交织的多能量辐射源制造技术

公开了能够交织的运行的多能量辐射源，其包括由功率发生器驱动的带电粒子加速器，从而提供不同ＲＦ功率至加速器。提供自动频率控制技术，其使提供至加速器的ＲＦ功率的频率匹配加速器的共振频率。在其中功率发生器是机械调谐磁控管的一个例子中，提供自动频率控制器，当提供这些ＲＦ功率脉冲时，使在一个功率的ＲＦ功率脉冲的频率匹配加速器的共振频率，并且运行磁控管，使得当提供这些ＲＦ功率脉冲时，在另一功率的磁控管中的频率偏移至少部分匹配加速器中的共振频率偏移。在其他例子中，当功率发生器是速调管或电调谐磁控管时，为各ＲＦ功率脉冲提供单独自动频率控制器。公开了方法和系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及辐射源，更具体地，涉及交织的多能量辐射源。
技术介绍
辐射通常用在目标(例如行李、袋子、公文包、集装 箱等)内容物的非损伤性检查中，以鉴定例如机场、海港和公共建筑处隐藏的违禁品。违禁品可包括例如隐藏的枪、刀具、 爆炸装置、非法药物和特殊核材料(例如铀和钚)。一种常见的检查系统是行扫描仪，其中待检查的目标被由X-射线辐射源发射的辐射的扇形波束或笔形波束穿过。透过所述目标传输的辐射由于目标内容物而在变化程度上衰减，并且被检测器阵列检测。衰减是辐射束穿过的材料的类型和量(厚度)的函数。可产生目标内容物的射线图像以用于检查，从而显示出内容物的形状、尺寸和变化量。在一些情况下可推断材料类型。在国界、海港和机场处集装箱的检查是国家安全的关键问题。由于这些集装箱的高速到达，因此100%检查要求各集装箱的快速成像，标准集装箱典型地为20-50英尺长 (6. 1-15. 2米)、8英尺高(2. 4米)和6_9英尺宽(1. 8-2. 7米)。更大的空运集装箱(其用于包含多个行李件或存储在飞机机体中的其他货物)可最大约240英寸X 118英寸X 96 英寸(6. 1米X3.0米X2.4米)。典型地要求MeV辐射源以产生具有足够能量的辐射，以穿透标准集装箱和更大的空运集装箱。MeV辐射源典型地包括粒子加速器，例如线性射频(“RF”)粒子加速器，以加速带电粒子；和带电粒子源，例如电子枪，以注射带电粒子到加速器中。线性加速器可包括一系列线性布置的电磁耦合的共振腔，其中支持用于加速带电粒子的驻电磁波或行进电磁波。 注射到共振腔中的带电粒子被加速达到期望能量并定向为朝向转换靶以产生辐射。如果加速的带电粒子是电子并且靶是重材料(例如钨)，产生韧致辐射或X-射线辐射。例如，电子加速至6MeV的标称能量并撞击钨将引起具有6MV的能量的X-射线辐射的产生。微波(RF)功率源提供RF功率至加速器的腔。微波源可以是振荡微波功率管例如磁控管，或放大微波功率管例如速调管。微波源由调制器提供提供动力，其产生高电功率脉冲，例如具有IMW至IOMW的峰值电功率和IkW至40kW的平均功率。调制器输出的特性可变化以使微波功率源的输出改变。例如，驱动振荡器或放大器的高电压脉冲的振幅可变化以改变微波功率输出。可选择地，在放大器中，微波输入信号可变化以改变微波功率输出。例如可具有5000的有载Q值的加速器对于输入RF功率的频率非常敏感。当微波功率的中心频率匹配加速器的共振频率时，实现由RF源提供的微波功率的最大接收。否贝U，提供至加速器的一些或大部分微波功率将被反射，从而抑制带电粒子加速至期望的波束能量。RF频率可通过机械或电调谐器调节以匹配加速器的共振频率。提供至加速器的RF功率引起加速器结构的加热和膨胀，这引起加速器共振频率的缓慢频率偏移。这种偏移在运行的第一分钟或二分钟是最引人注目的，但由于环境条件可持续。通常需要自动频率控制器(“AFC”)以伺服RF源频率来追踪加速器的共振频率， 如本领域已知的。AFC采样和比较提供至加速器的微波信号与从加速器反射的那些信号，以确定微波源的要求的调谐。AFC通常足以在稳定状态的运行过程中使RF源的频率匹配加速器的共振频率。AFC的例子在美国专利No. 3，820，035中有所描述，其通过引用的方式并入本文中。当使用磁控管时，磁控管中的脉冲间频率颤动还可引起磁控管的频率和加速器的共振频率之间的较小失配。这种失配在脉冲间变化，并且增加一些噪音至系统。这可通过反射器和可变移相器，经过将从加速器发射的一些微波功率供回到磁控管中来改善，例如如美国专利No. 3，714，592中所述，也通过引用的方式并入本文中。反射器/可变移相器可称为“相棒”。难以通过标准X-射线扫描来区分核装置和核材料与可包含在目标内的其他密集或稠密物品。可通过X-射线扫描导出的关于目标内容物的材料类型的信息可通过使用MV能量范围内的辐射束来增强，所述辐射束具有两种或更多种和目标的材料内容物进行不同相互作用的不同能量谱。例如，由目标内容物引起的6MV X-射线辐射束的衰减不同于由相同内容物引起的9MV X-射线辐射束的衰减，这是因为康普顿散射的不同效应和针对不同能量束的诱导的对产生。在两种χ-射线能量的衰减比例可指示辐射束穿过的材料的原子数，例如如美国专利No. 5，524，133中所述。更复杂的双能分析技术例如在美国专利No. 7，257，188中有所描述，其转让给本专利技术的受让人，并且通过引用的方式并入本文中。高和低能量的衰减比例还可针对目标厚度来作图，以促进材料鉴别，如“Dual Energy X-ray radiography for automatic high-Z material detection,，，G. Chen 等，NIM(B),卷(2007)，第；356-359页中所述。有用的是能够通过单个辐射源产生具有在MV范围内的不同标称能量的辐射束， 以例如用于集装箱和其他目标的双能检查。在美国专利No. 7，130，371B2所述的交织的双能加速器的例子中，不同电子束能量通过下列方式在行进波加速器中获得以同步的方式改变加速器的电子束负载和RF频率，从而改变加速的效果。已知没有该方案的领域应用的成功记录，这可能是由于系统的复杂性和稳定性问题。
技术实现思路
单个加速器可通过RF功率发生器、经过在两种不同RF功率电平下激发而加速电子或其他带电粒子束至不同能量。可必须在两种功率电平的产生之间快速切换功率发生器。例如在毫秒级别上进行切换可是期望的。随着RF功率在脉冲间变化，RF功率脉冲的频率、以及加速器的共振频率也可在脉冲间变化。有利的是在脉冲间的基础上用于使由RF功率发生器产生的RF功率脉冲的频率匹配加速器的共振频率的改善技术。本专利技术的实施方案提供在基于速调管以及机械和电调谐磁控管的双能量或多能量系统中改善的频率控制。依照本专利技术的一个实施方案，公开一种运行加速器的方法，包括产生具有第一功率和第一频率的第一射频功率脉冲；产生具有不同于第一功率和第一频率的第二功率和第二频率的第二射频功率脉冲，以及以预定顺序提供所述第一和第二射频功率脉冲至单个加速器的共振腔。该方法还包括在提供第一射频功率脉冲至加速器的同时，使第一射频功率脉冲的第一频率匹配加速器的第一共振频率，并且在提供第二射频功率脉冲至加速器的同时，使第二射频功率脉冲的第二频率匹配加速器的不同于第一共振频率的第二共振频率。依照相关实施方案，公开一种产生多种能量的辐射的方法，包括依次提供第一电功率和第二电功率至微波功率发生器。所述第二电功率不同于所述第一电功率。至少部分基于所述第一和第二电功率，通过所述功率发生器依次产生第一射频功率脉冲和第二射频功率脉冲，所述第一射频功率脉冲具有在第一频率的第一功率，所述第二射频功率脉冲具有在不同于所述第一频率的第二频率的不同于所述第一功率的第二功率。依次提供所述第一和第二射频功率脉冲至单个粒子加速器的共振腔。该方法还包括在提供所述第一射频功率脉冲至所述加速器的同时，使所述第一射频功率脉冲的所述第一频率匹配所述加速器的第一共振频率，并且在提供所述第二射频功率脉冲至所述加速器的同时，使所述第二射频功率脉冲的所述第二频率匹配所述加速器的不同于所述第一共本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种产生多种能量的辐射的方法，包括：依次提供第一电功率和第二电功率至微波功率发生器，所述第二电功率不同于所述第一电功率；至少部分基于所述第一和第二电功率，通过所述功率发生器依次产生第一射频功率脉冲和第二射频功率脉冲，所述第一射频功率脉冲具有在第一频率的第一功率，所述第二射频功率脉冲具有在不同于所述第一频率的第二频率的不同于所述第一功率的第二功率；依次提供所述第一和第二射频功率脉冲至单个粒子加速器的共振腔；在提供所述第一射频功率脉冲至所述加速器的同时，使所述第一射频功率脉冲的所述第一频率匹配所述加速器的第一共振频率；在提供所述第二射频功率脉冲至所述加速器的同时，使所述第二射频功率脉冲的所述第二频率匹配所述加速器的不同于所述第一共振频率的第二共振频率；将带电粒子注射到所述加速器的所述共振腔中；至少部分基于所述第一和第二射频功率脉冲，通过所述加速器依次加速所述注射的带电粒子至在所述加速器的第一共振频率的第一能量和在所述加速器的不同于所述第一共振频率的第二共振频率的第二能量；以及依次使所述第一和第二加速的带电粒子和靶碰撞，以产生分别具有第一和第二能量的辐射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈恭印，
申请(专利权)人：瓦润医药系统公司，
类型：发明
国别省市：US