驻波粒子束加速器制造技术

一种用来加速粒子束（１２）的加速器（１０），该加速器包括：主体（７０），它具有多个串联连接的电磁腔（１６）；及第一耦合体（２１），它具有第一侧腔，该第一侧腔通过第一开口（２２）连接到一个电磁腔（１６）中，并且通过第二开口（２２）连接到另一个电磁腔（１６）中，其中，第一开口和第二开口具有不同的结构。该加速器还包括一对导电的、电容耦合的鼻部（２４），这些鼻部被固定到第一耦合体的侧壁上，其中这一对鼻部（２４）具有相等的长度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的来讲涉及驻波粒子束加速器，更具体说，本专利技术涉及一种用来产生具有不同能量的X光和光束的电子加速器。
技术介绍
已发现驻波粒子束加速器可以广泛地用在医学加速器中，其中采用高能粒子束来产生X光。在这种应用中，光束能量和输出剂量速度(dose-rate)一定得稳定。在医学治疗期间方便地且可靠地转换粒子束的能量以提供不同能量的治疗束从而实现剂量深度穿透也是理想的。已经采用了用来控制光束能量的不同技术。在授权给Tanabe和Vaguine的美国专利No.4286192中，借助使加速器的一部分内的加速场反向从而使光束减速来控制能量。在授权给Meddaugh等人的美国专利No.4382208中，在开关侧腔内改变电磁场分布，从而控制应用到邻近谐振器腔中的场。已授权给Kazusa和Yoneda的美国专利No.4746839公开了两个耦合腔的使用，这些腔被转换成控制加速场。采用了前面所描述的技术的加速器通常提供了足以满足治疗要求的两个到三个不同X光形式(即区别在于在临床病理上能量级明显不同)。但是具有可以产生包括4到5个能量系数的多个高输出X光形式的加速器系统，对于医院和制造过程具有明显的优点。从制造方面来讲，限制到2-3种形式的加速器是难以实现并且费用较高。目前，借助制造不同加速器结构以提供不同范围的光束能量从而满足不同医院的能量要求，来构造出不同形式(modality)。这样，如果医院改变它的能量束要求，那么将不得不形成不同加速器。出于上述原因，需要可以提供这样能量范围的一种驻波电子加速器，即该能量范围足够宽从而能够满足所有医院要求。此外，在许多医学过程具有潜在的优点，从而具有两个以上的输出X光能量级，从而更加精致地适合剂量深度轮廓以治疗癌症。这样，可以提供多个不同输出能量级的驻波粒子束加速器是理想的。
技术实现思路
根据一些实施例，提供一种用来加速粒子束的加速器。该加速器包括主体，它具有多个串联连接的电磁腔；第一耦合体，它具有第一侧腔，该第一侧腔通过第一开口连接到电磁腔之一中，并且通过第二开口连接到另一个电磁腔中，其中，第一开口和第二开口具有不同的结构。加速器还包括一对导电的、电容耦合的鼻部，这些鼻部被固定到第一耦合体的侧壁上，其中这一对鼻部具有相等的长度。借助使第一和第二开口的构造不相同，谐振模式之间的分隔间隔被减小。但是，这种结构也允许能量开关工作在更宽的能量级范围内，而不会明显增大邻近模式之间的相互作用。当能量开关处于使用时，这又为加速器提供了更宽的带宽，从而允许加速器产生能量级范围更宽并且能量扩展度最小的X光束。根据一些实施例，提供了一种用来加速粒子束的加速器。该加速器包括主体，它具有多个沿着轴线串联连接的电磁腔；耦合体，它具有侧腔，该侧腔连接到两个电磁腔中；能量开关，它具有探针，该探针改变侧腔内的电场分布，其中探针具有平行于耦合体轴线并且偏离耦合体轴线的轴线，并且探针安装成借助改变探针插入到第二侧腔中的程度可以改变两个电磁腔之间耦合的电磁场。根据一些实施例，提供一种场阶控制器。该场阶控制器包括耦合体，它具有第一端、第二端、在第一端和第二端之间延伸的腔及一对导电的、电容耦合的鼻部，这些鼻部被固定到耦合体的侧壁上，该一对鼻部具有相等的长度，其中第一端被密封，第二端被固定到具有第一开口和第二开口的壁上，第一开口具有不同于第二开口的横截面尺寸的横截面尺寸。场阶控制器允许加速器实现最佳工作稳定性和最佳工作范围之间的平衡。这又允许加速器产生能量级范围较宽且能量扩展度最小的X光束。根据本专利技术的其它实施例，一种用来产生带电粒子束的方法包括提供一加速器，该加速器具有主体和固定到主体上的能量开关，该主体具有第一端、第二端及位于第一端和第二端之间的多个电磁腔，第一端固定到枪源上。该方法还包括驱动枪源以产生电子；使用电磁腔来加速电子，从而沿着主体的长度产生电场的包迹，该包迹在第一端和能量开关之间具有大致均匀的第一部分。根据本专利技术的其它实施例，一种用来产生带电粒子束的方法包括提供加速器，该加速器具有主体，该主体具有第一端、第二端及位于第一端和第二端之间的多个电磁腔，第一端固定到枪源上。该方法还包括驱动枪源以产生电子；使用电磁腔加速电子，从而沿着主体长度的电场包迹具有阶。通过阅读优选实施例的下面详细描述使得本专利技术的其它和进一步的方面和特征更加清楚，其中这些优选实施例是用来解释本专利技术而不是限制本专利技术的。附图说明这些附图解释了本专利技术的优选实施例的设计和效用，其中相同的元件用共同的标号来表示。为了更好地理解如何得到本专利技术的上述和其它的优点和目的，因此参照具体实施例来给出上面简短描述过的本专利技术的更加具体描述，这些具体实施例示出在附图中。应该理解这些附图只是示出了本专利技术的典型实施例而不是被认为限制它的范围，通过使用附图、参照额外的具体说明和详细细节来描述和解释本专利技术，其中图1是本专利技术的一些实施例的驻波电子加速器的示意性横剖视图；图2示出了本专利技术的一些实施例的图1的加速器的能量开关；图3是根据本专利技术的一些实施例的图1的加速器的场阶控制器的透视图；图4是示出了图1的加速器的理想能量场包迹的曲线图；图5是图1的驻波电子加速器的变形的示意性横剖视图，它特别地示出了本专利技术的替换实施例的、具有环形结构的场阶控制器；图6是图1的驻波电子加速器的变形的示意性横剖视图，它特别地示出了本专利技术的替换实施例的、在加速腔内具有扩大鼻部的场阶控制器；图7是图1的驻波电子加速器的变形的示意性横剖视图，它特别地示出了本专利技术的替换实施例的、具有扩大中心光束孔的场阶控制器；图8是曲线图，它示出了使用场阶控制器可以产生的另一个理想化能量场包迹。具体实施例方式在下文中，参照附图来描述本专利技术的不同实施例。应该注意的是，这些附图不是按照比例画出的，并且类似结构或者功能的元件在所有附图中用相同的标号来表示。还应该注意的是，这些附图只是用来有利于描述本专利技术的具体实施例，而不是用作本专利技术的穷举描述，或者用来限制本专利技术的范围。此外，所示出的实施例不必具有所示出的本专利技术的所有方面或者优点。即使没有这样地示出，但是结合本专利技术的特殊实施例所描述的一个方面或者优点不必局限于那个实施例，而是可以在本专利技术的任何其它实施例中实现。图1是体现本专利技术实施例的带电粒子驻波加速器10的示意性轴向剖视图。加速器10包括主体70，该主体具有第一端72、第二端74和位于第一端和第二端72、74之间的一系列的电磁耦合谐振腔(电磁腔)16。加速器10还包括多个耦合体21，具有耦合腔20的每个耦合体耦合到两个邻近腔16中。加速器10还具有能量开关10和场阶控制器100。驻波加速器10借助微波功率来激励，该微波功率借助微波源以接近它的谐振频率的频率如1000MHz到20GHz、更加优选的是2800到3000MHz来输送。微波源可以是Magnetron或者Klystron，这两者在现有技术中是公知的。该功率通过开口15进入到一个腔16中，优选的是，该腔16是沿着这一系列中的这些腔中的一个。在一些实施例中，加速器10被构造成与自动频率控制器如描述在美国专利No.3820035中的控制器一起工作，从而控制微波源的工作。自动频率控制器有助于微波源(或者RF驱动器)借助产生误差电压来确定加速器10的谐振，其中该误差电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来加速粒子束的加速器，该加速器包括：主体，它具有多个串联连接的电磁腔；第一耦合体，它具有第一侧腔，该第一侧腔通过第一开口连接到电磁腔之一中，并且通过第二开口连接到另一个电磁腔中，其特征在于，第一开口和第二开口具有不同的结构；及一对导电的、电容耦合的鼻部，它们被固定到第一耦合体的侧壁上，其中这对鼻部具有相等的长度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-12-24 10/745,9471.一种用来加速粒子束的加速器，该加速器包括主体，它具有多个串联连接的电磁腔；第一耦合体，它具有第一侧腔，该第一侧腔通过第一开口连接到电磁腔之一中，并且通过第二开口连接到另一个电磁腔中，其特征在于，第一开口和第二开口具有不同的结构；及一对导电的、电容耦合的鼻部，它们被固定到第一耦合体的侧壁上，其中这对鼻部具有相等的长度。2.如权利要求1所述的加速器，其特征在于，第一开口和第二开口具有不同横截面尺寸。3.如权利要求1所述的加速器，其特征在于，第一开口和第二开口具有不同的横截面形状。4.如权利要求1所述的加速器，其特征在于，第一开口具有第一横截面面积，第二开口具有第二横截面面积，且第一横截面面积比第二横截面面积大约大5％到20％。5.如权利要求1所述的加速器，它还包括第二耦合体，它具有连接到两个电磁腔中的第二侧腔；及能量开关，它改变第二侧腔中的电场分布。6.如权利要求5所述的加速器，其特征在于，第二侧腔处于光束源的远端，且第一侧腔处于第二侧腔的远端。7.如权利要求5所述的加速器，其特征在于，能量开关包括安装成插入到第二侧腔中的探针。8.如权利要求7所述的加速器，其特征在于，选择探针的直径以控制第二侧腔内的电场分布。9.如权利要求7所述的加速器，其特征在于，探针安装成加速器所产生的X光束的能量级可借助改变探针插入到第二侧腔中的程度而变化。10.如权利要求5所述的加速器，它还包括枪源，该枪源被固定到主体的第一端上。11.如权利要求10所述的加速器，其特征在于，第一耦合体没有设置在第一端和第二耦合体之间。12.一种用来加速粒子束的加速器，该加速器包括主体，它具有多个沿着轴线串联连接的电磁腔；耦合体，它具有侧腔，该侧腔连接到两个电磁腔中；及能量开关，它具有探针，该探针用于改变侧腔内的电场分布，其特征在于，探针具有平行于耦合体轴线并且偏离耦合体轴线的轴线，且探针安装成可借助改变探针插入到第二侧腔中的程度变化两个电磁腔之间耦合的电磁场。13.如权利要求12所述的加速器，其特征在于，选择探针直径以控制侧腔的频率。14.如权利要求12所述的加速器，其特征在于，探针具有沿着它的长度延伸的管腔。15.如权利要求14所述的加速器，它还包括流体输送管，该管共轴地设置在探针管腔内。16.如权利要求14所述的加速器，它还包括堵块，该堵块共轴地包围探针的至少一部分。17.如权利要求12所述的加速器，它还包括场阶控制器，该控制器沿着加速器轴线产生理想的电场分布。18.如权利要求17所述的加速器，其特征在于，侧腔处于光束源的远端，且场阶控制器处于侧腔的远端。19.一种场阶控制器，该场阶控制器包括耦合体，它具有第一端、第二端、在第一端和第二端之间延伸的腔以及一对导电的、电容耦合的鼻部，这些鼻部被固定到耦合体的侧壁上，该对鼻部具有相等的长度；其特征在于，第一端被密封，第二端被固定到具有第一开口和第二开口的壁上，第一开口具有不同于第二开口的横截面尺寸的横截面...

【专利技术属性】
技术研发人员：GE梅德奥格，ME特雷尔，D惠特姆，
申请(专利权)人：瓦润医药系统公司，
类型：发明
国别省市：US[]