本發(fā)明涉及一種加速管，尤其一種駐波加速管。

背景技術(shù)：

對(duì)于直線加速器來說，優(yōu)化在單能上是方便的。但是單能的直線加速器用途極窄，尤其對(duì)于醫(yī)用直線加速器來說更是如此，所以對(duì)帶多檔能量開關(guān)的直線加速器提出了需求。

結(jié)合能量開關(guān)的加速管應(yīng)運(yùn)而生，能量開關(guān)的操作既不影響加速管在優(yōu)化模式下的加速性能，又方便結(jié)合有這種加速管的直線加速器輸出多檔能量，大大擴(kuò)展了直線加速器的利用價(jià)值。

通常，能量開關(guān)是在邊耦合腔加入機(jī)械或者電裝置來改變邊耦合腔和與其耦合的兩主加速腔之間的耦合狀態(tài)而調(diào)節(jié)能量，而調(diào)節(jié)能量的方式包括改變能量的幅值或者改變部分腔體的加速相位。改變加速相位能夠讓一定能量的粒子降低能量，它的可調(diào)節(jié)幅度比其它方式要大，從而大大拓展了這種能量開關(guān)的利用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，公開了一種駐波加速管，包括：多個(gè)加速腔以及與相鄰的加速腔耦合的邊耦合腔，還包括與至少一個(gè)邊耦合腔耦合的能量開關(guān)，其中，所述能量開關(guān)包括大致平行且以基本垂直于所述駐波加速管的縱向方向布置的兩塊金屬板，所述金屬板上限定有通孔，在第一狀態(tài)下，所述兩塊金屬板被配置為從所述邊耦合腔退出以使所述駐波加速管工作在pi/2模，在第二狀態(tài)下，所述兩塊金屬板被配置為進(jìn)入所述邊耦合腔內(nèi)并且將所述邊耦合腔分成三腔結(jié)構(gòu)，并且所述三腔結(jié)構(gòu)中的兩兩相鄰的腔體通過所述金屬板的通孔耦合，所述金屬板的形狀被配置為對(duì)所述邊耦合腔的電磁場(chǎng)是產(chǎn)生影響的以便于所述駐波加速管保持在pi/2模。

選擇性地，所述被配置為對(duì)所述邊耦合腔的電磁場(chǎng)是產(chǎn)生影響的所述金屬板的形狀包括相對(duì)于所述金屬板的外周邊更靠近所述金屬板的中央布置的凸起的形狀。

選擇性地，所述被配置為對(duì)所述邊耦合腔的電磁場(chǎng)是產(chǎn)生影響的所述金屬板的形狀包括所述通孔本身或者其他通孔的形狀，其中，所述通孔本身或者其他通孔在徑向上相對(duì)于所述金屬板的中央更靠近外側(cè)。

在一種實(shí)施方式中，所述金屬板的通孔位于其中央。選擇性地，所述被配置為對(duì)所述邊耦合腔的電磁場(chǎng)是產(chǎn)生影響的形狀包括環(huán)形凸起的形狀，所述環(huán)形凸起圍繞所述通孔。選擇性地，所述被配置為對(duì)所述邊耦合腔的電磁場(chǎng)是產(chǎn)生影響的形狀包括多個(gè)凸起的形狀，所述多個(gè)凸起圍繞所述通孔，且呈放射狀。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還公開了一種加速器，包括前述的駐波加速管。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還公開了一種加速器，所述加速器為醫(yī)用直線加速器。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，公開了一種駐波加速管，包括：相鄰的第一加速腔和第二加速腔以及與所述第一加速腔和所述第二加速腔耦合的邊耦合腔，所述邊耦合腔還耦合有兩塊金屬板，所述兩塊金屬板大致平行且以基本垂直于所述駐波加速管的縱向方向布置，每塊金屬板上限定有通孔；在第一狀態(tài)下，所述兩塊金屬板被配置為與所述邊耦合腔脫離電磁耦合狀態(tài)，所述第一加速腔和所述第二加速腔的電場(chǎng)方向相反；在第二狀態(tài)下，所述兩塊金屬板被配置為定位到所述邊耦合腔內(nèi)并且每塊金屬板與所述邊耦合腔的內(nèi)側(cè)壁適配，以限定出與所述第一加速腔耦合的第一子腔、與所述第二加速腔耦合的第二子腔以及通過兩塊金屬板的通孔與所述第一子腔和所述第二子腔耦合的第三子腔，所述第一加速腔和所述第二加速腔的電場(chǎng)方向相同；其中，所述駐波加速管在所述第一狀態(tài)和所述第二狀態(tài)均工作在pi/2模。

選擇性地，所述兩塊金屬板的形狀是相同的。

可選擇地，所述兩塊金屬板的任一個(gè)的所述通孔布置在所述金屬板的中央。

可選擇地，所述兩塊金屬板的任一個(gè)包括相對(duì)所述金屬板的外周邊更靠近所述金屬板的中央布置的凸起。

可選擇地，所述兩塊金屬板的任一個(gè)的所述通孔在徑向上相對(duì)于所述金屬板的中央更靠近外側(cè)。進(jìn)一步地，所述兩塊金屬板的任一個(gè)還包括其他通孔，所述其他通孔在徑向上相對(duì)于所述金屬板的中央更靠近外側(cè)。

通過該加速管，可以方便地調(diào)節(jié)該加速管的輸出能量。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的加速管在第一狀態(tài)時(shí)其一部分的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的加速管在第二狀態(tài)時(shí)其一部分的示意圖；

圖3是根據(jù)圖2的加速管的另一示意圖，在此，金屬板被清楚地予以示出；

圖4是加速管的圖示主加速腔在圖1的第一狀態(tài)和圖2的第二狀態(tài)下的電場(chǎng)示意圖；

圖5是可以替換圖1-圖3中的金屬板的金屬板的示意圖；

圖6是可以替換圖1-圖3中的金屬板的另一金屬板的示意圖；

圖7是可以替換圖1-圖3中的金屬板的另一金屬板的示意圖；

圖8是可以替換圖1-圖3中的金屬板的另一金屬板的示意圖；以及

圖9是可以替換圖1-圖3中的金屬板的另一金屬板的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作詳細(xì)地說明。

如圖1-圖3所示，駐波加速管100包括多個(gè)加速腔以及與相鄰的加速腔耦合的邊耦合腔。示例性地，能量開關(guān)200耦合到其中一個(gè)邊耦合腔106上，其中，邊耦合腔106分別與相鄰的第一加速腔102和第二加速腔104耦合。為了便于與能量開關(guān)200耦合以便于發(fā)揮能量調(diào)節(jié)的作用，該邊耦合腔106還被配置為省略了鼻錐部分。自然，可以理解，邊耦合腔106內(nèi)具備鼻錐部分也是可行的。

該能量開關(guān)200包括沿著基本垂直于電子束流通道P的方向平行布置的兩塊金屬板202、204，這兩塊金屬板202、204的外形被設(shè)置成與邊耦合腔106的內(nèi)表面彼此適配的形狀，如圖所示，它們形狀完全相同。其中，前述電子束流通道P的方向與加速管的縱向方向是一致的。具體地，它們的形狀大致呈圓形，中央分別限定有通孔2021、2041。該金屬板202、204的材料可以選用與加速管100的材料相同或者相似的材料，譬如，無氧銅。然而，可以理解，與加速管100不相同或者不相似的其他材料也是可以的，在此，不做限定。另外，可以理解，金屬板可以包括起電磁耦合作用的部分以及在起電磁耦合作用的部分和驅(qū)動(dòng)裝置之間起連接作用的部分，前述的與邊耦合腔106的內(nèi)表面彼此適配的形狀指的是起電磁耦合作用的金屬板部分的外形。

該金屬板202、204還設(shè)置有對(duì)邊耦合腔106的電磁場(chǎng)產(chǎn)生影響的部分以便于使邊耦合腔106的頻率更接近加速腔102、104的頻率，從而使駐波加速管100在下述的第二狀態(tài)時(shí)能工作在pi/2模。更具體地，參見圖3，金屬板202、204上均圍繞中央通孔2021、2041設(shè)置有環(huán)形凸起2023、2043。

該金屬板202、204耦接到驅(qū)動(dòng)裝置，諸如，馬達(dá)，并在控制系統(tǒng)的控制下，在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)間操作。

在第一狀態(tài)，該金屬板202、204被驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)以退出該邊耦合腔106，從而脫離與邊耦合腔的電磁耦合狀態(tài)。工作時(shí)，駐波加速管工作在pi/2模，加速腔102、104的電場(chǎng)相位相差180度。具體地，該狀態(tài)下的加速腔102、104的電場(chǎng)分布圖如圖4的曲線L1所示(其中，橫坐標(biāo)表示加速管沿著縱向的位置，縱坐標(biāo)表示其電場(chǎng)幅值)，因此，進(jìn)入到該加速管100的電子束可以在通過加速腔102、104時(shí)被持續(xù)地加速。

在第二狀態(tài)，該金屬板202、204被驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)以進(jìn)入到邊耦合腔106內(nèi)，并且金屬板202、204的周邊與邊耦合腔106的內(nèi)側(cè)壁彼此適配。此時(shí)，該邊耦合腔106被金屬板202、204分成了三腔結(jié)構(gòu)，即，被分成了第一子腔1061、第二子腔1065和第三子腔1063。加速腔102與子腔1061耦合，子腔1061、1063通過金屬板202上的中央通孔2021耦合，子腔1063、1065通過金屬板204上的中央通孔2041耦合，子腔1065與加速腔104耦合。工作時(shí)，在金屬板202、204的中央通孔2021、2041附近，電場(chǎng)相對(duì)較高同時(shí)磁場(chǎng)相對(duì)偏弱，而在金屬板202、204徑向上離中央通孔2021、2041的遠(yuǎn)端附近，電場(chǎng)相對(duì)偏弱同時(shí)磁場(chǎng)相對(duì)偏強(qiáng)。金屬板202、204的圍繞中央通孔的凸起2023、2043可以對(duì)電磁場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，尤其對(duì)電場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，以便于降低邊耦合腔106的頻率。子腔1061、1065的電場(chǎng)幅值基本為零，而子腔1063相當(dāng)于被配置成了一個(gè)加速腔，則，駐波加速管依舊保持在pi/2模，加速腔102與子腔1063的電場(chǎng)相位相差180度，子腔1063與加速腔104的電場(chǎng)相位相差180度。換言之，加速腔102、104的電場(chǎng)相位是相同的。具體地，該狀態(tài)下的加速腔102、104的電場(chǎng)分布圖如圖4的曲線L2所示。因此，進(jìn)入到該加速管100的電子束在通過加速腔102之后能夠被減速。

在前述實(shí)施例中僅以一個(gè)邊耦合腔106耦合能量開關(guān)200為例進(jìn)行敘述，實(shí)際上，加速管100的多個(gè)邊耦合腔中的兩個(gè)或者更多邊耦合腔均可以耦合前述能量開關(guān)，這樣，可以輸出多種能量。

通常地，具有能量開關(guān)200的加速管的輸出能級(jí)是多能級(jí)的，例如，4MeV和6MeV，輸出能級(jí)的多樣性對(duì)于治療不同患者和/或者不同類型的腫瘤是有益的。實(shí)際操作時(shí)，根據(jù)使用者對(duì)加速管輸出能級(jí)的選擇，例如第一能級(jí)，該第一能級(jí)例如為6MeV，控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)獲得與第一能級(jí)對(duì)應(yīng)的能量開關(guān)應(yīng)處于第一狀態(tài)的信息控制驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)金屬板退出邊耦合腔；同樣地，根據(jù)使用者對(duì)加速管輸出能級(jí)的另一選擇，例如，比第一能級(jí)小的第二能級(jí)，該第二能級(jí)例如為4MeV，控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)獲得與第二能級(jí)對(duì)應(yīng)的能量開關(guān)應(yīng)處于第二狀態(tài)的信息控制驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)金屬板進(jìn)入到邊耦合腔。

圖5示出了可以構(gòu)成能量開關(guān)的另一種形式的成對(duì)金屬板300的一塊，其可以替換圖1-圖3中的金屬板202、204。金屬板300與圖1和圖2的金屬板202、204的不同之處在于：該金屬板300具有兩個(gè)通孔302、304。通孔302、304的大小是相同的，并且被限定到以金屬板300的中央為圓心的一個(gè)圓形軌跡上并且兩通孔相對(duì)圓心對(duì)稱。進(jìn)一步地，在第二狀態(tài)下，該金屬板300的通孔302與另一同樣金屬板300的通孔302對(duì)準(zhǔn)，該金屬板300的通孔304與另一同樣金屬板300的通孔304對(duì)準(zhǔn)。

當(dāng)將兩塊如圖5所示的金屬板300替換金屬板202、204并被插入到邊耦合腔內(nèi)時(shí)，在金屬板300的中央附近，電場(chǎng)相對(duì)較高同時(shí)磁場(chǎng)相對(duì)偏弱，而金屬板300徑向上的遠(yuǎn)端附近，電場(chǎng)相對(duì)偏弱同時(shí)磁場(chǎng)相對(duì)偏強(qiáng)。金屬板300的通孔302、304在傳遞能量的同時(shí)可以對(duì)電磁場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，尤其是對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，以便于降低邊耦合腔106的頻率，使其更接近加速腔102、104的頻率，從而使駐波加速管100工作在pi/2模。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，金屬板300上的通孔302、304的大小、在金屬板上的位置均有各種可能性，在第二狀態(tài)下，通孔之間彼此對(duì)準(zhǔn)也并不是必須的。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)腔內(nèi)的電磁場(chǎng)擾動(dòng)以降低頻率同時(shí)傳遞能量的目的，兩塊金屬板的通孔數(shù)目和/或通孔布置方式和/或凸起的數(shù)目和/或凸起的布置方式可以是不同的。下面對(duì)幾個(gè)可能的實(shí)施例進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。

圖6示出了另一種可以構(gòu)成能量開關(guān)的成對(duì)金屬板中的一塊金屬板400的示意圖。該金屬板400上限定四個(gè)通孔，這四個(gè)通孔均布置在以該板的中央為圓心的弧上，并且，這些通孔在徑向上更靠近金屬板的外側(cè)。當(dāng)將這種金屬板替換圖1的金屬板并工作時(shí)，金屬板400的各通孔在傳遞能量的同時(shí)可以對(duì)電磁場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，尤其是對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生擾動(dòng)，以便于降低邊耦合腔106的頻率，使其更接近加速腔102、104的頻率，從而使駐波加速管100工作在pi/2模。自然，各通孔均具有能量傳遞的功能。

圖7示出了另一種可以構(gòu)成能量開關(guān)的成對(duì)金屬板中的一塊金屬板500的示意圖。該金屬板500上限定中央通孔501、徑向上靠近外側(cè)限定的一個(gè)通孔503以及圍繞中央通孔501設(shè)置的環(huán)形凸起505。當(dāng)將這種金屬板替換圖1的金屬板并工作時(shí)，通孔503主要用于對(duì)電磁場(chǎng)尤其是磁場(chǎng)的擾動(dòng)，環(huán)形凸起505主要用于對(duì)電磁場(chǎng)尤其是電場(chǎng)的擾動(dòng)，以便于將邊耦合腔106的頻率降低，使其更接近加速腔102、104的頻率，從而使駐波加速管100工作在pi/2模。自然，通孔501和通孔503均具有能量傳遞的功能。

圖8示出了另一種可以構(gòu)成能量開關(guān)的成對(duì)金屬板中的一塊金屬板600的示意圖。該金屬板600上限定中央通孔601、徑向上靠近外側(cè)限定的兩個(gè)通孔603、605以及圍繞中央通孔601設(shè)置的環(huán)形凸起607。當(dāng)將這種金屬板替換圖1的金屬板并工作時(shí)，通孔603、605主要用于對(duì)電磁場(chǎng)尤其是磁場(chǎng)的擾動(dòng)，環(huán)形凸起607主要用于對(duì)電磁場(chǎng)尤其是電場(chǎng)的擾動(dòng)，以便于將邊耦合腔106的頻率降低，使其更接近加速腔102、104的頻率，從而使駐波加速管100工作在pi/2模。自然，通孔601、603、605均具有能量傳遞的功能。

圖9示出了另一種可以構(gòu)成能量開關(guān)的成對(duì)金屬板中的一塊金屬板700的示意圖。該金屬板700上限定中央橢圓形通孔701以及圍繞中央橢圓環(huán)形通孔701設(shè)置的環(huán)形凸起703。當(dāng)將這種金屬板替換圖1的金屬板并工作時(shí)，環(huán)形橢圓環(huán)形凸起703主要用于對(duì)電磁場(chǎng)尤其是電場(chǎng)的擾動(dòng)，以便于將邊耦合腔106的頻率降低，使其更接近加速腔102、104的頻率，從而使駐波加速管100工作在pi/2模。自然，通孔701也具有能量傳遞的功能。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，不同形式的金屬板被配合成一對(duì)在一個(gè)邊耦合腔內(nèi)也可以使用。

雖然在附圖中所示出的金屬板是沿著基本垂直于電子束束流通道的方向進(jìn)入或者退出的，然而，可以理解，金屬板也可以在平行于電子束束流通道的方向上進(jìn)入或者退出。例如，在第一狀態(tài)時(shí)，沿著基本垂直于電子束流通道的方向上布置的兩金屬板可以分別位于在圖1的邊耦合腔的左右兩側(cè)，在第二狀態(tài)時(shí)，兩金屬板相向地移動(dòng)并且在預(yù)定位置處停止從而形成圖2所示的邊耦合腔的三腔結(jié)構(gòu)。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，直線加速器可以包括上述加速管，其中，該直線加速器可以是醫(yī)用直線加速器。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。