一机两用电子直线加速器及电子直线加速器的一机两用方法
专利名称：一机两用电子直线加速器及电子直线加速器的一机两用方法
技术领域：
本发明涉及的是ー种电子加速器。本发明也涉及ー种电子直线加速器的应用方法。
背景技术：
目前，在电子直线加速器的应用中，每台加速器一般都只能实现ー种功能，或是电子辐照，或是X射线成像。电子辐照在材料改性、辐射灭菌、食品保鲜等领域起着重要作用，X射线成像在无损检测、医学诊断和安检等领域发挥着不可替代的作用。当使用电子束辐照物品时，电子束斑要求相对较大，束流比较均匀，经过扫描磁铁的作用和物品传输带，可以实现对物品的扫描。当使用X射线成像时，为了达到较高的空间分辨率和图像清晰度，要求 电子束流聚焦性能好，打靶产生的X射线焦点尺寸要小，这样用于X射线成像的质量才能满足要求。基于上述两种应用对电子束斑大小相互矛盾的要求，电子直线加速器都只采用ー个加速管实现ー种功能的生产模式，性能能够满足要求。但是，在用户需要实现电子辐照和射线成像两种应用的情况下，如果使用上述加速器应用设计，用户就需要购买两台独立的加速器设备，以分别实现不同的功能，这将大大增加成本。近几年，在医学成像领域中，实现了能量可调的电子加速器，可以用不同能量的电子束实现不同的功能，但是，这种加速器的使用还很有限，尚未大規模推广。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种在各种性能都满足要求的情况下能节约了成本的一机两用电子直线加速器。本发明的目的还在于提供ー种电子直线加速器的一机两用方法。本发明的目的是这样实现的本发明的一机两用电子直线加速器包括加速管I、扫描盒3、エ业CT5，还包括束流偏转系统；所述束流偏转系统包括位于加速管I后的前四极磁铁6、位于前四极磁铁6后的偏转磁铁2、位于偏转磁铁2后的后四极磁铁7和扫描磁铁；エ业CT5位于后四极磁铁7之后，扫描盒3位于扫描磁铁之后；通过控制偏转磁铁2的开启或关闭，选择电子束流直线向前运动或实现α角度偏转，从而选择进入扫描盒3或エ业CT5。本发明的一机两用电子直线加速器还可以包括所述加速管I垂直设置，前四极磁铁6、扫描磁铁以及扫描盒3垂直布置。所述加速管I水平设置，前四极磁铁6、后四极磁铁7以及エ业CT5水平布置。本发明的ー种电子直线加速器的一机两用方法为电子束由电子枪提供，在加速管I内与射频电场相互作用而获得能量，由加速管出来的电子束经过前四极磁铁6聚焦进入偏转磁铁2，若偏转磁铁2关闭，则加速器工作在电子辐照模式，电子束流直线向前运动进入扫描盒3，扫描磁铁将电子束扫描成电子帘，穿过钛窗后对被照物体4进行辐照；若偏转磁铁2打开，则加速器工作在エ业CT模式，电子束受偏转电磁场作用，实现α角度偏转，之后经过后四极磁铁7聚焦，打靶产生小靶点X射线，进入エ业CT 5成像。本发明的另ー种电子直线加速器的一机两用方法为电子束在加速管I内水平前进获得能量，经过前四极透镜6聚焦进入偏转磁铁2，当偏转磁铁2关闭时，加速器工作在エ业CT模式，电子束直线前迸，经过后四极透镜7聚焦后打靶产生X射线，进入エ业CT5成像；当偏转磁铁2打开时，加速器工作在电子辐照模式，电子束经过α角度偏转，聚焦后进入扫描盒3，在扫描磁铁的作用下对被照物品4实现辐照。本发明设计ー种束流偏转系统，控制束流的色散，使电子辐照和エ业CT两种功能通过同一台电子加速器实现，并且能够实现束流能量连续可调。本设计采用射频加速管结构对电子进行加速，竖直放置，电子束由电子枪提供，在 加速管内与射频电场相互作用而获得能量，通过调节微波功率和电子枪发射流强可以使电子束获得不同的能量，在IOMeV以内实现分档可调。束流偏转系统实现电子束流的偏转，决定加速器工作在“电子辐照”还是“エ业CT”模式，控制两种功能的切換。偏转角度根据实际需要人为限定，比如可两块45°偏转磁铁组成的90°偏转系统，也可以是270°偏转系统,等等。束流偏转系统主要由偏转磁铁组成，除了实现电子束流的偏转外还要对电子束气道消色散和聚焦的作用，对于不同能量的电子束流都要有较好的偏转聚焦效果。电子束偏转能量准直采用四极磁铁和偏转磁铁组成，前两块四极磁铁沿竖直方向排列，位于偏转磁铁的前方，对加速管出来的电子束进行聚焦，之后是偏转磁铁，中间若干四极磁铁沿水平方向排列，用于对偏转的束流进行初步聚焦，最后数块四极磁铁位于CT靶的前方，用于对束流进ー步聚焦，从而获得更小的焦点。由加速管出来的电子束经过四极磁铁聚焦进入偏转磁铁，若偏转磁铁关闭，则カロ速器工作在“电子辐照”模式，束流直线向前运动进入扫描盒，扫描磁铁将电子束扫描成电子帘，穿过钛窗后对被照物体进行辐照；若偏转磁铁打开，则加速器工作在“エ业CT”模式，电子束受偏转电磁场作用，实现一定角度偏转，之后经过四极磁铁聚焦，打靶产生小靶点X射线，实现CT成像。卧立式加速器的原理和站立式加速器一祥，利用微波电磁场加速电子，并通过调节微波功率和电子枪发射电流来调节电子束流的能量，使其在IOMeV以内分档可调。卧立式加速器的偏转系统也由偏转磁铁和消色散构件组成，并可以根据需要设定偏转角度。电子束在加速管内水平前进获得能量，经过四极透镜聚焦进入偏转磁铁，当偏转磁铁关闭吋，加速器工作在“エ业CT”模式，电子束直线前进，聚焦后打靶产生X射线，进入CT系统成像；当偏转磁铁打开时，加速器工作在“电子辐照”模式，电子束经过一定角度偏转，聚焦后进入扫描盒，在扫描磁铁的作用下对被照物品实现辐照。本发明实现了在同一台加速管上能够分别使用电子辐照和X射线成像两种功能，解决了两种功能对电子束斑大小要求的矛盾问题，在各种性能都满足要求的情况下，节约了成本，实现了“ー机两用”。本发明拓宽了能量可调电子加速器的应用领域，既能够用不同的能量进行电子束辐照，又能够产生不同能量的X射线，进行CT成像。
图I是站立式一机两用电子直线加速器的结构示意图。图2是卧立式一机两用电子直线加速器的结构示意图。
具体实施例方式下面举例对本发明作更详细的描述
具体实施方式
一结合图1，站立式一机两用电子直线加速器的结构为包括加速管I、扫描盒3、エ业CT5，还包括束流偏转系统；束流偏转系统包括位于加速管I后的前四极磁铁6、位于前四极磁铁6后的偏转磁铁2、位于偏转磁铁2后的后四极磁铁7和扫描磁铁；エ业CT5位于后四极磁铁7之后,扫描盒3位于扫描磁铁之后；加速管I垂直设置，前四极磁铁6、扫描磁铁以及扫描盒3垂直布置。电子束由电子枪提供，在加速管I内与射频电场相互作用而获得能量，由加速管出来的电子束经过四极磁铁6聚焦进入偏转磁铁2，若偏转磁铁2关闭，则加速器工作在“电子辐照”模式，束流直线向前运动进入扫描盒3，扫描磁铁将电子束扫描成电子帘，穿过钛窗后对被照物体4进行辐照；若偏转磁铁2打开，则加速器工作在“エ业CT”模式，电子束受偏转电磁场作用，实现α角度偏转，之后经过四极磁铁7聚焦，打靶产生小靶点X射线，进入CT系统5成像。
具体实施方式
ニ结合图2，卧立式一机两用电子直线加速器的结构为包括加速管I、扫描盒3、エ业CT5，还包括束流偏转系统；束流偏转系统包括位于加速管I后的前四极磁铁6、位于前四极磁铁6后的偏转磁铁2、位于偏转磁铁2后的后四极磁铁7和扫描磁铁；エ业CT5位于后四极磁铁7之后，扫描盒3位于扫描磁铁之后；加速管I水平设置，前四极磁铁6、后四极磁铁7以及エ业CT5水平布置。电子束在加速管I内水平前进获得能量，经过四极透镜6聚焦进入偏转磁铁2，当偏转磁铁2关闭时，加速器工作在“エ业CT”模式，电子束直线前进，经过四极透镜7聚焦后打靶产生X射线，进入CT系统5成像；当偏转磁铁2打开时，加速器工作在“电子辐照”模式，电子束经过α角度偏转，聚焦后进入扫描盒3，在扫描磁铁的作用下对被照物品4实现辐照。
权利要求
1.一种ー机两用电子直线加速器，包括加速管[I]、扫描盒[3]、エ业CT[5]，其特征是还包括束流偏转系统，所述束流偏转系统包括位于加速管[I]后的前四极磁铁[6]、位于前四极磁铁[6]后的偏转磁铁[2]、位于偏转磁铁[2]后的后四极磁铁[7]和扫描磁铁；エ业CT[5]位于后四极磁铁[7]之后，扫描盒[3]位于扫描磁铁之后；通过控制偏转磁铁[2]的开启或关闭，选择电子束流直线向前运动或实现α角度偏转，从而选择进入扫描盒[3]或エ业CT [5]。
2.根据权利要求I所述的ー机两用电子直线加速器，其特征是所述加速管[I]垂直设置，前四极磁铁[6]、扫描磁铁以及扫描盒[3]垂直布置。
3.根据权利要求I所述的ー机两用电子直线加速器，其特征是所述加速管[I]水平设置，前四极磁铁[6]、后四极磁铁[7]以及エ业CT[5]水平布置。
4.ー种电子直线加速器的一机两用方法，其特征是电子束由电子枪提供，在加速管[I]内与射频电场相互作用而获得能量，由加速管出来的电子束经过前四极磁铁[6]聚焦进入偏转磁铁[2]，若偏转磁铁[2]关闭，则加速器工作在电子辐照模式，电子束流直线向前运动进入扫描盒[3]，扫描磁铁将电子束扫描成电子帘，穿过钛窗后对被照物体[4]进行福照；若偏转磁铁[2]打开，则加速器工作在エ业CT模式，电子束受偏转电磁场作用，实现α角度偏转，之后经过后四极磁铁[7]聚焦，打靶产生小靶点X射线，进入エ业CT[5]成像。
5.ー种电子直线加速器的一机两用方法，其特征是电子束在加速管[I]内水平前进获得能量，经过前四极透镜[6]聚焦进入偏转磁铁[2]，当偏转磁铁[2]关闭时，加速器エ作在エ业CT模式，电子束直线前进，经过后四极透镜[7]聚焦后打靶产生X射线，进人工业CT[5]成像；当偏转磁铁[2]打开时，加速器工作在电子辐照模式，电子束经过α角度偏转，聚焦后进入扫描盒[3]，在扫描磁铁的作用下对被照物品[4]实现辐照。
全文摘要
一机两用电子直线加速器及电子直线加速器的一机两用方法。包括加速管、扫描盒、工业CT，还包括束流偏转系统，所述束流偏转系统包括位于加速管后的前四极磁铁、位于前四极磁铁后的偏转磁铁、位于偏转磁铁后的后四极磁铁和扫描磁铁；工业CT位于后四极磁铁之后，扫描盒位于扫描磁铁之后；通过控制偏转磁铁的开启或关闭，选择电子束流直线向前运动或实现α角度偏转，从而选择进入扫描盒或工业CT。本发明解决了两种功能对电子束斑大小要求的矛盾问题，在各种性能都满足要求的情况下，节约了成本。本发明既能够用不同的能量进行电子束辐照，又能够产生不同能量的X射线，进行CT成像。
文档编号H05H9/00GK102647849SQ20121013691
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者刘春雨, 唐鄂生, 夏虹, 宫存溃, 张志俭, 李忠宇, 李桃生, 王国保, 王庆宇, 颜强 申请人:哈尔滨工程大学
技术领域：
本发明涉及的是ー种电子加速器。本发明也涉及ー种电子直线加速器的应用方法。
背景技术：
目前，在电子直线加速器的应用中，每台加速器一般都只能实现ー种功能，或是电子辐照，或是X射线成像。电子辐照在材料改性、辐射灭菌、食品保鲜等领域起着重要作用，X射线成像在无损检测、医学诊断和安检等领域发挥着不可替代的作用。当使用电子束辐照物品时，电子束斑要求相对较大，束流比较均匀，经过扫描磁铁的作用和物品传输带，可以实现对物品的扫描。当使用X射线成像时，为了达到较高的空间分辨率和图像清晰度，要求 电子束流聚焦性能好，打靶产生的X射线焦点尺寸要小，这样用于X射线成像的质量才能满足要求。基于上述两种应用对电子束斑大小相互矛盾的要求，电子直线加速器都只采用ー个加速管实现ー种功能的生产模式，性能能够满足要求。但是，在用户需要实现电子辐照和射线成像两种应用的情况下，如果使用上述加速器应用设计，用户就需要购买两台独立的加速器设备，以分别实现不同的功能，这将大大增加成本。近几年，在医学成像领域中，实现了能量可调的电子加速器，可以用不同能量的电子束实现不同的功能，但是，这种加速器的使用还很有限，尚未大規模推广。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种在各种性能都满足要求的情况下能节约了成本的一机两用电子直线加速器。本发明的目的还在于提供ー种电子直线加速器的一机两用方法。本发明的目的是这样实现的本发明的一机两用电子直线加速器包括加速管I、扫描盒3、エ业CT5，还包括束流偏转系统；所述束流偏转系统包括位于加速管I后的前四极磁铁6、位于前四极磁铁6后的偏转磁铁2、位于偏转磁铁2后的后四极磁铁7和扫描磁铁；エ业CT5位于后四极磁铁7之后，扫描盒3位于扫描磁铁之后；通过控制偏转磁铁2的开启或关闭，选择电子束流直线向前运动或实现α角度偏转，从而选择进入扫描盒3或エ业CT5。本发明的一机两用电子直线加速器还可以包括所述加速管I垂直设置，前四极磁铁6、扫描磁铁以及扫描盒3垂直布置。所述加速管I水平设置，前四极磁铁6、后四极磁铁7以及エ业CT5水平布置。本发明的ー种电子直线加速器的一机两用方法为电子束由电子枪提供，在加速管I内与射频电场相互作用而获得能量，由加速管出来的电子束经过前四极磁铁6聚焦进入偏转磁铁2，若偏转磁铁2关闭，则加速器工作在电子辐照模式，电子束流直线向前运动进入扫描盒3，扫描磁铁将电子束扫描成电子帘，穿过钛窗后对被照物体4进行辐照；若偏转磁铁2打开，则加速器工作在エ业CT模式，电子束受偏转电磁场作用，实现α角度偏转，之后经过后四极磁铁7聚焦，打靶产生小靶点X射线，进入エ业CT 5成像。本发明的另ー种电子直线加速器的一机两用方法为电子束在加速管I内水平前进获得能量，经过前四极透镜6聚焦进入偏转磁铁2，当偏转磁铁2关闭时，加速器工作在エ业CT模式，电子束直线前迸，经过后四极透镜7聚焦后打靶产生X射线，进入エ业CT5成像；当偏转磁铁2打开时，加速器工作在电子辐照模式，电子束经过α角度偏转，聚焦后进入扫描盒3，在扫描磁铁的作用下对被照物品4实现辐照。本发明设计ー种束流偏转系统，控制束流的色散，使电子辐照和エ业CT两种功能通过同一台电子加速器实现，并且能够实现束流能量连续可调。本设计采用射频加速管结构对电子进行加速，竖直放置，电子束由电子枪提供，在 加速管内与射频电场相互作用而获得能量，通过调节微波功率和电子枪发射流强可以使电子束获得不同的能量，在IOMeV以内实现分档可调。束流偏转系统实现电子束流的偏转，决定加速器工作在“电子辐照”还是“エ业CT”模式，控制两种功能的切換。偏转角度根据实际需要人为限定，比如可两块45°偏转磁铁组成的90°偏转系统，也可以是270°偏转系统,等等。束流偏转系统主要由偏转磁铁组成，除了实现电子束流的偏转外还要对电子束气道消色散和聚焦的作用，对于不同能量的电子束流都要有较好的偏转聚焦效果。电子束偏转能量准直采用四极磁铁和偏转磁铁组成，前两块四极磁铁沿竖直方向排列，位于偏转磁铁的前方，对加速管出来的电子束进行聚焦，之后是偏转磁铁，中间若干四极磁铁沿水平方向排列，用于对偏转的束流进行初步聚焦，最后数块四极磁铁位于CT靶的前方，用于对束流进ー步聚焦，从而获得更小的焦点。由加速管出来的电子束经过四极磁铁聚焦进入偏转磁铁，若偏转磁铁关闭，则カロ速器工作在“电子辐照”模式，束流直线向前运动进入扫描盒，扫描磁铁将电子束扫描成电子帘，穿过钛窗后对被照物体进行辐照；若偏转磁铁打开，则加速器工作在“エ业CT”模式，电子束受偏转电磁场作用，实现一定角度偏转，之后经过四极磁铁聚焦，打靶产生小靶点X射线，实现CT成像。卧立式加速器的原理和站立式加速器一祥，利用微波电磁场加速电子，并通过调节微波功率和电子枪发射电流来调节电子束流的能量，使其在IOMeV以内分档可调。卧立式加速器的偏转系统也由偏转磁铁和消色散构件组成，并可以根据需要设定偏转角度。电子束在加速管内水平前进获得能量，经过四极透镜聚焦进入偏转磁铁，当偏转磁铁关闭吋，加速器工作在“エ业CT”模式，电子束直线前进，聚焦后打靶产生X射线，进入CT系统成像；当偏转磁铁打开时，加速器工作在“电子辐照”模式，电子束经过一定角度偏转，聚焦后进入扫描盒，在扫描磁铁的作用下对被照物品实现辐照。本发明实现了在同一台加速管上能够分别使用电子辐照和X射线成像两种功能，解决了两种功能对电子束斑大小要求的矛盾问题，在各种性能都满足要求的情况下，节约了成本，实现了“ー机两用”。本发明拓宽了能量可调电子加速器的应用领域，既能够用不同的能量进行电子束辐照，又能够产生不同能量的X射线，进行CT成像。
图I是站立式一机两用电子直线加速器的结构示意图。图2是卧立式一机两用电子直线加速器的结构示意图。
具体实施例方式下面举例对本发明作更详细的描述
具体实施方式
一结合图1，站立式一机两用电子直线加速器的结构为包括加速管I、扫描盒3、エ业CT5，还包括束流偏转系统；束流偏转系统包括位于加速管I后的前四极磁铁6、位于前四极磁铁6后的偏转磁铁2、位于偏转磁铁2后的后四极磁铁7和扫描磁铁；エ业CT5位于后四极磁铁7之后,扫描盒3位于扫描磁铁之后；加速管I垂直设置，前四极磁铁6、扫描磁铁以及扫描盒3垂直布置。电子束由电子枪提供，在加速管I内与射频电场相互作用而获得能量，由加速管出来的电子束经过四极磁铁6聚焦进入偏转磁铁2，若偏转磁铁2关闭，则加速器工作在“电子辐照”模式，束流直线向前运动进入扫描盒3，扫描磁铁将电子束扫描成电子帘，穿过钛窗后对被照物体4进行辐照；若偏转磁铁2打开，则加速器工作在“エ业CT”模式，电子束受偏转电磁场作用，实现α角度偏转，之后经过四极磁铁7聚焦，打靶产生小靶点X射线，进入CT系统5成像。
具体实施方式
ニ结合图2，卧立式一机两用电子直线加速器的结构为包括加速管I、扫描盒3、エ业CT5，还包括束流偏转系统；束流偏转系统包括位于加速管I后的前四极磁铁6、位于前四极磁铁6后的偏转磁铁2、位于偏转磁铁2后的后四极磁铁7和扫描磁铁；エ业CT5位于后四极磁铁7之后，扫描盒3位于扫描磁铁之后；加速管I水平设置，前四极磁铁6、后四极磁铁7以及エ业CT5水平布置。电子束在加速管I内水平前进获得能量，经过四极透镜6聚焦进入偏转磁铁2，当偏转磁铁2关闭时，加速器工作在“エ业CT”模式，电子束直线前进，经过四极透镜7聚焦后打靶产生X射线，进入CT系统5成像；当偏转磁铁2打开时，加速器工作在“电子辐照”模式，电子束经过α角度偏转，聚焦后进入扫描盒3，在扫描磁铁的作用下对被照物品4实现辐照。
权利要求
1.一种ー机两用电子直线加速器，包括加速管[I]、扫描盒[3]、エ业CT[5]，其特征是还包括束流偏转系统，所述束流偏转系统包括位于加速管[I]后的前四极磁铁[6]、位于前四极磁铁[6]后的偏转磁铁[2]、位于偏转磁铁[2]后的后四极磁铁[7]和扫描磁铁；エ业CT[5]位于后四极磁铁[7]之后，扫描盒[3]位于扫描磁铁之后；通过控制偏转磁铁[2]的开启或关闭，选择电子束流直线向前运动或实现α角度偏转，从而选择进入扫描盒[3]或エ业CT [5]。
2.根据权利要求I所述的ー机两用电子直线加速器，其特征是所述加速管[I]垂直设置，前四极磁铁[6]、扫描磁铁以及扫描盒[3]垂直布置。
3.根据权利要求I所述的ー机两用电子直线加速器，其特征是所述加速管[I]水平设置，前四极磁铁[6]、后四极磁铁[7]以及エ业CT[5]水平布置。
4.ー种电子直线加速器的一机两用方法，其特征是电子束由电子枪提供，在加速管[I]内与射频电场相互作用而获得能量，由加速管出来的电子束经过前四极磁铁[6]聚焦进入偏转磁铁[2]，若偏转磁铁[2]关闭，则加速器工作在电子辐照模式，电子束流直线向前运动进入扫描盒[3]，扫描磁铁将电子束扫描成电子帘，穿过钛窗后对被照物体[4]进行福照；若偏转磁铁[2]打开，则加速器工作在エ业CT模式，电子束受偏转电磁场作用，实现α角度偏转，之后经过后四极磁铁[7]聚焦，打靶产生小靶点X射线，进入エ业CT[5]成像。
5.ー种电子直线加速器的一机两用方法，其特征是电子束在加速管[I]内水平前进获得能量，经过前四极透镜[6]聚焦进入偏转磁铁[2]，当偏转磁铁[2]关闭时，加速器エ作在エ业CT模式，电子束直线前进，经过后四极透镜[7]聚焦后打靶产生X射线，进人工业CT[5]成像；当偏转磁铁[2]打开时，加速器工作在电子辐照模式，电子束经过α角度偏转，聚焦后进入扫描盒[3]，在扫描磁铁的作用下对被照物品[4]实现辐照。
全文摘要
一机两用电子直线加速器及电子直线加速器的一机两用方法。包括加速管、扫描盒、工业CT，还包括束流偏转系统，所述束流偏转系统包括位于加速管后的前四极磁铁、位于前四极磁铁后的偏转磁铁、位于偏转磁铁后的后四极磁铁和扫描磁铁；工业CT位于后四极磁铁之后，扫描盒位于扫描磁铁之后；通过控制偏转磁铁的开启或关闭，选择电子束流直线向前运动或实现α角度偏转，从而选择进入扫描盒或工业CT。本发明解决了两种功能对电子束斑大小要求的矛盾问题，在各种性能都满足要求的情况下，节约了成本。本发明既能够用不同的能量进行电子束辐照，又能够产生不同能量的X射线，进行CT成像。
文档编号H05H9/00GK102647849SQ20121013691
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月4日 优先权日2012年5月4日
发明者刘春雨, 唐鄂生, 夏虹, 宫存溃, 张志俭, 李忠宇, 李桃生, 王国保, 王庆宇, 颜强 申请人:哈尔滨工程大学
最新回复(0)