CN211132747U - 用于照射组织的质子直线加速器系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种用于照射组织的质子直线加速器系统。广泛使用质子疗法的障碍之一是可负担得起的紧凑质子源和加速器的可用性。直线加速器(Linacs)的使用允许构造可以安装在现有医疗设施中的这种紧凑的源。但是，加速单元打开或关闭后会出现不稳定。被配置成在质子束操作循环(190)的断开时间期间提供RF能量(132)的质子直线加速器系统可用于增加或维持腔的温度。

Description

用于照射组织的质子直线加速器系统
技术领域
本实用新型涉及一种用于照射组织的质子直线加速器系统，其包括用于在操作期间提供质子束的质子源。
背景技术
高能束(诸如X射线)已经在治疗上使用多年，以破坏癌细胞的DNA并杀死人类和动物中的癌细胞。然而，在肿瘤治疗期间，周围的健康组织暴露于X射线，特别是沿着X射线通过身体的路径，在肿瘤部位之前(入射剂量)和之后(出射剂量)。X 射线剂量通常足够高而导致短期副作用，并且可能导致稍后的致癌作用，健康组织中的生长功能障碍和儿童情况下的生长迟缓。
质子束是一种很有前景的替代品，因为质子束也可以破坏癌细胞，但对健康组织的损害显著降低。通过配置束以将布拉格峰(Bragg Peak)定位在肿瘤附近，可以将组织中的能量剂量集中在肿瘤部位处，显著减少入射治疗路径上的剂量，并且在许多情况下几乎完全消除了治疗路径上的出射剂量。组织中质子束的纵向范围通常取决于束的能量。在此剂量用于指示束和组织之间的相互作用程度-相互作用是最小的直到质子能量沿着束路径以相对短的距离沉积的束范围的末端部分。该减少在不需要的暴露中纵向地位于目标部位之前和之后意味着可以在不损害周围健康组织的情况下递送改善的剂量。通过允许向肿瘤本身递送超过肿瘤之前和之后吸收剂量的更高差分有效剂量，这可以减短治疗的长度，并且通常降低由于相应较低的周围剂量而引起的副作用。当治疗位于关键器官或结构(诸如大脑，心脏，前列腺或脊髓)附近的肿瘤时以及治疗儿童肿瘤时尤其有益。其准确性使其在治疗眼部肿瘤时特别有效。另外，质子束可以精确地定位和偏转，以提供束路径的横向控制。
广泛使用质子疗法的障碍之一是可负担得起的和紧凑的质子源和加速器的可用性。用于治疗的质子能量通常在50-300MeV的范围内，且更典型地在70-250MeV的范围内。依赖于回旋加速器或同步加速器的现有源是非常大的，需要定制构建设施，并且构建和维护成本高。直线加速器(Linac)的使用允许构造可以安装在现有医疗设施中的这种紧凑的源。
质子能量剂量的纵向位置(深度)主要通过改变束中质子的能量(通常以MeV测量)来配置。美国专利05382914描述了一种紧凑的质子束治疗直线加速器系统，其利用三级来加速来自质子源的质子：射频四极场(radio-frequency quadrupole，RFQ)直线加速器，漂移管直线加速器(drift-tube linac，DTL)和侧耦合直线加速器(side-coupled linac，SCL)。SCL包括多达十个级联布置的加速器单元，每个单元设有RF能量源。治疗束能量由粗略/精细选择系统控制，在粗略调节中，关闭一个或多个加速器单元提供从70MeV到250MeV的十一个受控梯级，每个梯级约为18MeV。通过将诸如箔的降解吸收剂插入到束中来执行这些梯级之间的束能量的精细调节。
这种系统的缺点在于，在每次切换步骤之后，质子束系统需要一些时间来使束能量稳定，然后才可用于治疗。另外，用于降解箔的致动系统通常是不可靠的，并且必须定期更换箔。
从PCT申请WO2018/043709A1中已知将随机分量引入到生成时刻的质子束脉冲中，随后将其加速以用于半导体制造。这样做是为了降低可能在高频腔内累积的噪声，噪声是由于可能产生热量的高阶模式的激发导致的。提供稍微不同的频移可以减少谐振放大，并且因此也可以减少腔的加热。
从PCT申请WO2015/175751A1中已知在相同的RF脉冲内注入两个不同的电子束电流幅度，以产生加速电子的两个终点能量，从而产生用于货物检查的X射线。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是提供一种质子直线加速器系统，用于通过改进的束能量控制来照射组织。
本实用新型的第一方面提供一种用于照射组织的质子直线加速器系统，该加速器系统包括：质子源，其用于在操作期间提供质子束；束输出控制器，其用于调节离开源的质子束的束电流；第一加速器单元，其具有：用于接收质子束的第一质子束输入；用于离开质子束的第一质子束输出；用于在操作期间提供RF能量的第一RF能量源；至少一个第一腔，其从第一质子束输入延伸到第一质子束输出，用于接收来自第一能量源的RF能量，并用于当质子束从第一束输入传递到第一束输出时将RF能量耦合到质子束；该系统还包括：RF能量控制器，其连接到用于调节提供给至少一个第一腔的 RF能量的第一RF能量源，并进一步连接到束输出控制器；束输出控制器，其被配置成提供具有预定和/或受控的束操作循环的质子束脉冲；以及RF能量控制器，其被配置成在质子束操作循环的断开时间期间提供RF能量，使得第一腔的温度增加或保持。
本实用新型基于以下认识，对于给定输出能量的非激活(提供小的、可忽略的或零加速)或部分激活(提供一些加速)的加速器单元施加基本恒定的RF功率，以允许在它们需要增加束的能量时非常快速地恢复。可以预先确定和/或控制所提供的RF能量以增加或维持腔的温度。
在用于质子治疗的系统的操作期间，通过改变束能量并因此改变束的范围和相应的布拉格峰两者，可以减少对周围组织的损害。通过调节布拉格峰的深度，许多单独的布拉格峰可以重叠以产生延伸的布拉格峰，延伸的布拉格峰产生覆盖肿瘤区域的平坦或近似平坦的剂量分布。因此，在能量梯级之间具有相对短的时间是有利的，因为这减少了总治疗时间，从而降低了患者在治疗期间移动的风险。附加地或替代地，可以增加可用于治疗的能量水平的数量，允许对能量到周围组织的扩散进行更精确地控制。附加地或替代地，还可以实时补偿例如由于患者呼吸而在治疗期间肿瘤的移动，以进一步改善控制。
本实用新型的另一方面提供一种加速器系统，其中RF能量控制器还被配置成给每个连续的质子束操作循环提供基本相同的RF能量。
这通过在束能量改变之后提供改善的稳定时间(settling-time)来为加速器系统提供高度稳定性。在一些实施例中，稳定时间可以基本上忽略不计。
本实用新型的另一方面提供一种加速器系统，其中RF能量控制器还被配置成在质子束操作循环的接通时间和断开时间两者期间提供RF能量。
这通过在提供治疗束时提供改善的稳定时间来为加速器系统提供高度稳定性，在接通时间期间RF能量将能量传递到质子束，并且在断开时间期间RF能量增加或保持腔的温度。
本实用新型的又一方面提供一种加速器系统，其还包括：第二加速器单元，第二加速器单元具有：用于接收来自第一加速器单元的质子束的第二质子束输入；用于离开质子束的第二质子束输出；用于在操作期间提供RF能量的第二RF能量源；至少一个第二腔，其从第二质子束输入延伸到第二质子束输出，用于接收来自第二能量源的 RF能量，并用于当质子束从第二束输入传递到束输出时将RF能量耦合到质子束；RF 能量控制器进一步连接到第二RF能量源，用于调节提供给至少一个第二腔的RF能量；以及RF能量控制器被配置成在质子束操作循环的断开时间期间提供RF能量，使得第二腔的温度增加或保持。
可以级联多个加速器单元以提供质子束能量的逐步增加。可操作每个加速器单元以将质子束的能量以固定量或可变量增加。
加速器系统可以可选地配置成向第一腔和第二腔提供基本相同的RF能量。
通过将由(来自多个加速器单元的)每个加速器的质子束的能量增加配置成基本相同，质子束能量设置的数量将与级联中的加速单元的数量相关。
在本实用新型的再一个方面，提供一种适于照射组织的质子束的操作方法，所述方法包括：从质子束源提供具有预定和/或受控束操作循环的质子束脉冲；调节离开源的质子束的束流；从第一RF能量源向至少一个第一腔提供RF能量；当质子束通过至少一个腔时，将RF能量耦合到质子束；并且调节提供给至少一个第一腔的RF能量，以在质子束操作循环的断开时间期间提供RF能量，使得第一腔的温度增加或保持。
可选地，可以调节RF能量以为每个连续的质子束操作循环提供基本相同的RF能量。附加地或替代地，还可以调节RF能量以在质子束操作循环的接通时间和断开时间期间提供RF能量。
附图说明
参考下文描述的实施例，本实用新型的这些和其他方面是显而易见的并且将被阐明。
在附图中：
图1示意性地示出根据本实用新型的质子直线加速器系统；
图2示意性地描绘包括一个或多个级联加速器单元的加速级；
图3示意性地描绘第一和第二级联加速器单元；
图4A和图4B描绘束能量中的两种可能的变化，其中RF能量脉冲需要提供基本恒定的平均RF功率；
图4C和图4D描绘在改进的非加速模式下加速单元的两个可能的操作示例；
图5A描绘用于约50％能量增益的RF驱动包络，其中每个脉冲具有基本恒定的 RF能量；
图5B描绘图5A中所描绘的用于RF驱动包络的计算出的加速器场响应包络；
图6A示意性地描绘采用DDS芯片的合适的低级RF单元的框图；
图6B示出用于调制由两个相邻脉冲组成的RF驱动包络的幅度和相位的两个信号的相量图；
图7A描绘通过交替具有和不具有质子束的脉冲来保持平均功率基本恒定的束控制配置；以及
图7B描绘通过将每个脉冲分成两个间隔来保持平均功率基本恒定的束控制配置，一个间隔具有质子束而一个间隔没有质子束。
附图标记
55 第一RF能量加速脉冲
100 质子直线加速器系统
102 第一加速阶段，例如射频四极场(RFQ)
104 第二加速阶段，例如侧耦合漂移管直线加速器(SCDTL)
106 第三加速阶段，例如耦合腔直线加速器(CCL)
110 质子源
115 质子束
120 束输出控制器
130 第一加速器单元
131 第一腔
132 第一RF能量源
135 第一质子束输入
137 第一质子束输出
140 轴：束电流(图4)
145 质子束操作循环
150 轴：时间段(图4和图5)
155 第一RF能量补偿脉冲
157 第一RF补偿脉冲间隔峰值
160 轴：RF能量(图4和图5A)
180 RF能量控制器
190 质子束操作循环[图7A和图7B]
230 第二加速器单元
231 第二腔
232 第二RF能量源
235 第二质子束输入
237 第二质子束输出
245 质子束脉冲或占空比
255 第二RF能量补偿脉冲
257 第二RF补偿脉冲间隔峰值
260 轴：腔内加速器场强(图5B)
330 第三加速器单元
332 第三RF能量源
355 复合RF能量脉冲(加速间隔和补偿间隔)
356 复合RF加速脉冲间隔峰值
257 复合RF补偿脉冲间隔峰值
430 第四加速器单元
432 第四RF能量源
455 加速器场(图5B)
601 DDS芯片
602 三个全波倍频器的级联
603 放大器
604 RF耦合器
700 在两个操作循环期间的质子束脉冲
701 第一RF控制配置
702 第二RF控制配置
703 第三RF控制配置
704 第四RF控制配置
705 第五RF控制配置。
具体实施方式
图1示意性地示出根据本实用新型的质子直线加速器(或linac)系统100。直线加速器系统100包括质子束源110，用于在操作期间提供质子束115。提供束输出控制器120以调节离开源110的质子束的束电流。离开束控制器120的质子束115是脉冲束。配置束控制器120以改变质子束占空比145，245也可以是有利的。束输出控制器 120还可以配置成针对一个或多个质子束占空比190使束消隐。如图7A和图7B中所示，质子束115的操作循环190包括接通时间和断开时间，接通时间是质子束115能量大于零的时间，以及断开时间是质子束115能量显著低于接通能量的时间。质子束占空比145，245是接通时间，其表示为操作循环190周期的一部分，并且通常被指定为百分比或比率。典型地，断开期间的能量小于或等于质子加速器系统100的操作所需的最小能量。接通期间的能量通常足以用于治疗目的并且可以有助于递送给患者的治疗剂量。
提供一个或多个加速级102，104，106以将束能量增加到治疗通常所需的水平 50-300MeV，以及更通常在70-250MeV的范围内。可以使用本领域技术人员已知的任何合适的加速技术。
离开束控制器120的质子束115进入第一加速级102。在该特定实施例中，第一级102可以由射频四极场(RFQ)提供，RFQ将束加速到约3到10MeV，优选地，5MeV。在第一示例中，合适的RFQ102可以在750MHz的频率下操作，其中叶片到叶片的电压为68kV，束传输为30％，并且所需的RF功率为0.4MW。在第二示例中，合适的 RFQ102可以在499.5MHz的频率下操作，其中叶片到叶片的电压为50kV，束传输为 96％，并且所需的RF功率为0.2MW。
RFQ102还可以被配置成作为束输出控制器120操作，当作为“斩波器”操作时，如果没有与源相关联的束控制器，在这种情况下仍然可以使用连续的质子源110提供脉冲质子束115。然后，上述束输出控制器功能可以部分或完全集成到RFQ102中，或者控制可以分布在RFQ102和质子源110之间。
离开第一加速级102的质子束115进入第二加速级104。在该特定实施例中，第二级104可以由一个或多个侧耦合漂移管直线加速器(Side-Coupled Drift Tube Linac，SCDTL)提供，其将束加速到高达约25至50MeV，优选37.5MeV。作为示例，合适的SCDTL104可以在3GHz下操作，并且这些SCTDL中的四个可以级联操作以实现 37.5MeV加速。
离开第二加速级104的质子束115进入第三加速级106，第三加速级106包括一个或多个级联加速器单元130，230，330，430。
图2描绘图1的第三加速级106的更多细节，以及图3描绘第三加速级106中的两个级联加速单元130，230。
在该特定实施例中，第三级106可以由一个或多个耦合腔直线加速器(CoupledCavity Linac，CCL)130，230，330，430提供，其将束加速直到系统100的最大能量。这约是50-300MeV，以及更典型地在70-250MeV的范围内。作为示例，合适的CCL130， 230，330，430可以在3GHz下操作，并且这些CCL单元中的十个可以级联操作以实现230MeV加速，每个CCL提供20MeV加速。
每个加速单元130，230，330，430包括：
-用于接收质子束115的质子束输入135，235；
-用于离开质子束115的质子束输出137，237；
-用于在操作期间提供RF能量的RF能量源132，232，332，432，例如速调管；
-至少一个腔131，231，其从质子束输入135，235延伸到质子束输出137，237，用于接收来自RF能量源132，232的RF能量，并用于当质子束115从质子束输入 135，235传递到质子束输出137，237时将RF能量耦合到质子束115。
如果如图3所示级联多于一个加速单元130，230，则单元被配置和布置成使得离开上游加速单元130的质子束输出137的质子束115可以由下游加速单元230的质子束输入237接收。
加速器系统100还包括连接到一个或多个RF能量源132的RF能量控制器180。控制器被配置和布置成调节提供给至少一个腔131，231的RF能量。控制器180进一步连接到束输出控制器120，并进一步配置和布置成在质子束操作循环190的断开时间期间从RF能量源132，232，332，432提供RF能量。
质子束115可以将预定的和/或受控的重复频率(通常在100和400Hz之间)处预定和/或受控持续时间(通常在几微秒和几毫秒之间)的治疗接通时间脉冲递送给患者。在治疗接通时间大于质子源110的重复周期的情况下，质子束占空比145，245是治疗脉冲接通持续时间145，245和质子源的重复频率的乘积。在治疗接通时间小于或等于质子源110的重复周期的情况下，质子束占空比145，245由治疗脉冲接通持续时间145， 245确定。
RF能量控制器被配置和布置成控制一个或多个RF能量源。一个或多个RF能量源可以独立控制或成组控制。RF能量源132，232，332，432可以在零或最大能量或中间能量值下操作。因此，可以通过关闭一个或多个加速单元130，230，330，430的 RF能量源132，232，332，432来实现离开第三加速级106的质子束115中的不同能量。
如果加速单元130，230，330，430基本上相同地配置，则束能量设置的数量将与级联中的加速单元的数量相关。离开第三加速级106的质子束115中的束能量将对应于由级联中的最后激活加速单元130，230，330，430可实现的能量。
然而，其他配置也可用于提供中间加速度值。
例如，可以关闭超出最后激活加速单元130，230，330，430的加速单元130，230，330，430，并且还可以改变提供给最后激活单元的RF能量。然后，离开第三加速级 106的质子束115可以具有中间能量，该中间能量位于由最后有效加速单元可产生的最大能量和由在前加速单元可产生的能量之间。
这可以通过修改由RF能量源132，232，332，432发射的RF能量的一个或多个特性来执行，诸如RF幅度，RF能量接通时间，RF能量断开时间和/或RF能量脉冲形状。附加地或替代地，也可以使用降级吸收器，或者修改腔的几何形状和/或RF耦合的装置。例如，尽管温度变化，铁氧体调谐器或机械调谐器可以允许模块仍保持共振。
附加地或替代地，还可以通过修改最终激活加速器单元130，230，330，430的相位来执行能量的精细调节。幅度变化和相位变化(甚至几度)的组合可以限制质子束质量的降低。通过修改加速场的相位和/或幅度，可以减少质子束115的能量扩散。
从第三加速级106出射的质子束115通常被引导到包括弯曲磁体的高能束传输线中，以将束引导到喷嘴中以在治疗期间施加到患者。
RF能量控制器180还被配置成在质子束操作循环190的断开时间期间提供RF能量132，232，332，432，以增加或维持腔131的温度。
本实用新型基于以下认识，即加速单元打开或关闭后显示出的不稳定性主要与腔131，231，331，431中的温度变化有关。这些腔通常由金属制成，并且供应给腔的RF 功率的显著变化产生温度变化，温度变化导致腔的收缩或膨胀。当腔支持调谐的电磁波时，任何热膨胀或收缩将使腔调谐为偏离共振并中断质子束115。
图4A描绘传统加速模式中的加速单元130，230，330，430的操作的示例。
上图绘制在一段时间150内质子束电流140的简化视图，其包括五个时刻-t1，t2，t3，t4和t5。质子束操作循环190被描绘为从t1到t5运行，这也是两个连续接通时间脉冲145的开始之间的时间。虽然时刻之间的间隔被描绘为大致相等，但在实践中情况可能并非如此，它们甚至可能会有数量级的变化。脉冲被示意性地描绘为方波脉冲，但实际波形可具有不可忽略的上升和下降时间。
对于该质子束操作循环190的接通时间，束电流在时刻t1从零上升到其最大值并且在t2处回到零，脉冲145具有近似均匀的幅度。在质子束操作循环190的其余部分期间，包括间隔t2到t3，t3到t4和t4到t5，束电流(和束能量)为零或近似为零。换言之，质子束的断开时间是从t2到t5。从t5开始，质子束操作循环190以连续的接通时间质子束脉冲145重复。
图4A的下图描绘由RF能量源132，232在相同的时间段150内以相同的瞬间提供的RF能量160的简化视图。RF能量在t1处从零上升到加速度峰值并且在t2处回到零，该第一RF能量脉冲55具有近似均匀的幅度。在质子束操作循环190的其余部分期间，包括间隔t2到t3，t3到t4和t4到t5，RF能量为零或近似为零。从t5开始，质子束操作循环190重复，并且由于RF能量脉冲55与质子束操作循环190的同步，提供连续的第一RF能量脉冲55。
预定和/或控制第一RF能量脉冲55从t1到t2的持续时间和加速场峰值，以在质子束接通时间脉冲期间通过RF能量提供质子束的期望加速度。加速度发生在t1和t2 之间。
实际上，第一RF能量脉冲55可以针对不同的质子束操作循环190而变化，以提供可变的加速度并因此提供可变的质子束能量。发明人已经确定，以不同的RF能级操作加速单元可以改变温度，并因此改变腔131，231的共振频率。腔131，231的这种偏离共振操作可能意味着质子束能量不是按计划的，导致最佳治疗计划中断。
根据本实用新型的加速单元可以用于两种类型的操作模式：非加速模式，其中加速单元通过质子束115而没有显著加速；以及加速模式，其中质子束显著加速。
图4B描绘处于改进的加速模式下的加速单元130，230，330，430的操作的示例。上图与图4A的上图相同，描绘了类似的质子束操作循环190。
图4B的下图描绘在具有相同时刻t1，t2，t3，t4和t5的相同时间段150内的RF 能量160。第一RF能量脉冲55设置在t1和t2之间，如图4A中所示，并且具有近似均匀的幅度。在t2到t3的间隔中，RF能量保持为零或近似为零。然后，RF能量在t3 处从零上升到第一补偿峰值157并且在t4处返回到零，形成具有近似均匀幅度157的第一RF能量补偿脉冲155。在质子束操作循环190的其余部分期间，RF能量为零或近似为零。从t5开始，质子束操作循环190重复，并且提供连续的第一RF能量脉冲 55，如图4A中所示。
第一RF加速脉冲55的结束与第一RF补偿脉冲155的开始之间的间隔(此处描述为t2至t3)可以是任何便利的值。第一补偿峰值157可以选择为基本上等于第一RF 加速脉冲55的峰值，或者可以更低，或者可以更高。
预定和/或控制第一RF能量脉冲55的持续时间(从t1到t2)和加速度峰值，以在质子束接通时间期间通过RF能量提供质子束的期望加速度。加速度在t1和t2之间发生。
预定和/或控制RF能量补偿脉冲的持续时间(从t3到t4)和补偿峰值157，以在加速单元在加速模式下以降低的RF能量加速水平(相比于较早的RF能量加速度水平) 操作时对预期的温度变化进行补偿。补偿RF能量脉冲155在时间上与质子束电流脉冲 145基本上不重叠。在图4B中，质子束脉冲145和补偿脉冲155在时间上由RF能量为零或近似为零的t2到t3的间隔分隔。可以选择该间隔t2至t3，以最小化或甚至消除在质子束145的接通时间145的任何部分期间由于施加第一RF能量补偿脉冲155的一部分而导致的加速。在实践中，质子束145的接通时间(在此为从t1到t2)通常以微秒为单位进行测量，并且束脉冲之间的间隔通常以毫秒为单位进行测量。
PCT申请WO2018/043709A1教导，至少对于半导体应用而言可以通过使用随机激光开/关模式而随机化质子束电流脉冲周期，从而减少由于更高阶模式所导致的腔的加热。该申请没有教导为了任何目的而加热腔。没有提到为任何目的来调制RF能量。
PCT申请WO2015/175751A1专门描述了电子加速，因此它没有提供适于质子加速的教导。它公开了配置成产生具有双能量的X射线以进行货物检查的实施例，因此它们不能提供与照射组织相关的教导。另外，没有提到腔的加热。
图4C描绘处于改进的非加速模式下的加速单元130，230，330，430的操作的示例。上图与描绘类似的质子束操作循环190的图4A和图4B的上图相同。
图4C的下图描绘在具有相同时刻t1，t2，t3，t4和t5的相同时间段150内的RF 能量160。
然而，在该实施例中，没有提供RF加速能量脉冲，在间隔t1到t2期间(在质子束145接通时间期间)，RF能量为零或近似为零。RF能量在t3处从零上升到第二补偿峰值257并且在t4处返回到零，该RF能量补偿脉冲255具有近似均匀的幅度。在质子束操作循环190的其余部分期间，RF能量为零或近似为零。
预先确定和/或控制RF能量补偿脉冲255的持续时间(从t3到t4)和补偿峰值257，以在一段加速之后当加速单元在非加速模式下针对一个或更多的质子束操作循环190 操作时，对预期的温度变化进行补偿。在非加速模式下，补偿RF能量脉冲255在时间上与质子束电流脉冲145基本上不重叠。在图4C中，质子束脉冲145和补偿脉冲255 在时间上由RF能量为零或近似为零的t2到t3的间隔分隔。可以选择该间隔t2至t3 以最小化或甚至消除在质子束115的接通时间145的任何部分期间由于施加RF能量补偿脉冲255的一部分而导致的加速。
优选地，预期的温度变化被完全补偿，但是如果由于操作限制而不可能，则与现有技术中已知的情况相比，部分地补偿温度变化仍然是有利的。
本领域技术人员将认识到的是，图4中描绘的波形是示意性的，并且实际波形可具有不可忽略的上升和下降时间，在确定所使用的控制参数时可能需要将其考虑在内。类似地，还可能需要考虑轻微的束电流变化。
技术人员还将认识到的是，任何RF能量波形形状都是可以的，而不仅仅是所描绘的方波脉冲55，155，255。例如，三角形或斜坡形。
当连续的RF能量加速脉冲55，356提供相似或相同的功率时，在质子束的断开时间期间提供RF补偿脉冲155，255，355也是有利的。在断开时间之后，一旦施加了 RF能量加速脉冲55，356，腔131，231可能需要短时间段来稳定。这种不稳定性可能限制可用的质子束脉冲145，因为质子束脉冲145的能量的过度不稳定性可以导致在操作期间质子束的定位不稳定。通过在质子束断开时间期间提供适当的RF补偿脉冲155， 255，355，可以减少或甚至消除该稳定时间。
能量控制器180可以被配置成在特定质子束操作循环190期间向每个加速器单元提供基本相同或基本上不同的RF脉冲。加速器单元可以单独地或成组地操作。到单个加速器单元的RF脉冲也可以在系统100的操作期间在一个以上的质子束操作循环190 上变化。这提供了非常灵活和准确的系统来控制和稳定由加速器系统100本身或外部破坏性元件引起的束能量变化。
图4D描绘处于改进的加速模式下的加速单元130，230，330，430的操作的另一示例。上图与描绘类似的质子束操作循环190的图4A、图4B和图4C的上图相同。
图4D的下图描绘在具有相同时刻t1，t2，t3，t4和t5的相同时间段150上的RF 能量160。提供复合RF能量脉冲355，在t1处RF能量从零上升到复合加速度峰值356， RF能量脉冲355在t1和t2之间具有近似均匀的幅度。在t2处，RF能量从复合加速度峰值356上升到t2处的复合补偿峰值357并且在t3处返回到零，RF能量脉冲255在 t2和t3之间具有近似均匀的幅度。在质子束操作循环190的剩余部分期间，RF能量为零或近似为零。RF能量近似为阶梯形脉冲355。
预定和/或控制复合RF能量脉冲355从t1到t2的持续时间和复合加速度峰值356，以在质子束接通时间145期间通过RF能量提供质子束的期望加速度。加速度在t1和 t2之间发生。
预定和/或控制从t2到t3的复合RF能量脉冲355的持续时间和复合补偿峰值357，以在一个或多个非加速的间隔之后，当加速单元在加速模式下操作时，对预期的温度变化进行补偿。
如所描绘的RF能量脉冲355的补偿部分示出为与质子束电流脉冲145在时间上重叠。然而，技术人员将认识到的是，复合补偿峰值357的上升时间可以稍微延迟以减少对质子束115的能量的破坏。
在实践中，补偿峰值257，357可以高于、等于或低于加速度峰值256，356。优选地，预期的温度变化被完全补偿，但是如果由于操作限制而不可能，则与现有技术中已知的情况相比，部分地补偿温度变化仍然是有利的。
技术人员还将认识到的是，任何RF能量波形形状都是可能的，而不仅仅是所描绘的阶梯波脉冲355。加速水平256，356可以高于、等于或低于补偿水平257，357。
如前所述，加速单元可以以最大能量开或关模式操作，或者可以分配中间RF能级。
图5描绘图4D中描绘的改进操作的进一步细节。图5A示出在0至6微秒上提供给腔的RF能量160。提供复合RF能量355，RF能量脉冲355在0微秒时从零上升到 0.5个单位的复合加速度峰值356。然后，RF能量在约2.5微秒处上升到0.8单位的复合补偿峰值357，并在5微秒时回到零。在质子束操作循环190的剩余部分期间，RF 能量为零或近似为零。RF能量近似为阶梯形脉冲355。此处在垂直轴上描绘的单位(0 至0.8)是标称单位。
预定和/或控制RF能量脉冲355的从0到2.5的持续时间和复合加速度峰值356，以在质子束接通时间期间通过RF能量提供质子束的期望加速度。在0到2.5微秒之间发生加速。预定和/或控制RF能量脉冲的2.5至5微秒的持续时间和复合补偿峰值357，以在一个或多个非加速的间隔之后，当加速单元在加速模式下操作时，对预期的温度变化进行补偿。
图5B描绘在相同的时间段150上在加速器单元的腔131，231中的加速器场强度260。加速器场455略有滞后地在0微秒时从零上升到由RF加速度峰值256确定的第一水平(约0.5单位)。第一水平达到约1微秒。在约2.5微秒时，加速器场略有滞后地开始上升到由补偿峰值257确定的第二水平(约0.8单位)。在约3.5微秒时它达到第二水平。在5微秒时，该值朝向零下降，在约6.5微秒时达到0。加速器场在0微秒时从零上升到第一水平，然后进一步上升到第二水平，与RF能量脉冲355相比产生失真的阶梯形脉冲455。此处在垂直轴上描绘的单位(0到0.8)是标称单位。
图5A和图5B之间的差异表示加速器腔对RF能量波形的响应，并且例如在确定最合适的输入RF能量值和持续时间以补偿待被补偿的温度变化和稳定时间时，应优选考虑加速器腔对RF能量波形的响应。例如，加速器场对输入RF能量上升到复合补偿值357的响应的滞后可以限制或甚至避免对与复合RF能量355的复合加速部分同时发生的质子束脉冲145的最终部分的能量的破坏。这些特征可以在产品文档中找到，或者在测试环境中或在使用适当的传感器操作期间测量。
由RF能量源(诸如速调管)产生的峰值RF功率包括两个组分，功率在腔中耗散，并且功率传递到束。虽然在医疗应用中峰值束电流是低的，通常为300uA，但通过使腔过耦合，其可以是有利的。
如果以全能量在腔中耗散的功率为P_cav_max，并且以降低功率耗散的功率为 P_cav1，则以全能量沉积在腔中的能量U0为：
U0＝P_cav_max x脉冲宽度t，
其中对腔填充和衰减时间期间的功率损失进行适当的校正。减小幅度脉冲期间的能量沉积是U1。
为了防止腔温度的显著变化，必须在与腔的热响应时间相比较短的时间内提供额外的能量。这可以在逐个脉冲的基础上完成，或者可以在更长的时间尺度上提供额外的能量，限制为腔频率波动足够小而不显著影响加速器性能。
如果在激活束脉冲期间提供的腔能量为：
U1＝P_cav1*t，
则必须供应的额外能量是：
U2＝(P_cav_max-P_cav1)*t。
该能量U2可以被提供有任何峰值功率和脉冲长度，限制为总能量为U2，使得在与腔的热响应时间相比短的时间内取平均，总功率耗散并且因此腔温度基本上是恒定的，换言之，在可接受的公差范围内恒定，优选几十度。
为每个连续的质子束操作循环190提供基本相同的RF能量132也可以是有利的。这在操作期间向腔提供基本恒定的平均RF功率，从而在多余一个的操作循环190上增加质子束能量稳定性。
图7A描绘三个RF能量控制配置701，702，703的同步，其通过在质子束接通时间和断开时间期间提供单独的RF能量脉冲来保持平均功率基本恒定。还描绘质子束操作循环190以说明RF能量控制与质子束操作循环190的同步。
在质子束脉冲245的包括九个时刻t1，t2，t3，t4，t5，t6，t7，t8，t9的两个操作循环190上描绘了四个波形。这些时刻是对称描绘的，但在实践中时刻之间的间隔可显著变化。它们在此以与图4相同的方式使用，以示意性地解释同步。
对于每秒100个脉冲或100Hz的典型操作而言，操作循环190的周期是10毫秒。描绘了25％接通时间和75％断开时间的操作循环190，其也被称为25％或1：3的占空比。然而，在实践中，可以使用任何合适的比率。
顶部波形700描绘在两个操作循环190期间的质子束脉冲245。在该第一束操作循环190的接通时间，束电流在时刻t1处从零上升到其最大值并且在t2处返回到零，脉冲245具有近似均匀的幅度。在t2到t5之间，对于该第一束操作循环190的断开时间，束电流(和束能量)为零或近似为零。波形在第二操作循环190期间重复，其中在t5 和t6之间具有最大束电流，并且在t6和t9之间束电流(和束能量)为零或近似为零。
第一RF控制配置701的示意图绘制在相同时间段内提供给加速单元130，230，330，430的RF能量。在第一操作循环190的开始处，RF能量在t1处从零上升到参考加速度峰值并且在t2处返回到零，RF能量脉冲具有近似均匀的幅度。在该第一操作循环190的其余部分期间，包括时刻t3和t4，RF能量为零或近似为零。波形在第二操作循环190期间重复，参考t5和t6之间的加速度峰值以及t6和t9之间的为零或近似为零的RF能量。
预定和/或控制从t1到t2与t5到t6的RF能量脉冲的持续时间和参考加速度峰值，以在质子束接通时间期间通过RF能量提供质子束的期望加速度。加速度在t1和t2与 t5和t6之间发生。该RF控制配置是其他两个配置702，703的参考，因此在此认为参考加速度峰值标称为100％。在根据701的操作期间，每质子束操作循环190，RF能量以单个脉冲提供给腔，与质子束的接通时间基本相同。
第二RF控制配置702的示意图在相同的时间段上绘制RF能量。在第一操作循环190的开始处，RF能量在t1处从零上升到第一加速度峰值并且在t2处返回到零，RF 能量脉冲具有近似均匀的幅度。该第一加速度峰值约为第一RF控制配置701的示意图中所示的参考加速度峰值的75％。RF能量在t3处从零上升到第一补偿峰值并且在t4 处回到零。该第一补偿峰值约为第一RF控制配置701的示意图中所示的参考加速度峰值的25％。在该第一操作循环190的其余部分期间，RF能量为零或近似为零。波形在第二操作循环190期间重复，其中加速度峰值在t5和t6之间，补偿峰值在t7和t8之间。
预定和/或控制从t1到t2与t5到t6的RF能量脉冲的持续时间和第一加速度峰值，以在质子束接通时间期间通过RF能量提供质子束的期望加速度。加速度在t1和t2与 t5和t6之间发生。
通常情况下，预定和/或控制RF能量脉冲的持续时间t3至t4与t7至t8以及第一补偿峰值，以在加速单元以较低的加速度峰值(与之前的操作循环相比)操作时，对预期的温度变化进行补偿。在操作期间，RF能量以每质子束操作循环190两个脉冲提供给腔，第一个与质子束的接通时间基本相同，第二个与质子束的断开时间基本相同。
在该特定示例702中，补偿脉冲和加速脉冲的脉冲持续时间相同，因此通过确保均匀幅度的补偿脉冲和加速脉冲的峰值加起来达到参考峰值701的100％，对于每个连续操作循环190，提供给腔的RF能量在702和701两者中基本相同。
第三RF控制配置703的示意图在相同的时间段上绘制RF能量并且非常类似于第二RF控制配置702。第三配置703还在束接通期间在t1和t2之间提供均匀幅度的加速脉冲和在第一操作循环期间在t3和t4之间提供均匀幅度的补偿脉冲。这在第二操作循环190中重复，其中在t5和t6之间具有均匀幅度的加速脉冲以及在t7和t8之间具有均匀幅度的补偿脉冲。
第三配置703与第二配置702在峰值上不同。在此，加速脉冲具有约为第一RF控制配置701的示意图中所示的参考加速度峰值的50％的第二加速度峰值。类似地，补偿脉冲具有约为第一RF控制配置701的示意图中所示的参考加速度峰值的50％的第二补偿峰值。
预定和/或控制从t1到t2与t5到t6的RF能量脉冲的持续时间和第二加速度峰值，以在质子束接通时间期间通过RF能量提供质子束的期望加速度。在t1和t2与t5和t6 之间发生加速。通常情况下，预定和/或控制RF能量脉冲的持续时间t3到t4与t7到 t8以及第二补偿峰值，以在加速单元以较低的加速度峰值(与之前的操作循环相比) 操作时将，对预期的温度变化进行补偿。在操作期间，RF能量以每质子束操作循环190 两个脉冲提供给腔，第一个与质子束的接通时间基本相同，第二个与质子束的断开时间基本相同。
在该特定示例703中，补偿脉冲和加速脉冲的脉冲持续时间相同，因此通过确保均匀幅度的补偿脉冲和加速脉冲的峰值加起来达到参考峰值701的100％，对于每个连续操作循环190，提供给腔的RF能量在703和701两者中基本相同。它也与第二配置 702中的基本相同。
因此，通过在质子束断开时间期间散布补偿脉冲(质子束接通时间245期间的加速脉冲之间)，可以实现基本恒定的平均功率。RF能量脉冲之间的时间优选地比腔热响应时间短。第一脉冲的幅度可以在从最大功率到接近零功率的整个范围内变化。同样地，第二脉冲的功率可以从最大功率到接近零功率变化，以保持平均功率基本恒定。该方法的另一个优点可以是所需的总平均功率显著小于现有技术系统。在某些情况下，其甚至可以几乎是没有这种基本恒定的平均功率特征的系统中所需的总平均功率的一半。
对于典型的速调管调制器和电源，可用于加速束的标称RF脉冲宽度可以是5微秒平顶，并且电源可以将操作限制为每秒200脉冲或200Hz。
为了实现基本恒定的平均功率配置，在由这种典型调制器规范施加的限制(或约束)内，将每个5μs脉冲分成每个约2到2.5微秒的两个间隔可以是有利的(如图5A 中所示)。阶梯脉冲被预定和/或控制为在功率曲线下具有与5微秒平顶相同的面积。
在第一脉冲间隔期间，RF功率被设置为复合加速度峰值。在该间隔期间接通质子束电流，并且增加束电流，使得加速的总电荷与完整的5微秒间隔相同，而没有基本恒定的功率特征。由于束电流很低，所以预期这对所需峰值功率的影响可以忽略不计。
在第二RF脉冲间隔期间，断开质子束并且可以调节RF功率水平以及可能的脉冲长度，以提供保持平均RF功率基本恒定所需的能量。
这意味着加速器中的功率耗散可以保持基本恒定，并且因此当通过使用一个加速器单元或一系列加速单元改变束的能量时，整个加速器的温度也将保持基本恒定。
第一脉冲间隔的幅度可以在从最大功率到接近零功率的整个范围上变化。同样地，第二脉冲间隔中的功率可以从最大功率到接近零功率变化，以保持平均功率基本恒定。
图7B描绘另外两个RF能量控制配置704，705，其使用两个脉冲间隔保持平均功率基本恒定。然而，这些通过将每个RF脉冲分成两个间隔来实现，在质子束接通时间245期间提供一个间隔，以及在质子束断开时间期间提供另一个间隔。
所描绘的持续时间与图7A相同，并且100％的参考加速度峰值也相同。为方便起见，图7A的质子束脉冲245的相同的两个操作循环190也被描绘为顶部波形700。此外，图7A的第一RF控制配置701重复为使用100％的参考加速度峰值的第一RF控制配置。
对于在较高质子脉冲速率下操作而言，提供具有两个间隔的单个脉冲可以更方便。对于每秒200个脉冲或200Hz的典型操作而言，操作循环290的周期是5毫秒。描绘了25％接通时间和75％断开时间的操作循环190，其也被称为25％或1：3的占空比。然而，在实践中，可以使用任何合适的比率。
第四RF控制配置704的示意图在相同的时间段上绘制RF能量。在第一操作循环190的开始处，RF能量在t1处从零上升到第三加速度峰值，在t2处变为第三补偿峰值并且在t3处下降回到零，RF能量脉冲包括幅度近似均匀的两个间隔。该第三加速度峰值约为第一RF控制配置701的示意图中所示的参考加速度峰值的75％。该第三补偿峰值约为第一RF控制配置701的示意图中所示的参考加速度峰值的25％。在该第一操作循环190的剩余部分期间，RF能量为零或近似为零。波形在第二操作循环190期间重复，其中加速度峰值在t5和t6之间，以及补偿峰值在t6和t7之间。
预定和/或控制从t1到t2与t5到t6的RF能量脉冲间隔的持续时间和第三加速度峰值，以在质子束接通时间期间通过RF能量提供质子束的期望加速度。在t1和t2与 t5和t6之间发生加速。
通常情况下，预定和/或控制从t2到t3与t6到t7的RF能量脉冲间隔的持续时间和第三补偿峰值，以在加速单元以较低加速度峰值(与之前的操作循环相比)操作时，对预期的温度变化进行补偿。在操作期间，在每个质子束操作循环190的单个脉冲中将RF能量提供给腔，脉冲被分成两个间隔，第一间隔与质子束245的接通时间基本相同，以及第二间隔与质子束的断开时间基本相同。
在该特定示例704中，补偿脉冲间隔和加速脉冲间隔的持续时间相同，因此通过确保均匀幅度的补偿脉冲和加速脉冲的峰值加起来达到参考峰值701的100％，对于每个连续操作循环190，提供给腔的RF能量在704和701两者中基本相同。类似地，它也与702和703中基本相同。
第五RF控制配置705的示意图在相同的时间段上绘制RF能量并且非常类似于第四RF控制配置704。第五配置705还提供具有两个间隔的脉冲，均匀幅度的加速脉冲间隔在质子束接通时间245期间在t1和t2之间，以及均匀幅度的补偿脉冲间隔在第一操作循环190期间在t2和t3之间。这在第二操作循环190中重复，其中均匀幅度的加速脉冲间隔在t5和t6之间，以及均匀幅度的补偿脉冲间隔在t6和t7之间。
第五配置705与第四配置704在间隔的峰值上不同。在此，加速脉冲间隔具有约为第一RF控制配置701的示意图中所示的参考加速度峰值的50％的第四加速度峰值。类似地，补偿脉冲间隔具有约为第一RF控制配置701的示意图中所示的参考加速度峰值的50％的第四补偿峰值。
预定和/或控制从t1到t2与t5到t6的RF能量脉冲间隔的持续时间和第四加速度峰值，以在质子束接通时间245期间通过RF能量提供质子束的期望加速度。在t1和 t2与t5和t6之间发生加速。通常情况下，预定和/或控制RF能量脉冲间隔t2至t3和 t6至t7的持续时间以及第四补偿峰值，以在加速单元以较低的加速度峰值操作(与之前的操作循环相比)时，对预期温度变化进行补偿。在操作期间，在每个质子束操作循环190的两个脉冲间隔中将RF能量提供给腔，第一间隔与质子束的接通时间基本相同，第二间隔与质子束的断开时间基本相同。
在该特定示例705中，补偿脉冲间隔和加速脉冲间隔的脉冲持续时间是相同的，因此通过确保均匀幅度的补偿脉冲间隔和加速脉冲间隔的峰值加起来达到参考峰值 701的100％，对于每个连续操作循环190，提供给腔的RF能量在704和701两者中基本相同。类似地，它也与其他配置702和703中的基本相同。
因此，通过在质子束断开时间期间散布补偿脉冲间隔(质子束接通时间245期间的加速脉冲间隔之间)，也可以实现基本恒定的平均功率。RF能量脉冲之间的时间优选地比腔热响应时间短。
与上述示例相比，补偿脉冲甚至可以具有更低的峰值和更长的脉冲持续时间。然而，这种方法需要功率更大的调制器，因为平均速调管阴极电流将增加。
对于一些实施例，通过具有双源并且简单地从一个切换到另一个，可能需要在与腔响应时间相比的短时间内快速切换RF功率水平。它甚至可能需要在几纳秒内完成。
图6A中示出采用DDS芯片的合适低水平RF单元的框图。在优选实施例中，双源是Analog Devices公司的AD9959直接数字合成(DDS)芯片601，其具有四个输出信道RF0，RF1，RF2，RF3。由于通常不能直接生成所需的3GHz频率，因此可以在所有四个信道RF0，RF1，RF2，RF3中生成375MHz。每个信道包括8X倍频器链，其具有三个全波倍频器602的级联、带通滤波器和放大器603。使用合适的RF耦合器604 (诸如混合3dB)而组合两个信道的输出。设置每个信道的相位以给出期望能量的期望输出相位和幅度。所有信道都具有门输入，可以通过快速上升和下降时间以及短(几纳秒)延迟来连通和断开输出信号。信道0和1同时连通以产生第一时间间隔1的输出，而信道2和3保持断开。
在时间间隔1结束时，DDS单元的束和信道0和1断开，而信道2和3连通。信道2和3之前已将其相位设置为给第二间隔提供所需的幅度和相位。RF输出信号RFout的幅度调节不影响相位。
在实践中，在第二间隔期间保持相位与第一间隔期间的相位相同可以是有利的。由于没有质子束中断，因此可以忽略第二间隔期间的相位。但是，如果相位配置成匹配，则其可以允许从一个脉冲或脉冲间隔到下一个的幅度上更快的变化。具有不同的相位可以导致腔场幅度上的尖峰或下降，这可以增加达到第二间隔的新水平所需的时间。另外，它还可以对加速单元的整体温度产生影响。
图6B描绘两个信号的相量图，这两个信号可用于调制由两个相邻脉冲构成的RF驱动包络的幅度和相位。幅度随θA-θB而变化。相位随θA+θB而变化。
在实践中，每个加速器单元也可以具有单独的本地DDS单元。DDS单元以基本相同的频率操作，并且与加速器系统中的所有其他单元相位同步。
本实用新型不限于使用DDS技术：对于频率产生的许多可能性对设计者而言是开放的，范围从锁相环到数字-模拟转换器输出的动态编程，以产生任意波形。
在此选择DDS技术是因为其高分辨率和高精度是可以产生可编程模拟输出波形的单芯片IC器件。
加速器单元可以是任何合适的RF直线加速器(或Linac)，诸如耦合腔直线加速器(CCL)，漂移管直线加速器(DTL)，分离漂移管直线加速器(Separated Drift-Tube Linac，SDTL)，侧耦合直线加速器(SCL)，或侧耦合漂移管直线加速器(SCDTL)。它们可以都是相同类型，或者不同类型可以级联组合。
将理解的是，本实用新型(尤其是上面指出的许多方法步骤)也扩展到计算机程序，特别是适于将本实用新型付诸实践的载体上或载体中的计算机程序。该程序可以是源代码，目标代码，代码中间源和诸如部分编译形式的目标代码的形式，或者适合用于实施根据本实用新型的方法的任何其他形式。
应当指出的是，上述实施例说明而不是限制本实用新型，并且本领域内的那些技术人员将能够在不脱离所附权利要求范围的情况下设计许多替代实施例。在权利要求中，置于括号内的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。动词“包括”及其变形的使用不排除权利要求中所述之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一(a，an)”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实施。在列举了若干器件的系统权利要求中，这些器件中的若干器件可以由同一个硬件项实现。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的仅有事实并不表示这些措施的组合不能用于获益。

Claims (15)

1.一种用于照射组织的质子直线加速器系统(100)，其特征在于，所述加速器系统(100)包括：
质子束源(110)，其用于在操作期间提供质子束(115)；
束输出控制器(120)，其用于调节离开质子束源(110)的质子束(115)的束电流，束输出控制器(120)提供具有预定和/或受控的束操作循环(190)的质子束(115)脉冲；
第一加速器单元(130)，其包括：
-第一质子束输入(135)，其用于接收质子束(115)；
-第一质子束输出(137)，其用于出射质子束(115)；
-第一射频能量源(132)，其用于在操作期间提供射频能量；
-至少一个第一腔(131)，其从第一质子束输入(135)延伸到第一质子束输出(137)，用于从第一射频能量源(132)接收射频能量，并用于当质子束(115)从第一质子束输入(135)传到第一质子束输出(137)时将射频能量耦合到质子束(115)；
射频能量控制器(180)，其连接到调节提供给至少一个第一腔(131)的射频能量的第一射频能量源(132)，并进一步连接到束输出控制器(120)，所述射频能量控制器(180)在质子束操作循环(190)的断开时间期间提供射频能量，使得第一腔(131)的温度增加或保持。
2.根据权利要求1所述的用于照射组织的质子直线加速器系统(100)，其特征在于所述射频能量控制器(180)为每个连续的质子束操作循环(190)提供基本相同的射频能量。
3.根据权利要求1所述的用于照射组织的质子直线加速器系统(100)，其特征在于所述射频能量控制器(180)在所述质子束操作循环(190)的接通时间和断开时间期间提供射频能量。
4.根据权利要求2所述的用于照射组织的质子直线加速器系统(100)，其特征在于所述射频能量控制器(180)在所述质子束操作循环(190)的接通时间和断开时间期间提供射频能量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于照射组织的质子直线加速器系统(100)，其特征在于所述系统还包括：
第二加速器单元(230)，其包括：
-第二质子束输入(235)，其用于从第一加速器单元(130)接收质子束(115)；
-第二质子束输出(237)，其用于出射质子束(115)；
-第二射频能量源(232)，其用于在操作期间提供射频能量；
-至少一个第二腔(231)，其从第二质子束输入(235)延伸到第二质子束输出(237)，用于从第二射频能量源(232)接收射频能量，并用于当质子束(115)从第二质子束输入(235)传到第二质子束输出(237)时将射频能量耦合到质子束(115)；
射频能量控制器(180)进一步连接到第二射频能量源(232)，用于调节提供给至少一个第二腔(231)的射频能量；并且
射频能量控制器(180)在质子束操作循环(190)的断开时间期间提供射频能量，使得第二腔(231)的温度增加或保持。
6.根据权利要求5所述的用于照射组织的质子直线加速器系统(100)，其特征在于提供给第一腔(131)和第二腔(231)的射频能量基本相同。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的用于照射组织的质子直线加速器系统(100)，其特征在于所述射频能量控制器(180)被配置成通过修改所述射频能量的以下特征中的一个或多个来提供预定和/或受控制的能量：
射频幅度、射频能量接通时间、射频能量断开时间、射频能量脉冲形状或其任何组合。
8.根据权利要求5所述的用于照射组织的质子直线加速器系统(100)，其特征在于所述射频能量控制器(180)被配置成通过修改所述射频能量的以下特征中的一个或多个来提供预定和/或受控制的能量：
射频幅度、射频能量接通时间、射频能量断开时间、射频能量脉冲形状或其任何组合。
9.根据权利要求6所述的用于照射组织的质子直线加速器系统(100)，其特征在于所述射频能量控制器(180)被配置成通过修改所述射频能量的以下特征中的一个或多个来提供预定和/或受控制的能量：
射频幅度、射频能量接通时间、射频能量断开时间、射频能量脉冲形状或其任何组合。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的用于照射组织的质子直线加速器系统(100)，其特征在于所述第一加速器单元(130)为以下类型之一：
耦合腔直线加速器、漂移管直线加速器、分离漂移管直线加速器、侧耦合直线加速器、侧耦合漂移管直线加速器。
11.根据权利要求5所述的用于照射组织的质子直线加速器系统(100)，其特征在于所述第一加速器单元(130)和/或第二加速器单元(230)为以下类型之一：
耦合腔直线加速器、漂移管直线加速器、分离漂移管直线加速器、侧耦合直线加速器、侧耦合漂移管直线加速器。
12.根据权利要求6所述的用于照射组织的质子直线加速器系统(100)，其特征在于所述第一加速器单元(130)和/或第二加速器单元(230)为以下类型之一：
耦合腔直线加速器、漂移管直线加速器、分离漂移管直线加速器、侧耦合直线加速器、侧耦合漂移管直线加速器。
13.根据权利要求7所述的用于照射组织的质子直线加速器系统(100)，其特征在于所述第一加速器单元(130)和/或第二加速器单元(230)为以下类型之一：
耦合腔直线加速器、漂移管直线加速器、分离漂移管直线加速器、侧耦合直线加速器、侧耦合漂移管直线加速器。
14.根据权利要求8所述的用于照射组织的质子直线加速器系统(100)，其特征在于所述第一加速器单元(130)和/或第二加速器单元(230)为以下类型之一：
耦合腔直线加速器、漂移管直线加速器、分离漂移管直线加速器、侧耦合直线加速器、侧耦合漂移管直线加速器。
15.根据权利要求9所述的用于照射组织的质子直线加速器系统(100)，其特征在于所述第一加速器单元(130)和/或第二加速器单元(230)为以下类型之一：
耦合腔直线加速器、漂移管直线加速器、分离漂移管直线加速器、侧耦合直线加速器、侧耦合漂移管直线加速器。
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