5min。當定時器溢出時則置標志位為I。此時，由數(shù)字信號處理器控制切換模擬開關，微調電容板由位置反饋轉換為調諧誤差驅動，即常規(guī)的電容板調諧。同時，以當前頻率值為起點，最終工作頻率值72. 7MHz為終點，步進0.002MHz，間隔Is的方式減至工作頻率并固定。該轉換過程需檢測反射信號及微調電容板位置的變化，避免頻率變化瞬間反射過大或者電容板位置超行程。根據(jù)反射保護容限，本系統(tǒng)設置反射保護限值為3. 0V，對應反射功率約為700W。長期運行中微調電容板位置未超限，故信號源調整未被觸發(fā)。實施例2
與實施例I的方法、原理相同，不同的是定時器設置為lOmin。在某強流回旋加速器上調諧環(huán)測試中觀測到微調電容板行程超限觸發(fā)信號源調整，調節(jié)量為0. 003MHz，該調節(jié)量足夠響應，且瞬間反射可接受。
權利要求
1.醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調諧方法，其特征在于，該方法包括以下幾個步驟 (1)射頻系統(tǒng)啟動并轉為連續(xù)狀態(tài)運行后，采用PLL追蹤腔體諧振頻率的方式調諧，微調電容板處于調節(jié)行程的中間位置； (2)當PLL頻率更新調諧運行5 10分鐘時，微調電容板由位置反饋轉換為電容板調諧；同時，PLL以當前頻率值為起點，最終工作頻率值為終點，以步進O. 002MHz、間隔Is的方式減至工作頻率并固定； (3)持續(xù)監(jiān)測電容板位置信號，以行程中間點為基準，左右各4/5處設置保護點，當電容板超過該保護點時，采用PLL調節(jié)后固定。
2.根據(jù)權利要求I所述的醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調諧方法，其特征在于，所述的步驟(O中采用PLL追蹤腔體諧振頻率的方式調諧的過程為通過檢測耦合窗處耦合器電壓和電流取樣兩向量之間的差值得到腔體失諧角度，該電壓值與設置工作點電壓比較后得到誤差信號，經過模擬數(shù)字轉換后送至數(shù)字信號處理器參與比例積分運算，得到PLL需調整的頻率值，進而對信號發(fā)生器頻率字更新，實現(xiàn)調諧環(huán)路的完整閉環(huán)。
3.根據(jù)權利要求I所述的醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調諧方法，其特征在于，步驟(3)中所述的檢測電容板位置信號，當PLL調節(jié)量被觸發(fā)時，微調磁場。
4.根據(jù)權利要求I所述的醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調諧方法，其特征在于，步驟(2)中所述的微調電容板由位置反饋轉換為電容板調諧是通過數(shù)字信號處理器控制的。
全文摘要
本發(fā)明屬于加速器技術領域，公開了醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調諧方法。該方法包括以下幾個步驟(1)射頻系統(tǒng)啟動并轉為連續(xù)狀態(tài)運行后，采用PLL追蹤腔體諧振頻率的方式調諧，微調電容板處于調節(jié)行程的中間位置；(2)當PLL頻率更新調諧運行5~10分鐘時，由數(shù)字信號處理器控制切換模擬開關，微調電容板由位置反饋轉換為電容板調諧。同時，PLL以當前頻率值為起點，最終工作頻率值為終點，以步進0.002MHz、間隔1s的方式減至工作頻率并固定；(3)持續(xù)監(jiān)測電容板位置信號，以行程中間點為基準，左右各4/5處設置保護點，當電容板超過該位置時，采用PLL調節(jié)后固定。該方法可完整便利地覆蓋射頻啟動運行的全過程，提高整機時間利用效率。
文檔編號H05H13/00GK102984878SQ20121049192
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權日2012年11月28日
發(fā)明者李鵬展, 殷治國, 張?zhí)炀? 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