质子治疗是当今肿瘤治疗领域中一种新兴的治疗手段。与传统的放射治疗手段相比，质子治疗可以精确地调节在人体内的剂量分布，使得高剂量区集中在肿瘤部位，这样就大大减少了对肿瘤周围正常组织的损伤。

质子治疗是一个复杂的控制过程，从质子束的产生到束流达到肿瘤区域进行放射治疗，需要一系列的部件紧密精细配合，这些部件就构成了一套质子治疗装置。简而言之，质子治疗装置由质子加速器、束流配送系统、治疗头系统、治疗控制系统等部分组成。

治疗头作为质子治疗装置中不可或缺的一部分，在质子治疗中起着非常重要的作用。从加速器引出的束流不能直接对肿瘤进行照射，需要通过治疗头对束流性能进行转换后才能用于治疗。束流性能达到要求后，治疗头在治疗头控制系统的密切配合下实现束流的扩展照射。束流的扩展照射有主动束流扩展法和被动束流扩展法两个大类。主动式扩展法通过偏转磁铁实现，由于最终目的是实现束流的扫描照射，故偏转磁铁也叫做扫描磁铁。它由垂直方向和水平方向的两个方向的偶极偏转磁铁构成，扫描电源为这两台磁铁提供励磁电流，在磁铁间隙产生磁场，当束流经过偏转磁铁间隙时，从而引导带电离子束在水平（X）和垂直（Y）两个方向上移动，从而把束流照射范围从一个点移动扩展到整个肿瘤部位，在肿瘤区域释放能量杀死肿瘤以完成适应肿瘤形状治疗肿瘤的目的。

面对病人的生命，治疗头的每一项性能指标都有着非常严格的要求。因此，设计一套监测系统对扫描磁铁及电源进行实时监测与回读显得尤为重要。需要监测的两个重要指标分别是扫描磁铁的磁场强度以及电源的输出电流。两项指标的测量方法便成为了本次研究的关键。

扫描电源的输出电流直接影响人体的吸收剂量 ，对其精确测量具有非常重要的意义。20世纪初用电流互感器和罗氏线圈测量电流；20世纪30年代开发了可以测量直流大电流的高精度直流互感器和磁通门传感器；20世纪50年代，随着半导体技术的发展，开发了基于霍尔效应的霍尔感应单元，并应用于电流传感器；20世纪七十年代以来，基于磁电阻效应的感应单元逐渐产品化，并应用于电流传感器。但电流互感器基于磁通变化进行信号传输的基本原理决定了其传输特性相当于一个带通滤波器，其磁路饱和所导致的励磁电流的非线性可能影响电流信号的测量精度。为此，本课题采用基于霍尔效应原理的 LEM 传感器来完成对电流的检测。LEM传感器的作用与传统的电流互感器相同，但它将普通互感器与霍尔器件、电子电路有机结合起来，因而既有普通互感器测量范围宽的特点，又有电子电路反应速度快的优点。

扫描磁铁在加速器中属于关键设备之一，其磁场强度也是最关心的技术指标之一。扫描磁铁的磁场必须使用高强度传感器测量。高强度磁场传感器包括簧片开关、半导体锑化铟磁力计、霍尔装置和GMR传感器。霍尔磁场传感器的基本特性好，运行原理及结构简单，已广泛应用于磁场测量。本课题采用的H20双通道磁场霍尔探头可以在一个或两个独立通道上进行精确磁场测量，具有极低的漂移，噪声和温度系数。它可实现快速模拟输出，光纤数据通信到主机环路控制器，通过主机实现实时现场监控。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

本次设计的基本内容是基于NI公司的Lavbview 软件，通过LEM电流传感q器、霍尔探头等设备来实现对扫描磁铁及电源系统的监测管理。对系统磁场和电流参数进行实时采集和显示，可完整地掌握扫描磁铁及电源系统的实时运行状态，及时发现故障并做出相应的决策和处理。

2.2预计达到的目标

（1）完成基于LabView的扫描磁场及电源的监控平台软件设计