專利名稱：一機兩用電子直線加速器及電子直線加速器的一機兩用方法
技術領域：
本發明涉及的是ー種電子加速器。本發明也涉及ー種電子直線加速器的應用方法。
背景技術：
目前，在電子直線加速器的應用中，每臺加速器一般都只能實現ー種功能，或是電子輻照，或是X射線成像。電子輻照在材料改性、輻射滅菌、食品保鮮等領域起著重要作用，X射線成像在無損檢測、醫學診斷和安檢等領域發揮著不可替代的作用。當使用電子束輻照物品時，電子束斑要求相對較大，束流比較均勻，經過掃描磁鐵的作用和物品傳輸帶，可以實現對物品的掃描。當使用X射線成像時，為了達到較高的空間分辨率和圖像清晰度，要求 電子束流聚焦性能好，打靶產生的X射線焦點尺寸要小，這樣用于X射線成像的質量才能滿足要求。基于上述兩種應用對電子束斑大小相互矛盾的要求，電子直線加速器都只采用ー個加速管實現ー種功能的生產模式，性能能夠滿足要求。但是，在用戶需要實現電子輻照和射線成像兩種應用的情況下，如果使用上述加速器應用設計，用戶就需要購買兩臺獨立的加速器設備，以分別實現不同的功能，這將大大增加成本。近幾年，在醫學成像領域中，實現了能量可調的電子加速器，可以用不同能量的電子束實現不同的功能，但是，這種加速器的使用還很有限，尚未大規模推廣。
發明內容
本發明的目的在于提供ー種在各種性能都滿足要求的情況下能節約了成本的一機兩用電子直線加速器。本發明的目的還在于提供ー種電子直線加速器的一機兩用方法。本發明的目的是這樣實現的本發明的一機兩用電子直線加速器包括加速管I、掃描盒3、エ業CT5，還包括束流偏轉系統；所述束流偏轉系統包括位于加速管I后的前四極磁鐵6、位于前四極磁鐵6后的偏轉磁鐵2、位于偏轉磁鐵2后的后四極磁鐵7和掃描磁鐵；エ業CT5位于后四極磁鐵7之后，掃描盒3位于掃描磁鐵之后；通過控制偏轉磁鐵2的開啟或關閉，選擇電子束流直線向前運動或實現α角度偏轉，從而選擇進入掃描盒3或エ業CT5。本發明的一機兩用電子直線加速器還可以包括所述加速管I垂直設置，前四極磁鐵6、掃描磁鐵以及掃描盒3垂直布置。所述加速管I水平設置，前四極磁鐵6、后四極磁鐵7以及エ業CT5水平布置。本發明的ー種電子直線加速器的一機兩用方法為電子束由電子槍提供，在加速管I內與射頻電場相互作用而獲得能量，由加速管出來的電子束經過前四極磁鐵6聚焦進入偏轉磁鐵2，若偏轉磁鐵2關閉，則加速器工作在電子輻照模式，電子束流直線向前運動進入掃描盒3，掃描磁鐵將電子束掃描成電子簾，穿過鈦窗后對被照物體4進行輻照；若偏轉磁鐵2打開，則加速器工作在エ業CT模式，電子束受偏轉電磁場作用，實現α角度偏轉，之后經過后四極磁鐵7聚焦，打靶產生小靶點X射線，進入エ業CT 5成像。本發明的另ー種電子直線加速器的一機兩用方法為電子束在加速管I內水平前進獲得能量，經過前四極透鏡6聚焦進入偏轉磁鐵2，當偏轉磁鐵2關閉時，加速器工作在エ業CT模式，電子束直線前迸，經過后四極透鏡7聚焦后打靶產生X射線，進入エ業CT5成像；當偏轉磁鐵2打開時，加速器工作在電子輻照模式，電子束經過α角度偏轉，聚焦后進入掃描盒3，在掃描磁鐵的作用下對被照物品4實現輻照。本發明設計ー種束流偏轉系統，控制束流的色散，使電子輻照和エ業CT兩種功能通過同一臺電子加速器實現，并且能夠實現束流能量連續可調。本設計采用射頻加速管結構對電子進行加速，豎直放置，電子束由電子槍提供，在 加速管內與射頻電場相互作用而獲得能量，通過調節微波功率和電子槍發射流強可以使電子束獲得不同的能量，在IOMeV以內實現分檔可調。束流偏轉系統實現電子束流的偏轉，決定加速器工作在“電子輻照”還是“エ業CT”模式，控制兩種功能的切換。偏轉角度根據實際需要人為限定，比如可兩塊45°偏轉磁鐵組成的90°偏轉系統，也可以是270°偏轉系統,等等。束流偏轉系統主要由偏轉磁鐵組成，除了實現電子束流的偏轉外還要對電子束氣道消色散和聚焦的作用，對于不同能量的電子束流都要有較好的偏轉聚焦效果。電子束偏轉能量準直采用四極磁鐵和偏轉磁鐵組成，前兩塊四極磁鐵沿豎直方向排列，位于偏轉磁鐵的前方，對加速管出來的電子束進行聚焦，之后是偏轉磁鐵，中間若干四極磁鐵沿水平方向排列，用于對偏轉的束流進行初步聚焦，最后數塊四極磁鐵位于CT靶的前方，用于對束流進ー步聚焦，從而獲得更小的焦點。由加速管出來的電子束經過四極磁鐵聚焦進入偏轉磁鐵，若偏轉磁鐵關閉，則カロ速器工作在“電子輻照”模式，束流直線向前運動進入掃描盒，掃描磁鐵將電子束掃描成電子簾，穿過鈦窗后對被照物體進行輻照；若偏轉磁鐵打開，則加速器工作在“エ業CT”模式，電子束受偏轉電磁場作用，實現一定角度偏轉，之后經過四極磁鐵聚焦，打靶產生小靶點X射線，實現CT成像。臥立式加速器的原理和站立式加速器一祥，利用微波電磁場加速電子，并通過調節微波功率和電子槍發射電流來調節電子束流的能量，使其在IOMeV以內分檔可調。臥立式加速器的偏轉系統也由偏轉磁鐵和消色散構件組成，并可以根據需要設定偏轉角度。電子束在加速管內水平前進獲得能量，經過四極透鏡聚焦進入偏轉磁鐵，當偏轉磁鐵關閉吋，加速器工作在“エ業CT”模式，電子束直線前進，聚焦后打靶產生X射線，進入CT系統成像；當偏轉磁鐵打開時，加速器工作在“電子輻照”模式，電子束經過一定角度偏轉，聚焦后進入掃描盒，在掃描磁鐵的作用下對被照物品實現輻照。本發明實現了在同一臺加速管上能夠分別使用電子輻照和X射線成像兩種功能，解決了兩種功能對電子束斑大小要求的矛盾問題，在各種性能都滿足要求的情況下，節約了成本，實現了“ー機兩用”。本發明拓寬了能量可調電子加速器的應用領域，既能夠用不同的能量進行電子束輻照，又能夠產生不同能量的X射線，進行CT成像。
圖I是站立式一機兩用電子直線加速器的結構示意圖。圖2是臥立式一機兩用電子直線加速器的結構示意圖。
具體實施例方式下面舉例對本發明作更詳細的描述
具體實施方式
一結合圖1，站立式一機兩用電子直線加速器的結構為包括加速管I、掃描盒3、エ業CT5，還包括束流偏轉系統；束流偏轉系統包括位于加速管I后的前四極磁鐵6、位于前四極磁鐵6后的偏轉磁鐵2、位于偏轉磁鐵2后的后四極磁鐵7和掃描磁鐵；エ業CT5位于后四極磁鐵7之后,掃描盒3位于掃描磁鐵之后；加速管I垂直設置，前四極磁鐵6、掃描磁鐵以及掃描盒3垂直布置。電子束由電子槍提供，在加速管I內與射頻電場相互作用而獲得能量，由加速管出來的電子束經過四極磁鐵6聚焦進入偏轉磁鐵2，若偏轉磁鐵2關閉，則加速器工作在“電子輻照”模式，束流直線向前運動進入掃描盒3，掃描磁鐵將電子束掃描成電子簾，穿過鈦窗后對被照物體4進行輻照；若偏轉磁鐵2打開，則加速器工作在“エ業CT”模式，電子束受偏轉電磁場作用，實現α角度偏轉，之后經過四極磁鐵7聚焦，打靶產生小靶點X射線，進入CT系統5成像。
具體實施方式
ニ結合圖2，臥立式一機兩用電子直線加速器的結構為包括加速管I、掃描盒3、エ業CT5，還包括束流偏轉系統；束流偏轉系統包括位于加速管I后的前四極磁鐵6、位于前四極磁鐵6后的偏轉磁鐵2、位于偏轉磁鐵2后的后四極磁鐵7和掃描磁鐵；エ業CT5位于后四極磁鐵7之后，掃描盒3位于掃描磁鐵之后；加速管I水平設置，前四極磁鐵6、后四極磁鐵7以及エ業CT5水平布置。電子束在加速管I內水平前進獲得能量，經過四極透鏡6聚焦進入偏轉磁鐵2，當偏轉磁鐵2關閉時，加速器工作在“エ業CT”模式，電子束直線前進，經過四極透鏡7聚焦后打靶產生X射線，進入CT系統5成像；當偏轉磁鐵2打開時，加速器工作在“電子輻照”模式，電子束經過α角度偏轉，聚焦后進入掃描盒3，在掃描磁鐵的作用下對被照物品4實現輻照。
權利要求
1.一種ー機兩用電子直線加速器，包括加速管[I]、掃描盒[3]、エ業CT[5]，其特征是還包括束流偏轉系統，所述束流偏轉系統包括位于加速管[I]后的前四極磁鐵[6]、位于前四極磁鐵[6]后的偏轉磁鐵[2]、位于偏轉磁鐵[2]后的后四極磁鐵[7]和掃描磁鐵；エ業CT[5]位于后四極磁鐵[7]之后，掃描盒[3]位于掃描磁鐵之后；通過控制偏轉磁鐵[2]的開啟或關閉，選擇電子束流直線向前運動或實現α角度偏轉，從而選擇進入掃描盒[3]或エ業CT [5]。
2.根據權利要求I所述的ー機兩用電子直線加速器，其特征是所述加速管[I]垂直設置，前四極磁鐵[6]、掃描磁鐵以及掃描盒[3]垂直布置。
3.根據權利要求I所述的ー機兩用電子直線加速器，其特征是所述加速管[I]水平設置，前四極磁鐵[6]、后四極磁鐵[7]以及エ業CT[5]水平布置。
4.ー種電子直線加速器的一機兩用方法，其特征是電子束由電子槍提供，在加速管[I]內與射頻電場相互作用而獲得能量，由加速管出來的電子束經過前四極磁鐵[6]聚焦進入偏轉磁鐵[2]，若偏轉磁鐵[2]關閉，則加速器工作在電子輻照模式，電子束流直線向前運動進入掃描盒[3]，掃描磁鐵將電子束掃描成電子簾，穿過鈦窗后對被照物體[4]進行福照；若偏轉磁鐵[2]打開，則加速器工作在エ業CT模式，電子束受偏轉電磁場作用，實現α角度偏轉，之后經過后四極磁鐵[7]聚焦，打靶產生小靶點X射線，進入エ業CT[5]成像。
5.ー種電子直線加速器的一機兩用方法，其特征是電子束在加速管[I]內水平前進獲得能量，經過前四極透鏡[6]聚焦進入偏轉磁鐵[2]，當偏轉磁鐵[2]關閉時，加速器エ作在エ業CT模式，電子束直線前進，經過后四極透鏡[7]聚焦后打靶產生X射線，進人工業CT[5]成像；當偏轉磁鐵[2]打開時，加速器工作在電子輻照模式，電子束經過α角度偏轉，聚焦后進入掃描盒[3]，在掃描磁鐵的作用下對被照物品[4]實現輻照。
全文摘要
一機兩用電子直線加速器及電子直線加速器的一機兩用方法。包括加速管、掃描盒、工業CT，還包括束流偏轉系統，所述束流偏轉系統包括位于加速管后的前四極磁鐵、位于前四極磁鐵后的偏轉磁鐵、位于偏轉磁鐵后的后四極磁鐵和掃描磁鐵；工業CT位于后四極磁鐵之后，掃描盒位于掃描磁鐵之后；通過控制偏轉磁鐵的開啟或關閉，選擇電子束流直線向前運動或實現α角度偏轉，從而選擇進入掃描盒或工業CT。本發明解決了兩種功能對電子束斑大小要求的矛盾問題，在各種性能都滿足要求的情況下，節約了成本。本發明既能夠用不同的能量進行電子束輻照，又能夠產生不同能量的X射線，進行CT成像。
文檔編號H05H9/00GK102647849SQ20121013691
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月4日 優先權日2012年5月4日
發明者劉春雨, 唐鄂生, 夏虹, 宮存潰, 張志儉, 李忠宇, 李桃生, 王國保, 王慶宇, 顏強 申請人:哈爾濱工程大學