[发明专利]采用电子开关的驻波直线加速器的交替多能量X射线能量操作

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年7月8日提交的名称为“Interleaving Multi-EnergyX-Ray Energy Operation of a Standing Wave Linear Accelerator Using ElectronicSwitches”的美国专利申请No.12/499,644的权益，该专利的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及对驻波直线加速器进行快速切换操作以用于产生至少两种不同能量范围的X射线的系统和方法。

背景技术

直线加速器(LINAC)是用于医学应用(诸如放射治疗和成像)以及工业应用(诸如射线照相、货物检查和食品杀菌)的有用工具。在一些这样的应用中，将由LINAC加速的电子束对准所关注的样品或物体以执行程序或者进行分析。然而，在许多这样的应用中，优选的是利用X射线来执行程序或进行分析。这些X射线通过将来自LINAC的电子束对准X射线发射靶来产生。

由于空间可用性的原因，大部分医疗器械利用驻波LINAC来加速电子，原因是可将驻波LINAC制造得比行波LINAC更小。在一些医学应用中，不止一个能带的X射线可适于进行分析或者执行程序。因此，可操作来产生具有不同平均能量的电子的交替输出的LINAC是可取的。理论上，可利用具有不同峰值能量的电子来产生具有不同能带的X射线。然而，驻波LINAC的加速结构通常被构造成在该加速器高效运行时仅支持有限数量的容许模式，其中仅有一种模式可高效加速电子束。目前为止尚难以开发出一种仪器，其可稳定运行以便以足够高的电子剂量率来输出不同能量的电子，以用于所需应用。

能量开关通常用于医用LINAC中以进行多X射线能量操作。包括由直线运动致动器所驱动的金属柱塞的机械式能量开关用于许多医用治疗机中。在八(8)小时的典型操作中，如果使两种能量交替，可能需要激活开关大约1千万次，这会限制机械开关的寿命。电子开关可具有比机械开关更快的切换时间和更长的预期寿命。然而，在LINAC的快速切换操作期间，电子开关会易于过热。

本文公开了用于LINAC的多X射线能量操作并且有利地使电子开关发热较低的系统和方法。

发明内容

如本文中所公开，提供了用于驻波直线加速器的快速切换操作以便有利地将位于加速器侧腔内的电子开关的发热维持在较低水平的系统和方法。所述系统和方法包括：将第一组电子注入加速器的纵向通道，其中加速器包括多个主腔和多个侧腔，各侧腔与多个主腔中的两个相邻主腔连通，其中纵向通道与多个主腔连通，其中多个侧腔中的至少两个侧腔各自包括电子开关，由此提供至少两个可解调侧腔，其中第一组电子在纵向通道中通过耦接到加速器中的电磁波来加速，且其中当把可解调侧腔的电子开关激活到第一激活状态时，以第一能量从加速器中发射第一组电子；可解调侧腔中的至少两个的电子开关基本同时被激活到第二激活状态；以及将第二组电子注入纵向通道，其中以不同于第一能量的第二能量从加速器发射第二组电子。所述系统和方法还可包括：在将第一组电子注入纵向通道之前，基本同时将可解调侧腔的电子开关激活到第一激活状态。在注入第一组电子之前，可以至少一个切换时间的时间间隔将电子开关激活到第一激活状态。加速器可包括三个或更多个可解调侧腔。

在前述的系统和方法中，当把电子开关激活到第一激活状态时，可对可解调侧腔进行解调或者将其调整到工作频率。在注入第二组电子之前，可以至少一个切换时间的时间间隔将电子开关激活到第二激活状态。当将电子开关激活到第二激活状态时，可对至少两个可解调侧腔进行解调或者将其调整到工作频率。可解调侧腔可彼此相邻地设置在加速器的侧面上。可解调侧腔可彼此呈对角线设置在加速器的任一侧上。在某些实施方案中，可通过向电子开关施加第一电流来将电子开关激活到第一激活状态。在前述实施方案中，将电子开关激活到第二激活状态的步骤可包括向电子开关施加第二电流，其中第一电流不同于第二电流。在某些实施方案中，电子开关可包括导电构件，其中该导电构件位于可解调侧腔的内部。在前述实施方案中，延伸至可解调侧腔外部的电子开关的端部能够连接至至少一根同轴传输线。可通过将第一同轴传输线连接至各电子开关来将电子开关激活到第一激活状态。将电子开关激活到第二激活状态的步骤包括将第二同轴传输线连接至各电子开关，其中第一同轴传输线不同于第二同轴传输线。