專利名稱：用于交叉多能量操作的磁控管供電的直線加速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里提供了用于使用磁控管作為電磁波源的直線加速器的交叉操作的系統(tǒng)和方法，以用于將電子加速到至少兩個(gè)不同的能量范圍。所加速的電子可以被用來(lái)生成至少兩個(gè)不同能量范圍的X射線。
2.
背景技術(shù)：
直線加速器(LINAC)可以被使用于各種應(yīng)用，包括醫(yī)療應(yīng)用(如放射治療和影像)和工業(yè)應(yīng)用(如放射線照相術(shù)、貨物檢查和食品消毒)。由LINAC加速的電子束可以被對(duì)準(zhǔn)到感興趣的樣品或?qū)ο笠詧?zhí)行期望的過(guò)程或分析。但是，在某些應(yīng)用中優(yōu)選使用X射線(x-ray)來(lái)執(zhí)行所述過(guò)程或分析。例如，由使用行波(TW) LINAC的貨物檢查設(shè)備產(chǎn)生的高能量X射線波束能夠用于檢查填充的集裝箱。這些X射線可以通過(guò)將來(lái)自LINAC的電子波束對(duì)準(zhǔn)到X射線發(fā)射目標(biāo)而被生成。在LINAC中，電子束由耦合至LINAC中的電磁波加速。按照慣例地，速調(diào)管可以用作LINAC的電磁波源，因?yàn)榭梢杂伤僬{(diào)管生成可以對(duì)電磁波的頻率進(jìn)行控制的控制。但是，磁控管與速調(diào)管相比花費(fèi)更少，以及可以在尺寸上更緊湊，這可以在很多應(yīng)用中占有優(yōu)勢(shì)?；趤?lái)自磁控管的電磁波的頻率的改變，而操作由磁控管供電的LINAC以生成處于兩個(gè)或更多個(gè)不同能量處的電子束的輸出是很困難的，因?yàn)橄鄬?duì)有限的控制可以被用于對(duì)來(lái)自磁控管的電磁波的頻率進(jìn)行控制。這里公開(kāi)的系統(tǒng)和方法用于由磁控管供電的LINAC的多X射線能量操作。
3.

發(fā)明內(nèi)容
如這里所公開(kāi)的，系統(tǒng)和方法被提供以用于使用行波直線加速器生成不同能量的高劑量率電子，其中所述行波直線加速器由磁控管供應(yīng)電磁波。所述系統(tǒng)和方法包括耦合由磁控管生成的第一電磁波至所述加速器；噴射來(lái)自電子槍的第一電子束到所述加速器，其中所述第一電子束由所述第一電磁波加速到第一能量范圍和以第一捕獲的電子束電流輸出；耦合由所述磁控管生成的第二電磁波至所述加速器；以及噴射來(lái)自電子槍的第二電子束到所述加速器，其中所述第二電子束由所述第二電磁波加速到第二能量范圍和以第二捕獲的電子束電流輸出，其中所述第二捕獲的電子速電流的幅度與所述第一捕獲的電子速電流的幅度不同，以及所述第二能量范圍的中心值與所述第一能量范圍的中心值不同。在一些實(shí)施方式中，所述第二捕獲的電子速電流的幅度與所述第一捕獲的電子速電流的幅度相差大約160mA，以及所述第二能量范圍的中心值與所述第一能量范圍的中心值相差大約3MeV。針對(duì)所述第二能量范圍的中心值與所述第一能量范圍的中心值之間每個(gè)近似IMeV的差異，所述第二捕獲的電子速電流的幅度與所述第一捕獲的電子速電流的幅度相差大約53mA。所述第二能量范圍和所述第一能量范圍可以是交叉的(interleaved)。所述第一能量范圍的中心值和所述第二能量范圍的中心值可以是中值(median)或平均值。在一些實(shí)施方式中，系統(tǒng)和方法還可以進(jìn)一步包括使用與所述加速器結(jié)構(gòu)的輸入與輸出接口的頻率控制器來(lái)監(jiān)視所述第一電磁波的第一相移，其中所述頻率控制器將所述加速器結(jié)構(gòu)的輸入處的所述第一電磁波的相位與鄰近所述加速器結(jié)構(gòu)的輸出的所述第一電磁波的相位進(jìn)行比較來(lái)確定相移，以及基于所述相移傳送調(diào)諧信號(hào)到調(diào)諧器。所述第二捕獲的電子速電流的幅度小于所述第一捕獲的電子速電流的幅度，以及其中所述第二能量范圍的中心值大于所述第一能量范圍的中心值。所述第二捕獲的電子速電流的幅度大于所述第一捕獲的電子速電流的幅度，以及其中所述第二能量范圍的中心值小于所述第一能量范圍的中心值。第二電子束的第二脈沖長(zhǎng)度比第一電子束的第一脈沖長(zhǎng)度長(zhǎng)。可替換地，第二電子束的第二脈沖長(zhǎng)度比第一電子束的第一脈沖長(zhǎng)度短。所述第一電磁波的頻率近似等于所述第二電磁波的頻率，以及所述第一電磁波的幅值近似等于所述第二電磁波的幅值。在某些實(shí)施方式中，所述第二電磁波的頻率可以輕微地不同于所述第一電磁波的頻率，如，所述第二電磁波的頻率可以與所述第一電磁波的頻率相差小于O. 002%。還提供了一種用于從位于由磁控管供應(yīng)電磁波的行波直線加速器的第一端附近的目標(biāo)生成位于兩個(gè)不同的X射線能量范圍處的X射線束的系統(tǒng)和方法。電子槍位于所述加速器的與所述第一端相對(duì)立的第二端處。所述系統(tǒng)和方法包括耦合由磁控管生成的第一電磁波至所述加速器；噴射來(lái)自電子槍的第一電子束到所述加速器，其中所述第一電子束由所述第一電磁波加速到第一能量范圍和以第一捕獲的電子束電流輸出；使處于所述第一能量的所述第一電子束接觸所述目標(biāo)，從而從所述目標(biāo)生成第一 X射線束，所述第一 X射線束具有處于第一 X射線能量范圍內(nèi)的能量；耦合由所述磁控管生成的第二電磁波至所述加速器；噴射來(lái)自電子槍的第二電子束，其中所述第二電子束由所述第二電磁波加速到第二能量范圍和以第二捕獲的電子束電流輸出，其中所述第二捕獲的電子束電流的幅度與所述第一捕獲的電子束電流的幅度不同，以及所述第二能量范圍的中心值與所述第一能量范圍的中心值不同；以及使處于第二能量的所述第二電子束接觸所述目標(biāo)，從而從所述目標(biāo)生成第二 X射線束，所述第二 X射線束具有處于第二 X射線能量范圍內(nèi)的能量。在一些實(shí)施方式中，所述第二 X射線能量范圍和所述第一 X射線能量范圍是交叉的。針對(duì)所述第二能量范圍的中心值與所述第一能量范圍的中心值之間每個(gè)近似IMeV的差異，所述第二捕獲的電子束電流的幅度與所述第一捕獲的電子束電流的幅度相差大約53mA。所述第一能量范圍的中心值和所述第二能量范圍的中心值可以是中值或平均值。在一些實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括使用與所述加速器結(jié)構(gòu)的輸入與輸出接口的頻率控制器來(lái)監(jiān)視所述第一電磁波的第一相移，其中所述頻率控制器將在所述加速器結(jié)構(gòu)的輸入處的所述第一電磁波的相位與鄰近所述加速器結(jié)構(gòu)的輸出的所述第一電磁波的相位進(jìn)行比較以確定相移，而且所述頻率控制器基于所述相移傳送調(diào)諧信號(hào)到調(diào)諧器。在一些實(shí)施方式中，所述第二捕獲的電子束電流的幅度小于所述第一捕獲的電子束電流的幅度，以及所述第二 X射線能量范圍的中心值大于所述第一 X射線能量范圍的中心值?？商鎿Q地，所述第二捕獲的電子束電流的幅度大于所述第一捕獲的電子束電流的幅度，以及所述第二 X射線能量范圍的中心值小于所述第一 X射線能量范圍的中心值。第二電子束的第二脈沖長(zhǎng)度比第一電子束的第一脈沖長(zhǎng)度長(zhǎng)。可替換地，第二電子束的第二脈沖長(zhǎng)度比第一電子束的第一脈沖長(zhǎng)度短。
所述第一頻率近似等于所述第二頻率，以及所述第一幅值近似等于所述第二幅值。在某些實(shí)施方式中，所述第二頻率可以輕微地不同于所述第一頻率，例如可以與所述第一頻率相差小于O. 002%。還提供了一種行波直線加速器，該行波直線加速器包括加速器結(jié)構(gòu)，該加速器結(jié)構(gòu)具有輸入和輸出；磁控管，該磁控管耦合至所述加速器結(jié)構(gòu)來(lái)提供電磁波到所述加速器 結(jié)構(gòu)；電子槍，該電子槍與所述加速器結(jié)構(gòu)的所述輸入接口 ；以及控制器，該控制器與所述電子槍接口。所述控制器傳送第一信號(hào)以弓I發(fā)所述電子槍噴射第一電子束到所述加速器的輸入，其中第一電子束被加速到第一能量范圍并以第一捕獲的電子束電流輸出。所述控制器傳送第二信號(hào)以引發(fā)所述電子槍噴射第二電子束到所述加速器的輸入，其中第二電子束被加速到第二能量范圍并以第二捕獲的電子束電流輸出。所述第二捕獲的電子束電流的幅度與所述第一捕獲的電子束電流的幅度不同，以及所述第二能量范圍的中心值與所述第一能量范圍的中心值不同。在一些實(shí)施方式中，所述第一能量范圍和所述第二能量范圍是交叉的。所述行波直線加速器還包括頻率控制器，所述頻率控制器與所述加速器結(jié)構(gòu)的輸入與輸出接口，其中所述頻率控制器將位于所述加速器結(jié)構(gòu)的輸入處的具有第一頻率的第一電磁波的相位與鄰近所述加速器結(jié)構(gòu)的輸出的所述第一電磁波的相位進(jìn)行比較以檢測(cè)所述第一電磁波的相移，其中所述頻率控制器傳送調(diào)諧信號(hào)到調(diào)諧器。
4.


通過(guò)附圖中的示例而非限制的形式來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。圖IA-B示出了行波(TW)直線加速器(LINAC)(圖1A)和駐波(SW)直線加速器(LINAC)(圖1B)的空載場(chǎng)、波束感應(yīng)場(chǎng)以及波束負(fù)載場(chǎng)。圖2示出了由磁控管供電的LINAC的操作的流程圖。圖3示出了 TW LINAC的加速結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖4示出了用于操作由磁控管供電的多能量LINAC的系統(tǒng)的方框圖。圖5示出了包括頻率控制器的TW LINAC的方框圖。圖6示出了耦合至LINAC加速器結(jié)構(gòu)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖7示出了在由磁控管供電的LINAC的操作中使用的示例計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的方框圖。
5.
具體實(shí)施例方式這里公開(kāi)了在多能量操作中使用磁控管作為給TW LINAC的電磁波的源的方法和系統(tǒng)。所述電磁波可以被使用來(lái)加速被射入到加速器結(jié)構(gòu)中的電子群束以生成電子輸出。這些加速的電子可以被對(duì)準(zhǔn)到目標(biāo)以提供高度穩(wěn)定、高度有效的X射線波束。LINAC可以被調(diào)諧到多個(gè)不同的能量以提供處于每個(gè)不同的能量處的高度穩(wěn)定、高度有效的電子輸出。在交叉操作中，LINAC可以為每個(gè)脈沖提供在兩個(gè)或多個(gè)不同的能量之間交替的電子輸出。如在如下章節(jié)5. I中討論的，LINAC的操作的能量可以通過(guò)改變捕獲的電子束電流(在源于電子槍的電子束電流的LINAC的輸出附近的測(cè)量)而被改變。來(lái)自電子槍的電子束的脈沖長(zhǎng)度可以被改變以在每個(gè)脈沖中維持大致相似的電子劑量或在每個(gè)脈沖中維持相似的X射線產(chǎn)出(見(jiàn)章節(jié)5. 1.2)。
5. I磁控管供電的多能量LINAC使用磁控管作為L(zhǎng)INAC的電磁波的源可以提供與速調(diào)管相比的數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如， 磁控管比速調(diào)管更便宜。同時(shí)，磁控管使用更簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，因?yàn)槠湟话悴皇褂猛獠空袷幤骰蚍糯笃鳌Ｒ虼?，可以在交叉的多能量操作中使用磁控管作為電磁波源的LINAC與使用速調(diào)管的LINAC相比可以提供數(shù)個(gè)優(yōu)勢(shì)。由于磁控管為振蕩器，就頻率調(diào)諧或操作的功率水平而言其比與速調(diào)管(頻率和輸出功率兩者能夠使用低功率外部驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行調(diào)諧的放大器)相比不太靈敏。也就是說(shuō)，與速調(diào)管相比修改磁控管的頻率或功率水平更加困難。這里提供的系統(tǒng)和方法使用波束負(fù)載效應(yīng)來(lái)提供來(lái)自LINAC的處于不同能量的電子輸出，所述LINAC接收來(lái)自磁控管的電磁波。在某些實(shí)施方式中，所述系統(tǒng)和方法不需要使用磁控管來(lái)改變電磁波的頻率或功率水平。所述系統(tǒng)和方法可以基本上促成LINAC的不同能量的輸出而不修改磁控管的頻率或功率水平。5. I. I波束負(fù)載效應(yīng)接收來(lái)自磁控管的電磁波的LINAC的不同能量輸出可以通過(guò)改變捕獲的電子束電流而通過(guò)波束負(fù)載效應(yīng)實(shí)現(xiàn)。捕獲的電子束電流是在LINAC的輸出附近測(cè)量到的電子束。捕獲的電子束電流的量可以被控制，如通過(guò)改變?cè)从陔娮訕屘幍碾娮邮娏鳌２东@的電子束電流典型地具有少于源于電子槍的電子束電流的幅度。例如，捕獲的電子束電流可以到達(dá)來(lái)自電子槍的電子束的大約15%、大約20%、大約25%、大約30%、大約35%、大約40%、大約45%、或到達(dá)大約50%或更多。捕獲的電子束電流和源于電子槍處的電子束電流之間的差異可以依賴于LINAC的結(jié)構(gòu)且可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員所容易地確定。此外，對(duì)于給定的LINAC而言如何確定捕獲的波束電流的量將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是明顯的，其中對(duì)于源于電子槍的電子束電流的給定量，所述捕獲的波束電流的量可以被獲得。例如，有經(jīng)驗(yàn)的從業(yè)者可以在源于電子槍處的電子束電流的幾個(gè)不同級(jí)別處操作LINAC和測(cè)量相應(yīng)的捕獲的電子束電流。捕獲的波束電流可以被位于LINAC的輸出附近的監(jiān)測(cè)器所測(cè)量。在波束負(fù)載效應(yīng)中，加速電子束可以在LINAC中感應(yīng)波束負(fù)載場(chǎng),所述波束負(fù)載場(chǎng)具有與耦合到LINAC的來(lái)自磁控管的電磁波所施加的加速相對(duì)立的相位。也就是，波束負(fù)載可以感應(yīng)作用以減速電子束的波束負(fù)載場(chǎng)。波束感應(yīng)場(chǎng)的幅值隨電子束電流單調(diào)變化。更高的電子束電流可以感應(yīng)更高幅值的電場(chǎng)，所述幅值與由耦合到LINAC的來(lái)自磁控管的電磁波所施加的加速相對(duì)立，以及導(dǎo)致電子束經(jīng)歷更少的加速。更低強(qiáng)度的電磁波以比更高強(qiáng)度的電磁波慢的速率來(lái)加速電子群束。波束負(fù)載的效應(yīng)對(duì)減小加速電子束的電磁波的幅值很重要。增加電子束電流(以及因此波束負(fù)載的效應(yīng))至降低輸出電子的能量的期望效果是增加的電流可以部分地或全部地補(bǔ)償由較低能量所產(chǎn)生的較低X射線產(chǎn)出。因波束負(fù)載效應(yīng)導(dǎo)致的電磁波幅值的改變能夠發(fā)生在LINAC的加速器結(jié)構(gòu)的聚束腔(buncher cavities)和加速腔兩者中。在具有前向波的恒定梯度TW LINAC中的波束負(fù)載場(chǎng)的特性在圖IA中被示出。圖IB示出了在駐波(SW) LINAC中的波束負(fù)載場(chǎng)的特性。圖IA示出了在不存在波束負(fù)載時(shí)TW LINAC中的恒定場(chǎng)Etl (水平線)。Tff LINAC中的波束感應(yīng)場(chǎng)的特性是由于波束只與一個(gè)前向波同步的原因，而且LINAC的每個(gè)單元長(zhǎng)度增加大致相等的場(chǎng)增量給那個(gè)前向波。所述場(chǎng)增量(不是功率增量)單調(diào)增加。輸出耦合器與該同步波匹配，以及波束感應(yīng)場(chǎng)隨沿著LINAC的長(zhǎng)度的距離Lz而單調(diào)變化。如圖IA所示，波束感應(yīng)場(chǎng)的幅度隨沿著LINAC結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度Lz而單調(diào)變化，從而在幅值上隨著Lz而增加，但是是在負(fù)方向上。E的幅值的單調(diào)增加是鄰近恒定梯度LINAC結(jié)構(gòu)的聚束區(qū)域的合理近似。波束感應(yīng)場(chǎng)的相位是如此以便減速同步波束以及因此可以近似于與空載場(chǎng)(Etl)大概異相180度。因此，波束感應(yīng)場(chǎng)在幅值上單調(diào)變化以及與Etl相對(duì)立(因此其在圖IA中被示為負(fù)值)。為恒定空載場(chǎng)Etl (水平線)和波束感應(yīng)場(chǎng)E之和的波束負(fù)載場(chǎng)=EfE在圖IA中被示為穩(wěn)定減小的場(chǎng)，其在Lz=O處等于空載場(chǎng)以及隨增加的Lz而單調(diào)減小。狹義相對(duì)論的效果可以被考慮如下。具有l(wèi)/2MeV動(dòng)能的電子的速度近似為光速的85%?？梢匀o(wú)限量的能量來(lái)加速最后15%的電子以達(dá)到光速。l/2MeV的電子能量值可以被確定為電子的非相對(duì)論和相對(duì)論速度之間的劃分線。在其他示例系統(tǒng)中，電子的非相對(duì)論和相對(duì)論速度之間的劃分線可以被確定為大于或小于l/2MeV。圖IA中的垂直虛線可以充當(dāng)電子達(dá)到相對(duì)論速度時(shí)的分界線。在一種實(shí)施方式中，電子速度在l/2MeV (相對(duì)論區(qū)域)之上對(duì)波束的能量不太敏感。因此，相對(duì)于9MeV，電子束滯后于6MeV的電磁波峰值出現(xiàn)在最初的l/2MeV加速中。如果能量的差異完全由波束負(fù)載所引起，則在TW LINAC中最初的l/2MeV中的場(chǎng)差異(在空載場(chǎng)和波束負(fù)載場(chǎng)之間)可以非常的小(由圖IA中的陰影部分所標(biāo)識(shí))。作為結(jié)果，相移可以很小，因此，波束負(fù)載效應(yīng)可以在TW LINAC中產(chǎn)生更小的相位誤差。如果頻率被調(diào)整以使高能量波束超前于電磁波峰值的量大約與低能量滯后于該峰值的量相同，則兩個(gè)波束都可以離峰值足夠的近以提供具有合理頻譜和穩(wěn)定性的電子輸出。從TW LINAC的輸入端到輸出端的電磁波的相移的修正以及TW LINAC現(xiàn)對(duì)于行波電磁波的峰值來(lái)布置電子束的操作在未決定的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)No. 12/581,086中公開(kāi)，其作為參考在這里整體被引用。圖IB示出了 SW LINAC中波束負(fù)載場(chǎng)的特性。在示例性SW LINAC中，存在與波束同步的兩個(gè)波(I)前向波，在該前向波中從(LINAC結(jié)構(gòu)的)一個(gè)腔到另一腔幾乎沒(méi)有與波束相關(guān)的相移，以及(2)后向波，在該后向波中從一個(gè)腔到另一腔大概有與波束相關(guān)的2η π (其中η為整數(shù))的相移。波束將前向波和后向波等價(jià)地勵(lì)磁，以及因此勵(lì)磁與空載場(chǎng)近似異相180°的(波束負(fù)載的)駐波。如圖IB所示，波束感應(yīng)場(chǎng)E 為負(fù)值(其減速波束)和具有隨沿著LINAC結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度Lz的恒定幅度。波束負(fù)載場(chǎng)為恒定空載場(chǎng)Etl (水平線)和波束感應(yīng)場(chǎng)Eittsis之和(即該波束負(fù)載場(chǎng)在圖IB中被示為大致恒定的場(chǎng)，即在Lz=O處和隨著Lz增加具有大致相同的值的場(chǎng)。因此，在SW LINAC中，處于可以被認(rèn)為是非相對(duì)論區(qū)域的最初l/2MeV中的波束負(fù)載場(chǎng)與SW LINAC結(jié)構(gòu)中的剩余近似相同。SW LINAC中的波束負(fù)載效應(yīng)可以在最初l/2MeV中產(chǎn)生更大的相位誤差。注意，本發(fā)明的實(shí)施方式使用TW LINAC，而非SW LINAC05. I. 2操作由多能量磁控管供電的LIANC的系統(tǒng)和方法操作TW LINAC的系統(tǒng)和方法被提供，所述TW LINAC使用從磁控管接收的電磁波來(lái)加速電子以使所述TW LINAC提供處于兩個(gè)或多個(gè)不同能量處的電子輸出。圖2示出了使用從磁控管接收的電磁波來(lái)加速電子的TW LINAC的示例操作中的步驟流程圖。在圖2的步驟20，由磁控管生成的第一電磁波被耦合至LINAC的加速器結(jié)構(gòu)。在步驟22，電子槍向LINAC的加速器結(jié)構(gòu)的輸入射入來(lái)自電子槍的第一電子集(其可以例CN 102918933 A
書(shū)
明
說(shuō)
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如通過(guò)應(yīng)用第一槍電流命令到電子槍而被獲得)。第一電子集通過(guò)使用由磁控管生成的電磁波而被加速到第一輸出能量范圍，以及以第一捕獲的電子束電流輸出。在步驟24，由磁控管生成的第二電磁波被耦合至LINAC的加速器結(jié)構(gòu)。在一示例中，第二電磁波可以具有與步驟20的第一電磁波大致相同的頻率和幅值。在另一個(gè)示例中，第二電磁波可以具有與步驟20的第一電磁波的第一頻率輕微不同的第二頻率，如，該不同小于第一電磁波的第一頻率的O. 002%。在步驟26，電子槍將第二電子集(其可以例如通過(guò)應(yīng)用第二槍電流命令到 電子槍而被獲得)射入到加速器結(jié)構(gòu)的輸入。第二槍電流可以與第一槍電流不同。第二電子集通過(guò)使用由磁控管生成的電磁波而被加速到第二輸出能量范圍，以及以第二捕獲的電子束電流輸出。第二捕獲的電子束電流可以與第一捕獲的電子束電流不同。當(dāng)?shù)诙岆娏髋c第一槍電流不同時(shí)，或當(dāng)?shù)诙东@的電子束電流與第一捕獲的電子束電流不同時(shí)，第二電子輸出能量范圍的中心值(如，均值或中值)可以與第一電子輸出能量范圍的中心值(如，各自的均值或中值)不同。如果第一和第二電子輸出能量范圍的中心值相差大于大約1%幅值、大于大約2%幅值、大于大約5%幅值、大于大約10%幅值或更多，則第一和第二電子輸出能量范圍的中心值是不同的。在LINAC的操作期間步驟20-26可以被重復(fù)數(shù)次。例如，在交叉操作中，LINAC可以被操作以在兩個(gè)不同的電子輸出能量范圍之間循環(huán)。例如，LINAC可以被操作以針對(duì)每個(gè)脈沖而在大約6MeV和大約9MeV之間交替，且從一個(gè)脈沖到另一個(gè)脈沖，第二捕獲的電子束電流(其可以通過(guò)應(yīng)用第二槍電流命令到電子槍而被獲得)與第一捕獲的電子束電流(其可以通過(guò)應(yīng)用第一槍電流命令到電子槍而被獲得)不同。在另一個(gè)示例中，在LINAC可以針對(duì)附加的多個(gè)脈沖而被操作(其中電子槍為附加的多個(gè)脈沖中的每個(gè)脈沖提供第二捕獲的電子束電流且第二電子集中的每個(gè)電子被加速到第二輸出能量范圍)之前，LINAC可以針對(duì)多個(gè)脈沖而被操作，其中電子槍為多個(gè)脈沖中的每個(gè)脈沖提供第一捕獲的電子束電流且第一電子集中的每個(gè)電子被加速到第一輸出能量范圍。也就是說(shuō)，LINAC也可以被操作以提供處于第一能量的多個(gè)脈沖，以及之后被插值以提供處于第二能量的多個(gè)脈沖。對(duì)于期望能量的操作，第二捕獲的電子束電流可以與第一捕獲的電子束電流相差固定幅度的電子束電流。也就是說(shuō)，根據(jù)第一電子輸出能量范圍的中心值和第二電子輸出能量范圍的中心值之間的能量差異，示例LINAC的能量可以被改變固定的量。在一示例中，兩個(gè)不同操作能量的大約為3MeV的輸出能量差異可以被獲得，如果來(lái)自第一電子輸出的第一捕獲的電子束電流的幅度與來(lái)自第二電子輸出的第二捕獲的電子束電流的幅度相差大約為160mA。來(lái)自第一電子輸出的第一捕獲的電子束電流的幅度與來(lái)自第二電子輸出的第二捕獲的電子束電流的幅度的差值可以取決于LINAC結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度和LINAC結(jié)構(gòu)的分路阻抗，以及在一些實(shí)施方式中，可以比大約160mA高或低。例如，第一捕獲的電子束電流與第二捕獲的電子束之間160mA的幅度差異可應(yīng)用到具有大約O. 5m長(zhǎng)度的X波段TW LINAC0捕獲的波束電流可以達(dá)到來(lái)自電子槍的電子束的大約15%、大約20%、大約30%、大約35%、大約40%、大約45%、或達(dá)到大約50%或更多。在一實(shí)施方式中，丟失的電子束(即，電子束的未被捕獲的那部分)可能對(duì)波束負(fù)載效應(yīng)沒(méi)有太多貢獻(xiàn)。在這個(gè)示例中，如果大約為25mA的捕獲的電子束電流提供大約9MeV的輸出能量，則大約為185mA的捕獲的電子束電流提供大約6MeV的輸出能量。如果LINAC
10以輸出能量的中心值大約為7. 5MeV的第三能量范圍被操作，則捕獲的電子束電流將大約為 105mA。磁控管可以被配置成運(yùn)行在對(duì)LINAC的每個(gè)不同操作能量的能量頻譜進(jìn)行優(yōu)化的單頻處。例如，LINAC可以被操作在交叉的大約9MeV和6MeV處，其中磁控管以單頻進(jìn)行操作且從一個(gè)脈沖到另一個(gè)脈沖生成就大致相同功率幅值的電磁波。在另一個(gè)示例中，僅通過(guò)用以單頻進(jìn)行操作和從一個(gè)脈沖到另一個(gè)脈沖生成具有大致相同功率幅值的電磁波的磁控管來(lái)改變捕獲的電子束電流，LINAC可以被操作在大約8MeV和5MeV處和良好頻譜可以在兩個(gè)能量處被獲得。在LINAC被操作來(lái)加速第一電子束到第一能量范圍以及第二電子束到第二能量范圍以及第二能量范圍的中心值比第一能量范圍的中心值大的實(shí)施方式，第二捕獲的電子束電流的幅度將小于第一捕獲的電子束電流的幅度。第二捕獲的電子束電流可以比第一捕獲的電子束電流低，例如，大約為2、3、4、5、8、10或更多的因子。因此，在步驟22，第一槍電流被應(yīng)用到電子槍以噴射來(lái)自電子槍的第一電子集到LINAC的加速器結(jié)構(gòu)的輸入。在步驟26，比第一槍電流低例如大約為2、3、4、5、8、10或更多因子的第二槍電流被應(yīng)用到電子槍以噴射來(lái)自電子槍的第二電子集到LINAC的加速器結(jié)構(gòu)的輸入。在這一實(shí)施方式中，來(lái)自兩個(gè)不同操作能量的X射線輸出可以被維持在相似的X射線強(qiáng)度(在檢測(cè)器處)。也就是說(shuō)，應(yīng)用到電子槍的第二槍電流的幅度可以被設(shè)置成使碰撞目標(biāo)的第二捕獲的電子束電流產(chǎn)生與從碰撞目標(biāo)的第一捕獲的電子束電流(與應(yīng)用到電子槍的第一槍電流有關(guān))所獲得的X射線劑量大致相同劑量的X射線的值。在另一個(gè)示例中，對(duì)于不同的操作能量，從一個(gè)脈沖到另一個(gè)脈沖，來(lái)自電子槍的波束脈沖長(zhǎng)度可以被改變來(lái)維持大致相同的電子束電荷，或可替換地大致相同的X射線產(chǎn)出。也就是說(shuō)，在步驟22，電子槍噴射來(lái)自電子槍的具有第一脈沖長(zhǎng)度的第一電子集進(jìn)入LINAC的加速器結(jié)構(gòu)的輸入。在步驟26，電子槍噴射來(lái)自電子槍的具有第二脈沖長(zhǎng)度的第二電子集進(jìn)入LINAC的加速器結(jié)構(gòu)的輸入。在第二電子輸出能量范圍具有比第一電子輸出能量范圍高的能量中心值的實(shí)施方式中，第二脈沖長(zhǎng)度可以比第一脈沖長(zhǎng)度長(zhǎng)例如大約為
2、3、4、5、8、10或更多的因子。脈沖長(zhǎng)度的改變也可以被用來(lái)將來(lái)自兩個(gè)不同的操作能量的X射線劑量維持在大致相似的X射線強(qiáng)度(在檢測(cè)器處)。在示例中，LINAC可以以9MeV、6MeV以及3MeV之間的交叉操作進(jìn)行操作，如用于貨物檢查，在該貨物檢查中，在9MeV和6MeV之間交叉來(lái)檢測(cè)高原子量(Z)物體，所述高原子量(Z)物體可以是可裂變材料或放射性材料的屏蔽，以及在6MeV和3MeV之間交叉來(lái)檢測(cè)低Z易爆材料。在這兩個(gè)能量交叉的操作中的每個(gè)操作中，來(lái)自用于提供處于更低能量的電子輸出的電子槍的電子束的脈沖長(zhǎng)度可以比來(lái)自用于提供處于更高能量的電子輸出的電子槍的電子束的脈沖長(zhǎng)度高例如大約3、4、5或甚至達(dá)到大約10的因子。兩個(gè)輸出操作能量的這種不同的脈沖長(zhǎng)度可以引發(fā)檢測(cè)器處具有大致相似X射線強(qiáng)度的X射線。例如，對(duì)于操作以提供處于6MeV和9MeV的電子輸出的LINAC，其可以在6MeV操作處花費(fèi)大約3倍更多的電子來(lái)提供與在9MeV操作處的電子所提供的大致相同的X射線產(chǎn)出。作為另一個(gè)示例，對(duì)于操作以提供處于3MeV和6MeV的電子輸出的LINAC，在3MeV操作處其可以使用大約6倍更多的電子來(lái)提供與在6MeV操作處的電子所提供的大致相同的X射線產(chǎn)出。在另一示例中，在雙能量操作中的每一個(gè)操作中，其中LINAC的低能量操作得到的捕獲的波
11束電流比更高能量操作的捕獲的波束電流高大約160mA，脈沖長(zhǎng)度的差異可以較小，如稍微大于I的因子、達(dá)到大約2、或達(dá)到大約3的因子，來(lái)使兩個(gè)能量的X射線產(chǎn)出相等。每脈沖的X射線劑量還可以通過(guò)改變?cè)谙嗤较蛑械拿總€(gè)能量波束的電流同時(shí)維持不同的操作能量之間的捕獲的電子束電流之間的恒定差異而被控制。也就是說(shuō)，在在大約為160mA的捕獲的電子束電流的差異情況下大約3MeV的輸出能量差異被獲得的特定示例中，第一捕獲的電子束電流和第二捕獲的電子束電流可以都被增加或減小大體上相同的量以維持兩個(gè)值之間的相同差異。簡(jiǎn)化的控制系統(tǒng)可以與這里公開(kāi)的系統(tǒng)和方法一起使用，來(lái)控制脈沖之間電子槍電流的改變，其還可以被用來(lái)控制捕獲的電子束電流。簡(jiǎn)化的控制系統(tǒng)可以被使用來(lái)控制從脈沖到脈沖的波束脈沖長(zhǎng)度。也就是說(shuō)，在一示例系統(tǒng)中，一個(gè)或多個(gè)控制單元可以與磁控管、電子槍以及LINAC結(jié)構(gòu)接口。與磁控管接口的一個(gè)或多個(gè)控制單元可以發(fā)布一個(gè)或多個(gè)命令來(lái)引發(fā)磁控管生成給LINAC的第一和第二電磁波(分別見(jiàn)圖2的步驟20和24)。與電子槍接口的一個(gè)或多個(gè)控制單元可以發(fā)布一個(gè)或多個(gè)命令來(lái)引發(fā)第一槍電流和第二槍電流被施加給電子槍，和來(lái)引發(fā)電子槍噴射第一電子集和第二電子集到加速器結(jié)構(gòu)(分別見(jiàn)圖2的步驟22和26)。5. 2磁控管磁控管作為高功率振蕩器來(lái)生成持續(xù)幾微秒以及每秒幾百個(gè)脈沖的重復(fù)率的電磁波(通常為微波)脈沖。在每個(gè)脈沖內(nèi)的電磁波的頻率可以典型地為3000MHz (S波段)或大約9000MHz(X波段)。對(duì)于非常高峰值電流或高平均值電流，可以使用800至1500MHz(L波段)脈沖。磁控管可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為適合的任何磁控管。例如，可以使用CTLX波段脈沖的磁控管，型號(hào)為PM-1100X (L3通信應(yīng)用技術(shù)公司，加拿大維爾市)。典型地，磁控管具有圓柱形結(jié)構(gòu)，具有在中心配置的陰極和外陽(yáng)極，其中諧振腔由固體銅片機(jī)械加工而成。中心配置的陰極和外陽(yáng)極之間的空間可以被排空。陰極可以由內(nèi)部燈絲加熱；電子由熱電子發(fā)射而被生成。靜態(tài)磁場(chǎng)可以被垂直施加到空腔的剖面的表面(如，垂直于脈沖的DC電場(chǎng))，以及在陰極和陽(yáng)極之間施加脈沖的DC電場(chǎng)。從陰極發(fā)射的電子可以通過(guò)脈沖的DC電場(chǎng)的作用和在磁場(chǎng)的影響下向著陽(yáng)極加速。因此，電子可以以復(fù)雜的螺旋運(yùn)動(dòng)向諧振腔移動(dòng)，從而引發(fā)它們以位于電磁頻譜的微波區(qū)域內(nèi)的頻率來(lái)輻射電磁輻射。生成的微波脈沖可以經(jīng)由傳輸波導(dǎo)被耦合到加速器結(jié)構(gòu)。磁控管可以以I或2麗的峰值功率輸出進(jìn)行操作來(lái)為低能量LINAC (6MV或更少)供電。磁控管可以相對(duì)的便宜和能夠被制作簡(jiǎn)潔，這些是其用于許多應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。持續(xù)波磁控管設(shè)備可以在IGHz處具有高達(dá)IOOkW的輸出功率，并具有大約百分之75-85的效率，而脈沖的設(shè)備可以以大約百分之60-77的效率進(jìn)行操作。磁控管可以被使用在單部分低能量直線加速器中，所述直線加速器對(duì)相位不敏感。反饋系統(tǒng)可以與磁控管接口來(lái)穩(wěn)定電磁波輸出的頻率和功率。5. 3TW LINAC 的結(jié)構(gòu)這里公開(kāi)的系統(tǒng)和方法可應(yīng)用到TW LINAC0圖3示出了 TW LINAC的示例加速結(jié)構(gòu)。圖3示出了前向波TW LINAC結(jié)構(gòu)的示例剖面圖。在一種實(shí)施方式中，加速結(jié)構(gòu)301具有圓柱形剖面。TW LINAC包括加速結(jié)構(gòu)301，該加速結(jié)構(gòu)301具有縱向通道300和多個(gè)空腔302、304，所述多個(gè)空氣沿著加速結(jié)構(gòu)的中心鉆孔放置并被橫向面板306分開(kāi)。橫向面板306可以是金屬盤。每個(gè)橫向面板306具有中心孔307，所述中心孔307沿著加速結(jié)構(gòu)301的縱軸對(duì)齊以形成通過(guò)加速結(jié)構(gòu)的中心的縱向通道300。電磁波通過(guò)這些中心孔被耦合。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，行波LINAC可以具有至少5個(gè)、至少10個(gè)、至少15個(gè)、至少20個(gè)、至少25個(gè)、至少30個(gè)、至少35個(gè)、至少40個(gè)或更多個(gè)空腔。在加速結(jié)構(gòu)301具有圓柱形剖面的示例性實(shí)施方式中，橫向面板306可以是圓盤。在操作期間，電磁波從輸入波導(dǎo)310被饋送到加速結(jié)構(gòu)301中。電磁波流向電子束的下游和在通過(guò)加速結(jié)構(gòu)301的一個(gè)通道之后被耦合到波導(dǎo)312中。在TW LINAC的操作中，射入到TW LINAC的縱向通道300的輸入孔316中的電子束被沿著縱向通道300的電磁波所加速和從輸出孔318被發(fā)射。在使用X射線輻射的應(yīng)用中，發(fā)射的電子束能夠被對(duì)準(zhǔn)到X射線目標(biāo)(未示出)。X射線的生成和目標(biāo)的示例在如下章節(jié)5. 5中討論。5. 4LINAC 操作系統(tǒng)圖4示出了示例性多能量LINAC 34和操作系統(tǒng)組件的方框圖。示出的用于LINAC的操作系統(tǒng)包括控制接口，通過(guò)該控制接口用戶可以調(diào)整LINAC的設(shè)置、控制LINAC的操作等。控制接口可以與被連接到信號(hào)背板的可編程邏輯控制器(PLC)和/或個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)通信。信號(hào)背板可以基于從所述PLC、PC和/或控制接口接收到的指令來(lái)提供控制信號(hào)到LINAC的多個(gè)不同組件?？刂破?31 (控制單元)接收來(lái)自信號(hào)背板的調(diào)諧控制信息?？刂破?31可以與磁控管432、電子槍433、和/或LINAC 434的一個(gè)或多個(gè)其他組件接口。在圖4中所示，LINAC 434是控制器431與輸入波導(dǎo)435和輸出波導(dǎo)436接口的TW LINAC0波導(dǎo)435耦合磁控管432到LINAC 434的輸入。波導(dǎo)435包括波導(dǎo)耦合器和真空窗。波導(dǎo)435攜帶由磁控管432生成的高功率的電磁波(載波)到LINAC 434的加速器結(jié)構(gòu)。波導(dǎo)435的波導(dǎo)稱合器取樣電磁波功率的一部分到LINAC的輸入。包括波導(dǎo)稱合器和真空窗的波導(dǎo)436耦合LINAC 434的加速器結(jié)構(gòu)的輸出到RF負(fù)載。波導(dǎo)435或波導(dǎo)436可以是矩形或圓形的金屬管，其被配置成最佳地引導(dǎo)處于用來(lái)在LINAC中加速電子的頻率中的波而在強(qiáng)度上沒(méi)有重大損失。金屬管可以是低Z、高導(dǎo)電性的材料，例如銅。為了提供可能具有接近最大輸入功率的最高場(chǎng)梯度，波導(dǎo)可以被填充有SF6氣體。作為替換地，波導(dǎo)可以被排空。真空窗允許高功率電磁波進(jìn)入到LINAC 434的輸入，同時(shí)將LINAC 434的排空的內(nèi)部和其填充氣體或排空的外部分開(kāi)。槍調(diào)制器437控制將電子射擊到LINAC 434中的電子槍(未示出)。電子槍可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為合適的任何電子槍，例如，L3的型號(hào)M592(L3通信電子器件公司，加拿大圣卡洛斯)可以被使用。槍調(diào)制器437接收來(lái)自信號(hào)背板的柵格驅(qū)動(dòng)級(jí)和電流反饋控制信號(hào)信息。槍調(diào)制器437還進(jìn)一步接收來(lái)自信號(hào)背板的槍觸發(fā)脈沖和延遲控制脈沖以及槍加熱電壓和HV級(jí)控制。槍調(diào)制器437通過(guò)指示電子槍何時(shí)和如何射擊(如，包括使用的重復(fù)率和柵格驅(qū)動(dòng)級(jí))來(lái)控制電子槍。槍調(diào)制器437可以引發(fā)電子槍來(lái)以脈沖重復(fù)率射擊電子，所述脈沖重復(fù)率與由磁控管432供應(yīng)的高功率電磁波(載波)的脈沖重復(fù)率相對(duì)應(yīng)。與槍調(diào)制器437或電子槍接口的一個(gè)或多個(gè)控制器可以提供指令來(lái)引發(fā)電子槍傳送波束電流到加速器，或確定電子的射入的脈沖長(zhǎng)度。
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示例電子槍包括陽(yáng)極、柵格、陰極和燈絲。燈絲被加熱來(lái)引發(fā)陰極釋放電子，所述電子被加速以高速?gòu)年帢O離開(kāi)并去向陽(yáng)極。聚焦電極和陽(yáng)極可以聚集射出的電子的流成受控直徑的波束。柵格可以置于陽(yáng)極和陰極之間。電子槍被聚束器所跟隨，所述聚束器位于電子槍后面以及典型地集成在LINAC 434的加速結(jié)構(gòu)內(nèi)。在一種實(shí)施方式中，聚束器由LINAC 434的加速結(jié)構(gòu)的第一少數(shù)單元組成。聚束器將由電子槍射擊的電子塞進(jìn)群束中和產(chǎn)生初始的加速。群束被實(shí)現(xiàn)，因?yàn)殡娮咏邮諄?lái)自電磁波的更多能量(更多加速)，這取決于他們離電磁波的峰值有多近。因此，在更高的電磁波上前進(jìn)的電子追上在較低的電磁波上前進(jìn)的較慢電子。聚束器將由磁控管432提供的高功率電磁波施加到電子群束上以實(shí)現(xiàn)電子群束和初始的加速。高功率電磁波被射入經(jīng)由波導(dǎo)435來(lái)自磁控管432的LINAC 434。將被加速的電子由電子槍射入到LINAC 434。電子進(jìn)入LINAC 434和被典型地群束在LINAC 434的第一少數(shù)單元(其可以包括聚束器)中。LINAC 434是真空管，該真空管包括通過(guò)虹膜分開(kāi)的調(diào)諧空腔序列。LINAC 434的調(diào)諧空腔由導(dǎo)電性材料(如銅)綁定，以避免高功率電磁波的能量從LINAC 434中輻射離開(kāi)，和用于形成高縱向電場(chǎng)位于加速器結(jié)構(gòu)的軸上的傳播模式。在LINAC的第一部分，每個(gè)連續(xù)的空腔比之前的空腔長(zhǎng)，以計(jì)算增加的粒子速度。典型地，在大約第一打單元之后，電子達(dá)到光速的大約98%以及余下的所有單元長(zhǎng)度相同?；镜脑O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是電磁波的相速度與在加速(但不是群束)發(fā)生的LINAC 434中的空腔的位置處的粒子速度匹配。一旦電子束已經(jīng)由LINAC 434加速，該電子束就可以瞄向目標(biāo)，如鎢目標(biāo)，所述目標(biāo)可以被置于LINAC 434的末端。由電子束對(duì)目標(biāo)的碰撞生成x射線束(在如下章節(jié)5. 5討論)。在電子撞擊目標(biāo)之前，通過(guò)使用如上述章節(jié)5. I. I中討論的波束負(fù)載效應(yīng)，電子可以被加速到不同能量。在交叉操作中，電子可以被交替地加速到兩個(gè)或更多個(gè)不同的輸出能量，如，到大約3MeV、到大約6MeV和到大約9MeV。對(duì)于TW LINAC，為了實(shí)現(xiàn)輕重量和緊湊的尺寸，Tff LINAC可以被操作在X波段中(如，在8GHZ和12. 4GHz之間的RF頻率處)。對(duì)于給定數(shù)量的加速空腔，相對(duì)于常規(guī)S波段LINAC的高操作頻率可以減少LINAC 434的長(zhǎng)度，近似為因子3，使得同時(shí)減少了質(zhì)量和重量。結(jié)果，TW LINAC的組件可以被封裝在相對(duì)緊湊的組裝中。作為替換地，TW LINAC可以操作在S波段。這樣的TW LINAC需要更大的組裝，但可以使用商用的高功率電磁波源提供更高能量的X射線束(如，達(dá)到大約18MeV)。聚焦系統(tǒng)438控制圍繞在LINAC 434周圍的強(qiáng)大的電磁體。聚焦系統(tǒng)438接收來(lái)自信號(hào)背板的電流級(jí)控制，以及控制聚焦線圈的電流水平來(lái)聚焦電子束，所述電子束在LINAC 434中通過(guò)。聚焦系統(tǒng)438被設(shè)計(jì)來(lái)聚焦波束以將電子聚集到特定直徑的波束，所述特定直徑的波束能夠打擊小區(qū)域的目標(biāo)。波束可以通過(guò)控制被供應(yīng)到電磁體的電流而被聚焦和對(duì)齊。在示例中，聚焦電流可以保持脈沖之間的恒定，以及電流可以被維持在允許電磁體大致為每個(gè)不同的操作能量來(lái)聚焦波束的值。六氟化硫(SF6)控制器439接收來(lái)自背板的壓力控制信息和可以控制SF6氣體的量(如，處于特定的壓力處)，SF6是介質(zhì)氣體和絕緣材料并能夠被泵送到波導(dǎo)435和436中。SF6控制器接收來(lái)自背板的壓力控制信息和使用接收到的信息來(lái)控制被供應(yīng)到波導(dǎo)的SF6氣體的壓力。SF6氣體可以增加可以通過(guò)波導(dǎo)435和436傳送的峰值功率的量，和可以增加LINAC的額定電壓。真空系統(tǒng)440(如，離子泵真空系統(tǒng))可以被使用來(lái)維持在磁控管432和LINAC 434中的真空，和來(lái)報(bào)告電流真空級(jí)(壓力)至信號(hào)背板。真空系統(tǒng)還可以被用來(lái)在波導(dǎo)435和436的部分中生成真空。冷卻系統(tǒng)/溫度控制單元441可以被使用來(lái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)組件的溫度和來(lái)控制冷卻系統(tǒng)以維持這些組件的恒定溫度。例如，冷卻系統(tǒng)可以循環(huán)水或其他冷卻劑到需要被冷卻的區(qū)域，如磁控管432和LINAC 434。LINAC和磁控管的金屬的溫度在LINAC被以高重復(fù)率操作時(shí)可以上升10° C，這會(huì)導(dǎo)致電磁波的漂移。例如，當(dāng)LINAC改變溫度時(shí)，磁控管振蕩頻率必須被調(diào)諧以保持LINAC的輸入與輸出之間的RF相位差異恒定。圖5示出了 TW LINAC系統(tǒng)的實(shí)施方式的方框圖，其中TW LINAC系統(tǒng)包括磁控管502、與磁控管502接口的調(diào)諧器504、頻率控制器506、電子槍508以及加速器結(jié)構(gòu)510。頻率控制器506可以被使用來(lái)測(cè)量相對(duì)于鄰近輸入耦合器的電磁波的相位的鄰近輸出耦合器的電磁波的相位。在圖5中所示，頻率控制器506包括控制器和相位比較器。頻率控制器506的相位比較器可以比較加速器結(jié)構(gòu)510的輸入(Pl)處的電磁波和加速器結(jié)構(gòu)510的輸出(P2)處的電磁波以及提供相移的測(cè)量(△ F )到頻率控制器506的控制器。對(duì)于LINAC的不同操作能量，通過(guò)使用這個(gè)信息，頻率控制器506可以被用來(lái)將通過(guò)LINAC的相移維持在相同設(shè)置點(diǎn)處。具體來(lái)說(shuō)，頻率控制器506可以傳送信號(hào)到調(diào)諧器504來(lái)調(diào)諧磁控管，以將電磁波的相移維持在所述設(shè)置點(diǎn)處。例如，如果測(cè)量到的第一電磁波的相移(在第一頻率處生成)沒(méi)有位于設(shè)置點(diǎn)處，則頻率控制器506可以傳送信號(hào)到調(diào)諧器504來(lái)調(diào)諧磁控管以生成處于修改的頻率上的第二電磁波(即，第二頻率不等于第一頻率)來(lái)引發(fā)第二電磁波的相移更接近于設(shè)置點(diǎn)。第一頻率和第二頻率不同，如果他們?cè)诜壬舷嗖畲笥?001%，在幅度上相差大于.002%，或更多。如果測(cè)量到的第一電磁波的相移(在第一頻率處生成)是處于設(shè)置點(diǎn)處，則頻率控制器506可以傳送信號(hào)到調(diào)諧器504以使磁控管生成與第一電磁波處于大致相同的頻率上的第二電磁波。例如，如果他們相差小于
O.001%，則第一頻率和第二頻率可以是大致相同的頻率。也就是說(shuō)，在Pl和P2之間的相位差異的測(cè)量可以在需要時(shí)引發(fā)磁控管被調(diào)諧以改變其操作頻率，從而維持通過(guò)加速器結(jié)構(gòu)的電磁波的特定的相移。因此，從頻率控制器506到磁控管的信號(hào)可以最終導(dǎo)致將通過(guò)加速器結(jié)構(gòu)的電磁波的相移維持在設(shè)置點(diǎn)處，這基于由頻率控制器檢測(cè)到的相移的幅度。在非限制示例中，頻率控制器可以是自動(dòng)頻率控制器(AFC)。在圖5中所示的包括控制器和相位比較器的頻率控制器被示為集成單元。但是，在其他實(shí)施方式中，頻率控制器506可以包括作為獨(dú)立單元的控制器和相位比較器。由磁控管生成的電磁波的頻率可以被機(jī)械地調(diào)諧。例如，調(diào)諧針和調(diào)諧芯塊被放置以與磁控管的主體通信，它們可以被移入到磁控管的主體或從磁控管的主體中取出來(lái)以調(diào)諧其操作頻率。調(diào)諧器504可以包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)以機(jī)械地移動(dòng)調(diào)諧針或調(diào)諧芯塊來(lái)調(diào)諧磁控管。在一種實(shí)施方式中，其中磁控管被操作以生成處于大致上單頻處(或在單頻周圍的范圍(δ f)之內(nèi)的頻率(f)的值處)的電磁波，機(jī)械調(diào)諧可以被使用來(lái)維持磁控管的性能的穩(wěn)定性。例如，δ f可以是大約IOOOOkH頻率分之一或之幾量級(jí)的差異。在一些實(shí)施方式中，δ f可以是大約O. OlMHz或更多量級(jí)的差異，大約O. 03MHz或更多量級(jí)的差異、大約
15O.05MHz或更多量級(jí)的差異，大約O. 08MHz或更多量級(jí)的差異、大約O. IMHz或更多量級(jí)的差異。將在下面更加詳細(xì)的描述，頻率控制器可以被使用來(lái)維持輸出能量的穩(wěn)定性和電子劑
量穩(wěn)定性。當(dāng)TW LINAC在兩個(gè)或更多個(gè)不同的能量處被操作時(shí)，磁控管可以被調(diào)諧來(lái)在單頻Cf)周圍的值范圍(δ f)處操作，該單頻在所有不同的操作能量處提供LINAC的最大化輸出。例如，在一種實(shí)施方式中，其中，LINAC被操作在6MeV和9MeV處，磁控管可以被操作以生成位于單頻(f)周圍的范圍(S f)之內(nèi)的值處的電磁波，以使在9MeV操作期間電子群束被加速到在平均上是稍微位于電磁波的峰值的前面以及在6MeV操作期間在平均上是稍微位于電磁波的峰值的后面。磁控管的操作的單頻可以通過(guò)首先找到位于用于兩個(gè)不同的操作能量的那些電子槍電流之間的中間電子槍電流而被確定，從而調(diào)整磁控管的頻率來(lái)優(yōu)化LINAC的X射線產(chǎn)出為最高能量操作和最低能量操作提供了可接受的能量頻譜和穩(wěn)定性。中間電子槍電流可以是但不限于用于兩個(gè)能量操作或用于三個(gè)或更多個(gè)不同能量的操作的最高電子槍電流和最低電子槍電流的平均值或中間值。磁控管的操作的單頻以及單頻周圍的值的范圍(δ f)可以被確定作為最大化針對(duì)該中間電子槍電流的LINAC的X射線產(chǎn)出的頻率。頻率控制器可以促進(jìn)在TW LINAC的多能量交叉操作的快速切換期間的穩(wěn)定操作。頻率控制器可以被使用來(lái)，當(dāng)系統(tǒng)一步步地從等待使用到全部供電、加速器結(jié)構(gòu)冷卻水的溫度漂移、或磁控管的頻率漂移時(shí)，用于校正TWLINAC加速器結(jié)構(gòu)的快速熱能化的效應(yīng)。圖6示出了耦合至LINAC 434的目標(biāo)結(jié)構(gòu)650的剖面圖(部分示出)。目標(biāo)結(jié)構(gòu)650包括目標(biāo)652以執(zhí)行電子能量到X射線的理論轉(zhuǎn)換。目標(biāo)652可以是例如鎢和錸的合金，其中鎢是X射線的重要源和錸提供熱能和導(dǎo)電性以及改善延展性以更易于加工和熱沖擊下的較長(zhǎng)壽命。一般地，目標(biāo)652可以包括一個(gè)或多個(gè)具有近似大于或等于70的原子數(shù)的目標(biāo)材料以提供有效的X射線生成。在一示例中，X射線目標(biāo)可以包括低Z材料，例如但不限于銅，其可以避免或減少在輸出電子碰撞時(shí)中子的生成。當(dāng)來(lái)自電子束的電子進(jìn)入到目標(biāo)時(shí)，他們以熱能和X射線(光子)的形成釋放能量，和失去速度。在操作中，加速的電子束與目標(biāo)撞擊，從而生成軔致輻射和k層X(jué)射線(見(jiàn)如下章節(jié)5. 5)。目標(biāo)652可以被安裝在金屬支架654中，該金屬支架可以是例如銅等的良好的熱和電導(dǎo)體。支架654可以包括收集電子的電子收集器656，所述電子在目標(biāo)652中不被停止和/或在目標(biāo)652中被生成。收集器656可以是例如基于傳導(dǎo)石墨的化合物之類的電子吸收材料塊。一般地，收集器656可以由具有低原子數(shù)的一種或多種材料構(gòu)成，例如，原子數(shù)近似小于或等于6，來(lái)為由目標(biāo)656生成的X射線提供電子吸收度和透明度。收集器656可以通過(guò)絕緣層658 (如，陽(yáng)極氧化鋁層)與支架電氣隔離。在一示例中，收集器656為重陽(yáng)極氧化鋁層。收集器中收集的電流的測(cè)量可以被使用來(lái)提供電子束(包括捕獲的電子束)的能量的指示。瞄準(zhǔn)儀659可以被附著到目標(biāo)結(jié)構(gòu)。瞄準(zhǔn)儀659使X射線成形為適當(dāng)?shù)男螤?。例如，如果LINAC正在被用作貨物檢查系統(tǒng)的X射線源，則瞄準(zhǔn)儀659可以形成扇狀波束。X射線波束可以之后穿透目標(biāo)(如，貨物容器)，以及在目標(biāo)的對(duì)立端處的檢測(cè)器可以接收沒(méi)有被吸收或分散的X射線。接收到的X射線可以被使用來(lái)確定目標(biāo)的屬性(如，貨物容器中的內(nèi)容)。X射線強(qiáng)度監(jiān)測(cè)器651可以被使用來(lái)監(jiān)測(cè)操作期間X射線的產(chǎn)出(見(jiàn)圖6)。x射線強(qiáng)度監(jiān)測(cè)器661的非限制示例是離子室。X射線強(qiáng)度監(jiān)測(cè)器651可以被置于X射線源處或在X射線源附近，例如，面對(duì)著目標(biāo)。在一實(shí)施方式中，從LINAC的一個(gè)脈沖到另一脈沖，基于來(lái)自X射線強(qiáng)度監(jiān)測(cè)器651的測(cè)量，控制器431可以傳送信號(hào)到電子槍的控制器來(lái)引發(fā)更高(或更低)波束電流被施加到電子槍(如在上述章節(jié)5. I討論的)，這樣的目的在于維持從一個(gè)脈沖到另一個(gè)脈沖的X射線的大致相似的劑量。在另一個(gè)實(shí)施方式中，基于來(lái)自X射線強(qiáng)度監(jiān)測(cè)器651的測(cè)量，控制器431可以傳送信號(hào)到電子槍的控制器來(lái)引發(fā)電子槍以更長(zhǎng)(或更短)的脈沖長(zhǎng)度提供電子束(如在上述章節(jié)5. I討論的)，這樣的目的在于維持從一個(gè)脈沖到另一個(gè)脈沖的X射線的大致相似的劑量。示例TW LINAC的操作(例如，相對(duì)于行波電磁波的峰值來(lái)定位電子群束以優(yōu)化能量頻譜)在未決定的非臨時(shí)申請(qǐng)No. 12/581,086中公開(kāi)(其作為參考在這里整體引用)。5. 5X 射線在某些方面，X射線通過(guò)來(lái)自LINAC的加速電子束或電子群束和目標(biāo)材料的碰撞而被生成。X射線由兩個(gè)不同機(jī)制生成。在第一種機(jī)制中，來(lái)自LINAC的電子與目標(biāo)的原子的碰撞可以傳遞足夠的能量以使來(lái)自原子的更低能級(jí)(內(nèi)殼)的電子逃離原子，從而在更低能級(jí)中留出空缺。原子的更高能級(jí)中的電子下降到更低能級(jí)以填充空缺，以及將他們多余的能量作為X射線光子進(jìn)行發(fā)射。由于更高能級(jí)和更低能級(jí)之間的能量差異是離散值，這些X射線光子(一般稱為K層輻射)在X射線頻譜中作為銳譜線(稱為特性線)出現(xiàn)。K層輻射具有取決于目標(biāo)材料的特征能量(signature energy)。在第二種機(jī)制中，來(lái)自LINAC的電子束或群束由目標(biāo)的原子附近的強(qiáng)電場(chǎng)分散以及釋放軔致輻射。軔致輻射產(chǎn)生位于連續(xù)頻譜中的X射線光子，其中X射線的強(qiáng)度從位于入射電子的能量處的O增加。也就是說(shuō)，可以通過(guò)來(lái)自LINAC的電子產(chǎn)生的最高能量X射線是從LINAC發(fā)射時(shí)的電子的最高能量。對(duì)于許多應(yīng)用，軔致輻射可以比特性線更令人感興趣。用于生成X射線的目標(biāo)所使用的材料包括鎢、某些鎢合金(例如但不限于碳化鎢、或鎢(95%)-錸(5%))、鑰、銅、鉬和鈷。5. 6 儀器可在行波LINAC的操作中使用的某些儀器包括調(diào)制器、相位橋、真空計(jì)或離子泵電流計(jì)、示波器和電子束電流監(jiān)測(cè)器。5. 6. I 調(diào)制器用于磁控管的調(diào)制器生成持續(xù)幾微秒的高電壓脈沖。這些高電壓脈沖可以被供應(yīng)給磁控管。電源提供DC電壓到調(diào)制器，該調(diào)制器將該DC電壓轉(zhuǎn)換為高電壓脈沖。例如，固態(tài)磁控管調(diào)制器Ml或M2 (ScandiNova Systems AB公司，位于瑞典烏普薩拉)可以用于與磁控管連接。槍驅(qū)動(dòng)器或槍板(gun deck)可以被使用來(lái)操作電子槍。5. 7示例性裝置和計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)方式這里公開(kāi)的方法的方面可以根據(jù)如下的程序和方法通過(guò)使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)例如是在本章節(jié)中描述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。例如，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以存儲(chǔ)和發(fā)布指令來(lái)促成根據(jù)這里公開(kāi)的方法修改電磁波頻率。在另一個(gè)示例中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以存儲(chǔ)和發(fā)布指令來(lái)促成根據(jù)這里公開(kāi)的方法操作磁控管的控制器或電子槍的控制器。這些系統(tǒng)和方法可以在各種類型的計(jì)算機(jī)架構(gòu)中被實(shí)現(xiàn)，如例如在通用計(jì)算機(jī)、或者并行處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、或者工作站、或聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)上(例如，圖7所示的客戶端-服務(wù)器配置)實(shí)現(xiàn)。圖7示出了適用于實(shí)現(xiàn)這里公開(kāi)的方法的示例性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如圖7所示，用于實(shí)現(xiàn)這里公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)方法和系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以鏈接到網(wǎng)絡(luò)鏈路，該網(wǎng)絡(luò)鏈路可以是例如到其他本地計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的局域網(wǎng)(“LAN”)的一部分和/或連接到其他遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的廣域網(wǎng)(“WAN”)(諸如因特網(wǎng))的一部分。軟件組件可以包括引發(fā)一個(gè)或多個(gè)處理器發(fā)布指令到一個(gè)或多個(gè)控制單元的程序，所述指令引發(fā)一個(gè)或多個(gè)控制單元發(fā)布指令來(lái)引發(fā)磁控管的控制器或電子槍的控制器的初始化，以操作磁控管來(lái)生成一定頻率的電磁波和/或操作LINAC (包括將電磁波耦合到LINAC的指令)。所述程序可以引發(fā)所述系統(tǒng)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(如，數(shù)據(jù)庫(kù))中取回指令以執(zhí)行特定順序的方法的步驟，包括初始化一個(gè)或多個(gè)控制器和操作磁控管來(lái)生成一定頻率的電磁波。該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以被存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)器(如，硬盤存儲(chǔ)器)或其他計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中并被加載到計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，或該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的方式訪問(wèn)。除了這里描述的示例性程序結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其他可替換的程序結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是明顯的。這樣的替換系統(tǒng)(不論在精神上還是范圍上其都不脫離如上所描述的程序結(jié)構(gòu)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng))因此意圖被理解為落入所附權(quán)利要求書(shū)的范圍中。6.結(jié)論某些結(jié)論已在之前討論。此章節(jié)提供附加的結(jié)論或進(jìn)一步討論一些已經(jīng)在前面討論的結(jié)論。在具有大約O. 5m長(zhǎng)度的X波段TW LINAC中，將捕獲的波束電流改變大約160mA可以導(dǎo)致TW LINAC的輸出能量改變大約3MeV。例如，如果25mA的波束電流提供大約9MeV的輸出，則185mA的波束電流可以提供大約6MeV波束的輸出。105mA的波束電流可以提供大約7. 5MeV的第三能量波束。每個(gè)脈沖的X射線劑量可以通過(guò)改變來(lái)自電子槍的波束的脈沖長(zhǎng)度或通過(guò)改變同一方向上每個(gè)能量波束的電流但同時(shí)維持每個(gè)期望的能量波束之間的電流差異來(lái)控制。磁控管可以以單頻運(yùn)行，這優(yōu)化了 TW LINAC的不同操作能量的能量光譜。Tff LINAC可以以兩個(gè)不同的能量運(yùn)行，如以大約為9MeV和大約為6MeV交叉運(yùn)行，其中磁控管以單頻和單個(gè)RF功率幅度運(yùn)行。TW LINAC還可以通過(guò)為每個(gè)不同的能量改變電子槍電流但同時(shí)維持來(lái)自磁控管的電磁波的大致相同的頻率和功率幅度而以8MeV和5MeV運(yùn)行，在這兩個(gè)能量處都具有良好的頻譜。7.參考文獻(xiàn)這里引用的所有參考文獻(xiàn)都通過(guò)參考他們的全部?jī)?nèi)容并出于相同程度的所有目的而結(jié)合于此，如同出于所有目的而將每個(gè)單獨(dú)出版物或?qū)＠驅(qū)＠暾?qǐng)的全部?jī)?nèi)容明確地和單獨(dú)地結(jié)合于此一樣。這里參考的討論和引用將不被解釋為承認(rèn)這些參考是本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。8.修改在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本發(fā)明的許多修改和變形可以被實(shí)施，這些將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是明顯的。這里提供的所描述的特定實(shí)施方式僅用來(lái)說(shuō)明，而且本發(fā)明僅受到所附權(quán)利要求書(shū)的限制，并且包括這些權(quán)利要求所要求的等價(jià)物的全部范圍。特別的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的教導(dǎo)能夠?qū)崿F(xiàn)和覆蓋用于操作磁控管驅(qū)動(dòng)的LINAC來(lái)生成出于各種多個(gè)能量處的電子束或X射線的裝置和方法，其中一個(gè)示例是6和9MeVx射線束。
權(quán)利要求
1.一種用于使用行波直線加速器生成不同能量的高劑量率電子的方法，該方法包括耦合由磁控管生成的第一電磁波至所述加速器；噴射來(lái)自電子槍的第一電子束到所述加速器，其中所述第一電子束由所述第一電磁波加速到第一能量范圍并以第一捕獲的電子束電流輸出；耦合由所述磁控管生成的第二電磁波至所述加速器；噴射來(lái)自所述電子槍的第二電子束，其中所述第二電子束由所述第二電磁波加速到第二能量范圍并以第二捕獲的電子束電流輸出，其中所述第二捕獲的電子束電流的幅度與所述第一捕獲的電子束電流的幅度不同；以及其中所述第二能量范圍的中心值與所述第一能量范圍的中心值不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第二捕獲的電子束電流的幅度與所述第一捕獲的電子束電流的幅度相差大約160mA，以及其中所述第二能量范圍的中心值與所述第一能量范圍的中心值相差大約3MeV。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中針對(duì)所述第二能量范圍的中心值與所述第一能量范圍的中心值之間每個(gè)近似IMeV的差異，所述第二捕獲的電子束電流的幅度與所述第一捕獲的電子束電流的幅度相差大約53mA。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第二捕獲的電子束電流的幅度小于所述第一捕獲的電子束電流的幅度，以及其中所述第二能量范圍的中心值大于所述第一能量范圍的中心值。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第二捕獲的電子束電流的幅度大于所述第一捕獲的電子束電流的幅度，以及其中所述第二能量范圍的中心值小于所述第一能量范圍的中心值。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第二電子束的第二脈沖長(zhǎng)度比所述第一電子束的第一脈沖長(zhǎng)度短。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第二電子束的第二脈沖長(zhǎng)度比所述第一電子束的第一脈沖長(zhǎng)度長(zhǎng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第二能量范圍和所述第一能量范圍是交叉的。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第一能量范圍的中心值和所述第二能量范圍的中心值是中值或平均值。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第一電磁波的頻率近似等于所述第二電磁波的頻率，以及其中所述第一電磁波的幅值近似等于所述第二電磁波的幅值。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述第二電磁波的頻率與所述第一電磁波的頻率相差小于約O. 002%。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，該方法還包括使用與所述加速器結(jié)構(gòu)的輸入和輸出接口的頻率控制器來(lái)監(jiān)視所述第一電磁波的第一相移，其中所述頻率控制器將所述加速器結(jié)構(gòu)的所述輸入處的所述第一電磁波的相位與鄰近所述加速器結(jié)構(gòu)的所述輸出的所述第一電磁波的相位進(jìn)行比較來(lái)確定相移，其中所述頻率控制器基于所述相移傳送調(diào)諧信號(hào)到調(diào)諧器。
13.一種用于從位于行波直線加速器的第一端附近的目標(biāo)生成處于兩個(gè)不同的X射線能量范圍的X射線束的方法，其中電子槍位于所述加速器的與所述第一端相對(duì)立的第二端處，該方法包括耦合由磁控管生成的第一電磁波至所述加速器；噴射來(lái)自電子槍的第一電子束到所述加速器，其中所述第一電子束由所述第一電磁波加速到第一能量范圍并以第一捕獲的電子束電流輸出；使處于所述第一能量的所述第一電子束接觸所述目標(biāo)，從而從所述目標(biāo)生成第一 X射線束，該第一 X射線束具有處于第一 X射線能量范圍內(nèi)的能量；耦合由所述磁控管生成的第二電磁波至所述加速器；噴射來(lái)自所述電子槍的第二電子束，其中所述第二電子束由所述第二電磁波加速到第二能量范圍并以第二捕獲的電子束電流輸出，其中所述第二捕獲的電子束電流的幅度與所述第一捕獲的電子束電流的幅度不同；以及其中所述第二能量范圍的中心值與所述第一能量范圍的中心值不同；以及使處于所述第二能量的所述第二電子束接觸所述目標(biāo)，從而從所述目標(biāo)生成第二 X射線束，該第二 X射線束具有處于第二 X射線能量范圍內(nèi)的能量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第二X射線能量范圍和所述第一 X射線能量范圍是交叉的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中針對(duì)所述第二能量范圍的中心值與所述第一能量范圍的中心值之間每個(gè)近似IMeV的差異，所述第二捕獲的電子束電流的幅度與所述第一捕獲的電子束電流的幅度相差大約53mA。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第二捕獲的電子束電流的幅度小于所述第一捕獲的電子束電流的幅度，以及其中所述第二 X射線能量范圍的中心值大于所述第一 X射線能量范圍的中心值。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第二捕獲的電子束電流的幅度大于所述第一捕獲的電子束電流的幅度，以及其中所述第二 X射線能量范圍的中心值小于所述第一 X射線能量范圍的中心值。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第二電子束的第二脈沖長(zhǎng)度比所述第一電子束的第一脈沖長(zhǎng)度長(zhǎng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第二電子束的第二脈沖長(zhǎng)度比所述第一電子束的第一脈沖長(zhǎng)度短。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一能量范圍的中心值和所述第二能量范圍的中心值是中值或平均值。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一電磁波的頻率近似等于所述第二電磁波的頻率，以及其中所述第一電磁波的幅值近似等于所述第二電磁波的幅值。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第二電磁波的頻率與所述第一電磁波的頻率相差小于約O. 002%。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，該方法還包括使用與所述加速器結(jié)構(gòu)的輸入和輸出接口的頻率控制器來(lái)監(jiān)視所述第一電磁波的第一相移，其中所述頻率控制器將位于所述加速器結(jié)構(gòu)的所述輸入處的所述第一電磁波的相位與鄰近所述加速器結(jié)構(gòu)的所述輸出的所述第一電磁波的相位進(jìn)行比較來(lái)確定相移，其中所述頻率控制器基于所述相移傳送調(diào)諧信號(hào)到調(diào)諧器。
24.一種行波直線加速器，該行波直線加速器包括加速器結(jié)構(gòu)，該加速器結(jié)構(gòu)具有輸入和輸出；磁控管，該磁控管耦合至所述加速器結(jié)構(gòu)來(lái)提供電磁波到所述加速器結(jié)構(gòu)；電子槍，該電子槍與所述加速器結(jié)構(gòu)的所述輸入接口 ；以及控制器，該控制器與所述電子槍接口，其中所述控制器傳送第一信號(hào)以引發(fā)所述電子槍噴射第一電子束到所述加速器的所述輸入，其中所述第一電子束被加速到第一能量范圍并以第一捕獲的電子束電流輸出，其中所述控制器傳送第二信號(hào)以引發(fā)所述電子槍噴射第二電子束到所述加速器的所述輸入，其中所述第二電子束被加速到第二能量范圍并以第二捕獲的電子束電流輸出，其中所述第二捕獲的電子束電流的幅度與所述第一捕獲的電子束電流的幅度不同；以及其中所述第二能量范圍的中心值與所述第一能量范圍的中心值不同。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的行波直線加速器，其中所述第一能量范圍和所述第二能量范圍是交叉的。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的行波直線加速器，該行波直線加速器還包括頻率控制器，所述頻率控制器與所述加速器結(jié)構(gòu)的輸入和輸出接口，其中所述頻率控制器將位于所述加速器結(jié)構(gòu)的所述輸入處的具有第一頻率的所述第一電磁波的相位與鄰近所述加速器結(jié)構(gòu)的所述輸出的所述第一電磁波的相位進(jìn)行比較來(lái)檢測(cè)所述第一電磁波的相移，其中所述頻率控制器傳送調(diào)諧信號(hào)到調(diào)諧器。
全文摘要
本公開(kāi)涉及用于使用磁控管作為電磁波源的直線加速器的交叉操作的系統(tǒng)和方法，以用于將電子加速至至少兩個(gè)不同的能量范圍。加速的電子可以被使用來(lái)生成至少兩個(gè)不同能量范圍的x射線。在某些實(shí)施方式中，所述加速的電子可以被使用來(lái)生成至少兩個(gè)不同能量范圍的x射線。所述系統(tǒng)和方法被應(yīng)用于行波直線加速器。
文檔編號(hào)H05H7/02GK102918933SQ201180014973
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者P·D·特雷絲, R·H·米勒 申請(qǐng)人:艾可瑞公司