CN202121855U - 用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置 - Google Patents

Abstract

一种用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置，包括机架、两个偏转电磁铁、真空盒、初级准直块、真空盒固定板和束流角度控制器，真空盒通过真空盒固定板设置在机架上，两个偏转电磁铁左右对称地设置在所述的真空盒的两侧的机架上，偏转电磁铁中的线圈与束流角度控制器连接，初级准直块设置在真空盒出束口的下方。机架通过转轴设置在支架中，机架在支架中的摆动角度在正负45度之间。电子束中的电子在磁场中受洛伦兹力作用作曲线运动，电子束发生偏转。本实用新型利用电磁铁控制加速管引出的水平电子束流在60～120度内任意偏转，可实现三维倾斜角度治疗。摆位速度比旋转机架更迅速，方便度优于双机架旋转，结构更简单合理，降低了制造成本。

Description

用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置

技术领域：

本实用新型涉及物理领域，尤其涉及医用电子直线加速器，特别涉及可移动的术中放射治疗装置，具体的是一种用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置。

背景技术：

电离辐射的治疗作用是电离辐射作用于人体后发生一系列物理、化学和生物反应的结果。在手术中切除恶性肿瘤组织后，术中显露的组织血供良好，处于有氧代谢状态，因此对放疗更加敏感(氧效应)。对于非根除性肿瘤，可疑非根除性肿瘤或手术不能切除的肿瘤，术中给予肿瘤和残留病变及可能产生转移、复发部位一次性大剂量照射，对不能切除或不能完全切除的肿瘤可以起到有效的姑息作用(缩小瘤体，减轻疼痛，止血，缓解症状等)，明显提高患者生存率和生活质量，清除微小转移灶降低瘤床肿瘤残存的机会。但是，临床上肿瘤患者需在外科手术室手术，然后再被转送到放射治疗科治疗室进行照射，整个过程必须携带各种监护仪、抢救器材等，相当困难和不便。理想的手术过程，应该是手术床不动的状态下，完成从手术到放射治疗的整个过程。现有技术中，中、高能医用电子直线加速器的加速管放置在一个可绕中心旋转的机架上，大体成水平方向。从加速管引出的水平电子束流必须经偏转磁铁变成垂直方向的束流去轰击散射箔形成所需的电子线，才能对平躺的患者做治疗。而实际上照射角度并不都是垂直的，大多数肿瘤治疗是按一定角度照射的。但单个机架只能在一个平面内旋转，为了达到按角度照射的目的，现阶段国内外基本上都是采用旋转机架和小角度旋转治疗床面的方法来实现。但是仍然不能实现三维角度出束的手术要求。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置，所述的这种用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置要解决现有技术中放疗机中不能实现三维角度出束的技术问题。

本实用新型的这种用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置包括机架、两个偏转电磁铁、真空盒、初级准直块、真空盒固定板和束流角度控制器，其中，所述的两个偏转电磁铁设置在所述的机架上，所述的真空盒通过所述的真空盒固定板设置在机架上，两个偏转电磁铁左右对称地设置在所述的真空盒的两侧，任意一个所述的偏转电磁铁均各自由铁芯和线圈构成，任意一个所述的线圈均与所述的束流角度控制器连接，所述的初级准直块设置在真空盒出束口的下方。

进一步的，电子射出的方向是通过控制偏转磁铁的电流大小来改变的。

进一步的，线圈套设在铁芯外。

进一步的，所述的机架通过一个转轴设置在一个支架中，所述的机架在所述的支架中的摆动角度在正负45度之间。

进一步的，所述的真空盒出束口的出束角在60～120度之间。

本实用新型的工作原理是：电子束中的电子在磁场中运动时受洛伦兹力的作用作曲线运动，电子束发生偏转。当电子运动运动方向与磁场垂直时，洛伦兹力的方向垂直于磁场和粒子运动的方向。利用计算机通过束流角度控制器按照预定的出束角度方案控制偏转电磁铁上线圈的电流大小，改变电子射出的方向。再加上机架可在正负45度的范围内绕靶体连续转动，因此可达到需要的三维出束角度，满足不同治疗部位及治疗方向的需求。

本实用新型和已有技术相比较，其效果是积极和明显的。本实用新型利用偏转电磁铁控制加速管引出的水平电子束流在60度至120度各种不同的角度内任意偏转，可实现三维倾斜角度治疗。利用电磁偏转，几秒钟就可以改变电子射出的方向，摆位的速度比旋转机架更为迅速，方便度优于双机架旋转，结构更简单合理，极大的降低了制造成本。

附图说明：

图1是本实用新型的用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置的原理图。

图2是本实用新型的用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置的结构示意图。

图3是本实用新型的用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置的相对于一个转轴的转动位置示意图，图中的两个虚线图为左右极限位置。

具体实施方式：

实施例1：

图1中：U-偏转电压、v-经过加速后的电子速度、E-偏转电场、D-偏转磁铁距离、l-偏转磁铁宽度、Φ/2-偏转角度、E＝U/D。

如图1所示，当时间t＝0时，电子由坐标原点O进入，此时电子速度为v，因为v与x轴平行，所以：v_x＝v，v_y＝0。而电场E在y方向上，电子在x方向不受力，所以在x方向上电子匀速运动，位移与时间的关系：

x＝vt                (1)

在y方向上，电子初速度v_y，受电场E的作用力为-eE，电子作初速度为零的匀加速度运动，加速度

$a_y=\frac{\mathrm{eE}}{m}---\left(2\right)$

式中m为电子质量。a_y与E方向相反，与y轴方向一致。y方向上位移y与时间的关系为：

$y=\frac{1}{2}{a}_y{t}^2=\frac{\mathrm{eE}}{2m}{t}^2---\left(3\right)$

由(1)(3)两式消去t即得：

$y=\frac{1}{2}\frac{\mathrm{eE}{x}^2}{{\mathrm{mv}}^2}---\left(4\right)$

(4)式表明在界限l内电子运动轨迹为一抛物线。设进入偏转场之前，使电子加速的加速极上的电压为V₂，加速场对电子所作的功等于电子的动能，所以：

代入(4)式得：

$y=\frac{E}{4V_2}{x}^2=\frac{U}{4V_{2}D}{x}^2---\left(5\right)$

在x＝l处，对(5)式求微商，即给出电子离开偏转系统时电子运动轨迹与x轴所成偏转角Φ/2的正切：

$\mathrm{tg}\frac{\mathrm{\Φ}}{2}={\left(\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dx}}\right)}_{x=l}=\frac{U}{2V_{2}D}l---\left(6\right)$

设偏转电极中心到荧光屏距离为L，电子在荧光屏上的偏离为S，则：

$\mathrm{tg}\frac{\mathrm{\Φ}}{2}=\frac{S}{L}---\left(7\right)$

将式(7)代入(6)式即得：

$S=\frac{\mathrm{ULl}}{2V_{2}D}---\left(8\right)$

由(8)式可知，荧光屏上电子束的距离S与偏转电压U成正比这一点正反映了对于一个偏转系统的偏转线性要求。亦即能由电子束的偏离S的大小正确反映出使电子射线偏转的讯号(即偏转电压)的大小。

如图2所示，本实用新型的用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置设置在一个术中放射治疗机中，所述的术中放射治疗机包括电子枪、加速管、微波系统、电子束电磁偏转装置和冷却系统，所述的电子束电磁偏转装置设置在加速管的出束端，所述的电子束电磁偏转装置、加速管和电子枪均设置在一个机架1上，所述的机架1通过转轴设置在支架上。

本实用新型的用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置包括两个偏转电磁铁、真空盒4和束流角度控制器，所述的转轴与真空盒4轴线平行，任意一个偏转电磁铁均各自由铁芯2和线圈3构成，两个所述的铁芯2对称地设置在所述的真空盒4的两侧，所述的线圈3缠绕于所述的铁芯2外周，所述的线圈3与束流角度控制器连接，真空盒4通过真空盒固定板6设置在机架1上，真空盒出束口下方设置有初级准直块5。通过束流角度控制器调整线圈中电流可以调节电子束偏转的角度。

如图2中虚线所示。电子束的出束角在60～120度之间。

如图3所示，所述的机架1绕其转轴在支架上摆动的角度在正负45度之间。

Claims (4)

1.一种用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置，包括机架、两个偏转电磁铁、真空盒、初级准直块、真空盒固定板和束流角度控制器，其特征在于：所述的两个偏转电磁铁设置在所述的机架上，所述的真空盒通过所述的真空盒固定板设置在机架上，两个偏转电磁铁左右对称地设置在所述的真空盒的两侧，任意一个所述的偏转电磁铁均各自由铁芯和线圈构成，任意一个所述的线圈均与所述的束流角度控制器连接，所述的初级准直块设置在真空盒出束口的下方。

2.如权利要求1所述的用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置，其特征在于：线圈套设在铁芯外。

3.如权利要求1所述的用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置，其特征在于：所述的机架通过一个转轴设置在一个支架中，所述的机架在所述的支架中的摆动角度在正负45度之间。

4.如权利要求1所述的用于术中放射治疗机的电子束电磁偏转装置，其特征在于：所述的真空盒出束口的出束角在60~120度之间。

Images