CN1997256A - 一种高低能x射线输出装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及X射线源装置，具体涉及高能X射和低能X射线的输出装置。本发明公开的一种高低能X射线输出装置，包括：控制系统，用于控制电子枪电源、微波功率源，通过电子枪和加速装置产生电子束；或控制实现不同的高低能电子束产生的时序；电子枪电源，向电子枪提供电能；微波功率源，用于加速电子直线加速管产生的电子束的速度；电子直线加速管，分别与电子枪电源和微波功率源连接，用于产生高能电子束；高压电子枪电源，向高压电子枪提供电能；高压电子枪，与高压电子枪电源连接，用于产生低能电子束；辐射靶，用于接受电子束产生X射线。本发明应用于放射治疗及医学成像中，或应用于无损检测中。

Description

一种高低能X射线输出装置
技术领域
本发明涉及X射线源装置，具体涉及高能X射和低能X射线的输出装置。
背景技术
电子直线加速器可以产生高能电子束或将高能电子束打靶产生X射线。放射治疗是利用电子束或X射线的电离能力和轫致辐射效应，使受照物品产生某些生物和物理效应，从而进行治疗肿瘤的处理技术。在放射治疗中，一般利用模拟定位机先对患者的病灶区域进行成像定位，然后利用电子直线加速器根据成像对设定的治疗区域进行放射治疗。近期的需求中，希望成像及放疗都能够在不移动病患的情况下完成。对于该需求，现有技术主要采用将X光机与直线加速器分别安装在Gantry(旋转机架)的不同角度，或在治疗室的不同位置，对在不移动病患的情况下成像与放疗。由于成像角度与治疗角度不同，会出现一定偏差。另外，利用电子直线加速器的能量开关技术，分别利用低能电子束产生的X射线成像，利用高能电子束或X射线治疗。但是，低能电子束难以低到＜100keV，成像质量不高。
无损探伤是利用X射线对物体的穿透能力，探测物体的内部结构。另外，最近提出利用两种能量的电子束打靶产生的两种能谱的X射线交替对被检物体进行辐射成像，可以对物质的材料特性进行分辨。该应用需要电子束能量的快速转换，并且要求电子束的能量差别尽量大。现有技术中，一般采用改变微波功率、微波频率及电子束负载的方法来，快速调节电子束能量。电子束能量的调节范围有限。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种成像质量高、电子束能量调节范围大的高低能X射线输出装置。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采取以下方案：
本发明的高低能X射线输出装置包括：控制系统、电子枪电源、高压电子枪电源、微波功率源、电子直线加速管、高压电子枪，辐射靶，其中，
--控制系统，用于控制电子枪电源、微波功率源，通过电子直线加速管产生高能脉冲电子束；或控制高压电子枪电源，通过高压电子枪产生直流或脉冲的低能电子束；或控制实现不同的高低能电子束产生的时序；
--电子枪电源，在控制系统的控制下，向电子枪提供电能；
--微波功率源，在控制系统的控制下，用于加速电子直线加速管产生的电子束的速度；
--电子直线加速管，分别与电子枪电源和微波功率源连接，用于产生高能电子束；
--高压电子枪电源，在控制系统的控制下，向高压电子枪提供电能；
--高压电子枪，与高压电子枪电源连接，用于产生低能电子束；
--辐射靶，用于接受高能电子束产生高能透射X射线，或用于接受低能电子束产生低能反射X射线。
其中，所述电子直线加速管包括电子枪、加速装置。
其中，所述电子直线加速管与高压电子枪垂直。
其中，所述高能透射X射线和低能反射X射线辐射方向相同。
其中，所述高压电子枪上设有低能电子束的传输管，该传输管上设有X射线的输出窗。
其中，所述输出窗为钛窗。
其中，所述低能电子束的传输管在X射线输出窗位置为凹形，其中，X射线输出窗位置靠近辐射靶靶点附近。
(三)有益效果
1)由于采用上述技术方案，本发明与已有技术相比，能够实现更大范围的X射线能量的调节，能够利用几十keV及百keV电子束打靶产生的低能反射X射线进行更为清晰的成像，然后，转换为MeV量级的电子束产生的透射X射线进行放射治疗；2)本发明高低能X射线都能够为脉冲形式，并且能够实现高低能X射线脉冲的间隔转换；3)本发明结构简单，成本低，能够适用于各种直线加速器设备中。
附图说明
图1是本发明工作原理示意框图；
图2是本发明低能X射线工作状态示意图；
图3是本发明高能X射线工作状态示意图；
图4是本发明X射线输出窗的结构示意图。
图中：11、高压电子枪；12、加速装置；13、辐射靶；14、电子枪；15、高压电子枪电源；16、微波功率源；17、电子枪电源；18、控制系统；19、电子直线加速管；31、X射线输出窗；32、低能电子束的传输管。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。参看图1，本发明的一种高低能X射线输出装置，由电子枪14和加速装置12组成的电子直线加速管19是高能电子束的产生装置，产生的高能电子束打辐射靶13，并在辐射靶13的右侧产生高能透射X射线。由高压电子枪11及其高压电子枪电源15组成低能电子束产生装置，产生的低能电子束打在靶13的右面，并在同侧产生反射X射线。通过控制系统18控制电子枪电源17、微波功率源16，通过电子枪14和加速装置12产生高能脉冲电子束；或控制高压电子枪电源15，通过高压电子枪11产生直流或脉冲的低能电子束；或控制实现不同的高低能电子束产生的时序；
参看图2，本发明产生低能X射线；参看图3，本发明产生高能X射线；其中，电子直线加速管19与高压电子枪11垂直布置；高能X射线和低能X射线辐射方向相同。
参看图4，X射线的输出窗31为钛窗或其它对低能及高能X射线吸收很小的材料或结构。本实施例为了减小X射线输出窗31的面积，降低工艺难度，X射线输出窗31的位置尽量靠近靶点，如图4所示，能够将低能电子束的传输管32在X射线输出位置凹向靶点方向。
本发明能够应用于放射治疗及医学成像的设备中，或应用于无损检测中。本发明结构简单，成本低，可以使用与几乎所有的直线加速器设备中，应用广泛。
值得提出的是，按照上述的实施方式，所述的电子加速器若改用其它高能电子发生器组成类似的技术方案，也应属本发明的保护范围。

Claims (7)

1、一种高低能X射线输出装置，其特征在于包括：控制系统(18)、电子枪电源(17)、高压电子枪电源(15)、微波功率源(16)、电子直线加速管(19)、高压电子枪(11)，辐射靶(13)，其中，
--控制系统(18)，用于控制电子枪电源(17)、微波功率源(16)，通过电子直线加速管产生高能脉冲电子束；或控制高压电子枪电源(15)，通过高压电子枪(11)产生直流或脉冲的低能电子束；或控制实现不同的高低能电子束产生的时序；
--电子枪电源(17)，在控制系统(18)的控制下，向电子直线加速管(19)提供电能；
--微波功率源(16)，在控制系统(18)的控制下，用于加速电子直线加速管产生的电子束的速度；
--电子直线加速管(19)，分别与电子枪电源(17)和微波功率源(16)连接，用于产生高能电子束；
--高压电子枪电源(15)，在控制系统(18)的控制下，向高压电子枪(11)提供电能；
--高压电子枪(11)，与高压电子枪电源(15)连接，用于产生低能电子束；
--辐射靶(13)，用于接受高能电子束产生高能透射X射线，或用于接受低能电子束产生低能反射X射线。
2、如权利要求1所述的一种高低能X射线输出装置，其特征在于：所述电子直线加速管包括电子枪(14)、加速装置(12)。
3、如权利要求1所述的一种高低能X射线输出装置，其特征在于：所述电子直线加速管(19)与高压电子枪(11)之间的夹角为85度～95度。
4、如权利要求1所述的一种高低能X射线输出装置，其特征在于：所述高能透射X射线和低能反射X射线辐射方向相同。
5、如权利要求1所述的一种高低能X射线输出装置，其特征在于：所述高压电子枪上设有低能电子束的传输管(32)，该传输管上设有X射线的输出窗(31)。
6、如权利要求5所述的一种高低能X射线输出装置，其特征在于：所述输出窗(31)为钛窗。
7、如权利要求5所述的一种高低能X射线输出装置，其特征在于：所述低能电子束的传输管在X射线输出窗(31)位置为凹形，其中，X射线输出窗(31)位置靠近辐射靶靶点附近。
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