【摘要】：中國科學(xué)院近代物理研究所在我國率先開展了重離子束治癌技術(shù)的基礎(chǔ)研究,并研發(fā)了首臺(tái)重離子治癌加速器,此項(xiàng)目是基于蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)(HIRFL-CSR)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施而開展的。重離子治癌加速器其實(shí)就是一臺(tái)重離子同步加速器,其控制系統(tǒng)是由許多分布式控制系統(tǒng)組成,高頻系統(tǒng)則是整臺(tái)加速器粒子能量的提供者。高頻系統(tǒng)是整個(gè)控制系統(tǒng)的重要組成部分,包括了高頻腔,高頻發(fā)射機(jī)和高頻控制系統(tǒng)三個(gè)部分,用來產(chǎn)生穩(wěn)定的高頻信號(hào)幅度和相位以及監(jiān)控高頻系統(tǒng)狀態(tài),它對加速器獲得穩(wěn)定的高品質(zhì)束流起著至關(guān)重要的作用。有高頻控制系統(tǒng)就需要有高頻控制對象,高頻控制對象即為高頻腔。本文將對重離子治癌加速器的高頻控制系統(tǒng)的控制方法進(jìn)行了詳細(xì)的論述。論文首先論述了重離子治癌加速器工作原理以及其高頻控制系統(tǒng)的工作原理。其次論述了高頻控制系統(tǒng)控制器硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)。該硬件平臺(tái)由監(jiān)視控制平臺(tái)和數(shù)據(jù)分析平臺(tái)兩部分組成。雙FPGA+DSP+DDS+PCI體系結(jié)構(gòu)的監(jiān)視控制平臺(tái)主要負(fù)責(zé)高頻系所需的IQ激勵(lì)信號(hào)、腔體電壓信號(hào)、偏磁電流信號(hào)、同步信號(hào)的產(chǎn)生以及高平系統(tǒng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控等工作。數(shù)據(jù)分析平臺(tái)主要負(fù)責(zé)高頻系統(tǒng)能夠?qū)嶋H工作IQ信號(hào)的幅度、相位、頻率采集分析以及給監(jiān)視控制平臺(tái)提供誤差信息等工作。論文分別從項(xiàng)目需求、器件選擇、指標(biāo)分析、原理圖設(shè)計(jì)等方面對該硬件平臺(tái)做了詳細(xì)研究。然后,論文詳細(xì)敘述了監(jiān)視控制平臺(tái)的底層軟件設(shè)計(jì)基于VHDL代碼的底層軟件實(shí)現(xiàn)了與上層軟件的數(shù)據(jù)交換、中斷交互、器件時(shí)序控制、硬件狀態(tài)機(jī)、定時(shí)器等工作。最后,在系統(tǒng)上對其進(jìn)行了調(diào)試和測試,結(jié)果表明設(shè)計(jì)達(dá)到高頻系統(tǒng)要求。本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn):硬件平臺(tái)采用了擴(kuò)展性強(qiáng),應(yīng)用范圍廣的雙FPGA+DSP+DDS+PXI體系結(jié)構(gòu);利用FPGA特性,實(shí)現(xiàn)了高效率的并行執(zhí)行算法;實(shí)現(xiàn)了對重離子治癌加速器高頻控制的實(shí)時(shí)變能加速。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TL56
【圖文】：

蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)（ＨＩＲＦＬ－ＣＳＲ，簡稱ＣＳＲ）是蘭州重離子加速器ＨＩＲＦＬ逡逑的擴(kuò)建工程，屬于國家重大科學(xué)項(xiàng)目工程。ＨＩＲＦＬ是一個(gè)兩臺(tái)加速器相連的重離子加速逡逑系統(tǒng)，主要由離子源、注入器、主加速器、實(shí)驗(yàn)終端及其束流運(yùn)輸線等部分組成。圖１．１逡逑所示為ＣＳＲ系統(tǒng)的平面圖［１］。逡逑ｒ＾ｒｎ逡逑ｆ邋ＣＳＲｅ邋0逡逑ｆｅｆｉ－ｉ邋ＣＳＲｍ邋ｎ邋－逡逑ｉｉ逡逑圖１．１邋ＣＳＲ系統(tǒng)平面圖逡逑近代物理研究所依托蘭州重離子冷卻儲(chǔ)存環(huán)（ＨＩＲＦＬ－ＣＳＲ）開展重離子治癌研宄。逡逑因?yàn)椋茫樱姨峁┝俗銐驈?qiáng)的中高能離子束以及放射性束，可以穿透人體的任何部位，能逡逑夠非常有效的治療各種腫瘤，并且對非腫瘤的位置的傷害程度最小化。目前，近代物理逡逑－１邋－逡逑

逡逑所己經(jīng)順利開展重離子治療深層腫瘤裝置的建設(shè)［２］。圖１．２為蘭州重離子腫瘤治療專用逡逑裝置總體布局圖。逡逑Ｊ邋ｆ邋Ａ逡逑々邋ＣＤ邐ｔｐ逡逑Ｚ邐ａ邐ｔｐ邐ｐ逡逑Ｘ邐ｉ邐ｉ邐￥逡逑Ｘ邐Ｉ邐Ｉ邐ｖ．逡逑Ｉ邐？？邐S緬

本文編號(hào)：2751410