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医用加速器装置的离子源进气系统控制

张建川,  周德泰,  李运杰,  尹佳,  王彦瑜

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文章导航 > 原子核物理评论  > 2019 >  36(4): 441-446
张建川, 周德泰, 李运杰, 尹佳, 王彦瑜. 医用加速器装置的离子源进气系统控制[J]. 原子核物理评论, 2019, 36(4): 441-446. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.441
引用本文: 张建川, 周德泰, 李运杰, 尹佳, 王彦瑜. 医用加速器装置的离子源进气系统控制[J]. 原子核物理评论, 2019, 36(4): 441-446. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.441
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ZHANG Jianchuan, ZHOU Detai, LI Yunjie, YIN Jia, WANG Yanyu. Design of Ion Source Gas Control Used in Heavy Ion Medical Machine[J]. Nuclear Physics Review, 2019, 36(4): 441-446. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.441
Citation: ZHANG Jianchuan, ZHOU Detai, LI Yunjie, YIN Jia, WANG Yanyu. Design of Ion Source Gas Control Used in Heavy Ion Medical Machine[J]. Nuclear Physics Review, 2019, 36(4): 441-446. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.441
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医用加速器装置的离子源进气系统控制

doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.441
  • 1.

    中国科学院近代物理研究所, 兰州 730000;

  • 2.

    中国科学院大学核科学与技术学院, 北京 100049

基金项目: 国家自然科学基金联合基金项目（U1632141）
详细信息
    作者简介:

    张建川(1983-),男,河北高邑人,高级工程师,工学博士,从事加速器控制与数据获取研究;E-mail:zhangjc@impcas.ac.cn

  • 中图分类号: TP273

Design of Ion Source Gas Control Used in Heavy Ion Medical Machine

  • 1.

    Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China;

  • 2.

    School of Nuclear Science and Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Funds: Joint fund of National Natural Science Foundation of China (U1632141)

  • 摘要: HIMM是国产自主研发的医用加速器装置，作为目前最大的医学放疗装置，整个加速器控制系统的稳定性和可靠性要比工业系统有更高的要求。离子源针阀是离子源产生束流的重要组件，气体流量的大小和混合比直接影响源体真空度、电离效率、离子源稳定性等。本文针对HIMM离子源进气系统设计了基于三菱伺服电机和菲尼克斯PLC的控制系统，从系统结构、硬件设计、软件设计、数据分析等方面进行了介绍。为保证系统稳定性，加入伺服驱动器与相关真空度的硬连锁和远程开关功能。经过实际测试，该系统运行稳定，定位精度可达0.1?，满足设计要求。
    Abstract: HIMM (Heavy Ion Medical Machine) is a self-designed and independently developed medical accelerator device in China, the stability and reliability of the whole accelerator control system is higher than that of the industrial system. Ion source gas valve is an important component of ion source to generate beam. The gas flow rate and mixing ratio directly affects the vacuum, ionization efficiency and stability of ion source. This paper introduces the gas control system based on Mitsubishi servo motor and Phoenix PLC for HIMM ion source system. The system structure, hardware composition, PLC program, interface program and data analysis are presented. In order to ensure the stability of the system, hard interlocking with vacuum values and remote switching functions are added to the motion control. The actual test shows that the system runs stably and the positioning accuracy can reach 0.1?, which meets the design requirements.
  • [1] SONG Mingtao, ZHAN Wenlong, WEI Baowen, et al. Nuclear Physics Review, 2001, 18(2):116.(in Chinese)(宋明涛,詹文龙,魏宝文,等.原子核物理评论, 2001, 18(2):116.)
    [2] XIAO Guoqing, ZHANG Hong, LI Qiang, et al. Nuclear Physics Review, 2007, 24(2):85.(in Chinese)(肖国青,张红,李强,等.原子核物理评论, 2007, 24(2):85.)
    [3] YANG J C, SHI J, CHAI W P, et al. Nucl Instr and Meth A, 2014, 756:19.
    [4] CHANG Jianjun, LIU Xiaojun, GU Kewei, et al. Atomic Energy Science and Technology, 2015, 49(Suppl.):601.(in Chinese).(常建军,刘小军,顾可伟,等.原子能科学技术, 2015, 49(增刊):601.)
    [5] Technical Datasheet of Mitsubishi AC Servo MELSERVOJ3. Mitsubishi Electric Automation (Shanghai) Co., Ltd.(in Chinese)(三菱电机通用交流伺服MR-J3-A伺服放大器技术资料集,三菱电机自动化(上海)有限公司.)
    [6] User Manual of ILC 171 ETH 2TX Inline Controller[EB/OL]. Phoenix Contact.(in Chinese)(控制器ILC 171 ETH 2TX技术数据[EB/OL].德国菲尼克斯公司.) https://www.phoenixcontact.com/online/portal/cn
    [7] IB IL PWM/2(-PAC) Data Sheet, PHOENIX CONTACT GmbH&Co. KG, Blomberg, Germany. 2007.03.
    [8] IB IL INC-IN (-PAC) Data Sheet, PHOENIX CONTACT GmbH&Co. KG, Blomberg, Germany. 2009.07.
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-15
  • 修回日期:  2019-07-19
  • 刊出日期:  2019-12-20

医用加速器装置的离子源进气系统控制

doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.441
  • 1. 中国科学院近代物理研究所, 兰州 730000;
  • 2. 中国科学院大学核科学与技术学院, 北京 100049
    • 基金项目:  国家自然科学基金联合基金项目（U1632141）
    作者简介:

    张建川(1983-),男,河北高邑人,高级工程师,工学博士,从事加速器控制与数据获取研究;E-mail:zhangjc@impcas.ac.cn

  • 收稿日期: 2019-05-15
  • 修回日期: 2019-07-19
  • 刊出日期: 2019-12-20

  • 中图分类号: TP273

摘要: HIMM是国产自主研发的医用加速器装置，作为目前最大的医学放疗装置，整个加速器控制系统的稳定性和可靠性要比工业系统有更高的要求。离子源针阀是离子源产生束流的重要组件，气体流量的大小和混合比直接影响源体真空度、电离效率、离子源稳定性等。本文针对HIMM离子源进气系统设计了基于三菱伺服电机和菲尼克斯PLC的控制系统，从系统结构、硬件设计、软件设计、数据分析等方面进行了介绍。为保证系统稳定性，加入伺服驱动器与相关真空度的硬连锁和远程开关功能。经过实际测试，该系统运行稳定，定位精度可达0.1?，满足设计要求。

English Abstract

张建川, 周德泰, 李运杰, 尹佳, 王彦瑜. 医用加速器装置的离子源进气系统控制[J]. 原子核物理评论, 2019, 36(4): 441-446. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.441
引用本文: 张建川, 周德泰, 李运杰, 尹佳, 王彦瑜. 医用加速器装置的离子源进气系统控制[J]. 原子核物理评论, 2019, 36(4): 441-446. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.441
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ZHANG Jianchuan, ZHOU Detai, LI Yunjie, YIN Jia, WANG Yanyu. Design of Ion Source Gas Control Used in Heavy Ion Medical Machine[J]. Nuclear Physics Review, 2019, 36(4): 441-446. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.441
Citation: ZHANG Jianchuan, ZHOU Detai, LI Yunjie, YIN Jia, WANG Yanyu. Design of Ion Source Gas Control Used in Heavy Ion Medical Machine[J]. Nuclear Physics Review, 2019, 36(4): 441-446. doi: 10.11804/NuclPhysRev.36.04.441
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