医用电子直线加速器原理

医用电子直线 加速器原理
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医用电子直线加速器整机结构
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医用加速器分类
❖ 按加速对象分 ❖ 医用电子加速器
❖ 医用电子直线加速器 ❖ 医用电子回旋加速器 ❖ 医用电子感应加速器
❖ 医用质子加速器 ❖ 医用重离子加速器
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医用加速器分类
❖ 按能量高低分 ❖ 低能加速器 一档X线 ❖ 中能加速器 一档或两档X线 四到五档E线 ❖ 高能加速器 两档或三档X线 五到九档E线
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微波传输系统
1、元方转换 2、定向耦合器 3、四端环流器 4、四端负载 5、定向耦合器 6、三端负载 7、充气波导 8、软波导
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XHA600的微波传输系统
软波导 波导窗
充气波导
加速管
钛泵
2口 4口
四端环流器
1口
水负载
3口
圆方转换
磁控管
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微波系统的组成
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行波加速原理
-Ez 加速半波 φ
减速半波
电子在前进的过程中始终处于加速电场的加速相位上，从而不断获得能量
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行波加速形象描述
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行波加速管内部结构
❖行波加速管就是利用这个原理制成
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行波加速管外型
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驻波加速模型
D 1 V 2 f0
❖ 行波加速原理 ❖ 驻波加速原理
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加速电场加速电子模型
D
-
+
-
+
-
+
e-
-
+ +
-
+
-
+
-
+
Va
Va：电压 D：极间距 E：电场强度 E＝Va/D F＝e·E W＝F·D＝e·Va
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能量
W=eVa
❖W：电子获得的能量 ❖e：电子电量 ❖Va：极间电位差 ❖ 由于E的限制，极限能量不能太高。
主电源箱
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电机驱动箱
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充气系统
功能：防止波导传输微波大功率时 放电现象发生，波导内抽真空后 冲高压绝缘气体。
组成:气瓶、过滤器、进气阀、电接 点压力表、安全阀、放气阀。
压力应考虑到波导窗的耐压和气体 的绝缘能力，压力范围取： 0.18~0.22MPa
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医用电子直线加速器定义
❖ 医用电子直线加速器是一种为放射治疗提供符合临床治疗要求的 X或E线辐射束的医用治疗装置。
❖ 电子直线加速器是利用微波电磁场加速电子并且具有直线运动轨 迹的加速装置
❖ 加速对象：电子（只有带电粒子才可以被加速） ❖ 运动轨迹：直线
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医用电子直线加速器原理概述
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行波加速模型
❖ 电子只能在存在加速电场的加速缝隙(D)中加速。 ❖ 如果系统与电子以相同的速度前进，电子的加速能持续。 ❖ 电子很容易达到光速，系统不可能达到光速。
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行波加速原理 电磁波
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行波加速原理
电子好像骑在波峰附近前进，始终处于电磁波的加速相位上，从而不 断获得能量
❖ 在一系列双圆筒电极之间，分别接上频率相同 的交变电源；在加速缝中，加速电场的幅值随 时间交变，
❖ 频率f0和圆筒电极缝隙之间距离D满足一定关系； ❖ 若D取5cm，v近似为光速，则fa等于3000MHz。
这样高频率的高压不可能用电线传输。
❖ 要实现这种加速模型只能在一个谐振腔列(链) 中完成。
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1、三相市电通过主电源箱加到调压器和高压电源，高压电源将该电 压升压，经过整流和滤波，产生12kV的直流电压输出到脉冲调 制器。
2、脉冲调制器将得到的直流高压转变为大功率脉冲供给磁控管，由 磁控管震荡产生2998MHZ微波功率，经微波传输系统馈入加速 管，在加速管中建立起加速电场。
3、加速管电子枪阴极表面发射的电子，被阴极与阳极间的电场加速， 注入加速管的加速腔，处于合适相位的电子受到微波电磁场的 加速，能量不断增加，在加速管末端轰击重金属靶，发生韧致 辐射，产生X射线。
充气系统
进气阀
电接点压力表
过滤器 气瓶
安全阀 放气阀
去充 气波 导
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用户联锁
❖ 用户自行安装的部件与主机连接的接口 ❖ 激光定位灯电源控制 ❖ 主照明灯控制（当野灯、测距灯、激光灯任一点亮时熄灭主照明
灯） ❖ 急停开关 ❖ 防护门门联锁 ❖ 准备指示灯和出束指示灯
❖ 在加速器主机安装之前，用户须将十一根联锁线接至主机下方电 缆沟内，预留长度三米。
波导窗
软波导
环流器
加速管
吸收负载
定向耦合器
圆方转换 磁钢
E2V 磁控管
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环流器
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四端环流器
3口
1口
2口 4口
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微波系统的组成
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前向波
2
4
1 3
E2V
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反射波
E2V
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三端环流器------前向波
E2V
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驻波加速原理
❖ 利用电磁波的轴向电场分量不断的推动电子加速 ❖ 轴向电场的大小和方向是随时间交变的 ❖ 振荡的包络线是不变的 ❖ 只要电子的飞行（渡越）时间正好等于微波振荡的半周期，就能
满足持续加速
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驻波加速原理（1）
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驻波加速原理（2）
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驻波加速原理（3）
三端环流器------反射波
E2V
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加速管
❖ 加速管是加速器的心脏。它利用 微波传输系统输送过来的微波功 率加速电子，产生所需要的射线 束。
❖ 由靶体.馈能波导及陶瓷窗.小型 离子泵.驻波腔列及冷却水套.电 子枪组成。
❖ 注意不要用手摸或酒精擦拭陶瓷 窗。
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医用电子直线加速器电子加速原理
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医用电子直线加速器功能
❖ 产生射线 ❖ 使射线适合放疗
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产生射线
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适合放疗
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XHA600医用电子直线加速器
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主机结构
❖ 固定机架 ❖ 旋转机架 ❖ 治疗头 ❖ 底座
❖ 治疗床
治疗头
治疗床
旋转机架
固定 机架
底座
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脉冲调制器
功能： 脉冲调制器是向脉冲工作的 微波源提供脉冲功率的电源。
要求： 输出一系列足够大功率具有 一定重复频率、宽度、波形 合适的脉冲电压。
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磁控管
❖ 磁控管是在一定磁场和外加 阳极电压作用下产生震荡的 微波管。
❖ 产生微波电场 ❖ 英国EEV公司： MG5193