直线加速器及其稳定射线束流的方法技术

本发明专利技术提供了一种直线加速器及其稳定射线束流的方法。直线加速器包括微波功率源、电子注入器、加速管和自动频率控制系统。微波功率源产生微波脉冲。电子注入器产生电子脉冲。加速管引入微波脉冲和电子脉冲，且根据微波脉冲对电子脉冲进行加速。自动频率控制系统连接微波功率源且调谐微波脉冲的频率，其中在加速管处于有载状态时，自动频率控制系统的采样点在微波脉冲持续期间且不在电子脉冲持续期间。

Linear accelerator and its method of stabilizing ray beam

The present invention provides a linear accelerator and a method for stabilizing its ray beam current. The linear accelerator comprises a microwave power source, electron injector, accelerating tube and automatic frequency control system. Microwave pulse generated by microwave power source. Electronic injector produce electronic pulse. The microwave pulse and electronic pulse are introduced into the accelerating tube, and the electronic pulse is accelerated according to the microwave pulse. Automatic frequency control system is connected with the microwave power source and tunable microwave pulse frequency, the load state in the accelerating tube in, automatic frequency control system of sampling points in the microwave pulse duration and pulse duration in electronics.

【技术实现步骤摘要】
直线加速器及其稳定射线束流的方法
本专利技术主要涉及直线加速器领域，尤其涉及一种直线加速器及其稳定射线束流的方法。
技术介绍
直线加速器是利用具有一定能量的高能电子与大功率微波的微波电场相互作用，从而获得更高的能量。在直线加速器中，束流是由微波系统和加速管系统相互配合产生的。具体地说，电子注入器产生电子且发射到加速管中，微波功率源(例如磁控管)产生微波脉冲且馈入到加速管中。电子在加速管中会被微波加速而获得很高的能量，进而轰击靶，激发出射线。磁控管输出的微波馈入到加速管中能量称为入射波，同时还会有部分的能量被反射回来，这部分能量称为反射波。加速管的设计结构决定只有特定频率的电磁场才能馈入到加速管中，这称为加速管的工作频率。通过调节微波功率源的频率，可以使其与加速管的工作频率一致。无论是磁控管还是加速管，两者作为真空器件，在工作过程中都会受到环境温度、输出功率、负载等因素的影响，进而它们的工作频率会发生微小的变化。因此需要自动频率控制系统来维持保证两者的工作频率保持动态平衡。工作原理为：微波功率源输出的微波和加速管的工作频率有一个小的频率差Λf，而Λf和入射波、反射波两者之间的相位差有近似的线性关系，即自动频率控制系统可以通过定期的采样来获得相位差其进一步被自动频率控制系统转化为电压差ΛV，电压差就可以转化为驱动信号来改变微波功率源的输出频率。目前的技术中，将自动频率控制系统的微波采样点位于加速管同时被注入电子和微波时，如图1所示，这种方法有两个缺点。首先，作为评价射线束流的关键因素的靶电流需要经历一个过程才能趋于稳定，通常地，从电子脉冲的初始注入时刻起经过多个脉冲周期后，例如，二十个脉冲周期后，靶电流才从幅值较小的状态变到正常的幅值状态。作为结果，射线束流也是经历了这段时间后才趋于稳定。根据现有技术，一旦有电子脉冲，即开始采样，这就造成了射线束流起始阶段不稳定。其次，系统的工作流中可能存在有载和空载来回切换的过程，在该过程中，加速管的工作频率会发生变化，而自动频率控制系统相应地要等加速管工作频率变化结束后，才能将束流调节稳定。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供直线加速器及其稳定射线束流的方法，可以提高射线束流的稳定度。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种直线加速器，包括微波功率源、电子注入器、加速管和自动频率控制系统。微波功率源产生微波脉冲。电子注入器产生电子脉冲。加速管引入微波脉冲和电子脉冲，且根据微波脉冲对电子脉冲进行加速。自动频率控制系统连接微波功率源且调谐微波脉冲的频率，其中在加速管处于有载状态时，自动频率控制系统的采样点在微波脉冲持续期间且不在电子脉冲持续期间。根据本专利技术的一个方面，所述加速管在一初始时间内处于空载状态。根据本专利技术的一个方面，在所述初始时间内，所述电子注入器不向所述加速管注入所述电子脉冲，或者注入的所述电子脉冲相对于所述微波脉冲是异步的。根据本专利技术的一个方面，所述自动频率控制系统根据采样触发信号确定所述采样点。根据本专利技术的一个方面，所述电子注入器根据注入触发信号产生所述电子脉冲。根据本专利技术的一个方面，所述直线加速器还包括频率分配器，输出注入触发信号给所述电子注入器，以及输出采样触发信号给所述自动频率控制系统。根据本专利技术的一个方面，所述采样点与所述微波脉冲的上升沿和下降沿均有预设距离，以便避开所述上升沿和下降沿处的反射波不稳定期间。本专利技术还提出一种稳定射线束流的方法，用于直线加速器，所述直线加速器包括微波功率源、电子注入器、加速管和自动频率控制系统，微波功率源产生微波脉冲，电子注入器产生电子脉冲，加速管引入所述微波脉冲和所述电子脉冲，且根据微波脉冲对注入电子脉冲进行加速；自动频率控制系统，连接微波功率源且调谐微波脉冲的频率；上述方法包括：在加速管处于有载状态时，使自动频率控制系统的采样点在微波脉冲持续期间且不在电子脉冲持续期间。根据本专利技术的一个方面，上述方法还包括在一初始时间内将所述加速管置于空载状态。根据本专利技术的一个方面，在所述初始时间内，所述电子注入器不向所述加速管注入所述电子脉冲，或者注入的所述电子脉冲相对于所述微波脉冲是异步的。根据本专利技术的一个方面，上述方法还包括提供采样触发信号给所述自动频率控制系统，使所述自动频率控制系统确定所述采样点。根据本专利技术的一个方面，上述方法还包括提供注入触发信号给所述电子注入器，使所述电子注入器产生所述电子脉冲。根据本专利技术的一个方面，所述采样点与所述微波脉冲的上升沿和下降沿均有预设距离，以便避开所述上升沿和下降沿处的反射波不稳定期间。与现有技术相比，本专利技术中自动频率控制系统的采样点在有载状态和空载状态时保持一致，避免了加速管在空载和有载时频率差异。并且由于将在一初始时间内将加速管置于空载状态，也避免造成电子在刚进入加速管的射线束流发生变化。附图说明图1是现有的直线加速器中自动频率采样时序图。图2是根据本专利技术一实施例的直线加速器的电路结构图。图3是根据本专利技术一实施例的直线加速器在有载状态下的自动频率采样。图4是根据本专利技术一实施例的直线加速器在有载和空载状态切换下的自动频率采样。图5是根据本专利技术一实施例的直线加速器包含初始空载状态的自动频率采样。具体实施方式为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。本专利技术的实施例描述直线加速器。直线加速器可以在生物医学上用来对肿瘤进行放射治疗。直线加速器还可以在科学研究领域使用。图2是根据本专利技术一实施例的直线加速器的电路结构图。参考图2所示，本实施例的直线加速器10可包括频率发生器11、频率分配器12、调制器13、磁控管14、电子注入器15、环流器16、自动频率控制系统17、电机18以及加速管19。调制器13是向磁控管14这种微波功率源提供脉冲功率的电源，其工作原理是利用储能放电的原理形成高压脉冲，经脉冲变压器将该电压进一步放大后供磁控管14使用。磁控管14作为微波功率源能够产生微波脉冲。微波脉冲经微波传输系统馈入加速管19中。电子注入器15产生电子脉冲注入到加速管19中。加速管19引入微波脉冲和电子脉冲，且根据微波脉冲对注入电子脉冲进行加速。频率发生器11发出触发信号，然后经过频率分配器12分别分配给调制器13、自动频率控制系统17和电子注入器15。频率分配器12需要根据不同的部件13、15和17的工作特性来设置不同的脉冲和延时，确保电子注入器15产生的电子发射到加速管19中时，调制器13加高压使磁控管14产生的微波刚好馈入到加速管19中，这样电子就会被微波加速而获得很高的能量，进而轰击靶(图中未示出)，从而激发射线。磁控管14输出的微波馈入到加速管19中能量为入射波，同时还会有部分的能量被反射回来而被环流器16上的负载吸收掉，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直线加速器，包括：微波功率源，产生微波脉冲；电子注入器，产生电子脉冲；加速管，引入所述微波脉冲和所述电子脉冲，且根据所述微波脉冲对电子脉冲进行加速；以及自动频率控制系统，连接所述微波功率源且调谐所述微波脉冲的频率；其中在所述加速管处于有载状态时，所述自动频率控制系统的采样点在所述微波脉冲持续期间且不在所述电子脉冲持续期间。

【技术特征摘要】
1.一种直线加速器，包括：微波功率源，产生微波脉冲；电子注入器，产生电子脉冲；加速管，引入所述微波脉冲和所述电子脉冲，且根据所述微波脉冲对电子脉冲进行加速；以及自动频率控制系统，连接所述微波功率源且调谐所述微波脉冲的频率；其中在所述加速管处于有载状态时，所述自动频率控制系统的采样点在所述微波脉冲持续期间且不在所述电子脉冲持续期间。2.根据权利要求1所述的直线加速器，其特征在于，所述加速管在一初始时间内处于空载状态。3.根据权利要求2所述的直线加速器，其特征在于，在所述初始时间内，所述电子注入器不向所述加速管注入所述电子脉冲，或者注入的所述电子脉冲相对于所述微波脉冲是异步的。4.根据权利要求1所述的直线加速器，其特征在于，所述自动频率控制系统根据采样触发信号确定所述采样点。5.根据权利要求1所述的直线加速器，其特征在于，所述电子注入器根据注入触发信号产生所述电子脉冲。6.根据权利要求1-3任一项所述的直线加速器，其特征在于，还包括频率分配器，输出注入触发信号给所述电子注入器，以及输出采样触发信号给所述自动频率控制系统。7.根据权利要求1所述的直线加速器，其特征在于，所述采样点与所述微波脉冲的上升沿和下降沿均有预设距离，以便避开所述上升沿和下降沿处的反射波不稳定期间。8.一种稳定射线束流的方法，用于直线加速器，所述直线加速器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈雪成，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31