医用电子直线加速器原理优秀课件
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医用电子直线加速器基本原理与结构
医用电子直线加速器基本原理与结构一、基本原理：医用电子直线加速器的基本原理是利用电子加速器对电子束进行高速加速，然后通过磁铁系统和束流控制系统对电子束进行准确定位和调整，最终通过束流传输系统将高能电子束或光子束投射到患者体内，达到肿瘤治疗的效果。
具体过程如下：1.加速：医用电子直线加速器通过高频电场(电子加速频率通常在3-30MHz)加速装置对电子进行加速，使其能量提高到治疗所需的高能级。
电子直线加速器中一般使用微波电子加速器，如马格努斯型加速器、超高频波导型加速器等。
2.聚焦：在加速过程中，电子束需要经过一系列的磁铁聚焦系统来控制束流的焦点位置和束径。
聚焦系统通常包括透镜磁铁和偏转磁铁，通过调整磁铁的磁场强度和配置来实现对电子束的聚焦和定位。
3.控制：束流控制系统是对电子束进行精确控制和调整的关键部分，它包括束流监测和矫正系统。
束流监测系统可以对电子束进行实时监测，并通过反馈机制对其进行调整和校正，以确保束流的稳定性和精度。
4.辐射治疗：通过束流传输系统，高能电子束或光子束被投射到患者体内的特定部位进行辐射治疗。
电子束和光子束的选择取决于患者的具体情况和治疗需求。
二、结构：1.微波电子加速器：用于加速电子束的装置，通常采用同轴加速器或波导加速器。
加速器中包括微波发生器、加速腔和注入系统等。
2.聚焦系统：通过控制磁场来聚焦束流。
包括透镜磁铁和偏转磁铁等，用于控制束流的焦点位置和束径。
3.控制系统：包括束流监测和矫正系统，用于对束流进行实时监测、调整和校正。
4.辐射治疗系统：包括束流传输系统和治疗装置。
束流传输系统是将电子束或光子束从加速器传输到患者体内的装置，通常包括束流导向器和准直器等。
治疗装置用于定位和照射特定部位。
5.控制台：用于操作和控制整个医用电子直线加速器的设备，包括监测仪器、调整装置和控制器等。
总结：医用电子直线加速器利用电子加速器对电子束进行高速加速，然后通过磁铁系统和束流控制系统对电子束进行准确定位和调整，最终将高能电子束或光子束投射到患者体内进行肿瘤治疗。
医用直线加速器的性能与特点ppt课件
ppt课件.
21
目前市场上常用的医用电子 直线加速器按能量分为三型：
低能医用直线加速器：只提
供一档X射线能量，大部分为
6MV。国产加速器多为此型
经济实用，可满足80%～85%
肿瘤患者需要
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22
中能医用电子直线加速器：
提供一档或二档X射线（6～ 10MV），并提供4～5档不同 能量的电子线（5～15MeV）
中能加速器除能治疗深部
肿瘤外，还可以治疗大部分表 浅肿瘤。
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23
高能医用电子直线加速器：提
供二档X射线，商业上称为双光子 方式，有些公司产品如:瑞典医科 达生产的加速器可以提供三档X射 线，称为三光子方式，多档设置的 目的是适应不同体厚病人不同肿瘤 深度治疗的需要。可提供更高能量 的电子线（5～22MeV），分为5～9 档，扩大了对表浅肿瘤的治疗深度 范围
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24
随着科学的不断发展和进
步，近代医用直线加速器还可
以提供更多的功能选择，如： 全自动多叶准直器系统MLC 适时影像系统（EPID） X刀治疗系统是利用加速器产
生的X射线束达到治疗的目的
ppt课件.
25
全自动多叶光栅（MLC）
ppt课件.
26
EPID
ppt课件.
27
ppt课件.
验证片
疗计划系统等设备。
ppt课件.
33
≪放射诊疗管理规定≫
放射治疗场所应当按照下列要求配备并使 用安全防护装置、辐射检测仪器和个人防护用 品：
✓ 多重安全联锁系统 ✓ 剂量监测系统 ✓ 影像监控 ✓ 对讲装置 ✓ 固定式剂量监测报警装置 ✓ 配备放疗剂量仪 ✓ 剂量扫描装置
医用直线加速器原理
We eEz L 设行波电场的强度为EZ ， 处于波峰上
的电子，经 L 距离后，获得的能量为
医学物理
行波加速管结构
•前端束流孔径由大变小，盘片间距由小变大－聚束段 •后面的束流孔径、盘片间距保持不变－光速段
医学物理
微波电场加速电子
+
++
谐振腔 TM010模
医学物理
•微波频率为3GHz，即电场在 1s内，方向变化30亿次
倍频系数随粒子质 量增大
等时性回旋加速器 稳相加速器 电子回旋加速器
医学物理
实芯磁铁圆型加速器发展所受限制
轨道半径
rc
mv qeB
磁铁重量 Wg rc3
医学物理
举例
• * 芝加哥大学170英寸稳相加速器磁场系统示意图
Wp 450MeV Dc 4.3米 Wg 2400吨 若Wp 4500MeV (即4.5GeV ) Wg 2400 103吨 2400000吨
医学物理
边耦合驻波加速结构
• 三十多年间，美瓦里安公司、德国西门子、日本三 菱和我国北京医疗器械研究所等生产的医用加速器 都采用边耦合驻波加速结构。
医学物理
外加螺线管磁场的聚焦作用
F e Ve B
医学物理
电子在纵向聚焦磁场作用下 做螺旋线运动
医学物理
驻波加速结构
•耦合腔变薄提高加速梯度
加磁 速轴 结耦 构合
驻 波
•微波传输通过边上的耦合孔（腰子孔）；束流孔径只是电子 的通道，对微波截止。分流阻抗高，RF聚焦性能好。
•工作于p/2模，耦合腔场强为0
怎么办？
环形轨道加速器！
医学物理
质子同步加速器
的电子，经 L 距离后，获得的能量为
医学物理
行波加速管结构
•前端束流孔径由大变小，盘片间距由小变大－聚束段 •后面的束流孔径、盘片间距保持不变－光速段
医学物理
微波电场加速电子
+
++
谐振腔 TM010模
医学物理
•微波频率为3GHz，即电场在 1s内，方向变化30亿次
倍频系数随粒子质 量增大
等时性回旋加速器 稳相加速器 电子回旋加速器
医学物理
实芯磁铁圆型加速器发展所受限制
轨道半径
rc
mv qeB
磁铁重量 Wg rc3
医学物理
举例
• * 芝加哥大学170英寸稳相加速器磁场系统示意图
Wp 450MeV Dc 4.3米 Wg 2400吨 若Wp 4500MeV (即4.5GeV ) Wg 2400 103吨 2400000吨
医学物理
边耦合驻波加速结构
• 三十多年间，美瓦里安公司、德国西门子、日本三 菱和我国北京医疗器械研究所等生产的医用加速器 都采用边耦合驻波加速结构。
医学物理
外加螺线管磁场的聚焦作用
F e Ve B
医学物理
电子在纵向聚焦磁场作用下 做螺旋线运动
医学物理
驻波加速结构
•耦合腔变薄提高加速梯度
加磁 速轴 结耦 构合
驻 波
•微波传输通过边上的耦合孔（腰子孔）；束流孔径只是电子 的通道，对微波截止。分流阻抗高，RF聚焦性能好。
•工作于p/2模，耦合腔场强为0
怎么办？
环形轨道加速器！
医学物理
质子同步加速器
医用直线加速器原理【放射治疗科】 ppt课件
We eEz L 设行波电场的强度为EZ ， 处于波峰上
的电子，经 L 距离后，获得的能量为
医学物理
行波加速管结构
•前端束流孔径由大变小，盘片间距由小变大－聚束段 •后面的束流孔径、盘片间距保持不变－光速段
医学物理
微波电场加速电子
+
++
谐振腔 TM010模
医学物理
•微波频率为3GHz，即电场在 1s内，方向变化30亿次
T 0.5C
医学物理
• 日本三菱公司ML-4M医用驻波电子直线加速器的频率特性曲线
束流偏转系统
医学物理
束流传输系统
• 束流传输系统的主要组成:[电子枪] ，聚焦线圈，导向线圈， 偏转系统（90°偏转，270°偏转）， [靶（电子窗）]
医学物理
导向线圈的位置及结构
医学物理
• 90º偏转
偏转方案
• 其它
– 返波管 – 行波管 – 回旋管
医学物理
微波产生
医学物理
磁控管的基本构造及工作原理
医学物理
多腔磁控管的基本构造
医学物理
•能量输出装置
医学物理
磁钢
医学物理
•调频机构 •冷却
医学物理
多腔磁控管的基本工作原理
几个重要概念：
•临界状态 •π型振荡 •同步条件
r m0v eH
2n (n 0,1,2,......) N
医学物理
相位移动
由于粒子质量相对论增长，导致粒子的回旋周 期增大，从而粒子所在的加速相位移动。
Tc=Trf Tc>Trf Tc<Trf
V(f )=Vacos(f )
V(f )=Vacos(f )
医学物理
的电子，经 L 距离后，获得的能量为
医学物理
行波加速管结构
•前端束流孔径由大变小，盘片间距由小变大－聚束段 •后面的束流孔径、盘片间距保持不变－光速段
医学物理
微波电场加速电子
+
++
谐振腔 TM010模
医学物理
•微波频率为3GHz，即电场在 1s内，方向变化30亿次
T 0.5C
医学物理
• 日本三菱公司ML-4M医用驻波电子直线加速器的频率特性曲线
束流偏转系统
医学物理
束流传输系统
• 束流传输系统的主要组成:[电子枪] ，聚焦线圈，导向线圈， 偏转系统（90°偏转，270°偏转）， [靶（电子窗）]
医学物理
导向线圈的位置及结构
医学物理
• 90º偏转
偏转方案
• 其它
– 返波管 – 行波管 – 回旋管
医学物理
微波产生
医学物理
磁控管的基本构造及工作原理
医学物理
多腔磁控管的基本构造
医学物理
•能量输出装置
医学物理
磁钢
医学物理
•调频机构 •冷却
医学物理
多腔磁控管的基本工作原理
几个重要概念：
•临界状态 •π型振荡 •同步条件
r m0v eH
2n (n 0,1,2,......) N
医学物理
相位移动
由于粒子质量相对论增长，导致粒子的回旋周 期增大，从而粒子所在的加速相位移动。
Tc=Trf Tc>Trf Tc<Trf
V(f )=Vacos(f )
V(f )=Vacos(f )
医学物理
加速器原理介绍 ppt课件
五、微波传输系统
加速器原理介绍
微波传输系统由真空窗（陶瓷窗）、吸收负载、定向耦合器、微波传输元 件等组成。
要求：各部件能承受额定功率和驻波比。 参数：1）频率：2856.25MHZ
2）平均功率：8Kw 3）驻波比：＜1.05 4）测损耗：主要是真空窗的损耗 5）耦合度 6）系统通带 注意事项： （1）平均功率 （2）充气：低于额定值，则会出现打火现象 （3）连接安装时要拧紧，否则会出现漏气 （4）开机时注意微波渗漏
加速器原理介绍
——原理及各系统介绍
2014年1月
一、基本概念
加速器原理介绍
电子加速器是一种使用人工方法使电子在真空中受磁场力控制、电
场力加速而达到高能量的电磁装置。 电子加速器是一种复杂的技术装备，综合了电子加速器原理、电磁场理
论、高电压、微波、磁铁、电源、电气电子、自动控制、传热学、机械设计 和加工、真空、束流诊断与测量、剂量测量、辐射防护等多个领域的综合科 学技术。
加速器原理介绍
八、充气系统
充气系统使用的是六氟化硫气体，其作用：1）提高微波绝缘强度，防 止打火；2）利于速调管输出陶瓷窗散热。
充气操作系统结构图如下：
1—气瓶 2—减压阀 3—过滤干燥器 4—充气阀 5—放气阀 6—气体分流器（五通） 7—大气压表 8—隔离阀 9—小气压表(大小气压表均有上、下限保护触点信号输出)
一、电子枪
加速器原理介绍
电子枪是加速器的电子源，它产生一定能量 、流强和形状要求的电子束，并进入加速管进行 加速。
电子枪为二极型的皮尔斯电子枪，由阴极（ 阴极热子组件）、聚焦极和阳极组成。阴极发射 的电子，经聚焦极聚焦，通过阳极孔进入加速管 ，电子枪的导流系数为0.068微朴。根据加速器 的设计要求，电子枪的工作电压为55-65KV ，发 射束流连续可调，最大束流为1A 。
医用电子加速器的基本原理PPT
P0=1.22MW,I=140mA,α=0.0025/cm
We=6.8MeV
驻波加速器原理
E
Z
驻波加速器原理
1. 微波利用率提高 2. 类型（边耦合、轴耦合） 3. 工作于1/2π模（图1、图2） 4. 谐振回路与外回路耦合度：βc 5. Q值：高Q值，窄带工作 6. 建场时间：常
驻波加速器原理
微波传输线、器件
波导传输特性 空心金属管-减少了辐射损耗、热损耗、高频介质损耗 不能传输TEM波-只能传输TE、TM 矩形波导中一般传输TE10 圆形波导中一般传输TM01 圆方转换波导中一般传输TE11
微波传输线、器件
微波传输线、器件
传输线的状态参量： 电压反射系数Γ=(R-r)/(R+r) 电压驻波比（VSWR）ρ＝R/r=(1+|Γ|)/(1-|Γ|) 功率反射系数ΓP
脉冲调制器
脉冲调制器
保护 充电过载-主闸流管连通、重复频率过高 反峰过载-磁控管打火、微波系统打火、加速管 打火、元件故障 联锁
脉冲调制器
定型调制器要点
1. 2. 3. 4. 结构形式 供电系统方案 高压直流电源方式 重要元器件的选择
5. 其它形式的调制器
Байду номын сангаас
L L L L L
C
C
C
C
C
特性阻抗
L C
脉冲调制器
充电回路
脉冲调制器
充电回路
脉冲调制器
放电回路
脉冲调制器
放电回路 脉冲变压器等效阻抗RH’（磁控管） 匹配时RH’=ρ输出功率最大，而且波形最理想
脉冲调制器
闸流管（CX1159、CX1140） 灯丝 阴极 阳极 栅极
医用电子加速器介绍PPT课件
8
A45医用电子加速器介绍-独特之处
• 高MV级影像专利技术IGRT，图像达到kV 级效果，实现影 像引导治疗； • 无限光筒电子线治疗：无需限光筒，即可提供高品质电子线 治疗。电子线与X线同源，可进行高质量的电子线和X线的混 合照射 • 电子线MLC适形治疗，扫描束IMRT技术，治疗深部肿瘤； • 扫描束的照射时间非常短，治疗效率高； • 高能量低剂量，A45肿瘤治疗。
能量达不到此效果
能量达不到此效果
能量达不到此效 果
治疗范围广，对于 病人伤害更小
是否可联合应 与DS联合应用实现生物调强放射治疗 否
否
否
用
பைடு நூலகம்
A45与市面上主流加速器对比
可进行生物调强放 疗，在治疗的同时 用DS实时监控，随 时调整治疗计划
10
A45医用电子加速器临床应用
临床适用于治疗全身肿瘤、血管斑块等疾病。
16
A45肿瘤治疗原理
核反应堆中的契伦科夫辐射、高能宇宙γ射线级联正负电子契伦科夫辐射示意图
17
A45肿瘤治疗原理
三、 45MV的X线激发光敏剂产生单态氧，无论在癌细胞乏 氧和不乏氧的状态下，损伤线粒体膜，造成癌细胞死亡或 者凋亡。解决了乏氧癌细胞不敏感的癌症治疗难题。
18
A45肿瘤治疗原理
乏氧状态下有效
2
A45医用电子加速器介绍-机头结构图
3
A45医用电子加速器介绍-双聚焦多页准直器
➢ 双聚焦光栅：半影小,剂量集 中
➢ 电子线适型治疗：无需挡铅 ➢ MLC进行光子的动态调强治
疗(IMRT) ➢ 不需要手动安装限光筒，无
污染和残留，保护操作人员
4
A45医用电子加速器介绍-高MV的IGRT
A45医用电子加速器介绍-独特之处
• 高MV级影像专利技术IGRT，图像达到kV 级效果，实现影 像引导治疗； • 无限光筒电子线治疗：无需限光筒，即可提供高品质电子线 治疗。电子线与X线同源，可进行高质量的电子线和X线的混 合照射 • 电子线MLC适形治疗，扫描束IMRT技术，治疗深部肿瘤； • 扫描束的照射时间非常短，治疗效率高； • 高能量低剂量，A45肿瘤治疗。
能量达不到此效果
能量达不到此效果
能量达不到此效 果
治疗范围广，对于 病人伤害更小
是否可联合应 与DS联合应用实现生物调强放射治疗 否
否
否
用
பைடு நூலகம்
A45与市面上主流加速器对比
可进行生物调强放 疗，在治疗的同时 用DS实时监控，随 时调整治疗计划
10
A45医用电子加速器临床应用
临床适用于治疗全身肿瘤、血管斑块等疾病。
16
A45肿瘤治疗原理
核反应堆中的契伦科夫辐射、高能宇宙γ射线级联正负电子契伦科夫辐射示意图
17
A45肿瘤治疗原理
三、 45MV的X线激发光敏剂产生单态氧，无论在癌细胞乏 氧和不乏氧的状态下，损伤线粒体膜，造成癌细胞死亡或 者凋亡。解决了乏氧癌细胞不敏感的癌症治疗难题。
18
A45肿瘤治疗原理
乏氧状态下有效
2
A45医用电子加速器介绍-机头结构图
3
A45医用电子加速器介绍-双聚焦多页准直器
➢ 双聚焦光栅：半影小,剂量集 中
➢ 电子线适型治疗：无需挡铅 ➢ MLC进行光子的动态调强治
疗(IMRT) ➢ 不需要手动安装限光筒，无
污染和残留，保护操作人员
4
A45医用电子加速器介绍-高MV的IGRT
电子直线加速器的工作原理课件
加速电压
加速管中的微波电场通常由微波源 产生，并由速调管进行调谐，以实 现高效加速。
微波传输与能量耦合
微波源
微波源产生微波能量，并通过微 波传输系统将其传输到加速管中
。
能量耦合
微波能量通过耦合结构传输到加 速管中，为电子束提供加速能量
。
传输效率
为了提高加速效率，需要确保微 波传输系统和能量耦合结构的稳
环保问题
电子直线加速器在运行过程中会产生一定的噪音和热量，需要采取相应的环保措 施，减少对周围环境的影响。
THANKS
感谢观看
作用而获得能量。
加速管通常采用高电压、高频率 的电源，以实现电子的高效加速
。
加速管的长度和直径根据加速电 子的能量和束流强度而定，一般 采用金属材料或复合材料制造。
微波功率源
微波功率源是电子直线加速器 的能源部分，其作用是将电能 转换为微波能，为加速管提供 能量。
微波功率源通常采用磁控管或 速调管等微波器件，其工作频 率根据加速电子的能量而定。
微波功率源的输出功率和稳定 性对加速器的性能和稳定性有 重要影响。
真空系统
真空系统的作用是提供高真空环境，以减少电子与气体分子的碰撞损失，提高加速 效率。
真空系统通常包括真空泵、真空测量系统和真空容器等部分。
真空度要求根据加速电子的能量和束流强度而定，一般要求达到10^-6 Torr或更低 。
控制系统
束流品质
束流强度
束流强度是指单位时间内通过加速器 的电子数量。高束流强度能够提供更 强的电子束，适用于需要大剂量电子 束的应用，如放射治疗和放射成像。
束流纯度
束流纯度是指电子束中特定能量或特 定质量电子的比例。高纯度电子束能 够提高实验或应用的精度和效果。
加速管中的微波电场通常由微波源 产生，并由速调管进行调谐，以实 现高效加速。
微波传输与能量耦合
微波源
微波源产生微波能量，并通过微 波传输系统将其传输到加速管中
。
能量耦合
微波能量通过耦合结构传输到加 速管中，为电子束提供加速能量
。
传输效率
为了提高加速效率，需要确保微 波传输系统和能量耦合结构的稳
环保问题
电子直线加速器在运行过程中会产生一定的噪音和热量，需要采取相应的环保措 施，减少对周围环境的影响。
THANKS
感谢观看
作用而获得能量。
加速管通常采用高电压、高频率 的电源，以实现电子的高效加速
。
加速管的长度和直径根据加速电 子的能量和束流强度而定，一般 采用金属材料或复合材料制造。
微波功率源
微波功率源是电子直线加速器 的能源部分，其作用是将电能 转换为微波能，为加速管提供 能量。
微波功率源通常采用磁控管或 速调管等微波器件，其工作频 率根据加速电子的能量而定。
微波功率源的输出功率和稳定 性对加速器的性能和稳定性有 重要影响。
真空系统
真空系统的作用是提供高真空环境，以减少电子与气体分子的碰撞损失，提高加速 效率。
真空系统通常包括真空泵、真空测量系统和真空容器等部分。
真空度要求根据加速电子的能量和束流强度而定，一般要求达到10^-6 Torr或更低 。
控制系统
束流品质
束流强度
束流强度是指单位时间内通过加速器 的电子数量。高束流强度能够提供更 强的电子束，适用于需要大剂量电子 束的应用，如放射治疗和放射成像。
束流纯度
束流纯度是指电子束中特定能量或特 定质量电子的比例。高纯度电子束能 够提高实验或应用的精度和效果。
电子直线加速器的工作原理 ppt课件
ppt课件
12
行波加速原理的核心是电子速度和行波相速之 间必须满足同步条件： v(z) vp(z) (2-3)
电子在行波电场作用下，速度不断增加，要求
行波电场的传播速度也同步增加，以对电子施 加有效的作用。显然，若同步条件遭到破坏， 电场就不能对电子施加有效的加速，如果电子 落入减速相位，电子还会受到减速。
其初始速度v(0)就很难保证做到和设计加工好的加速管的初始相速度 绝对相等,另一方面从电子枪注入到加速管的电子，器注入时刻是有先后 的，不可能注入到同一相位上。此时无论是电子比波快还是电子跟不上波，
电子相对于波的相位就存在滑动，我们称之为“滑相”，这种滑相也就 被称为相运动。
将相运动控制在允许的范围内，使电子在这相位范围内往返地滑动，
所以式（2-9）也常常表示 成：
v
(z)
p
（2-10）
ppt课件
19
由式2-10，我们可以改变盘荷波导的尺寸，特别是皱
折深度（b-a）可以控制行波电场传播速度
，
使之v与p 电(z子) 速度 v(z) 同步，从而实现行波加速。
如图2-11，用海浪和冲浪运动员来形象比喻行波电场
和电子。
根据狭义相对论，电子速度V和动能满足下列
关系
v c
1 (
m0 c 2
2
)
W m0 c2
（2-4）。
式中 m0c2为电子静止能量0.511MeV，W为电子动
能，c为光速，
e
v
c
ppt课件
13
根据式（2-4），电子速度约为v=0.17~0.37c;当加速 到1~2MeV时，电子速度就达到v=0.94~0.98c ，如前
电子直线加速器的工作原理88页PPT
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
电子直线加速器的工作原理
•
26、我们像自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索
•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
谢谢！
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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
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）
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
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
医用电子直线加速器原理优秀课件
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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
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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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
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。
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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
D1V 2 f0
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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
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 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。
❖ 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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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
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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❖ 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。
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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