一種軸上電耦合駐波加速管的能量開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種醫(yī)用電子直線加速器，尤其涉及一種軸上電耦合駐波加速管的能量開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)用電子直線加速器是癌癥治療中的主要治療方式之一。其通過(guò)醫(yī)用電子直線加速器出射的電子束轟擊轉(zhuǎn)靶，產(chǎn)生X射線，利用X射線照射至殺死腫瘤細(xì)胞達(dá)到治療癌癥的目的。根據(jù)病灶位置的不同，需要不同能量的X射線來(lái)進(jìn)行照射，因此要求醫(yī)用電子直線加速器具備能量多檔可調(diào)(能量開關(guān))的性能。
[0003]醫(yī)用電子直線加速器有行波及駐波加速器兩種類型。其中駐波加速器分路阻抗大、加速效率高，因此結(jié)構(gòu)更加緊湊、經(jīng)濟(jì)性更好，更加適合于商業(yè)應(yīng)用。駐波加速管按照耦合方式不同可分為:邊耦合、及軸耦合駐波加速管。軸耦合駐波管相比于邊耦合加速管具有橫向尺寸小、整管結(jié)構(gòu)更加緊湊，軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)便于焊接等優(yōu)點(diǎn)。軸耦合加速管又可分為:磁耦合及電耦合兩種。其中，磁耦合方式需要在加速單元間的盤片中加工腰槽結(jié)構(gòu)，加工工藝也較為復(fù)雜;而軸上電耦合駐波加速管，無(wú)需在盤片中加工腰槽結(jié)構(gòu)，加工工藝最為簡(jiǎn)單。
[0004]對(duì)于駐波加速器中的能量開關(guān)，邊耦合駐波管由于其耦合腔遠(yuǎn)離軸線分布在加速管壁上，對(duì)于能量開關(guān)的設(shè)置、安裝、及調(diào)節(jié)最為方便，因此目前的能量開關(guān)國(guó)外專利大多應(yīng)用于邊耦合結(jié)構(gòu);軸上磁耦合駐波管也可通過(guò)外部調(diào)諧機(jī)構(gòu)對(duì)其腰槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)從而達(dá)到能量開關(guān)的作用。而對(duì)于加工工藝最簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)最緊湊的軸上電耦合駐波加速管，能量開關(guān)技術(shù)尚屬空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能實(shí)現(xiàn)醫(yī)用電子直線加速器的能量多檔可調(diào)的軸上電耦合駐波加速管的能量開關(guān)。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明的軸上電耦合駐波加速管的能量開關(guān)，所述軸上電耦合駐波加速管包括交替布置的多個(gè)加速腔和耦合腔，所述加速腔與耦合腔之間設(shè)有闌片，所述闌片中部設(shè)有圓孔，所述能量開關(guān)包括板狀前端和后端的拉桿，所述板狀前端的中部設(shè)有圓孔，所述板狀前端插入到所述耦合腔中，所述拉桿從所述耦合腔的側(cè)壁伸出，當(dāng)所述板狀前端插入到其圓孔與所述隔板上的圓孔重合位置時(shí)，三個(gè)圓孔形成圓形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
[0008]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的軸上電耦合駐波加速管的能量開關(guān)，通過(guò)能量開關(guān)的插入和拉出，能實(shí)現(xiàn)醫(yī)用電子直線加速器的能量多檔可調(diào)。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中能量開關(guān)不工作時(shí)，軸上電耦合駐波加速管部分機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中能量開關(guān)不工作時(shí)，其所在的耦合腔機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中能量開關(guān)工作時(shí)，軸上電耦合駐波加速管部分機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中能量開關(guān)工作時(shí)，其所在的耦合腔機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中能量開關(guān)不工作時(shí)的腔內(nèi)軸上電場(chǎng)分布示意圖。
[0014]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中能量開關(guān)工作時(shí)的腔內(nèi)軸上電場(chǎng)分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0016]本發(fā)明的軸上電耦合駐波加速管的能量開關(guān)，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0017]所述軸上電耦合駐波加速管包括交替布置的多個(gè)加速腔和耦合腔，所述加速腔與耦合腔之間設(shè)有闌片，所述闌片中部設(shè)有圓孔，所述能量開關(guān)包括板狀前端和后端的拉桿，所述板狀前端的中部設(shè)有圓孔，所述板狀前端插入到所述耦合腔中，所述拉桿從所述耦合腔的側(cè)壁伸出，當(dāng)所述板狀前端插入到其圓孔與所述隔板上的圓孔重合位置時(shí)，三個(gè)圓孔形成圓形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
[0018]所述隔板中部的圓孔與所述板狀前端中部的圓孔大小相同。
[0019]所述板狀前端的厚度與所述耦合腔的厚度相同。
[0020]本發(fā)明的軸上電耦合駐波加速管的能量開關(guān)，能實(shí)現(xiàn)醫(yī)用電子直線加速器的能量多檔可調(diào)。
[0021 ]駐波加速管可分為聚束段和加速段兩個(gè)部分，聚束段有幾個(gè)變相速度諧振腔組成，負(fù)責(zé)對(duì)電子束進(jìn)行縱向群聚，因此其腔內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)大小需在特定的工作范圍。加速段由多個(gè)相速度均為光速的諧振腔組成，負(fù)責(zé)將電子能量提高至特定值。
[0022]工作于4莫的軸上電耦合駐波加速管是一種雙周期耦合諧振腔鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，其由相鄰相移V2的縮短耦合腔和諧振腔交互耦合連接而成。其既保持了加速電場(chǎng)良好的穩(wěn)定性，又滿足了高分路阻抗特性。
[0023]耦合腔只保證微波的穩(wěn)定傳輸，對(duì)電子的加速?zèng)]有貢獻(xiàn)。對(duì)于整個(gè)加速管而言，通過(guò)對(duì)加速段中特定位置的耦合腔進(jìn)行機(jī)械調(diào)節(jié)，使其失諧，以至于變形為使加速電場(chǎng)TMOl波的幅度按指數(shù)衰減的截止波導(dǎo)，使其后加速腔中的電場(chǎng)大幅減弱，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)電子束能量的控制。
[0024]引入能量開關(guān)后，在原設(shè)定輸入功率情況下，整管中加速腔場(chǎng)的幅度將會(huì)發(fā)生變化，鑒于原加速腔鏈的耦合系數(shù)不變，只需對(duì)輸入微波功率進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，就可以獲得聚束段中諧振腔的設(shè)計(jì)場(chǎng)強(qiáng)，從而保證電子束縱向群聚效果。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0026]采用本專利的能量開關(guān)技術(shù)，能量可調(diào)的醫(yī)用電子直線加速器可采用結(jié)構(gòu)最為緊湊、加工工藝最為簡(jiǎn)單的軸上電耦合駐波加速管，從而可進(jìn)一步縮小產(chǎn)品尺寸、降低成本。
[0027]具體實(shí)施例:
[0028]軸上電耦合駐波加速管由大腔(加速腔)和小腔(耦合腔)交替組合而成，其部分結(jié)構(gòu)如圖1所示。當(dāng)微波功率饋入加速管后，通過(guò)在加速腔中建立的微波電場(chǎng)對(duì)電子進(jìn)行加速;而耦合腔只對(duì)微波功率在加速腔之間的傳輸進(jìn)行耦合，其對(duì)電子的能量沒(méi)有貢獻(xiàn)。通過(guò)控制處于特定位置的耦合腔的結(jié)構(gòu)，可改變傳輸至其后端加速腔內(nèi)的微波功率大小，從而控制電子的能量大小，即能量開關(guān)功能。能量能關(guān)Ol可通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)控制其拔出或進(jìn)入耦合腔。
[0029]圖1為能量開關(guān)拔出耦合腔(能量開關(guān)不工作)時(shí)的加速管機(jī)械結(jié)構(gòu)圖，圖2為此時(shí)的耦合腔結(jié)構(gòu)圖。圖3為能量開關(guān)進(jìn)入耦合腔(能量開關(guān)工作)時(shí)的加速管機(jī)械結(jié)構(gòu)圖，圖4為此時(shí)的耦合腔結(jié)構(gòu)圖?？梢钥吹?，此時(shí)的耦合腔可視為一個(gè)圓形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，微波功率在其中大量損失，導(dǎo)致其后端的所有加速腔內(nèi)的微波電場(chǎng)幅度降低，從而改變了最終的電子能量。圖5給出了當(dāng)能量開關(guān)不工作時(shí)，模擬得到的一根加速管內(nèi)的軸上電場(chǎng)分布。其加速腔由相速度分別為0.58的半腔、0.92的一個(gè)整腔、及相速度為I的9個(gè)整腔組成；10個(gè)耦合腔交替安裝于加速腔之間。當(dāng)在第5個(gè)耦合腔中插入能量開關(guān)時(shí)，模擬得到的軸上電場(chǎng)分布如圖6所示，其后端6個(gè)加速腔內(nèi)的電場(chǎng)幅度降低，從而加速管輸出的電子能量相應(yīng)降低。對(duì)于需要能量多檔調(diào)節(jié)的加速器，只需在不同的多個(gè)耦合腔中安裝能量開關(guān)結(jié)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)電子能量的多檔可調(diào)。
[0030]能量開關(guān)工作時(shí)，整管的耦合系數(shù)將會(huì)變化。為保證聚束段(即舉例中的相速度分別為0.58的半腔、0.92的整腔)中的場(chǎng)強(qiáng)不變，相應(yīng)降低輸入的微波功率大小即可，具體的功率大小可由計(jì)算和調(diào)試結(jié)果最終確定。
[0031]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種軸上電耦合駐波加速管的能量開關(guān)，所述軸上電耦合駐波加速管包括交替布置的多個(gè)加速腔和耦合腔，所述加速腔與耦合腔之間設(shè)有闌片，所述闌片中部設(shè)有圓孔，其特征在于，所述能量開關(guān)包括板狀前端和后端的拉桿，所述板狀前端的中部設(shè)有圓孔，所述板狀前端插入到所述耦合腔中，所述拉桿從所述耦合腔的側(cè)壁伸出，當(dāng)所述板狀前端插入到其圓孔與所述隔板上的圓孔重合位置時(shí)，三個(gè)圓孔形成圓形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸上電耦合駐波加速管的能量開關(guān)，其特征在于，所述闌片中部的圓孔與所述板狀前端中部的圓孔大小相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軸上電耦合駐波加速管的能量開關(guān)，其特征在于，所述板狀前端的厚度與所述耦合腔的厚度相同。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軸上電耦合駐波加速管的能量開關(guān)，軸上電耦合駐波加速管包括交替布置的多個(gè)加速腔和耦合腔，加速腔與耦合腔之間設(shè)有闌片，闌片中部設(shè)有圓孔，所述能量開關(guān)包括板狀前端和后端的拉桿，板狀前端的中部設(shè)有圓孔，板狀前端插入到耦合腔中，拉桿從所述耦合腔的側(cè)壁伸出，當(dāng)板狀前端插入到其圓孔與闌片上的圓孔重合位置時(shí)，三個(gè)圓孔形成圓形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。通過(guò)能量開關(guān)的插入和拉出，能實(shí)現(xiàn)醫(yī)用電子直線加速器的能量多檔可調(diào)。
【IPC分類】H05H9/04, H05H7/12
【公開號(hào)】CN105555009
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610035248
【發(fā)明人】金凱, 何志剛, 裴香濤, 王琳, 黃貴榮
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年1月19日