论文摘要
静电加速器是材料改性、核医学、原子核物理、生物物理和离子束与物质相互作用等科研工作的重要实验工具，其体积庞大、结构复杂、集多种学科技术于一体。静电加速器原有控制系统采用机械手动控制方式，控制精度低、操作不便，有必要对其进行现代化改造。采用最新的PLC控制技术、网络通信技术以及红外与光纤传输技术，研制了一套自动化程度较高的控制系统。该系统用计算机控制和管理加速器，动态跟踪加速器的运行过程。其中一台微机负责数据的采集与记录，另两台微机分别负责在控制台和现场控制调节设备各参数，它们通过一台服务器与下位机(PLC)实现信息的交换。服务器与上、下位机之间通过OPC标准实现连接。在上位机的监控画面中，可实时显示加速器运行状况并对实验过程进行报警管理。由于加速器钢桶内复杂的电磁环境，控制系统在工作中将受到高压电场、高频磁场以及高压电极与钢桶之间径向和轴向放电的影响，从而无法正常运行，甚至造成控制设备的损害。为了提高控制系统的抗干扰能力，分别采取了电气隔离、稳压、屏蔽、接地、合理布线、增加旁路电路等硬件措施以及“软限位”、时间延时器等软件措施，妥善地解决了控制系统的电磁兼容性问题，避免了控制系统因受到干扰而出现控制失灵、参数错位等现象的发生，保证了静电加速器的运行安全、高效、便捷、准确。加速器工作时需要一定的真空度，稳定、合适的真空度对加速器来说非常重要。为了能够检测和控制加速器真空度，设计和调试了一套静电加速器真空度检测和控制装置。该装置能够在计算机上显示加速器当前的真空度，可以设置合适的安全气压；当真空腔体内气压大于安全气压时，它可以自动关闭加速器电源，从而保证静电加速器安全可靠地工作。为了更好地了解静电加速器质子束在生物介质中的作用，利用Geant4程序模拟了能量为1MeV和2MeV的质子在肿瘤细胞中的径迹结构，分别计算了它们在细胞核中的能量沉积，在细胞核内沉积的能量分别约为0.227MeV和0.179MeV。