电子加速系统原理

通过前面的学习可知，现代高能医用电子直线加速器，不论是行波结构还是驻波结构，从整机构成和工作原理上来讲，基本上是一样的。每一台电子直线加速器的三大基本要素是：加速管、微波源和电子枪。电子直线加速器的基本工作原理是：在“高压脉冲调制系统”的统一协调控制下，一方面，“微波源”向加速管内注入微波功率，建立起动态加速电场；另一方面，“电子枪”向加速管内适时发射电子。只要注入的电子与动态加速电场的相位和前进速度（行波）或交变速度（驻波）都能保持一致，那么，就可以得到所需要的电子能量。如果被加速后的电子直接从辐射系统的“窗口”输出，就是高能电子射线，若为打靶之后输出，就是高能X线。这就是高能医用电子直线加速器的基本工作原理。当然，为了让电子束能按照预定目标加速并得到所需要的能量，还必须有许多附加系统的协调配合：微波系统是为了传输微波功率并将微波频率控制在允许的范围之内；电子发射系统是为了控制电子的发射数量、发射角度、发射速度和发射时机等；真空系统可以保持电子运动区域和加速管内的高度真空状态，一方面避免电子发射系统的灯丝因氧化而烧断，另一方面避免电子与空气分子的碰撞而损失能量，此外，防止极间打火也是设置真空系统的主要目的之一；束流控制系统的作用是让被加速的电子束聚焦、对中和偏转输出；辐射系统的作用是按照需要对电子束进行X线转换和均整输出，或直接均整后输出电子射线，并对输出的X线或电子射线进行实时监测和限束照射；温度自动控制系统的作用是让加速管、微波源（磁控管或速调管）、聚焦线圈、导向线圈、偏转线圈和X线靶等产热部件保持恒温以达到稳定工作的基本条件；显然，机械系统、电气控制与安全保护系统和计算机网络系统等也都是医用电子直线加速器能够持续稳定工作的必备条件。