專利名稱：階梯式電子束流加速的方法及階梯式直線加速器的制作方法
技術領域：
本發明屬于電子束流加速處理領域，尤其涉及一種可用于腫瘤放射治療和核醫學放射藥物研發的階梯式電子束流加速的方法及階梯式直線加速器。
背景技術：
目前，腫瘤的放射治療技術已進入精確的時代，即精準的照射位置和精準的劑量給予。如果在此基礎上能從生物學角度對照射的生物學位置和生物學劑量給予驗證和研究，即從生物靶區(biological target volume，BTV)及分子生物學適形調強放療 (biological IMRT, BIMRT)方面研究腫瘤的放射治療，必將使腫瘤的放射治療技術上一個新臺階。當用重離子束(如12C)、質子束流和高能X射線放療患者時，這些射線在殺死和損傷腫瘤組織同時，還與腫瘤組織的主要組成元素碳C、氧0、氮N等進行核反應，在腫瘤靶區會產生可發射正電子的11CZ5O^N等同位素，這些正電子發射核可在分子影像學或生物學影像設備PET/CT(正電子發射計算機斷層顯像/計算機斷層掃描)上顯像。由于分子影像學設備PET/CT可以提供組織和細胞的代謝、增殖、乏氧狀態等分子生物學信息，所以根據顯像的位置和強度便可分析推斷腫瘤照射的生物學位置和相對生物學劑量，據此分子生物學信息對治療計劃進行修改完善，從而可真正意義上實現精確的三維生物適形調強放療 (biological IMRT, BIMRT)和驗證。在德國達姆施塔特的核物理研究所GSI和日本千葉縣重離子研究所HIMAC和日本癌癥中心NCC的研究人員用碳12C束1_6、美國波士頓的MGH的Parodi et al用質子7_9， 分別在這方面做了大量的理論和實驗研究，取得了很好的成果。當X射線能量很高時，會發生光核反應，產生發射正電子的"C，150，uN等同位素1°_11，有與重離子和質子一樣的效果。 但光核反應是有閾反應，只有當光子能量高于反應閾能量時，才能發生，該閾值對不同的元素一般為12 15MeV (兆電子伏特)。然而，目前國內外各醫療單位放療使用的絕大多數直線加速器標稱加速電位不超過18MV (兆伏)，其發射的軔致輻射光子的最大能量不超過15MeV，都低于該閾值，因此不能引起光核反應。即使很少一部分高能加速器的標稱加速電位達18MV以上，但由于其發射的軔致輻射光子的能量絕大部分低于光核反應閾值，僅有非常少部分光子可引起光核反應， 要對他們產生的150，11C, 13N等正電子發射核進行定量分析和研究生物學位置和相對生物學劑量是很困難的，因此在這些常規直線加速器上進行這項研究無實際意義。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的是提供一種階梯式電子束流加速的方法及階梯式直線加速器，能夠獲得滿足各種不同的臨床研究所需的電子束流。為了達到上述目的，本發明提供一種階梯式電子束流加速的方法，包括步驟1、將電子束流送入直線加速器中進行第一階梯加速處理；步驟2、第一階梯加速處理后，第一偏轉磁鐵對經過第一階梯加速后的所述電子束
4流進行偏轉處理，偏轉處理后的所述電子束流再進入到所述直線加速器中進行第二階梯加速處理；步驟3、第二階梯加速處理后，第二偏轉磁鐵對經過第二階梯加速后的電子束流進行偏轉處理，偏轉處理后的所述電子束流再次進入到所述第一偏轉磁鐵，由所述第一偏轉磁鐵對所述電子束流進行偏轉處理，偏轉處理后的電子束流再進入到所述直線加速器中進行第三階梯加速處理；步驟4、重復執行所述步驟3，當經過多次階梯式加速處理的所述電子束流的能量達到能量閾值時，引出所述電子束流。 優選的，所述步驟2具體為經過第一階梯加速處理后，所述電子束流依次通過第一四極聚焦磁鐵、第二四極聚焦磁鐵、第二平移磁鐵、第一平移磁鐵和第一軸校正磁鐵，再通過所述第一偏轉磁鐵進行偏轉處理，之后再依次經過所述第一軸校正磁鐵、所述第一平移磁鐵和所述第二平移磁鐵， 之后所述電子束流進入到所述直線加速器中，進行第二階梯加速。優選的，所述步驟3具體為經過第二階梯加速后，所述電子束流依次經過第二注入磁鐵、第一注入磁鐵、第三四極聚焦磁鐵和第二軸校正磁鐵，再進入到所述第二偏轉磁鐵進行偏轉處理，偏轉處理后再經過第一調整磁鐵和第二調整磁鐵進行運行軌跡的校正，之后進入到所述第一偏轉磁鐵進行偏轉處理，偏轉處理后再依次經過所述第一軸校正磁鐵、所述第一平移磁鐵和第二平移磁鐵，之后進入到所述直線加速器中，進行第三階梯加速。優選的，重復執行步驟3對所述電子束流進行九次階梯加速處理后，得到45兆電子伏特的電子束流。本發明還提供一種階梯式直線加速器，包括一用于產生和發射電子束流的電子槍，；一用于對來自所述電子槍的所述電子束流進行階梯式加速的直線加速器；一第一偏轉磁鐵，設置在所述直線加速器的一側，用于對所述電子束流進行偏轉處理，并將偏轉處理過的所述電子束流發送給所述直線加速器，由所述直線加速器對所述電子束流進行階梯加速處理；一第二偏轉磁鐵，設置在所述直線加速器的另一側，用于對經過所述直線加速器加速處理過的所述電子束流進行偏轉處理，并將偏轉處理過的所述電子束流傳遞給所述第一偏轉磁鐵；以及一電子束流提取裝置，用于當經過階梯式加速處理過的所述電子束流的能量達到能量閾值時，引出所述電子束流。優選的，所述階梯式直線加速器還包括第一注入磁鐵和第二注入磁鐵，分別位于所述電子槍的兩側，用于對所述電子束進行偏轉處理，然后將偏轉處理后的所述電子束流送入到所述直線加速器中進行階梯式加速處理。優選的，所述直線加速器和所述第一偏轉磁鐵之間依次設置有第一四極聚焦磁鐵、第二四極聚焦磁鐵、第一平移磁鐵、第二平移磁鐵和第一軸校正磁鐵。優選的，所述第一注入磁鐵和所述第二偏轉磁鐵之間依次設置有第三四極聚焦磁鐵和第二軸校正磁鐵。
優選的，所述階梯式直線加速器還包括一橢圓形軌道，設置在所述第一偏轉磁鐵和所述第二偏轉磁鐵之間。優選的，所述直線加速器為駐波型電子直線加速器，加速能量為3 10兆電子伏特。由上述技術方案可知，通過采用直線加速、磁鐵偏轉和橢圓跑道式運動軌跡，可對電子槍產生的電子束流進行多次階梯加速處理，因此可獲得多個能量檔的電子束流，并且每個能量檔的電子束流可單獨引出，而一般醫用直線加速器最多只能獲得2 3個能量檔的電子束流，因此本實施例中的階梯式電子束流加速可滿足各種不同的臨床需要，可廣泛應用于放射治療學、核醫學和和物理學研究等領域。
圖1為本發明的實施例中階梯式電子束流加速的方法流程圖；圖2為本發明的實施例中四極聚焦磁鐵示意圖；圖3為本發明的實施例中階梯式直線加速器的示意圖；圖4為本發明的實施例中階梯式直線加速器的具體結構圖；圖5為本發明的實施例中第一偏轉磁鐵和第二偏轉磁鐵的工作原理圖。
具體實施例方式為了使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明實施例做進一步詳細地說明。在此，本發明的示意性實施例及說明用于解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。參見圖1，為本發明的實施例中階梯式電子束流加速的方法流程圖，具體步驟如下步驟101、將電子束流送入到直線加速器中進行第一階梯加速處理；在本步驟中，可將電子槍產生的電子束流經第二注入磁鐵偏轉后，再進入到直線加速器中進行第一階梯加速處理。在本實施例中，該直線加速器可選用駐波型電子直線加速器，并采用微波加速，力口速能量可設置為3 lOMeV。若直線加速器的標稱加速電位為5MV時，經過第一階梯加速處理后，可得到能量為5MeV的電子束流。上述第二注入磁鐵的作用是將電子槍產生的電子束流經偏轉(約90度)后，再進入到直線加速器中，第二注入磁鐵的電流值大小為0. 45 0. 49A。在本實施例中，電子槍可選用熱陰極型電子槍，燈絲電流為3 5A (安培)，槍電壓為27 31kV (千伏)，發射的電子束流能量約為30keV (千電子伏特)。該電子槍與直線加速器的束流軸線方向約為90度。步驟102、第一階梯加速處理后，第一偏轉磁鐵對經過第一階梯加速后的電子束流進行偏轉處理，偏轉處理后的電子束流再進入到直線加速器中進行第二階梯加速處理；本步驟中，在經過第一階梯加速后，電子束流可依次通過第一四極聚焦磁鐵、第二四極聚焦磁鐵、第二平移磁鐵、第一平移磁鐵和第一軸校正磁鐵后，再通過第一偏轉磁鐵進行偏轉處理(約偏轉180度)，之后再依次經過第一軸校正磁鐵、第一平移磁鐵和第二平移磁鐵，之后電子束流進入到直線加速器進行第二階梯加速。若直線加速器的加速能量為 5MeV時，經過步驟102后可得到能量達到IOMeV的電子束流。在本實施例中，第一平移磁鐵和第二平移磁鐵位于第一偏轉磁鐵和直線加速器之間，其中第一平移磁鐵靠近第一偏轉磁鐵，第二平移磁鐵靠近直線加速器。當電子束流由直線加速器向第一偏轉磁鐵運動時，第一平移磁鐵和第二平移磁鐵可對電子束流進行左、右兩側平移調整，使得電子束流能夠進入相應軌道。在經過第一偏轉磁鐵180度偏轉處理后， 電子束流再次經過第一平移磁鐵和第二平移磁鐵的平移控制而進入到直線加速器中。步驟103、第二階梯加速處理后，第二偏轉磁鐵對經過第二階梯加速后的電子束流進行偏轉處理，偏轉處理后的電子束流再次進入到第一偏轉磁鐵，由第一偏轉磁鐵對電子束流進行偏轉處理，偏轉處理后的電子束流再進入到直線加速器中進行第三階梯加速處理；本步驟中，經過第二階梯加速處理后，電子束流可依次經過第二注入磁鐵、第一注入磁鐵(第一注入磁鐵和第二注入磁鐵對電子槍產生的電子束流進行偏轉處理)、第三四極聚焦磁鐵和第二軸校正磁鐵后，再進入到第二偏轉磁鐵進行偏轉處理，偏轉處理后再經過第一調整磁鐵和第二調整磁鐵進行運行軌跡的校正，之后進入到第一偏轉磁鐵進行偏轉處理，偏轉處理后再依次經過第一軸校正磁鐵、第一平移磁鐵和第二平移磁鐵校正，之后進入到直線加速器進行第三階梯加速處理。若直線加速器的加速能量為5MeV時，經過步驟 103后，可得到能量達到15MeV的電子束流。經過步驟103中的偏轉處理后，電子束流相當于在橢圓形軌道中運動，運動一次進行一次階梯加速，該橢圓形軌道可以是真空狀態，例如該橢圓形軌道的真空度不低于 4Χ1(Γ6 托。在本實施例中，第一四極聚焦磁鐵、第二四極聚焦磁鐵和第三四極聚焦磁鐵用于聚焦電子束流在直線加速器的軸向上，其聚焦作用如圖2所示。步驟104、重復執行步驟103，當經過多次階梯式加速處理的電子束流的能量達到能量閾值時，引出該電子束流。通過設置能量閾值，可從該階梯式直線加速器中引出不同能量檔的電子束流，從而可滿足各種不同的臨床研究所需的電子束流。例如當能量閾值設置為15MeV時，若直線加速器的加速能量為5MeV時，經過步驟101 103后則可將步驟103獲得的15MeV電子束流通過引出通道引出。在本實施例中并不限定能量閾值的具體數值，該能量閾值可根據具體情況進行設置。當然，也可按照步驟103中的過程進行第四階梯加速，獲得能量達到20MeV的電子束流。或者依次類推，對電子束流進行多次階梯的加速，例如進行9次階梯加速，從而可獲得能量達到45MeV的電子束流。然后再通過步驟104將獲得的電子束流通過弓丨出通道弓I出。由此可知，本實施例中的階梯式電子束流加速方法可獲得多個能量檔次的電子束流，而且該電子束流的能量最高可到45MeV，而由于一般醫用的直線加速器最多可獲得2 3個能量檔次的電子束流，因此本實施例中的階梯式電子束流加速方法可滿足各種不同的臨床需求，可廣泛應用于放射治療學、核醫學和和物理學研究等領域。參見圖3，為本發明的實施例中階梯式直線加速器的結構圖，該階梯式直線加速器包括
一電子槍(圖中未示出)，用于產生和發射電子束流；在本實施例中，電子槍可選用熱陰極型電子槍，燈絲電流為3 5A，槍電壓為27 31kV，發射的電子束流能量約為30keV，當然也并不限于此。該電子槍與直線加速器的束流軸線方向約90度。一直線加速器31，用于對電子束流進行階梯式加速；在本實施例中，直線加速器可選用駐波型電子直線加速器，加速能量為3 10兆電子伏特，當然也并不限于此。一第一偏轉磁鐵32，設置在直線加速器31的一側，用于對電子束流進行偏轉處理，并將偏轉處理過的電子束流發送給所述直線加速器31，由所述直線加速器31對所述電子束流進行階梯加速處理；—第二偏轉磁鐵33，設置在直線加速器31的另一側，用于對電子束流進行偏轉處理，并將偏轉處理過的電子束流傳遞給第一偏轉磁鐵32 ；以及一電子束流提取裝置34，用于當經過階梯式加速處理過的電子束流的能量大于能量閾值時，從階梯式直線加速器中引出電子束流。在本實施例中，所述階梯式直線加速器還包括第一注入磁鐵和第二注入磁鐵，分別位于所述電子槍的兩側，用于對所述電子束進行偏轉處理，然后將偏轉處理后的所述電子束流送入到所述直線加速器中進行階梯式加速處理。在本實施例中，所述直線加速器和所述第一偏轉磁鐵之間依次設置有第一四極聚焦磁鐵、第二四極聚焦磁鐵、第一平移磁鐵、第二平移磁鐵和第一軸校正磁鐵。在本實施例中，所述第一注入磁鐵和所述第二偏轉磁鐵之間依次設置有第三四極聚焦磁鐵和第二軸校正磁鐵。在本實施例中，所述階梯式直線加速器還包括一橢圓形軌道，設置在所述第一偏轉磁鐵和所述第二偏轉磁鐵之間。在本實施例中，所述直線加速器為駐波型電子直線加速器，加速能量為3 10兆電子伏特。參見圖4，為本實施例中階梯式直線加速器的具體結構圖，圖中第一注入磁鐵41、 第二注入磁鐵42分別位于電子槍43左右兩邊。第二注入磁鐵42用于將電子槍43產生的電子束流經其偏轉(約90度)進入直線加速器44，其電流值大小為0. 45 0. 49A，當電子束流加速到IOMeV及以上能量時，每個階梯加速后都必須再次經過第二注入磁鐵42，第一注入磁鐵41電流值與第二注入磁鐵42接近，電流方向相反。第一偏轉磁鐵45和第二偏轉磁鐵46可分別位于直線加速器44的左右兩側，作用是將電子束流進行半圓形軌道偏轉彎曲，彎曲的軌道半徑r、磁場強度B和電子束流能量E 的關系如下r E/(eXcXB)，其中e是電子的電荷量，c是光束。參見圖5，為本實施例中第一偏轉磁鐵45和第二偏轉磁鐵46的工作原理圖。圖中 I^r2為彎曲的軌道半徑，磁場強度為B，E1和E2為電子束流能量。繼續參見圖24，在經過第一階梯加速處理后，電子束流依次通過第一四極聚焦磁鐵47、第二四極聚焦磁鐵48、第一平移磁鐵49、第二平移磁鐵50和第一軸校正磁鐵51，再通過第一偏轉磁鐵45進行偏轉處理，之后再依次經過第一軸校正磁鐵51、第二平移磁鐵50和第一平移磁鐵49，之后電子束流進入到直線加速器44進行第二階梯加速。上述第一平移磁鐵47和第二平移磁鐵48分別位于第一偏轉磁鐵45和直線加速器44之間，其中第二平移磁鐵48靠近第一偏轉磁鐵45，第一平移磁鐵47靠近直線加速器 44，第一平移磁鐵47和第二平移磁鐵用于對電子束流進行控制和調整。當5MeV電子束流由直線加速器44向第一偏轉磁鐵45運動時，第一平移磁鐵47和第二平移磁鐵48分別使電子束流向左或右側平移偏轉而進入相應軌道。經第一偏轉磁鐵45進行180度偏轉后，再次經過第一平移磁鐵47和第二平移磁鐵48的平移控制而進入直線加速器44中。上述第一軸校正磁鐵51位于第一偏轉磁鐵45旁，第二軸校正磁鐵52位于第二偏轉磁鐵46旁，其中第二軸校正磁鐵52用于校正電子束流經第一注入磁鐵41后引起的角度誤差。第一軸校正磁鐵51有兩個作用，一個是改變電子束流經第一階梯加速(能量為5MeV) 和經第一偏轉磁鐵45后的運動軌跡，以便使電子束流以正確的相位返回到直線加速器44 中；另一個作用是對IOMeV以上的電子束流進行束流作用。在本實施例中，經過第二階梯加速處理后，電子束流依次經過第二注入磁鐵42、第一注入磁鐵41、第三四極聚焦磁鐵53和第二軸校正磁鐵52，再進入到第二偏轉磁鐵46進行偏轉處理，偏轉處理后再經過第一調整磁鐵M和第二調整磁鐵55進行運行軌跡的校正， 之后進入到第一偏轉磁鐵45進行偏轉處理，偏轉處理后再依次經第一軸校正磁鐵51，第二平移磁鐵48和第一平移磁鐵47，之后進入到直線加速器44進行第三階梯加速。在后續的階梯加速處理中，當電子束流加速到IOMeV及以上能量時，每個階梯加速后都可再經過第一注入磁鐵41，盡管此時第一注入磁鐵41的作用很小(其作用對象是 30keV的電子束流)，但仍可采用其對電子束流進行校正，這種校正可由第二注入磁鐵42完成，其電流值與第一注入磁鐵41接近，但電流方向相反。上述第一調整磁鐵M位于多個能量軌道上(例如位于9個能量軌道上)，用于在電子束流垂直方向上進行控制調整，第二調整磁鐵陽位于第一調整磁鐵M的一側(靠近第一偏轉磁鐵妨)，用于在電子束流水平方向上進行控制調整。在本實施例中，第一偏轉磁鐵45和第二偏轉磁鐵46分別用于對電子束流進行180 度偏轉，使得電子束流在橢圓形軌道56中運行。該橢圓形軌道56為真空狀態，真空度不低于 4X10—6 托。在本實施例中，在第一偏轉磁鐵45和第二偏轉磁鐵46的內側，還可設置磁屏蔽 57，該磁屏蔽57用于屏蔽第一偏轉磁鐵45和第二偏轉磁鐵46對其內側各校正磁鐵和電子束流的影響。在本實施例中，該階梯式直線加速器還包括引出校正X向磁鐵和引出校正Y向磁鐵，可分別與第二調整磁鐵55和第一調整磁鐵M —起在電子束流提取裝置58的水平、垂直方向上控制電子束流。在本實施例中，在直流加速器的兩側和引出管道的出口處可分別設置束流監測器 (共三個)，用于監測電子束流的大小，監測參數為電流I皿、Ibk和IEX，其中，電流I皿和Ibk為直流加速器的兩側電子束流的電流值，電流Iex引出管道出口處電子束流的電流值。該束流監測器可通過電流感應變壓器來實現。下面以階梯式直線加速器對電子束流進行6階梯加速處理和9階梯加速處理，分別來介紹本發明的階梯式電子束流加速的實施例。
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實施例一 6階梯加速處理，此時直線加速器的加速能量為4MeV，電子束流運行軌跡為橢圓形軌道或圓形軌道。工作過程如下步驟1、由電子槍產生的電子束流經第二注入磁鐵偏轉進入直線加速器中，直線加速器的加速能量為4MeV，進行第一階梯加速，電子束流能量達4MeV。步驟2、第一階梯加速后的5MeV電子束流，先通過第一四極聚焦磁鐵、第二四極聚焦磁鐵、第一平移磁鐵、第二平移磁鐵、第一軸校正磁鐵后，經第一偏轉磁鐵約180度偏轉、 再經第一軸校正磁鐵、第一平移磁鐵、第二平移磁鐵校正控制后沿軸線進入直線加速器中， 進行第二階梯加速，電子束流的能量達8MeV。步驟3、第二階梯加速后的SMeV電子束流，再經第二注入磁鐵、第一注入磁鐵微調控制、第三四極聚焦磁鐵和第二軸校正磁鐵后進入第二偏轉磁鐵進行約180度偏轉，再經第一調整磁鐵、第二調整磁鐵微調校正運行軌跡后，進入第一偏轉磁鐵約180度偏轉。之后，或經第一軸校正磁鐵、第一平移磁鐵、第二平移磁鐵偏轉校正和控制，沿軸線再次準確進入直線加速器，進行第三階梯加速，能量達12MeV ；或經引出校正X向磁鐵和引出校正Y 向磁鐵控制(與第二調整磁鐵共同作用)將SMeV的電子束流引出。步驟4、由步驟3獲得的12MeV電子束流，或經步驟3同樣過程進行第四階梯加速， 能量達6MeV;或經引出校正X向磁鐵和引出校正Y向磁鐵控制將12MeV的電子束流引出。 依次類推，直到完成6次階梯的加速處理，電子束流能量達24MeV。實施例二，直線加速器的加速能量為5MeV，進行9階梯加速處理。工作過程如下步驟1、由電子槍產生的電子束流經第二注入磁鐵偏轉進入直線加速器，直線加速器加速能量為5MeV，進行第一階梯加速，電子束流能量達5MeV。步驟2、第一階梯加速后的5MeV電子束流，先通過第一四極聚焦磁鐵、第二四極聚焦磁鐵和第一平移磁鐵、第二平移磁鐵、第一軸校正磁鐵后，經第一偏轉磁鐵約180度偏轉、再經第一軸校正磁鐵、第一平移磁鐵和第二平移磁鐵校正控制后沿軸線準確進入直線加速器，進行第二階梯加速，能量達lOMeV。步驟3、第二階梯加速后的IOMeV電子束流，再經第二注入磁鐵、第一注入磁鐵微調控制、第三四極聚焦磁鐵和第二軸校正磁鐵后進入第二偏轉磁鐵進行約180度偏轉，再經第一調整磁鐵、第二調整磁鐵微調校正運行軌跡后，進入第一偏轉磁鐵約180度偏轉。之后，或經第一軸校正磁鐵、第一平移磁鐵和第二平移磁鐵偏轉校正和控制，沿軸線再次準確進入直線加速器，進行第三階梯加速，能量達15MeV ；或經引出校正X向磁鐵和引出校正Y 向磁鐵控制將IOMeV的電子束流引出。步驟4、由步驟3獲得的15MeV電子束流，或經步驟3同樣過程進行第四階梯加速， 能量達20MeV ；或經引出校正X向磁鐵和引出校正Y向磁鐵控制將15MeV的電子束流引出。 依次類推，直到完成9次階梯的加速處理，電子束流能量達45MeV。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種階梯式電子束流加速的方法，其特征在于，包括步驟1、將電子束流送入直線加速器中進行第一階梯加速處理；步驟2、第一階梯加速處理后，第一偏轉磁鐵對經過第一階梯加速后的所述電子束流進行偏轉處理，偏轉處理后的所述電子束流再進入到所述直線加速器中進行第二階梯加速處理；步驟3、第二階梯加速處理后，第二偏轉磁鐵對經過第二階梯加速后的電子束流進行偏轉處理，偏轉處理后的所述電子束流再次進入到所述第一偏轉磁鐵，由所述第一偏轉磁鐵對所述電子束流進行偏轉處理，偏轉處理后的電子束流再進入到所述直線加速器中進行第三階梯加速處理；步驟4、重復執行所述步驟3，當經過多次階梯式加速處理的所述電子束流的能量達到能量閾值時，引出所述電子束流。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2具體為經過第一階梯加速處理后，所述電子束流依次通過第一四極聚焦磁鐵、第二四極聚焦磁鐵、第二平移磁鐵、第一平移磁鐵和第一軸校正磁鐵，再通過所述第一偏轉磁鐵進行偏轉處理，之后再依次經過所述第一軸校正磁鐵、所述第一平移磁鐵和所述第二平移磁鐵，之后所述電子束流進入到所述直線加速器中，進行第二階梯加速。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟3具體為經過第二階梯加速后，所述電子束流依次經過第二注入磁鐵、第一注入磁鐵、第三四極聚焦磁鐵和第二軸校正磁鐵，再進入到所述第二偏轉磁鐵進行偏轉處理，偏轉處理后再經過第一調整磁鐵和第二調整磁鐵進行運行軌跡的校正，之后進入到所述第一偏轉磁鐵進行偏轉處理，偏轉處理后再依次經過所述第一軸校正磁鐵、所述第一平移磁鐵和第二平移磁鐵，之后進入到所述直線加速器中，進行第三階梯加速。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，重復執行步驟3對所述電子束流進行九次階梯加速處理后，得到45兆電子伏特的電子束流。
5.一種階梯式直線加速器，其特征在于，包括一用于產生和發射電子束流的電子槍，；一用于對來自所述電子槍的所述電子束流進行階梯式加速的直線加速器；一第一偏轉磁鐵，設置在所述直線加速器的一側，用于對所述電子束流進行偏轉處理， 并將偏轉處理過的所述電子束流發送給所述直線加速器，由所述直線加速器對所述電子束流進行階梯加速處理；一第二偏轉磁鐵，設置在所述直線加速器的另一側，用于對經過所述直線加速器加速處理過的所述電子束流進行偏轉處理，并將偏轉處理過的所述電子束流傳遞給所述第一偏轉磁鐵；以及一電子束流提取裝置，用于當經過階梯式加速處理過的所述電子束流的能量達到能量閾值時，引出所述電子束流。
6.根據權利要求5所述的階梯式直線加速器，其特征在于，所述階梯式直線加速器還包括第一注入磁鐵和第二注入磁鐵，分別位于所述電子槍的兩側，用于對所述電子束進行偏轉處理，然后將偏轉處理后的所述電子束流送入到所述直線加速器中進行階梯式加速處理。
7.根據權利要求6所述的階梯式直線加速器，其特征在于，所述直線加速器和所述第一偏轉磁鐵之間依次設置有第一四極聚焦磁鐵、第二四極聚焦磁鐵、第一平移磁鐵、第二平移磁鐵和第一軸校正磁鐵。
8.根據權利要求7所述的階梯式直線加速器，其特征在于，所述第一注入磁鐵和所述第二偏轉磁鐵之間依次設置有第三四極聚焦磁鐵和第二軸校正磁鐵。
9.根據權利要求8所述的階梯式直線加速器，其特征在于，所述階梯式直線加速器還包括一橢圓形軌道，設置在所述第一偏轉磁鐵和所述第二偏轉磁鐵之間。
10.根據權利要求9所述的階梯式直線加速器，其特征在于，所述直線加速器為駐波型電子直線加速器，加速能量為3 10兆電子伏特。
全文摘要
本發明提供一種階梯式電子束流加速的方法及階梯式直線加速器，屬于醫學領域。該方法包括將電子束流送入直線加速器中進行第一階梯加速處理、然后第一偏轉磁鐵對經過第一階梯加速后的電子束流進行偏轉處理，偏轉處理后的電子束流再進行第二階梯加速處理；然后第二偏轉磁鐵對經過第二階梯加速后的電子束流進行偏轉處理，偏轉處理后的電子束流進入到第一偏轉磁鐵，進行偏轉處理，偏轉處理后的電子束流再進行第三階梯加速處理；重復執行，當經過多次階梯式加速處理的所述電子束流的能量達到能量閾值時，引出所述電子束流，能夠獲得滿足各種不同的臨床研究所需的電子束流可廣泛應用于放射治療學、核醫學和和物理學研究等領域。
文檔編號H05H9/00GK102469677SQ201010540680
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月10日 優先權日2010年11月10日
發明者孫啟銀, 張圈世 申請人:北京大基康明醫療設備有限公司