WO2023085646A1 - 정밀한 방사선량 제어 기능을 가지는 선형가속기 - Google Patents

정밀한 방사선량 제어 기능을 가지는 선형가속기 Download PDF

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WO2023085646A1
WO2023085646A1 PCT/KR2022/016354 KR2022016354W WO2023085646A1 WO 2023085646 A1 WO2023085646 A1 WO 2023085646A1 KR 2022016354 W KR2022016354 W KR 2022016354W WO 2023085646 A1 WO2023085646 A1 WO 2023085646A1
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WO
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electron gun
linear accelerator
current
unit
power supply
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/016354
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English (en)
French (fr)
Inventor
김상훈
김정일
김근주
김인수
이정훈
Original Assignee
한국전기연구원
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/34—Travelling-wave tubes; Tubes in which a travelling wave is simulated at spaced gaps
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H9/00—Linear accelerators
    • H05H9/04—Standing-wave linear accelerators

Definitions

  • the present invention relates to a linear accelerator having a precise radiation dose control function, and more specifically, by stabilizing the output current of an electron gun while adjusting the cathode heating current and cathode voltage of the electron gun, the radiation dose can be stably and constantly controlled It relates to a linear accelerator having a precise radiation dose control function.
  • linear accelerators are continuously increasing in various fields such as medical treatment devices, non-destructive testing equipment, and sterilization of food.
  • a linear accelerator (LINAC) is a device that accelerates charged particles such as electrons in a straight line using electrical energy such as radio frequency (RF).
  • RF radio frequency
  • linear accelerators have recently been widely applied for medical purposes, and a representative example thereof is a linear accelerator-based cancer treatment device.
  • Linear accelerator-based cancer treatment devices generate radiation using accelerated electron beams to treat cancer.
  • a linear accelerator requires a charged particle generator such as a gun, a high frequency generator such as a magnetron to generate high-power radio frequency (RF) signals, and an accelerator tube to accelerate charged particles such as electrons.
  • RF radio frequency
  • a vacuum system for maintaining a vacuum state, a cooling system for temperature control, and a control system for controlling overall operation are additionally required.
  • the amount of radiation generated from the target may fluctuate as the output current emitted from a charged particle generator such as an electron gun changes due to changes in operating environment or characteristics due to use of the device.
  • a problem in that the amount of radiation exposed to the affected area or the like could not be uniformly controlled could follow.
  • linear accelerators used for medical purposes require very precise radiation dose control, but an appropriate alternative to solve this problem has not yet been presented.
  • the present invention was conceived to solve the problems of the prior art as described above, and the output current emitted from a charged particle generator such as an electron gun changes due to the operating environment of the linear accelerator or the change in characteristics according to use.
  • An object of the present invention is to provide a linear accelerator capable of stably and uniformly controlling the amount of radiation output from the linear accelerator.
  • a linear accelerator for solving the above problems includes an electron gun for emitting electrons; An electron gun power supply unit for supplying power to the electron gun; an accelerator tube for accelerating the electrons emitted from the electron gun; a high frequency application unit for applying a high frequency signal for accelerating the electrons to the accelerating tube; a target in which electrons passing through the accelerating tube collide to generate radiation; and a controller configured to control the electron gun power supply unit so that the amount of radiation generated from the target is maintained constant within a predetermined range.
  • the current sensor measures current waveforms for a cathode voltage line and a hot cathode heating current line applied to the electron gun from the electron gun power supply unit
  • the controller measures the hot cathode heating current, the cathode voltage or It can be controlled to increase or decrease one or more of the grid voltages applied to the grid of the electron gun from the electron gun power supply unit.
  • control unit may increase or decrease the hot cathode heating current based on the current waveform and control the radiation dose to be maintained constant within a predetermined range.
  • a high frequency power measuring unit for measuring a transmission wave transmitted from the high frequency applying unit to the accelerating tube and a reflected reflected wave, wherein the control unit tunes the high frequency applying unit in consideration of the measurement result of the high frequency power measuring unit ( You can control the tuner controller that tunes.
  • control unit may control the tuner controller to minimize the reflected wave.
  • the controller may control the current applied from the electron gun power supply unit to the cathode of the electron gun to increase or decrease within a predetermined optimum radiation dose range.
  • a dose measurement unit for measuring the amount of radiation generated by the target may control the electron gun power supply unit in consideration of the measurement result of the dose measurement unit.
  • control unit may control the electron gun power supply unit based on the current change value measured by the current detection unit and simultaneously control the tuner controller in consideration of the measurement result of the high frequency power measurement unit.
  • the amount of radiation generated from the target fluctuates while the output current emitted from the electron gun changes due to the operating environment of the linear accelerator or the change in characteristics according to use. By preventing this, it is possible to stably and uniformly control the radiation dose output from the linear accelerator.
  • FIG. 1 is a block diagram of a linear accelerator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a linear accelerator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating tuning of a magnetron of a linear accelerator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating cathode current control of a linear accelerator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a driving process of a linear accelerator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating radio frequency power, transmission beam current, and radiation dose rate in a linear accelerator according to an embodiment of the present invention.
  • first and second used in the present invention may be used to describe elements, but elements should not be limited by the terms. Terms are only used to distinguish one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.
  • the linear accelerator 100 uses a high-frequency electric field to travel charged particles such as electrons in a straight line and gradually transfers energy according to a distance. It is a device that accelerates the load on the
  • the linear accelerator 100 includes an electron gun used to generate the electron beam, a magnetron that is a high-frequency oscillator capable of generating and amplifying high-frequency waves used to accelerate the electron beam, and an accelerator tube that is a passage for accelerating the electron beam in a vacuum state. , a target that generates radiation such as X-rays by colliding an accelerated electron beam with a metal or the like.
  • an electron gun can be used to supply an electron beam into the accelerator tube of the linear accelerator 100.
  • a cathode is heated to generate the electron beam, and a high voltage is applied between the anode and the cathode electrode to accelerate the extracted electron beam.
  • the electron beam is emitted while repeating blocking and emitting using a grid pulse signal.
  • the magnetron generates a high-frequency electric field through a heater power supply device that heats a hot cathode and a high-voltage pulse modulator that generates a pulse that collects electric energy to generate a high frequency (RF) and momentarily operates a switch to emit energy.
  • a heater power supply device that heats a hot cathode
  • a high-voltage pulse modulator that generates a pulse that collects electric energy to generate a high frequency (RF) and momentarily operates a switch to emit energy.
  • the accelerator tube of the linear accelerator 100 can generate high-energy electron beams and X-rays by accelerating an electron beam carried in radio frequency (RF) and colliding with a target.
  • RF radio frequency
  • the radiation dose of X-rays generated by the linear accelerator 100 rapidly changes according to the magnetron, which is a high-frequency oscillator, and the electron gun that generates the electron beam, the radiation dose generated according to the control of the magnetron and the electron gun may vary.
  • the present invention is characterized in that the linear accelerator 100 precisely controls the magnetron and the electron gun to output a constant radiation dose.
  • the grid pulse voltage control of the electron gun, the hot cathode By controlling the heating current and cathode voltage, the emission current from the electron gun is uniformly adjusted, and the RF frequency of the magnetron is matched to maintain the maximum radio frequency (RF) transmission rate while maintaining the radiation dose in the linear accelerator 100 stably.
  • RF radio frequency
  • FIG. 1 shows a block diagram of a linear accelerator 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the linear accelerator 100 according to an embodiment of the present invention, the electron gun 110 for emitting electrons, the electron gun power supply unit 120 for supplying power for driving the electron gun 110 ), an accelerator tube 130 accelerating the electrons emitted from the electron gun 110, a high frequency applicator 140 for applying a high frequency signal for accelerating the electrons to the accelerator tube 130, the accelerator tube ( Control unit 160 for controlling the target 150 generating radiation by collision of electrons passing through 130 and the electron gun power supply unit 120 so that the amount of radiation generated from the target 150 is maintained constant within a predetermined range. ).
  • the electron beam emitted from the electron gun 110 is changed due to the operating environment of the linear accelerator 100 or a change in characteristics according to use.
  • the amount of radiation generated from the target 150 is changed due to the operating environment of the linear accelerator 100 or a change in characteristics according to use.
  • FIG. 2 illustrates a specific configuration diagram of the linear accelerator 100 according to an embodiment of the present invention.
  • linear accelerator 100 according to an embodiment of the present invention will be divided into respective components and examined in more detail.
  • the electron gun 110 generates electrons and emits them to the accelerator tube 130 .
  • the tank gun 110 has a grid
  • a triode type electron gun 110 may be used, the present invention is not necessarily limited thereto, and various types of electron guns 110, such as a diode type electron gun 110 as the electron gun 110 ) may be used.
  • the electron gun power supply unit 120 supplies power to drive the electron gun 110 .
  • the electron gun power supply unit 120 supplies power to the cathode terminal of the electron gun. While applying, a voltage signal capable of ON/OFF controlling the emission of electrons may be input to the grid terminal of the electron gun.
  • a pulsed electron beam may be emitted to the accelerator tube 130 according to the on/off pulse waveform of the voltage signal applied to the grid terminal.
  • the electrons emitted from the electron gun 110 are accelerated in the accelerator tube 130 .
  • the accelerating tube 130 may include a plurality of resonators including an accelerating cavity, and electrons generated by the electron gun 110 are generated by the high frequency application unit 140. It is accelerated by the electric field following the application of the high-frequency signal and gradually has higher energy, so that particles having a desired level of energy can be obtained.
  • electrons emitted from the electron gun 110 are accelerated in one resonator by an electric field formed by a high frequency signal applied from the high frequency applying unit 140 and enter the next resonator, the high frequency applying unit ( 140), the polarity changes according to the frequency characteristics, so that the electrons are accelerated by the electric field again in the next resonator, and as this process is repeated, the charged particles can eventually be accelerated to a high energy level.
  • the high frequency application unit 140 applies a high frequency signal for accelerating the electrons to the acceleration tube 130 .
  • the high frequency generator 140 may be configured using a magnetron that generates a high frequency signal, but the present invention is not necessarily limited thereto.
  • the high frequency application unit 140 may include a tuner controller 141 for controlling a tuner for tuning a resonance structure of the magnetron, and a high frequency power supply unit 142 for supplying power to the magnetron.
  • the target 150 may be formed using a metal capable of generating radiation such as X-rays while the accelerated electrons collide with each other.
  • control unit 160 controls the electron gun power supply unit 120 so that the amount of radiation generated from the target 150 is maintained constant within a predetermined range.
  • a current sensor 170 for measuring the current applied from the electron gun power supply unit 120 to the cathode of the electron gun 110 will be provided.
  • the control unit 160 may control the electron gun power supply unit 120 based on the current change value measured by the current detection unit 170.
  • the control unit 160 calculates the hot cathode heating current and the hot cathode heating current based on the current waveform. While controlling to increase or decrease one or more of the cathode voltage or the grid voltage applied from the electron gun power supply unit 120 to the grid of the electron gun 110, the amount of radiation generated from the target 150 is constant within a predetermined range. You can adjust it to keep it.
  • a current transformer may be used as the current monitoring sensor 170a, but the present invention is not necessarily limited thereto.
  • controller 160 can more efficiently control the radiation dose to maintain a constant level within a predetermined range while increasing or decreasing the hot cathode heating current based on the current waveform.
  • the current waveforms of the cathode voltage line 123 and the hot cathode heating current line 122 are monitored and compared with the lookup table to determine the electron beam output current value of the electron gun 110 It is also possible to do
  • current waveforms of the cathode voltage line 123 and the thermionic cathode heating current line 122 are measured and emitted from the electron gun 110 While monitoring and controlling the output current, it is possible to control the amount of radiation generated from the target 150 to be constantly maintained within a predetermined range.
  • the transmission wave 181 transmitted from the high frequency application unit 140 to the acceleration tube 130 and reflection A high frequency power measuring unit 180 for measuring the reflected wave 182 may be provided.
  • the controller 160 determines the high frequency applying unit 140 in consideration of the measurement result of the high frequency power measuring unit 180. It is possible to control the tuner controller 141 for tuning.
  • the controller 140 determines that the reflected wave 182 does not meet a predetermined reference value (eg, FIG. 3(a))
  • the controller 140 In 140 the tuner controller 141 may be controlled to minimize the reflected wave 182 (eg, (b) of FIG. 3).
  • the controller 160 controls the electron gun power supply unit 120 based on the change value of the current measured by the current sensor 170, At the same time, by controlling the tuner controller 141 in consideration of the measurement result of the high frequency power measurement unit 180, it is possible to more stably control the amount of radiation generated from the target 150 to a constant level.
  • the electron gun power supply unit 120 is applied to the cathode of the electron gun
  • the current is controlled to increase or decrease within a pre-determined optimum radiation dose range (eg, the Optimal Region for Dose Rate in FIG. 4), maintaining the optimal radiation dose and maintaining stability for various pulse repetition frequencies (PRF).
  • a pre-determined optimum radiation dose range eg, the Optimal Region for Dose Rate in FIG. 4
  • PRF pulse repetition frequencies
  • the bar and grind which can be seen in FIG.
  • a dose measurement unit 190 for measuring the amount of radiation generated by the target 150 may be provided, and at this time, the control unit 160 considers the measurement result of the dose measurement unit 190 together and the electron gun power supply unit ( 120), the amount of radiation generated from the target 150 may be more accurately controlled.
  • FIG 5 illustrates a specific driving process of the linear accelerator 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the pulse repetition frequency of the pulse modulator applied to the high frequency application unit 140 such as the magnetron by the control unit 160 is a condition generally set when the linear accelerator 100 is initially driven.
  • Pulse width and pulse delay factor are set, and the pulse repetition frequency, pulse width and pulse delay factor of the grid pulse generator of the electron gun 110 are set in the same way.
  • the pulse repetition frequency of the high frequency application unit 140 such as the magnetron and the electron gun 110 may be synchronized, while the pulse width and pulse delay may be individually controlled.
  • a voltage size factor of a grid pulse may be additionally set.
  • the control unit 160 controls the heating current to heat the hot cathode. is heated at the same time by controlling it at a set current value for a certain period of time.
  • control unit 160 is a step of applying a high voltage to the electron gun 110 and the high frequency applying unit 140 such as the magnetron, generally controlled at a simultaneously determined voltage value for a predetermined time. While generating an electron beam from the electron gun 110 and generating a high frequency (RF) from the high frequency applying unit 140 such as the magnetron, it is amplified.
  • RF high frequency
  • a high voltage pulse is applied to amplify the high frequency (RF) generated by the high frequency application unit 140 such as the magnetron, and at this time, a transmission wave and a reflected wave are generated by controlling the high voltage.
  • a transmitted wave and a reflected wave may be measured by the high frequency power measuring unit 180 .
  • the reflected wave increases. This is caused by mismatching between the resonant frequency of the accelerator tube 130 and the frequency of the radio frequency (RF), and the mismatch is the accelerator tube 130 ), and furthermore, the radiation output at the target 150 may be unstable.
  • the transmission wave measured by the control unit 160 is compared with the reflected wave, and the tuner controller 141 is controlled to minimize the reflected wave while maintaining the maximum transmission rate.
  • the emission current is emitted from the waveform meter 170b connected to the current monitoring sensor 170a. may be provided, and at the same time, a radiation dose value based on the current control value may be provided by the dosimeter 190.
  • the control of the sixth step (S6) when the control of the sixth step (S6) is performed and the electron gun 110 controls the grid pulse voltage, etc., the control of the fifth step (S5) continues. As this is done, the optimum or required specific dose of radiation is kept constant.
  • the electron gun 110 stably outputs an optimum value or a specific required radiation dose while controlling the hot cathode heating current through the control process of the fifth step S5.
  • FIG. 4 illustrates a graph of radiation dose for the emission current.
  • specific characteristics may vary depending on the characteristics of the electron gun 110 used in the linear accelerator 100, but since the trend of the changing curve is similar, the present invention is a specific electron gun 110 as well as a general electron gun 110 It can be similarly applied to, and according to the present invention, it is possible to control to stably output an optimal value or a specific required radiation dose.
  • the fifth step (S5) to the eighth step (S8) are divided into each step, but in reality, the series of control processes are performed together. It is performed at the same time and is automatically analyzed in real time by the control unit 160 and controlled to maintain a constant radiation dose.
  • the linear accelerator 100 according to an embodiment of the present invention, as can be seen in FIG. 6, emission from the electron gun due to the operating environment of the linear accelerator 100 or a change in characteristics according to use, etc. It is possible to prevent the radiation dose generated from the target from fluctuating while the output current or the like is changed, and furthermore, the radiation dose output from the linear accelerator 100 can be stably and uniformly controlled.
  • connection of lines or connecting members between the components shown in the drawings are examples of functional connections and / or physical or circuit connections, which can be replaced in actual devices or additional various functional connections, physical connection, or circuit connections.
  • essential or “important”

Landscapes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

본 발명은 정밀한 방사선량 제어 기능을 가지는 선형가속기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전자총의 열음극 가열 전류와 캐소드 전압 등을 조절하면서 전자총의 출력 전류를 안정화시켜 방사선량을 안정적으로 일정하게 제어할 수 있는 정밀한 방사선량 제어 기능을 가지는 선형가속기에 관한 것이다. 본 발명에서는, 전자를 방출하는 전자총; 상기 전자총의 전원을 공급하는 전자총 전원부; 상기 전자총에서 방출된 상기 전자를 가속하는 가속관; 상기 전자의 가속을 위한 고주파 신호를 상기 가속관으로 인가하는 고주파 인가부; 상기 가속관을 통과한 전자가 충돌하여 방사선을 생성하는 타겟; 및 상기 전자총 전원부를 제어하여 상기 타겟에서 생성되는 방사선량이 미리 정해진 범위에서 일정하게 유지되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형가속기를 개시한다.

Description

정밀한 방사선량 제어 기능을 가지는 선형가속기
본 발명은 정밀한 방사선량 제어 기능을 가지는 선형가속기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전자총의 열음극 가열 전류와 캐소드 전압 등을 조절하면서 전자총의 출력 전류를 안정화시켜 방사선량을 안정적으로 일정하게 제어할 수 있는 정밀한 방사선량 제어 기능을 가지는 선형가속기에 관한 것이다.
근래 의료용 치료기, 비파괴 검사 장비, 음식물 등의 살균 처리 등 다양한 분야에서 선형가속기(Linear Accelerator, LINAC)의 활용이 지속적으로 증가하고 있다. 선형가속기(LINAC)란 고주파(Radio Frequency, RF) 등 전기적 에너지를 이용하여 전자 등의 하전 입자를 직선 방향으로 가속시키는 장치이다.
보다 구체적인 예를 들어, 최근 선형가속기는 의료 용도로도 많이 응용되고 있는데, 그 대표적인 예로서 선형가속기 기반의 암 치료기를 들 수 있다. 선형가속기 기반의 암 치료기는 가속된 전자빔을 이용하여 방사선을 발생시켜 암을 치료하게 된다.
일반적으로 선형가속기는 전차총 등 하전 입자 발생 장치, 고전력의 고주파(RF) 신호를 발생시키기 위한 마그네트론 등 고주파 발생 장치, 전자 등 하전 입자를 가속시키기 위한 가속관이 필요하며, 이 밖에도 가속관 내부를 진공 상태로 유지하기 위한 진공 시스템과 온도 제어를 위한 냉각 시스템, 그리고 전체적인 동작을 제어하기 위한 제어 시스템 등이 부가적으로 필요하다.
그런데, 종래의 선형가속기에서는 동작 환경이나 기기의 사용에 따른 특성 변화 등으로 인하여 전자총 등 하전 입자 발생 장치에서 방출(emission)되는 출력 전류 등이 변화하면서 타겟에서 발생하는 방사선량이 변동될 수 있었으며, 이로 인하여 환부 등으로 노출되는 방사선량이 균일하게 제어되지 못하는 문제가 따를 수 있었다.
이에 따라, 선형가속기에서 출력되는 방사선량을 안정적으로 균일하게 제어할 수 있는 방안이 요구되고 있다. 특히, 의료용으로 사용되는 선형가속기는 매우 정밀한 방사선량 제어가 필수적으로 요구되나 아직 이를 해결할 수 있는 적절한 대안이 제시되지 못하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 선형가속기의 동작 환경이나 사용에 따른 특성 변화 등으로 인해 전자총 등 하전 입자 발생 장치에서 방출(emission)되는 출력 전류 등이 변화하면서 선형가속기에서 출력되는 방사선량을 안정적으로 균일하게 제어할 수 있는 선형가속기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 측면에 따른 선형가속기는, 전자를 방출하는 전자총; 상기 전자총의 전원을 공급하는 전자총 전원부; 상기 전자총에서 방출된 상기 전자를 가속하는 가속관; 상기 전자의 가속을 위한 고주파 신호를 상기 가속관으로 인가하는 고주파 인가부; 상기 가속관을 통과한 전자가 충돌하여 방사선을 생성하는 타겟; 및 상기 전자총 전원부를 제어하여 상기 타겟에서 생성되는 방사선량이 미리 정해진 범위에서 일정하게 유지되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 전자총 전원부에서 상기 전자총의 캐소드(cathode)로 인가되는 전류를 측정하는 전류 감지부;를 더 포함하며, 상기 제어부에서는 상기 전류 감지부에서 측정된 전류의 변화치를 기초로 상기 전자총 전원부를 제어할 수 있다.
이때, 상기 전류 감지부에서는 상기 전자총 전원부에서 상기 전자총으로 인가되는 캐소드 전압 라인 및 열음극 가열 전류 라인에 대한 전류 파형을 측정하고, 상기 제어부에서는 상기 전류 파형을 기초로 상기 열음극 가열 전류, 상기 캐소드 전압 또는 상기 전자총 전원부에서 상기 전자총의 그리드(grid)로 인가되는 그리드 전압 중 하나 이상을 증감하도록 제어할 수 있다.
나아가, 상기 제어부에서는 상기 전류 파형을 기초로 상기 열음극 가열 전류를 증감하면서 상기 방사선량이 미리 정해진 범위에서 일정하게 유지되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 고주파 인가부에서 상기 가속관으로 전송되는 전송파와 반사되는 반사파를 측정하는 고주파 전력 측정부;를 더 포함하며, 상기 제어부에서는 상기 고주파 전력 측정부의 측정 결과를 고려하여 상기 고주파 인가부를 튜닝(tuning)하는 튜너 조절기를 제어할 수 있다.
이때, 상기 제어부에서는 상기 반사파가 최소화되도록 상기 튜너 조절기를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부에서는, 상기 전자총 전원부에서 상기 전자총의 캐소드(cathode)로 인가되는 전류가 미리 정해진 최적 방사선량 구간 내에서 증감하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 타겟에서 생성되는 방사선량을 측정하는 선량 측정부;를 더 포함하며, 상기 제어부에서는 상기 선량 측정부의 측정 결과를 고려하여 상기 전자총 전원부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부에서는, 상기 전류 감지부에서 측정된 전류의 변화치를 기초로 상기 전자총 전원부를 제어하면서, 동시에 상기 고주파 전력 측정부의 측정 결과를 고려하여 상기 튜너 조절기를 제어할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기에서는, 선형가속기의 동작 환경이나 사용에 따른 특성 변화 등으로 인해 전자총에서 방출(emission)되는 출력 전류 등이 변화하면서 타겟에서 생성되는 방사선량이 변동하는 것을 방지하여, 상기 선형가속기에서 출력되는 방사선량을 안정적으로 균일하게 제어할 수 있게 된다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기의 마그네트론에 대한 튜닝을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기의 캐소드 전류 제어를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기의 구동 프로세스를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기에서의 고주파 전력, 전송빔 전류 및 방사선량률을 예시하는 도면이다.
본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 권리범위를 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 해당 분야의 통상의 기술자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 아니된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성 요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 기술사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
아래에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)에 대한 예시적인 실시 형태들을 첨부된 도면을 참조하여 차례로 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)의 일반적인 구조를 설명하고, 이어서 본 발명의 특징적인 구조들을 자세하게 살핀다.
통상적으로, 선형가속기(100)는 고주파의 전기장을 이용하여 전자 등 하전 입자를 직선상으로 주행시켜 거리에 따라 점차적으로 에너지를 전달하는 방식으로 전자총 등에서 발생한 전자빔을 마그네트론 등에서 생성된 고주파(Radio Frequency)에 실어 가속하는 장치이다.
이때, 상기 선형가속기(100)는 상기 전자빔을 발생시키기 위해 사용되는 전자총, 전자빔을 가속하기 위해 사용되는 고주파를 발생시키고 증폭할 수 있는 고주파 발진기인 마그네트론, 전자빔을 진공상태에서 가속시키는 통로인 가속관, 가속된 전자빔을 금속 등에 충돌시켜 엑스레이 등 방사선을 발생시키는 타겟 등으로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 선형가속기(100)의 가속관 내에 전자빔을 공급하기 위해서 전자총을 사용할 수 있는데, 상기 전자빔을 발생시키기 위해 음극을 가열하고, 이때 인출된 전자빔을 가속시키기 위해 애노드와 캐소드 전극사이에 고전압을 인가하고 그리드(Grid) 펄스 신호를 이용하여 차단과 방출을 반복하면서 전자빔을 방출하게 된다.
또한, 상기 마그네트론은 열음극을 가열하는 히터 전원 장치와 고주파(RF)를 만들어 내기 위해 전기 에너지를 모아 순간적으로 스위치를 동작시켜 에너지를 방출하도록 하는 펄스를 만들어 내는 고전압 펄스 변조기를 통해 고주파 전기장을 생성할 수 있다.
또한, 상기 선형가속기(100)의 가속관은 고주파(RF)에 실어진 전자빔을 가속시켜 타겟에 충돌시켜 고에너지 전자선 및 엑스레이 등을 발생시킬 수 있다.
특히, 상기 선형가속기(100)에서 발생되는 엑스레이의 방사선량은 고주파 발진기인 마그네트론, 전자빔을 생성하는 전자총에 따라 급격한 변화가 발생하기 때문에 마그네트론과 전자총의 제어에 따라 생성되는 방사선량이 변동될 수 있다
이에 따라, 본 발명에서는 선형가속기(100)에 대하여 상기 마그네트론 및 전자총 등을 정밀하게 제어하여 일정한 방사선량을 출력하도록 하는 것을 특징으로 하며, 특히 전자총의 그리드(Grid) 펄스 전압 제어, 열음극(Cathode) 가열 전류 및 캐소드 전압 제어를 통해 전자총에서의 방출(Emission) 전류를 균일하게 조절하고, 나아가 마그네트론의 RF 주파수 매칭하여 고주파(RF) 전송률을 최대로 유지하면서, 선형가속기(100)에서 방사선량을 안정적이고 일정하게 출력할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이와 관련하여, 도 1에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)의 블록도가 도시되어 있다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)는, 전자를 방출하는 전자총(110), 상기 전자총(110)의 구동을 위한 전원을 공급하는 전자총 전원부(120), 상기 전자총(110)에서 방출된 상기 전자를 가속하는 가속관(130), 상기 전자의 가속을 위한 고주파 신호를 상기 가속관(130)으로 인가하는 고주파 인가부(140), 상기 가속관(130)을 통과한 전자가 충돌하여 방사선을 생성하는 타겟(150) 및 상기 전자총 전원부(120)를 제어하여 상기 타겟(150)에서 생성되는 방사선량이 미리 정해진 범위에서 일정하게 유지되도록 제어하는 제어부(160)를 포함한다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)에서는, 선형가속기(100)의 동작 환경이나 사용에 따른 특성 변화 등으로 인해 전자총(110)에서 방출(emission)되는 전자빔 등이 변화하면서 타겟(150)에서 생성되는 방사선량이 변동하는 것을 방지하여, 상기 선형가속기(100)에서 출력되는 방사선량을 안정적으로 균일하게 제어할 수 있게 된다.
또한, 도 2에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)의 구체적인 구성도를 예시하고 있다.
이하, 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)를 각 구성별로 나누어 보다 자세하게 살핀다.
먼저, 상기 전자총(110)에서는 전자를 생성하여 상기 가속관(130)으로 방출하게 된다.
보다 구체적으로, 의료용 선형가속기의 경우, 상기 가속관(110)에서 고에너지 대역으로 가속되어 출력되는 전자빔 또는 방사선의 선량 조절이 정확하게 조절되어야 하므로, 상기 전차총(110)으로서 그리드(Grid)가 있는 형태의 트라이오드(Triode) 타입의 전자총(110)이 사용될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 전자총(110)으로서 다이오드(Diode) 타입 전자총(110) 등 다양한 유형의 전자총(110)이 사용될 수도 있다.
이어서, 상기 전자총 전원부(120)에서는 상기 전자총(110)의 구동을 위하여 전원을 공급하게 된다.
보다 구체적으로, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 전자총(110)으로서 트라이오드(Triode) 타입의 전자총이 사용되는 경우, 상기 전자총 전원부(120)에서는 상기 전자총의 캐소드(cathode) 단자로 전원을 인가하면서, 상기 전자총의 그리드 단자로는 전자의 방출을 온/오프(ON/OFF) 제어할 수 있는 전압 신호를 입력할 수 있다.
이에 따라, 상기 그리드 단자로 인가되는 전압 신호의 온/오프 펄스 파형에 따라 상기 가속관(130)으로 펄스 전자빔이 방출될 수 있다.
이어서, 상기 가속관(130)에서는 상기 전자총(110)에서 방출된 상기 전자를 가속하게 된다.
보다 구체적으로, 상기 가속관(130)은 가속 공동(accelerating cavity)을 포함하는 복수의 공진기를 구비하여 구성될 수 있으며, 상기 전자총(110)에서 생성된 전자가 상기 고주파 인가부(140)에서 생성된 고주파 신호의 인가에 따르는 전기장에 의하여 가속되어 점차 높은 에너지를 가지게 되어 결국 원하는 수준의 에너지를 가지는 입자를 얻을 수 있게 된다.
보다 구체적으로, 상기 전자총(110)에서 방출된 전자는 고주파 인가부(140)로부터 인가되는 고주파 신호에 의하여 형성되는 전기장에 의하여 하나의 공진기에서 가속되어 다음 공진기로 진입하게 되는데, 상기 고주파 인가부(140)는 주파수 특성에 따라 극성이 바뀌게 되므로 다음 공진기에서도 상기 전자는 다시 전기장에 의하여 가속되게 되고, 이러한 과정이 반복되면서 결국 상기 하전 입자는 높은 에너지 수준으로 가속될 수 있게 된다.
또한, 상기 고주파 인가부(140)에서는 상기 전자의 가속을 위한 고주파 신호를 상기 가속관(130)으로 인가하게 된다.
보다 구체적으로, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 고주파 발생부(140)는 고주파 신호를 생성하는 마그네트론을 이용하여 구성될 수 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 고주파 인가부(140)에는 상기 마그네트론의 공진 구조 등을 튜닝하는 튜너를 조절하는 튜너 조절기(141)와, 상기 마그네트론으로 전원을 공급하는 고주파 전원 장치(142)를 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 타겟(150)에서는 상기 가속관(130)을 통과한 전자가 충돌하여 방사선을 생성하게 된다.
이때, 상기 타겟(150)은 가속된 전자가 충돌하면서 엑스선 등 방사선을 생성할 수 있는 금속 등을 이용하여 구성될 수 있다.
다음으로, 상기 제어부(160)에서는 상기 전자총 전원부(120)를 제어하여 상기 타겟(150)에서 생성되는 방사선량이 미리 정해진 범위에서 일정하게 유지되도록 제어하게 된다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)에는, 상기 전자총 전원부(120)에서 상기 전자총(110)의 캐소드(cathode)로 인가되는 전류를 측정하는 전류 감지부(170)가 구비될 수 있으며, 이때 상기 제어부(160)에서는 상기 전류 감지부(170)에서 측정된 전류의 변화치를 기초로 상기 전자총 전원부(120)를 제어할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 전류 감지부(170)의 전류 모니터링 센서(170a)에서는 상기 전자총 전원부(120)에서 상기 전자총(110)으로 인가되는 캐소드 전압 라인(123) 및 열음극 가열 전류 라인(122)에 대한 전류를 측정하면 파형 측정기(170b)에서 상기 전류에 대한 파형을 산출할 수 있고, 이에 따라 상기 제어부(160)에서는 상기 전류 파형을 기초로 상기 열음극 가열 전류, 상기 캐소드 전압 또는 상기 전자총 전원부(120)에서 상기 전자총(110)의 그리드(grid)로 인가되는 그리드 전압 중 하나 이상을 증감하도록 제어하면서, 상기 타겟(150)에서 생성되는 방사선량이 미리 정해진 범위에서 일정하게 유지되도록 조절할 수 있게 된다.
이때, 상기 전류 모니터링 센서(170a)로서 변류기(Current Transformer)를 이용할 수 있으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 제어부(160)에서는 상기 전류 파형을 기초로 상기 열음극 가열 전류를 증감하면서 보다 효율적으로 상기 방사선량이 미리 정해진 범위에서 일정하게 유지되도록 제어할 수 있다.
나아가, 사전에 상기 캐소드 전압 라인(123) 및 상기 열음극 가열 전류 라인(122)의 출력 전류 변화에 따른 전자총(110)의 전자빔 출력 전류값에 대한 정량적인 데이터를 수집하여, 룩업 테이블(look-up table) 등으로 기록하여 두면, 상기 캐소드 전압 라인(123) 및 상기 열음극 가열 전류 라인(122)의 전류 파형에 대한 모니터링을 통해 상기 룩업 테이블과 대비하여 상기 전자총(110)의 전자빔 출력 전류값을 파악하는 것도 가능하다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)에서는 상기 캐소드 전압 라인(123) 및 상기 열음극 가열 전류 라인(122)의 전류 파형을 측정하여 상기 전자총(110)에서 방출(emission)되는 출력 전류를 모니터링하여 제어하면서, 상기 타겟(150)에서 생성되는 방사선량이 미리 정해진 범위에서 일정하게 유지되도록 제어할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)에는, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 고주파 인가부(140)에서 상기 가속관(130)으로 전송되는 전송파(181)와 반사되는 반사파(182)를 측정하는 고주파 전력 측정부(180)가 구비될 수 있으며, 이때 상기 제어부(160)에서는 상기 고주파 전력 측정부(180)의 측정 결과를 고려하여 상기 고주파 인가부(140)를 튜닝(tuning)하는 튜너 조절기(141)를 제어할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제어부(140)에서는 상기 반사파(182)가 미리 정해진 기준치를 충족하지 못한 것으로 판단되면(예를 들어, 도 3의 (a)), 상기 제어부(140)에서는 상기 반사파(182)가 최소화되도록 상기 튜너 조절기(141)를 제어할 수 있다(예를 들어, 도 3의 (b)).
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)에서, 상기 제어부(160)에서는, 상기 전류 감지부(170)에서 측정된 전류의 변화치를 기초로 상기 전자총 전원부(120)를 제어하면서, 동시에 상기 고주파 전력 측정부(180)의 측정 결과를 고려하여 상기 튜너 조절기(141)를 제어하여, 보다 안정적으로 상기 타겟(150)에서 생성되는 방사선량을 일정하게 제어할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)에서, 상기 제어부(160)에서는, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 전자총 전원부(120)에서 상기 전자총의 캐소드(cathode)로 인가되는 전류가 미리 정해진 최적 방사선량 구간(예를 들어, 도 4의 Optimal Region for Dose Rate) 내에서 증감하도록 제어하여, 최적 방사선량을 유지하면서, 다양한 펄스 반복 주파수(Pulse Repetition Frequency, PRF)에 대하여 안정적으로 균일한 방사선량을 생성할 수 있게 된다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)에는, 도 2에서 볼수 있는 바와 갈이. 상기 타겟(150)에서 생성되는 방사선량을 측정하는 선량 측정부(190)가 구비될 수 있으며, 이때 상기 제어부(160)에서는 상기 선량 측정부(190)의 측정 결과를 함께 고려하여 상기 전자총 전원부(120)를 제어하여, 상기 타겟(150)에서 생성되는 방사선량을 보다 정확하게 제어할 수도 있다.
또한, 도 5에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)의 구체적인 구동 프로세스를 예시하고 있다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)의 구동 과정을 보다 자세하게 살핀다.
먼저, 도 5에서 제1 스텝(S1)에서는, 선형가속기(100)의 초기 구동시 일반적으로 설정하는 조건으로 제어부(160)에서 마그네트론 등 고주파 인가부(140)에 인가되는 펄스 변조기의 펄스 반복 주파수, 펄스 폭, 펄스 지연 인자를 설정하고, 또한 동일하게 전자총(110)의 그리드(Grid) 펄스 발생기의 펄스 반복 주파수, 펄스 폭, 펄스 지연 인자를 설정한다. 이때, 상기 마그네트론 등 고주파 인가부(140)와 전자총(110)의 펄스 반복 주파수는 동기화될 수 있으며, 반면 상기 펄스 폭과 펄스 지연은 각각 독립 제어가 가능하다. 또한, 추가적으로 상기 전자총(110)에 대해서는 그리드(Grid) 펄스의 전압 크기 인자를 설정할 수 있다.
다음으로, 제2 스텝(S2)에서는, 상기 전자총(110)과 상기 마그네트론 등 고주파 인가부(140)를 예열시키기 위한 단계로 상기 제어부(160)에서 가열 전류를 제어하여 열음극을 가열시키며, 일반적으로는 일정 시간 동안 정해진 전류값으로 제어하여 동시에 가열시킨다.
또한, 제3 스텝(S3)에서는, 상기 제어부(160)에서 상기 전자총(110)과 상기 마그네트론 등 고주파 인가부(140)에 고전압을 인가하는 단계로, 일반적으로 일정 시간 동안 동시 정해진 전압값으로 제어하면서 상기 전자총(110)에서 전자빔을 생성시키고 상기 마그네트론 등 고주파 인가부(140)에서 고주파(RF)를 발생시켜 증폭시킨다.
또한, 제4 스텝(S4)에서는, 상기 마그네트론 등 고주파 인가부(140)에서 발생된 고주파(RF)를 증폭시키기 위해 고전압 펄스를 인가하며, 이때 고전압을 제어함에 따라 전송파와 반사파가 발생되고, 상기 전송파와 반사파를 고주파 전력 측정부(180)에서 측정할 수 있다. 이때, 고전압을 인가함에 따라 상기 반사파가 증가하게 되는데, 이는 가속관(130)의 공진 주파수와 고주파(RF)의 주파수 미스매칭(mismatching)으로 인해 발생되는 것으로, 상기 미스매칭은 상기 가속관(130)에서의 가속을 방해하고, 나아가 타겟(150)에서의 방사선 출력도 불안정할 수 있다.
이에 대하여, 제5 스텝(S5)에서는 상기 제어부(160)에서 측정된 전송파와 반사파를 비교하여 반사파가 최소가 되도록 튜너 조절기(141)를 제어하면서 최대 전송율을 유지하도록 조절하게 된다.
이에 따라, 상기 제1 스텝(S1) 내지 제5 스텝(S5)을 거치면서, 상기 가속관(130)에서 전자빔을 가속시키기 위한 준비가 이루어지게 되며, 이어서 상기 전자총(110)에 그리드(Grid) 펄스를 인가시키면 상기 가속관(130)에서 전자빔이 가속되어 상기 타겟(150)에 출동하면서 엑스레이 등 방사선이 발생하게 된다.
이어서, 제6 스텝(S6)에서는, 상기 제어부(160)에서 그리드(Grid) 펄스를 발생시키는 스위치를 온(ON)하면 전류 모니터링 센서(170a)와 연결된 파형 측정기(170b)에서 방출(Emission) 전류가 제공될 수 있으며, 동시에 선량 측정기(190)에서 현재 제어값 기준에서의 방사선량 값이 제공될 수 있다.
다음으로, 제7 스텝(S7)에서는, 상기 제6 스텝(S6)의 제어가 수행되면서 전자총(110)에서 그리드(Grid) 펄스 전압 등을 제어하면, 상기 제5 스텝(S5)의 제어가 계속해서 수행되면서 최적치 또는 요구되는 특정한 방사선량을 일정하게 유지시킨다.
나아아, 제8 스텝(S8)에서는, 상기 전자총(110)에서 열음극 가열 전류를 제어하면서 최적치 또는 요구되는 특정한 방사선량을 상기 제5 스텝(S5)의 제어 과정을 통해 안정적으로 출력하게 된다.
여기서, 상기 전자총(110)의 열음극 가열 전류의 제어에 따라 방출(Emission) 전류가 변동하게 되고, 이와 관련하여 도 4에서는 상기 방출(Emission) 전류에 대한 방사선량 그래프를 예시하고 있다.
또한, 선형가속기(100)에서 사용되는 전자총(110)의 특성에 따라 구체적인 특성은 달라질 수 있겠으나, 변화하는 곡선의 추세는 유사하기 때문에 본 발명은 특정한 전자총(110) 뿐만 아니라 일반적인 전자총(110)에도 유사하게 적용이 가능하며, 본 발명에 따라 최적치 또는 요구되는 특정한 방사선량을 안정적으로 출력하도록 제어할 수 있게 된다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)에서는 상기 제5 스텝(S5) 내지 제8 스텝(S8) 등으로 나누어 각각 수행되는 것처럼 보일 수 있으나, 실제로는 상기 일련의 제어 과정이 함께 동시에 수행되며 상기 제어부(160)에서 실시간으로 자동적으로 분석하여 일정한 방사선량을 유지하도록 제어하게 된다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 선형가속기(100)에서는, 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 선형가속기(100)의 동작 환경이나 사용에 따른 특성 변화 등으로 인해 전자총에서 방출(emission)되는 출력 전류 등이 변화하면서 타겟에서 생성되는 방사선량이 변동하는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 상기 선형가속기(100)에서 출력되는 방사선량을 안정적으로 균일하게 제어할 수 있게 된다.
본 명세서에서 설명된 위 실시예 및 도면들은 단지 예시적인 것일 뿐, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 또한, 도면에 도시된 구성요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성요소가 아닐 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한 본 발명 중 방법 발명에서 제시하는 단계들은 반드시 그 선후의 순서에 대한 구속을 의도한 것이 아니며, 각 공정의 본질에 따라 반드시 어느 단계가 선행되어야 하는 것이 아닌 한 순서는 필요에 따라 적절히 변경될 수 있다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등 범주 내에서 설계 조건 및 요소에 따라 구성될 수 있음을 이해할 수 있다.

Claims (9)

  1. 전자를 방출하는 전자총;
    상기 전자총의 전원을 공급하는 전자총 전원부;
    상기 전자총에서 방출된 상기 전자를 가속하는 가속관;
    상기 전자의 가속을 위한 고주파 신호를 상기 가속관으로 인가하는 고주파 인가부;
    상기 가속관을 통과한 전자가 충돌하여 방사선을 생성하는 타겟; 및
    상기 전자총 전원부를 제어하여 상기 타겟에서 생성되는 방사선량이 미리 정해진 범위에서 일정하게 유지되도록 제어하는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 선형가속기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전자총 전원부에서 상기 전자총의 캐소드(cathode)로 인가되는 전류를 측정하는 전류 감지부;를 더 포함하며,
    상기 제어부에서는 상기 전류 감지부에서 측정된 전류의 변화치를 기초로 상기 전자총 전원부를 제어하는 것을 특징으로 하는 선형가속기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전류 감지부에서는 상기 전자총 전원부에서 상기 전자총으로 인가되는 캐소드 전압 라인 및 열음극 가열 전류 라인에 대한 전류 파형을 측정하고,
    상기 제어부에서는 상기 전류 파형을 기초로 상기 열음극 가열 전류, 상기 캐소드 전압 또는 상기 전자총 전원부에서 상기 전자총의 그리드(grid)로 인가되는 그리드 전압 중 하나 이상을 증감하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 선형가속기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부에서는 상기 전류 파형을 기초로 상기 열음극 가열 전류를 증감하면서 상기 방사선량이 미리 정해진 범위에서 일정하게 유지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 선형가속기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 고주파 인가부에서 상기 가속관으로 전송되는 전송파와 반사되는 반사파를 측정하는 고주파 전력 측정부;를 더 포함하며,
    상기 제어부에서는 상기 고주파 전력 측정부의 측정 결과를 고려하여 상기 고주파 인가부를 튜닝(tuning)하는 튜너 조절기를 제어하는 것을 특징으로 하는 선형가속기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부에서는 상기 반사파가 최소화되도록 상기 튜너 조절기를 제어하는 것을 특징으로 하는 선형가속기.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제어부에서는,
    상기 전자총 전원부에서 상기 전자총의 캐소드(cathode)로 인가되는 전류가 미리 정해진 최적 방사선량 구간 내에서 증감하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 선형가속기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 타겟에서 생성되는 방사선량을 측정하는 선량 측정부;를 더 포함하며,
    상기 제어부에서는 상기 선량 측정부의 측정 결과를 고려하여 상기 전자총 전원부를 제어하는 것을 특징으로 하는 선형가속기.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제어부에서는,
    상기 전류 감지부에서 측정된 전류의 변화치를 기초로 상기 전자총 전원부를 제어하면서, 동시에 상기 고주파 전력 측정부의 측정 결과를 고려하여 상기 튜너 조절기를 제어하는 것을 특징으로 하는 선형가속기.
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