[实用新型]电子直线加速器系统

说明书

技术领域

本实用新型的实施例涉及加速器领域，特别是医用和工业用加速器领域。

背景技术

双能电子直线加速器技术在集装箱／车辆等成像检查系统中得到了广泛的应用，利用高能和低能两种能量通过不同原子系数材料的衰减特性的不同，可以实现物质分辨。双能x射检查系统要求两档能量交替出束，由于重复频率通常在100Hz量级，因此要求在毫秒的时间内进行能量切换。电子直线加速器通常由微波功率源、微波传输系统、电子枪、加速管等分系统组成，现有的加速器能量调变方法主要包括以下几种：1)改变加速器输入微波功率的大小；2)改变加速器束流负载的大小；和3)通过特殊设计加速结构，改变加速器其中的一部分电磁场分布来改变能量。

方法1)直接改变加速器输入的功率源的大小的方法简单易行。但在快速切换微波功率源输出功率时，可出现微波功率源频率变化、输出功率不稳定的情况。

方法2)通过改变电子枪的发射电流调节加速器的束流负载，通过更强的束流吸收更多的微波功率来降低电子束能量，然后由于剂量率和束流的大小直接相关，可调节的参数灵活性小；同时也增加的对电子枪发射的要求。

方法3)的加速结构通常非常负杂，而且调节加速器场分布通常需要调节加速管的硬件结构，时间响应较慢。

基于方法1)的能量调变方法可作进一步改进，改进后的方法改变输入加速管的微波功率，但同时微波功率源工作在同一状态，保证两档能量下的微波源频率一致，且输出功率稳定。此方案需要在加速管和微波源之间增加可快速切换衰减或增益的微波传输系统。

美国专利US20100039051公开了一种方法，该方法基于魔T元件，在其中的一臂接移相器，通过快速改变该臂反射相位，以改变和另一臂功率合成时候到两个输出口的分配比，来调节输入到加速管的功率。但该方法工作在全反射的纯驻波状态，功率容量受到限制，且对环流器要求非常高。另外，利用这种方法，只能实现比功率源功率小的输出。

实用新型内容

实用新型的目的是实现一种能提供两档以上能量输出的电子直线加速器系统，输出不同电子束能量可以快速切换。

在本实用新型的一个方面，提出了一种电子直线加速器系统，包括：第一功率分配器，具有第一端口、第二端口和第三端口，其中向所述第一端口馈入微波，从所述第二端口和所述第三端口输出幅度相同且相位相同的第一微波束和第二微波束；第一功率混合器，具有对称的第一端口和第二端口和对称的第三端口和第四端口，所述第一功率混合器的第二端口耦接所述第一功率分配器的第三端口；第二功率混合器，具有对称的第一端口和第二端口和对称的第三端口和第四端口，所述第二功率混合器的第四端口耦接所述第一功率混合器的第四端口；第二功率分配器，具有第一端口、第二端口和第三端口，所述第二功率分配器的第三端口耦接所述第二功率混合器的第二端口，微波从所述第二功率分配器的第二端口和第三端口输入，从所述第二功率分配器的第一端口输出；加速管，具有接收电子束的电子束输入端口和耦接到所述第二功率分配器的第一端口的微波馈入端口，所述微波馈入端口输入的微波对电子束进行加速；其中，所述电子直线加速器系统还包括：第一移相器，设置在所述第一功率分配器的第二端口和所述第一功率混合器的第一端口之间；第二移相器，设置在所述第二功率混合器的第一端口和所述第二功率分配器的第二端口之间；功率调节器，设置在所述第一功率混合器的第三端口和所述第二功率混合器的第三端口之间；其中，所述第一移相器和所述第二移相器同步改变相移量，并且以预定的频率在相移量0度和相移量180度之间切换，在相移量0度情况下所述电子直线加速器系统工作在第一状态，在相移量180度情况下所述电子直线加速器系统工作在第二状态。

根据一些实施例，所述功率调节器具体为将微波脉冲长度减小峰值功率增加的脉冲压缩器、或者增大微波脉冲的功率的放大器。

根据一些实施例，所述功率调节器具体为减小微波脉冲的功率的衰减器或功分器。

根据一些实施例，在第一状态下，微波从所述第一功率混合器的第三端口输出，经过所述功率调节器调节功率后从所述第二功率混合器的第三端口输入，从第一端口和第二端口输出两个同相信号，分别输入到所述第二功率分配器的第二端口和第三端口，在所述第二功率分配器的第一端口输出合成的微波。

根据一些实施例，在第二状态下，微波从所述第一功率混合器的第四端口输出，进入所述第二功率混合器的第四端口，从第一端口和第二端口输出两个反相信号，经过第二可变移相器移相后，变成两个同相的信号，分别输入到所述第二功率分配器的第二端口和第三端口，在所述第二功率分配器的第一端口输出合成的微波。