CN114302551A - 加速管及加速器 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种加速管及加速器，涉及医疗器械技术领域。加速管包括多个加速腔以及边耦合腔；多个加速腔依次连通，并形成粒子通道；粒子通道用于供待加速粒子依次穿过多个加速腔；边耦合腔耦合于相邻的两加速腔，边耦合腔对应设置有能量开关，能量开关包括可独立控制的多个调节机构，调节机构用于调节相应加速腔向待加速粒子提供的加速度。能量开关包括多个可独立控制的调节机构，可以通过控制调节机构伸入至边耦合结构中的数量控制边耦合腔对应的加速腔的电磁场的场强，进而控制待加速粒子的加速度，从而实现不同能量的电子束，使加速器具有多种能量的电子束，从而提高了加速管及加速器的使用范围。

Description

加速管及加速器

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体而言，涉及一种加速管及加速器。

背景技术

加速管主要应用于加速器上，加速器为利用微波电磁场加速电子并且具有直线运动轨道的加速装置。加速器能够产生高能电子线，通过产生的电子线轰击治疗靶，调节电子线的剂量后，放射治疗肿瘤。通过高能电子线放射治疗肿瘤，具有剂量率高，照射时间短，照射野大，剂量均匀性和稳定性好等优点。而加速管是加速器中产生射线的核心部件，可以通过加速管调节电子线的能量。目前大部分的加速器功能单一，大多数只能生成一种能量的电子线，导致整个加速器的用途变窄。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种加速管及加速器，其通过控制调节机构伸入至边耦合结构中的数量使加速器具有多种能量的电子束，从而提高了加速管及加速器的使用范围。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供了一种加速管，所述加速管包括：多个加速腔以及边耦合腔；

多个所述加速腔依次连通，并形成粒子通道；所述粒子通道用于供待加速粒子依次穿过多个所述加速腔；

所述边耦合腔耦合于相邻的两加速腔，所述边耦合腔对应设置有能量开关，所述能量开关包括可独立控制的多个调节机构，所述调节机构用于调节相应加速腔向所述待加速粒子提供的加速度。

在本发明可选的实施例中，所述能量开关包括可独立控制的两个调节机构；

所述调节机构通过调整伸入边耦合腔内的长短，调节相应所述加速腔向所述待加速粒子提供的加速度。

在本发明可选的实施例中，所述调节机构包括调谐组件；

所述边耦合腔的外壁设置有穿孔，两个调节机构中的调谐组件密封的穿设于所述穿孔，且并排放置；通过调整两个所述调谐组件伸入边耦合腔内的长短调节相应加速腔向所述待加速粒子提供的加速度。

在本发明可选的实施例中，所述调节机构还包括驱动组件；

所述驱动组件的输出端与所述调谐组件连接，以带动所述调谐组件沿所述穿孔的轴向移动。

在本发明可选的实施例中，所述能量开关还包括密封组件；

所述密封组件用于密封所述边耦合腔的穿孔，且所述密封组件朝向边耦合腔内的一侧与两个调节机构中的调谐组件连接；所述密封组件的另一侧与两个所述调节机构中的所述驱动组件连接；并且同一所述调节机构的所述调谐组件与所述驱动组件位置对应。

在本发明可选的实施例中，所述密封组件为设置有两个凸起的波纹管，每个凸起位置设置对应的调节机构。

在本发明可选的实施例中，所述能量开关包括至少三种工作状态：

第一工作状态：两个调节机构对应的调谐组件，均伸入边耦合腔，且到达边耦合腔的鼻锥位置；

第二工作状态：两个调节机构中任一调节机构的调谐组件，伸入边耦合腔，且到达边耦合腔的鼻锥位置；

第三工作状态：两个调节机构对应的调谐组件，均未伸入边耦合腔。

在本发明可选的实施例中，所述能量开关还包括联动控制组件；

所述联动控制组件与所有边耦合腔对应的驱动组件连接，用于同步控制所有边耦合腔的所述能量开关。

在本发明可选的实施例中，所述边耦合腔内还设置有隔离组件；

所述隔离组件耦接于所述边耦合腔的内壁，用于将所述调谐组件与所述加速腔真空密封地隔离。

第二方面，本发明实施例提供了一种加速器，包括第一方面提供的所述加速管。

本发明实施例的有益效果：加速管包括多个加速腔以及边耦合腔；多个加速腔依次连通，并形成粒子通道；粒子通道用于供待加速粒子依次穿过多个加速腔；边耦合腔耦合于相邻的两加速腔，边耦合腔对应设置有能量开关，能量开关包括可独立控制的多个调节机构，调节机构用于调节相应加速腔向待加速粒子提供的加速度。

在本发明实施例中，调节机构可伸入至边耦合腔内，改变边耦合腔对应的加速腔的电磁场的场强，从而改变电子线的能量。能量开关包括多个可独立控制的调节机构，可以通过控制调节机构伸入至边耦合结构中的数量控制边耦合腔对应的加速腔的电磁场的场强，进而控制待加速粒子的加速度，从而实现不同能量的电子束，使加速器具有多种能量的电子束，从而提高了加速管及加速器的使用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的第一实施例提供的加速管的结构示意图。

图2为本发明的第一实施例提供的加速管的能量开关的结构示意图。

图3为本发明的第一实施例提供的加速管的能量开关的组成框图。

图标：100-加速管；110-加速腔；112-粒子通道；120-边耦合腔；122-穿孔；130-能量开关；132-调节机构；1322-调谐组件；1324-驱动组件；134-联动控制组件；136-密封组件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参阅图1，本实施例提供了一种加速管100，本实施例提供的加速管100通过控制调节机构132伸入至边耦合结构中的数量控制边耦合腔120对应的加速腔110的电磁场的场强，进而控制待加速粒子的加速度，从而实现不同能量的电子束，使加速器具有多种能量的电子束，从而提高了加速管100及加速器的使用范围。

加速管100主要用于应用于加速器上，加速器用于利用微波电磁场加速电子并且具有直线运动轨道的加速装置。加速器能够产生高能电子线，通过产生的电子线轰击治疗靶，调节电子线的剂量后，放射治疗肿瘤。通过高能电子线放射治疗肿瘤，具有剂量率高，照射时间短，照射野大，剂量均匀性和稳定性好等优点。

而加速管100是加速器中产生射线的核心部件，可以通过加速管100调节电子线的能量。目前大部分的加速器功能单一，大多数只能生成一种能量的电子线，导致整个加速器的用途变窄。本实施例提供的加速管100能够改善上述问题，能够调节电子线的能量，使加速器具有多种能量的电子束，从而提高了加速管100及加速器的使用范围。

在本实施例中，加速管100包括：多个加速腔110以及边耦合腔120；多个加速腔110依次连通，并形成粒子通道112；粒子通道112用于供待加速粒子依次穿过多个加速腔110；边耦合腔120耦合于相邻的两加速腔110，边耦合腔120对应设置有能量开关130，能量开关130包括可独立控制的多个调节机构132，调节机构132用于调节相应加速腔110向待加速粒子提供的加速度。

容易理解的是，多个加速腔110依次连通表示相邻的两个加速腔110相互连通，从而使多个依次连通的加速腔110形成粒子通道。

粒子通道112指电子束的流动通道，电子枪发出的电子束沿着粒子通道112流动，经过加速管100的加速后，轰击在治疗靶上，通过治疗靶调节电子束的能量后，放射治疗肿瘤。

在本实施例中，调节机构132可伸入至边耦合腔120内，改变边耦合腔120对应的加速腔110的电磁场的场强，从而改变电子线的能量。能量开关130包括多个可独立控制的调节机构132，可以通过控制调节机构132伸入至边耦合结构中的数量控制边耦合腔120对应的加速腔110的电磁场的场强，进而控制待加速粒子的加速度，从而实现不同能量的电子束，使加速器具有多种能量的电子束，从而提高了加速管100及加速器的使用范围。

在本实施例中，能量开关130包括可独立控制的两个调节机构132；调节机构132通过调整伸入边耦合腔120内的长短，调节相应加速腔110向待加速粒子提供的加速度。

在本实施例中，调节机构132的数量为两个，控制调节机构132进入到边耦合腔120内的长短，可以调节与边耦合腔120对应的加速腔110的电磁场的场强，从而改变待加速粒子的加速度，改变电子束的能量。

其中，调节机构132进入到边耦合腔120的长度越长，则对应的加速腔110内的场强就越弱，调节结构进入到边耦合腔120内的长度越短，则对应的加速腔110内的场强就越强，可以通过控制调节结构进入到边耦合腔120内的长度来边耦合腔120对应的加速腔110的场强，从而调节待加速粒子的加速度，从而调节电子束的能量。

容易理解的是，调节机构132的数量越多，则能量开关130对应调节的待加速粒子的加速度的等级越多，可以实现更精准的加速度的调节。相应地，调节机构132的数量越多，则整个加速管100的成本越高。在调节待加速粒子的加速度同时需要兼顾整个加速管100的成本。设置两个调节机构132基本能够实现加速度的无极调速，因此将调节机构132的数量设置为两个。

请参阅图2及图3，在本实施例中，调节机构132包括调谐组件1322；边耦合腔120的外壁设置有穿孔122，两个调节机构132中的调谐组件1322密封的穿设于穿孔122，且并排放置；通过调整两个调谐组件1322伸入边耦合腔120内的长短调节相应加速腔110向待加速粒子提供的加速度。

在本实施例中，两个调谐组件1322并排设置在边耦合腔120的同一侧，两个调谐组件1322可以通过同一个穿孔122伸入至边耦合腔120内，可以在边耦合腔120的同一侧设置两个穿孔122，两个调谐组件1322分别穿过两个穿孔122进入到边耦合腔120内。即一个调谐组件1322穿过一个穿孔122进入到边耦合腔120内。可以单独控制两个调谐组件1322的进入到边耦合腔120内的长度来控制待加速粒子的加速度，从而控制电子束的能量。在调节待加速粒子的加速度时，可以独立控制两个调谐组件1322，即可以独立控制两个调谐组件1322中的其中任意一个，可以分别控制两个调谐组件1322伸入至边耦合腔120内的长度。

在本实施例中，调节机构132还包括驱动组件1324；驱动组件1324的输出端与调谐组件1322连接，以带动调谐组件1322沿穿孔122的轴向移动。

其中，驱动组件1324与调谐组件1322传动连接，用于带动调谐组件1322通过穿孔122进入到边耦合腔120内，或者带动调谐组件1322向远离边耦合腔120的方向运动，使调谐组件1322从边耦合腔120内拔出。

也就是说，驱动组件1324的主要作用是带动调谐组件1322运动，从而调节调谐组件1322进入到边耦合腔120中的长度。

其中，驱动组件1324可以是驱动电机，通过控制驱动电机的驱动脉冲从而控制调谐组件1322进入到边耦合腔120内的长度。同样的，控制驱动电机反转则可以将调谐组件1322从边耦合腔120中抽出。

在本实施例中，能量开关130还包括联动控制组件134；联动控制组件134与所有边耦合腔120对应的驱动组件1324连接，用于同步控制所有边耦合腔120的能量开关130。

在本实施例中，联动控制组件134与多个驱动组件1324电连接，用于联动控制多个能量开关130的驱动组件1324，从而实现调节调谐组件1322在边耦合腔120中的长度，调节待加速粒子的加速度，改变电子束的能量。

在本实施例中，多个驱动组件1324可以独立工作，也可以在联动控制组件134的带动下协调工作。换言之，联动控制组件134可以只通过控制其中任意一个驱动组件1324来调节对应的调谐组件1322伸入至边耦合腔120中的长度，从而调节待加速粒子的加速度。可以是通过控制多个驱动组件1324，通过多个驱动组件1324来调节每个驱动组件1324对应的调谐组件1322的长度，从而来调节待加速粒子的加速度。

在本实施例中，能量开关130还包括密封组件136；密封组件136用于密封边耦合腔120的穿孔122，且密封组件136朝向边耦合腔120内的一侧与两个调节机构132中的调谐组件1322连接；密封组件136的另一侧与两个调节机构132中的驱动组件1324连接；并且同一调节机构132的调谐组件1322与驱动组件1324位置对应。

在本实施例中，为了能够减少磁场的损失，在将调谐组件1322安装穿孔122的过程中，需要对调谐组件1322与穿孔122进行密封，密封组件136设置在边耦合腔120内，能够使调谐组件1322在驱动组件1324相对于边耦合腔120运动的条件下，对调谐组件1322起到密封作用，提高加速管100对待加速粒子的加速效果。

在本实施例中，密封组件136为设置有两个凸起的波纹管，每个凸起位置设置对应的调节机构132。

在本实施例中，波纹管一端密封，另一端与穿孔122连接，能够密封住穿孔，调谐组件1322的部分设置在波纹管内部，另外一部分通过穿孔122可以进入到边耦合腔120内。驱动组件1324设置在波纹管远离穿孔122的一侧。由于波纹管具有凸起，在驱动组件1324带动调谐组件1322靠近或远离边耦合腔120运动的过程中，波纹管的凸起可以跟随调谐组件伸长或收缩。

在本实施例中，能量开关130包括至少三种工作状态：

第一工作状态：两个调节机构132对应的调谐组件1322，均伸入边耦合腔120，且到达边耦合腔120的鼻锥位置；

第二工作状态：两个调节机构132中任一调节机构132的调谐组件1322，伸入边耦合腔120，且到达边耦合腔120的鼻锥位置；

第三工作状态：两个调节机构132对应的调谐组件1322，均未伸入边耦合腔120。

由于能量开关130的调节组件为两个，则对于同一个边耦合腔120而言，至少有三种不同的工作状态，其中一个是两个调谐组件1322均伸入至边耦合腔120内，另外一个是两个调谐组件1322都不伸入至边耦合腔120内，还有一个是在两个调谐组件1322中，任意一个伸入至边耦合腔120内。

需要说明的是，调谐组件1322伸入至边耦合腔120内后，加速腔110内的电磁场的强度会变弱，也就是说，在以上三种工作状态中，电磁场的场强由强到弱的顺序依次为：第三工作状态、第二工作状态、第一工作状态。

在本实施例中，边耦合腔120内还设置有隔离组件；隔离组件耦接于边耦合腔120的内壁，用于将调谐组件1322与加速腔110真空密封地隔离。

在本实施例中，隔离组件一般采用防二次电子发射的材料。可以是碳化钛、一氧化锰及氧化铬中的一种。

同时为了提高隔离组件的隔离效果，一般情况下，隔离组件的厚度为10nm-100nm。

本实施例提供的加速管100的工作原理：在本实施例中，在获取到待加速粒子的目标加速度后，通过联动控制组件134协同控制多个边耦合腔120内的能量开关130，从而调节待加速粒子的加速度。

综上所述，本实施例提供的加速管100，调谐组件1322在驱动组件1324的带动下可伸入至边耦合腔120内，改变边耦合腔120对应的加速腔110的电磁场的场强，从而改变电子线的能量。能量开关130包括多个可独立控制的调节机构132，可以通过控制调谐组件1322伸入至边耦合结构中的数量控制边耦合腔120对应的加速腔110的电磁场的场强，进而控制待加速粒子的加速度，从而实现不同能量的电子束，使加速器具有多种能量的电子束，从而提高了加速管100及加速器的使用范围。

本实施例还提供了一种加速器，本实施例提供的加速器可以通过控制调谐组件1322伸入至边耦合结构中的数量控制边耦合腔120对应的加速腔110的电磁场的场强，进而控制待加速粒子的加速度，从而实现不同能量的电子束，使加速器具有多种能量的电子束，从而提高了加速管100及加速器的使用范围。

为了简要描述，本实施例未提及之处，可参照上述实施例。

在本实施例中，加速器包括电子枪及上述实施例提供的加速管100，电子枪与加速管100间隔设置，电子枪发射出的电子束经过加速管100的加速后，从加速腔110后射出。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种加速管，其特征在于，所述加速管包括：多个加速腔以及边耦合腔；

多个所述加速腔依次连通，并形成粒子通道；所述粒子通道用于供待加速粒子依次穿过多个所述加速腔；

所述边耦合腔耦合于相邻的两加速腔，所述边耦合腔对应设置有能量开关，所述能量开关包括可独立控制的多个调节机构，所述调节机构用于调节相应加速腔向所述待加速粒子提供的加速度。

2.根据权利要求1所述的加速管，其特征在于，

所述能量开关包括可独立控制的两个调节机构；

所述调节机构通过调整伸入边耦合腔内的长短，调节相应所述加速腔向所述待加速粒子提供的加速度。

3.根据权利要求2所述的加速管，其特征在于，

所述调节机构包括调谐组件；

所述边耦合腔的外壁设置有穿孔，两个调节机构中的调谐组件密封的穿设于所述穿孔，且并排放置；通过调整两个所述调谐组件伸入边耦合腔内的长短调节相应加速腔向所述待加速粒子提供的加速度。

4.根据权利要求3所述的加速管，其特征在于，

所述调节机构还包括驱动组件；

所述驱动组件的输出端与所述调谐组件连接，以带动所述调谐组件沿所述穿孔的轴向移动。

5.根据权利要求4所述的加速管，其特征在于，

所述能量开关还包括密封组件；

所述密封组件用于密封所述边耦合腔的穿孔，且所述密封组件朝向边耦合腔内的一侧与两个调节机构中的调谐组件连接；所述密封组件的另一侧与两个所述调节机构中的所述驱动组件连接；并且同一所述调节机构的所述调谐组件与所述驱动组件位置对应。

6.根据权利要求5所述的加速管，其特征在于，

所述密封组件为设置有两个凸起的波纹管，每个凸起位置设置对应的调节机构。

7.根据权利要求3所述的加速管，其特征在于，所述能量开关包括至少三种工作状态：

第一工作状态：两个调节机构对应的调谐组件，均伸入边耦合腔，且到达边耦合腔的鼻锥位置；

第二工作状态：两个调节机构中任一调节机构的调谐组件，伸入边耦合腔，且到达边耦合腔的鼻锥位置；

第三工作状态：两个调节机构对应的调谐组件，均未伸入边耦合腔。

8.根据权利要求3所述的加速管，其特征在于，

所述能量开关还包括联动控制组件；

所述联动控制组件与所有边耦合腔对应的驱动组件连接，用于同步控制所有边耦合腔的所述能量开关。

9.根据权利要求3所述的加速管，其特征在于，

所述边耦合腔内还设置有隔离组件；

所述隔离组件耦接于所述边耦合腔的内壁，用于将所述调谐组件与所述加速腔真空密封地隔离。

10.一种加速器，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的加速管。

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