專利名稱：醫(yī)用回旋加速器的射頻啟動方法
醫(yī)用回旋加速器的射頻啟動方法技術領域
本發(fā)明屬于加速器技術領域，具體涉及一種醫(yī)用回旋加速器的射頻啟動方法。
背景技術：
在回旋加速器射頻腔體內，當距離、頻率及功率滿足一定條件時將產生次級電子倍增效應，該效應阻止射頻加速電場的建立，并有可能對腔體、耦合窗等結構產生破壞。從傳輸線的角度看，次級電子倍增效應發(fā)生等效于改變了射頻系統(tǒng)的等效負載，射頻匹配的惡化將導致射頻信號駐波比增大，觸發(fā)低電平系統(tǒng)或者發(fā)射機的反射保護，對射頻系統(tǒng)的啟動提出較高的要求。
一般情況下，在射頻系統(tǒng)整體調試運行前對腔體等結構做清潔、鍛煉等預處理，可減小次級電子倍增效應發(fā)生的可能性。但此效應的克服并非單次的非可逆過程，停機檢修時的大氣接觸或污損將導致預處理過程的逆變。因此，腔體內次級電子倍增效應的克服是射頻系統(tǒng)啟動方式的關注重點。傳統(tǒng)的射頻啟動方法，一般是直接采用微調電容板改變腔體的本征頻率，實現(xiàn)本征頻率與信號源頻率的吻合，但是由于電容板調節(jié)是采用位置反饋實現(xiàn)，易受加速器內外部機械振動的影響，進而導致微調電容板的非單調性抖動，調節(jié)過程可能出現(xiàn)重復的往復運動仍然搜索不到諧振頻率，啟動時間增長，效率降低。發(fā)明內容
(一)發(fā)明目的
本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術所存在的問題，提供了一種能夠有效克服射頻腔體內次級電子倍增效應并滿足射頻系統(tǒng)反射保護的射頻啟動方法。
(二)技術方案
為解決現(xiàn)有技術中所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術方案實現(xiàn)的
(I)采用射頻脈沖啟動，射頻信號以腔體冷態(tài)諧振頻率為中心，在±0. 2MHz范圍內，步進為O. OOlMHz,間隔O. 5s循環(huán)掃頻，脈沖狀態(tài)時調諧環(huán)禁止，微調電容板位置保持在行程的中間位置，并且脈沖時間T大于腔體特征時間常數(shù)τ ；
(2)在脈沖循環(huán)掃頻過程中，當射頻脈沖內反射信號駐波比小于I. 2并且脈沖內信號功率水平達到出束功率的30°/Γ40%時，由模擬開關將脈沖狀態(tài)直接切換為連續(xù)狀態(tài)；
(3)當射頻系統(tǒng)由脈沖轉為連續(xù)，由PLL調諧腔體冷熱態(tài)之間的頻率變化，當腔體接近熱平衡時，啟動微調電容板調諧，由微調電容板和PLL共同將腔體頻率調至工作頻率后將PLL固定。
(4)射頻系統(tǒng)穩(wěn)定至工作頻率后將功率提升至出束功率。
優(yōu)選地，射頻脈沖初始占空比為3:10，信號周期為10ms，脈沖占空比由低電平輸出之前的一級射頻開關控制。
優(yōu)選地，啟動微調電容板調諧后，PLL的工作方式為以當前頻率為起點，以步進O.002MHz、間隔Is的方式將腔體頻率調至工作頻率后固定。
優(yōu)選地，射頻系統(tǒng)功率提升是在射頻系統(tǒng)的熱平衡之后進行，通過工作點電壓設置。
(三)有益效果
本發(fā)明提供的回旋加速器的射頻啟動方法，該方法采用主動搜尋腔體諧振的射頻脈沖啟動，并將PLL、微調電容板調諧相結合，能夠有效地克服次級電子倍增效應，縮短腔體諧振過程，可以實現(xiàn)從開機到出束運行全過程腔體調諧環(huán)路的完整覆蓋，提高效率，并滿足反射保護需求，實現(xiàn)射頻系統(tǒng)啟動。


圖I是射頻系統(tǒng)啟動流程圖。
具體實施方式
下面結合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步闡述。
以某醫(yī)用回旋加速器為例，介紹其射頻系統(tǒng)啟動過程。該加速器工作頻率 72. 7MHz，冷態(tài)腔體諧振頻率為72. 9MHz，實際運行所需功率(即出束功率)約16kW，包括腔體損耗14. 6kff及I. 4kff的束流功率。腔體取樣耦合度為-50. 6dB,則腔體取樣為3. 92Vpp (線損按5.2dB)。測得腔體特征時間常數(shù)為14us。
實施例I
射頻系統(tǒng)上電后，射頻信號在72. 7MHz^73. IMHz范圍內，步進O. OOlMHz,間隔O. 5s 循環(huán)掃頻，脈沖狀態(tài)時調諧環(huán)禁止，微調電容板位置保持在行程的中間位置不變，射頻脈沖的初始占空比為3:10，信號周期為10ms，PLL主動搜尋腔體諧振，避免電容板調節(jié)位置反饋時受加速器內外部機械振動的影響出現(xiàn)的非單調性抖動，縮短腔體諧振過程。
在脈沖循環(huán)掃頻過程中監(jiān)測脈沖內反射信號及腔體取樣信號大小。當射頻脈沖內駐波比信號為I. 16，且脈沖內信號功率達到出束功率的30%即約4kW時，由模擬開關直接快速切換為連續(xù)狀態(tài)，對應的腔體取樣為2. 05Vpp。保證脈沖狀態(tài)下可快速穿越多電子效應對應的功率區(qū)間，同時轉連續(xù)時反射足夠小，避免轉連續(xù)瞬間PLL調過程中超調量可能觸發(fā)的反射保護。
隨后，由PLL開啟頻率引導功能，當腔體接近熱平衡時，啟動微調電容板調諧，PLL 以當前頻率值為起點，以步進O. 002MHz，間隔Is的方式引導至工作頻率72. 7MHz。兩種調諧方式的結合，屏蔽了腔體熱效應的影響，使得腔體調諧環(huán)路從開機到出束運行過程得以完整覆蓋。
最后，射頻系統(tǒng)穩(wěn)定至工作頻率后進行功率提升，達到正常運行時的功率水平，實現(xiàn)射頻電壓幅度閉環(huán)和調諧環(huán)路閉環(huán)。PLL功率提升操作可通過數(shù)字通信放開幅度環(huán)工作點，也可在低電平機箱前面板手動設置。
實施例2
與實施例I的方法、步驟相同，不同的是，由模擬開關將脈沖狀態(tài)直接切換為連續(xù)狀態(tài)的條件是射頻脈沖內反射信號駐波比為1.10，并且脈沖內信號功率水平達到出束功率的40%。
實施例34
與實施例I的方法、步驟相同，不同的是，由模擬開關將脈沖狀態(tài)直接切換為連續(xù)狀態(tài)的條件是射頻脈沖內反射信號駐波比為I. 08，并且脈沖內信號功率水平達到出束功率的35%。
權利要求
1.醫(yī)用回旋加速器的射頻啟動方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)采用射頻脈沖啟動，射頻信號以腔體冷態(tài)諧振頻率為中心，在±O. 2MHz范圍內，步進為O. OOlMHz,間隔O. 5s循環(huán)掃頻，脈沖狀態(tài)時調諧環(huán)禁止，微調電容板位置保持在行程的中間位置，并且脈沖時間T大于腔體特征時間常數(shù)τ ；(2)在脈沖循環(huán)掃頻過程中，當射頻脈沖內反射信號駐波比小于I.2并且脈沖內信號功率水平達到出束功率的30°/Γ40%時，由模擬開關將脈沖狀態(tài)直接切換為連續(xù)狀態(tài)；(3)當射頻系統(tǒng)由脈沖轉為連續(xù)，由PLL調諧腔體冷熱態(tài)之間的頻率變化，當腔體接近熱平衡時，啟動微調電容板調諧，由微調電容板和PLL共同將腔體頻率調至工作頻率后將 PLL固定；(4)射頻系統(tǒng)穩(wěn)定至工作頻率后將功率提升至出束功率。
2.根據(jù)權利要求I所述的醫(yī)用回旋加速器的射頻啟動方法，其特征在于，所述的步驟 (O中，射頻脈沖的初始占空比為3:10，信號周期為10ms。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的醫(yī)用回旋加速器的射頻啟動方法，其特征在于，所述的射頻脈沖占空比是由低電平輸出之前的一級射頻開關控制。
4.根據(jù)權利要求I所述的醫(yī)用回旋加速器的射頻啟動方法，其特征在于，所述的步驟(3)中，啟動微調電容板調諧后，PLL的工作方式為以當前頻率為起點，以步進O.002MHz、 間隔Is的方式將腔體頻率調至工作頻率后固定。
5.根據(jù)權利要求I所述的醫(yī)用回旋加速器的射頻啟動方法，其特征在于，所述的步驟(4)中射頻系統(tǒng)功率提升是在射頻系統(tǒng)的熱平衡之后進行，射頻系統(tǒng)功率提升通過工作點電壓設置。
全文摘要
本發(fā)明屬于加速器技術領域，公開了一種醫(yī)用回旋加速器的射頻啟動方法。該方法是采用射頻脈沖啟動，射頻信號以腔體冷態(tài)諧振頻率為中心，在±0.2MHz范圍內，步進為0.001MHz，間隔0.5s循環(huán)掃頻，在脈沖循環(huán)掃頻過程中監(jiān)測反射信號及腔體取樣信號大小，由模擬開關直接切換為連續(xù)狀態(tài)，然后由PLL調諧腔體冷熱態(tài)之間的頻率變化，當腔體接近熱平衡時，啟動微調電容板調諧，最后將射頻系統(tǒng)穩(wěn)定至工作頻率后將功率提升至出束功率。該法能夠有效地克服次級電子倍增效應，并滿足反射保護需求，實現(xiàn)射頻系統(tǒng)啟動。
文檔編號H05H13/00GK102933021SQ201210493458
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權日2012年11月28日
發(fā)明者張?zhí)炀? 殷治國, 李鵬展, 紀彬, 趙振魯, 李振國, 雷鈺, 付曉亮, 宋國芳 申請人:中國原子能科學研究院