微波熱療機(jī)輸出功率控制及定標(biāo)方法研究.pdf

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

2、水負(fù)載裝置測(cè)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(duì)應(yīng)的磁控管陽(yáng)極電流,以此作為微波熱療機(jī)輸出功率的基準(zhǔn)。但是,在實(shí)際應(yīng)用時(shí)微波熱療機(jī)一般都要在同軸電纜的終端接一個(gè)輻射器,通過(guò)它輻射出微波。由于輻射器本身對(duì)經(jīng)由它發(fā)射的微波有損耗,現(xiàn)行的這種功率定標(biāo)方法是有缺陷的,它沒(méi)有考慮輻射器的轉(zhuǎn)換效率,因此在這種方法中測(cè)量的不是微波熱療機(jī)輸出的實(shí)際微波功率。
　　 為解決微波熱療機(jī)的功率定標(biāo)問(wèn)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(jì)算得到了2450MHz的微波在水表面上的反射與透射系數(shù),確認(rèn)了水可以作為本文介紹的實(shí)驗(yàn)裝置中吸收微波的負(fù)載。因此,本文以水為負(fù)載,設(shè)計(jì)制作了一整套新型的微波功率定標(biāo)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(cè)量裝置組成。其中微波源采用現(xiàn)有微波熱療機(jī)上在用的2450MHz的微波源,控制系統(tǒng)則以ARM9單片機(jī)S3C2440核心,配以外圍的磁控管陽(yáng)極電流采樣及控制電路、溫度測(cè)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(tái),在該平臺(tái)下采用C語(yǔ)言編寫驅(qū)動(dòng)程序和用戶應(yīng)用程序。整個(gè)系統(tǒng)可通過(guò)JTAG口和RS232串行通訊口進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)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(jí)、更新。嵌入式系統(tǒng)和PC之間采用串行口通迅方式,PC機(jī)上的控制軟件采用Labview設(shè)計(jì)。微波功率測(cè)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(cè)量水負(fù)載溫度變化的測(cè)量探頭、攪拌器、塑料