用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统的制作方法

1.本发明涉及质子治疗技术领域，尤其是涉及一种用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统。


背景技术：

2.质子治疗是近些年来在癌症治疗领域高速发展的技术，相较于一些传统治疗方法其优势明显，质子曲线呈现的是现缓慢上升后迅速变快，直至达到布拉格峰值，但一过峰值便急速下降且逐渐趋于零，该固有特性为治疗肿瘤提供了十分理想的治疗性能，例如，只要将峰值部分对准肿瘤病灶处，则肿瘤部位就接收最大的剂量值，但在肿瘤前的正常细胞包括皮肤通常只受到最大剂量的1/3-1/2，且肿瘤后部的正常细胞或敏感器官基本上不受辐射，因此，质子治疗具有一定的研究空间。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，所述束流输运线束流降能系统可精准调节质子束流的强度和峰值位置，提高了质子治疗的治疗效果。
4.根据本发明实施例的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，包括：支撑平台；真空装置，所述真空装置设在所述支撑平台上且所述真空装置具有真空腔和相对布置的第一真空窗口和第二真空窗口，所述第一真空窗口的中轴线和所述第二真空窗口的中轴线重合用于供质子束流穿设；降能装置，所述降能装置设在所述支撑平台上且包括驱动部件和降能组件，所述降能组件设于所述真空腔内用于吸附质子，所述驱动部件设在所述支撑平台上且与所述降能组件连接，以驱动所述降能组件在所述真空腔内活动。
5.根据本发明实施例的束流输运线束流降能系统，通过在真空腔内设置降能组件，同时通过驱动部件驱动降能组件活动，以实现降能系统对质子束流能量的有效调节；通过在真空腔上设置相对布置的第一真空窗口和第二真空窗口，且第一真空窗口与第二真空窗口的中轴线重合，使得质子束流在通过降能系统时的路径更加稳定且可控，保证了质子束流被降能后的束流质量，由此实现对质子束流的强度和峰值位置的精准调节，使得质子束流的能量峰值部分对准患者的肿瘤病灶处，有利于提高质子治疗的治疗效果。
6.根据本发明的一些实施例，所述降能组件包括安装座、第一垫板和楔形石墨，所述安装座具有一侧敞开的安装槽，所述楔形石墨设于所述安装槽用于吸附质子，所述第一垫板压设在所述楔形石墨上且通过紧固件固定在所述安装座上。
7.在一些示例中，所述楔形石墨的外侧设有涂层。
8.在一些示例中，所述涂层为氮化硼涂层，所述涂层厚度不大于50μm。
9.根据本发明的一些实施例，所述降能装置包括支架，所述支架与所述支撑平台连接，所述驱动部件包括驱动电机、传动组件和连接杆，所述驱动电机设在所述支架上，所述连接杆的第一端通过所述传动组件与所述驱动电机连接以在所述驱动电机的驱动下移动，
所述真空装置具有与所述真空腔连通的安装口，所述连接杆的第二端通过所述安装口伸入所述真空腔且与所述降能组件连接。
10.在一些示例中，所述安装口处设有导向部件，所述导向部件包括安装板、导向块和限位板，所述安装板设在所述安装口处且与所述真空装置连接，所述导向块设在所述安装板的中部且所述导向块的中部限定有插口，所述限位板设在所述导向块的一侧且与所述安装板配合，所述连接杆穿设在所述插口内且与所述导向块滑动配合。
11.在一些示例中，所述驱动部件还包括波纹管，所述波纹管套设在所述连接杆外侧且所述波纹管的一端与所述真空装置连接，所述波纹管的另一端与所述传动组件连接。
12.在一些示例中，所述连接杆为中空结构，所述连接杆内设有冷却管路，所述冷却管路的至少一部分延伸至所述连接杆的第二端，且所述冷却管路与外界冷却系统连通以通过冷却系统通入液体对所述降能组件降温。
13.在一些示例中，所述传动组件包括托盘、丝杆和连接件，所述托盘与所述丝杆连接，所述丝杆适于在驱动电机的驱动下转动以带动所述托盘移动，所述连接件设在所述托盘上且与所述连接杆连接，其中，所述支架上设有导轨，所述托盘上设有滑块，所述滑块与所述导轨滑动配合。
14.在一些示例中，所述传动组件还包括第一带轮、第二带轮、张紧轮和皮带，所述第一带轮与所述驱动电机的输出轴连接，所述第二带轮与所述第一带轮通过所述皮带连接，所述第二带轮与所述丝杆连接，所述张紧轮可活动的设在所述支架上且所述张紧轮适于与所述皮带贴合。
15.在一些示例中，所述支架上设有光栅尺，所述托盘或所述连接件上设有与其同步活动的第一限位板，所述第一限位板的一端延伸至所述支架上且具有读数头，所述读数头用于读取所述光栅尺上的信息。
16.在一些示例中，所述支架上设有两个位置传感器，所述托盘或所述连接件上设有与其同步活动的第二限位板，所述第二限位板与所述位置传感器配合以控制所述驱动电机的工作。
17.根据本发明的一些实施例，所述真空装置包括真空箱体和真空部件，所述真空箱体限定出所述真空腔，且所述真空箱体的一端设有所述第一真空窗口，所述真空部件设于所述真空箱体外侧且具有真空泵，所述真空泵用于对所述真空腔抽真空。
18.在一些示例中，所述束流输运线束流降能系统还包括：位置调节组件，所述位置调节组件包括螺杆、立柱、调节板和顶杆，所述螺杆设在所述立柱上，所述真空箱体的底部设有托板，所述托板具有与所述螺杆配合的安装孔，所述螺杆上设有至少两个螺母，至少两个所述螺母分别位于所述托板的两侧，用于调节所述托板的高度；所述立柱设在所述支撑平台上且通过所述调节板与所述支撑平台连接，所述顶杆设于所述调节板且与所述立柱连接，所述顶杆可相对于所述调节板转动以带动所述立柱移动。
19.在一些示例中，所述降能装置包括两个，两个所述降能装置布置在所述真空箱体的两侧，且两个所述降能装置在所述第一真空窗口的中轴线所在的方向上错位布置。
20.在一些示例中，所述真空部件还包括：插板阀和气动角阀，所述插板阀与所述真空箱体连接，所述真空泵设在所述插板阀上，所述气动角阀设于所述真空泵的背离所述插板阀的一侧且与所述真空泵连接。
21.在一些示例中，所述真空箱体的与所述真空部件相对的一侧还设有真空测量装置。
22.在一些示例中，所述束流输运线束流降能系统还包括：真空管，所述真空管通过管底座安装在所述支撑平台上，所述真空管的一端与所述真空箱体连接，所述真空管的另一端具有所述第二真空窗口。
23.在一些示例中，所述束流输运线束流降能系统还包括：第一准直器和第二准直器，所述第一准直器设于所述真空腔内且邻近所述第一真空窗口，所述第二准直器设于所述真空腔内且邻近所述第二真空窗口。
24.在一些示例中，所述第二准直器包括准直支架、准直石墨、顶块和压条，所述准直支架设在所述真空腔内且与所述真空装置连接，所述顶块设在所述准直石墨上且与所述真空装置连接，所述压条用于将所述顶块与所述准直石墨压紧固定，其中，所述准直石墨的中部具有锥形孔，所述锥形孔的中轴线与所述第一真空窗口和所述第二真空窗口的中轴线重合。
25.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
26.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
27.图1是根据本发明一些实施例的束流输运线束流降能系统的结构示意图；
28.图2是根据本发明一些实施例的真空箱体的结构示意图；
29.图3是根据本发明一些实施例的位置调节组件的结构示意图；
30.图4是根据本发明一些实施例的降能组件的结构示意图；
31.图5是根据本发明一些实施例的连接杆与冷却管路的装配示意图；
32.图6是根据本发明一些实施例的导向部件的结构示意图；
33.图7是根据本发明一些实施例的驱动部件的结构示意图；
34.图8是根据本发明一些实施例的驱动部件在一视角下的局部结构示意图；
35.图9是根据本发明一些实施例的驱动部件在另一视角下的局部结构示意图；
36.图10是根据本发明一些实施例的传动组件的局部结构示意图；
37.图11是根据本发明一些实施例的第一准直器与第二准直器的配合示意图；
38.图12是根据本发明一些实施例的真空装置的局部结构示意图。
39.附图标记：
40.降能系统100，
41.支撑平台10，
42.真空装置20，第一真空窗口201，第二真空窗口202，真空腔203，
43.真空箱体21，托板211，盖板212，真空部件22，真空泵221，插板阀222，气动角阀223，真空测量装置23，
44.降能装置30，
45.驱动部件31，驱动电机311，
46.传动组件312，第一带轮3121，第二带轮3122，皮带3123，托盘3124，滑块3125，丝杆3126，连接件3127，张紧轮3128，
47.连接杆313，波纹管314，
48.降能组件32，第一垫板321，安装座322，安装槽3221，楔形石墨323，
49.支架33，导轨331，光栅尺332，位置传感器333，
50.导向部件40，安装板41，导向块42，插口421，限位板43，
51.冷却管路50，
52.第一限位板61，读数头611，第二限位板62，
53.位置调节组件70，螺杆71，立柱72，调节板73，顶杆74，
54.真空管81，管底座82，
55.第一准直器91，第二准直器92，准直支架921，准直石墨922，锥形孔9221，顶块923，压条924，第一法兰93，第二法兰94，第三法兰95，第四法兰96，法兰转接头97。
具体实施方式
56.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
57.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
58.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
59.下面参考图1-图12描述根据本发明实施例的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统100。
60.如图1-图12所示，根据本发明实施例的束流输运线束流降能系统100包括：支撑平台10、真空装置20和降能装置30；真空装置20设置在支撑平台10上，且真空装置20具有真空腔203、第一真空窗口201和第二真空窗口202，第一真空窗口201和第二真空窗口202相对布置，第一真空窗口201的中轴线和第二真空窗口202的中轴线重合，质子束流可以穿设第一真空窗口201和第二真空窗口202，使得质子束流在通过降能系统100时的路径更加稳定且可控，有利于提高质子束流的路径的准确性，进而保证了质子束流被降能后的束流质量。
61.降能装置30设置在支撑平台10上，且降能装置30包括驱动部件31和降能组件32，降能组件32设置在真空腔203内，用于吸附质子，实现对质子束流的降能，驱动部件31设置
在支撑平台10上，且驱动部件31与降能组件32连接，以驱动降能组件32在真空腔203内活动，可实现降能系统100对质子束流能量的有效调节。
62.根据本发明实施例的束流输运线束流降能系统100，通过在真空腔203内设置降能组件32，同时通过驱动部件31驱动降能组件32活动，以实现降能系统100对质子束流能量的有效调节；通过在真空腔203上设置相对布置的第一真空窗口201和第二真空窗口202，且第一真空窗口201与第二真空窗口202的中轴线重合，使得质子束流在通过降能系统100时的路径更加稳定且可控，保证了质子束流被降能后的束流质量，由此实现对质子束流的强度和峰值位置的精准调节，使得质子束流的能量峰值部分对准患者的肿瘤病灶处，有利于提高质子治疗的治疗效果。
63.需要说明的是，质子束流的强度是指在单位时间内穿过单位面积的质子数，可用于描述治疗表面或定位位置附近的放射剂量，质子束流强度与质子束流能量呈正相关关系，即随着质子束流能量的提高，质子束流强度也会提高，进而通过降能系统100调节质子束流的能量，使患者的肿瘤病灶处的质子束流强度处于合适的范围，可提高治疗效果，且可降低正常组织损伤的概率。
64.此外，质子束流的峰值位置是指质子束流经过物质时，其能量损失率最小的深度，质子束流的峰值位置和质子束流能量之间存在着一定的反比关系，也就是说，当质子束流能量较低时，其能量损失较慢，质子束流能够较深地穿透物质，因此峰值位置较深；而当质子束流能量较高时，其能量损失加速，质子束流穿透深度较浅，峰值位置较浅；进而通过降能系统100调节质子束流的能量，可使质子束流的峰值位置位于患者的肿瘤病灶处，可以最大限度地提高放射剂量在病变组织中的浓度，最大限度地减小周围正常组织的剂量，从而提高治疗的精度和效果。
65.如图1和图4所示，在一些示例中，降能组件32包括安装座322、第一垫板321和楔形石墨323，安装座322具有一侧敞开的安装槽3221，楔形石墨323设置在安装槽3221上，用于吸附质子，起到对质子束流的降能作用，第一垫板321压设在楔形石墨323上，且第一垫板321通过紧固件固定在安装座322上，可提高对楔形石墨323的紧固效果，且可降低楔形石墨323翘起的概率，以保证楔形石墨323对质子束流的降能效果。
66.此外，由于石墨属于脆性材料，易在安装和精调时发生破裂，通过在安装腔与楔形石墨323之间设置第一垫板321，可保证楔形石墨323在安装的过程中受力均匀，提高了楔形石墨323的使用寿命，且有利于楔形石墨323的顺利安装，有利于对楔形石墨323的安装进行精调。
67.在一些示例中，安装座322采用铝合金制作，其具有良好的导热性，提高了安装座322的散热性能。
68.如图4所示，在一些示例中，楔形石墨323靠近第一垫板321的一侧(如图1所示的上侧)可具有凹槽，且凹槽的形状与第一垫板321的形状相匹配，以便于第一垫板321与凹槽紧密贴合，提高了第一垫板321与楔形石墨323的接触面积，可使楔形石墨323在安装过程中受力均匀，降低了楔形石墨323受挤压发生破裂的概率。
69.在一些示例中，在如图1所示由右至左的方向上，位于真空腔203左侧的降能组件32上的楔形石墨323的厚度逐渐增厚，在如图1所示由右至左的方向上，位于真空腔203右侧的降能组件32上的楔形石墨323的厚度逐渐增厚，且随着楔形石墨323厚度的增加，其对质
子束流的降能能力逐渐增强，进而通过驱动部件31驱动降能组件32在左右方向移动，可实现降能系统100对质子束流降能的精准控制。
70.具体地，驱动部件31可驱动位于真空腔203左侧的降能组件32向左移动，或驱动位于真空腔203右侧的降能组件32向右移动，驱动部件31也可驱动两个降能组件32同时相互远离，以减轻降能组件32对质子束流的降能程度；驱动部件31可驱动位于真空腔203左侧的降能组件32向右移动，或驱动位于真空腔203右侧的降能组件32向左移动，驱动部件31也可驱动两个降能组件32同时相互靠近，以增强降能组件32对质子束流的降能程度。
71.在一些示例中，降能组件32可具有一个楔形石墨323，在对质子束流降能的同时，降低了成本，降能组件32也可具有多个楔形石墨323，多个楔形石墨323沿着质子束流的路径方向间隔布置，提高了降能组件32对质子束流的降能效果，具体地，一个降能组件32可具有三个楔形石墨323，以合理控制成本。
72.在一些示例中，楔形石墨323的外侧设置有涂层，一方面，可增强楔形石墨323的耐磨性，从而提高楔形石墨323的使用寿命和性能，另一方面，可降低楔形石墨323的放气率，有利于提高真空腔203在被抽气后的真空度。
73.在一些示例中，涂层可为氮化硼涂层，其中，若涂层厚度过大，则易影响楔形石墨323的散热性，由此将涂层厚度限定在50μm内，即涂层厚度不大于50μm，可提高楔形石墨323表面的硬度和耐磨性，从而增强其使用寿命和性能，且由于氮化硼涂层十分致密，且导热性良好，有利于提高楔形石墨323的散热性，保证楔形石墨323正常工作。
74.此外，若涂层厚度过小，则易影响楔形石墨323的放气率，在一些优选的示例中，涂层厚度范围限定在30μm～50μm，即涂层厚度可为30μm，也可为50μm，涂层厚度还可为30μm至50μm之间的任一数值，例如涂层厚度为35μm、40μm或45μm等，进而在对真空箱体21进行抽真空的过程中，可降低楔形石墨323的放气率，同时可以提升楔形石墨323的散热性。
75.如图1、图5和图7所示，根据本发明的一些实施例，降能装置30包括支架33，支架33与支撑平台10连接，驱动部件31包括驱动电机311、传动组件312和连接杆313，驱动电机311设置在支架33上，连接杆313的第一端通过传动组件312与驱动电机311连接，进而连接杆313可以在驱动电机311的驱动下移动，真空装置20具有与真空腔203连通的安装口，连接杆313的第二端通过安装口伸入真空腔203，且连接杆313的第二端与降能组件32连接，进而连接杆313移动可带动降能组件32移动，从而可使驱动电机311通过连接杆313驱动降能组件32移动，有利于实现降能系统100对质子束流能量的有效调节。
76.如图1和图5所示，在一些示例中，降能装置30包括两个，两个降能装置30相对布置在真空装置20的左右两侧，其中，位于真空装置20左侧的连接杆313的第一端为连接杆313的左端，第二端为连接杆313的右端，相应地，位于真空装置20右侧的连接杆313的第一端位于连接杆313的右端，第二端为连接杆313的左端。
77.在一些示例中，降能组件32的数量可以是一个，降能组件32可以位于真空腔203的左侧，也可以位于真空腔203的右侧，驱动电机311可驱动连接杆313移动以带动降能组件32移动，以实现降能系统100对质子束流能量的调节。
78.如图1所示，在一些示例中，降能组件32的数量可以是多个，多个降能组件32分别布置在真空腔203的左右两侧，驱动电机311可驱动连接杆313移动，以带动多个降能组件32移动相互靠近或相互远离，可扩大降能系统100对质子束流能量的调节范围以及调节效果。
79.在进一步的示例中，相对布置的两个降能组件32为一组，在质子束流的流经路线上，例如在沿着如图1所示的前后方向上，间隔布置多组降能组件32，可以进一步扩大降能系统100对质子束流能量的调节范围，且可使降能系统100对具有更大能量的质子束流进行降能，有利于提高超导质子治疗的治疗效果。
80.如图1、图2和图6所示，在一些示例中，安装口处设置有导向部件40，导向部件40包括安装板41、导向块42和限位板43，安装板41设置在安装口处，且安装板41与真空装置20连接，导向块42设置在安装板41的中部，且导向块42的中部限定有插口421，连接杆313穿设在插口421内，且连接杆313可与导向块42滑动配合，使得导向块42可起到连接杆313的导向作用，便于连接杆313带动降能组件32活动，同时可以提高连接杆313移动的稳定性，在连接杆313左右移动时，降低连接杆313的运动方向发生偏差的概率，保证了降能组件32的位置精度，进而降低了在降能组件32运动过程中造成质子束流能量发生额外偏差的概率。
81.限位板43设置在导向块42的一侧(例如图1所示的左侧或右侧)，且限位板43可与安装板41配合，以固定导向块42，可防止导向块42沿着插口421的轴向窜动，提高了导向块42对连接杆313的导向效果，进一步提高了连接杆313移动的稳定性，有利于提高降能组件32的移动精度。
82.如图1、图5和图6所示，在一些示例中，连接杆313靠近导向部件40的一部分可为等截面，且该部分可以与导向块42滑动配合，等截面的部分的外径尺寸与插口421的尺寸相同，以使连接杆313和插口421的边沿贴合，降低了连接杆313的外周发生漏气的概率，避免影响真空效果。
83.在进一步的示例中，连接杆313远离导向部件40的一部分可为变截面，且该部分截面在远离导向部件40的方向上逐渐增大，其中，连接杆313远离导向部件40部分的最小截面尺寸大于插口421的尺寸，可使插口421起到对连接杆313的限位作用，可防止连接杆313完全伸入真空腔203，以降低连接杆313以及降能组件32在真空腔203内发生干涉的概率，提高了降能系统100的可靠性。
84.在一些示例中，导向块42可采用聚四氟乙烯制作而成，其润滑性好、耐高温性强，有利于导向块42在高温环境下长期使用，提高了导向块42的使用寿命。
85.如图1和图7所示，在一些示例中，驱动部件31还包括波纹管314，波纹管314套设在连接杆313外侧，可起到对连接杆313的防护作用，同时可避免连接杆313外露，提升了降能系统100的美观性，且波纹管314的一端与真空装置20连接，波纹管314的另一端与传动组件312连接，可起到对真空装置20的密封作用，保证真空腔203内的真空度。
86.其中，在连接杆313移动时，波纹管314可随其伸长或缩短，进而提升了降能系统100的可操作性，且波纹管314的伸缩行程不小于降能组件32的运动行程，因此波纹管314可在自身伸长或压缩时保持真空腔203的独立真空。
87.如图5所示，在一些示例中，连接杆313为中空结构，以便利用自然对流传热，提高了连接杆313热传递的效率，连接杆313内设置有冷却管路50，冷却管路50的至少一部分延伸至连接杆313的第二端，且冷却管路50与外界冷却系统连通，以通过冷却系统通入液体对降能组件32降温，且使得冷却系统内的液体循环流动，可提高对降能组件32的降温效果，进而提高了降能组件32的使用寿命。
88.在一些示例中，连接杆313可采用钢管或铝管等金属材料，使用寿命长，散热效果
好，且成本低廉。
89.如图1、图7、图8、图9和图10所示，在一些示例中，传动组件312包括托盘3124、丝杆3126和连接件3127，托盘3124与丝杆3126连接，丝杆3126可以在驱动电机311的驱动下转动，以带动托盘3124移动，具体地，丝杆3126位置固定，丝杆3126穿设托盘3124，且丝杆3126与托盘3124螺纹配合，进而驱动电机311驱动丝杆3126转动，可使托盘3124沿着丝杆3126的延伸方向(如图1所示的左右方向)移动。
90.连接件3127设置在托盘3124上，且连接件3127与连接杆313连接，进而连接件3127可随托盘3124沿着丝杆3126的延伸方向移动，且连接件3127移动可带动连接杆313移动，其中，支架33上可设置有导轨331，托盘3124上可设置有滑块3125，滑块3125与导轨331滑动配合，可起到对托盘3124移动方向的限定和导向作用，提高了托盘3124移动的稳定性，当然，滑块3125也可以设在支架33上，导轨331设在托盘3124上，滑块3125与导轨331滑动配合。
91.如图7所示，在一些示例中，连接件3127是异形板件，使得连接构件之间具有更大的连接面积和更强的连接强度，从而提高传动组件312的承载能力和抗震能力。
92.如图7、图8和图9所示，在一些示例中，传动组件312还包括第一带轮3121、第二带轮3122和皮带3123，第一带轮3121与驱动电机311的输出轴连接，第二带轮3122与第一带轮3121通过皮带3123连接，第二带轮3122与丝杆3126连接，驱动电机311驱动第一带轮3121转动，且由于皮带3123套设在第一带轮3121和第二带轮3122的外圈，进而第一带轮3121转动可带动皮带3123围绕第一带轮3121和第二带轮3122转动，从而使得第二带轮3122可与第一带轮3121同步转动，传动效果好，提高了传动组件312的可靠性。
93.如图7所示，在一些示例中，传动组件312还包括张紧轮3128，张紧轮3128可活动的设在支架33上，且张紧轮3128位于皮带3123的外侧，张紧轮3128的外周可与皮带3123贴合，进而通过调节张紧轮3128的位置，可对皮带3123进行张紧或松动，保证第一带轮3121与第二带轮3122之间传动的精确性和稳定性。
94.如图8所示，在一些示例中，支架33上设置有光栅尺332，托盘3124上可设置有第一限位板61，第一限位板61与托盘3124同步活动，第一限位板61的一端延伸至支架33上，且第一限位板61具有读数头611，读数头611用于读取光栅尺332上的信息，具体地，读数头611可将光栅尺332上的光学图案转换成电信号，然后将这些电信号转换成可读的数字信号并反馈至控制系统，从而确定第一限位板61所在的位置，进而实现了对降能组件32位置的精确测量，且实现了对降能组件32位置的精确控制；第一限位板61可布置在连接件3127上，且第一限位板61可与连接件3127同步活动，进而通过确定第一限位板61所在的位置，可实现对降能组件32位置的精确测量。
95.如图9所示，在一些示例中，支架33上设置有两个位置传感器333，托盘3124上设置有第二限位板62，第二限位板62与托盘3124同步活动，第二限位板62与位置传感器333配合，可以控制驱动电机311的工作，具体地，第二限位板62移动至与位置传感器333对应的位置时，位置传感器333可发出信号并将信号反馈至控制系统，进而控制系统发出指令至驱动电机311，以控制驱动电机311的输出轴停止转动。
96.其中，两个位置传感器333可在托盘3124的活动方向上间隔布置，且第二限位板62位于两个位置传感器333之间，可实现对第二限位板62的活动行程进行限制，进而可实现对降能组件32活动行程的限制，降低了传动组件312内各运动部件发生干涉的概率，且降低了
降能组件32与真空腔203内壁干涉的概率，提高了降能系统100的可靠性；第二限位板62可布置在连接件3127上，且第二限位板62可与连接件3127同步活动，进而通过限制第二限位板62的活动行程，可实现对降能组件32活动行程的限制，这里的位置传感器333可以为接近传感器、光电开关。
97.如图1、图2和图12所示，根据本发明的一些实施例，真空装置20包括真空箱体21和真空部件22，真空箱体21限定出真空腔203，且真空箱体21的一端(如图1所示的前端)设置有第一真空窗口201，第一真空窗口201可在真空箱体21的一端封闭真空箱体21，以保证降能系统100整体真空的独立性，真空部件22设置在真空箱体21外侧，且真空部件22具有真空泵221，真空泵221用于对真空腔203抽真空，可选地，真空泵221为分子泵，分子泵可以抽真空使真空腔203的真空度可达到1*10-3
pa，且检漏漏率可优于1*10-9
pa.m3/s，有利于减轻空气对质子束流的干扰。
98.如图1、图2和图3所示，在一些示例中，束流输运线束流降能系统100还包括：位置调节组件70，位置调节组件70包括螺杆71、立柱72、调节板73和顶杆74，螺杆71设置在立柱72上，真空箱体21的底部设置有托板211，托板211具有与螺杆71配合的安装孔，螺杆71上设置可设置有两个螺母，两个螺母分别位于托板211的两侧(如图2所示的上下两侧)，下侧的螺母用于支撑托板211，上侧的螺母可以对托板211起到紧固的作用，此外，螺母的数量也可以是更多个，例如在安装孔的两侧分别设置两个螺母，可降低螺母松动的概率，提高托板211与螺杆71之间的紧固效果；螺杆71、螺母与托板211配合，可以实现对托板211在高度方向(如图1所示的上下方向)上的调整。
99.立柱72设置在支撑平台10上，且立柱72通过调节板73与支撑平台10连接，顶杆74设置在调节板73上，且顶杆74与立柱72连接，顶杆74可相对于调节板73转动，以带动立柱72移动，可实现对托板211水平方向(如图1所示的左右方向)上的调节。
100.如图1所示，在一些示例中，降能装置30包括两个，两个降能装置30布置在真空箱体21的两侧(如图1所示的左右两侧)，且两个降能装置30在第一真空窗口201的中轴线所在的方向上错位布置，有利于位于两个降能组件32上的楔形石墨323相互配合，即位于两个降能组件32上的楔形石墨323可相互靠近直至拼接在一起，起到了对质子束流成倍降能的作用，提高了降能系统100对质子束流能量的调节范围。
101.如图12所示，在一些示例中，真空部件22还包括：插板阀222和气动角阀223，插板阀222与真空箱体21连接，真空泵221设置在插板阀222上，气动角阀223设置在真空泵221的背离插板阀222的一侧(如图1所示的右侧)，且气动角阀223与真空泵221连接，真空泵221可对真空箱体21单独抽真空，保证其能快速、高效的达到理想的真空度，气动角阀223与插板阀222相配合，可提高真空箱体21的气密性，同时可对真空泵221的工作进行更为精细的调节。
102.如图1和图12所示，在一些示例中，真空箱体21的与真空部件22相对的一侧(如图1所示的左侧)还设置有真空测量装置23，真空测量装置23可以是真空规，真空规通过卡箍与真空箱体21连接，可实时测量真空箱体21内部的真空度，即真空规测量得到的数据可通过光缆实时传输至显示端，方便工作人员及时监控、调整，保证真空箱体21的真空度。
103.如图12所示，在一些示例中，束流输运线束流降能系统100还包括：真空管81，真空管81通过管底座82安装在支撑平台10上，真空管81的一端(如图1所示的前端)与真空箱体
21连接，真空管81的另一端(如图1所示的后端)具有第二真空窗口202，第二真空窗口202可在真空管81的另一端封闭真空箱体21，进而第二真空窗口202与第一真空窗口201相配合，以封闭整个真空箱体21，减少外界对真空腔203内质子束流的干扰。
104.如图1和图11所示，在一些示例中，束流输运线束流降能系统100还包括：第一准直器91和第二准直器92，第一准直器91设置在真空腔203内，且第一准直器91邻近第一真空窗口201，用于对降能前的质子束流进行准直，可保证质子束流的色散度，第二准直器92设置在真空腔203内，且第二准直器92邻近第二真空窗口202，用于对降能后的质子束流进行准直，可保证降能后的质子束流质量。
105.如图11所示，在一些示例中，第二准直器92包括准直支架921、准直石墨922、顶块923和压条924，准直支架921设置在真空腔203内，且准直支架921与真空装置20连接，顶块923设置在准直石墨922上，且顶块923与真空装置20连接，压条924用于将顶块923与准直石墨922压紧固定，可使顶块923与准直支架921相互配合，以紧固准直石墨922，可提高准直石墨922的稳定性，其中，准直石墨922的中部具有锥形孔9221，锥形孔9221的中轴线与第一真空窗口201和第二真空窗口202的中轴线重合，可使锥形孔9221对质子束流进行准直，以保证降能后的质子束流质量。
106.在一些示例中，顶块923内可设置有弹簧，在安装真空箱体21的盖板212后，盖板212可压住弹簧，进而弹簧压紧顶块923，以对准直石墨922在高度方向上进行限位，可提高准直石墨922的稳定性，提高第二准直器92的准直效果。
107.如图1、图2和图12所示，在一些示例中，真空箱体21的前侧具有第一法兰93，真空箱体21的后侧具有第二法兰94，真空管81的前端可通过链式卡箍与第二法兰94连接，以实现真空管81在真空箱体21上的装配；第二真空窗口202与真空管81的后端之间设置有第三法兰95，第二真空窗口202可通过卡箍与第三法兰95连接，第三法兰95可通过链式卡箍与真空管81的后端连接，以实现第二真空窗口202的装配，其中，第三法兰95可以是转接法兰；第一真空窗口201与第一法兰93之间设置有第四法兰96，第一真空窗口201可通过卡箍与第四法兰96连接，第四法兰96直接与第一法兰93连接，以实现第二真空窗口202的装配。
108.如图12所示，在一些示例中，气动角阀223和真空泵221之间可设置有法兰转接头97，气动角阀223可通过卡箍与法兰转接头97连接，法兰转接头97可通过卡箍与真空泵221连接，以实现真空部件22的装配。
109.根据本发明实施例的束流输运线束流降能系统100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。其中，上下方向、左右方向和前后方向以图示的上下方向、左右方向和前后方向为准。
110.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
111.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的
示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
112.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，包括：支撑平台；真空装置，所述真空装置设在所述支撑平台上且所述真空装置具有真空腔和相对布置的第一真空窗口和第二真空窗口，所述第一真空窗口的中轴线和所述第二真空窗口的中轴线重合用于供质子束流穿设；降能装置，所述降能装置设在所述支撑平台上且包括驱动部件和降能组件，所述降能组件设于所述真空腔内用于吸附质子，所述驱动部件设在所述支撑平台上且与所述降能组件连接，以驱动所述降能组件在所述真空腔内活动。2.根据权利要求1所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述降能组件包括安装座、第一垫板和楔形石墨，所述安装座具有一侧敞开的安装槽，所述楔形石墨设于所述安装槽用于吸附质子，所述第一垫板压设在所述楔形石墨上且通过紧固件固定在所述安装座上。3.根据权利要求2所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述楔形石墨的外侧设有涂层。4.根据权利要求3所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述涂层为氮化硼涂层，所述涂层厚度不大于50μm。5.根据权利要求1所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述降能装置包括支架，所述支架与所述支撑平台连接，所述驱动部件包括驱动电机、传动组件和连接杆，所述驱动电机设在所述支架上，所述连接杆的第一端通过所述传动组件与所述驱动电机连接以在所述驱动电机的驱动下移动，所述真空装置具有与所述真空腔连通的安装口，所述连接杆的第二端通过所述安装口伸入所述真空腔且与所述降能组件连接。6.根据权利要求5所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述安装口处设有导向部件，所述导向部件包括安装板、导向块和限位板，所述安装板设在所述安装口处且与所述真空装置连接，所述导向块设在所述安装板的中部且所述导向块的中部限定有插口，所述限位板设在所述导向块的一侧且与所述安装板配合，所述连接杆穿设在所述插口内且与所述导向块滑动配合。7.根据权利要求5所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述驱动部件还包括波纹管，所述波纹管套设在所述连接杆外侧且所述波纹管的一端与所述真空装置连接，所述波纹管的另一端与所述传动组件连接。8.根据权利要求5所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述连接杆为中空结构，所述连接杆内设有冷却管路，所述冷却管路的至少一部分延伸至所述连接杆的第二端，且所述冷却管路与外界冷却系统连通以通过冷却系统通入液体对所述降能组件降温。9.根据权利要求5所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述传动组件包括托盘、丝杆和连接件，所述托盘与所述丝杆连接，所述丝杆适于在驱动电机的驱动下转动以带动所述托盘移动，所述连接件设在所述托盘上且与所述连接杆连接，其中，所述支架上设有导轨，所述托盘上设有滑块，所述滑块与所述导轨滑动配合。10.根据权利要求9所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述传动组件还包括第一带轮、第二带轮、张紧轮和皮带，所述第一带轮与所述驱动电
机的输出轴连接，所述第二带轮与所述第一带轮通过所述皮带连接，所述第二带轮与所述丝杆连接，所述张紧轮可活动的设在所述支架上且所述张紧轮适于与所述皮带贴合。11.根据权利要求9所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述支架上设有光栅尺，所述托盘或所述连接件上设有与其同步活动的第一限位板，所述第一限位板的一端延伸至所述支架上且具有读数头，所述读数头用于读取所述光栅尺上的信息。12.根据权利要求9所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述支架上设有两个位置传感器，所述托盘或所述连接件上设有与其同步活动的第二限位板，所述第二限位板与所述位置传感器配合以控制所述驱动电机的工作。13.根据权利要求1所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述真空装置包括真空箱体和真空部件，所述真空箱体限定出所述真空腔，且所述真空箱体的一端设有所述第一真空窗口，所述真空部件设于所述真空箱体外侧且具有真空泵，所述真空泵用于对所述真空腔抽真空。14.根据权利要求13所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，还包括：位置调节组件，所述位置调节组件包括螺杆、立柱、调节板和顶杆，所述螺杆设在所述立柱上，所述真空箱体的底部设有托板，所述托板具有与所述螺杆配合的安装孔，所述螺杆上设有至少两个螺母，至少两个所述螺母分别位于所述托板的两侧，用于调节所述托板的高度；所述立柱设在所述支撑平台上且通过所述调节板与所述支撑平台连接，所述顶杆设于所述调节板且与所述立柱连接，所述顶杆可相对于所述调节板转动以带动所述立柱移动。15.根据权利要求13所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述降能装置包括两个，两个所述降能装置布置在所述真空箱体的两侧，且两个所述降能装置在所述第一真空窗口的中轴线所在的方向上错位布置。16.根据权利要求13所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述真空部件还包括：插板阀和气动角阀，所述插板阀与所述真空箱体连接，所述真空泵设在所述插板阀上，所述气动角阀设于所述真空泵的背离所述插板阀的一侧且与所述真空泵连接。17.根据权利要求13所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述真空箱体的与所述真空部件相对的一侧还设有真空测量装置。18.根据权利要求13所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，还包括：真空管，所述真空管通过管底座安装在所述支撑平台上，所述真空管的一端与所述真空箱体连接，所述真空管的另一端具有所述第二真空窗口。19.根据权利要求1-18中任一项所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，还包括：第一准直器和第二准直器，所述第一准直器设于所述真空腔内且邻近所述第一真空窗口，所述第二准直器设于所述真空腔内且邻近所述第二真空窗口。20.根据权利要求19所述的用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，其特征在于，所述第二准直器包括准直支架、准直石墨、顶块和压条，所述准直支架设在所述真空腔内且与所述真空装置连接，所述顶块设在所述准直石墨上且与所述真空装置连接，所述压条用于将所述顶块与所述准直石墨压紧固定，
其中，所述准直石墨的中部具有锥形孔，所述锥形孔的中轴线与所述第一真空窗口和所述第二真空窗口的中轴线重合。

技术总结
本发明公开了一种用于超导质子治疗的束流输运线束流降能系统，降能系统包括：支撑平台、真空装置和降能装置，真空装置设在支撑平台上且真空装置具有真空腔和相对布置的第一真空窗口和第二真空窗口，第一真空窗口的中轴线和第二真空窗口的中轴线重合用于供质子束流穿设；降能装置设在支撑平台上且包括驱动部件和降能组件，降能组件设于真空腔内用于吸附质子，驱动部件设在支撑平台上且与降能组件连接，以驱动降能组件在真空腔内活动。根据本发明实施例的束流输运线束流降能系统，通过在真空腔内设置降能组件，同时通过驱动部件驱动降能组件活动，以实现降能系统对质子束流能量的有效调节。有效调节。有效调节。


技术研发人员：谷鹏飞 黄迪西 黄发领 沈俊松 陈永华 丁开忠 韩曼芬 王成 张午权 张卢锐
受保护的技术使用者：合肥中科离子医学技术装备有限公司
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/8/23