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驻波医用加速器的微波传输系统

时间:2023-06-24 百科知识 版权反馈
【摘要】:典型的驻波M型低能医用电子直线加速器微波系统原理,见图2-9-43,其为一种驻波锁相自动稳频控制系统。由图2-9-43可见,驻波低能医用电子直线加速器的微波系统是一个整体系统。由于驻波高能医用电子直线加速器配用的微波源是速调管,只能固定安装,不能与机架一起转动,因此必须配用旋转波导,这是驻波高能医用电子直线加速器微波系统的技术难点之一。

与行波加速器不同,驻波加速器的微波系统不是分为两段,而是连为一个整体。驻波加速器的微波能量一般是从加速管中段注入;驻波加速器上也没有末端吸收负载。但驻波低能医用电子直线加速器一般是采用磁控管(megnetron)作为微波源,所以常被称为M型驻波加速器;而驻波高能医用电子直线加速器多是采用速调管(klystron)作为微波源,所以常被称为K型驻波加速器。因此,虽然都是驻波加速器,但从微波系统的整体结构上来看,低能驻波加速器和高能驻波加速器的微波系统还是存在较大区别的。

(一)驻波低能医用加速器的微波传输系统

典型的驻波M型低能医用电子直线加速器微波系统原理,见图2-9-43,其为一种驻波锁相自动稳频控制系统。

图2-9-43 M型驻波医用加速器微波系统

由图2-9-43可见,驻波低能医用电子直线加速器的微波系统是一个整体系统。磁控管发出的微波功率,首先要通过充气波导输送到四端环流器,再经过后面的充气波导、波导窗和连接离子泵的波导管等,最后进入加速管。如果有微波功率从加速管反射回来,会从四端环流器的另一出口送到微波负载消耗掉,不会影响磁控管的正常运行。之所以采用四端口环流器作为微波隔离器件,是由于驻波加速管是一个高Q谐振腔,频带宽度仅有200~300kHz,微波频率稍有变化就会引起失谐,容易形成全反射,反射功率的平均值一般可达千瓦数量级,普通的谐振式隔离器承受不了这么高的反射功率,因此即便是低能驻波加速器,微波系统的隔离器也必须采用四端口环流器,其反射功率可通过端口3连接的大功率吸收负载消耗掉。因低能加速管较短,而且是全密封结构,汽密性好,所以一般只要连接一个很小的粒子泵(真空泵)就能满足维持真空度的需要。同样道理,在微波传输路径上,为了防止微波打火,通常也要充入高压气体,所以称为充气波导。一般也是充入氟利昂或六氟化硫气体。与行波系统不同的是,M型驻波加速器微波系统的取样点一般设在四端环流器的输入端(端口1)和微波反射输出端(端口3),通过混合器(环形桥)进行频率分析,并通过后级电路进行调谐控制。驻波锁相自动稳频控制系统的基本工作原理见第六节。

(二)驻波高能医用加速器的微波传输系统

高能K型驻波医用电子直线加速器的典型微波系统原理,见图2-9-44,其为一种驻波锁相自动稳频控制系统。由于驻波高能医用电子直线加速器配用的微波源是速调管,只能固定安装,不能与机架一起转动,因此必须配用旋转波导,这是驻波高能医用电子直线加速器微波系统的技术难点之一。另外,这种微波系统是通过取样波导(定向耦合器)进行微波采样,并通过3dB耦合器进行实时频率分析处理并控制后级电路。其他微波传输器件与低能驻波加速器类似,在此不再赘述。驻波锁相频率自动控制系统的基本工作原理见第六节。

图2-9-44 K型驻波医用加速器微波系统

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