本發(fā)明涉及一種氫氣發(fā)生系統(tǒng)，具體是一種應(yīng)用在質(zhì)子重離子加速器上的離子源氫氣發(fā)生系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：目前，放射性治療在腫瘤治療中應(yīng)用越來(lái)越頻繁也越來(lái)越廣泛。醫(yī)用質(zhì)子重離子治療技術(shù)因其獨(dú)特的射線性質(zhì)和腫瘤殺滅效應(yīng)，近幾年在全世界范圍內(nèi)掀起了投資和應(yīng)用的熱潮。據(jù)有關(guān)報(bào)道，僅在中國(guó)，目前就有近54家質(zhì)子重離子中心已經(jīng)開(kāi)業(yè)或正在建設(shè)。目前市場(chǎng)上應(yīng)用最廣的能夠產(chǎn)生質(zhì)子重離子的加速器主要有回旋加速器和同步加速器，其分別主要使用的離子源有冷陰極離子源（PIG）和電子回旋共振離子源（ECR）兩種形式。其產(chǎn)生質(zhì)子和重離子的源供氣都是采用外接充氣壓力鋼瓶的形式，更換和存儲(chǔ)壓力、危險(xiǎn)氣體都給醫(yī)院帶來(lái)很大的工作量和經(jīng)濟(jì)支出。離子源外接氫氣、二氧化碳、氦氣、氧氣4種常用的質(zhì)子重離子加速器需要加速的離子氣體鋼瓶，其中氫氣的耗用量占90%，因此，有必要在質(zhì)子重離子加速器離子源系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)一個(gè)氫氣發(fā)生系統(tǒng)可以源源不斷的隨用隨生氣體裝置，這種離子源供氣的方式的改進(jìn)將會(huì)大大提高氣體使用的效率、減少氣體存儲(chǔ)的空間又可以降低醫(yī)院的氣體耗材采購(gòu)支出。本系統(tǒng)主要是開(kāi)發(fā)一套通過(guò)電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣的氣體發(fā)生系統(tǒng)，氫氣用于產(chǎn)生質(zhì)子射線，氧氣收集到儲(chǔ)存罐中用于重離子臨床實(shí)驗(yàn)使用。當(dāng)前存在的問(wèn)題：（1）離子源外接氣體鋼瓶供氣隨著鋼瓶壓力的下降，供氣流量也會(huì)下降，會(huì)使離子源產(chǎn)生的離子數(shù)量減少，影響到放射線束流的強(qiáng)度和劑量率，進(jìn)而影響醫(yī)院的臨床使用。并且為了保證注入氫氣的穩(wěn)定性，當(dāng)氣瓶氣壓低于一定限度時(shí)就需要立刻更換，根據(jù)使用的經(jīng)驗(yàn)，目前對(duì)于1.4L100bar的氫氣瓶的此限值為20bar。很明顯部分氣體被浪費(fèi)。（2）離子源裝置空間一般比較小，需要特制的一次性1.4L~2.0L的鋼瓶規(guī)格，屬于特種氣體，價(jià)格比較昂貴，因此按照每周更換的頻次來(lái)看，每年會(huì)產(chǎn)生大筆的費(fèi)用。（3）更換氣體鋼瓶的頻次比較高，平均每1周都要更換，更換氣瓶時(shí)還需要停止患者治療，步驟也比較繁瑣。并且更換過(guò)程中，難免會(huì)有空氣摻雜進(jìn)入系統(tǒng)，需要一段時(shí)間來(lái)凈化系統(tǒng)，才能使得系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。（4）離子源所需外接氫氣的氣體鋼瓶既屬于壓力容器，也屬于易燃易爆危險(xiǎn)氣體，國(guó)家對(duì)于危險(xiǎn)氣體的存放房間有特殊的設(shè)計(jì)要求，對(duì)于的有氫氣存儲(chǔ)的房間而言需要頂部不間斷排風(fēng)、溫濕度恒定、安裝門禁、安裝防爆電器、防爆插座、專人專管和定期檢查等規(guī)定。耗費(fèi)空間、人力、物力和財(cái)力，對(duì)于醫(yī)院來(lái)講很不經(jīng)濟(jì)。因此，在醫(yī)院質(zhì)子重離子離子源系統(tǒng)上建立一套氫氣發(fā)生系統(tǒng)，能夠很好地實(shí)現(xiàn)離子源供氣壓力恒定、流量穩(wěn)定、純度夠高和經(jīng)濟(jì)實(shí)用的效果，進(jìn)一步提升質(zhì)子重離子加速器的性能。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用在質(zhì)子重離子加速器上的離子源氫氣發(fā)生系統(tǒng)，以解決上述
背景技術(shù)：
中提出的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種應(yīng)用在質(zhì)子重離子加速器上的離子源氫氣發(fā)生系統(tǒng)，采用加速器控制系統(tǒng)ACS通過(guò)通訊協(xié)議與離子源和氣體發(fā)生系統(tǒng)裝置相連接，開(kāi)啟氣體發(fā)生系統(tǒng)裝置之前，先通過(guò)兩個(gè)注液口分別注入電解液及高純水，通過(guò)液位窗口觀察液位的高度，接通電源開(kāi)關(guān)，此時(shí)氣體發(fā)生系統(tǒng)裝置開(kāi)始工作，壓力、流量、純度都開(kāi)始顯示數(shù)值，當(dāng)出現(xiàn)任意數(shù)值異常時(shí)，本地報(bào)警燈開(kāi)始閃爍，在加速器控制系統(tǒng)ACS中IS模塊的遠(yuǎn)程壓力、流量、純度和報(bào)警燈模塊也同時(shí)報(bào)警提醒，當(dāng)離子源系統(tǒng)質(zhì)子模塊開(kāi)啟時(shí)，電動(dòng)閥門打開(kāi)，氫氣發(fā)生裝置內(nèi)壓力下降，氫氣發(fā)生裝置就會(huì)開(kāi)啟源源不斷的電解高純水產(chǎn)生氫氣，并通過(guò)氫氣輸出口給離子源供應(yīng)氫氣，同時(shí)氧氣輸出口也會(huì)輸出氧氣進(jìn)入氧氣收集罐，在離子源系統(tǒng)重粒子模塊需要用氧氣生成氧離子束的時(shí)候，電動(dòng)閥門打開(kāi)，氧氣收集罐開(kāi)始向離子源系統(tǒng)供氣，當(dāng)氧氣收集罐充滿而離子源系統(tǒng)不需要氧氣來(lái)產(chǎn)生重離子的時(shí)候，電動(dòng)閥門關(guān)閉，泄壓閥把多余的氧氣排放到空氣中。作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：當(dāng)氣體發(fā)生裝置壓力、流量、純度、液位報(bào)警時(shí)，應(yīng)立即檢查裝置是否電解液或者高純水液位過(guò)低，需要及時(shí)添加液體，其中高純水通過(guò)現(xiàn)有純水機(jī)房連接的水管直接進(jìn)行補(bǔ)水，定期對(duì)氣體發(fā)生裝置的壓力、流量、純度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，離子源通過(guò)對(duì)氫氣電離產(chǎn)生質(zhì)子或重離子通過(guò)離子源束流引出口引出進(jìn)入到束流傳輸線。作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：在離子源房間頂部安裝氫氣泄露傳感器，當(dāng)發(fā)生氫氣泄露并超過(guò)設(shè)定值時(shí)，離子源房間內(nèi)的喇叭會(huì)發(fā)出聲音提示：“氫氣發(fā)生泄露、嚴(yán)禁煙火”，同時(shí)在離子源房間門口的LED顯示屏上顯示：“氫氣發(fā)生泄露、嚴(yán)禁煙火”。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：（1）使離子源供氣系統(tǒng)壓力恒定、流量穩(wěn)定，徹底解決因壓力容器供氣壓力下降而造成離子源產(chǎn)生束流強(qiáng)度下降、物理劑量率降低而導(dǎo)致治療中斷。保證了治療過(guò)程束流和物理劑量的穩(wěn)定性，減少因此產(chǎn)生的終端束流的報(bào)警連鎖。補(bǔ)充原液的時(shí)候，不需要中斷或停止治療。（2）氫氣發(fā)生裝置應(yīng)用到醫(yī)用質(zhì)子重離子加速器離子源系統(tǒng)上，技術(shù)上完全滿足了要求（流量和壓力供應(yīng)），并且從醫(yī)院的角度，不僅每年節(jié)省了大量的氣體耗材費(fèi)用，也從危險(xiǎn)氣體的存儲(chǔ)和管理上節(jié)省了人力、物力。（3）應(yīng)用在質(zhì)子重離子加速器上的離子源氫氣發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的氧氣收集到儲(chǔ)存罐中，用于離子束流臨床試驗(yàn)。（重離子的一種，質(zhì)子重離子加速器系統(tǒng)也可以加速離子）。（4）外接高純水機(jī)房供水管道，補(bǔ)充高純水更加方便快捷。附圖說(shuō)明圖1為應(yīng)用在質(zhì)子重離子加速器上的離子源氫氣發(fā)生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例中，一種應(yīng)用在質(zhì)子重離子加速器上的離子源氫氣發(fā)生系統(tǒng)，采用加速器控制系統(tǒng)ACS1通過(guò)通訊協(xié)議與離子源26和氣體發(fā)生系統(tǒng)7相連接，開(kāi)啟氣體發(fā)生系統(tǒng)裝置7之前，先通過(guò)注液口8、9分別注入電解液及高純水，通過(guò)液位窗口10可以觀察液位的高度。接通電源開(kāi)關(guān)15，此時(shí)裝置開(kāi)始工作，壓力11、流量12、純度13都開(kāi)始顯示數(shù)值。當(dāng)出現(xiàn)任意數(shù)值異常時(shí)，本地報(bào)警燈14開(kāi)始閃爍，在ACS中IS模塊2的遠(yuǎn)程壓力3、流量4、純度5和報(bào)警燈6模塊也同時(shí)報(bào)警提醒。應(yīng)用在質(zhì)子重離子加速器上的離子源氫氣發(fā)生系統(tǒng)接通電源后處于待機(jī)狀態(tài)，氫氣發(fā)生系統(tǒng)裝置壓力穩(wěn)定在設(shè)定值3bar，當(dāng)時(shí)離子源系統(tǒng)質(zhì)子模塊28開(kāi)啟時(shí)，電動(dòng)閥門18打開(kāi)，氫氣發(fā)生裝置內(nèi)壓力下降，裝置就會(huì)開(kāi)啟源源不斷的電解高純水產(chǎn)生氫氣，并通過(guò)氫氣輸出口17給離子源供應(yīng)氫氣。同時(shí)氧氣輸出口16也會(huì)輸出氧氣進(jìn)入氧氣收集罐22。在離子源系統(tǒng)重粒子模塊29需要用氧氣生成氧離子束的時(shí)候，電動(dòng)閥門21打開(kāi)，氧氣收集罐開(kāi)始向離子源系統(tǒng)26供氣。當(dāng)氧氣收集罐充滿而離子源系統(tǒng)不需要氧氣來(lái)產(chǎn)生重離子的時(shí)候，電動(dòng)閥門20、21關(guān)閉，泄壓閥19會(huì)把多余的氧氣排放到空氣中。在離子源房間頂部安裝氫氣泄露傳感器25，當(dāng)發(fā)生氫氣泄露并超過(guò)設(shè)定值時(shí)，離子源房間內(nèi)的喇叭23會(huì)發(fā)出聲音提示：“氫氣發(fā)生泄露、嚴(yán)禁煙火”，同時(shí)在離子源房間門口的LED顯示屏24上顯示：“氫氣發(fā)生泄露、嚴(yán)禁煙火”。當(dāng)氣體發(fā)生裝置壓力、流量、純度、液位報(bào)警時(shí)，應(yīng)立即檢查裝置是否電解液或者高純水液位過(guò)低，需要及時(shí)添加液體，其中高純水可以通過(guò)現(xiàn)有純水機(jī)房連接的水管直接進(jìn)行補(bǔ)水。定期對(duì)氣體發(fā)生裝置的壓力、流量、純度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。離子源通過(guò)對(duì)氫氣電離產(chǎn)生質(zhì)子或重離子通過(guò)離子源束流引出口27引出進(jìn)入到束流傳輸線。系統(tǒng)部件及功能表如下：部件序號(hào)及名稱功能1-ACS：加速器控制系統(tǒng)整個(gè)質(zhì)子重離子加速器的控制中樞，離子源與氣體發(fā)生裝置與ACS系統(tǒng)建立通訊，在ACS上可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)顯示產(chǎn)生氣體的壓力、流量、純度、液位等報(bào)警功能。2-IS：模塊加速器控制系統(tǒng)里離子源系統(tǒng)模塊3-ACS壓力顯示輸出氣體壓力遠(yuǎn)程顯示4-ACS流量顯示輸出氣體流量遠(yuǎn)程顯示5-ACS純度顯示輸出氣體純度遠(yuǎn)程顯示6-ACS報(bào)警輸出氣體遠(yuǎn)程報(bào)警7-氫氣/氧氣發(fā)生裝置產(chǎn)生離子源所需要的氫氣/氧氣8-注液口注入電解液9-注液口注入高純水，外接醫(yī)院自有的高純水機(jī)房10-液位高純水/蒸餾水液位11-壓力顯示輸出氣體壓力本地顯示12-流量顯示輸出氣體流量本地顯示13-純度顯示輸出氣體純度本地顯示14-報(bào)警顯示輸出氣體本地報(bào)警15-開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)氫氣/氧氣發(fā)生裝置16-H2輸出口輸出H217-O2輸出口輸出O218-輸入閥門H2輸入管道電動(dòng)閥門，檢修與維護(hù)時(shí)可以關(guān)閉輸入氣體19-泄壓閥電動(dòng)壓力調(diào)節(jié)閥20-輸入閥門進(jìn)入O2輸入氧氣收集罐的電動(dòng)閥21-輸入閥門O2輸入管道電動(dòng)閥門，檢修與維護(hù)時(shí)可以關(guān)閉輸入氣體22-氧氣收集罐O2收集罐23-喇叭出現(xiàn)氫氣泄漏超標(biāo)時(shí)語(yǔ)音報(bào)警“氫氣發(fā)生泄露、嚴(yán)禁煙火”24-LED屏幕出現(xiàn)氫氣泄漏超標(biāo)時(shí)顯示“氫氣泄露、嚴(yán)禁煙火”25-H2泄露傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣體發(fā)生裝置是否發(fā)生氫氣泄漏26-離子源系統(tǒng)用于產(chǎn)生需要加速器的離子，氣體發(fā)生裝置產(chǎn)生的氫氣/氧氣接入到離子源系統(tǒng)中，離子源通過(guò)對(duì)氣體電離產(chǎn)生質(zhì)子或重離子引出。27-離子束引出離子源離子源引出的離子束注入到低能束流輸運(yùn)系統(tǒng)28-離子源質(zhì)子模塊控制離子源引出質(zhì)子29-離子源重粒子模塊控制離子源引出重離子對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3