医用电子直线加速器原理
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医用电子直线 加速器原理
生命至尊责任至上
医用电子直线加速器整机结构
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
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
生命至尊责ห้องสมุดไป่ตู้至上
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
生命至尊责任至上
微波系统的组成
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
行波加速形象描述
生命至尊责任至上
行波加速管内部结构
❖行波加速管就是利用这个原理制成
生命至尊责任至上
行波加速管外型
生命至尊责任至上
驻波加速模型
D 1 V 2 f0
❖ 行波加速原理 ❖ 驻波加速原理
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
电机驱动箱
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
医用电子直线加速器原理概述
生命至尊责任至上
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。
生命至尊责任至上
行波加速原理 电磁波
生命至尊责任至上
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。
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
环流器
生命至尊责任至上
四端环流器
3口
1口
2口 4口
生命至尊责任至上
微波系统的组成
生命至尊责任至上
前向波
2
4
1 3
E2V
生命至尊责任至上
反射波
E2V
生命至尊责任至上
三端环流器------前向波
E2V
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
驻波加速原理（1）
生命至尊责任至上
驻波加速原理（2）
生命至尊责任至上
驻波加速原理（3）
三端环流器------反射波
E2V
生命至尊责任至上
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。
生命至尊责任至上
医用电子直线加速器电子加速原理
生命至尊责任至上
医用电子直线加速器功能
❖ 产生射线 ❖ 使射线适合放疗
生命至尊责任至上
产生射线
生命至尊责任至上
适合放疗
生命至尊责任至上
XHA600医用电子直线加速器
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
生命至尊责任至上
生命至尊责任至上
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。
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
医用电子直线加速器整机结构
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
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
生命至尊责ห้องสมุดไป่ตู้至上
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
生命至尊责任至上
行波加速形象描述
生命至尊责任至上
行波加速管内部结构
❖行波加速管就是利用这个原理制成
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
电机驱动箱
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
医用电子直线加速器原理概述
生命至尊责任至上
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。
生命至尊责任至上
行波加速原理 电磁波
生命至尊责任至上
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。
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
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。
生命至尊责任至上
医用电子直线加速器电子加速原理
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
XHA600医用电子直线加速器
生命至尊责任至上
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
生命至尊责任至上
生命至尊责任至上
生命至尊责任至上
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。
生命至尊责任至上
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