微波熱療機輸出功率控制及定標方法研究.pdf

1、微波熱療結(jié)合化療、放療對治療腫瘤有顯著的療效,因而在臨床上得到越來越廣泛的應(yīng)用。大型微波熱療機的研究開發(fā)涉及到微波測控技術(shù),新型傳感器技術(shù),以及與單片機和PC計算機相結(jié)合的模擬、數(shù)字電路技術(shù)等等。微波熱療機的一個重要指標是微波輸出功率。通常,微波源的輸出功率與磁控管的陽極電流有一一對應(yīng)的關(guān)系,通過測量和控制磁控管的陽極電流,就可以實現(xiàn)對微波功率的測量與控制,但是,功率定標非常困難。目前,微波熱療機輸出功率的定標一般是采用小功率計,或?qū)Ｓ?/p>

2、水負載裝置測量從微波諧振腔耦合到同軸電纜上輸出的微波功率,并記錄與之對應(yīng)的磁控管陽極電流,以此作為微波熱療機輸出功率的基準。但是,在實際應(yīng)用時微波熱療機一般都要在同軸電纜的終端接一個輻射器,通過它輻射出微波。由于輻射器本身對經(jīng)由它發(fā)射的微波有損耗,現(xiàn)行的這種功率定標方法是有缺陷的,它沒有考慮輻射器的轉(zhuǎn)換效率,因此在這種方法中測量的不是微波熱療機輸出的實際微波功率。
　　 為解決微波熱療機的功率定標問題,本文從理論上研究了水的微波

3、特性及微波與水的相互作用,計算得到了2450MHz的微波在水表面上的反射與透射系數(shù),確認了水可以作為本文介紹的實驗裝置中吸收微波的負載。因此,本文以水為負載,設(shè)計制作了一整套新型的微波功率定標系統(tǒng),該系統(tǒng)由醫(yī)用微波源、微波源控制系統(tǒng)和微波功率測量裝置組成。其中微波源采用現(xiàn)有微波熱療機上在用的2450MHz的微波源,控制系統(tǒng)則以ARM9單片機S3C2440核心,配以外圍的磁控管陽極電流采樣及控制電路、溫度測量電路、串口電平轉(zhuǎn)換電路,JTA

4、G接口電路等組成,控制系統(tǒng)的軟件以linux2.6作為軟件平臺,在該平臺下采用C語言編寫驅(qū)動程序和用戶應(yīng)用程序。整個系統(tǒng)可通過JTAG口和RS232串行通訊口進行現(xiàn)場編程燒錄,能方便地調(diào)整電路的工作狀態(tài)或?qū)崿F(xiàn)硬件控制程序的升級、更新。嵌入式系統(tǒng)和PC之間采用串行口通迅方式,PC機上的控制軟件采用Labview設(shè)計。微波功率測量裝置由玻璃容器、包裹在玻璃容器外面的絕熱材料(石棉布,泡沫)、泡沫塞、測量水負載溫度變化的測量探頭、攪拌器、塑料