放療基礎 | 醫用電子直線加速器的原理

2021-02-15 腫瘤專家熊小平

今天為您分享《醫用電子直線加速器的原理》的知識點,希望對您有所幫助。

在兩個極板間加上電壓,就會在其間形成電場,由負極釋放電子,電子就會在電場的作用下,運動到正極,並且得到加速。要想得到高能電子,就要提高電場強度,也就是增加兩個極板間的電壓,電壓過高會產生極板間放電,不能加速電子。另一種方法是使兩個極板隨著電子一起運動,僅電場始終加速電子,但電子的運動速度相當快,一經加速很快達到光速,利用機械方法不能使極板的運動速度與電子的運動速度保持一致。

微波是電磁場,包括電場和磁場,其在真空中的運動速度與光速一樣。研究人員考慮利用微波加速電子。根據微波特性,在圓波導內,可以激勵起一種TM01型的電磁波(圖2-5),其具有軸向電場,但是此電磁波在圓波導內的傳播速度大於光速。經過多年的研究,發現了慢波結構,在圓波導內周期性的放置帶有孔的金屬源盤膜片,增加了圓波導的負荷,使TM01電磁波的傳輸速度降低。此結構就是盤荷波導(圖2-1)。

在盤荷波導中,TM01電磁波以波的形式沿軸線方向向前傳播,此電磁波具有軸向分量,(圖2-6)電子在軸線附近時,如果相位適合,就會不斷得到軸向電場的加速作用,這就是行波加速原理。要滿足此原理要求,就必須保持行波速度與電子速度一致,即同步條件。

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