專(zhuān)利名稱(chēng)：醫(yī)用直線加速器高穩(wěn)定的劑量測(cè)量電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)用的直線加速器，尤其是一種直線加速器的劑量測(cè)量電路和 方法。
背景技術(shù)：
在醫(yī)用直線加速器的射線輸出部分，經(jīng)一級(jí)準(zhǔn)直和均整或散射或掃描的X
射線和電子束，在進(jìn)行二級(jí)準(zhǔn)直前，首先要經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)電離室，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由二個(gè)
電離室和相應(yīng)的測(cè)量電3各組成。
醫(yī)用直線加速器輸出劑量的測(cè)量是檢驗(yàn)加速器輸出穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。 直線加速器輸出劑量測(cè)量的穿透性電離室在標(biāo)稱(chēng)加速器電壓和劑量率的
情況下電流一般在pA (1(T12),現(xiàn)有加速器的劑量測(cè)量電路一般選用如圖1中 的積分電路，放大器一般選用高輸入電阻的CMOS放大器，反饋電容選用高阻 抗高穩(wěn)定度的聚苯乙烯電容,使輸出信號(hào)的電壓V=-It/C，式中I是電離室產(chǎn)生 的電流，t是測(cè)量時(shí)間，C是反饋電容值，設(shè)置合適的電容值，使輸出的電壓 值在0-5V之間。
由于放大器一般都有10mV左右的零點(diǎn)漂移，再加上測(cè)量電路中所有元件 的不穩(wěn)定性，造成整個(gè)測(cè)量電路存在不穩(wěn)定，特別是在測(cè)量小劑量率時(shí)，不穩(wěn) 定度將會(huì)大于1°/ ，直接影響了加速器整機(jī)劑量輸出的不穩(wěn)定度。
而一般國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定直線加速器的穩(wěn)定度應(yīng)小于1%,加速器穩(wěn)定度的 提高是關(guān)系到加速器的性能是否能滿(mǎn)足使用的一個(gè)重要指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有直線加速器劑量測(cè)量電路存在的不穩(wěn)定問(wèn)題，提 供一種改進(jìn)的劑量測(cè)量電路，使其輸出信號(hào)的穩(wěn)定性?xún)H與反饋電容的值有關(guān)，并通過(guò)選用高穩(wěn)定性的反饋電容或進(jìn)行正負(fù)溫度補(bǔ)償使反饋電容的值達(dá)到高 穩(wěn)定性能，以提高劑量測(cè)量的穩(wěn)定度。
本發(fā)明的另一個(gè)目的提供一種直線加速器劑量測(cè)量的穩(wěn)定方法，以提高劑 量測(cè)量的穩(wěn)定度。
醫(yī)用直線加速器高穩(wěn)定的劑量測(cè)量電路包括
積分器，接收輸入信號(hào)并積分放大后輸出，其一端連接有電容； 比較器，接收積分器的輸出信號(hào)并與設(shè)定的參考信號(hào)進(jìn)行比較后輸出一個(gè) 反轉(zhuǎn)信號(hào)；
計(jì)數(shù)器，接收比較器的反轉(zhuǎn)信號(hào)，并且每接收一個(gè)反轉(zhuǎn)信號(hào)計(jì)一個(gè)數(shù)； 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，接收計(jì)數(shù)器的信號(hào)，計(jì)數(shù)器每計(jì)一個(gè)數(shù)則數(shù)模轉(zhuǎn)換器向電容 的一端輸出電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)使所述電容的另外一端電位為零。 所述積分器包括
放大器， 一個(gè)輸入端連接有第一電阻以接收輸入信號(hào)，并通過(guò)所述電容與 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端連接，另一個(gè)輸入端連接電位地端，其輸出端與比較器的 一個(gè)輸入端連4^;
第一電阻，其一端接收輸入信號(hào)，另一端與放大器的一個(gè)輸入端連接； 第二電阻，其一端連接電位地端，另一端與放大器的上述輸入端連接； 反饋電阻，其一端連接放大器的上述輸入端，另一端連接放大器的輸出端； 所述比較器的另一個(gè)輸入端連接參考信號(hào)。
所述放大器的輸出信號(hào)達(dá)到參考信號(hào)值，比較器的輸出信號(hào)反轉(zhuǎn)一次。 所述計(jì)數(shù)器為單片機(jī)，比較器的輸出端與所述單片機(jī)的一個(gè)I/0接口連接。 所述電容為兩個(gè)溫度補(bǔ)償系數(shù)正負(fù)相反的聚苯乙烯電容并聯(lián)構(gòu)成。 所述積分器的放大倍數(shù)為400倍。
所述放大器與電容的連接端連接有開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)的另一端與電位地端連接。
醫(yī)用直線加速器劑量測(cè)量的穩(wěn)定方法包括 將劑量測(cè)量的輸出信號(hào)與設(shè)定的參考信號(hào)進(jìn)行比較后計(jì)數(shù)；每計(jì)一個(gè)數(shù)則輸出與反饋電容的電壓相反的電壓信號(hào)，從而使輸出信號(hào)的
穩(wěn)定性只與反饋電容的穩(wěn)定性相關(guān)；
反饋電容釆用兩個(gè)溫度4卜償系數(shù)正負(fù)相反的聚苯乙烯電容并聯(lián)構(gòu)成。 所述劑量測(cè)量的輸出信號(hào)達(dá)到設(shè)定的參考信號(hào)值，則計(jì)一個(gè)數(shù)。 所述計(jì)數(shù)是，通過(guò)比較器的兩個(gè)輸入端分別接收劑量測(cè)量的輸出信號(hào)和設(shè)
定的參考信號(hào)值，輸出信號(hào)達(dá)到設(shè)定的參考信號(hào)值，則比較器的輸出端輸出一
個(gè)反轉(zhuǎn)信號(hào)，再由單片機(jī)接收這一反轉(zhuǎn)信號(hào)計(jì)一個(gè)數(shù)；
所述與反饋電容的電壓相反的電壓信號(hào)通過(guò)如下方法獲得
單片機(jī)每計(jì)一個(gè)數(shù)向數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出 一個(gè)數(shù)字信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器將該數(shù)字
信號(hào)轉(zhuǎn)換為與反饋電容的電壓相反的電壓信號(hào)，從而使反饋電容與放大器連接 端的電位為零。
本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)和/或方法，放大器的一個(gè)輸入端將電離室的電流作 為輸入信號(hào)接收，并經(jīng)放大器積分放大后輸出作為測(cè)量信號(hào)，該測(cè)量信號(hào)經(jīng)比 較器與設(shè)定的參考信號(hào)進(jìn)行比較后，以反轉(zhuǎn)信號(hào)的形式計(jì)數(shù)，并通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換 器向連接在放大器一個(gè)輸入端的反饋電容一端輸出與其另 一端電壓相反的電 壓信號(hào)，從而使反饋電容與放大器的連接端電位為零，即數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電 壓值始終等于反饋電容兩端的電壓值，則放大器的輸出電壓的誤差僅與反饋電 容的值有關(guān)，與放大器自身零點(diǎn)飄移及其它元件的不穩(wěn)定性所引起的漂移無(wú) 關(guān)。在上述基礎(chǔ)上，通過(guò)增加反饋電容的穩(wěn)定性來(lái)增強(qiáng)劑量測(cè)量電路的穩(wěn)定性， 即選用高穩(wěn)定的兩個(gè)溫度補(bǔ)償系數(shù)正負(fù)相反的聚苯乙烯電容并聯(lián)構(gòu)成，則可以 將穩(wěn)定度提高到好于0.1%。
可見(jiàn)，采用本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)和/或方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，直線加速器 的劑量測(cè)量穩(wěn)定度提高了 IO倍左右。


本發(fā)明將通過(guò)例子并參照附圖的方式說(shuō)明，其中 圖l是現(xiàn)有技術(shù)中直線加速器的劑量測(cè)量電路。圖2是本發(fā)明中直線加速器的劑量測(cè)量電路。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。 如圖2所示，醫(yī)用直線加速器的劑量測(cè)量電路包括放大器IC1、比較器IC2、 單片機(jī)IC3、數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC4，其中放大器IC1的一個(gè)輸入端通過(guò)第一電阻R1 接收輸入信號(hào)(即來(lái)自電離室的微電流)，該輸入端還通過(guò)第二電阻R2與電位 地端連接、通過(guò)反饋電阻Rf與放大器IC1的輸出端連接、通過(guò)反饋電容Cf與 數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC4的輸出端連接，該輸入端還連接有開(kāi)關(guān)J，該開(kāi)關(guān)J的另一端 與電位地端連接。
放大器IC1的另外一個(gè)輸入端與電位地端連接^f呆持零電位。 放大器IC1的輸出端連接比較器IC2的一個(gè)輸入端連接，比較器IC2的另 一個(gè)輸入端接收設(shè)定的參考信號(hào)Vref,比較器IC2的輸出端連接單片機(jī)IC3的 一個(gè)1/0接口。
單片機(jī)IC3的一個(gè)輸出端連接數(shù);f莫轉(zhuǎn)換器IC4的輸入端。 反饋電容Cf為兩個(gè)溫度補(bǔ)償系數(shù)正負(fù)相反的聚苯乙烯電容并聯(lián)構(gòu)成。 在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)整反饋電阻Rf和第二電阻R2的比值，使放大器IC1 的放大倍數(shù)為400倍。電離室來(lái)的微電流經(jīng)第一電阻R1引入，向反饋電容Cf 充電，當(dāng)反饋電容Cf上的電壓It/C的值達(dá)到2. 5mV時(shí)(其中I是電離室 來(lái)的微電流，t是測(cè)量時(shí)間，CM饋電容Cf的電容值)，放大器IC1的輸出 電壓為IV,而設(shè)定的參考信號(hào)值為IV，則比較器IC2的輸出發(fā)生一次反轉(zhuǎn)(即 輸出一個(gè)反轉(zhuǎn)信號(hào))，該反轉(zhuǎn)信號(hào)被送入單片機(jī)IC3的1/0接口，單片機(jī)IC3 接收到該反轉(zhuǎn)信號(hào)，則計(jì)一個(gè)數(shù)，并通過(guò)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC4的連接端向數(shù)模轉(zhuǎn) 換器IC4輸出數(shù)字信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器IC4接收到該數(shù)字信號(hào)，則輸出反向的2. 5mV電壓信號(hào)給反饋電容Cf,從而使反饋電容Cf與放大器IC1的連接端電位 為零。
從上述過(guò)程可以看出，電離室的孩t電流只要滿(mǎn)足使反4貴電容Cf上的電壓 達(dá)到設(shè)定參考信號(hào)值的條件，則會(huì)使單片機(jī)IC3計(jì)一個(gè)數(shù)，并使數(shù)模轉(zhuǎn)換器 IC4的輸出電壓值保持等于反饋電容Cf兩端的電壓值，使放大器IC1的兩個(gè) 輸入端保持同樣的零電位，其零點(diǎn)漂移被補(bǔ)償，不會(huì)被放大器IC1放大后輸出， 則其輸出電壓的誤差僅與反饋電容Cf的電容值有關(guān)。
而反饋電容Cf為兩個(gè)溫度補(bǔ)償系數(shù)正負(fù)相反的聚苯乙烯電容并聯(lián)構(gòu)成， 可以消除溫度對(duì)其電容值的影響。單片機(jī)IC4輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的信號(hào)則為測(cè) 量結(jié)果，穩(wěn)定度可以好于O. 1%,與現(xiàn)有技術(shù)相比，提高穩(wěn)定度10倍左右。
在每次測(cè)量前，可以閉合開(kāi)關(guān)J，使反饋電容Cf放電，以消除其余電對(duì)測(cè) 量的影響。
每次測(cè)量過(guò)程中，沒(méi)有電離室的微電流或其值不足以使反饋電容Cf的電 壓達(dá)到設(shè)定的參考信號(hào)值，則放大器兩個(gè)輸入端一直保持零電位，其零點(diǎn)漂移 不會(huì)被放大器放大而輸出，直到電離室的下一個(gè)微電流達(dá)到要求，翻轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)。
本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)程中的步驟，除了互 相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除 非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非 特別敘述，每個(gè)特征只是一 系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。
本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中 披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何 新的組合。
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權(quán)利要求
1、醫(yī)用直線加速器高穩(wěn)定的劑量測(cè)量電路，其特征在于，包括積分器，接收輸入信號(hào)并積分放大后輸出，其一端連接有電容；比較器，接收積分器的輸出信號(hào)并與設(shè)定的參考信號(hào)進(jìn)行比較后輸出一個(gè)反轉(zhuǎn)信號(hào)；計(jì)數(shù)器，接收比較器的反轉(zhuǎn)信號(hào)，并且每接收一個(gè)反轉(zhuǎn)信號(hào)計(jì)一個(gè)數(shù)；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，接收計(jì)數(shù)器的信號(hào)，計(jì)數(shù)器每計(jì)一個(gè)數(shù)則數(shù)模轉(zhuǎn)換器向電容的一端輸出電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)使所述電容的另外一端電位為零。
2、 如權(quán)利要求1所述醫(yī)用直線加速器高穩(wěn)定的劑量測(cè)量電路，其特征在 于，所述積分器包括放大器， 一個(gè)輸入端連接有第一電阻以接收輸入信號(hào)，并通過(guò)所述電容與 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端連接，另一個(gè)輸入端連接電位地端，其輸出端與比較器的 一個(gè)輸入端連接；第一電阻，其一端接收輸入信號(hào)，另一端與放大器的一個(gè)輸入端連接； 第二電阻，其一端連接電位地端，另一端與放大器的上述輸入端連接； 反饋電阻，其一端連接放大器的上述輸入端，另一端連接放大器的輸出端； 所述比較器的另 一個(gè)輸入端連接參考信號(hào)。
3、 如權(quán)利要求2所述醫(yī)用直線加速器高穩(wěn)定的劑量測(cè)量電路，其特征在 于，所述放大器的輸出信號(hào)達(dá)到參考信號(hào)值，比較器的輸出信號(hào)反轉(zhuǎn)一次。
4、 如權(quán)利要求3所述醫(yī)用直線加速器高穩(wěn)定的劑量測(cè)量電路，其特征在 于，所述計(jì)數(shù)器為單片機(jī)，比較器的輸出端與所述單片機(jī)的一個(gè)1/0接口連接。
5、 如權(quán)利要求1~4之一所述醫(yī)用直線加速器高穩(wěn)定的劑量測(cè)量電路，其 特征在于，所述電容為兩個(gè)溫度補(bǔ)償系數(shù)正負(fù)相反的聚苯乙烯電容并聯(lián)構(gòu)成。
6、 如權(quán)利要求1所述醫(yī)用直線加速器高穩(wěn)定的劑量測(cè)量電路，其特征在 于，所述積分器的放大倍數(shù)為400倍。
7、 如權(quán)利要求2所述醫(yī)用直線加速器高穩(wěn)定的劑量測(cè)量電路，其特征在 于，所述放大器與電容的連接端連接有開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)的另一端與電位地端連接。
8、 醫(yī)用直線加速器劑量測(cè)量的穩(wěn)定方法，其特征在于，包括 將劑量測(cè)量的輸出信號(hào)與設(shè)定的參考信號(hào)進(jìn)行比較后計(jì)數(shù)； 每計(jì)一個(gè)數(shù)則輸出與反饋電容的電壓相反的電壓信號(hào)，從而使輸出信號(hào)的穩(wěn)定性只與反饋電容的穩(wěn)定性相關(guān)；反饋電容釆用兩個(gè)溫度補(bǔ)償系數(shù)正負(fù)相反的聚苯乙烯電容并聯(lián)構(gòu)成。
9、 如權(quán)利要求8所述醫(yī)用直線加速器劑量測(cè)量的穩(wěn)定方法，其特征在于， 所述劑量測(cè)量的輸出信號(hào)達(dá)到設(shè)定的參考信號(hào)值，則計(jì)一個(gè)數(shù)。
10、 如權(quán)利要求9所述醫(yī)用直線加速器劑量測(cè)量的穩(wěn)定方法，其特征在 于，所述計(jì)數(shù)是，通過(guò)比較器的兩個(gè)輸入端分別接收劑量測(cè)量的輸出信號(hào)和設(shè) 定的參考信號(hào)值，輸出信號(hào)達(dá)到設(shè)定的參考信號(hào)值，則比4交器的輸出端輸出一 個(gè)反轉(zhuǎn)信號(hào)，再由單片機(jī)接收這一反轉(zhuǎn)信號(hào)計(jì)一個(gè)數(shù)；所述與反饋電容的電壓相反的電壓信號(hào)通過(guò)如下方法獲得單片機(jī)每計(jì)一個(gè)數(shù)向數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出 一個(gè)數(shù)字信號(hào)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器將該數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為與反饋電容的電壓相反的電壓信號(hào)，從而使反饋電容與放大器連接端的電位為零。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種醫(yī)用直線加速器高穩(wěn)定的劑量測(cè)量電路及方法，涉及醫(yī)用的直線加速器，目的是解決現(xiàn)有直線加速器劑量測(cè)量電路存在的不穩(wěn)定問(wèn)題，包括積分器，接收輸入信號(hào)并積分放大后輸出，其一端連接有電容；比較器，接收積分器的輸出信號(hào)并與設(shè)定的參考信號(hào)進(jìn)行比較后輸出一個(gè)反轉(zhuǎn)信號(hào)；計(jì)數(shù)器，接收比較器的反轉(zhuǎn)信號(hào)，并且每接收一個(gè)反轉(zhuǎn)信號(hào)計(jì)一個(gè)數(shù)；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，接收計(jì)數(shù)器的信號(hào)，計(jì)數(shù)器每計(jì)一個(gè)數(shù)則數(shù)模轉(zhuǎn)換器向電容的一端輸出電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)使所述電容的另外一端電位為零。
文檔編號(hào)G01N23/02GK101551344SQ20091005923
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者革 嚴(yán) 申請(qǐng)人:成都利尼科醫(yī)學(xué)技術(shù)發(fā)展有限公司