專利名稱：行波電子直線加速器能量調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于加速器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及行波電子直線加速器能量調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
電子直線加速器主要應(yīng)用于放射治療裝置、材料分辨的無(wú)損探測(cè)成像系統(tǒng)、物品輻照及其它領(lǐng)域。在這些應(yīng)用中，電子束能量的可調(diào)具有重要意義。同一臺(tái)加速器實(shí)現(xiàn)多能量輸出的方法一般有三種，一是改變微波加速電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)，二是改變電子流強(qiáng)，三是改變微波加速相位。對(duì)于由一段行波加速管構(gòu)成的加速器，電子在一個(gè)加速管中的速度從非相對(duì)論速度增加到相對(duì)論速度，速度變化范圍很大。為適應(yīng)這種速度變化，加速管的加速單元的縱向長(zhǎng)度變化也較大，以保證被加速電子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終處于加速相位。如果采用調(diào)整微波功率的方法調(diào)整電子束輸出能量，會(huì)改變電子的聚束段與加速段之間的縱向相位匹配關(guān)系，破壞其穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)條件，使電子損失過(guò)大?，F(xiàn)有技術(shù)中調(diào)節(jié)電子流強(qiáng)來(lái)調(diào)整加速器輸出能量可以通過(guò)調(diào)節(jié)二極電子槍陰、陽(yáng)極之間的電壓來(lái)控制，但是加速管入口的電子能量也會(huì)有很大變化，而加速管的入口電子能量是有一定的范圍限制的，能量過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)降低電子俘獲傳輸效率，而如果能在調(diào)節(jié)電子流強(qiáng)的同時(shí)，使加速管入口能量不變則能解決這一難題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)發(fā)明目的
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種改善束流俘獲傳輸效率降低、實(shí)現(xiàn)行波電子直線加速器大范圍、多能量輸出的方法。(二)技術(shù)方案
本發(fā)明提出了通過(guò)調(diào)整電子槍柵控電壓或同時(shí)調(diào)整電子槍柵控電壓和微調(diào)調(diào)制器的輸出高壓調(diào)節(jié)行波電子直線加速器的輸出能量。(三)有益效果
采用本發(fā)明提供的行波電子直線加速器能量調(diào)節(jié)方法，其采用調(diào)整柵控電子槍柵控電壓的方式控制加速管中的電子流強(qiáng)進(jìn)而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)加速管束流的多能量輸出，與控制電子槍陰、陽(yáng)極電壓實(shí)現(xiàn)加速管束流多能量輸出不同的是，加速管入口的電子能量不變，改善了因加速管入口能量過(guò)高或過(guò)低而使傳輸效率降低的情況。同時(shí)調(diào)節(jié)電子槍柵控電壓和微調(diào)調(diào)制器的輸出高壓來(lái)調(diào)節(jié)行波電子直線加速器的輸出能量時(shí)，保持電子槍陰極與陽(yáng)極之間的電壓不變，使注入加速管的電子束能量不變，保持聚束段的微波場(chǎng)幅不變，從而使得縱向聚束效果不變，最終改善了束流的俘獲傳輸效率降低的情況。其具體工作原理為
柵控電子槍的結(jié)構(gòu)原理如圖I所示，其中陰極I用于發(fā)射電子，控制柵2用于控制引出電子流強(qiáng)的大小，聚焦極3用于控制電子束流形狀，陽(yáng)極4用來(lái)引出電子束流，陰影柵5用于保護(hù)控制柵。柵控電子槍的控制電路原理如圖2所示，其中A點(diǎn)由直流電源給出控制柵的直流偏壓，控制柵的觸發(fā)脈沖通過(guò)脈沖變壓器隔離后，串聯(lián)疊加到直流偏壓上，再將這個(gè)電壓加到電子槍的控制柵上控制電子流強(qiáng)。


圖I.柵控電子槍結(jié)構(gòu)原理I.陰極 2.控制柵 3.聚焦極 4.陽(yáng)極5.陰影柵；
圖2.柵控電子槍控制電路原理圖3.直線加速器主要結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。實(shí)施例I
電子直線加速器的主要組成部分如圖3所示，其中包括電子槍、加速管、速調(diào)管、脈沖調(diào)制器、固態(tài)源、微波波導(dǎo)、控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、聚焦系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)等其它輔助系統(tǒng)。控制系統(tǒng)提供給脈沖調(diào)制器和電子槍的開(kāi)機(jī)、升壓、出束、停束、降壓和停機(jī)等。脈沖調(diào)制器同時(shí)給電子槍和速調(diào)管提供高壓脈沖。固態(tài)信號(hào)源給速調(diào)管提供微波激勵(lì)信號(hào)。速調(diào)管輸出的微波功率經(jīng)波導(dǎo)管傳輸?shù)郊铀俟埽⑽⒉铀賵?chǎng)，將電子槍產(chǎn)生輸入加速管的電子束加速到所需要的能量。聚焦系統(tǒng)提供聚焦力，減少電子束流在加速和傳輸過(guò)程中的損失。吸收水負(fù)載等水冷系統(tǒng)用于吸收剩余的微波功率及保障加速器系統(tǒng)的恒溫穩(wěn)定運(yùn)行。真空系統(tǒng)用于產(chǎn)生和保持電子束產(chǎn)生、加速和傳輸過(guò)程中所必須的真空條件。通過(guò)調(diào)節(jié)電子槍柵控電壓調(diào)節(jié)行波電子直線加速器的輸出能量。加速器輸出的電子束能量是通過(guò)加速器調(diào)機(jī)控制軟件AACS控制、調(diào)整的。在用戶控制界面上輸入需要輸出的束流能量，控制軟件通過(guò)計(jì)算機(jī)串口向電子槍柵控電源發(fā)送數(shù)字信號(hào)，從而調(diào)整電子槍的觸發(fā)脈沖，改變電子槍的引出流強(qiáng)，最終實(shí)現(xiàn)不同束流能量的輸出。對(duì)于IOMeV的行波電子直線加速器，采用調(diào)節(jié)電子槍柵控電壓，輸出能量范圍為6 12MeV，傳輸效率降低不超過(guò)20%。實(shí)施例2
與實(shí)施例I不同的是，在調(diào)節(jié)電子槍柵控電壓的同時(shí)，微調(diào)調(diào)制器的輸出高壓來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)行波電子直線加速器的輸出能量，可進(jìn)一步改善電子束俘獲傳輸效率降低的情況。對(duì)于IOMeV的行波電子直線加速器，采用調(diào)節(jié)電子槍柵控電壓和微調(diào)調(diào)制器高壓，輸出能量范圍為6 12MeV，傳輸效率降低不超過(guò)20%。
權(quán)利要求
1.行波電子直線加速器能量調(diào)節(jié)方法，其特征在于，通過(guò)調(diào)整電子槍柵控電壓調(diào)節(jié)行波電子直線加速器的輸出能量。
2.行波電子直線加速器能量調(diào)節(jié)方法，其特征在于，通過(guò)調(diào)整電子槍柵控電壓和微調(diào)調(diào)制器的輸出高壓調(diào)節(jié)行波電子直線加速器的輸出能量。
全文摘要
本發(fā)明屬于加速器技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了行波電子直線加速器能量調(diào)節(jié)方法。該方法是通過(guò)調(diào)節(jié)電子槍柵控電壓或同時(shí)調(diào)節(jié)電子槍柵控電壓和微調(diào)調(diào)制器的輸出高壓調(diào)節(jié)行波電子直線加速器的輸出能量，該法可實(shí)現(xiàn)行波電子直線加速器在較大范圍內(nèi)輸出能量。
文檔編號(hào)H05H9/02GK102938969SQ20121048464
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月25日
發(fā)明者李金海, 朱志斌, 韓廣文, 張立鋒, 馬雁云, 王修龍, 呂衛(wèi)星 申請(qǐng)人:中國(guó)原子能科學(xué)研究院