一种螺旋式降能器及其使用方法与流程

本发明属于粒子加速器技术和粒子治疗，尤其涉及一种螺旋式降能器及其使用方法。

背景技术：

1、在粒子加速器领域，尤其是用于质子和重离子治疗的加速器技术领域，是利用质子和重离子特有的布拉格峰技术，来开展肿瘤治疗。目前，粒子治疗技术有散射束和扫描束两种主要的粒子束治疗方式，散射束的优势在于不需要快速扫描磁铁，结构简单，治疗速度快，粒子束能量分布均匀等优点。在散射束治疗方式中，需要用到降能器将粒子束进行能量改变，同时需要用到一种能量调制装置，该装置作用在于某一能量的粒子束，通过调制变成某一个能量段的粒子束，即把粒子束的布拉格峰扩展。以实现散射束对肿瘤的覆盖。

2、为了降低设备造价成本，多数采用紧凑型固定能量加速器作为粒子源，为了改变从加速器引出的粒子束的能量，实现粒子束在人体内病灶的不同照射深度，通常利用降能器装置来实现。

3、目前，由于物体块数量多，要求每个物体块要比穿过它的粒子束直径稍大，整个旋转机构要求有一个较大的旋转盘来安放物体块，每个物体块大小受到空间限制，对束流包络大小也有较高要求，并且对物体块结构要求较高。对于不同能量，需要对应不同厚度物体块，因此，对于物体块的位置机械定位要求也比较高，整个装置比较庞大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决上述存在的问题，而提出的一种螺旋式降能器及其使用方法。

2、一方面，为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种螺旋式降能器，其包括导向杆、两组从动齿轮和两组主动齿轮，两组所述从动齿轮分别通过两个螺旋楔形块连接在所述导向杆上，两个所述螺旋楔形块在所述导向杆上的运动方向相反，两组所述主动齿轮分别与两组所述从动齿轮啮合，且两组所述主动齿轮的转动方向相反。

3、作为上述技术方案的进一步描述：

4、所述螺旋楔形块为石墨材质。

5、作为上述技术方案的进一步描述：

6、两个所述螺旋楔形块皆螺接在所述导向杆上，且两个所述螺旋楔形块的螺旋角度与所述导向杆的螺旋角度一致。

7、作为上述技术方案的进一步描述：

8、两组所述主动齿轮分别与两组伺服电机相连，两组所述伺服电机的转速相等且转向相反。

9、另一方面，为了实现上述目的，本发明采用了如下方法：一种螺旋式降能器的使用方法，其包括如下步骤：

10、1)两组驱动电机处于初始状态，将多个物体块安装在两个螺旋楔形块上，束流穿过路径位于降能器无物体块位置，粒子束没有能量损失；

11、2)根据粒子束降能需要，驱动电机启动，驱动电机转动带动主动齿轮转动，在主动齿轮与从动齿轮的啮合作用下，从动齿轮转动带动与其连接的螺旋楔形块一同转动，在螺旋楔形块与导向杆的螺旋作用下，螺旋楔形块产生位置滑移，并将所需厚度物体块运动至束流经过位置，两个螺旋楔形块执行相同的操作，只是两个驱动电机的转动方向相反，两个螺旋楔形块的滑动方向相反，实现了两组物体块对粒子束的能量细分；

12、3)通过控制两个驱动电机在不同时段的转动时长，进行量程变化。

13、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

14、1、本发明中，通过合理设计螺旋楔形块的结构，降低其转动惯量，可以实现能量调节的快速响应,解决了束流能量快速、连续调节的难题，有助于进一步高剂量flash扫描放疗技术方案的实现。

15、2、本发明中，通过采用高精度的凸轮导向结构，可以实现对降能器的精确控制。

16、3、本发明中，通过结构紧凑，可以实现能量的连续改变，为今后开发更紧凑的质子或重离子癌症治疗装置提供小型化解决方案。

技术特征：

1.一种螺旋式降能器，其特征在于：包括导向杆(1)、两组从动齿轮(2)和两组主动齿轮(3)，两组所述从动齿轮(2)分别通过两个螺旋楔形块(4)连接在所述导向杆(1)上，两个所述螺旋楔形块(4)在所述导向杆(1)上的运动方向相反，两组所述主动齿轮(3)分别与两组所述从动齿轮(2)啮合，且两组所述主动齿轮(3)的转动方向相反。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋式降能器，其特征在于，所述螺旋楔形块(4)为石墨材质。

3.根据权利要求1所述的一种螺旋式降能器，其特征在于，两个所述螺旋楔形块(4)皆螺接在所述导向杆(1)上，且两个所述螺旋楔形块(4)的螺旋角度与所述导向杆(1)的螺旋角度一致。

4.根据权利要求1所述的一种螺旋式降能器，其特征在于，两组所述主动齿轮(3)分别与两组伺服电机相连，两组所述伺服电机的转速相等且转向相反。

5.一种如权利要求1-4所述的螺旋式降能器的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种螺旋式降能器，属于粒子加速器技术和粒子治疗技术领域，包括导向杆、两组从动齿轮和两组主动齿轮，两组所述从动齿轮分别通过两个螺旋楔形块连接在所述导向杆上，两个所述螺旋楔形块在所述导向杆上的运动方向相反，两组所述主动齿轮分别与两组所述从动齿轮啮合，且两组所述主动齿轮的转动方向相反；本发明通过合理设计螺旋楔形块的结构，降低其转动惯量，可以实现能量调节的快速响应,解决了束流能量快速、连续调节的难题，有助于进一步高剂量Flash扫描放疗技术方案的实现。

技术研发人员：朱晓华,邵达,潘园园,孙小凤,邓洪效
受保护的技术使用者：四川华创弘远科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31