線性加速器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種線性加速器，其中，采用可旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電葉片來(lái)改變?cè)谙噜徏铀賳卧g的電磁耦合。利用絕緣隔壁來(lái)隔絕葉片與線性加速器的其余部分，因此在葉片周圍的壓力可高于線性加速器的其余部分中的壓力，這極大地簡(jiǎn)化了可用于控制葉片旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，允許在制造中更高的烘烤溫度和在使用中更高的旋轉(zhuǎn)速率。
【專利說(shuō)明】線性加速器【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及線性加速器(直線加速器(Iinacs))，并且特定而言涉及由于具有可旋轉(zhuǎn)葉片的耦合單元而具有變化能量的線性加速器。
【背景技術(shù)】
[0002]在使用放射療法來(lái)治療癌癥和其它疾病時(shí)，強(qiáng)力的適當(dāng)輻射束被導(dǎo)向至患者的患病區(qū)域處。此束在其路徑中傾向于殺死活細(xì)胞，因此其用來(lái)對(duì)抗癌癥細(xì)胞，且因而特別希望確保該束被正確地瞄準(zhǔn)。不能正確地瞄準(zhǔn)可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)患者健康細(xì)胞不必要的破壞。
[0003]多種方法用于對(duì)此進(jìn)行檢查，并且諸如Elekta? Synergy?裝置這樣的裝置采用兩個(gè)輻射源，能夠形成治療束的高能加速器和用于產(chǎn)生診斷束的較低能量的X射線管。它們都安裝于同一可旋轉(zhuǎn)的機(jī)架上，以90°分離開(kāi)。每個(gè)具有相關(guān)聯(lián)的平板檢測(cè)器，分別用于照射野/驗(yàn)證圖像(portal image)和診斷圖像。
[0004]在我們較早期的申請(qǐng)W0-A-99/40759中，描述了一種用于線性加速器的新穎的耦合單元，其允許所產(chǎn)生的束的能量較之于迄今已可能實(shí)現(xiàn)的更容易地變化。在我們隨后的申請(qǐng)W0-A-01/11928中，描述了該結(jié)構(gòu)可如何在也能夠用于產(chǎn)生高能治療束的加速器中用于產(chǎn)生適合于診斷使用的極低能束。
[0005]在這兩個(gè)之前較早的申請(qǐng)中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)在耦合著線性陣列的相鄰加速單元的單元中的葉片來(lái)調(diào)適束能量。在我們的又一申請(qǐng)W0-A-2006/097697中，描述了該結(jié)構(gòu)的一種調(diào)適，其允許設(shè)備產(chǎn)生高能輻射束和低能輻射束的密集散布的脈沖。通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)所述葉片和使輻射束以類似方式脈動(dòng)，能通過(guò)改變?nèi)~片旋轉(zhuǎn)的頻率來(lái)容易地調(diào)適輻射脈沖的能量。
[0006]這些現(xiàn)有申請(qǐng)中每一個(gè)的公開(kāi)由此以引用的方式而被合并。讀者應(yīng)當(dāng)注意到本申請(qǐng)發(fā)展了在這些申 請(qǐng)中所提出的原理，這些申請(qǐng)應(yīng)結(jié)合本申請(qǐng)來(lái)閱讀并且其公開(kāi)應(yīng)認(rèn)為形成本申請(qǐng)公開(kāi)的部分。
[0007]后一種布置帶來(lái)以下問(wèn)題:葉片在線性加速器內(nèi)部并且因此在真空下。借助于“擺動(dòng)桿(wobblestick) ”稱合來(lái)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)葉片。在此布置(參看圖1)中，第一軸桿50從率禹合腔內(nèi)可旋轉(zhuǎn)的葉片延伸到線性加速器外部。在腔外側(cè)，軸桿以一定角度彎曲并且成角度的端部焊接到一組柔性的波紋管52上。在波紋管內(nèi)側(cè)和第一軸桿周圍存在著真空。第二軸桿54以相對(duì)應(yīng)的角度而彎曲，并且松動(dòng)地耦合到波紋管52外側(cè)和因此第一軸桿50的彎曲部。在使用中，第二軸桿54如圖所示被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)，且其中旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被傳送到耦合腔內(nèi)的第一軸桿50，并且造成葉片22旋轉(zhuǎn)。
[0008]但是，在驅(qū)動(dòng)軸桿54與內(nèi)軸桿50之間的松動(dòng)的耦合對(duì)于葉片22能被驅(qū)動(dòng)的速度設(shè)置了上限。此外，柔性波紋管52限制了線性加速器能被“烘烤”的溫度，有效地限制了系統(tǒng)的真空品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的實(shí)施例力圖/設(shè)法解決這些問(wèn)題。[0010]在一方面，一種線性加速器包括:布置為呈線性陣列的多個(gè)加速腔，其相鄰的加速腔對(duì)經(jīng)由相應(yīng)耦合腔而電磁耦合；耦合腔中的至少一個(gè)包括可旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電元件，由此用以改變由該耦合腔所提供的耦合。借助于電絕緣隔壁/分隔(partition)來(lái)隔絕/封閉導(dǎo)電元件與加速腔。
[0011]這種布置允許在葉片周圍的壓力高于加速器的其余部分，顯著地簡(jiǎn)化了可用于控制葉片旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，并且允許制造中更高的烘烤溫度和使用中更高的旋轉(zhuǎn)速率。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，耦合器件延伸穿過(guò)耦合腔的外壁，用于將導(dǎo)電元件耦合到耦合腔外部的驅(qū)動(dòng)器件。耦合器件也由隔壁而與加速腔隔絕。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電元件包括平坦葉片。平坦葉片可跨越耦合腔的基本上整個(gè)長(zhǎng)度或者小于耦合腔長(zhǎng)度的一半而延伸。
[0013]絕緣隔壁可呈多種形式。在一個(gè)實(shí)施例中，其隔絕整個(gè)耦合腔與相鄰加速單元。在一種替代實(shí)施例中，隔壁橫向于導(dǎo)電元件的旋轉(zhuǎn)軸線而延伸，即，其跨整個(gè)耦合腔的軸線上而切割，限制了導(dǎo)電元件僅為該腔的一部分。在又一替代實(shí)施例中，隔壁呈圍繞著導(dǎo)電元件的圓柱形狀，且圓柱的軸線平行于該元件的旋轉(zhuǎn)軸線而伸展。
[0014]各種絕緣材料可用于隔壁中。例如，材料可為電介質(zhì)和/或陶瓷，諸如高密度氧化招。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]現(xiàn)將參考附圖僅以舉例說(shuō)明的方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中:
圖1示出了在從動(dòng)軸桿與真空下的軸桿之間的常規(guī)“擺動(dòng)桿”旋轉(zhuǎn)耦合；
圖2示出了在之前較早的申請(qǐng)N0.W0-A-99/40759中描述的線性加速器；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的線性加速器；
圖4示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例的線性加速器；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的線性加速器；以及 圖6以替代立面圖示出了圖5的線性加速器。
【具體實(shí)施方式】
[0016]圖2示出了在W0-A-99/40759中所披露的直線加速器10的耦合腔。束12經(jīng)由在“第η”加速腔14與“第η+1”腔16之間的軸向孔口 18從“第η”加速腔14傳遞至“第η+1”腔16。每個(gè)腔也具有半孔口 18a和18b從而使得當(dāng)多個(gè)這樣的結(jié)構(gòu)堆疊在一起時(shí)，產(chǎn)生線性加速器。
[0017]每個(gè)相鄰成對(duì)的加速腔也經(jīng)由“耦合腔”連通，“耦合腔”允許射頻信號(hào)沿著直線加速器傳輸并且因而形成加速了電子(或其它帶電粒子)的駐波。耦合腔的形狀和構(gòu)造影響了耦合的強(qiáng)度和相位。在第η與第η+1腔之間的耦合腔20可以按照在W0-A-99/40759中所描述的方式調(diào)整，其中，其包括圓柱形腔，在圓柱形腔中安置可旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電葉片22。如在W0-A-99/40759和W0-A-01/11928 (其為熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的讀者所參閱的)中所描述的那樣，這通過(guò)旋轉(zhuǎn)所述葉片(由于其旋轉(zhuǎn)不對(duì)稱)而允許加速單元之間耦合的強(qiáng)度和相位發(fā)生變化。
[0018]應(yīng)當(dāng)指出的是，葉片是旋轉(zhuǎn)地非對(duì)稱的，其中，其較小旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致“耦合腔”新的并且不全等的形狀，如由射頻信號(hào)所“觀察”。180°的半旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致全等形狀，并且因而葉片具有特定程度的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。但是，更少的旋轉(zhuǎn)將影響耦合并且因此葉片并不具有完全旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性，出于本發(fā)明的目的，其因此為不對(duì)稱的。
[0019]第η加速腔14由固定的耦合單元而耦合到第η-1加速腔。這在圖2所示的結(jié)構(gòu)中為展示為半單元24。這個(gè)半單元與相鄰結(jié)構(gòu)中的相對(duì)應(yīng)的半單元配合。同樣，第η+1加速單元16通過(guò)由半單元26和相鄰結(jié)構(gòu)中相對(duì)應(yīng)半單元所構(gòu)成的單元而連接到第η+2這樣的單元。
[0020]在直線加速器10的操作期間，耦合腔20、24和26和加速腔14、16全都保持在超高真空(即，大約10_7Pa或低于10_7Pa的壓力)。如上文所描述的那樣，這帶來(lái)驅(qū)動(dòng)所述葉片22旋轉(zhuǎn)的實(shí)際困難，特別是在若葉片應(yīng)如 申請(qǐng)人:的申請(qǐng)W0-A-2006/097697中所描述的那樣高速旋轉(zhuǎn)的情況下。
[0021]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的直線加速器110?？梢灾苯涌闯隹偨Y(jié)構(gòu)與在我們之前較早的申請(qǐng)中所披露的結(jié)構(gòu)幾乎相同。
[0022]相對(duì)于圖2的常規(guī)直線加速器10，僅添加了分別位于介于耦合腔120與第一加速腔114之間、和介于耦合腔120與第二加速腔116之間的開(kāi)口中的兩個(gè)絕緣隔壁128a和128b。在此實(shí)施例中，絕緣材料用于隔絕整個(gè)耦合腔120與直線加速器110的其余部分。適用于超高真空的任何絕緣材料能運(yùn)用于隔壁中，例如陶瓷材料，諸如高密度氧化鋁陶瓷。
[0023]隔壁128a、128b提供氣密屏障，允許耦合腔120處于大氣壓力，而直線加速器110的其余部分保持處于真空。當(dāng)然絕緣材料為不導(dǎo)電的，因此電場(chǎng)線穿過(guò)而傳到耦合腔120。因此，根據(jù)其特定旋轉(zhuǎn)角，導(dǎo)電葉片122繼續(xù)影響順著直線加速器110傳遞的rf信號(hào)。在一實(shí)施例中，絕緣材料可具有電介質(zhì)性質(zhì)，具有通常比真空的介電常數(shù)更高的介電常數(shù)。這可對(duì)耦合腔120的共振頻率具有影響，并且能通過(guò)相對(duì)于無(wú)電介質(zhì)材料的那些腔減小腔的尺寸來(lái)做出補(bǔ)償。由隔壁所隔絕的空間能例如被填充空氣或諸如SF6這樣的電介質(zhì)氣體，SF6提供更高的射頻擊穿電阻。
[0024]由于葉片122不再處于真空下，可使用更常規(guī)的手段來(lái)驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)，并且能實(shí)現(xiàn)更高的旋轉(zhuǎn)速度而不會(huì)有損在加速單元114、116中的真空。例如，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可從耦合腔120的外側(cè)直接耦合到葉片122。此外，不存在柔性波紋管52意味著“烘烤”溫度可更高，提聞了系統(tǒng)的無(wú)菌性。
[0025]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的直線加速器210。該視圖與先前的圖相比處于正交方位，以便最清楚地示出實(shí)施例。束軸線212延伸到頁(yè)面內(nèi)，且相鄰加速單元214和216 (未圖不)同樣延伸到頁(yè)面內(nèi)。
[0026]可旋轉(zhuǎn)的葉片222借助于陶瓷隔壁228而與加速腔隔絕。但在此實(shí)施例中，單個(gè)陶瓷隔壁228跨越整個(gè)耦合腔220而延伸，橫向于葉片222的旋轉(zhuǎn)軸線，從加速腔214開(kāi)口的邊緣延伸到另一側(cè)。葉片222相對(duì)應(yīng)地更短，以裝配于由隔壁228所限定的更短腔室內(nèi)，并且跨越耦合腔220長(zhǎng)度的小于一半而延伸。
[0027]這種設(shè)計(jì)比圖3所示的設(shè)計(jì)更易于制造。但是在某些方式中，將會(huì)希望葉片222延伸了所述耦合腔220的整個(gè)長(zhǎng)度。
[0028]圖5和圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的直線加速器310的正交視圖。
[0029]在此實(shí)施例中，單個(gè)圓柱形陶瓷隔壁在耦合腔320內(nèi)完全地圍繞葉片322延伸。圓柱的縱向軸線平行于葉片322的旋轉(zhuǎn)軸線而伸展，因此葉片在所有旋轉(zhuǎn)角裝配于隔壁內(nèi)。因此，葉片322自由延伸了耦合腔320的整個(gè)長(zhǎng)度以便當(dāng)電磁波順著線性加速器傳播時(shí)對(duì)電磁波提供最大可能的影響。
[0030]因此，本發(fā)明提供一種線性加速器，其中，采用了可旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電葉片來(lái)改變?cè)谙噜徏铀賳卧g的電磁耦合。葉片通過(guò)絕緣(和氣密)隔壁而與線性加速器的其余部分隔絕，從而使得在葉片周圍的壓力可高于加速器其余部分中的壓力。這極大地簡(jiǎn)化了可用于控制葉片旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)，允許在制造中更高的烘烤溫度和使用中更高的旋轉(zhuǎn)速率。
[0031]當(dāng)然將了解在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下可對(duì)上述實(shí)施例做出許多變型。
【權(quán)利要求】
1.一種線性加速器，包括: 布置為呈線性陣列的多個(gè)加速腔，其相鄰成對(duì)的加速腔經(jīng)由相應(yīng)耦合腔而電磁耦合；所述耦合腔中的至少一個(gè)包括可旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電元件，由此改變所述由耦合腔提供的所述率禹合; 其中借助于電絕緣隔壁而隔絕所述導(dǎo)電元件與所述加速腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性加速器，其中，所述電絕緣隔壁限定第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域包含所述導(dǎo)電元件，具有第一氣壓；所述第二區(qū)域具有第二氣壓；所述第二氣壓低于所述第一氣壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的線性加速器，其中，所述導(dǎo)電元件包括平坦葉片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的線性加速器，其中，所述平坦葉片基本上跨越所述耦合腔的整個(gè)長(zhǎng)度而延伸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的線性加速器，其中，所述平坦葉片跨越小于所述耦合腔的長(zhǎng)度一半而延伸。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的線性加速器，還包括耦合器件，延伸穿過(guò)所述耦合腔的外壁，用于將所述導(dǎo)電元件耦合到所述耦合腔外部的驅(qū)動(dòng)器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線性加速器，其中，也由所述電絕緣隔壁來(lái)隔絕所述耦合器件與所述加速腔。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的線性加速器，其中，所述電絕緣隔壁包括包圍著所述導(dǎo)電元件的圓柱形隔壁。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的線性加速器，其中，所述圓柱形隔壁的所述軸線平行于所述導(dǎo)電元件的旋轉(zhuǎn)軸線。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的線性加速器，其中，所述電絕緣隔壁隔絕所述耦合腔與所述相應(yīng)相鄰加速腔。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的線性加速器，其中，所述電絕緣隔壁橫向于所述導(dǎo)電元件的旋轉(zhuǎn)軸線而延伸。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的線性加速器，其中，所述電絕緣隔壁包括電介質(zhì)材料。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的線性加速器，其中，所述電絕緣隔壁包括陶瓷材料。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的線性加速器，其中，所述電絕緣隔壁包括適用于超聞?wù)婵盏牟牧稀?br> 【文檔編號(hào)】H05H7/22GK103430633SQ201280013266
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月14日
【發(fā)明者】J.艾倫, T.A.拉奇 申請(qǐng)人:伊利克塔股份有限公司