專利名稱：醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調(diào)諧方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于加速器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調(diào)諧方法。
背景技術(shù)：
射頻系統(tǒng)熱效應(yīng)的存在，使得腔體諧振頻率在熱平衡過(guò)程前后出現(xiàn)較大偏差，該偏差導(dǎo)致與理論設(shè)計(jì)值不符，無(wú)法實(shí)現(xiàn)束流的正確加速及引出。一般地，在腔體設(shè)計(jì)中增加頻率調(diào)節(jié)裝置用于動(dòng)態(tài)調(diào)諧，通常采用微調(diào)電容板調(diào)諧。實(shí)際上，腔體熱效應(yīng)與水冷、系統(tǒng)環(huán)境及功耗設(shè)計(jì)相關(guān)，當(dāng)水冷不足、功耗過(guò)大及空間散熱不利等情況出現(xiàn)，微調(diào)電容板將無(wú)法實(shí)現(xiàn)射頻系統(tǒng)熱平衡過(guò)程調(diào)諧功能的完整實(shí)施，直接的影響將是射頻功率利用效率降低，反射過(guò)大，最終觸發(fā)射頻系統(tǒng)保護(hù)導(dǎo)致停機(jī)。也可采用多次主動(dòng)停機(jī)的方式，人為干涉熱平衡過(guò)程，避免腔體頻率的過(guò)多偏離，此方法時(shí)間利用效率太低，一般不予采用。

發(fā)明內(nèi)容
(一)
發(fā)明目的
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能彌補(bǔ)水冷及使用環(huán)境不足，完整覆蓋腔體的熱平衡過(guò)程的多態(tài)調(diào)諧方法。(二)技術(shù)方案
為解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
(1)射頻系統(tǒng)啟動(dòng)并轉(zhuǎn)為連續(xù)狀態(tài)運(yùn)行后，采用PLL追蹤腔體諧振頻率的方式調(diào)諧，微調(diào)電容板處于調(diào)節(jié)行程的中間位置；
(2)當(dāng)PLL頻率更新調(diào)諧運(yùn)行5 10分鐘時(shí)，微調(diào)電容板由位置反饋轉(zhuǎn)換為電容板調(diào)諧。同時(shí)，PLL以當(dāng)前頻率值為起點(diǎn)，最終工作頻率值為終點(diǎn)，以步進(jìn)0. 002MHz、間隔Is的方式減至工作頻率并固定；
(3)持續(xù)監(jiān)測(cè)電容板位置信號(hào)，以行程中間點(diǎn)為基準(zhǔn)，左右各4/5處設(shè)置保護(hù)點(diǎn)，當(dāng)電容板超過(guò)該位置時(shí)，采用PLL調(diào)節(jié)后固定。優(yōu)選地，采用PLL信號(hào)源追蹤腔體諧振頻率的方式調(diào)諧的過(guò)程為通過(guò)檢測(cè)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(shè)置工作點(diǎn)電壓比較后得到誤差信號(hào)，經(jīng)過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換后送至數(shù)字信號(hào)處理器參與比例積分運(yùn)算，得到PLL需調(diào)整的頻率值，進(jìn)而對(duì)信號(hào)發(fā)生器頻率字更新，實(shí)現(xiàn)調(diào)諧環(huán)路的完整閉環(huán)。優(yōu)選地，在檢測(cè)電容板位置信號(hào)時(shí)，當(dāng)PLL信號(hào)源調(diào)節(jié)量被觸發(fā)時(shí)，微調(diào)磁場(chǎng)。優(yōu)選地，微調(diào)電容板由位置反饋轉(zhuǎn)換為電容板調(diào)諧是由數(shù)字信號(hào)處理器控制切換模擬開關(guān)實(shí)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(hào)源和微調(diào)電容板相結(jié)合的多態(tài)調(diào)諧方法，具有以下有益效果
由于熱平衡過(guò)程中腔體諧振頻率偏移量可能達(dá)到MHz量級(jí)，微調(diào)電容板可能無(wú)法覆蓋該偏移量，本發(fā)明中將PLL信號(hào)源頻率更新調(diào)諧設(shè)置在熱平衡過(guò)程的前期，微調(diào)電容板調(diào)諧在射頻系統(tǒng)的中后期，可完整便利地覆蓋射頻啟動(dòng)運(yùn)行的全過(guò)程，提高整機(jī)時(shí)間利用效率。


圖I是醫(yī)用回旋加速器多態(tài)調(diào)諧流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
某醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調(diào)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(shí)際工作頻率72. 7MHz，設(shè)計(jì)損耗為10kW，實(shí)際運(yùn)行出束約需16kW。實(shí)施例I
該醫(yī)用回旋加速器射頻低電平系統(tǒng)調(diào)諧環(huán)路采用多態(tài)調(diào)諧。系統(tǒng)上電后，射頻信號(hào)由脈沖轉(zhuǎn)為連續(xù)狀態(tài)，經(jīng)過(guò)功率提升至所需工作電壓達(dá)到幅度閉環(huán)。工作點(diǎn)電壓的設(shè)置需要現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，腔體工作頻率處諧振時(shí)，以誤差信號(hào)為零為基準(zhǔn)，調(diào)整工作點(diǎn)電壓；數(shù)字信號(hào)處理器運(yùn)算中的比例積分參數(shù)同樣需要在線訓(xùn)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(guò)調(diào)振蕩，隨后將該比例參數(shù)減小至90%，并設(shè)置積分參數(shù)為0. 001，以該組參數(shù)值為基準(zhǔn)，在±10%區(qū)間內(nèi)優(yōu)化至最佳值。系統(tǒng)轉(zhuǎn)為連續(xù)狀態(tài)后調(diào)諧環(huán)工作，初期采用信號(hào)源頻率更新的調(diào)諧方式，此時(shí)微調(diào)電容板處于調(diào)節(jié)行程中間位置。為避免頻率意外過(guò)調(diào)，設(shè)置信號(hào)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(dòng)數(shù)字信號(hào)處理器內(nèi)部定時(shí)器，設(shè)置為5min。當(dāng)定時(shí)器溢出時(shí)則置標(biāo)志位為I。此時(shí)，由數(shù)字信號(hào)處理器控制切換模擬開關(guān)，微調(diào)電容板由位置反饋轉(zhuǎn)換為調(diào)諧誤差驅(qū)動(dòng)，即常規(guī)的電容板調(diào)諧。同時(shí)，以當(dāng)前頻率值為起點(diǎn)，最終工作頻率值72. 7MHz為終點(diǎn)，步進(jìn)0.002MHz，間隔Is的方式減至工作頻率并固定。該轉(zhuǎn)換過(guò)程需檢測(cè)反射信號(hào)及微調(diào)電容板位置的變化，避免頻率變化瞬間反射過(guò)大或者電容板位置超行程。根據(jù)反射保護(hù)容限，本系統(tǒng)設(shè)置反射保護(hù)限值為3. 0V，對(duì)應(yīng)反射功率約為700W。長(zhǎng)期運(yùn)行中微調(diào)電容板位置未超限，故信號(hào)源調(diào)整未被觸發(fā)。實(shí)施例2
與實(shí)施例I的方法、原理相同，不同的是定時(shí)器設(shè)置為lOmin。在某強(qiáng)流回旋加速器上調(diào)諧環(huán)測(cè)試中觀測(cè)到微調(diào)電容板行程超限觸發(fā)信號(hào)源調(diào)整，調(diào)節(jié)量為0. 003MHz，該調(diào)節(jié)量足夠響應(yīng)，且瞬間反射可接受。
權(quán)利要求
1.醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調(diào)諧方法，其特征在于，該方法包括以下幾個(gè)步驟 (1)射頻系統(tǒng)啟動(dòng)并轉(zhuǎn)為連續(xù)狀態(tài)運(yùn)行后，采用PLL追蹤腔體諧振頻率的方式調(diào)諧，微調(diào)電容板處于調(diào)節(jié)行程的中間位置； (2)當(dāng)PLL頻率更新調(diào)諧運(yùn)行5 10分鐘時(shí)，微調(diào)電容板由位置反饋轉(zhuǎn)換為電容板調(diào)諧；同時(shí)，PLL以當(dāng)前頻率值為起點(diǎn)，最終工作頻率值為終點(diǎn)，以步進(jìn)O. 002MHz、間隔Is的方式減至工作頻率并固定； (3)持續(xù)監(jiān)測(cè)電容板位置信號(hào)，以行程中間點(diǎn)為基準(zhǔn)，左右各4/5處設(shè)置保護(hù)點(diǎn)，當(dāng)電容板超過(guò)該保護(hù)點(diǎn)時(shí)，采用PLL調(diào)節(jié)后固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調(diào)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(diào)諧的過(guò)程為通過(guò)檢測(cè)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(shè)置工作點(diǎn)電壓比較后得到誤差信號(hào)，經(jīng)過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換后送至數(shù)字信號(hào)處理器參與比例積分運(yùn)算，得到PLL需調(diào)整的頻率值，進(jìn)而對(duì)信號(hào)發(fā)生器頻率字更新，實(shí)現(xiàn)調(diào)諧環(huán)路的完整閉環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調(diào)諧方法，其特征在于，步驟(3)中所述的檢測(cè)電容板位置信號(hào)，當(dāng)PLL調(diào)節(jié)量被觸發(fā)時(shí)，微調(diào)磁場(chǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調(diào)諧方法，其特征在于，步驟(2)中所述的微調(diào)電容板由位置反饋轉(zhuǎn)換為電容板調(diào)諧是通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器控制的。
全文摘要
本發(fā)明屬于加速器技術(shù)領(lǐng)域，公開了醫(yī)用回旋加速器的多態(tài)調(diào)諧方法。該方法包括以下幾個(gè)步驟(1)射頻系統(tǒng)啟動(dòng)并轉(zhuǎn)為連續(xù)狀態(tài)運(yùn)行后，采用PLL追蹤腔體諧振頻率的方式調(diào)諧，微調(diào)電容板處于調(diào)節(jié)行程的中間位置；(2)當(dāng)PLL頻率更新調(diào)諧運(yùn)行5~10分鐘時(shí)，由數(shù)字信號(hào)處理器控制切換模擬開關(guān)，微調(diào)電容板由位置反饋轉(zhuǎn)換為電容板調(diào)諧。同時(shí)，PLL以當(dāng)前頻率值為起點(diǎn)，最終工作頻率值為終點(diǎn)，以步進(jìn)0.002MHz、間隔1s的方式減至工作頻率并固定；(3)持續(xù)監(jiān)測(cè)電容板位置信號(hào)，以行程中間點(diǎn)為基準(zhǔn)，左右各4/5處設(shè)置保護(hù)點(diǎn)，當(dāng)電容板超過(guò)該位置時(shí)，采用PLL調(diào)節(jié)后固定。該方法可完整便利地覆蓋射頻啟動(dòng)運(yùn)行的全過(guò)程，提高整機(jī)時(shí)間利用效率。
文檔編號(hào)H05H13/00GK102984878SQ20121049192
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者李鵬展, 殷治國(guó), 張?zhí)炀? 紀(jì)彬, 趙振魯, 雷鈺, 付曉亮, 宋國(guó)芳 申請(qǐng)人:中國(guó)原子能科學(xué)研究院