加速器基本剂量系统39页PPT
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加速器原理 配套课件
一、什么是加速器？
● 加速器全名为“荷电粒子加速器”，是使带电粒子在真空中受磁场力控制、 电场力加速而达到高能量的一种装置。
如图所示，电视机及计算机 显示器就是一小型的加速器。
●加速器应称为“粒子加能器” 但“加速器”的名称早已为人们 普遍接受，故一直被沿用。
● 加速器技术是核技术的 一个重要分支。
3）回旋加速器 ● 1958年—1959年，清华大学2.5MeV电子回旋加速器出束。 ● 1958年：原子能研究所自苏联引进了磁极直径1.2m回旋加速器。60年代
初，先后由北京重型电机厂、上海先锋厂仿制了1.2m、1.5m回旋加速器。 ● 20世纪70年代末至80年代初，由一机部自动化所（即现北京机械工业自
动化研究所）与清华大学、国家计量局合作研制了25MeV电子回旋加速器
§1.1 加速器及其发展历史
三、加速器发展历史
4、加速器技术在中国的发展
4）电子直线加速器 ● 1964年，科学院高能所30MeV电子直线加速器建成。 ● 1974年—1975年初，北京（北京医疗器械研究所、清华大学）、上海
（上海医疗器械厂、高能所）各自研制的10MeV医用电子行波直线加速器 相继成功出束。1977年，上述加速器通过鉴定后，北京医疗器械研究所、 上海医疗器械厂、南京电子管厂、四川东风电机厂、四机部十二所开始小 批量生产或研制医用和工业用电子行波直线加速器
加速器原理 配套课件
目录
第一章 绪 论 第二章 粒子源与束流品质 第三章 倍压加速器 第四章 高压静电加速器 第五章 回旋加速器 第六章 电子感应加速器 第七章 自动稳相准共振加速器基础 第八章 回旋型准共振加速器 第九章 环型准共振加速器
加速器原 理
第一章：绪 论
§1.1 加速器及其发展历史
● 加速器全名为“荷电粒子加速器”，是使带电粒子在真空中受磁场力控制、 电场力加速而达到高能量的一种装置。
如图所示，电视机及计算机 显示器就是一小型的加速器。
●加速器应称为“粒子加能器” 但“加速器”的名称早已为人们 普遍接受，故一直被沿用。
● 加速器技术是核技术的 一个重要分支。
3）回旋加速器 ● 1958年—1959年，清华大学2.5MeV电子回旋加速器出束。 ● 1958年：原子能研究所自苏联引进了磁极直径1.2m回旋加速器。60年代
初，先后由北京重型电机厂、上海先锋厂仿制了1.2m、1.5m回旋加速器。 ● 20世纪70年代末至80年代初，由一机部自动化所（即现北京机械工业自
动化研究所）与清华大学、国家计量局合作研制了25MeV电子回旋加速器
§1.1 加速器及其发展历史
三、加速器发展历史
4、加速器技术在中国的发展
4）电子直线加速器 ● 1964年，科学院高能所30MeV电子直线加速器建成。 ● 1974年—1975年初，北京（北京医疗器械研究所、清华大学）、上海
（上海医疗器械厂、高能所）各自研制的10MeV医用电子行波直线加速器 相继成功出束。1977年，上述加速器通过鉴定后，北京医疗器械研究所、 上海医疗器械厂、南京电子管厂、四川东风电机厂、四机部十二所开始小 批量生产或研制医用和工业用电子行波直线加速器
加速器原理 配套课件
目录
第一章 绪 论 第二章 粒子源与束流品质 第三章 倍压加速器 第四章 高压静电加速器 第五章 回旋加速器 第六章 电子感应加速器 第七章 自动稳相准共振加速器基础 第八章 回旋型准共振加速器 第九章 环型准共振加速器
加速器原 理
第一章：绪 论
§1.1 加速器及其发展历史
《加速器》(课件)
◆原理：带电粒子经两D型盒之间的电场加速后，垂直 磁场方向进入某一D型盒内，在洛伦兹力的作用下做匀速圆 周运动。 3.对于同一回旋加速 器，其粒子回旋的最大半 径是相同的，所以最大速 度必须满足
qBR vm m
◆原理：带电粒子经两D型盒之间的电场加速后，垂直 磁场方向进入某一D型盒内，在洛伦兹力的作用下做匀速圆 周运动。 4.因为狭缝极小，故 电场运动时间可以忽略.
t总 t 磁
◆原理：带电粒子经两D型盒之间的电场加速后，垂直 磁场方向进入某一D型盒内，在洛伦兹力的作用下做匀速圆 周运动。 4.因为狭缝极小，故 电场运动时间可以忽略.
t总 t 磁
1 mv 2 m m 2 t磁 n qB qU qB 1 m (qBR) m 2 m qU qB
◆原理：带电粒子经两D型盒之间的电场加速后，垂直 磁场方向进入某一D型盒内，在洛伦兹力的作用下做匀速圆 周运动。 1.带电粒子每经电场加 速一次，回旋半径就增大一 次，每次增加的动能为 Ek=qu， 粒子每经过一个周 期，被电场加速两次。 2.交变电场周期等于粒 子在磁场中的运动时间，即 2m T电 = T磁 qB
2.(多选)回旋加速器工作原理示意图如图所示，磁感应强度 为B的匀强磁场与盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时 间可忽略，它们接在电压为U、频率为的交流电源上，若A处粒 子源产生的质子在加速器中被加速，下列说法正确的是( ) A.若只增大交流电压U，则质子获得的 最大动能增大 B.若只增大交流电压U，则质子在回旋 加速器中运行时间会变短 C.若磁感应强度B增大，交流电频率必 须适当增大才能正常工作 D.不改变磁感应强度B和交流电频率， 该回旋加速器也能用于加速粒子
2.(多选)回旋加速器工作原理示意图如图所示，磁感应强度 为B的匀强磁场与盒面垂直，两盒间的狭缝很小，粒子穿过的时 间可忽略，它们接在电压为U、频率为的交流电源上，若A处粒 子源产生的质子在加速器中被加速，下列说法正确的是( BC ) A.若只增大交流电压U，则质子获得的 最大动能增大 B.若只增大交流电压U，则质子在回旋 加速器中运行时间会变短 C.若磁感应强度B增大，交流电频率必 须适当增大才能正常工作 D.不改变磁感应强度B和交流电频率， 该回旋加速器也能用于加速粒子
加速器ppt
第一批粒子加速器的运行显示了人工方法产生快速粒子束 的巨大优越性：不仅其强度远高于放射性元素、宇宙射线等 天然快速粒子源，而且粒子的品种、能量以及粒子束的方向 等都可任意选择、精确调节。但这些加速器的粒子能量低, 回旋加速器是唯一能将氘和α粒子加速到20—50MeV的加速 器.
1940年美国科学家科斯特研制出世界上第一个电子感应加速 器。极限约为100MeV。
第四节 加速器的应用
加速器作为粒子源有一系列的优点，所产生的粒 子种类繁多，粒子束能量精确可调，因此加速器在 科技，生产和国防建设领域中的应用极为广泛：
一、在探索和变革原子核和基本粒子方面的应用
几十年来，人们利用加速器合成了绝大部分超铀 元素和上千种人工放射性核素，并系统地研究了原 子核的性质、内部结构以及原子核之间的相互作用 过程。
北京大学建成4.5MV质子单级静电加速器。
八十年代末 北京2.2/2.8GeV正负电子对撞机 （BEPC）。兰州直经7.2米的分离扇型重离子加速 器(HIRFL)。合肥800MeV同步辐射光源(HESYRL)
九十年代后期，中科院兰州近代物理研究所正在建造 重离子冷却储存环加速装置。
2004年北京正负电子对撞机重大改造工程 (BEPCⅡ)第一阶段设备安装和调试工作取得重大进
二战期间，出射能量更高的直线加速器快速发展。
1945年，前苏联科学家维克斯列尔和美国科学家麦克米伦各 自独立发现了自动稳相原理。自动稳相原理的发现是加速器 发展史上的一次重大革命，它导致一系列能突破回旋加速器 能量限制的新型加速器产生：同步回旋加速器。
现在，对撞机已成为获得粒子之间最高有效作用能的主要手 段。由于这一系列的发展和成就，。
产 物
基本要求和功能 1 提高带电粒子的能量 2 增加带电粒子束的强度
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
加速器原理及应用.ppt
22 December 2019
22
22 December 2019
速 器 精 确 治 疗 肿 瘤
国 内 首 台 先 进 直 线 加
23
质子加速器的应用
• 高能质子加速器治疗系统应用中的环境安
全问题 。
• 用分流-集流阀实现质工程——“中国
22 December 2019
5
14 MeV
电高筒流了使子使送输可利 子压内强提用。之到电用用 伏气，度高绝加充一带以静 特体钢，静缘速电个将加电 （，筒近电材器至绝喷速高
加内代加料加高缘电电压 速充静速击速电的针子加 ）粒有电器穿粒压空电或速 。子绝加的电子用心晕质带 能缘速工压的以金放子电 量性器作的能加属电。粒 可能安电限量速电的它子 达良置压制受带极电是的
july2009july20092121july2009july20092222已先后应用过三聚甲醛辐射诱导硅橡胶已先后应用过三聚甲醛辐射诱导硅橡胶辐射交联隐形眼镜的辐射聚合辐射交联隐形眼镜的辐射聚合pvcpvc辐辐射交联磁带的改性线性聚乙烯的辐射射交联磁带的改性线性聚乙烯的辐射交联含药物硅橡胶的辐照交联其中硅交联含药物硅橡胶的辐照交联其中硅橡胶隐形眼镜已批量生产晶闸管电子橡胶隐形眼镜已批量生产晶闸管电子辐照射技术已用于工业生产
5、1945年，前苏联科学家维克斯列尔和美国科 学家麦克米伦各自独立发现了自动稳相原理，英 国科学家阿里芳特也曾建议建造基于此原理的加 速器——稳相加速器。
6、1940年美国科学家科斯特研制出世界上第一 个电子感应加速器、
22 December 2019
30
加速器的发展历史
• 7、美国劳伦斯国家实验室1954年建成 的一台6.2GeV能量的弱聚焦质子同步 加速器。
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 。
加速器原理介绍课件
电子直线加速器的应用范围很广，目前，主要用于医疗器械和卫生用品的辐 照消毒灭菌、食品辐照保鲜、粮食灭虫、进出口食品检验检疫、中成药灭菌、抗 生素降解、环境保护、半导体器件改性、化工新产品开发等。
3
第二节 电子加速器及分类
二、基本结构
电子加速器主要包括：电子枪、加速结构、导向聚焦系统、束流输运系 统和高频功率源或高压电源五个基本部分。如下图所示：
加速器真空系统要求离子泵必须每天24小时不间断工作，即使加速器未 正常出束也要求如此。供电时必须考虑到这一点。
工作真空度应高于5×10-6Pa。
14
电子直线加速器系统
七、恒温系统
恒温系统由恒温和水冷系统组成。恒温水工作温度要求38℃±0.5℃，总 流量5.5吨/小时。水冷系统采用循环蒸馏水进行冷却。
12
电子直线加速器系统
五、微波传输系统
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
16
电子直线加速器系统
九、电气控制系统
电气控制系统由PLC和AIC组成。 加速器程序控制是将加速器的各分系统（如聚焦电源、电子枪、加速管、 调制器、速调管、微波系统、充气系统、恒温系统、真空系统以及束下扫描 装置等）有机地联系起来，按照一定的程序提供电源和控制信号，使加速器 能够按照预设的过程，借助运行键自动产生加速器能量、束流、扫描宽度及 自动开启、关闭高压；并对加速器的运行过程进行监测。 电气控制系统采用模块化设计，逻辑清楚、性能稳定可靠、易于维护。
3
第二节 电子加速器及分类
二、基本结构
电子加速器主要包括：电子枪、加速结构、导向聚焦系统、束流输运系 统和高频功率源或高压电源五个基本部分。如下图所示：
加速器真空系统要求离子泵必须每天24小时不间断工作，即使加速器未 正常出束也要求如此。供电时必须考虑到这一点。
工作真空度应高于5×10-6Pa。
14
电子直线加速器系统
七、恒温系统
恒温系统由恒温和水冷系统组成。恒温水工作温度要求38℃±0.5℃，总 流量5.5吨/小时。水冷系统采用循环蒸馏水进行冷却。
12
电子直线加速器系统
五、微波传输系统
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
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电子直线加速器系统
九、电气控制系统
电气控制系统由PLC和AIC组成。 加速器程序控制是将加速器的各分系统（如聚焦电源、电子枪、加速管、 调制器、速调管、微波系统、充气系统、恒温系统、真空系统以及束下扫描 装置等）有机地联系起来，按照一定的程序提供电源和控制信号，使加速器 能够按照预设的过程，借助运行键自动产生加速器能量、束流、扫描宽度及 自动开启、关闭高压；并对加速器的运行过程进行监测。 电气控制系统采用模块化设计，逻辑清楚、性能稳定可靠、易于维护。
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。
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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
直线加速器系统讲义PPT课件
1. 脉冲功率（ PM ）
P MU MIM
2. 调制器的效率( M )
M P 出 P 入
3. 重复频率( f M )
fM 1TM
7
4. 脉冲波形
用于表示脉冲波形常用的三个参数
1）脉冲前沿 : 从稳定值的5%上升到90%所用的时间。
2）脉冲后沿 c : 从稳定值的90%下降到5%所用的时间。
5
四 简单工作原理 • 直流高压电源通过充电电感向传输线充电，当充到两倍
的电源电压后，处于等待状态。 • 当有一低压脉冲加到开关管（闸流管）的栅极上时，开
关管则导通。 • 传输线通过开关管向负载放电。 • 负载上得到一高压脉冲，其宽度由传输线长度决定。
6
§1.2 脉冲调制器的技术要求
一 基本参数
4
§1.1 引言
一 脉冲调制器的定义
凡是能够将一种信号的电压变化（或某种信息变化）去
改变振荡参数的设备叫调制器。脉冲调制器就是用脉冲的 电压去改变微波源的振荡幅度。
二 脉冲调制器在加速器中的应用
在使用微波电场加速带电粒子的加速器中的微波源大 多是脉冲工作的。
三 脉冲调制器的作用
负责提供给微波源（磁控管、速调管）一定振幅、一 定包络宽度、一定重复周期、功率为一定大小的高压脉 冲。
I l ----调制器的输出电流
14
Rl
ul il
1 Kul1
2
3.电子枪
1) 非线性阻抗。 2)相应于磁控管是高阻(在工作点附近 约几百K ）。
因此，在设计调制器时，不考虑电子枪的负 载对调制器的影响。
15
§1.3 线型脉冲调制器的基本电路
2
充电隔离元件
5
储能元件
P MU MIM
2. 调制器的效率( M )
M P 出 P 入
3. 重复频率( f M )
fM 1TM
7
4. 脉冲波形
用于表示脉冲波形常用的三个参数
1）脉冲前沿 : 从稳定值的5%上升到90%所用的时间。
2）脉冲后沿 c : 从稳定值的90%下降到5%所用的时间。
5
四 简单工作原理 • 直流高压电源通过充电电感向传输线充电，当充到两倍
的电源电压后，处于等待状态。 • 当有一低压脉冲加到开关管（闸流管）的栅极上时，开
关管则导通。 • 传输线通过开关管向负载放电。 • 负载上得到一高压脉冲，其宽度由传输线长度决定。
6
§1.2 脉冲调制器的技术要求
一 基本参数
4
§1.1 引言
一 脉冲调制器的定义
凡是能够将一种信号的电压变化（或某种信息变化）去
改变振荡参数的设备叫调制器。脉冲调制器就是用脉冲的 电压去改变微波源的振荡幅度。
二 脉冲调制器在加速器中的应用
在使用微波电场加速带电粒子的加速器中的微波源大 多是脉冲工作的。
三 脉冲调制器的作用
负责提供给微波源（磁控管、速调管）一定振幅、一 定包络宽度、一定重复周期、功率为一定大小的高压脉 冲。
I l ----调制器的输出电流
14
Rl
ul il
1 Kul1
2
3.电子枪
1) 非线性阻抗。 2)相应于磁控管是高阻(在工作点附近 约几百K ）。
因此，在设计调制器时，不考虑电子枪的负 载对调制器的影响。
15
§1.3 线型脉冲调制器的基本电路
2
充电隔离元件
5
储能元件
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。
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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。
医用电子加速器的基本原理PPT
微波传输线、器件
微波传输的特点: 趋肤效应、辐射效应、延时效应更加明显, 不能用任何形状传输线来传输； 微波元器件中电场、磁场共同存在，相互依托, 没有单独的R、L、C等集中元件； 测量参数不能用R、U、I等表示，而是f、P、等 效阻抗等参数，普通放大器件不在适合，而用磁 控管、速调管
微波传输线、器件
微波线频率特性
任意双线
平行双线 同轴线
波导管
微带线 介质波导
10M 100M 1000M 10G 30m 3m 30cm 3cm
100G 3mm
微波传输线、器件
加速器中采用的微波传输元件： 同轴线（小功率测量） 波导（大功率微波传输） 选择传输线、元器件时注意： 功率容量、衰减大小、频率特性、尺寸等 金属面对微波相当于光的反射镜 绝缘材料对微波相当于光的透射镜
微波系统
组成：高功率微波源、微波传输系统 微波源： 磁控管（自激振荡器） 速调管（微波放大器） 传输系统： 功率馈入系统（波导窗） 隔离系统（四端环流器） 测量信号（入射波、反射波）
磁控管
自激振荡
组成：灯丝、阴极、阳极、谐振腔、磁 铁、能量引出、调频机构、水冷 空间三场作用：恒定电场 恒定磁场
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
束流传输系统
聚焦线圈 导向线圈 偏转线圈
加速管的工作特性与相关设计
1. 调节能量及剂量的方式（仿真线电压，电子 枪流强，重复频率） 2. 脉冲宽度（4μs，0.5-1%稳定度） 3. 稳频电路（±20kHz） 4. 水冷系统（ ± 0.5-1℃） 5. 测量系统（电压、电流、电磁兼容问题） 6. 其它（如时序等）
加速器原理及应用.ppt
22 December 2019
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静电加速器的应用
已先后应用过三聚甲醛辐射诱导、硅橡胶 辐射交联、隐形眼镜的辐射聚合、PVC辐 射交联、磁带的改性、线性聚乙烯的辐射 交联、含药物硅橡胶的辐照交联，其中硅 橡胶、隐形眼镜已批量生产，晶闸管电子 辐照射技术已用于工业生产。
高能加速器和高能粒子对撞机在对物 质微观结构研究中有重要的应用，研 究的物质结构越深入，所需要的能量 也越高。它可以把微观物质如氢原子 核(质子)和带电的基本粒子如电子等加 速到很高的速度，使它们得到很高的 能量，像炝弹一样进入所要研究的微 观物质或粒子内部，或将这些微观物 质轰击成碎片，以便研究其内部构造。
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对撞机
• 对撞的原理是将强
子加速到可以与光 速一样的速度，然 后引导它们撞到一 起。因为人类想知 道在那么快的速度 撞击下会发生什么 奇异的现象。
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环形加速器原理
被加速的粒子以一定的能量在一圆形结构里运动，粒子运 行的圆形轨道是由磁偶极所控制。和直线加速器不一样， 环形加速器的结构可以持续地将粒子加速，粒子会重复经 过圆形轨道上的同一点。但是粒子的能量会以同步辐射方 式发散出去。
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回旋加速器原理图
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置于中心的粒子源产生带
电粒子射出来，受到电场速， 在D形盒内不受电场，仅受磁极 间磁场的洛伦兹力，在垂直磁 场平面内作圆周运动。
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等 时 可 变 性 回 旋 加 速 器 图 （ 正 面 ）
加速器基本剂量系统
SSD+Depth与SAD相差较大时，就需要用治疗深 度处的截面大小来计算Sp
基本内容
TRS277校准原理及CF因子计算 临床剂量计算原理 临床数据采集介绍
临床需要的剂量数据
一般测量条件：SSD=SAD 设备：水箱（一、二、三维） 数据种类：PDD（OAR）、Scp、Sc、Wf、Tf
将电离室放到水中，等于在水中放一个空气腔， 气腔电离量 => 气腔剂量 => 水剂量
Dw=Mu·Nx·(W/e)·Katt·Km (Sw/Sa)u·Pu·Pcel =Mu ·ND ·(Sw/Sa)u ·Pu ·Pcel ——P77式(3-53)
ND：空气吸收剂量校准因子
标定原理及CF因子
Dw=Mu·Nx·(W/e) ·Katt ·Km·(Sw/Sa)u·Pu·Pcel 实际测量时： Dw = Mu ·CF
剂量计算物理量及定律-2
TPR（TMR）：与SSD无关（一定范围内成立） 参考模体固定 固定水箱位置及测量探头 往水箱注水以改变深度 深度Z处的剂量为Dz TPR(z) = Dz / Dref
物理意义：联系相同SPD， 不同深度的点剂量
剂量计算物理量及定律-3
InverseSquareLaw：仅对于点源成立 Sc：准直器散射的影响 Sp：参考深度处，模体散射的影响 TrayFactor(Tf)：挡块托架衰减的效果 WedgeFactor(Wf)：楔形板衰减的效果
3、如果是用小水箱（0维水箱），把水面对齐刻 度线时请注意表面张力的影响
4、如果用一维水箱，一般是先将电离室对齐到 水面，再下降到校准深度
基本内容
TRS277校准原理及CF因子计算 临床剂量计算原理 临床数据采集介绍
基本内容
TRS277校准原理及CF因子计算 临床剂量计算原理 临床数据采集介绍
临床需要的剂量数据
一般测量条件：SSD=SAD 设备：水箱（一、二、三维） 数据种类：PDD（OAR）、Scp、Sc、Wf、Tf
将电离室放到水中，等于在水中放一个空气腔， 气腔电离量 => 气腔剂量 => 水剂量
Dw=Mu·Nx·(W/e)·Katt·Km (Sw/Sa)u·Pu·Pcel =Mu ·ND ·(Sw/Sa)u ·Pu ·Pcel ——P77式(3-53)
ND：空气吸收剂量校准因子
标定原理及CF因子
Dw=Mu·Nx·(W/e) ·Katt ·Km·(Sw/Sa)u·Pu·Pcel 实际测量时： Dw = Mu ·CF
剂量计算物理量及定律-2
TPR（TMR）：与SSD无关（一定范围内成立） 参考模体固定 固定水箱位置及测量探头 往水箱注水以改变深度 深度Z处的剂量为Dz TPR(z) = Dz / Dref
物理意义：联系相同SPD， 不同深度的点剂量
剂量计算物理量及定律-3
InverseSquareLaw：仅对于点源成立 Sc：准直器散射的影响 Sp：参考深度处，模体散射的影响 TrayFactor(Tf)：挡块托架衰减的效果 WedgeFactor(Wf)：楔形板衰减的效果
3、如果是用小水箱（0维水箱），把水面对齐刻 度线时请注意表面张力的影响
4、如果用一维水箱，一般是先将电离室对齐到 水面，再下降到校准深度
基本内容
TRS277校准原理及CF因子计算 临床剂量计算原理 临床数据采集介绍