离子装置的束流能量监测方法及束流控制方法与流程

1.本公开涉及粒子、质子重离子放射技术领域，尤其涉及一种离子装置的束流能量监测方法及束流控制方法。

背景技术：

2.离子束穿越物质时其动能主要损失在射程的末端，会呈现急剧增强的bragg峰，即离子与物质相互作用时能量主要损失在射程末端毫米量级的范围内，且离子束的bragg峰的位置是高精度可控的。利用这些特点，可最大程度地将能量沉积于患者肿瘤靶区，使得对肿瘤的局部控制率增强，同时使正常组织的并发症发生风险降低，因此，离子束放疗具有独特的深度剂量分布、较高的相对生物学效应等常规放疗方法难以比拟的优势。
3.离子在组织或水中的射程是由离子每核子能量(mev/u)决定，而离子需要把离子布拉格峰准确落在肿瘤靶区，因此，离子过程中能量(射程)的准确性及稳定性决定了离子的精度。
4.现有保证射程的方法是在日常的前，定期进行射程验证，通常是基于质量保证(quality assurance，qa)测试射程，生成测试的方法包括：利用三维水箱、电离室、静电计等设备测量高能粒子深度剂量分布曲线，并从曲线中测出相应的峰位值，确定其射程，或者利用峰值探测器(ptw peakfinder)对能量的峰位进行验证，或者利用布拉格峰探测器对能量的峰位进行验证。
5.然而，现有的验证方法存在人为误差较大，各种仪器设备存在摆位误差精度难以提高，且存在着电离室死区、水箱壁厚、摆放误差导致的间隙死区等误差，造成离子加速器能量准确性及稳定性验证精度不高，该种能量验证方式应用于装置时可能会引发严重的医疗事故，应用于科学研究时，会造成实验数据错误、实验失败等后果，无法完成实验研究。并且，现有离子装置的射程稳定性的保障只能通过前qa来确认，如果qa时所有能量进行测量验证，则需要花费较多的时间进行qa，导致效率降低。

技术实现要素：

6.针对上述技术问题，本公开提供一种离子装置的束流能量监测方法及束流控制方法，用于至少部分解决现有能量验证方法造成离子加速器能量准确性及稳定性验证精度不高等技术问题。
7.基于此，本公开第一方面提供一种离子装置的束流能量监测方法，包括：直接测量离子装置的加速器偏转二极磁铁的第一磁场强度或传输线偏转二极磁铁的第二磁场强度；根据第一磁场强度或第二磁场强度计算离子装置输出的实际束流能量。
8.根据本公开的实施例，采用霍尔效应法或核磁共振法测量离子装置的加速器偏转二极磁铁的第一磁场强度或传输线偏转二极磁铁的第二磁场强度。
9.根据本公开的实施例，根据第一磁场强度或第二磁场强度计算离子装置输出的实际束流能量包括：根据
[0010][0011]
计算实际束流的动能ek，其中，b为第一磁场强度或第二磁场强度，ρ为束流偏转的曲率半径，z为形成束流的带电粒子的电荷数，a为带电粒子的质量数，e0为单个核子静止时的能量。
[0012]
本公开第二方面提供一种离子装置的束流控制方法，包括：直接测量离子装置的加速器偏转二极磁铁的第一磁场强度或传输线偏转二极磁铁的第二磁场强度；根据第一磁场强度或第二磁场强度计算离子装置输出的实际束流能量；响应于实际束流能量与离子装置的预设束流能量之间的误差在预设范围内，控制离子装置输出实际束流能量大小的束流；响应于实际束流能量与离子装置的预设束流能量之间的误差超出预设范围，控制离子装置切断束流引出。
[0013]
本公开第三方面提供一种离子装置的束流能量监测方法，包括：测量离子装置的加速器偏转二极磁铁电源输出的第一电流或传输线偏转二极磁铁电源输出的第二电流；基于励磁曲线，基于第一电流计算第一电流对应的加速器偏转二极磁铁的第一磁场强度，基于第二电流计算第二电流对应的传输线偏转二极磁铁的第二磁场强度；根据第一磁场强度或第二磁场强度计算离子装置输出的实际束流能量。
[0014]
根据本公开的实施例，根据第一磁场强度或第二磁场强度计算离子装置输出的实际束流能量包括：根据
[0015][0016]
计算实际束流的动能ek，其中，b为第一磁场强度或第二磁场强度，ρ为束流偏转的曲率半径，z为形成束流的带电粒子的电荷数，a为带电粒子的质量数，e0为单个核子静止时的能量。
[0017]
本公开第四方面提供一种离子装置的束流控制方法，包括：测量离子装置的加速器偏转二极磁铁电源输出的第一电流或传输线偏转二极磁铁电源输出的第二电流；基于励磁曲线，基于第一电流计算第一电流对应的加速器偏转二极磁铁的第一磁场强度，基于第二电流计算第二电流对应的传输线偏转二极磁铁的第二磁场强度；根据第一磁场强度或第二磁场强度计算离子装置输出的实际束流能量；响应于实际束流能量与离子装置的预设束流能量之间的误差在预设范围内，控制离子装置输出实际束流能量大小的束流；响应于实际束流能量与离子装置的预设束流能量之间的误差超出预设范围，控制离子装置切断束流引出。
[0018]
根据本公开实施例提供的离子装置的束流能量监测方法及束流控制方法，至少包括以下有益效果：
[0019]
通过采集加速器二极磁铁偏转磁场强度或采集加速器二极磁铁加载电流大小的方式，计算加速器输出的离子束能量，或采集束流传输线上偏转二极磁铁磁场或电流的方式计算加速器到达终端或实验终端的能量，克服了现有方法中无法实时验证束流能量的问题，同时也避免了由于摆位误差导致的加速器能量准确性及稳定性验证精度不高的问
题。
[0020]
进一步地，在将离子装置束流能量监测方法应用于终端或实验终端时，由于可以实时获取磁场强度或电流的大小，并与预设能量进行对比与反馈，实现能量连锁功能，保证离子加速器能量的准确性和稳定性。并且，相比于通过前qa来所有能量进行测量验证，能够实现实时监测及连锁，使更精准、更安全、更高效。
[0021]
此外，该方法也可以用于以同步加速器为主的实验装置，以确保实验的准确性。
附图说明
[0022]
通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0023]
图1示意性示出了本公开一实施例提供的离子装置的束流能量监测方法流程图。
[0024]
图2示意性示出了本公开实施例提供的以同步加速器作为主加速器的离子装置的结构图。
[0025]
图3示意性示出了本公开实施例提供的以回旋加速器或直线加速器等作为主加速器的离子装置的结构图。
[0026]
图4示意性示出了本公开一实施例提供的离子装置的束流控制方法流程图。
[0027]
图5示意性示出了本公开另一实施例提供的离子装置的束流能量监测方法流程图。
[0028]
图6示意性示出了本公开另一实施例提供的离子装置的束流控制方法流程图。
[0029]
图7示意性示出了本公开实施例提供的偏转二极磁铁磁场的磁场强度与计算的能量的关系曲线。
[0030]
图8示意性示出了本公开实施例提供的偏转二极磁铁磁场的磁场强度与电流值的关系曲线。
具体实施方式
[0031]
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0032]
在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0033]
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接连接，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
[0034]
在本公开的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“长度”、“周向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的子系统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公开的限制。
[0035]
贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。可能导致本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且图中各部件的形状、尺寸、位置关系不反映真实大小、比例和实际位置关系。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
[0036]
类似地，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分到单个实施例、图或者对其描述中。参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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公开的至少一个实施例或示例中。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者多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0037]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，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。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。
[0038]
图1示意性示出了本公开一实施例提供的离子装置的束流能量监测方法流程图。
[0039]
如图1所示，该离子装置的束流能量监测方法例如可以包括操作s101～操作s102。
[0040]
在操作s101，直接测量离子装置的加速器偏转二极磁铁的第一磁场强度或传输线偏转二极磁铁的第二磁场强度。
[0041]
在操作s102，根据第一磁场强度或第二磁场强度计算离子装置输出的实际束流能量。
[0042]
本公开实施例采用如图1所示的离子装置的束流能量监测方法的原因具体可以如下：
[0043]
图2示意性示出了本公开实施例提供的以同步加速器作为主加速器的离子装置的结构图。
[0044]
如图2所示，在同步加速器中，粒子是在偏转二极磁铁磁场作用下作闭合轨道的运动，随着粒子能量的增加，偏转磁场与加速粒子的高频电场频率也同步增加，这样就可维持粒子在固定轨道上的谐振加速，这种加速器就叫同步加速器。基于此，在实现本发明构思的过程中，申请人发现：同一能量的粒子，其偏转磁场强度固定不变且与粒子能量存在一一对应的关系。因此，在以同步加速器为主加速器的离子系统中，可以利用同步加速器这一特点对同步加速器二极磁铁磁场强度或同步加速器二极磁铁加载的电流进行测量，计算出对应的离子能量，从而实现对离子装置能量进行实时测量。
[0045]
同理，离子装置的传输线上传输的粒子也需保持其在偏转磁铁中偏转角度不
变的情况下才能传输到终端，而其偏转角度与磁铁的磁场为一一对应的关系，因此，也可以通过采集传输线上偏转磁铁磁场强度的方法实现对加速器输出离子束能量的监测。
[0046]
图3示意性示出了本公开实施例提供的以回旋加速器或直线加速器等作为主加速器的离子装置的结构图。
[0047]
如图3所示，在主加速器到终端的传输线上同样安装有偏转二极磁铁，基于与图2相同的分析可知，也可以通过采集传输线上偏转磁铁磁场强度或方法实现对加速器输出离子束能量的监测。
[0048]
因此，基于图2和图3及相关分析可知，可以通过直接测量离子装置的加速器偏转二极磁铁的第一磁场强度或传输线偏转二极磁铁的第二磁场强度，来计算束流能量。
[0049]
在本公开一实施例中，采用霍尔效应法或核磁共振法测量离子装置的加速器偏转二极磁铁的第一磁场强度或传输线偏转二极磁铁的第二磁场强度。
[0050]
在磁场测量领域，根据基本物理原理的不同，磁场测量方法可以包括霍尔效应法、核磁共振法、磁通量法、磁通门法、光泵法磁光效应法、超导量子干涉器件法等等，这些方法根据其所测磁场的强度和分辨率分别应用于不同的测量领域。
[0051]
通过对加速器磁铁的磁场值进行分析发现，加速器磁铁的磁场值的范围一般在10-2-101特斯拉(t)以内，分辨率约为10-6-10-4
特斯拉(t)，基于此，本公开选择霍尔(hall)效应法或核磁共振法测量磁场。以磁共振为基本原理的测磁设备具有优点包括：磁场绝对测量精度高，小于1ppm；温度系数为零，不受环境温度的影响；测量值的大小与磁场的方向无关。使用hall探头测量磁场有优点包括：体积小，适于小气隙和复杂几何形状磁铁的测量；价格相对便宜；无触点，无可动元件，机械性能好，使用寿命长；测量范围宽，10-5-105t连续测量；有效面积小，最小可达到50μm*50μm，适用于测量不均匀场；可以在低温下使用；测量速度快；测量精度高，可达0.1mgs。
[0052]
在本公开一实施例中，根据第一磁场强度或第二磁场强度计算离子装置输出的实际束流能量包括：
[0053]
根据
[0054][0055]
计算实际束流的动能ek，其中，b为第一磁场强度或第二磁场强度，ρ为束流偏转的曲率半径，z为形成束流的带电粒子的电荷数，a为带电粒子的质量数，e0为单个核子静止时的能量。
[0056]
示例性地，在加速器物理中，束流定义为大量带电粒子在电磁场作用下，沿某一特定方向运动时，所形成的带电粒子流。通常所说的束流能量，指的是束流的动能。也即，本公开需要计算束流的动能。
[0057]
由于带电粒子在偏转磁场中作圆周运动的基本原理是向心力与洛伦兹力相等，即：
[0058][0059]
其中，m为粒子质量，v为粒子切向运动速度，ρ束流偏转的曲率半径，z为形成束流
的带电粒子的电荷数，e为单位电荷。
[0060]
基于上式，可以得到粒子的动量为：
[0061]
p＝mv＝zebρ＝zeg
[0062]
其中，g被定义为粒子运动的磁刚度，单位是t
×
m。
[0063]
由于束流为高速粒子，需要考虑相对论效应，相对论因子为β、γ关系具体如下：
[0064][0065][0066][0067]
mc2＝γm0c2[0068]
其中，c为光速，c＝299792458m/s。m0为粒子的静态质量。
[0069]
又由于：
[0070]
m0c2＝γm
′0c2[0071]
其中，m
′0为每个核子的静态质量和，e0为单个核子静止时的能量，为：
[0072]
e0＝m
′0c2＝931.494mev/u
[0073]
将光速c和e0代入上式可以得到：
[0074][0075]
进而可以得到：
[0076][0077]
基于上式即可根据磁场计算出束流的动能。
[0078]
基于图1所示的束流能量监测方法，提出一种离子装置的束流控制方法。
[0079]
图4示意性示出了本公开一实施例提供的离子装置的束流控制方法流程图。
[0080]
如图4所示，该离子装置的束流控制方法例如可以包括操作s401～操作s404。操作s401和操作s402分别与操作s101和操作s102相同，具体细节不再赘述。
[0081]
在操作s403，响应于实际束流能量与离子装置的预设束流能量之间的误差在预设范围内，控制离子装置输出实际束流能量大小的束流。
[0082]
在操作s404，响应于实际束流能量与离子装置的预设束流能量之间的误差超出预设范围，控制离子装置切断束流引出。
[0083]
示例性地，该束流控制方法从控制系统服务器获取到所需的预设能量，设置允许误差范围。当控制系统申请束流，加速器开始工作时，启动能量验证系统，实时采集二极磁铁磁场强度并计算出实际能量，与预设能量进行对比，若能量误差允许范围以外，则发送连锁信号立即切断束流引出；若能量误差在允许范围内，则可以进行束流配送
。
[0084]
根据本公开的实施例，由于二极磁铁磁场范围一般在10-1-101特斯拉(t)以内，目前测磁装置测量精度高，所以可以实现以采集二极磁铁偏转磁场强度的方式来进行能量验证并实现装置的能量连锁，保证实验装置的能量输出符合实验要求，保证离子加速器过程中的射程准确性和射程稳定性。
[0085]
图5示意性示出了本公开另一实施例提供的离子装置的束流能量监测方法流程图。
[0086]
如图5所示，该离子装置的束流能量监测方法例如可以包括操作s501～操作s503。
[0087]
在操作s501，测量离子装置的加速器偏转二极磁铁电源输出的第一电流或传输线偏转二极磁铁电源输出的第二电流。
[0088]
在操作s502，基于励磁曲线，基于第一电流计算第一电流对应的加速器偏转二极磁铁的第一磁场强度，基于第二电流计算第二电流对应的传输线偏转二极磁铁的第二磁场强度。
[0089]
在操作s503，根据第一磁场强度或第二磁场强度计算离子装置输出的实际束流能量。
[0090]
本公开实施例采用如图5所示的离子装置的束流能量监测方法的原因具体可以如下：
[0091]
请继续参阅图2和图3，同一能量的粒子，其偏转磁场强度固定不变且与粒子能量存在一一对应的关系，而偏转磁铁的磁场强度与磁铁所加载的电流也存在一一对应关系，可利用同步加速器的这一特点，对加速器二极磁铁或传输线二极磁铁加载的电流进行测量，计算出对应的离子能量，从而实现对离子装置能量进行实时测量。
[0092]
在本公开一实施例中，对电流的测量而言，可分为直接和间接测量两类。直接测量是指根据被测电流在已知电阻上的电压来确定被测电流大小如分流器等。而间接测量，根据被测电流所建立的磁场，通过测量磁密、磁通或磁势实现电流的测量。
[0093]
常见的电流传感器主要有分流器、零磁通电流互感器、霍尔电流传感器以及光学电流传感器等，不同电流传感器的性能如下表1所示：
[0094]
表1
[0095]
电流传感器精度量程分流器≤0.1级≤10ka磁调制式≤0.01级0-100ka级磁放大器≤0.1级0-10ka级霍尔效应≤0.1级0-40ka级光学传感器≤0.1级0-10ka级
[0096]
需要说明的是，励磁曲线为加速器装置磁铁进行磁场测量时得到，在将测得的电流值通过励磁曲线转化为磁场强度后，根据磁场强度计算束流侧方法与图1所示的方法相同，此处不再赘述。
[0097]
基于图5所示的束流能量监测方法，本公开实施例还提出一种离子装置的束流控制方法。
[0098]
图6示意性示出了本公开另一实施例提供的离子装置的束流控制方法流程图。
[0099]
如图6所示，该离子装置的束流控制方法例如可以包括操作s601～操作s605。操作s601和操作s603分别与操作s501和操作s502相同，具体细节不再赘述。
[0100]
在操作s604，响应于实际束流能量与离子装置的预设束流能量之间的误差在预设范围内，控制离子装置输出实际束流能量大小的束流。
[0101]
在操作s605，响应于实际束流能量与离子装置的预设束流能量之间的误差超出预设范围，控制离子装置切断束流引出。
[0102]
由于二极磁铁电源电流范围一般在10
2-104以内，目前测电流装置测量精度高，所以可以实现以采集速器二极磁铁电源电流的方式来进行能量验证并实现装置的能量连锁，保证实验装置的能量输出符合实验要求，保证离子加速器过程中的射程准确性和射程稳定性。
[0103]
为了进一步说明本公开实施例提供的离子装置的束流能量监测方法及束流控制方法的优势，本公开实施例还提供典型案例以论证本公开的可行性，具体如下：
[0104]
现有碳离子系统的主加速器为同步加速器，同步加速器的周长l＝56.1727m，加速离子为碳离子
12c6+
，离子的单核子能量为931.5mev/u，能量范围为120mev/u-400mev/u。
[0105]
同步加速器的基本参数如下表2所示：
[0106]
表2
[0107][0108][0109]
同步加速器的偏转二极磁铁参数如下表3所示：
[0110]
表3
[0111][0112]
同步加速器的偏转二极磁铁电源参数如下表4所示：
[0113]
表4
[0114][0115]
碳离子系统同步环二极磁铁弯曲半径是4米，使用的是
12c6+
粒子，基于这些参数，可以计算出典型能量和磁场的关系
[0116]
均匀扫描能量与磁场对应关系下表5所示：
[0117]
表5
[0118]
ek(mev/u)b(t)1200.8158022641901.0443684962601.2422157623301.4222224394001.590457656
[0119]
调制扫描能量与磁场对应关系下表6所示：
[0120]
表6
[0121]
[0122]
[0123][0124]
图7示意性示出了本公开实施例提供的偏转二极磁铁磁场的磁场强度与计算的能量的关系曲线。
[0125]
如图7所示，束流能量随二极磁铁磁场的磁场强度的增大单调递增。
[0126]
碳离子系统二极铁所加载的电流值与其磁场强度关系可由磁铁励磁曲线得出，励磁曲线为测量得到，如下表7所示：
[0127]
表7
[0128]
[0129][0130]
图8示意性示出了本公开实施例提供的偏转二极磁铁磁场的磁场强度与电流值的关系曲线。
[0131]
如图8所示，偏转二极磁铁磁场的磁场强度随二极磁铁磁场的电流值的增大单调递增。
[0132]
结合前述磁刚度和能量之间的公式，基于上述电流数据便可以计算出粒子能量值。
[0133]
根据碳离子系统技术要求，碳离子束在配送时射程的准确性，即射程差异：≤
±
0.5mm水。而碳离子系统最小能量调节步长为2mm。从上述数据可以看出，能量120.26mev/u到399.92mev/u，相邻能量之间的能量偏差在1.58mev/u到3.65mev/u之间，相邻能量之间的同步环二极磁铁磁场强度偏差在36.95gs到130.59gs之间，相邻能量之间的同步环二极磁铁电源电流偏差在9.4a到10.7a之间，射程差异在0.5mm时，同步环二极磁铁磁场强度偏差最小为9.23gs，相应电流偏差最小为2.35a。目前测磁装置测量精度高，可达到0.1mgs，目前测电流装置测量精度高，可达到0.1a级，满足国产碳离子系统测试需求。因此，本公开提供的离子装置的束流能量监测方法及控制方法，可以实现以采集同步环二极磁铁偏转磁场强度或的同步环二极磁铁电源电流方式来达到离子束能量实时监测，并在装置上实现能量连锁，保证国产碳离子系统过程中的射程准确性和射程稳定性。同样的采集传输线上偏转二极磁铁磁场或电流的方案也可以实现能量验证的功能。
[0134]
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：

1.一种离子装置的束流能量监测方法，其特征在于，包括：直接测量所述离子装置的加速器偏转二极磁铁的第一磁场强度或传输线偏转二极磁铁的第二磁场强度；根据所述第一磁场强度或所述第二磁场强度计算所述离子装置输出的实际束流能量。2.根据权利要求1所述的束流能量监测方法，其特征在于，采用霍尔效应法或核磁共振法测量所述离子装置的加速器偏转二极磁铁的第一磁场强度或传输线偏转二极磁铁的第二磁场强度。3.根据权利要求1所述的束流能量监测方法，其特征在于，所述根据所述第一磁场强度或所述第二磁场强度计算所述离子装置输出的实际束流能量包括：根据计算所述实际束流的动能e
k
，其中，b为所述第一磁场强度或所述第二磁场强度，ρ为束流偏转的曲率半径，z为形成所述束流的带电粒子的电荷数，a为所述带电粒子的质量数，e0为单个核子静止时的能量。4.一种离子装置的束流控制方法，其特征在于，包括：直接测量所述离子装置的加速器偏转二极磁铁的第一磁场强度或传输线偏转二极磁铁的第二磁场强度；根据所述第一磁场强度或所述第二磁场强度计算所述离子装置输出的实际束流能量；响应于所述实际束流能量与所述离子装置的预设束流能量之间的误差在预设范围内，控制所述离子装置输出实际束流能量大小的束流；响应于所述实际束流能量与所述离子装置的预设束流能量之间的误差超出所述预设范围，控制所述离子装置切断束流引出。5.一种离子装置的束流能量监测方法，其特征在于，包括：测量所述离子装置的加速器偏转二极磁铁电源输出的第一电流或传输线偏转二极磁铁电源输出的第二电流；基于励磁曲线，基于所述第一电流计算所述第一电流对应的加速器偏转二极磁铁的第一磁场强度，基于所述第二电流计算所述第二电流对应的传输线偏转二极磁铁的第二磁场强度；根据所述第一磁场强度或所述第二磁场强度计算所述离子装置输出的实际束流能量。6.根据权利要求5所述的束流能量监测方法，其特征在于，所述根据所述第一磁场强度或所述第二磁场强度计算所述离子装置输出的实际束流能量包括：根据
计算所述实际束流的动能e
k
，其中，b为所述第一磁场强度或所述第二磁场强度，ρ为束流偏转的曲率半径，z为形成所述束流的带电粒子的电荷数，a为所述带电粒子的质量数，e0为单个核子静止时的能量。7.一种离子装置的束流控制方法，其特征在于，包括：测量所述离子装置的加速器偏转二极磁铁电源输出的第一电流或传输线偏转二极磁铁电源输出的第二电流；基于励磁曲线，基于所述第一电流计算所述第一电流对应的加速器偏转二极磁铁的第一磁场强度，基于所述第二电流计算所述第二电流对应的传输线偏转二极磁铁的第二磁场强度；根据所述第一磁场强度或所述第二磁场强度计算所述离子装置输出的实际束流能量；响应于所述实际束流能量与所述离子装置的预设束流能量之间的误差在预设范围内，控制所述离子装置输出实际束流能量大小的束流；响应于所述实际束流能量与所述离子装置的预设束流能量之间的误差超出所述预设范围，控制所述离子装置切断束流引出。

技术总结

本公开提供一种离子装置的束流能量监测方法及束流控制方法，束流能量监测方法包括：测量离子装置的加速器偏转二极磁铁的第一磁场强度或第一电流，根据第一磁场强度或第一电流计算离子装置输出的实际束流能量；或者测量传输线偏转二极磁铁的第二磁场强度或第二电流；根据第二磁场强度或第二电流计算离子装置输出的实际束流能量。该方法根据实施例测量的加速器二极磁铁的磁场或电流准确计算束流能量，实现了束流能量的实时在线监测，克服了无法直接验证加速器能量准确性及稳定性的问题，在应用于终端或实验终端时，能够实现能量连锁功能，保证离子加速器能量的准确性和稳定性，使更精准、更安全、更高效。高效。高效。