本文關(guān)鍵詞：醫(yī)用質(zhì)子加速器數(shù)字化掃描電源技術(shù)的研究

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【摘要】：在癌癥的放射治療領(lǐng)域，質(zhì)子因其優(yōu)良的Bragg峰特性具有突出的治療優(yōu)勢。在質(zhì)子治療裝置中，，掃描電源位于治療頭位置，治療頭對掃描電源的精度、速度、穩(wěn)定度等有著較高的指標(biāo)要求。本文通過調(diào)研世界上現(xiàn)有的一些質(zhì)子和重離子治療裝置掃描電源的方案，為掃描電源的設(shè)計(jì)提供了參考。電源系統(tǒng)離不開控制環(huán)節(jié)，數(shù)字式控制方式已成為開關(guān)電源控制的主流形式，數(shù)字化電源控制器是實(shí)現(xiàn)電源數(shù)字控制的核心。本文通過開發(fā)設(shè)計(jì)新版本數(shù)字化電源控制器的上層用戶監(jiān)控界面，實(shí)現(xiàn)了電源參數(shù)的修改設(shè)定、狀態(tài)監(jiān)控、下裝表的生成和動態(tài)觸發(fā)等功能，用戶通過上層界面就可以對電源控制器進(jìn)行本地端或遠(yuǎn)程端的操作。 本文采用MATLAB中的Simulink組件對掃描電源進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，從而得到了掃描電源的電壓、電流以及功率的工作特性。通過主電路的頻域分析發(fā)現(xiàn)主濾波器產(chǎn)生的諧振極點(diǎn)會對系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定性造成較大的影響，同時也不利于系統(tǒng)控制帶寬的提升。因此本文在掃描電源的負(fù)載兩端并聯(lián)RC補(bǔ)償支路，對濾波器產(chǎn)生的諧振極點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，從而擴(kuò)展了系統(tǒng)的控制帶寬，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，最終仿真得系統(tǒng)的閉環(huán)帶寬可以達(dá)到1kHz，滿足電源的速度指標(biāo)要求。 為了驗(yàn)證仿真的正確性，從實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有條件出發(fā)，對一臺小功率電源進(jìn)行幾項(xiàng)性能指標(biāo)測試。實(shí)驗(yàn)測得該電源的調(diào)節(jié)時間為0.4ms，電源帶寬為1kHz，測試結(jié)果表明該電源能夠滿足掃描電源的指標(biāo)要求。充分驗(yàn)證了該仿真設(shè)計(jì)的可行性，為今后實(shí)際掃描電源的研制提供了重要參考。
【關(guān)鍵詞】：質(zhì)子治療 掃描磁鐵電源 PID控制 數(shù)字化
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH774
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 質(zhì)子的物理特性9-10
• 1.2 質(zhì)子治療裝置10-11
• 1.3 質(zhì)子治療的發(fā)展11
• 1.4 我國的質(zhì)子治療現(xiàn)狀11
• 1.5 治療頭與掃描電源11-12
• 1.6 小結(jié)12-13
• 第二章 掃描磁鐵電源方案的調(diào)研13-25
• 2.1 質(zhì)子和重離子治療裝置掃描電源方案的調(diào)研13-20
• 2.1.1 德國 GSI 重離子研究中心掃描電源方案[8]13-15
• 2.1.2 日本 Fusion and Accelerator Engineering Center 掃描電源方案[9]15-16
• 2.1.3 意大利 CANO 醫(yī)用加速器掃描電源方案[10]16-17
• 2.1.4 日本 HIMAC 掃描電源方案[11]17-18
• 2.1.5 瑞士 PSI 質(zhì)子治療中心掃描電源方案[12]18-20
• 2.2 基于點(diǎn)掃描的快掃描電源負(fù)載參數(shù)和性能要求20-23
• 2.2.1 點(diǎn)掃描20-21
• 2.2.2 掃描電源負(fù)載參數(shù)和要求21-22
• 2.2.3 點(diǎn)掃描與掃描電源輸出電流波形的關(guān)系22-23
• 2.3 小結(jié)23-25
• 第三章 掃描電源的系統(tǒng)設(shè)計(jì)25-47
• 3.1 掃描電源的系統(tǒng)架構(gòu)25-27
• 3.2 掃描電源的數(shù)字實(shí)現(xiàn)27-35
• 3.2.1 數(shù)字式控制27-28
• 3.2.2 新版本數(shù)字化電源控制器簡介28-31
• 3.2.3 數(shù)字式 PID 調(diào)節(jié)31-35
• 3.3 電源控制器上層用戶界面的設(shè)計(jì)35-46
• 3.3.1. 通信協(xié)議36-38
• 3.3.2 Winsock 控件38
• 3.3.3 用戶界面風(fēng)格與功能簡介38-43
• 3.3.4 程序編寫與函數(shù)設(shè)計(jì)43-46
• 3.4 小結(jié)46-47
• 第四章 基于 Simulink 的掃描電源仿真設(shè)計(jì)47-61
• 4.1 負(fù)載電流、電壓及功率仿計(jì)算47-49
• 4.2 系統(tǒng)帶寬的設(shè)定和輸出主濾波器設(shè)計(jì)49-51
• 4.2.1 系統(tǒng)帶寬的設(shè)定49-50
• 4.2.2 輸出主濾波器設(shè)計(jì)50-51
• 4.3 系統(tǒng)閉環(huán)仿真分析51-55
• 4.4 系統(tǒng)參數(shù)估算55-59
• 4.4.1 上升時間的估算55-57
• 4.4.2 高頻紋波的估算57-59
• 4.5 電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)59-60
• 4.6 電源電流波形觸發(fā)控制設(shè)計(jì)60
• 4.7 小結(jié)60-61
• 第五章 基于本設(shè)計(jì)的小功率電源的性能測試61-69
• 5.1 測試平臺的搭建61-62
• 5.2 電源調(diào)節(jié)時間的測試62-63
• 5.3 電源帶寬的測試63-67
• 5.4 電源紋波的測試67
• 5.5 小結(jié)67-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 總結(jié)69
• 6.2 展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-73
• 論文發(fā)表情況73-75
• 致謝75

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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本文編號：1007444