CN108235556A - 微波装置及其控制方法、直线加速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微波装置及其控制方法。微波装置包括高压发生模块、脉冲波形产生模块、磁场发生模块和微波发生模块，其中，所述高压发生模块，用于产生高压脉冲；所述脉冲波形产生模块，用于产生预定波形的电流脉冲；所述磁场发生模块，用于将所述电流脉冲转化为磁场脉冲；所述微波发生模块，用于接收来自所述高压发生模块的所述高压脉冲以及来自所述磁场发生模块的所述磁场脉冲，以输出微波脉冲。该微波装置具有多种功率模式，并能在该多种功率模式下提供具有基本恒定的峰值功率的微波脉冲。

Description

微波装置及其控制方法、直线加速器

技术领域

本发明主要涉及微波产生领域，尤其涉及适用于直线加速器的微波装置，以及微波装置的控制方法。

背景技术

图像引导放射治疗(Image Guided Radiation Therapy，IGRT)是一种在治疗前或治疗中对患者进行成像，并根据成像结果来调整治疗位置、治疗条件的放疗设备。通常而言，在IGRT中采用同一直线加速器来产生成像束流和治疗束流，成像束流通常低于3MV，治疗束流通常高于6MV。现有的产生成像束流的方案是：降低微波装置输出的微波功率，并提高注入的电子流强来获得2MV左右的成像束流。

在低能IGRT中，直线加速器的微波装置大部分为磁控管。磁控管的基本原理是：磁控管内的电子在相互垂直的恒定磁场和恒定电场的控制下，与高频电磁场发生相互作用，把从恒定电场中获得能量转变成微波能量，从而产生微波能。对于直线加速器中的磁控管，通常是对其输入脉冲的高压以产生脉冲的高压电场，对其输入直流的电流以产生恒定的磁场，从而产生所需的微波脉冲。

为了降低磁控管输出的微波功率，目前通常采用的方式是：降低输入至磁控管的脉冲高压的幅度，同时相应地降低输入至磁控管的直流电流。但是这种方式会导致磁控管工作在不稳定的工作状态，使得产生的微波脉冲不稳定，进而导致成像电子束流不稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种微波装置及其控制方法，该微波装置具有多种功率模式，并能在该多种功率模式下提供具有基本恒定的峰值功率的微波脉冲。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种微波装置，包括高压发生模块、脉冲波形产生模块、磁场发生模块和微波发生模块，其中，所述高压发生模块，用于产生高压脉冲；所述脉冲波形产生模块，用于产生预定波形的电流脉冲；所述磁场发生模块，用于将所述电流脉冲转化为磁场脉冲；所述微波发生模块，用于接收来自所述高压发生模块的所述高压脉冲以及来自所述磁场发生模块的所述磁场脉冲，以输出微波脉冲。

在本发明的一实施例中，所述微波装置具有第一功率模式，在所述第一功率模式下，所述高压发生模块产生所述高压脉冲，所述磁场发生模块产生与所述高压脉冲匹配的所述磁场脉冲，所述微波发生模块在所述高压脉冲和所述磁场脉冲的激励下产生所述微波脉冲。

在本发明的一实施例中，所述微波装置具有第二功率模式，在所述第二功率模式下，所述高压发生模块产生所述高压脉冲，所述脉冲波形产生模块产生预定波形的所述电流脉冲，所述磁场发生模块将预定波形的所述电流脉冲转化为所述磁场脉冲，其中所述微波脉冲至少包括第一部分和第二部分，其中，所述第一部分的幅值包括连续变化的部分，所述第二部分的幅值包括基本恒定的部分。

在本发明的一实施例中，所述第一部分包括峰值幅值点，所述第二部分是从所述峰值幅值点连续下降而得到的。

本发明的另一方面提供了一种微波装置，包括高压发生模块、磁场发生模块和微波发生模块，所述高压发生模块产生高压脉冲，并输入至所述微波发生模块，所述磁场发生模块产生具有预定波形的磁场脉冲，并输入至所述微波发生模块，其中，所述磁场脉冲至少包括第一磁场脉冲子部分和第二磁场脉冲子部分，所述第一磁场脉冲子部分和所述第二磁场脉冲子部分的其中一个的幅值与所述高压脉冲的幅值是匹配的，另一个的幅值与所述高压脉冲的幅值是失配的。

在本发明的一实施例中，相应地所述微波脉冲至少包括第一微波脉冲子部分和第二微波脉冲子部分，其中，所述第一微波脉冲子部分与所述高压脉冲和所述第一磁场脉冲子部分相对应，所述第二微波脉冲子部分与所述高压脉冲和所述第二磁场子部分相对应。

在本发明的一实施例中，所述第一微波脉冲子部分和所述第二微波脉冲子部分的其中之一的幅值包括基本恒定的部分。

本发明的另一方面提供了一种微波装置，包括：高压发生模块，其用于产生高压脉冲；脉冲波形产生模块，其用于产生电流脉冲；脉冲波形调谐模块，其用于对所述电流脉冲的波形进行调谐；磁场发生模块，其用于将调谐后的所述电流脉冲转化为磁场脉冲；微波发生模块，其用于接收所述高压脉冲和所述磁场脉冲，以产生微波脉冲；其中，所述微波脉冲至少包括第一部分和第二部分，在所述第一部分，所述高压脉冲的幅值和所述磁场脉冲的幅值是匹配的，在所述第二部分，所述高压脉冲的幅值和所述磁场脉冲的幅值是失配的；并且通过所述脉冲波形调谐模块对所述电流脉冲的调谐使所述微波脉冲的第二部分的幅值包括基本平坦的部分。

在本发明的一实施例中，所述脉冲波形调谐模块包括存储单元，所述存储单元存储有所述高压脉冲、所述磁场脉冲与所述微波脉冲的关系。

本发明的另一方面提供了一种微波装置，包括高压发生模块、磁场发生模块和微波发生模块，所述高压发生模块产生高压脉冲，并输入至所述微波发生模块，所述磁场发生模块产生具有预定波形的磁场脉冲，并输入至所述微波发生模块，其中，所述微波发生模块在所述高压脉冲和所述磁场脉冲的激励下产生微波脉冲，其中，所述微波脉冲至少包括具有幅值峰值点的第一部分和其后的幅值比所述峰值点的幅值小且稳定的第二部分。

本发明的另一方面提供了一种微波装置的控制方法，所述微波装置包括高压发生模块、脉冲波形产生模块、磁场发生模块和微波发生模块，所述高压发生模块用于产生高压脉冲，所述脉冲波形产生模块用于产生电流脉冲，所述磁场发生模块用于将所述电流脉冲转化为磁场脉冲，所述微波发生模块用于接收来自所述高压发生模块的所述高压脉冲以及来自所述磁场发生模块的所述磁场脉冲以输出微波脉冲所述控制方法包括：控制所述高压发生模块产生高压脉冲；控制所述脉冲波形产生模块产生预定波形的电流脉冲。

在本发明的一实施例中，所述微波装置具有第一功率模式，在所述第一功率模式下，所述控制方法控制所述脉冲波形产生模块产生预定波形的电流脉冲，以使所述磁场发生模块产生与所述高压脉冲匹配的所述磁场脉冲。

在本发明的一实施例中，所述微波装置具有第二功率模式，在所述第二功率模式下，所述控制方法控制所述脉冲波形产生模块产生预定波形的电流脉冲，以使所述微波发生模块产生的微波脉冲至少包括第一部分和第二部分，其中所述第一部分的幅值包括连续变化的部分，所述第二部分的幅值包括基本恒定的部分。

在本发明的一实施例中，所述第一部分包括峰值幅值点，所述第二部分是从所述峰值幅值点连续下降而得到的。

在本发明的另一方面提供了一种微波装置的控制方法，所述微波装置包括高压发生模块、磁场发生模块和微波发生模块，所述高压发生模块用于产生高压脉冲，并输入至所述微波发生模块，所述磁场发生模块用于产生磁场脉冲，并输入至所述微波发生模块，所述微波发生模块用于根据所述高压脉冲以及所述磁场脉冲产生微波脉冲，所述控制方法包括：控制所述高压发生模块产生高压脉冲；控制所述磁场发生模块产生具有预定波形的磁场脉冲，其中所述磁场脉冲至少包括第一磁场脉冲子部分和第二磁场脉冲子部分，所述第一磁场脉冲子部分和所述第二磁场脉冲子部分的其中一个的幅值与所述高压脉冲的幅值是匹配的，另一个的幅值与所述高压脉冲的幅值是失配的。

在本发明的一实施例中，相应地所述微波脉冲至少包括第一微波脉冲子部分和第二微波脉冲子部分，其中，所述第一微波脉冲子部分与所述高压脉冲和所述第一磁场脉冲子部分相对应，所述第二微波脉冲子部分与所述高压脉冲和所述第二磁场子部分相对应。

在本发明的一实施例中，所述第一微波脉冲子部分和所述第二微波脉冲子部分的其中之一的幅值包括基本恒定的部分。

在本发明的另一方面提供了一种微波装置的控制方法，所述微波装置包括高压发生模块、脉冲波形产生模块、脉冲波形调谐模块、磁场发生模块和微波发生模块，所述高压发生模块用于产生高压脉冲，所述脉冲波形产生模块用于产生电流脉冲，所述脉冲波形调谐模块用于对所述电流脉冲的波形进行调谐，所述磁场发生模块用于将调谐后的所述电流脉冲转化为磁场脉冲，所述微波发生模块用于接收所述高压脉冲和所述磁场脉冲，以产生微波脉冲，所述控制方法包括：控制所述高压发生模块产生高压脉冲；控制所述脉冲波形调谐模块对所述电流脉冲进行调谐，以使所述微波发生模块产生的所述微波脉冲至少包括第一部分和第二部分，在所述第一部分，所述高压脉冲的幅值和所述磁场脉冲的幅值是匹配的，在所述第二部分，所述高压脉冲的幅值和所述磁场脉冲的幅值是失配的；并且所述微波脉冲的第二部分的幅值包括基本平坦的部分。

在本发明的一实施例中，所述脉冲波形调谐模块包括存储单元，所述存储单元存储有所述高压脉冲、所述磁场脉冲与所述微波脉冲的关系。

在本发明的另一发面提供了一种微波装置的控制方法，所述微波装置包括高压发生模块、磁场发生模块和微波发生模块，所述高压发生模块用于产生高压脉冲，并输入至所述微波发生模块，所述磁场发生模块用于产生磁场脉冲，并输入至所述微波发生模块，所述微波发生模块在所述高压脉冲和所述磁场脉冲的激励下产生微波脉冲，所述控制方法包括：控制所述高压发生模块产生高压脉冲；控制所述磁场发生模块产生具有预定波形的磁场脉冲，以使所述微波脉冲至少包括具有幅值峰值点的第一部分和其后的幅值比所述峰值点的幅值小且稳定的第二部分。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

相较于现有的微波装置，本发明的微波装置具有多种功率模式，且在该多种功率模式下提供具有基本恒定的峰值功率的微波脉冲。

附图说明

图1是现有的磁控管的基本结构示意图。

图2是磁控管的磁场与高压脉冲匹配时，高压脉冲、磁场和微波脉冲的波形示意图。

图3a、3b是磁控管的磁场与高压脉冲不匹配时，高压脉冲、磁场和微波脉冲的波形示意图。

图4是本发明一实施例的微波装置的结构示意图。

图5是本发明一实施例的在第二功率模式下的高压脉冲、磁场脉冲和微波脉冲的波形示意图。

图6是本发明一实施例的微波装置控制方法的基本步骤示意图。

图7是本发明另一实施例的微波装置的结构示意图。

图8是本发明一实施例的高压脉冲、磁场脉冲和微波脉冲的波形示意图。

图9是本发明另一实施例的微波装置控制方法的基本步骤示意图。

图10是本发明另一实施例的微波装置的结构示意图。

图11是本发明另一实施例的微波装置控制方法的基本步骤示意图。

图12是本发明另一实施例的微波装置的结构示意图。

图13是本发明另一实施例的微波装置控制方法的基本步骤示意图。

图14是本发明一实施例的直线加速器的结构示意图。

图15是本发明一实施例的直线加速器输出的束流的波形示意图。

图16是现有的直线加速器输出的束流的波形示意图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

图1是现有的磁控管的基本结构示意图。请参考图1，磁控管10包括高压发生模块11、磁场发生模块12和微波发生模块13。高压发生模块11 产生高压脉冲并施加至微波发生模块13，磁场发生模块12产生恒定磁场并施加至微波发生模块13，高压脉冲产生的电场和磁场相互垂直。微波发生模块13内的电子在电场和磁场的作用下，把从电场中获得的能量转变成微波能量，从而产生微波能。

图2是磁控管的磁场与高压脉冲匹配时，高压脉冲、磁场和微波脉冲的波形示意图。请参考图2，高压脉冲HV具有恒定的顶，磁场B具有恒定的磁感应强度B0，并且磁感应强度B0与高压脉冲HV相匹配，因此，微波发生模块13产生同样具有恒定的顶的微波脉冲RF，且微波脉冲RF的形状与高压脉冲HV的形状相同或类似。

图3a、3b是磁控管的磁场与高压脉冲不匹配时，高压脉冲、磁场和微波脉冲的波形示意图。请参考图3a，图3a中的高压脉冲HV与图2的高压脉冲HV相同，具有恒定的顶，但图3a中的磁场B具有恒定的磁感应强度 B1，并且磁感应强度B1小于图2的磁感应强度B0。此时，微波发生模块 13产生的微波脉冲RF具有向上倾斜的顶，即微波脉冲RF的幅值斜率大于零。请参考图3b，图3b中的高压脉冲HV与图2的高压脉冲HV相同，具有恒定的顶，但图3b中的磁场B具有恒定的磁感应强度B1，并且磁感应强度B1大于图2的磁感应强度B0。此时，微波发生模块13产生的微波脉冲RF具有向下倾斜的顶，即微波脉冲RF的幅值斜率小于零。

在现代的医用直线加速器中，通常地，既会用到治疗束流也会用到成像束流，而且以成像束流的成像来指导治疗束流的治疗，这也被叫做成像引导放疗(IGRT)。成像束流的能量与治疗束流的能量相比是偏低的，例如，治疗束流通常是MV级的，而成像束流是KV级的。在一种可行的例子中，IGRT在产生成像束流时，通过降低输入至微波装置的高压脉冲的幅度，同时相应降低输入至微波装置的磁感应强度，以降低微波装置输出的微波脉冲的功率。然而，本发明的发明人发现，在此种模式下，微波装置不容易起振，且其输出的微波脉冲的功率不稳定。为解决此技术问题，本发明提出了一种在低功率模式下能够输出稳定的微波脉冲的微波装置。

图4是本发明一实施例的微波装置的结构示意图。请参考图4，微波装置20可以包括高压发生模块21、脉冲波形产生模块22、磁场发生模块 23和微波发生模块24。其中，高压脉冲发生模块21适用于产生高压脉冲，脉冲波形产生模块22适用于产生预定波形的电流脉冲，磁场发生模块23 适用于将脉冲波形产生模块22产生的电流脉冲转化为磁场脉冲，微波发生模块24适用于接收来自高压发生模块21的高压脉冲以及来自磁场发生模块23的磁场脉冲，以输出微波脉冲。

微波装置20可以具有第一功率模式和第二功率模式。

在第一功率模式下，高压发生模块21产生高压脉冲，例如高压脉冲可以为45千伏(KV)，磁场发生模块23产生与该高压脉冲相匹配的磁场脉冲，此时，微波发生模块24在该高压脉冲和该磁场脉冲的激励下产生微波脉冲。可以理解，在IGRT的微波装置中，第一功率模式可以对应于治疗束流模式。

在第二功率模式下，高压发生模块21产生高压脉冲，例如高压脉冲可以为28千伏(KV)，脉冲波形产生模块22产生预定波形的电流脉冲，磁场发生模块23将该预定波形的电流脉冲转换为磁场脉冲，使微波发生模块 24产生的微波脉冲至少包括第一部分和第二部分，其中，第一部分的幅值包括连续变化的部分，第二部分的幅值包括基本恒定的部分。在一实施例中，第一部分包括峰值幅值点，第二部分是从该峰值幅值点连续下降而得到的。同样可以理解，在IGRT的微波装置中，第二功率模式可以对应于成像束流模式。

虽然在上述的说明中是以第一功率模式下的高压脉冲的电压高于第二功率模式下的高压脉冲的电压为例进行说明的，但可以理解，第一功率模式下的高压脉冲的电压还可以低于第二功率模式下的高压脉冲的电压，并且仍具有如上说明的第一功率模式下和第二功率模式下的波形。

需要说明的是，在本发明的上下文中，“恒定”、“平坦”并非仅包含理想意义下的恒定、平坦，而是包含在具体场景下所允许的偏差，例如存在±0.5％、±1％、±3％、±5％、±10％的偏差均可以包含在本发明中的“恒定”、“平坦”的范围内。

图5是本发明一实施例的在第二功率模式下的高压脉冲、磁场脉冲和微波脉冲的波形示意图。请参考图5，高压脉冲HV在t1时间内可以具有保持恒定的幅度。磁场脉冲B在t2时间内可以具有与高压脉冲HV相匹配的幅度B0，或者具有高于与高压脉冲HV相匹配的幅度，且在t2时间内该磁场脉冲B的幅度保持恒定。如此，可以使微波发生模块24快速起振。时间t2与时间t1至少部分重叠，如图5所示具有重叠时间t12。优选地，重叠时间t12可以大于等于微波发生模块24的起振时间，以使微波发生模块 24充分起振。在时间t2之后的t3时间内，磁场脉冲B可以具有持续增大的幅度。时间t3与时间t1至少部分重叠，如图5所示具有重叠时间t13。在重叠时间t13内，微波脉冲RF具有基本恒定的功率。归纳而言，微波功率源20在第二功率模式下，通过高压发生模块21产生具有恒定幅度的高压脉冲HV，以及磁场发生模块23产生具有预定波形的磁场脉冲B，以使微波发生模块24在具有恒定幅度的高压脉冲HV和具有预定波形的磁场脉冲B的激励下，产生微波脉冲RF，其中，该微波脉冲RF至少包括持续时间为t4的且幅值大致恒定的功率。前述磁场脉冲B可由脉冲波形产生模块 22产生的具有预定波形的电流脉冲产生。在一实施例中，脉冲波形产生模块22可以根据记录有时间-幅度关系的查找表来产生该预定波形的电流脉冲。

在一非限制性的实施例中，磁场发生模块23可以通过电磁铁来产生磁场，并通过调制驱动电流以使电磁铁产生所需的磁场脉冲。

图6是本发明一实施例的微波装置控制方法的基本步骤示意图。请参考图6，微波装置控制方法30适用于如图4所示的微波装置20，该控制方法可以包括：

步骤31：控制高压发生模块产生高压脉冲；

步骤32：控制脉冲波形产生模块产生具有预定波形的电流脉冲。

在微波装置20的第一功率模式下，在步骤32中，控制脉冲波形产生模块 22产生预定波形的电流脉冲，以使磁场发生模块23产生与高压脉冲匹配的磁场脉冲。

在微波装置20的第二功率模式下，在步骤32中，控制脉冲波形产生模块 22产生预定波形的电流脉冲，以使微波发生模块24产生的微波脉冲至少包括第一部分和第二部分，其中第一部分的幅值包括连续变化的部分，第二部分的幅值包括基本恒定的部分。在一实施例中，第一部分包括峰值幅值点，第二部分是从该峰值幅值点连续下降而得到的。

本领域技术人员应可以理解，只要高压脉冲和磁场脉冲能够激励微波发生模块24产生所需的微波脉冲，对步骤31和步骤32并无严格的先后顺序的要求。

图7是本发明另一实施例的微波装置的结构示意图。请参考图7，微波装置40包括高压发生模块41、磁场发生模块42和微波发生模块43。其中，高压发生模块41产生高压脉冲，并输入至微波发生模块43，磁场发生模块42产生具有预定波形的磁场脉冲，并输入至微波发生模块43，微波发生模块43根据该高压脉冲和该磁场脉冲产生微波脉冲。

在一实施例中，磁场发生模块42产生的磁场脉冲至少包括第一磁场脉冲子部分和第二磁场脉冲子部分，第一磁场脉冲子部分和第二磁场脉冲子部分的其中一个的幅值与高压脉冲的幅值是匹配的，另一个的幅值与高压脉冲的幅值是失配的。相应地，微波发生模块43产生的微波脉冲也至少包括第一微波脉冲子部分和第二微波脉冲子部分，其中，第一微波脉冲子部分与高压脉冲和第一磁场脉冲子部分相对应，第二微波脉冲子部分与高压脉冲和第二磁场子部分相对应。在一优选的实施例中，第一微波脉冲子部分和第二微波脉冲子部分的其中之一的幅值包括基本恒定的部分。

图8示出了一更具体的实施例。请参考图8，磁场发生模块42产生的磁场脉冲B至少包括第一磁场脉冲子部分(t2时间范围内的磁场脉冲)和第二磁场脉冲子部分(t3时间范围内的磁场脉冲)，第一磁场脉冲子部分的幅值与高压脉冲HV的幅值是匹配的，第二磁场脉冲子部分的幅值与高压脉冲HV的幅值是失配的。相应地，微波发生模块43产生的微波脉冲 RF也至少包括第一微波脉冲子部分(t12时间范围内的微波脉冲)和第二微波脉冲子部分(t13时间范围内的微波脉冲)，其中，第一微波脉冲子部分与高压脉冲和第一磁场脉冲子部分相对应，第二微波脉冲子部分与高压脉冲和第二磁场子部分相对应。在图8所示的实施例中，第一微波脉冲子部分的幅值具有基本恒定的部分。

图9是本发明另一实施例的微波装置控制方法的基本步骤示意图。请参考图9，微波装置控制方法50适用于如图7所示的微波装置40，该控制方法可以包括：

步骤51：控制高压发生模块产生高压脉冲；

步骤52：控制磁场发生模块产生具有预定波形的磁场脉冲。

在一实施例中，在步骤52中产生的磁场脉冲至少包括第一磁场脉冲子部分和第二磁场脉冲子部分，第一磁场脉冲子部分和第二磁场脉冲子部分的其中一个的幅值与高压脉冲的幅值是匹配的，另一个的幅值与高压脉冲的幅值是失配的。相应地，所产生的微波脉冲也至少包括第一微波脉冲子部分和第二微波脉冲子部分，其中，第一微波脉冲子部分与高压脉冲和第一磁场脉冲子部分相对应，第二微波脉冲子部分与高压脉冲和第二磁场子部分相对应。在一优选的实施例中，第一微波脉冲子部分和第二微波脉冲子部分的其中之一的幅值包括基本恒定的部分。

本领域技术人员应可以理解，只要高压脉冲和磁场脉冲能够激励微波发生模块43产生所需的微波脉冲，对步骤51和步骤52并无严格的先后顺序的要求。

图10是本发明另一实施例的微波装置的结构示意图。请参考图10，微波装置60包括高压发生模块61、脉冲波形产生模块62、脉冲波形调谐模块63、磁场发生模块64和微波发生模块65。其中，高压发生模块61用于产生高压脉冲，脉冲波形产生模块62用于产生电流脉冲，脉冲波形调谐模块63用于对电流脉冲的波形进行调谐，磁场发生模块64用于将调谐后的电流脉冲转化为磁场脉冲，微波发生模块65用于接收高压脉冲和磁场脉冲，以产生微波脉冲。

在一实施例中，微波脉冲至少包括第一部分和第二部分，在第一部分，高压脉冲的幅值和磁场脉冲的幅值是匹配的，在第二部分，高压脉冲的幅值和磁场脉冲的幅值是失配的；并且通过脉冲波形调谐模块63对电流脉冲的调谐使微波脉冲的第二部分的幅值包括基本平坦的部分。

在一些实施例中，在脉冲波形调谐模块63中还可以包括存储单元631，其存储有高压脉冲、磁场脉冲和微波脉冲的关系。

图11是本发明另一实施例的微波装置控制方法的基本步骤示意图。请参考图11，微波装置控制方法70适用于如图10所示的微波装置60，该控制方法可以包括：

步骤71：控制高压发生模块产生高压脉冲；

步骤72：控制脉冲波形调谐模块对电流脉冲进行调谐。

在一实施例中，微波脉冲至少包括第一部分和第二部分，在第一部分，高压脉冲的幅值和磁场脉冲的幅值是匹配的，在第二部分，高压脉冲的幅值和磁场脉冲的幅值是失配的；并且通过步骤72对电流脉冲的调谐使微波脉冲的第二部分的幅值包括基本平坦的部分。

本领域技术人员应可以理解，只要高压脉冲和磁场脉冲能够激励微波发生模块65产生所需的微波脉冲，对步骤71和步骤72并无严格的先后顺序的要求。

图12是本发明另一实施例的微波装置的结构示意图。请参考图12，微波装置80包括高压发生模块81、磁场发生模块82和微波发生模块83。其中，高压发生模块81产生高压脉冲，并输入至微波发生模块83，磁场发生模块82产生具有预定波形的磁场脉冲，并输入至微波发生模块83，微波发生模块83在高压脉冲和磁场脉冲的激励下产生微波脉冲。在一实施例中，微波发生模块83产生的微波脉冲至少包括具有幅值峰值点的第一部分和其后的幅值比所述峰值点的幅值小且稳定的第二部分。

图13是本发明另一实施例的微波装置控制方法的基本步骤示意图。请参考图13，微波装置控制方法90适用于如图12所示的微波装置80，该控制方法可以包括：

步骤91：控制高压发生模块产生高压脉冲；

步骤92：控制磁场发生模块产生具有预定波形的磁场脉冲。

在一实施例中，在步骤92产生的磁场脉冲使微波发生模块83产生的微波脉冲至少包括具有幅值峰值点的第一部分和其后的幅值比所述峰值点的幅值小且稳定的第二部分。

本领域技术人员应可以理解，只要高压脉冲和磁场脉冲能够激励微波发生模块83产生所需的微波脉冲，对步骤91和步骤92并无严格的先后顺序的要求。

可以理解，微波装置控制方法30、50、70、90可以在例如计算机软件、硬件或计算机软件与硬件的组合的计算机可读取介质中加以实施。对于硬件实施而言，本发明中所描述的实施例可在一个或多个专用集成电路 (ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行上述功能的其它电子装置或上述装置的选择组合来加以实施。在部分情况下，这类实施例可以通过控制器进行实施。对软件实施而言，本发明中所描述的实施例可通过诸如程序模块 (procedures)和函数模块(functions)等独立的软件模块来加以实施，其中每一个模块执行一个或多个本文中描述的功能和操作。软件代码可通过在适当编程语言中编写的应用软件来加以实施，可以储存在内存中，由控制器或处理器执行。

图14是本发明一实施例的直线加速器的结构示意图。请参考图14，直线加速器100包括电子注入装置110、加速装置120、靶130和微波装置 140。电子注入装置110、加速装置120和靶130依次连接，微波装置140 与加速装置120连接。微波装置140将微波脉冲输出至加速装置120，电子注入装置110将电子注入至加速装置120，电子在加速装置120中在微波脉冲的作用下进行加速。经加速后的电子从加速装置120中输出，轰击靶130，以产生束流。在一优选的实施例中，微波装置140可以是如图4、图7、图 10、图12所示的微波装置20、40、60、80。此时，直线加速器100输出的束流具有如图15所示的波形。具体来说，束流在时间t5内具有较高的幅度，且具有平稳的幅度；束流在时间t6内具有较低的幅度，其幅度也是基本恒定的。相较于如图16所示的现有的直线加速器输出的不稳定的束流，直线加速器40输出的束流在时间t6内具有恒定的幅度。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种微波装置，包括高压发生模块、脉冲波形产生模块、磁场发生模块和微波发生模块，其特征在于：

所述高压发生模块，用于产生高压脉冲；

所述脉冲波形产生模块，用于产生预定波形的电流脉冲；

所述磁场发生模块，用于将所述电流脉冲转化为磁场脉冲；

所述微波发生模块，用于接收来自所述高压发生模块的所述高压脉冲以及来自所述磁场发生模块的所述磁场脉冲，以输出微波脉冲。

2.根据权利要求1所述的微波装置，其特征在于，所述微波装置具有第一功率模式，在所述第一功率模式下，所述高压发生模块产生所述高压脉冲，所述磁场发生模块产生与所述高压脉冲匹配的所述磁场脉冲，所述微波发生模块在所述高压脉冲和所述磁场脉冲的激励下产生所述微波脉冲。

3.根据权利要求1所述的微波装置，其特征在于，所述微波装置具有第二功率模式，在所述第二功率模式下，所述高压发生模块产生所述高压脉冲，所述脉冲波形产生模块产生预定波形的所述电流脉冲，所述磁场发生模块将预定波形的所述电流脉冲转化为所述磁场脉冲，其中所述微波脉冲至少包括第一部分和第二部分，其中，所述第一部分的幅值包括连续变化的部分，所述第二部分的幅值包括基本恒定的部分。

4.根据权利要求3所述的微波装置，其特征在于，所述第一部分包括峰值幅值点，所述第二部分是从所述峰值幅值点连续下降而得到的。

5.一种微波装置，包括高压发生模块、磁场发生模块和微波发生模块，所述高压发生模块产生高压脉冲，并输入至所述微波发生模块，所述磁场发生模块产生具有预定波形的磁场脉冲，并输入至所述微波发生模块，其中，所述磁场脉冲至少包括第一磁场脉冲子部分和第二磁场脉冲子部分，所述第一磁场脉冲子部分和所述第二磁场脉冲子部分的其中一个的幅值与所述高压脉冲的幅值是匹配的，另一个的幅值与所述高压脉冲的幅值是失配的。

6.根据权利要求5所述的微波装置，其特征在于，相应地所述微波脉冲至少包括第一微波脉冲子部分和第二微波脉冲子部分，其中，所述第一微波脉冲子部分与所述高压脉冲和所述第一磁场脉冲子部分相对应，所述第二微波脉冲子部分与所述高压脉冲和所述第二磁场子部分相对应。

7.根据权利要求6所述的微波装置，其特征在于，所述第一微波脉冲子部分和所述第二微波脉冲子部分的其中之一的幅值包括基本恒定的部分。

8.一种微波装置，包括：

高压发生模块，其用于产生高压脉冲；

脉冲波形产生模块，其用于产生电流脉冲；

脉冲波形调谐模块，其用于对所述电流脉冲的波形进行调谐；

磁场发生模块，其用于将调谐后的所述电流脉冲转化为磁场脉冲；

微波发生模块，其用于接收所述高压脉冲和所述磁场脉冲，以产生微波脉冲；

其中，所述微波脉冲至少包括第一部分和第二部分，在所述第一部分，所述高压脉冲的幅值和所述磁场脉冲的幅值是匹配的，在所述第二部分，所述高压脉冲的幅值和所述磁场脉冲的幅值是失配的；并且通过所述脉冲波形调谐模块对所述电流脉冲的调谐使所述微波脉冲的第二部分的幅值包括基本平坦的部分。

9.根据权利要求8所述的微波装置，其特征在于，所述脉冲波形调谐模块包括存储单元，所述存储单元存储有所述高压脉冲、所述磁场脉冲与所述微波脉冲的关系。

10.一种微波装置，包括高压发生模块、磁场发生模块和微波发生模块，所述高压发生模块产生高压脉冲，并输入至所述微波发生模块，所述磁场发生模块产生具有预定波形的磁场脉冲，并输入至所述微波发生模块，其中，所述微波发生模块在所述高压脉冲和所述磁场脉冲的激励下产生微波脉冲，其中，所述微波脉冲至少包括具有幅值峰值点的第一部分和其后的幅值比所述峰值点的幅值小且稳定的第二部分。

11.一种微波装置的控制方法，所述微波装置包括高压发生模块、脉冲波形产生模块、磁场发生模块和微波发生模块，所述高压发生模块用于产生高压脉冲，所述脉冲波形产生模块用于产生电流脉冲，所述磁场发生模块用于将所述电流脉冲转化为磁场脉冲，所述微波发生模块用于接收来自所述高压发生模块的所述高压脉冲以及来自所述磁场发生模块的所述磁场脉冲以输出微波脉冲所述控制方法包括：

控制所述高压发生模块产生高压脉冲；

控制所述脉冲波形产生模块产生预定波形的电流脉冲。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述微波装置具有第一功率模式，在所述第一功率模式下，所述控制方法控制所述脉冲波形产生模块产生预定波形的电流脉冲，以使所述磁场发生模块产生与所述高压脉冲匹配的所述磁场脉冲。

13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述微波装置具有第二功率模式，在所述第二功率模式下，所述控制方法控制所述脉冲波形产生模块产生预定波形的电流脉冲，以使所述微波发生模块产生的微波脉冲至少包括第一部分和第二部分，其中所述第一部分的幅值包括连续变化的部分，所述第二部分的幅值包括基本恒定的部分。

14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述第一部分包括峰值幅值点，所述第二部分是从所述峰值幅值点连续下降而得到的。

15.一种微波装置的控制方法，所述微波装置包括高压发生模块、磁场发生模块和微波发生模块，所述高压发生模块用于产生高压脉冲，并输入至所述微波发生模块，所述磁场发生模块用于产生磁场脉冲，并输入至所述微波发生模块，所述微波发生模块用于根据所述高压脉冲以及所述磁场脉冲产生微波脉冲，所述控制方法包括：

控制所述高压发生模块产生高压脉冲；

控制所述磁场发生模块产生具有预定波形的磁场脉冲，其中所述磁场脉冲至少包括第一磁场脉冲子部分和第二磁场脉冲子部分，所述第一磁场脉冲子部分和所述第二磁场脉冲子部分的其中一个的幅值与所述高压脉冲的幅值是匹配的，另一个的幅值与所述高压脉冲的幅值是失配的。

16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，相应地所述微波脉冲至少包括第一微波脉冲子部分和第二微波脉冲子部分，其中，所述第一微波脉冲子部分与所述高压脉冲和所述第一磁场脉冲子部分相对应，所述第二微波脉冲子部分与所述高压脉冲和所述第二磁场子部分相对应。

17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，所述第一微波脉冲子部分和所述第二微波脉冲子部分的其中之一的幅值包括基本恒定的部分。

18.一种微波装置的控制方法，所述微波装置包括高压发生模块、脉冲波形产生模块、脉冲波形调谐模块、磁场发生模块和微波发生模块，所述高压发生模块用于产生高压脉冲，所述脉冲波形产生模块用于产生电流脉冲，所述脉冲波形调谐模块用于对所述电流脉冲的波形进行调谐，所述磁场发生模块用于将调谐后的所述电流脉冲转化为磁场脉冲，所述微波发生模块用于接收所述高压脉冲和所述磁场脉冲，以产生微波脉冲，所述控制方法包括：

控制所述高压发生模块产生高压脉冲；

控制所述脉冲波形调谐模块对所述电流脉冲进行调谐，以使所述微波发生模块产生的所述微波脉冲至少包括第一部分和第二部分，在所述第一部分，所述高压脉冲的幅值和所述磁场脉冲的幅值是匹配的，在所述第二部分，所述高压脉冲的幅值和所述磁场脉冲的幅值是失配的；并且所述微波脉冲的第二部分的幅值包括基本平坦的部分。

19.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于，所述脉冲波形调谐模块包括存储单元，所述存储单元存储有所述高压脉冲、所述磁场脉冲与所述微波脉冲的关系。

20.一种微波装置的控制方法，所述微波装置包括高压发生模块、磁场发生模块和微波发生模块，所述高压发生模块用于产生高压脉冲，并输入至所述微波发生模块，所述磁场发生模块用于产生磁场脉冲，并输入至所述微波发生模块，所述微波发生模块在所述高压脉冲和所述磁场脉冲的激励下产生微波脉冲，所述控制方法包括：

控制所述高压发生模块产生高压脉冲；

控制所述磁场发生模块产生具有预定波形的磁场脉冲，以使所述微波脉冲至少包括具有幅值峰值点的第一部分和其后的幅值比所述峰值点的幅值小且稳定的第二部分。