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医用电子直线加速器的自动频率控制系统设计

作　者: 柘江
导　师: 张重雄；唐斌
学　校: 南京理工大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 自动频率控制系统医用电子直线加速器加速管磁控管移相器 3dB耦合器
分类号: TH774
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 28次
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内容摘要

电子直线加速器工作频率的稳定决定于功率源(大功率脉冲磁控管、速调管等)振荡频率的稳定与否。磁控管振荡频率不稳定由两种因素引起,一是调制脉冲幅度不稳定所致,这可由脉冲稳幅方法解决(De—Q电路),二是由磁控管工作温度变化引起,这就要用调谐磁控管振荡频率的方法使其振荡频率稳定。自动频率控制系统(简称AFC系统)是医用电子直线加速器中微波功率源输出的微波频率的控制系统,其性能的优劣直接影响到微波频率的准确性和稳定性,从而影响医用电子直线加速器输出射线的物理指标,是一直受关注的关键部件之一。频率稳定系统中关键部分是频率偏差的检测,一种办法是将功率源输出的频率和频率标准比较,得到频率偏差信号,该信号经放大后驱动伺服系统,调谐磁控管,达到稳定磁控管振荡频率的目的,这是频率反馈方法。另一种办法是用鉴相方法,在加速管的功率入口处和出口处引出信号,通过适当调节移相器后,进行鉴相,将误差相位信号放大后驱动伺服系统调谐磁控管,达到稳定磁控管振荡频率的目的。本文根据中国船舶重工集团公司七二三研究所江苏海明医疗器械有限公司研制的HM-J-16-Ⅰ型医用电子直线加速器多射线类型(X线、电子线)和多能档(E6、E8、E10、E12、E14、E16、X8、X16)的特点,结合磁控管(EEVM5028)的调频方式和行波加速管的特点,使用鉴相式鉴频的方法,通过硬件电路和软件编程相结合,设计出了一套满足该型加速器要求的自动频率控制系统(简称AFC系统),并详细阐述了各部分的工作原理、设计思想和具体实施方案。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-17
  1.1 研发背景  10
  1.2 医用电子直线加速器简介  10-11
  1.3 自动频率控制系统的功能  11
  1.4 自动频率控制系统的种类及国内外的研究现状  11-16
  1.5 主要研究内容及章节安排  16-17
2 行波加速管原理  17-21
  2.1 行波加速管的结构  17-18
  2.2 行波加速管的加速原理  18-19
  2.3 行波锁相原理  19-21
3 AFC系统的设计考虑  21-25
  3.1 功能要求  21-23
  3.2 磁控管调谐机构的调谐速度要求  23
  3.3 频率的跟踪精度要求  23
  3.4 采样速度  23-24
  3.5 性价比  24-25
4 电路实现和具体工作原理  25-34
  4.1 AFC系统的微波鉴相型鉴频电路  25-28
  4.2 AFC系统的硬件电路  28-34
    4.2.1 AFC系统的电路结构  28-29
    4.2.2 AFC系统的主要电路  29-34
5 AFC系统的软件设计  34-45
  5.1 AFC系统与加速器工控机通信协议  34-40
  5.2 程序流程图  40-45
6 AFC系统频率跟踪精度的测试  45-52
  6.1 测试方法  45
  6.2 测试仪器  45
  6.3 测试结果  45-52
7 结论  52-53
致谢  53-54
参考文献  54-56

医用电子直线加速器的自动频率控制系统设计

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