[发明专利]医用电子直线加速器的双调制器控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及医用电子直线加速器，具体涉及医用电子直线加速器的调制器，属于医用电子直线加速器控制技术领域

背景技术

医用加速器是指专门用于临床医学的加速器，当前医用加速器的代表是医用电子直线加速器，医用电子直线加速器不仅是加速器中台数最多的一种，也是各种放射治疗装置中台数最多的一种，医用电子直线加速器是最主要的放射治疗装置。

在使用微波电场加速电子的加速器中，为了得到尽可能高的加速电场，瞬时微波功率很大，达到MW量级，因此微波源都是脉冲工作的，脉冲调制器是向这种微波源提供脉冲功率的电源。微波源的任务是产生并输出具有一定频率、一定脉冲包络宽度、一定重复频率、一定大小功率的超高频振荡。除振荡频率是由磁控管决定，重复频率是由触发器决定的外，脉冲宽度和脉冲功率是由调制器决定的。由此可见，调制器的任务是输出一系列振荡器所需的具有足够大功率的、一定重复频率和一定宽度、波形合适的脉冲电压。

在电子直线加速器中，除上述磁控管振荡器需要由脉冲调制器提供脉冲电压外，电子的注入也要求有一定波形、脉冲幅度的脉冲电压。由于电子注入一路的负载很轻，所以常常和磁控管振荡器共用一台调制器，脉冲变压器副边的两组线圈给出重复频率和脉冲宽度相同、幅度不同的两路脉冲电压。

目前磁控管与栅控电子枪共用一台调制器在实际使用中存在下面几方面的问题：

（1）栅控电源的正栅压脉冲与枪高压脉冲合成时，不可能完全同步，造成高压脉冲顶部的栅压脉冲形状不对，由三个脉冲构成，不利于电子枪束流的正确控制。

（2）高压脉冲和正栅压脉冲合成时，高压脉冲前沿的高频成分相当丰富，对正栅压脉冲干扰非常大，导致正栅控脉冲在高压脉冲的高压仅上升到1250V时，就受到严重干扰，栅控脉冲顶部振荡严重超标，在高压脉冲的高压上升到40kV时，正栅压脉冲顶部振荡达±300V左右，完全超过栅控电源的控制范围，栅控电子枪处于不正常工作状态，发射的束流不管是形状还是强度都不符合系统要求，导致在实际使用时靠提高电子枪的灯丝电流来满足系统的要求，大大缩短了电子枪的使用寿命。另外，该高频分量通过栅控电源（AIC系统与主控系统通讯电缆）传递到系统的各低压控制系统，导致系统通讯不稳。

（3）电子枪的结构决定了电子枪的阴栅组件与阳极之间存在一定的分布电容，该电容将高压脉冲耦合至电子枪栅极，导致每个栅控脉冲的前1μs基本不能控制发射束流，使得电子线束流难以精确控制和调整到最好的状态。

（4）磁控管高压、电子枪高压脉冲同用一台脉冲变压器，脉冲高压的后沿受磁控管特性限制导致非常长（8μs以上），调制器系统中又不具备后沿切割功能，另外对于后沿成分如此大的高压脉冲国内尚无成熟的技术对后沿切割。

（5）因同用一台脉冲变压器，栅控电子枪的脉冲高压幅值受磁控管工作状态限制，不能单独给出电子枪所需的高压，所获得的高压无法达到电子枪指定工作状态。导致电子枪发射束流小，在实际使用时靠提高电子枪的灯丝电流来满足系统的要求，大大缩短了电子枪的使用寿命。另外，电子枪发射的束流初速度无法控制，难以满足超宽能量范围医用电子直线加速器的对于注入加速管内腔的束流初速度可控的技术要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种医用电子直线加速器的双调制器控制系统，利用数字信号处理系统控制两套高压调制器分别给磁控管和栅控电子枪供电，具备独立控制、实时动态调整电子枪发射能力、发射特定波形束流和保证发射束流控制精度的特性。

医用电子直线加速器的双调制器控制系统，包括数字信号处理系统、磁控管调制器、栅控电子枪调制器、磁控管、栅控电子枪、加速管、三个微波检测电路、反馈式微波系统、治疗头和自动剂量控制系统；