具有用于电子束偏转的磁体单元的直线加速器系统技术方案

本发明专利技术涉及一种直线加速器系统、一种MeV射束设备、一种用于产生MeV电子束的方法和一种所属的计算机程序产品。根据本发明专利技术的用于产生MeV电子束的直线加速器系统具有带有外壳的直线加速器腔室，其中外壳在端侧由用于出射MeV电子束的出射开口中断，并且其特征在于设有可接通的磁体单元，所述磁体单元在偏转运行模式下配置用于，在直线加速器腔室内产生磁场，使得在直线加速器腔室内发射的至少一个电子由于通过磁场发生的偏转远离出射开口与外壳相互作用，使得在偏转运行模式下，穿过出射开口的MeV电子束的强度小于在磁体单元的射束产生运行模式下穿过出射开口的MeV电子束的强度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
具有用于电子束偏转的磁体单元的直线加速器系统


[0001]本专利技术涉及一种直线加速器系统、一种MeV射束设备、一种用于产生MeV电子束的方法和一种所属的计算机程序产品。

技术介绍

[0002]直线加速器系统以已知的方式用于沿着直线加速带电粒子、尤其电子。根据直线加速器系统的类型，电子尤其借助于直线加速器腔室中的射频源被加速到高于1MeV的能量上。被加速的MeV电子束可以用于不同的应用，例如用于直接借助MeV电子束治疗患者或者用于借助于MeV电子束在靶处生成MeV辐射之后进行治疗。MeV电子束或MeV辐射的替选的应用涉及在安全检查或海关检查时对目标的尤其无破坏的材料检查和/或透视。根据应用，射线防护规定可以有意义。因此，通常需要将MeV电子束或MeV辐射的强度减小到最小值。所述强度尤其被称为剂量。
[0003]典型地，MeV电子束或MeV辐射的强度在电子注入开始时改变，直至已经出现稳态。换言之，强度逐步增加，直至直线加速器系统可以在稳态下提供恒定的强度。在射线防护规定的意义上，强度的这种初始变化是不利的。在启动直线加速器系统时的这种时间延迟的原因尤其可能是射频源与直线加速器腔室的谐振频率的所需的调谐。时间延迟例如可以为100ms或更长。
[0004]US 2010/0039051 A1描述了借助于反射移相器设备来调节在稳态下运行的射频源的射频功率，所述反射移相器设备可以比较快地改变射频功率。
[0005]从US 6,052,435 A中例如已知，直线加速器系统、尤其粒子源和射频源持久地在稳态下运行，其中在所期望的MeV粒子射束产生期间，粒子源和射频源同时(同步)地运行，并且为了减少MeV粒子射束产生，粒子源和射频源时间错开地运行。

技术实现思路

[0006]本专利技术所基于的目的是，提供一种直线加速器系统、一种MeV射束设备、一种用于产生MeV电子束的方法和一种所属的计算机程序产品，其中可以与电子源的射入无关地减少MeV电子束产生。
[0007]所述目的通过本专利技术的特征来实现。在下面的说明书中描述有利的设计方案。
[0008]根据本专利技术的用于产生MeV电子束的直线加速器系统具有：
[0009]‑
带有外壳的直线加速器腔室，其中外壳在端侧由用于出射MeV电子束的出射开口中断，
[0010]并且其特征在于，
[0011]‑
设有可接通的磁体单元，所述可接通的磁体单元在偏转运行模式下配置用于，在直线加速器腔室内产生如下磁场：所述磁场使得在直线加速器腔室内发射的至少一个电子由于通过磁场引起的偏转远离出射开口与外壳相互作用，使得在偏转运行模式下，穿过出射开口的MeV电子束的强度小于在磁体单元的射束产生运行模式下穿过出射开口的MeV电
子束的强度。
[0012]直线加速器系统尤其构成用于治疗、材料检查和/或安全检查。直线加速器系统典型地具有射频源，所述射频源用于朝向出射开口的方向将至少一个电子加速到可预设的MeV能量上。在射束产生运行模式和/或偏转运行模式期间，射频源通常处于稳态下。可预设的MeV能量例如可以高达9MeV或处于1MeV至6MeV的范围内。直线加速器系统是尤其有利的，因为在直线加速器腔室内自由电子通过外壳处的场效应发射有规律地发射。电子束尤其可以包括借助于电子源射入的和借助于场效应发射的电子，所述电子根据本专利技术可以在穿过出射开口之前偏转。场效应发射尤其在外壳的冷面处进行。此外，场效应发射与借助于射频源施加的射频功率和/或加速器腔室的寿命和/或加速器腔室的污染的程度相关。传统地，射频源在稳态下运行，使得在所述时间段内，通常最大的射频功率施加在直线加速器腔室上，并且由此尤其借助于场效应生成自由电子。借助于场效应发射的电子的份额可以高达MeV电子束的强度的1％。例如，在MeV电子束的最大能量为6MeV的情况下，在大约100mA的射入电流的情况下，所射入的电子的强度为2Gy/min，并且借助于场效应发射的自由电子的强度为1
‑
10mGy/min。
[0013]通过可重复地从偏转运行模式变换到射束产生运行模式中并且从射束产生运行模式返回到偏转运行模式中，磁体单元可以实现，有利地调节穿过出射开口的MeV电子束的强度。调节尤其包括减小和增加强度。调节尤其通过以时间改变的方式偏转在直线加速器腔室内发射的至少一个电子来进行。例如，磁体单元的磁场强度可以高达2T、尤其高达1T。
[0014]优选地，MeV电子束能够以阶梯状的强度量产生，尤其二进制地，例如以全强度或以较低的部分强度产生。较低的部分强度尤其可以为零。有利地避免在全强度与低的部分强度之间的中间级。MeV电子束有利地仅以两个预设的不同的强度级产生。描述从部分强度、尤其为零的强度直至全强度的时间段的接通时间有利地小于1ms。
[0015]优选地，在磁体单元的偏转运行模式下MeV电子束的强度可以减小成，使得例如直线加速器系统的用户可以与射线防护规定一致地保持在直线加速器系统的辐射区域内。辐射区域通常靠近直线加速器腔室的出射开口。根据直线加速器系统的应用，辐射区域可以是用于材料检查、安全检查、海关检查和/或医学成像的检查区域或用于治疗的照射区域。因此有利地提高了直线加速器系统的安全水平。
[0016]关于在出射开口前具有用于粒子吸收、尤其电子吸收的可调节的光圈(Blende)的传统的直线加速器系统的另一优点可以是，由于根据本专利技术的相互作用、尤其在直线加速器腔室内的吸收，待吸收的粒子的能量减小。这尤其遵循如下事实：为了吸收，MeV电子束并非在加速器腔室中完全加速之后才相互作用，而是有利地直接在场效应发射之后和/或在电子的射入之后相互作用。由此可以减少直线加速器腔室中的放热。与传统的光圈相比，磁体单元可以有利地明显更快地在偏转运行模式与射束产生运行模式之间变换。
[0017]MeV电子束尤其包括具有电子的多个包(Pakete)。替选地，包可以称为脉冲。因此，MeV电子束可以是脉冲电子束。通常在直线加速器系统的所谓的连续波运行中产生脉冲电子束。包尤其包括在一个时刻在短的持续时间中由电子源射入的电子。脉冲频率尤其表示借助于电子源射入电子的规律性。脉冲频率可以高于或等于100Hz。脉冲频率原则上可以高达1000Hz或替选地小于100Hz。通常，射频源在稳态下同样具有脉冲频率，使得射频源和电子源彼此协调。
[0018]一个实施方式提出，直线加速器系统具有用于将电子作为电子束射入到直线加速器腔室中的电子源，其中电子源设立用于，在磁体单元的偏转运行模式下射入比在磁体单元的射束产生运行模式下更少的电子。所述实施方式是尤其有利的，因为由此，在磁体单元的偏转运行模式下更少的电子偏转，尤其必须偏转，以便减小MeV电子束的强度。通过减小的强度，使得剂量尤其同样减小。剂量通常与MeV电子束的累积能量的三次方成正比。通常，通过与外壳的相互作用引起的电子的损失减少，这尤其会引起直线加速器腔室中的减少的放热。因此，尤其可以有利地减小直线加速器系统的冷却功率和/或屏蔽装置的结构形式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于产生MeV电子束的直线加速器系统(10)，所述直线加速器系统(10)具有：
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带有外壳的直线加速器腔室(11)，其中所述外壳在端侧由用于出射所述MeV电子束的出射开口(12)中断，其特征在于，
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设有可接通的磁体单元(13)，所述可接通的磁体单元(13)在偏转运行模式下配置用于，在所述直线加速器腔室(11)内产生如下磁场：所述磁场使得在所述直线加速器腔室(11)内发射的至少一个电子(P)由于通过磁场引起的偏转远离所述出射开口(12)与所述外壳相互作用，使得在所述偏转运行模式下，穿过所述出射开口(12)的所述MeV电子束的强度小于在所述磁体单元(13)的射束产生运行模式下穿过所述出射开口(12)的所述MeV电子束的强度。2.根据权利要求1所述的直线加速器系统(10)，还具有用于将电子作为电子束射入到所述直线加速器腔室(11)中的电子源(14)，其中所述电子源(14)配置用于，在所述磁体单元(13)的所述偏转运行模式下与在所述磁体单元(13)的所述射束产生运行模式下相比射入更少的电子。3.根据权利要求2所述的直线加速器系统(10)，其中在所述磁体单元(13)的所述偏转运行模式下，不借助于所述电子源(14)发射电子。4.根据权利要求2至3中任一项所述的直线加速器系统(10)，还具有时钟单元(16)，所述时钟单元构成用于，同步地切换所述可接通的磁体单元(13)和所述电子源(14)。5.根据上述权利要求中任一项所述的直线加速器系统(10)，还具有安全装置(17)，所述安全装置构成用于，切换所述可接通的磁体单元(13)，使得穿过所述出射开口(12)的所述MeV电子束的强度在10ms的关断时间内减小到基本上为零。6.根据权利要求5所述的直线加速器系统(10)，其中所述关断时间等于或小于1ms。7.根据上述权利要求中任一项所述的直线加速器系统(10)，还具有屏蔽装置(19)，所述屏蔽装置用于吸收通过至少一个偏转的电子的相互作用而生成的轫致辐射。8.根据上述权利要求中任一项所述的直线加速器系统(10)，其中所述磁体单元(13)在所述偏转运行模式下产生具有如下磁场强度的磁场：所述磁场强度使得在所述直线加速器腔室(11)的单元(11.1...11.N)内发射的电子在该单元内与...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯文，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：