粒子加速器及其引出粒子能量的确定方法、装置和介质
阅读说明：本技术 粒子加速器及其引出粒子能量的确定方法、装置和介质 (Particle accelerator, determination method and device for energy of extracted particles of particle accelerator and medium ) 是由 刘铮铮 郑志鸿 李凯若 于 2019-11-12 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种粒子加速器及其引出粒子能量的确定方法、装置和介质。该粒子加速器通过FCT在有粒子通过时产生的脉冲信号,经ADC采样后形成采样脉冲信号,并通过脉冲计数器采样脉冲信号的脉冲计数个数达到参考脉冲数时,得到对应的参考时长,并将参考脉冲数和参考时长发送至控制器；控制器通过参考脉冲数、参考时长以及单脉冲运动长度,确定粒子在加速腔中的运动速度,并结合粒子的静止质量,确定粒子在加速腔中的动能作为粒子能量。(The invention relates to a particle accelerator and a method, a device and a medium for determining energy of extracted particles of the particle accelerator. The particle accelerator forms a sampling pulse signal after being sampled by an ADC (analog to digital converter) through a pulse signal generated when a particle passes through an FCT (particle control unit), obtains a corresponding reference time length when the pulse counting number of the sampling pulse signal reaches a reference pulse number through a pulse counter, and sends the reference pulse number and the reference time length to a controller; the controller determines the movement speed of the particles in the acceleration cavity by referring to the pulse number, the reference time length and the single pulse movement length, and determines the kinetic energy of the particles in the acceleration cavity as the particle energy by combining the static mass of the particles.)
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，尤其是一种粒子加速器及其引出粒子能量的确定方法、装置和介质。
背景技术
在生物医学上，在对肿瘤进行放射治疗时，需要采用粒子加速器对带电粒子进行加速以使粒子获得能量。由于粒子的能量决定了放疗能量在人体沉积的深度，因此，在通过同步加速器引出粒子进行肿瘤放疗治疗前，需要精准的测出粒子能量，从而精准地定位放疗深度，以最大程度地减小放疗副作用对人体健康细胞的损害。
相关技术中对粒子能量的测量通常采用间接测量的方法：通过测量同步加速器中主二级磁铁的磁场强度来反推粒子能量，或是通过测量同步加速器中的加速腔的谐振频率来反推粒子能量。然而，在间接测量过程中，由于主二级磁场强度或加速腔的调谐频率的不稳定性，使得反推的粒子能量的精确度较低，导致粒子加速器引出的粒子的能量与患者实际所需粒子的能量匹配性较差，增大了患者治疗的风险。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种粒子加速器及其引出粒子能量的确定方法、装置和介质，从而提高确定加速器引出粒子能量的精确度。
本发明所采用的技术方案如下：
本申请实施例提供了一种加速器引出粒子能量的确定方法，包括：
获取脉冲计数器中所接收的采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数M时对应的参考时长；其中，所述参考时长根据M个脉冲的脉冲周期求和得到；
根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度；
根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量。
本申请实施例还提供了一种加速器引出粒子能量的确定装置，包括：
参考时长获取模块，设置为获取脉冲计数器中所接收的采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数时对应的参考时长；其中，所述参考时长根据参考脉冲数个脉冲的脉冲周期求和得到；
运动速度确定模块，设置为根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度；
粒子能量确定模块，设置为根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量。
本申请实施例还提供了一种粒子加速器，包括注入器、斩束器以及加速器同步环，所述注入器与所述斩束器的一端相连，所述斩束器的另一端与所述加速器同步环相连，还包括快速电流互感器、模数转换器、脉冲计数器以及控制器；
所述快速电流互感器，安装于所述加速器同步环上，设置为在有粒子通过时，产生脉冲信号，并将所述脉冲信号发送至所述模数转换器；
所述模数转换器，连接在所述快速电流互感器与所述脉冲计数器之间，设置为按照设定采用频率对所述脉冲信号进行采样，得到采样脉冲信号，并将所述采样脉冲信号发送至所述脉冲计数器；
所述脉冲计数器，连接在所述快速电流互感器与所述控制器之间，设置为对预设参考时间内所接收的所述采样脉冲信号的脉冲个数进行计数，将计数结果作为参考脉冲数，并将所述参考脉冲数发送至所述控制器；
所述控制器，与所述脉冲计数器连接，设置为根据所述预设参考时间、接收的所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量；其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面实施例所提供的一种加速器引出粒子能量的确定方法。
附图说明
图1A是本申请实施例一中的一种粒子加速器的结构图。
图1B是本申请实施例一中的一种脉冲信号示意图。
图2是本申请实施例二中的一种加速器引出粒子能量的确定方法的流程图。
图3是本申请实施例三中的一种加速器引出粒子能量的确定方法的流程图。
图4是本申请实施例四中的一种加速器引出粒子能量的确定装置的结构图。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
实施例一
图1A是本申请实施例一中的一种粒子加速器的结构图。如图1A所示的粒子加速器包括：注入器110、斩束器120以及加速器同步环130，所述注入器110与所述斩束器120的一端相连，所述斩束器120的另一端与所述加速器同步环130相连；该粒子加速器还包括快速电流互感器(Fast Current Transformer，FCT)140、模数转换器(Analog to DigitalConverter，ADC)150、脉冲计数器160以及控制器170。
所述快速电流互感器140，安装于所述加速器同步环130上，设置为在有粒子通过时，产生脉冲信号，并将所述脉冲信号发送至所述模数转换器150。
所述模数转换器150，连接在所述快速电流互感器140与所述脉冲计数器160之间，设置为按照设定采用频率对所述脉冲信号进行采样，得到采样脉冲信号，并将所述采样脉冲信号发送至所述脉冲计数器160。
所述脉冲计数器160，连接在所述快速电流互感器140与所述控制器170之间，设置为在采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数M时，将M个脉冲的脉冲周期求和作为参考时长，并将所述参考脉冲数和所述参考时长发送至所述控制器170。
所述控制器170，与所述脉冲计数器160连接，设置为根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量；其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度。
在一实施例中，注入器110，设置为把需要注入的元素气态粒子电离成离子，并将离子所形成的粒子束流注入至加速器同步环130中，其中，注入器110决定了要注入粒子束的种类和束流强度等。斩束器120，设置为限定注入器110注入至加速器同步环130中的粒子束流的束流长度；加速器同步环130，设置为对所注入的粒子同步加速。其中，粒子可以是质子或者重离子。
在一实施例中，加速器同步环130为中空的壳体结构，其中，中空部分形成加速腔。在加速器同步环130的壳体结构上，安装有FCT140。在一实施例中，粒子在加速腔中同步加速，并在有粒子通过FCT140时，FCT140会对应产生一个脉冲信号，并将所产生的脉冲信号发送至ADC150。图1B示意性给出了一种脉冲信号图，其中，一个脉冲周期对应粒子在加速腔中运动一周的时间长度。
在一实施例中，当ADC150接收到脉冲信号时，将会按照设定采样频率对脉冲信号进行采样，得到采样脉冲信号，并将采样脉冲发送至所述脉冲计数器160。其中，设定采样频率由粒子加速器操作人员或设计人员根据需求或经验值自行设定。在一实施例中，设定采样频率可以是100MHz。
在一实施例中，脉冲计数器160接收到采样脉冲信号后，对采样脉冲信号进行计数，并在脉冲数量达到参考脉冲数时，将参考脉冲数内多个脉冲的脉冲周期求和，得到参考时长。其中，参考脉冲数为具备完整脉冲周期的脉冲个数。图1B示意性给出了脉冲计数的方式为脉冲上升沿计数的情况。其中，参考脉冲数为M个，检测到的脉冲上升沿为(M+1)个，相应的参考时长为(T2-T1)，对应M个脉冲周期的和，或者(M+1)个脉冲周期的和。
脉冲计数器160将参考脉冲数和参考时长发送至控制器170。在一实施例中，脉冲计数器可以是现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)。其中，预设参考时间为预先设定的脉冲计数的时间范围，由粒子加速器操作人员或设计人员根据精度需要或经验值自行设定。在一实施例中，参考脉冲数可以是500个。
在一实施例中，控制器170根据预设参考时间、参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；并根据粒子的运动速度以及静止质量，确定粒子在加速腔中的动能作为粒子能量。其中，预设参考时间和单脉冲运动长度预先设置并存储在控制器的存储装置中。其中，单脉冲运动长度为粒子在一个脉冲周期下的运动长度。在一实施例中，单脉冲运动长度为加速器同步环130中加速腔的周长。
本申请实施例通过FCT在有粒子通过时产生的脉冲信号，经ADC采样后形成采样脉冲信号，并通过脉冲计数器采样脉冲信号的脉冲计数个数达到参考脉冲数时，得到对应的参考时长，并将参考脉冲数和参考时长发送至控制器；控制器通过参考脉冲数、参考时长以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度，并结合粒子的静止质量，确定粒子在加速腔中的动能作为粒子能量。采用上述技术方案通过粒子的运动速度直接确定粒子能量，提高了确定加速器引出粒子能量的精确度，进而避免了由于加速器粒子能量与患者放疗所需粒子能量不匹配导致的身体伤害，降低了患者的治疗风险。
在一实施例中，该粒子加速器还包括：检测探针180和同步环控制器190。
所述控制器170与所述快速电流互感器140相连，所述同步环控制器190连接在所述控制器170与所述加速器同步环130之间。
所述检测探针180，安装于所述加速器同步环130上，设置为检测所述加速器同步环130的电压相位作为加速器相位，并将所述加速器相位发送至所述控制器170。
所述快速电流互感器140，还设置为在有粒子通过时，获取粒子的束流相位，并将所述束流相位发送至所述控制器170。
所述控制器170，设置为将所述粒子能量与预设粒子能量进行比较，并在所述粒子能量小于所述预设粒子能量时，根据所述束流相位和所述加速器相位生成第一相位调整信号发送至所述加速器控制器190；在所述粒子能量大于所述预设粒子能量时，根据所述束流相位和所述加速器相位生成第二相位调整信号发送至所述加速器控制器190。
所述加速器控制器190，设置为在接收第一相位调整信号时，调整所述加速器相位，以使所述束流相位与所述加速器相位的相位差值为加速相位阈值；在接收第二相位调整信号时，调整所述加速器相位，以使所述束流相位与所述加速器相位的相位差值为减速相位阈值。
其中，所述减速相位阈值与所述加速相位阈值相差180°。
在一实施例中，检测探针180实时或定时检测加速器同步环130的电压相位，并将检测到的电压相位作为加速器相位发送至控制器170中。FCT140在有粒子通过时，还会检测粒子的束流相位，并将所检测的束流相位发送至控制器170中。控制器170中确定了在加速腔中同步加速的粒子的能量之后，会将确定的粒子能量与根据患者病灶需求确定的预设粒子能量相比较。
当粒子能量小于预设粒子能量时，表明加速器同步环130中的粒子的能量过小，由于粒子能量无法达到患者放疗时所需的能量值，采用当前能量的粒子对患者进行放疗时，将会使粒子无法达到所需的定位深度时就会释放能量，因此控制器170会对应产生第一相位调整信号发送至同步环控制器190中。同步环控制器190根据第一相位调整信号，调整加速器相位，使束流相位和加速器相位的相位差值为加速相位阈值。其中，加速相位阈值由粒子加速器的设计人员根据测试结果自行设定。
当粒子能量大于预设粒子能量时，表明加速器同步环130中的粒子的能量过大，由于粒子能量超出患者放疗所需的能量值，采用当年前能量的粒子对患者进行放疗时，将会使在粒子释放能量时超出所需的定位深度，因此控制器170会对应产生第二相位调整信号发送至同步环控制器190中。同步环190根据第二相位调整信号，调整加速器相位，使束流相位和加速器相位的相位差值为减速相位阈值。其中，减速相位阈值与加速相位阈值相差180°。
当粒子能量与预设粒子能量相等时，表明加速器同步环130中的粒子的能量刚好为患者放疗所需的能量值，因此控制器170将不会产生使同步环控制器190调整加速器相位的相位调整信号。
本申请实施例通过设置检测探针检测加速器同步环的电压相位作为加速器相位发送至控制器；通过FCT获取粒子加速时的束流相位发送至控制器；通过控制器将确定的粒子能量与预设粒子能量进行比较，生成使同步环控制器调整加速器相位的第一相位调整信号或第二相位调整信号；同步环控制器根据接收的第一相位调整信号或第二相位调整信号调整加速器同步环的电压相位，使束流相位与加速器相位差值为加速相位阈值或减速相位阈值。采用上述技术方案在粒子能量与预设粒子能量不一致时对加速器相位进行调整，以实现对加速器同步环中同步加速的粒子的能量进行有效控制。
实施例二
图2是本申请实施例二中的一种加速器引出粒子能量的确定方法的流程图。本申请实施例适用于对注入加速器同步环的粒子经同步环加速时，确定粒子能量的情况，该方法适用于加速器引出粒子能量的确定装置来执行，该装置由软件和硬件中的至少之一实现，并具体配置于如上述多个实施例的技术方案所提供的粒子加速器的控制器中。
如图2所示的加速器引出粒子能量的确定方法，包括：步骤S210、步骤S220以及步骤S210。
在步骤S210中，获取脉冲计数器中所接收的采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数M时对应的参考时长。
其中，所述参考时长根据M个脉冲的脉冲周期求和得到。
当脉冲计数器接收到采样脉冲信号后，会根据设定的脉冲计数方式，对采样脉冲信号中的脉冲进行计数。在脉冲数量达到参考脉冲数M时，计算M个脉冲的脉冲周期之和，得到参考时长。脉冲计数器将参考时长和参考脉冲数发送至控制器中。当然，参考脉冲数还可以预先存储在控制器中，脉冲计数器仅将参考时长发送至控制器中，此时控制器中预先存储的参考脉冲数与脉冲计数器中的参考脉冲数相一致。在一实施例中，脉冲计数器可以是FPGA。在一实施例中，参考脉冲数可以是500个。
在一实施例中，参考脉冲数为具备完整脉冲周期的脉冲个数。在一实施例中，当采用上升沿计数时，当参考脉冲数为M个时，检测到的脉冲上升沿为(M+1)个。
在步骤S220中，根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度。
其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度。
根据单脉冲运动长度和参考脉冲数，确定参考时长内粒子在加速器中的运动总长度；根据运动总长度与参考时长之间的比值，确定粒子在加速腔中的运动速度。
在一实施例中，根据如下公式确定粒子在加速腔中的运动速度：
在一实施例中，在脉冲计数器对采样脉冲信号的脉冲计数达到参考脉冲数500个，得到的对应的参考时长为50.01μs，一个脉冲周期对应的单脉冲运动长度为加速器同步环周长18m，那么，相应的运动速度为：(18×500)/(50.01×10-6)＝1.7996×108m/s。
在步骤S230中，根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量。
根据粒子的运动速度以及静止质量，确定粒子的运动质量；根据所述运动质量和所述静止质量确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量。
在一实施例中，根据公式
根据公式E＝mc2-m0c2，确定所述粒子能量；
其中，v为所述运动速度，m0为所述静止质量，c为光速，E为所述粒子能量。
在一实施例中，当粒子为质子时，质子的静止质量为938MeV/c2，且质子的运动速度为1.7996×108m/s时，相应的粒子能量为：{1/sqrt[1-(1.7996×108)2/(3×108)2]–1}×938＝249.84MeV。
本申请实施例通过获取脉冲计数器中所接收的采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数时对应的参考时长；根据参考时长、参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；根据粒子的运动速度以及静止质量，确定粒子在加速腔中的动能作为粒子能量。采用上述技术方案通过粒子的运动速度直接确定粒子能量，提高了确定加速器引出粒子能量的精确度，进而避免了由于加速器粒子能量与患者放疗所需粒子能量不匹配导致的身体伤害，降低了患者的治疗风险。
实施例三
图3是本申请实施例三中的一种加速器引出粒子能量的确定方法的流程图。
在操作“根据所述预设参考时间、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度”之后，还包括“根据所述采样脉冲信号的采样频率，确定参考时长精度值；根据所述参考时长精度值并结合所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定所述粒子的运动速度区间；根据所述运动速度区间以及所述粒子的静止质量，确定所述粒子的粒子能量区间”，以在误差允许范围内，确定粒子能量所在区间。
在一实施例中，在操作“根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量”之后，追加“将所述粒子能量与预设粒子能量进行比较；根据比较结果以及加速腔中粒子运动的束流相位，调整加速器相位；其中，所述加速器相位为加速器同步环的电压相位”，以通过确定的粒子能量，实现对加速腔中的粒子的能量调节。
如图3所示的加速器引出粒子能量的确定方法，包括：步骤S310至步骤S370。
在步骤S310中，获取脉冲计数器中所接收的采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数M时对应的参考时长。
其中，所述参考时长根据M个脉冲的脉冲周期求和得到。
在步骤S320中，根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度。
其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度。
在步骤S330中，根据所述采样脉冲信号的采样频率，确定参考时长精度值；根据所述参考时长精度值并结合所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定所述粒子的运动速度区间。
在一实施例中，将采样脉冲信号的采样频率的倒数的整数倍，作为参考时长精度值；将获取的参考时长加上参考时长精度值得到最大参考时长；将获取的参考时长减去参考时长精度值得到最小参考时长；根据最小参考时长、参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子的最大运动速度；根据最大参考时长、参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子的最小运动速度；将最小运动速度和最大运动速度作为区间的端点值，得到连续的运动速度区间。其中，运动速度区间可以为开区间，也可以为闭区间。
在一实施例中，根据公式
在一实施例中，当采样频率为100MHz时，当误差参数为1时，对应的参考时长精度值为0.01μs。当参考脉冲数为500个，对应的参考时长为50.01μs，单脉冲运动长度为18m时，最小参考时长为：50.01-0.01＝50μs；最大参考时长为：50.01+0.01＝50.02μs。相应的，最大运动速度为：18×500/(50×10-6)＝1.8×108m/s；最小运动速度为：18×500/(50.02×10-6)＝1.79928×108m/s；相应的，速度运动区间为(1.79928×108m/s，1.8×108m/s)，或者为[1.79928×108m/s，1.8×108m/s]。
在步骤S340中，根据所述运动速度区间以及所述粒子的静止质量，确定所述粒子的粒子能量区间。
根据运动速度区间中的最小运动速度以及粒子的静止质量，确定所述粒子的最小运动质量；根据最小运动质量和所述静止质量确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为最小粒子能量。
在一实施例中，根据公式确定粒子的最小运动质量；根据公式Emin＝mminc2-m0c2，确定最小粒子能量；其中，vmin为最小运动速度，m0为所述静止质量，c为光速，Emin为最小粒子能量。
根据运动速度区间中的最大运动速度以及粒子的静止质量，确定所述粒子的最大运动质量；根据最大运动质量和所述静止质量确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为最大粒子能量。
在一实施例中，根据公式
将最小粒子能量和最大粒子能量作为区间的端点值，得到连续的粒子能量区间。与对应的运动速度区间可知，粒子能量区间可以为开区间(Emin，Emax)，也可以为闭区间[Emin，Emax]。
在一实施例中，当速度运动区间为(1.79928×108m/s，1.8×108m/s)，或者为[1.79928×108m/s，1.8×108m/s]，最大运动速度为1.8×108m/s，最小运动速度为1.79928×108m/s；相应的粒子的最大粒子能量为234.5Mev，最小粒子能量为234.24Mev；粒子能量区间为(234.24Mev，234.5Mev)，或者为[234.24Mev，234.5Mev]。
在步骤S350中，根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量。
在步骤S360中，将所述粒子能量与预设粒子能量进行比较。
其中，预设粒子能量根据不同患者的病灶情况对应计算得到，对应患者放疗时所需的粒子能量的理论值。
在步骤S370中，根据比较结果以及加速腔中粒子运动的束流相位，调整加速器相位；其中，所述加速器相位为加速器同步环的电压相位。
在一实施例中，若所述粒子能量小于所述预设粒子能量，则生成第一相位调整信号，以使所述束流相位与所述加速器相位的相位差值为加速相位阈值；若所述粒子能量大于所述预设粒子能量，则生成第二相位调整信号，以使所述束流相位与所述加速器相位的相位差值为减速相位阈值；其中，所述减速相位阈值与所述加速相位阈值相差180°。
其中，控制器将第一相位调整信号发送至同步环控制器，同步环控制器接收到该第一相位调整信号后，对应调整加速器相位，使束流相位与加速器相位的相位差值为加速相位差值；控制器将第二相位调整信号发送至同步环控制器，同步环控制器接收到该第二相位调整信号后，对应调整加速器相位，使束流相位与加速器相位的相位差值为减速相位差值。其中，加速相位阈值由粒子加速器的设计人员根据测试结果自行设定。
本申请实施例通过在确定粒子的运动速度之后，追加粒子能量区间确定步骤，使得根据采样脉冲信号的采样频率确定参考时长精度值；并根据参考时长精度值结合参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子的运动速度区间；根据运动速度区间以及粒子的静止质量，确定粒子的粒子能量区间。使得在误差允许范围内，确定粒子能量所在区间。本申请实施例通过在确定粒子能量之后，追加粒子能量与预设粒子能量比较的操作，并通过比较结果调整加速器同步环的电压相位，进而实现对加速腔中正在加速的粒子的能量调节。
实施例四
图4是本申请实施例四中的一种加速器引出粒子能量的确定装置的结构图。本申请实施例适用于对注入加速器同步环的粒子经同步环加速时，确定粒子能量的情况，该装置由软件和硬件中的至少之一实现，并配置于如上述多个实施例的技术方案所提供的粒子加速器的控制器中。如图4所示的加速器引出粒子能量的确定装置，包括：参考时长获取模块410，运动速度确定模块420以及粒子能量确定模块430。
其中，参考时长获取模块410，设置为获取脉冲计数器中所接收的采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数M时对应的参考时长；其中，所述参考时长根据M个脉冲的脉冲周期求和得到。
运动速度确定模块420，设置为根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；其中，所述单脉冲运动长度为所述粒子在一个脉冲周期下的运动长度。
粒子能量确定模块430，设置为根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量。
本申请实施例通过参考时长获取模块获取脉冲计数器中所接收的采样脉冲信号的脉冲个数达到参考脉冲数时对应的参考时长；通过运动速度确定模块根据参考时长、参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度；通过粒子能量确定模块根据粒子的运动速度以及静止质量，确定粒子在加速腔中的动能作为粒子能量。采用上述技术方案通过粒子的运动速度直接确定粒子能量，提高了确定加速器引出粒子能量的精确度，进而避免了由于加速器粒子能量与患者放疗所需粒子能量不匹配导致的身体伤害，降低了患者的治疗风险。
在一实施例中，所述运动速度确定模块420，包括：运动速度确定单元。
运动速度确定单元，设置为根据如下公式确定粒子在加速腔中的运动速度：
在一实施例中，所述装置，还包括粒子能量区间确定模块，包括：运动速度区间确定单元和粒子能量区间确定单元。
运动速度区间确定单元，设置为在所述根据所述参考时长、所述参考脉冲数以及单脉冲运动长度，确定粒子在加速腔中的运动速度之后，根据所述采样脉冲信号的采样频率，确定参考时长精度值；根据所述参考时长精度值并结合所述参考脉冲数记忆单脉冲运动长度，确定所述粒子的运动速度区间；
粒子能量区间确定单元，设置为根据所述运动速度区间以及所述粒子的静止质量，确定所述粒子的粒子能量区间。
在一实施例中，所述粒子能量确定模块430，包括：运动质量确定单元和粒子能量确定单元。
运动质量确定单元，设置为根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子的运动质量。
粒子能量确定单元，设置为根据所述运动质量和所述静止质量确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量。
在一实施例中，所述装置，还包括加速器相位调整模块，包括：能量比较单元和相位调整单元。
能量比较单元，设置为在所述根据所述粒子的运动速度以及静止质量，确定所述粒子在所述加速腔中的动能作为粒子能量之后，将所述粒子能量与预设粒子能量进行比较。
相位调整单元，设置为根据比较结果以及加速腔中粒子运动的束流相位，调整加速器相位；其中，所述加速器相位为加速器同步环的电压相位。
在一实施例中，所述相位调整单元，设置为：若所述粒子能量小于所述预设粒子能量，则生成第一相位调整信号，以使所述束流相位与所述加速器相位的相位差值为加速相位阈值；若所述粒子能量大于所述预设粒子能量，则生成第二相位调整信号，以使所述束流相位与所述加速器相位的相位差值为减速相位阈值；其中，所述减速相位阈值与所述加速相位阈值相差180°。
上述加速器引出粒子能量的确定产品可执行本申请任意实施例所提供的加速器引出粒子能量的确定方法，具备执行加速器引出粒子能量的确定方法相应的功能模块和有益效果。