[发明专利]用于控制射频源的输出频率的方法和设备

说明书

一种用于控制射频(RF)源的输出频率的方法和设备，所述方法包括通过所述射频源将射频电磁波(射频波)提供给波导，检测从所述波导反射的反射射频波，测量所述反射射频波的强度，以及基于所述反射射频波的所述强度确定所述射频源的调谐器的谐振位置。

技术领域

本公开总地涉及频率控制，更具体地，涉及用于控制射频电磁波源的频率的方法和设备。

背景技术

诸如X射线的电磁放射物已经被广泛用于医疗，例如用于治疗癌症。在放射治疗设备中，可以使用磁控管利用由阴极发射的电子产生射频(RF)电磁(EM)波。射频波可以提供给波导或“加速器波导”，以使诸如电子的带电粒子加速至高能量。经加速的粒子撞击靶，以产生医疗所需的放射物。

图1示出了常规的放射治疗系统100，其包括射频源102、波导104以及靶106。射频源102产生射频波。波导104耦合到射频源102，以接收射频波并且使用射频波来加速从诸如电子枪(未示出)的带电粒子源发射的带电粒子。经加速的粒子在撞击靶106之前可以穿过弯曲的磁体(未示出)，以产生用于医疗的电磁放射物，例如X射线。由靶106所产生的电磁放射物作用在患者的身体，用于治疗例如肿瘤。射频源102例如可以是磁控管或速调管。靶106可以由在被粒子撞击时能够产生电磁放射物的材料制成。用于靶106的合适材料包括诸如钨的金属。

放射治疗系统100进一步包括频率控制设备108，其通过驱动射频源102的调谐器102-2控制由射频源102产生的射频波的频率。射频源102通过射频源102中的空腔产生射频波，并且射频源102的输出频率取决于该空腔的尺寸。调谐器102-2可以旋转射频源102中的空腔和改变该空腔的尺寸。频率控制设备108控制调谐器102-2的位置，进而决定了射频源102的输出频率。

为了获得最大的加速度，射频源102的输出频率应当与波导104的谐振频率匹配。然而，在放射治疗系统100的各个部分中，经过一段时间后可能发生频率(例如波导104的谐振频率或射频源102的输出频率)漂移，导致射频源102的输出频率和波导104的谐振频率之间不匹配并且降低加速度的值。因此，在一定时间段(诸如几个月)之后，可能需要重新调节射频源102的输出频率。

图1示出了控制设备108的常规结构，其包括正向射频探头、反射射频探头、微波相位单元(MPU)、自动频率控制(AFC)印刷电路板(PCB)、驱动器以及调谐驱动组件。控制设备108用作监控正向射频波和反射射频波之间的相位误差并且基于所述相位误差调节调谐器102-2的射频相位伺服。具体地，如图1中所示，正向射频探头检测由射频源102产生的正向射频波。反射射频探头检测由波导104反射的射频波。MPU接收正向射频波和反射射频波，并生成矢量和信号(“和(Sum)”)和矢量差信号(“差(Diff)”)。AFC PCB接收该矢量和信号和该矢量差信号，并生成复合相位误差信号。驱动器接收该复合相位误差信号并生成控制信号，以控制调谐驱动组件。调谐驱动组件通过机械连接(诸如机械连杆机构)联接至调谐器102-2，并控制调谐器102-2的移动(或旋转)，以调整射频源102的输出频率。调谐驱动组件例如可以是诸如伺服马达或步进马达的调谐马达。调谐马达可以以小角度的步进来旋转，诸如每步几秒或几度。调谐器102-2的驱动方向可以由复合相位误差信号的符号，即该复合相位误差信号是正还是负，来表示。

如图1中所示，MPU包括移相器、两个衰减器、混合耦合器以及两个射频二极管。移相器接收正向射频波并且使正向射频波的相位移相。经移相的正向射频波输入到衰减器中的一个。另一个衰减器接收未移相的反射射频波。衰减器降低经移相的正向射频波和反射射频波的强度。混合耦合器接收并耦合衰减后的射频波，以生成这两个射频波的矢量和以及这两个射频波的矢量差。该矢量和与矢量差分别通过射频二极管输出，分别作为矢量和信号和矢量差信号。

控制设备108需调节和维护。例如，应调节正向射频探头和反射射频探头，使得正向射频波和反射射频波彼此匹配。MPU中的移相器需要调节。进一步地，AFC PCB上的电位计(未示出)需要调节，以补偿MPU中的两个射频二极管之间的不一致。