其实，早在20世纪40年代，当人们研究行波加速结构时，就已经有人提出了驻波加速原理。但直至20世纪60年代后期，驻波电子直线加速器才得到迅速发展，其主要原因是当时找不到一种具有竞争力的驻波加速管结构。因为经过严密的理论分析和实验研究证实，虽然π模结构的驻波加速管具有结构比较简单、微波功率的转换效率比较高等优点，但由于存在内部结构尺寸的精度要求太高、对束流负载过于敏感等缺点，致使π模结构的驻波加速管工作不够稳定，难以推广应用；π/2模结构的驻波加速管是最稳定的驻波加速模式，但只有半数腔体可以加速电子，加速效率太低。所以在很长时间内，驻波加速器并没有得到发展。直到20世纪60年代初期，有人提出了“双周期边耦合驻波加速结构”的设计原理之后，驻波加速器才获得了新的生机。典型的双周期边耦合高能驻波加速管外观与内部结构解剖，见图2-8-16，这种驻波加速管在现代医用电子直线加速器中获得了广泛应用。
图2-8-16 双周期边耦合驻波加速管外观与内部结构
A．一根放在实验台上的成品双周期边耦合驻波加速管外观照片；B．内部腔体结构解剖
从外观上看，这种加速管的外周边有许多“耳朵”，它们是“边耦合腔”的外壳。外观图中加速管的右端连接电子枪，左端连接偏转靶室；与行波加速管的微波功率都从始端注入不同，高能驻波加速管的微波功率则一般是从中间注入，所以中间带湾头的方管就是微波功率注入口，是一种方形波导，其邻近安装的一个方块型部件是一台抽真空用的“离子泵”，用它来保持管内高度真空状态。解剖图按常规制图习惯是左边接电子枪为始端，右边输出电子为末端。从内部腔体结构解剖图来看，与行波加速管相同的是，管内一个个加速腔也是由许盘荷模片构成的，每一个模片都有中心孔，它们既是腔与腔之间的电场耦合桥梁，又是被加速电子的运行通道。与行波加速管不同的是，每一个驻波加速腔都与邻近周边上的两个腔体连通，由于这些边上的腔体没有电子通过，只起耦合作用，所以称之为“边耦合腔”。又由于加速腔与耦合腔的震荡周期不同，而且耦合腔设在边缘，所以这种加速管被称为双周期边耦合驻波加速管。另外，从加速管的内部腔体解剖图上还可以发现，这种驻波加速管的始端也有几个较窄的加速腔，它们也是预加速段。后面的大多数加速腔等距离设置，它们是主加速段。双周期边耦合驻波加速结构设计原理，见图2-8-17。
双周期边耦合驻波加速结构的设计原理，其实是综合了单周期π模和单周期π/2模两种驻波加速结构的优点而研制成功的。
首先，前面已经谈到，π模结构具有加速效率高的优点，但同时又存在工作稳定性差的缺点；π/2模结构是最稳定的驻波加速结构，但又存在加速效率低的弱点。因此，扬两种加速结构之长，避两种加速结构之短，就成为学者们研制新型驻波加速结构的努力方向。双周期边耦合驻波加速结构的设计思路，就是在π/2模结构（图2-8-17中A）的基础上，通过压缩只起耦合作用的耦合腔，形成双周期振荡结构（图2-8-17中B），最后干脆将耦合腔移到加速腔的外周，形成边耦合结构（图2-8-17中C），这样，就让加速腔之间形成了“π模”结构形式，这种双周期边耦合驻波加速结构就兼具了加速效率高和工作稳定性好的双重优点。因此，自20世纪60年代研制成功以来，这种双周期边耦合驻波加速结构就在国际上得到了广泛推广与应用。后来，经过多次优化设计，形成了世界上著名的双周期边耦合驻波加速结构。在医用电子直线加速器的商用制造领域，首先采用双周期边耦合驻波加速结构的是美国瓦里安公司，自此，在国际上形成了行波医用电子直线加速器和驻波医用电子直线加速器并驾齐驱的两大阵营。其中，医科达公司至今仍然采用行波结构（在英国生产），而瓦里安公司（在美国生产）和西门子公司（在德国生产）采用驻波结构。这三家公司是目前世界上在医用电子直线加速器领域的主要竞争对手。在国内，原来的北京医疗器械研究所（现已归并为医科达公司）和山东新华医疗器械公司采用的是驻波结构，位于江苏省扬州市的海明医疗器械公司则采用的是行波结构。
图2-8-17 双周期边耦合驻波加速结构设计原理
A．π/2模结构；B．双周期振荡结构；C．边耦合结构
双周期边耦合驻波加速结构设计成功的基本原理是，这种耦合结构的振荡频率主要取决于径向尺寸而不是轴向尺寸。而在相同的振荡频率下，不同的腔体结构可以有不同的振荡周期。将耦合腔移到周边之后，轴向空间全部让位于加速腔，这时，相邻加速腔之间的中心孔只是电子束流的加速通道，而驻波电场的相互耦合则是通过周边耦合腔来实现的。所以，这种驻波加速结构形式上是工作于π模结构，可以保持驻波长度与加速腔模片间距的尺寸相等，应用现有频率的微波源就可以满足同步加速条件。但实际上，这种结构的驻波加速管仍然显示π/2模的腔链特性，所以兼具π模和π/2模两种驻波结构的优越性。
但是，这种双周期边耦合驻波加速管也有不足之处。结构过于复杂，加工制造难度大是其主要缺点。因此，20世纪70年代中后期，许多国家都在致力于研制轴耦合双周期或3周期驻波加速结构以及其他一些结构形式（图2-8-18）。
图2-8-18 轴耦合双周期与3周期驻波加速结构原理
A．是轴耦合双周期驻波加速结构原理示意；B．是轴耦合3周期驻波加速结构原理。它们都有各自的优缺点，目前在医用电子直线加速器上的应用还比较少
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
