本實(shí)用新型涉及一種電子加速器，特別是一種具有可調(diào)功分器的能量可調(diào)節(jié)電子直線加速器。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展，電子直線加速器的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，如醫(yī)用電子直線加速器、輻照電子直線加速器、無損檢測(cè)加速器和科研用加速器等。

不同情況對(duì)于加速器能量的需求不同，如醫(yī)用加速器要根據(jù)不同部位不同腫瘤，選擇不同能量的射線進(jìn)行治療；輻照加速器要根據(jù)不同貨物的穿透深度選擇不同能量的射線進(jìn)行照射；無損檢測(cè)加速器也要根據(jù)不同工件的厚度選擇相應(yīng)能量檔位的射線進(jìn)行拍照。

尤其是在放射治療領(lǐng)域，擺位成像需要能量為keV級(jí)的射線，而放射治療需要能量為MeV級(jí)的射線，目前醫(yī)院一般都是使用兩套不同的系統(tǒng)，這就造成了成像和治療時(shí)的位置偏差，對(duì)治療效果造成影響。

目前，調(diào)整電子直線加速器能量的方法有以下幾種，一是調(diào)節(jié)調(diào)制器高壓，從而改變功率源（磁控管或速調(diào)管）輸出功率，實(shí)現(xiàn)調(diào)整加速器能量的目的，這種方法的缺點(diǎn)是能量調(diào)節(jié)范圍小，尤其是無法輸出keV級(jí)射線；二是使用能量開關(guān)，利用能量開關(guān)失諧位于其后的加速管，從而降低加速器輸出射線的能量，這種方法的缺點(diǎn)是加速器的能量只有兩個(gè)檔位可供選擇，無法連續(xù)調(diào)整。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種具有可調(diào)功分器的能量可調(diào)節(jié)電子直線加速器，該具有可調(diào)功分器的能量可調(diào)節(jié)電子直線加速器能使加速器輸出的射線能量從keV到MeV實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，滿足不同領(lǐng)域的需求。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

一種具有可調(diào)功分器的能量可調(diào)節(jié)電子直線加速器，包括調(diào)制器、微波功率源、可調(diào)功分器和電子直線加速管。

調(diào)制器通過線路與微波功率源相連接，調(diào)制器能為微波功率源提供脈沖高壓。

電子直線加速管包括電子槍和直線加速管，直線加速管包括聚束段和光速段，聚束段由靠近電子槍的一個(gè)或多個(gè)加速腔組成，聚束段能將電子槍發(fā)射的電子束進(jìn)行聚束；直線加速管內(nèi)的其余加速腔構(gòu)成光速段，光速段上設(shè)置有耦合器。

可調(diào)功分器具有兩個(gè)輸入端口和兩個(gè)輸出端口，可調(diào)功分器的一個(gè)輸入端口通過波導(dǎo)管與微波功率源相連接，可調(diào)功分器的另一個(gè)輸入端口連接負(fù)載一；可調(diào)功分器的一個(gè)輸出端口與直線加速管上的耦合器相連接，可調(diào)功分器的另一個(gè)輸出端口匹配負(fù)載二。

所述調(diào)制器向微波功率源提供的脈沖高壓大小能夠調(diào)節(jié)。

所述微波功率源為磁控管。

所述微波功率源為速調(diào)管。

所述電子槍與直線加速管之間設(shè)置有270°磁偏轉(zhuǎn)裝置，電子槍的軸線與直線加速管的軸線相互垂直；270°磁偏轉(zhuǎn)裝置包括270°偏轉(zhuǎn)盒和270°偏轉(zhuǎn)磁鐵，270°偏轉(zhuǎn)磁鐵為弧形塊狀結(jié)構(gòu)，270°偏轉(zhuǎn)磁鐵的數(shù)量為兩塊，對(duì)稱設(shè)置在270°偏轉(zhuǎn)盒的兩側(cè)。

本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)后，上述可調(diào)功分器內(nèi)部帶有調(diào)諧活塞，通過控制步進(jìn)電機(jī)可以連續(xù)調(diào)節(jié)活塞的位置，從而調(diào)整兩個(gè)輸出端口的功率分配比例。與此同時(shí)，直線加速管的聚束段的設(shè)計(jì)，能使使加速管與可調(diào)功分器配合工作，輸出keV級(jí)和MeV級(jí)射線且能實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)。如使加速管在輸入低功率微波（如0.4MW以下）的情況下輸出keV級(jí)射線，在輸入高功率微波（如0.6MW以上）的情況下輸出MeV級(jí)射線。從而能夠大幅度的改變進(jìn)入直線加速管中的微波功率，從而在較大范圍內(nèi)改變加速器輸出射線的能量，尤其是滿足了放射治療領(lǐng)域?qū)τ谕慌_(tái)加速器能量輸出keV和MeV射線的需求。另外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可調(diào)功分器與調(diào)制器的聯(lián)合使用，擴(kuò)大了同一臺(tái)加速器的能量調(diào)節(jié)范圍，且操作簡便。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型一種具有可調(diào)功分器的能量可調(diào)節(jié)電子直線加速器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中有：1—磁控管，2—可調(diào)功分器，3—負(fù)載一，4—負(fù)載二， 5—直線加速管，6—耦合器，7—輸出端口一，8—輸出端口二,9—調(diào)制器，10—波導(dǎo)管，11—電子槍；12-聚束段。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體較佳實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所示，一種具有可調(diào)功分器的能量可調(diào)節(jié)電子直線加速器，包括調(diào)制器9、微波功率源、可調(diào)功分器2和電子直線加速管。

調(diào)制器通過線路與微波功率源相連接，調(diào)制器能為微波功率源提供脈沖高壓。優(yōu)選，調(diào)制器向微波功率源提供的脈沖高壓大小能夠調(diào)節(jié)。

微波功率源可以為磁控管，也可以為速調(diào)管或其他微波功率設(shè)備。

電子直線加速管包括電子槍11和直線加速管5。

直線加速管包括聚束段12和光速段，直線加速管由若干個(gè)加速腔組成，聚束段由靠近電子槍的一個(gè)或多個(gè)加速腔組成。在圖1中，將靠近電子槍的第一個(gè)加速腔作為聚束段，其余的加速腔全部構(gòu)成光速段。當(dāng)然，作為替換，聚束段中加速腔的數(shù)量可以為兩個(gè)或多個(gè)。

聚束段能將電子槍發(fā)射的電子束進(jìn)行聚束，根據(jù)所要輸出射線，合理優(yōu)化設(shè)計(jì)聚束段的尺寸，使之滿足需要。

直線加速管內(nèi)的其余加速腔構(gòu)成光速段，光速段上設(shè)置有耦合器6。

電子槍與直線加速管之間優(yōu)選設(shè)置有270°磁偏轉(zhuǎn)裝置，270°磁偏轉(zhuǎn)裝置用于向位于270°偏轉(zhuǎn)盒內(nèi)的電子束提供偏轉(zhuǎn)角度為270°的偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

270°磁偏轉(zhuǎn)裝置優(yōu)選包括270°偏轉(zhuǎn)盒和270°偏轉(zhuǎn)磁鐵，270°偏轉(zhuǎn)磁鐵為弧形塊狀結(jié)構(gòu)，270°偏轉(zhuǎn)磁鐵的數(shù)量為兩塊，對(duì)稱設(shè)置在270°偏轉(zhuǎn)盒的兩側(cè)。

電子槍與直線加速管不共軸，且電子槍的軸線與直線加速管的軸線相互垂直，避免了返轟電子對(duì)電子槍的破壞。采用270°偏轉(zhuǎn)磁鐵，使得能量高的電子由于在扇形磁場(chǎng)區(qū)域要走過較長的路徑而偏轉(zhuǎn)角度更大，能量低的電子只需在磁場(chǎng)下走過較短的路程而偏轉(zhuǎn)角度較小，結(jié)果起到消色差的作用。

可調(diào)功分器具有兩個(gè)輸入端口和兩個(gè)輸出端口，可調(diào)功分器的一個(gè)輸入端口通過波導(dǎo)管與微波功率源相連接，可調(diào)功分器的另一個(gè)輸入端口連接負(fù)載一3。

可調(diào)功分器的兩個(gè)輸出端口分別為輸出端口一7和輸出端口二8。其中，輸出端口一與直線加速管上的耦合器相連接，輸出端口二匹配負(fù)載二4。

上述調(diào)制器9為微波功率源提供脈沖高壓，微波功率源輸出滿足要求的大功率微波，大功率微波通過波導(dǎo)管10進(jìn)入可調(diào)功分器2。

可調(diào)功分器2將輸出功率分成兩部分，一部分進(jìn)入負(fù)載二4，另一部分通過輸出端口7進(jìn)入加速管5，可調(diào)功分器2的特點(diǎn)是通過步進(jìn)電機(jī)控制活塞的位置，可以連續(xù)調(diào)整兩部分輸出功率的分配比例，從而調(diào)整輸出端口一7的輸出功率，微波功率經(jīng)過直線加速管的耦合器6進(jìn)入直線加速管5后建立起加速電場(chǎng)，電子槍11發(fā)射的電子束進(jìn)入直線加速管5，在電場(chǎng)的作用下得到加速。

加速管的聚束段位于加速管的初始端（靠近電子槍的位置），一般由一個(gè)或多個(gè)長度小于光速腔的加速腔組成，如圖1所示直線加速管5，包含一個(gè)聚束段1和聚束段后面的光速腔，聚束段的作用是對(duì)電子束進(jìn)行聚束。聚束段的優(yōu)化過程是，根據(jù)束流動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果，調(diào)整聚束段的尺寸，最終使得加速管在輸入低功率微波（如0.4MW以下）的情況下可以輸出keV射線，在輸入高功率微波（如0.6MW以上）的情況下輸出MeV級(jí)射線。

改變調(diào)制器9的脈沖高壓，也可以在一定范圍內(nèi)改變磁控管（或速調(diào)管）1的輸出功率，因此將可調(diào)功分器和調(diào)制器配合使用，可以更好的調(diào)整加速器的輸出能量。

經(jīng)過計(jì)算，6MeV加速器利用可調(diào)功分器2改變輸出功率，對(duì)加速器能量的調(diào)整如下：

以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。