[发明专利]一种驻波边耦合加速管及加速器

说明书

本发明提供一种驻波边耦合加速管及加速器，其中驻波边耦合加速管包括具有加速腔的管体；用以与微波传输设备相连接的窗结构；用以产生低能电子束的电子枪结构；以及用以产生X射线的靶结构；该管体包括有入水口和出水口，以及形成于管体管壁内的水路通道；该水路通道的两端分别与入水口以及出水口连通；所述水路通道包括多个沿加速管管体的轴向方向设置的平直通道；以及多个沿加速管管体的端面周向方向延伸的弧形通道；相邻两平直通道之间通过弧形通道连通。该加速管能够利用自身结构空间形成水路通道，避免因高温造成加速管工作频率偏移的问题。

技术领域

本发明涉及加速管技术领域。更具体地，涉及一种驻波边耦合加速管及加速器。

背景技术

近年来，低能加速器作为X射线源或电子线源被广泛应用于医用放射治疗、工业无损检测、污水处理等领域，其主要由几大部分构成，包括电子枪、微波功率源、微波传输系统、加速管、聚焦系统、真空系统、水冷系统等，加速管是加速器核心组成部件之一。

加速器基本工作原理：调制器产生两个高压脉冲，一个激励功率源，高功率射频脉冲经过微波传输系统，进入加速管，建立射频加速电磁场；另一个延迟脉冲给到电子枪，引出电子束，注入到加速管，受到加速场的加速，从而产生高能量电子束或者电子束打击重金属靶产生X射线。

历经几十年的发展，加速管由原来的单周期结构逐渐发展为目前应用广泛的双周期结构，常见的双周期结构主要包含轴耦合结构、同轴耦合结构和边耦合结构。与前两种结构相比，边耦合加速结构具有最高的耦合系数和最高的分路阻抗，运行稳定的同时，由于耦合腔分布在加速腔的两端，腔内的激励不会影响束流行为。以上优点使边耦合加速结构成为中低能驻波加速结构的首选。从稳定性和尺寸大小方面考虑，边耦合加速结构更适合作为医用加速器的电子束产生装置。

加速管正常运行过程中，射频场产生热量和腔体表面温度分布是常温加速结构必须考虑的问题。边耦合结构具有较高的分路阻抗的特点使其在加速管中建立的加速梯度较高，高强度的热、电磁作用会使得加速管管体温度升高，超过一定范围的温度会使结构发生塑型形变，由此引发腔体谐振频率的偏移，最终导致加速管工作频率发生偏移，加速管运行的稳定性无法保证。

现有边耦合加速管的水冷系统大多采用的是水管式结构，通过将一定直径的无氧铜水管“缠绕”在加速管管体之上，要想水管能牢固的固定在管体上，需要二次进炉，即完成腔链之间的焊接之后，需要单独再进一次炉才能通过焊料将水管与管体焊接牢固。

但在实际工艺中，通常希望加速管进炉次数能少则少，因为加速管每进一次炉焊接就会增加腔体发生形变的风险。水管与管体焊接用的焊料(银铜)需在将近800℃的高温下才能融化，这会使得此前已经调谐和焊接好的腔链发生塑性形变，由此会产生加速管各腔频率不一致的问题，而此时腔链已焊接完成，无法再对腔链进行调谐，由此造成加速管成品率下降。特别是对于X波段(工作频率9.3GHz)的边耦合结构来说，其腔体结构尺寸较小，高温引起的塑性形变相对严重，减少进炉次数显得尤为重要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种驻波边耦合加速管，该加速管能够利用自身结构空间形成水路通道，避免因高温造成加速管工作频率偏移的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明提供一种驻波边耦合加速管，包括：

具有加速腔的管体；

用以与微波传输设备相连接的窗结构；

用以产生低能电子束的电子枪结构；以及

用以产生X射线的靶结构；

该管体包括有入水口和出水口，以及形成于管体管壁内的水路通道；

该水路通道的两端分别与入水口以及出水口连通；