專利名稱：一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及重離子束(包括質(zhì)子束)在治療腫瘤中對計量的檢測領域，尤其 涉及到重離子束流橫向劑量分布測量探測器的結構。
技術背景重離子束治療腫瘤技術是一種新的癌癥治療手段。其用于放射治療既有生物學優(yōu) 勢，又有劑量分布優(yōu)勢Bragg峰(離子能量大部分沉積在射程的末端)，能實現(xiàn)在臨床照射 治療中高精度(毫米量級)，高療效和高安全性。用于臨床治療的重離子束在照射前必須 經(jīng)過掃描磁鐵，將原先橫向寬度小于IOmm的束流光斑掃描成橫向面積大于腫瘤剖面的照 射野。通過改變掃描磁鐵的磁場，可以改變束流光斑的照射位置，實際應用中通過掃描磁鐵 磁場的快速改變，實現(xiàn)在一定時間內(nèi)對一定橫向照射面的均勻照射。實際重離子臨床照射 過程中，要求掃描后的束流在腫瘤靶區(qū)的照射野范圍內(nèi)形成一個橫向劑量分布均勻性好于 95%的照射面。因此在臨床治療中必需對束流橫向均勻性進行實時監(jiān)測，是保證重離子臨 床治療安全性和準確性的重要措施。目前用于束流剖面均勻性測量的有膠片法，半導體矩陣掃描法和電離室掃描法。 傳統(tǒng)的膠片法存在耗時多，質(zhì)控復雜等缺點。最重要的是由于等效厚度的限制，膠片法和半 導體矩陣掃描法一樣，都不能用于束流均勻性的在束實時監(jiān)測。電離室掃描方法是目前比 較廣泛采用的測量手段，其結果符合IAEA標準。但目前廣泛采用的電離室二維矩陣，如PTW 公司的SeVen29TM 二維電離室矩陣，同樣無法實現(xiàn)在束監(jiān)測，且位置分辨較差
實用新型內(nèi)容
本實用新型針對現(xiàn)有的技術缺陷，提供一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的 探測器。該束流橫向劑量分布測量探測器利用信號極上的位置分條得到該位置條上的入射 粒子信息，兩個互相垂直的信號極分別得到X、Y方向上的束流劑量分布信息，通過相應的 計算，最終得到入射粒子的二維橫向劑量分布。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術方案為一種用于重離子束流橫向劑量 分布測量的探測器，其主要特點是包括氣體密封腔(1)，其內(nèi)設有電離室內(nèi)芯(2)，與電離 室內(nèi)芯(2)電連接的多路信號轉接板(3)；所述的氣體密封腔(1)由主體框架(1-1)和入射 窗(1-2)、出射窗(1-3)組成；所述的電離室內(nèi)芯(2)由兩組電離室單元組成，每個單元電 離室均由信號極(2-1)、絕緣墊板(2-2)和高壓極(2-3)組成；所述的多路信號轉接板(3) 的一端設有接觸端(3-3)插入氣體密封腔(1)的密封口(1-5)與電離室內(nèi)芯(2)的信號極 (2-1)相連，另一端設有多芯連接器(3-2)為束流剖面監(jiān)測探測器的信號輸出端口，多芯連 接器(3-2)作為整個束流剖面監(jiān)測探測器的信號輸出端口和后續(xù)獲取系統(tǒng)相連。所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，所述的主體框架(1-1) 的一側設有氣體流入口(1-1-1)和流出口(1-1-3)，還設有高壓口(1-1-2)與電離室內(nèi)芯 (2)的高壓極(2-3)電連接。該探測器通過相互垂直的信號條，實現(xiàn)對束流剖面劑量分布的測量，同時利用相關算法，實現(xiàn)對束流剖面分布的二維直觀顯示。所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，所述的電離室內(nèi)芯(2) 的信號極(2-1)由有效面積為50\50讓2-300\300111111、厚度為0. Imm-Imm的硬質(zhì)PCB板上鍍 20-100條寬度為0. 5-5mm的信號條(2+1)組成，其中信號條(2+1)的間距為0. I-Imm0所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，所述的電離室內(nèi)芯(2) 中的所述的兩個單元電離室，兩個信號極(2-1)上信號條(2-1-1)的方向互相垂直，分別監(jiān) 測束流橫向劑量分布的X和Y方向。所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，所述的電離室內(nèi)芯(2) 的高壓極(2-3)，由有效面積為50X50mm2-300X300mm2的導電薄膜和帶有導電極的PCB框 架組成，其中導電薄膜為厚度7-25 μ m的鍍鋁聚酰亞胺膜。所述的重離子束流橫向劑量分布監(jiān)測探測器，所述的電離室內(nèi)芯(2)的高壓極 (2-3)和信號極(2-1)之間距離為絕緣墊板(2-2)的厚度，為2-20mm;所述的絕緣墊板 (2-2)為電阻在大于1016Ω的聚四氟乙烯。聚四氟乙烯具有較好耐輻照性能和良好加工性。所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，所述的多路信號轉接 板(3)的接觸端(3-3)，由20-100條導電條組成，導電條的一端與電離室內(nèi)芯(2)信號極 (2-1)上的信號條(2-1-1) —一對應連接。這樣與后續(xù)獲取系統(tǒng)相連的多芯連接器(3-2) 可輸出探測器各個信號條(2-1-1)上得到的束流橫向相對劑量分布信息。所述的多路信號轉接板(3)的接觸端(3-3)到多芯連接器(3-2)的連接是由內(nèi)層 走線的多層PCB板實現(xiàn)，具有很好的抗干擾功能。所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，所述的氣體密封腔(1) 的框架(1-1)與入射窗(1-2)、出射窗(1-3)之間設有橡膠圈，其密封口(1-5)與多路信號 轉接板(3)之間通過真空膠密封。所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，所述的入射窗(1-2)、出 射窗(1-3)由導電薄膜和金屬框架組成，其中導電薄膜為鍍鋁聚酰亞胺膜，通過導電膠粘 連在金屬框架上，使得入射出射窗(1-2)具有很好的電磁屏蔽效果。所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，所述的工作氣體為高純 氮氣或異丁烷或氮氣與二氧化碳的混合氣體或空氣。所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，還包括有通過氣體流入 口(1-1-1)和流出口(1-1-3)連通工作氣體。本實用新型的有益效果通過將探測器信號極分條實現(xiàn)對入射重離子束照射位置 的測量，同時由分條上的信號得到該位置照射點的劑量信息。由于探測器的后續(xù)數(shù)據(jù)采集 處理系統(tǒng)的采樣時間大大小于束流的掃描時間，通過兩個單維位置劑量信息和相關算法， 可以實現(xiàn)對掃描后的束流橫向劑量分布的二維顯示。

圖1是本實用新型束流橫向劑量分布監(jiān)測探測器的結構示意圖；圖2是本實用新型的電離室內(nèi)芯(2)結構示意圖；圖3是本實用新型的多路信號轉接板(3)。
具體實施方式
以下對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并 非用于限定本實用新型的范圍。實施例1 見圖1、2、3，一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，包括氣 體密封腔1，其內(nèi)設有電離室內(nèi)芯2，與電離室內(nèi)芯2電連接的多路信號轉接板3;所述的氣 體密封腔1由主體框架1-1和入射窗1-2、出射窗1-3組成；所述的電離室內(nèi)芯2由兩組電 離室單元組成，每個單元電離室均由信號極2-1、絕緣墊板2-2和高壓極2-3組成；所述的 多路信號轉接板3的一端設有接觸端3-3插入氣體密封腔1的密封口 1-5與電離室內(nèi)芯2 的信號極2-1相連，另一端設有多芯連接器3-2為束流剖面監(jiān)測探測器的信號輸出端口，多 芯連接器3-2作為整個束流剖面監(jiān)測探測器的信號輸出端口和后續(xù)獲取系統(tǒng)相連。所述的主體框架1-1的一側設有氣體流入口 1-1-1和流出口 1-1-3，還設有高壓 口 1-1-2與電離室內(nèi)芯2的高壓極2-3電連接。該探測器通過相互垂直的信號條，實現(xiàn)對 束流剖面劑量分布的測量，同時利用相關算法，實現(xiàn)對束流剖面分布的二維直觀顯示。所述的電離室內(nèi)芯2的信號極2-1由有效面積為50X50mm2、厚度為Imm的硬質(zhì) PCB板上鍍20條寬度為2mm的信號條2-1-1組成，其中各信號條2-1-1的間距為0. 5mm。所述的電離室內(nèi)芯2中的所述的兩個單元電離室，兩個信號極2-1上信號條2-1-1 的方向互相垂直，分別監(jiān)測束流橫向劑量分布的X和Y方向。所述的電離室內(nèi)芯2的高壓極2-3，由有效面積為50X 50mm2的導電薄膜和帶有導 電極的PCB框架組成，其中導電薄膜為厚度25 μ m的鍍鋁聚酰亞胺膜。所述的電離室內(nèi)芯2的高壓極2-3和信號極2-1之間距離為絕緣墊板2-2的厚度， 為2mm;所述的絕緣墊板2-2為電阻在大于IO16 Ω的聚四氟乙烯。聚四氟乙烯具有較好耐 輻照性能和良好加工性。所述的多路信號轉接板3的接觸端3-3，由20條導電條組成，導電條的一端與電離 室內(nèi)芯2信號極2-1上的信號條2-1-1 —一對應連接。這樣與后續(xù)獲取系統(tǒng)相連的多芯連 接器3-2可輸出探測器各個信號條2-1-1上得到的束流橫向相對劑量分布信息。所述的多路信號轉接板3的接觸端3-3到多芯連接器3-2的連接是由內(nèi)層走線的 多層PCB板實現(xiàn)，具有很好的抗干擾功能。所述的氣體密封腔1的框架1-1與入射窗1-2、出射窗1-3之間設有橡膠圈，其密 封口 1-5與多路信號轉接板3之間通過真空膠密封。所述的入射窗1-2、出射1-3由導電薄膜和金屬框架組成，其中導電薄膜為鍍鋁聚 酰亞胺膜，通過導電膠粘連在金屬框架上，使得入射出射窗1-2具有很好的電磁屏蔽效果。所述的工作氣體為異丁烷。還包括有通過氣體流入口 1-1-1和流出口 1-1-3連通工作氣體。通過自動氣壓控 制系統(tǒng)，保證探測器內(nèi)工作氣體的壓強為大于環(huán)境壓強5mbar。流氣口的一端連通控氣閥， 以0. 01mbar/s的速度更新探測器內(nèi)部工作氣體，防止因工作氣體老化影響探測器的測試結果。實際測試中，按照以下步驟實現(xiàn)對束流橫向劑量分布的實時監(jiān)測(1)將探測器垂直放置于束流照射方向；(2)打開氣體循環(huán)系統(tǒng)，為探測器內(nèi)部充入工作氣體并保持其一定的流通更新速度；(3)將探測器上的多芯連接器3-2與后續(xù)獲取系統(tǒng)連接；(4)同步獲取探測器單元電離室2上信號極2-1各個信號條2-1-1得到的束流劑
量信號；(5)將各個信號條2-1-1上得到的劑量信息與信號條2-1-1在探測器內(nèi)的位置 一一對應，得到整個照射束流橫向上的劑量分布；(6)根據(jù)得到的X和Y方向上的照射束流劑量分布，計算出束流橫向照射的均勻 性；(7)通過相應算法，得到束流橫向劑量分布的二維顯示。實施例2 見圖1、2、3，一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其包括 氣體密封腔1、電離室內(nèi)芯2和多路信號轉接板3 ；所述的氣體密封腔1 由主體框架1-1和 入射出射窗1-2構成；所述的電離室內(nèi)芯2每個信號極2-1上鍍有40信號條2-1-1，兩個 單元電離室內(nèi)芯的兩個信號極2-1上信號條2-1-1方向互相垂直。所述的電離室內(nèi)芯2，其信號極2-1由有效面積為220 X 220mm2、厚度為0. 5mm的 硬質(zhì)PCB板上鍍40條寬度為5mm的信號條2-1-1組成，各個信號條2-1-1間距0. 5mm。所述的電離室內(nèi)芯2，其高壓極2-3由有效面積為220 X 220mm2的導電薄膜和帶有 導電極的PCB框架組成，其中導電薄膜為厚度15 μ m的鍍鋁聚酰亞胺膜。所述的電離室內(nèi)芯2，其高壓極2-3和信號極2-1間距由絕緣墊板的厚度決定，為 5mm ο所述的多路信號轉接板3的接觸端3-3，由40條導電條組成，導電條的一端與單元 電離室內(nèi)芯2信號極2-1上的信號條2-1-1連接，一端與多芯連接器3-2連接。所述的工作氣體為氮氣與二氧化碳的混合氣體。所述的流氣口 1-6 —端連通工作氣體，通過自動氣壓控制系統(tǒng)，保證探測器內(nèi)工 作氣體的壓強為大于環(huán)境壓強6mbar。流氣口 1_6的另一端連通控氣閥，以0. 01mbar/s的 速度更新探測器內(nèi)部工作氣體，防止因工作氣體老化影響探測器的測試結果。其余結構與實施例1相同。實施例3 見圖1、2、3，一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其包括 氣體密封腔1、電離室內(nèi)芯2和多路信號轉接板3 ；所述的氣體密封腔1由主體框架1-1和 入射出射窗1-2構成；所述的電離室內(nèi)芯2的信號極2-1上鍍有60信號條2-1-1，兩個單 元電離室內(nèi)芯2的兩個信號極2-1上信號條2-1-1方向互相垂直。所述的電離室內(nèi)芯2，其信號極2-1由有效面積為300 X 300mm2、厚度為0.2mm的 硬質(zhì)PCB板上鍍60條寬度為4mm的信號條2_1_1組成，各個信號條2_1_1間距1mm。所述的電離室內(nèi)芯2，其高壓極2-3由有效面積為300 X 300mm2的導電薄膜和帶有 導電極的PCB框架組成，其中導電薄膜為厚度7 μ m的鍍鋁聚酰亞胺膜。所述的電離室內(nèi)芯2，其高壓極2-3和信號極2-1間距由絕緣墊板的厚度決定，為 20mmo所述的多路信號轉接板3的接觸端3-3，由60條導電條組成，導電條的一端與單元 電離室內(nèi)芯2信號極2-1上的信號條2-1-1連接，一端與多芯連接器3-2連接。所述的工作氣體為高純氮氣。[0056]所述的流氣口一端連通工作氣體，通過自動氣壓控制系統(tǒng)，保證探測器內(nèi)工作氣 體的壓強為大于環(huán)境壓強7mbar。流氣口的另一端連通控氣閥，以0. 01mbar/s的速度更新 探測器內(nèi)部工作氣體，防止因工作氣體老化影響探測器的測試結果。其余結構與實施例1相同。實施例4 見圖1、2、3，一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其包括 氣體密封腔1、電離室內(nèi)芯2和多路信號轉接板3 ；所述的氣體密封腔1由主體框架1-1和 入射出射窗1-2構成；所述的電離室內(nèi)芯2的信號極2-1上鍍有100信號條2-1-1，電離室 內(nèi)芯2的兩個信號極2-1上信號條2-1-1方向互相垂直。所述的電離室內(nèi)芯2，其信號極2-1由有效面積為200 X 200mm2、厚度為0. 2mm的 硬質(zhì)PCB板上鍍100條寬度為1. 8mm的信號條2-1-1組成，各個信號條2-1-1間距0. 2mm。所述的兩個單元電離室內(nèi)芯2，其高壓極2-3由有效面積為200X 200mm2的導電薄 膜和帶有導電極的PCB框架組成，其中導電薄膜為厚度7 μ m的鍍鋁聚酰亞胺膜。所述的兩個單元電離室內(nèi)芯2，其高壓極2-3和信號極2-1間距由絕緣墊板的厚度 決定，為IOmm0所述的多路信號轉接板3的接觸端3-3，由100條導電條組成，導電條的一端與單 元電離室內(nèi)芯2信號極2-1上的信號條2-1-1連接，一端與多芯連接器3-2連接。所述的工作氣體為空氣。所述的流氣口一端連通工作氣體，通過自動氣壓控制系統(tǒng)，保證探測器內(nèi)工作氣 體的壓強為大于環(huán)境壓強8mbar。流氣口的另一端連通控氣閥，以0. 02mbar/s的速度更新 探測器內(nèi)部工作氣體，防止因工作氣體老化影響探測器的測試結果。其余結構與實施例1相同。實施例5 見圖1、2、3，一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其包括 氣體密封腔1、電離室內(nèi)芯2和多路信號轉接板3 ；所述的氣體密封腔1由主體框架1-1和 入射出射窗1-2構成；所述的電離室內(nèi)芯2的信號極2-1上鍍有80信號條2-1-1，電離室 內(nèi)芯2的兩個信號極2-1上信號條2-1-1方向互相垂直。所述的電離室內(nèi)芯2，其信號極2-1由有效面積為160 X 160mm2、厚度為0.5mm的 硬質(zhì)PCB板上鍍80條寬度為1. 8mm的信號條2-1-1組成，各個信號條2-1-1間距0. 2mm。所述的電離室內(nèi)芯2，其高壓極2-3由有效面積為160 X 160mm2的導電薄膜和帶有 導電極的PCB框架組成，其中導電薄膜為厚度7 μ m的鍍鋁聚酰亞胺膜。所述的電離室內(nèi)芯2，其高壓極2-3和信號極2-1間距由絕緣墊板的厚度決定，為 IOmm0所述的多路信號轉接板3的接觸端3-3，由80條導電條組成，導電條的一端與單元 電離室內(nèi)芯2信號極2-1上的信號條2-1-1連接，一端與多芯連接器3-2連接。所述的工作氣體為空氣。所述的流氣口一端連通工作氣體，通過自動氣壓控制系統(tǒng)，保證探測器內(nèi)工作氣 體的壓強為大于環(huán)境壓強lOmbar。流氣口的另一端連通控氣閥，以0. 02mbar/s的速度更新 探測器內(nèi)部工作氣體，防止因工作氣體老化影響探測器的測試結果。其余結構與實施例1相同。由于該實施例與實施例4中探測器的位置精度一樣， 所以測試結果與實施例4的類似。[0074] 上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新 型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護 范圍之內(nèi)。
權利要求一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其特征是包括氣體密封腔(1)，其內(nèi)設有電離室內(nèi)芯(2)，與電離室內(nèi)芯(2)電連接的多路信號轉接板(3)；所述的氣體密封腔(1)由主體框架(1 1)和入射窗(1 2)、出射窗(1 3)組成；所述的電離室內(nèi)芯(2)由兩組電離室單元組成，每個單元電離室均由信號極(2 1)、絕緣墊板(2 2)和高壓極(2 3)組成；所述的多路信號轉接板(3)的一端設有接觸端(3 3)插入氣體密封腔(1)的密封口(1 5)與電離室內(nèi)芯(2)的信號極(2 1)相連，另一端設有多芯連接器(3 2)為束流剖面監(jiān)測探測器的信號輸出端口。
2.如權利要求1所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其特征是 所述的主體框架(1-1)的一側設有氣體流入口(1-1-1)和流出口(1-1-3)，還設有高壓口 (1-1-2)與電離室內(nèi)芯(2)的高壓極(2-3)電連接。
3.如權利要求1所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其特征 是所述的電離室內(nèi)芯(2)的信號極(2-1)由有效面積為50X50mm2-300X300mm、厚度為 0. Imm-Imm的硬質(zhì)PCB板上鍍20-100條寬度為0. 5_5mm的信號條(2-1-1)組成，其中信號 條(2-1-1)的間距為0. 1-lmm。
4.如權利要求1所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其特征是所 述的電離室內(nèi)芯(2)中的所述的兩個單元電離室，兩個信號極(2-1)上信號條(2-1-1)的 方向互相垂直。
5.如權利要求1所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其特征是所 述的電離室內(nèi)芯⑵的高壓極(2-3)，由有效面積為50X50mm2-300X300mm2的導電薄膜和 帶有導電極的PCB框架組成，其中導電薄膜為厚度7-25 μ m的鍍鋁聚酰亞胺膜。
6.如權利要求1所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其特征是所 述的電離室內(nèi)芯(2)的高壓極(2-3)和信號極(2-1)之間距離為絕緣墊板(2-2)的厚度， 為2-20mm ；所述的絕緣墊板(2_2)為電阻在大于1016Ω的聚四氟乙烯。
7.如權利要求1所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其特征是所 述的多路信號轉接板(3)的接觸端(3-3)，由20-100條導電條組成，導電條的一端與電離室 內(nèi)芯(2)信號極(2-1)上的信號條(2-1-1) —一對應連接。
8.如權利要求1所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其特征是所 述的氣體密封腔(1)的框架(1-1)與入射窗(1-2)、出射窗(1-3)之間設有橡膠圈，其密封 口(1-5)與多路信號轉接板(3)之間通過真空膠密封。
9.如權利要求1所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其特征是所 述的入射窗(1-2)、出射窗(1-3)由導電薄膜和金屬框架組成，其中導電薄膜為鍍鋁聚酰亞 胺膜，通過導電膠粘連在金屬框架上。
10.如權利要求1所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其特征是 所述的工作氣體為高純氮氣或異丁烷或氮氣與二氧化碳的混合氣體或空氣。
11.如權利要求1所述的一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其特征是 還包括有通過氣體流入口(1-1-1)和流出口(1-1-3)連通工作氣體。專利摘要本實用新型涉及重離子束(包括質(zhì)子束)治療腫瘤技術的領域，尤其涉及到重離子束流橫向劑量分布測量探測器。一種用于重離子束流橫向劑量分布測量的探測器，其主要特點是包括氣體密封腔(1)，其內(nèi)設有電離室內(nèi)芯(2)，與電離室內(nèi)芯(2)電連接的多路信號轉接板(3)；所述的氣體密封腔(1)由主體框架(1-1)和入射窗(1-2)、出射窗(1-3)組成；所述的電離室內(nèi)芯(2)由兩組電離室單元組成，每個單元電離室均由信號極(2-1)、絕緣墊板(2-2)和高壓極(2-3)組成；所述的多路信號轉接板(3)的一端設有接觸端(3-3)插入氣體密封腔(1)的密封口(1-5)與電離室內(nèi)芯(2)的信號極(2-1)相連，另一端設有多芯連接器(3-2)為束流剖面監(jiān)測探測器的信號輸出端口。
文檔編號G01T1/29GK201707443SQ20102023414
公開日2011年1月12日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權日2010年6月13日
發(fā)明者唐彬, 孫志宇, 張宏斌, 徐治國, 徐瑚珊, 段利敏, 毛瑞士, 王建松, 肖國青, 胡正國, 蘇弘, 趙鐵成, 郭忠言 申請人:中國科學院近代物理研究所