CN1334748A

CN1334748A - 电子束多级加速器驱动的探针装置

Info

Publication number: CN1334748A
Application number: CN99816178A
Authority: CN
Inventors: M·丁斯默雷
Original assignee: Photoelectron Corp
Current assignee: Photoelectron Corp
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2002-02-06
Also published as: AU1927400A; KR20010101202A; CA2356619A1; WO2000035535B1; EP1146931A4; JP2002532167A; EP1146931A1; US6198804B1; US6111932A; WO2000035535A1

Abstract

在X射线治疗系统中使用的一种组合式多级加速器(102)包括用来容纳施加－50kV电压的一个电子束枪的第一10kV加速级(150)。组合式多级加速器还包括与第一级串联放置的四个附加10KV级(112,114,116,118),整体上获得一个50KV加速器。每一级都设有屏蔽(190),以防杂散电子沿着漂移管的长度扩散。每一组合级内部的三重点是凹进的,以明显减少每一级内部发射的杂散电子。另外,通过在电路连接中用一个清空节点将电子束电流与电子束电流测量电路(200)隔离来测量X射线源的X射线发射探针的电子束电流,在这一清空节点上清空电路内的其他电流,并且让电子束电流流到电子束电流测量电路。

Description

电子束多级加速器驱动的探针装置

发明背景

本发明涉及到一种小型可编程X射线治疗系统，它具有一个电子束源和一个X射线发射探针，用于向一个规定区域输送基本上恒定或是间歇级的X射线，并且特别涉及到X射线治疗系统的电子束发生部件。

在医学领域中将辐射用于对病人的诊断，治疗和缓解性治疗。用于这些治疗的常规医学辐射源包括大型的固定位置机器乃至小型便携式辐射发生探针。X射线治疗系统的现有技术状态是利用计算机为处理复杂的几何体积产生复杂的治疗方案。

这些系统的典型作用是通过施加辐射来阻止新组织的生长，因为辐射对非生长性组织中的分裂细胞的作用比对成熟细胞的作用要大。可以用辐射治疗在切除肿瘤的位置上的癌组织的再生长，以防肿瘤复发。或者是可以对人体的其他区域施加辐射，阻止组织生长，例如是阻止眼睛内侧会造成斑点恶化的新血管的生长。

在授予Nomikos等人并且由本发明的受让人所拥有的美国专利US5,153,900(“’900号专利”)中就描述了用于这种用途的一种X射线治疗系统，可供本文参考。’900号专利中描述的系统在靠近或是被照射体积的内部使用一种点辐射源。这种治疗方式被称为短程治疗。短程治疗的一个优点在于施加的辐射主要是用于治疗预定的组织体积，对邻近体积内的组织没有明显的影响。

如图1所示，短程治疗X射线治疗系统包括一个X射线源10，它主要包括一个电子束(“e-beam”)源12和一个小型插入式探针组件14，它能够在一个预定位置周围按预定剂量几何形状或是轮廓产生低功率辐射。探针组件14包括用来提供刚性表面的一个肩部16，通过它可以将X射线源10固定到另一个元件上，例如是用于治疗脑瘤的一个定向框架。探针组件14还包括刚性固定在肩部16上的一个X射线放射管18或是“探针”。典型的此类探针大约有10-16cm长，内径大约是2mm，而外径大约是3mm。

典型的短程辐射治疗包含将插入式探针18定位在肿瘤内或是肿瘤的位置或者是已经消除肿瘤的部位，用“局部增强”的辐射治疗邻近这一位置的组织。为了便于控制在这一位置上的治疗，在治疗中需要将这一组织部位支撑在与辐射源相距预定的距离。或者是，如果这种治疗中包括治疗表面组织或一个器官的表面，就需要控制表面的形状和施加到这一表面上的辐射场的形状。

如图2所示，现有技术中一个典型的电子束源12包括单个50KV漂移管加速级或加速器20。加速器20包括一个由陶瓷部位24和金属部位26构成的圆筒体22。加速器20容纳的电子枪组件包括用来产生电子的针30和用来沿着贯穿金属管38、管开口36、探针接口40和探针18(未示出)的这一系统的中心轴线42引导电子枪32。金属部位26包括一个导电的环形端28，它包括Node X。在操作中，Node X上的理想电压是0V，而Node Y上的理想电压是-50KV(接近电子枪处)，这样就能为电子束提供一个加速电场。

在操作中，从探针18的末端将电子束指向一个靶子。电子束沿着轴线42产生一个电流。沿着金属探针18的回流路径在环28处将探针的末端耦合到Node X。出现在Node X上的理想电流是电子束电流(IB)，测量这一电流并且将测量的读数传送给一个辐射控制器(未示出)。辐射控制器调节提供给电子枪32的功率，从而调节电流，并且最终在探针18的端部获得理想的输出辐射电平。作为系统的一种测试和加强手段，在Node X和Y之间施加75KV的电压；这被称为“过电压”系统。

典型X射线源10的单级50KV加速器20的结果是这样的，在操作中会从针30上泄漏杂散电子并且沿着陶瓷壁24和金属壁26发生“雪崩”，如图中箭头44所示。这些杂散电子主要是从“三重点”34上发射的，也就是负电极30，加速器内部的真空和绝缘体24的会合点。最后，杂散电子会在端部28处撞击加速器20的端部。如果电压很高，例如达到75KV测试电压和50KV操作电压，入射到金属端28的电子就会具有发射X射线所需的足够能量，产生不受屏蔽的X射线，可能带来危险。另外，在使用施加到单级加速器上的75KV级测试电压时还需要避免诸如电弧等高电压危害的风险。入射到金属28上的杂散电子也会造成与性能有关的问题。杂散电子会在Node X上造成伴随电子束电流的“漏电流”。这一杂散电流与电子束电流组合造成电子束电流测量的误差，并且会导致辐射控制器校准输出辐射。这样，辐射控制器就会错误地调节供给电子枪32的功率，改变电子束电流，并且改变从探针18发出辐射的特性。系统的操作安全性和高电压下正常工作的能力会受到“高电压平衡”能力的影响。

本发明的一个目的是提供一种具有改进的高电压平衡能力的X射线源。

本发明的另一个目的是提供一种具有改进的高电压平衡能力的电子束加速器。

本发明的再一个目的是提供一种组合式电子束加速器，在它的加速器级上需要较低的电压应力，可用于测试目的和缩小等效系统的整体尺寸。

本发明的又一个目的是提供一种具有改进的辐射精度的X射线源，在精确测量电子束电流的基础上实现改进的X射线源校准。

发明概述

本发明的组合式多级加速器就可以实现这些和其他目的。加速器包括的第一级可容纳用来产生电子束的电子枪。加速器第一级的形状是围绕着包括系统的一个X射线发射探针在内的系统公共中心轴线的一个圆筒。圆筒形第一级的一端有一个形成真空密封的镀铜的头。在第一级圆筒的另一端可以加装多个组合式加速级。在最佳实施例中，第一级以及沿着轴线定位的后续的各个组合级用每一级上的10KV电位差加速电子。用铜将第二10KV组合级焊接在第一级上，其结果是总体上获得一个20KV加速器。与此类似地依次加上第三，第四和第五10KV组合级，总体上获得一个50KV加速器。10KV级的独特设计在级与级之间实现屏蔽，因而比以往的系统具有更好的高电压平衡性能。大致成环形地围绕中心轴线的一个基础段将最后加速级与用于治疗的X射线发射探针对接。

按照这一最佳形式，第二，第三，第四和第五加速级基本上相同。这些组合级各自包括一个电极(阳极)和介质绝缘体，用于为后续级屏蔽杂散电子并且耗散杂散电子所产生的电流。每一级的三重点凹进介质中形成的一个空腔。在从这一三重点发射电子时，电子被介质收集在空腔中，并且最终产生一个电场，防止从三重点上进一步发射电子。从空腔中逃脱的电子进入介质和电极的一个突起之间的区域。然后，由于绝缘体的圆锥形状和阳极的位置，电子会直接传播到阳极。这样就能防止雪崩和随之的电弧放电。另外，由于每一级的屏蔽和绝缘特性，电子不容易传播到后续加速级。

为了监视X射线系统的输出辐射，需要测量输送到探针的电子束的电子束电流，这就需要隔离X射线源电路内部的电子束电流。按照一种最佳形式，电路中的每个加速级用电路连接到一个10-级倍压器的一部分，由倍压器为加速级提供电压，每一个加速级有两个专用的倍压器级。这些电连接在加速级的阴极各自为漏电流提供一条反馈回到倍压器的路径。除了末级之外的所有漏电流都被包含在倍压器之内。来自末级的漏电流传播通过倍压器，脱离倍压器，并且流入一个“零位连接点”。另外，用一个电压监视器电路测量电源的输出电压，并且用电路路径到零位连接点。电压监视器具有高阻抗，因而从零位连接点吸取一个小电流，并且将其反馈给倍压器。倍压器接着将监视器电流反馈给零位连接点。最后，电子束电流测量电路也用电路连接到零位连接点并且与探针连接。第一级的电子枪阴极上的电子束电流流过倍压器进入零位连接点。结果，进入零位连接点的有电子束，监视器和泄漏的电流。这些电流通过不同路径离开零位连接点，仅有电子束电流流到电子束电流测量电路。

通过以下结合附图的说明可以更加充分地理解本发明的上述及其他目的，本发明的各种特征，以及本发明本身，在附图中：

图1的示意图表示按照现有技术的一种X射线治疗系统X射线源；

图2是一个截面示意图，表示在图1的现有技术系统中使用的单级加速器；

图3是一个截面示意图，表示本发明的多级加速器；

图4是一个截面示意图，表示图3中的组合式加速级；以及

图5是按照本发明的X射线源电路的局部示意图，用来隔离提供给电子束电流测量电路的电子束电流。

最佳实施例的详细说明

本发明是一种多级组合式电子加速器，它包括一个X射线源系统的X射线源的零件。按照最佳实施例，这一加速器包括围绕着一个中心轴线采取串联连接方式的五个组合式10KV加速级，构成一个50KV加速器。在其他实施例中可以采取其他尺寸的电压级来实现不同的总体加速。

在本实施例中，加速器通过将本级内部的杂散电子与其发射的电子隔离并且清空来自各加速级的任何漏电流而获得高电压平衡，从而精确地测量电子束电流。可以用20KV的过电压测量每个10KV级，如果与现有技术中使用75KV的单级50KV加速器的过电压相比，引起杂散X射线辐射或其他高电压危害的风险比较小。得益于组合式设计的屏蔽特性，总体50KV组合式加速器可以安全地使用75KV过电压。

参见图3，它表示一种X射线治疗的X射线源100的截面图。X射线源100包括一个加速器102和头104。加速器102包括第一加速级120和统一用标号110表示的多个后续的组合式加速级，它们围绕着共同的中心轴线170构成一个圆筒形加速器。加速器102总体上大致成圆筒形，其一端具有和一个圆头组件140的接口，而另一端有一个基础段150用做与一个圆筒形靶子管或“探针”(未示出)的接口。值得注意的是，在加速器需要有容纳电子枪的第一级120的同时，还可以任选附加的组合级112，114，116和118。有关使用级数的决定取决于各种因素，最主要的因素可能是需要由探针提供的辐射的理想强度，它是施加在所有各级加速器上的总加速电压的一个函数。

在最佳实施例中，加速器102的第一级120包括一个陶瓷圆筒主体128，在主体128的内部容纳一个电子枪124和相应的电子枪阴极122。陶瓷主体128具有良好的绝缘特性，能减少电子从主体128的内部区域逃脱的趋势。在圆筒形主体128的一端包括一个圆形主体眼孔130，用来配合头140上类似尺寸和形状的圆形眼孔142。主体眼孔130的内径例如是0.090英寸，大于头眼孔142的外径。头眼孔142嵌套并且用铜焊接在主体眼孔130内侧，在头140和加速器102的第一级120之间形成真空密封。真空密封能够在加速器的内部区域获得一种受控制的环境，使系统强度达到预期的性能。在最佳实施例中，主体眼孔130和头眼孔142是用Kovar制成的，这种材料的热膨胀性质与陶瓷绝缘体接近，并且可以用铜焊接到一起形成可靠的真空密封。

在圆筒形主体128的另一端设有对电子枪124和第二加速级112的接口。第一级120的末端是连接在第二加速级112上的一个高磁导率材料例如Mu金属构成的环形电极132，用它盖住圆筒形主体128的端部。环形电极132的侧面在第一级120的内部区域以外，用做与第二加速级112的接口。第二加速级112是圆筒形的，并且具有与第一级120基本上相同的圆周。用铜将第二级112的圆周长焊接在环形电极132的圆周长上，从而将两级固定在一起形成真空密封。环形电极132对第一加速级120起到阳极的作用，而对第二加速级112起到阴极的作用。一个开槽管126从扁平的盘状电极132上垂直伸出并且围绕着中心轴线170进入第一级120的内部区域。开槽管126与电子枪124的一个发射端的内径形成弹性配合，滑入枪的这一端并且使枪在轴向上相对于加速器102和中心轴线170固定对准。

在最佳实施例中，电子枪124是Clinton Electronics of LovesPark，Illinois出产的Model2-070民用电子枪。电子枪124的适用型号能够与超过标准的阴极和一个反转双螺旋加热器线圈配套。如果50KV加速电压操作这种电子枪，加热器的电压是3V，电流是510mA，而电子枪的栅极截止电压＜-50V，在40微安电流时是-10到-18V。电子枪的第一阳极(未示出)在操作中大致处在300V，而第二阳极大致处在10KV。在这样的状态下可获得2900±250V的聚焦电压，这样就能获得一个大功率精确直径的电子枪。电子枪124的设计工作电压可高达14KV，因此，第一级120所需的10KV工作电压是处在这一型号的使用限制之内。

由与中心轴线170同轴的四个相同的组合式圆筒形加速级112，114，116和118构成多重组合式加速级110。每一级包括设在中心轴线170周围的一个环形锥体的绝缘体和一个环形电极。在最佳实施例中，绝缘体是用陶瓷材料制成的，而电极是用例如Mu金属等高磁导率合金制成的。每一级的接收端由最接近电子枪124的圆筒形台阶端部的圆形开口来确定，并且具有与前一级的Mu金属接口。每一级的发射端由最远离电子枪的圆筒形台阶端部的一个开口来确定，并且用环形电极作为与下一级的接口。每一级的环形电极包括一个与中心轴线170同轴的圆筒形Mu金属段，它与中心轴线170平行地从环形电极的扁平面上垂直伸出并且指向电子枪124。作为将各级装配到一起的一个例子，第二级112包括一个环形锥体的铝绝缘体108，用铜将其焊接在第一级120的环形电极132上。用铜将第二级112的电极104焊接在第三级114的绝缘体上。依次用铜将各级焊接到一起，在加速器102内部维持一种真空密封。各级之间交替的陶瓷/金属/陶瓷接口构成坚固平衡的密封。在平衡密封的条件下，铜焊接点两侧的热应力是平衡的，这种情况大大有益于减少接合点上残余的剪切应力。各个圆筒形突起围绕着中心轴线170共同限定了一个管，电子枪124沿着这个管投射电子束。

每个组合式加速级为前面各级的总和加上10KV电压。也就是说，从一个X射线源电源为第一级120内部的电子枪阴极122提供50KV。10KV电压被输送给电极132，将第一级的阳极置于-40KV。阴极122和阳极132之间的10KV电位差使电子枪124发射的(带负电的)电子朝着(相对带很高正电的)电极加速。由于各级是用铜焊接在一起形成平衡密封的，第一级120和第二级112之间的接口基本上处在相同的电位-40KV。也就是说，第一加速级120的阳极132和第二加速级112的阴极处在相同的电位。第二级112将电位提高10KV，这样就时第二级104的阳极处在-30KV，使发射的电子从第一级120通过第二级112沿着中心轴线170继续加速。因此，如果在第一级120上加上四级112，114，116，118，在整个加速器上就能获得总共50KV的正电压。依此类推，第五和末级的阳极处在0V。

X射线源的基础部件150作为加速器末级118和X射线治疗系统的一个靶子管(未示出)之间的接口。基础部件150包括一个圆形的基础件152和一个Mu金属管154，二者均与中心轴线170同轴。用铜将Mu金属管154焊接在基础件152上。固定在基础件152内部的Mu金属管154延伸通过基础件152并且围绕着中心轴线170从加速器末级118上垂直伸出。基础件152是用例如Kovar等陶瓷密封合金制成的，可以用铜焊接在陶瓷垫片106上，在基础段150和这一级118之间形成真空密封。Mu金属管154在最后加速级上的末端形成一个法兰156，由它确定一个靶子管开口158。将靶子管或是探针固定在靶子管开口158内并且用铜焊接到法兰156上形成磁屏蔽的铜焊密封。

用一个短陶瓷垫片106将末级118的电极与盘形基础件152分开。环形的陶瓷垫片106的直径从中心轴线170起大致等于第五和加速器末级118的直径。用一个电子束电流测量电路从基础件152处测量电子束电流(IB)并且最终反馈给X射线治疗系统内部的一个辐射控制器。通过测量电子束电流可以监视X射线发射探针的输出辐射。由于陶瓷垫片106将加速器末级118的阳极与基础件152隔离，能够改善在基础件152处测量电子束电流的精度。

参见图4，它表示图3中组合式加速级的一个局部截面图。电极180和绝缘体190的这种特殊构造能够加强每个组合式加速级之间的屏蔽，减少某一加速级内部和整个加速器内部的高电压击穿。这样就能实现加速器102的高电压平衡。从这一点来看，介质190的性质特别重要。例如，三重点192也就是级112的阳极104，真空以及级114的介质绝缘体190的会合点是凹进空腔194内的。因为介质绝缘体190相对于阳极104处在正电位，三重点192上的电子会不可避免地吸附在高电位的介质190上。然而，介质190上局部形成空腔194的平面会收集这些杂散电子。因此，由于介质190不是一个平直的壁，电子不会发生雪崩，并且容易传播到下一个电极180。反之，当介质190的平面上收集到足够的电子时，空腔194中的空间电荷就会在三重点192附近降低空腔194内部的电场。最终会消除空腔194和电极104之间的电位差，停止从三重点192上发射电子。这样就能大大减少从三重点192上的泄漏。

倒圆锥形的介质190能够消除偶尔逃离空腔194或是从电极104上发射的电子造成二次发射和击穿效应的可能性。无论在哪一种情况下都能抓住杂散电子并且将其诱捕到介质190和电极180之间的一个空旷区域188内。电极(阳极)180可作为加速级之间的物理屏障，将杂散电子吸附在电极180上。在电极180的突起顶部形成的环186和电极的半径一同用来减少阴极104和阳极180之间的间隙中的电压应力。下一级的绝缘材料也就是介质可以防止电子从电极180上泄漏到下一层。正如本文所述，由电极180内的杂散电子产生的电流流入X射线源电路并且在那里被清空。这样就能在组合式加速级之间实现有效的屏蔽。

多级加速器还具有其他的优点。研究的结果显示，在真空中，越过一个绝缘体的电压击穿大致与绝缘体高度的平方根成正比。因此，高度比较小的多级屏蔽绝缘体能够用较短的部件获得同等的电压平衡能力。每一级的电压从50KV逐级10KV地分五级逐渐减小，每一级的直径也可以逐渐缩小，这样就能缩小加速器圆筒的总体积。这样有助于制造小型X射线源，减少整个系统的重量和体积。

为测试50KV调制器加速器所需的每一级电压应力比较小。因为每一级都是10KV级，与单个50KV级的加速器相比，可以用20KV电压(也就是过电压)来测试每一级，而不是用75KV过电压测试一个50KV单级加速器。使用20KV过电压代替75KV过电压能够大大减少高电压危害的风险。例如，在测试过程中，X射线治疗系统的危险会由于杂散电子造成不应有并且有害的X射线辐射，而使用20KV过电压要比使用75KV过电压的危险性小得多。另外，采用20KV而不是75KV测试电压还能够大大减少飞弧的风险。再有，如果用75KV过电压测试整个多级调制器加速器，加速级之间的屏蔽能够保证杂散电子不会被75KV沿着整个加速器加速，从而也就基本上消除了有害的过多X射线辐射的风险。

图5表示本发明的X射线源的一个电路图200。用一个在Node B处用电路连接到电子枪阴极122上的10级倍压器204为装在加速器102的第一级120内的电子枪124的阴极122提供-50KV电压，由一个电源202为倍压器204供电。接着，电流通过Node B从电子枪的阴极122返回到10级倍压器204。这就是用来形成电子束的电流，用电子束电流(IB)来表示。如图5所示，10级倍压器中单独的2级用电路连接，并且为五个加速级(A1-A5)各自提供电压。也就是说，倍压器级M1和M2为第一加速级(A1)的阴极提供10KV电位，倍压器级M3和M4为第二加速级(A2)的阴极提供10KV电位，依此类推。一直持续到第五加速级(A5)的阳极上的电压是0伏，正如以下的加速器公式所表示的：

0V＝-50KV＋10KV(A1)＋10KV(A2)＋10KV(A3)＋10KV(A4)＋10KV(A5)

另外，一个倍压器级与其对应的加速器级之间的电连接为任何漏电流提供了一个路径，用来消散这一加速级内部的漏电流，使其回到倍压器中。来自级A5的漏电流IL从倍压器流入清空节点Node A。

电路200可以用电压监视器电路210测量电源202的电压输出。在本实施例中，监视器电路210的电阻选用很高的阻抗，因此，监视器210吸取的电流很小，这样能减少电子束电流的测量误差。例如，在最佳实施例中，R11和R21各自为1兆欧姆，而R12和R22各自为10吉欧姆。监视器电路电流I_M是从清空节点Node A上吸取的，并且通过监视器电路200从Node B进入10级倍压器。监视器电路电流传过10级倍压器回到Node A。如图中所示，监视器电路210具有相同的并联腿，第一腿包含串联的R11和R12，第二腿包含串联的R21和R22。第二腿作为第一腿的备用，在精简的设计中可以省略第二腿。

X射线源电路200还包括一个电子束电流测量电路220。如前述的图3中所示，可以从用电路连接到探针18的基础电极160上读出电子束电流。电子束电流从Node A起流经电子束电流测量电路220进入基础电极160和探针18。正如本领域的技术人员所熟知的那样，实际上是来自基础电极160的电子流到电子束电流测量电路220，而电路测量的是探针18上的电流而不是电子枪阴极122上的电流。在电阻R上测量电流，在本实施例中这是电子束电流电路中的一个10K欧姆电阻。X射线电路200的构造能够将电子束电流I_B与电路中诸如I_L和I_M的其他电流隔离。清空节点Node A上的电流公式显示出电子束电流测量电路200中的电子束电流是隔离的，公式如下：

(进入电路200的)IB＝I_B＋I_L＋I_M(来自倍压器的)-I_L-I_M

这样，X射线源电路就能精确地测量电子束电流。

在不脱离本发明的原理和中心思想的条件下，本发明还有其他的具体体现方式。以上的实施例从各方面来说都是为了说明而决非限制，本发明的范围是由附带的权利要求书而不是说明书来限定的，因此，属于权利要求书的意思和等效范围之内的所有变更都落在本发明的范围内。

Claims

1.在X射线源的电子束源中使用的一种组合式多级电子束加速器，X射线源包括用来产生并沿着一条中心轴线引导电子束的电子束源和一个从电子束源沿着上述中心轴线延伸的X射线发射探针，这一组合式多级加速器包括：

A.延长的加速器第一级，它包括：

i.围绕着上述中心轴线形成的一个绝缘的第一级外壳，并且在上述第一级外壳内部限定了一个中心空旷区域；

ii.延长的第一级外壳的一个闭合并绝缘的第一端；

iii.上述第一级外壳上与第一端相对并且比第一端更加靠近X射线发射探针的第二端，在这一端上围绕着上述中心轴线有一个开口，并且有一个第一级阳极固定在上述开口上；以及

iv.一个电子枪，它包括设在第一级外壳内的电子枪阴极，将电子枪发射的电子沿着中心轴线引向上述第二端；

B.用电路连接到上述电子枪阴极的电子枪电源，电子枪响应由上述电子枪电源提供给上述电子枪阴极的电压而发射电子；以及

C.用电路连接到第一级阳极的第一级电源，向第一级阳极提供正的第一级加速器电压，使电子枪沿着上述中心轴线发射的电子沿着上述中心轴线朝第二端加速。

2.按照权利要求1的组合式多级电子束加速器，其特征是由电子枪电源提供给电子枪阴极的电压是-50KV。

3.按照权利要求1的组合式多级电子束加速器，其特征是由第一级电源提供给第一级阳极的正电压相对于电子枪阴极是10KV。

4.按照权利要求1的组合式多级电子束加速器，其特征是进一步包括：

D.第二加速级，它包括：

i.围绕着上述中心轴线形成的绝缘的第二级外壳，并且在上述第二级外壳内部限定了一个中心空旷区域；

ii.由上述第二级外壳限定的第三端，真空密封并且用电路连接到第一级的第二端上，在这一端上围绕着上述中心轴线有一个开口，其中的第三端和第二端维持在相同的电压，并且将第一级的阳极用做第二级的阴极；

iii.由上述外壳限定的与上述第三端相对的第四端，在这一端上围绕着上述中心轴线有一个开口，并且有一个第二级阳极固定在上述开口上；

iv.用电路连接到第二级阳极的第二级电源，用提供给第二级阳极的正的第二级加速器电压使从第一加速级沿着中心轴线传播的电子沿着上述中心轴线朝着第四端加速。

5.按照权利要求4的组合式多级电子束加速器，其特征是由第二级电源提供给第二级阳极的正电压相对于第二级阴极是10KV。

6.按照权利要求4的组合式多级电子束加速器，其特征是绝缘的第二级外壳包括：

一个环形绝缘体，在绝缘体的第三端靠近与第一级的第二端真空密封处形成一个凹槽，将从第二级阳极，第二加速级的中心空旷区域及绝缘体的接合点上发射的电子诱捕进上述凹槽。

7.按照权利要求6的组合式多级电子束加速器，其特征是第二级绝缘体的一个内表面限定了围绕着中心轴线大致呈圆锥形的第二级中心空旷区域，圆锥形第二级中心空旷区域的基础靠近第二级阳极。

8.按照权利要求6的组合式多级电子束加速器，其特征在于绝缘体由陶瓷材料制成。

9.按照权利要求6的组合式多级电子束加速器，其特征是第二级阳极包括：

A.一个扁平的阳极环，它限定了一个围绕中心轴线的环形开口；以及

B.围绕着中心轴线设置的一个阳极圆筒，其直径大致与环形开口的直径相同，圆筒在上述阳极圆筒的第一端和上述阳极环构成整体，而上述阳极圆筒的第二端在径向上背离中心轴线弯曲。

10.按照权利要求4的组合式多级电子束加速器，其特征是进一步包括：

E.第三加速级，它包括：

i.围绕着上述中心轴线形成的绝缘的第三级外壳，并且在上述第三级外壳内部限定了一个中心空旷区域；

ii.由上述外壳限定的第五端，真空密封并且用电路连接到第二级的第四端上，在这一端上围绕着上述中心轴线有一个开口，其中的第五端和第四端维持在相同的电压，并且将第二级的阳极用做第三级的阴极；

iii.由上述外壳限定的与上述第五端相对的第六端，在这一端上围绕着上述中心轴线有一个开口，并且有一个第三级阳极固定在上述开口上；

iv.用电路连接到第三级阳极的第三级电源，用提供给第三级阳极的正的第三级加速器电压使从第二加速级沿着中心轴线传播的电子沿着上述中心轴线朝着第六端加速。

11.按照权利要求10的组合式多级电子束加速器，其特征是由第三级电源提供给第三级阳极的正电压相对于第三级阴极是10KV。

12.按照权利要求10的组合式多级电子束加速器，其特征是进一步包括：

F.第四加速级，它包括：

i.围绕着上述中心轴线形成的绝缘的第四级外壳，并且在上述第四级外壳内部限定了一个中心空旷区域；

ii.由上述外壳限定的第七端，真空密封并且用电路连接到第三级的第六端上，在这一端上围绕着上述中心轴线有一个开口，其中的第七端和第六端维持在相同的电压，并且将第三级的阳极用做第四级的阴极；

iii.由上述外壳限定的与上述第七端相对的第八端，在这一端上围绕着上述中心轴线有一个开口，并且有一个第四级阳极固定在上述开口上；

iv.用电路连接到第四级阳极的第四级电源，用提供给第四级阳极的正的第四级加速器电压使从第三加速级沿着中心轴线传播的电子沿着上述中心轴线朝着第八端加速。

13.按照权利要求12的组合式多级电子束加速器，其特征是由第四级电源提供给第四级阳极的正电压相对于第四级阴极是10KV。

14.按照权利要求12的组合式多级电子束加速器，其特征是进一步包括：

G.第五加速级，它包括：

i.围绕着上述中心轴线形成的绝缘的第五级外壳，并且在上述第五级外壳内部限定了一个中心空旷区域；

ii.由上述外壳限定的第九端，真空密封并且用电路连接到第四级的第八端上，在这一端上围绕着上述中心轴线有一个开口，其中的第九端和第八端维持在相同的电压，并且将第四级的阳极用做第五级的阴极；

iii.由上述第五级外壳限定的与上述第九端相对的第十端，在这一端上围绕着上述中心轴线有一个开口，并且有一个第五级阳极固定在上述开口上；

iv.用电路连接到第五级阳极的第五级电源，用提供给第五级阳极的正的第五级加速器电压使从第四加速级沿着中心轴线传播的电子沿着上述中心轴线朝着第十端加速。

15.按照权利要求14的组合式多级电子束加速器，其特征是由第五级电源提供给第五级阳极的正电压相对于第五级阴极是10KV。

16.按照权利要求14的组合式多级电子束加速器，其特征是进一步包括：

H.一个环形绝缘探针接口，它包括：

i.围绕着中心轴线形成的一个探针接口外壳，并且在上述探针接口外壳内限定了一个中心空旷区域；

ii.由上述探针接口外壳限定的第十一端，真空密封在第五级的第十端上，并且在其内围绕着上述中心轴线形成一个开口；以及

iii.由上述探针接口外壳限定的与第十一端相对的第十二端，它具有围绕着上述中心轴线被限定的一个开口，以及固定在其上的一个电子束电流测量电路，上述X射线发射探针被固定在上述探针接口的上述第十二端上。

17.一种X射线发生系统包括：

A.电子束发生器用来产生一个电子束，并且使电子束沿着一条中心轴线通过加速器到达上述轴线上的X射线发射靶子和上述电子束源的末端，其中的加速器包括沿着上述中心轴线从靠近电子枪的一点延伸到电子枪末端的一点上的多个加速级；

B.一个网络，用来产生代表上述电子束电流的信号，该网络包括：

i.电子束电流测量网络，它的输入节点连接到倍压器的输入节点，而输出节点连接到地电位；

ii.一个倍压器，它具有串联连接的多个倍压器级，并且有一个输入节点和一个输出节点，其中的输出节点耦合到上述电子枪；

iii.一个电压监视器网络，它具有一个输入节点和一个输出节点，其中的输入节点耦合到倍压器的输入节点，而输出节点耦合到倍压器的输出节点；

iv.一个耦合器，将上述靶子耦合到上述地电位；以及

v.多个倍压器接头，来自多个倍压器级当中处在电子枪最末端的加速级被耦合到倍压器的输入节点，而剩下的各个中间加速级被耦合到多个倍压器级当中对应的一个中间倍压器级。

18.按照权利要求17的X射线发生系统，其特征是处在电子枪最末端的加速级大致处在地电位。