放射治療設(shè)備期末復(fù)習(xí)題

1、1 名詞解釋1. 放射源：能輸出射線的物質(zhì)（元素）或設(shè)備。2. 放射線：能使物質(zhì)電離的電磁波或粒子流。3.PDD：即百分深度劑量，在標(biāo)準(zhǔn)照射條件下（照射野尺寸10cm×10cm，SSD=100cm），將各種射線在水模體中射野中心軸上的最大輻射劑量點(diǎn)設(shè)定為1（100%），射野中心軸上其他各點(diǎn)的輻射劑量與最大劑量點(diǎn)的輻射劑量比值就是該點(diǎn)的相對(duì)劑量，將各點(diǎn)連接成為一條平滑的曲線就是這種射線的百分深度劑量特征曲線，通常稱之為百分深度劑量曲線。4.半衰期是指放射性核素在發(fā)生衰變的過程中，原子核數(shù)目從初始值減少到一半時(shí)所需要的時(shí)間，其值與衰變常數(shù)成反比：5.吸收劑量D是單位質(zhì)量的受照射物質(zhì)吸收的

2、輻射能量。單位是J·kg-1即戈瑞。1Gy100cGy（臨床用單位）6.建成區(qū)：間接致電離輻射的能量越高，最大劑量點(diǎn)的輻射深度越深，通常用“建成區(qū)”來表示間接致電離輻射能量特性。7.照射野：簡(jiǎn)稱射野，表示射線束經(jīng)準(zhǔn)直器后垂直通過體模的范圍，從體模表面的截面大小表示射野的表面積。臨床劑量學(xué)規(guī)定體模內(nèi)50%等劑量曲線的延長(zhǎng)線交于體模表面的區(qū)域定義為照射野的大小。8.加速器是“帶電粒子加速器”的簡(jiǎn)稱。理論基礎(chǔ)：帶電粒子在電場(chǎng)中必然會(huì)受到電場(chǎng)力的作用，其結(jié)果是帶電粒子的速度增加，能量提高。電場(chǎng)可以讓粒子提高速度并獲得能量，磁場(chǎng)可以改變粒子的運(yùn)動(dòng)方向。9.射程：（射線在水模體中的輻射深度有明顯

3、的終點(diǎn)）射線的輻射深度，粒子沿入射方向從入射位置至完全停止位置所經(jīng)過的直線距離稱為射程直接致電離輻射的射線（電子線，質(zhì)子束，重離子線）都具有明顯的“射程”，間接致電離輻射的射線（中子束，kv級(jí)X線高能X線，射線）沒有明顯的“射程”。10.負(fù)載特性：描述一臺(tái)加速器的束流輸出能量、束流輸出功率和束流強(qiáng)度（劑量率）隨束流負(fù)載的變化規(guī)律。11.相速度：波的相位在空間中傳遞的速度，相速度并不代表任何一種物體（粒子、光子）的實(shí)際運(yùn)行速度，它描述的只是一種狀態(tài)的傳播速度12.后裝機(jī)：近距離后裝治療機(jī)的簡(jiǎn)稱。首先按照不同部位選用合適的“施源器”，并通過腔道或組織間置入的方法將施源器緊貼在病變部位，然后由控制系

4、統(tǒng)自動(dòng)將放射源送進(jìn)施源器實(shí)施近距離放射治療。由于事先置入施源器，然后，在計(jì)算機(jī)控制下，由機(jī)器自動(dòng)將放射源送入治療部位的施源器內(nèi)實(shí)施治療，所以人們給這種設(shè)備取名為近距離后裝治療機(jī)13.微波源：產(chǎn)生微波的器件。有磁控管和速調(diào)管兩種。14.AFC：微波頻率自動(dòng)控制系統(tǒng)，是為了協(xié)調(diào)微波源與加速管之間電磁振蕩頻率一致性的重要環(huán)節(jié)。15.跳頻：通過改變頻率來轉(zhuǎn)換電子能量的方式叫做跳頻控制.16.PFN高壓脈沖形成網(wǎng)絡(luò)，處于高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)的關(guān)鍵器件之首。之所以設(shè)置PFN，其根本目的是用來產(chǎn)生磁控管或速調(diào)管所需要的高壓方波負(fù)脈沖。因?yàn)檫@種PFN器件是根據(jù)開放式傳輸線理論而設(shè)計(jì)的仿真?zhèn)鬏斊骷?，所以，PFN通常

5、也被稱為仿真?zhèn)鬏斁€，簡(jiǎn)稱“仿真線”。17.動(dòng)態(tài)無旋電場(chǎng)：所謂“無旋場(chǎng)”，是指電場(chǎng)有頭有尾，從正電荷出發(fā)，到負(fù)電荷終止；交變電場(chǎng)（動(dòng)態(tài)電場(chǎng)）的方向和強(qiáng)度隨時(shí)間而變化。醫(yī)用電子直線加速器所采用的就是“動(dòng)態(tài)無旋電場(chǎng)”18.帕（Pa）：1Pa等于垂直于面積為1平方米的表面上均勻作用1N的壓力，即：1帕（Pa）=1牛頓/平方米。19.同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)與核外電子數(shù)，不同中子數(shù)的同一元素的不同核素互為同位素20.光子：對(duì)波長(zhǎng)特別短的X射線和射線等電磁波而言，它們更顯粒子特性，因此物理學(xué)上把它們叫做光子3. 簡(jiǎn)答題一、醫(yī)用電子直線加速器采用的是交流動(dòng)態(tài)加速電場(chǎng)，可以分為兩種結(jié)構(gòu)類型：1.以行波加速管為核

6、心技術(shù)的“行波加速器”，高能機(jī)都是滾筒型結(jié)構(gòu)，（早期低能機(jī)是支臂型結(jié)構(gòu)）。2.以駐波加速管為核心技術(shù)的“駐波加速器”，高能機(jī)和低能機(jī)都是支臂型結(jié)構(gòu)?；驹恚涸凇案邏好}沖調(diào)制系統(tǒng)”的統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制下，一方面，“微波源”向加速管內(nèi)注入微波功率，建立起動(dòng)態(tài)加速電場(chǎng)；另一方面，“電子槍”向加速管內(nèi)適時(shí)發(fā)射電子。只要注入的電子與動(dòng)態(tài)加速電場(chǎng)的相位和前進(jìn)速度（行波）或交變速度(駐波)都能保持一致，即達(dá)到同步加速條件，那么，就可以讓電子受到持續(xù)加速（加能）。如果被加速后的電子直接從輻射系統(tǒng)的“窗口”引出，就是高能電子射線，打靶之后引出，就是高能X射線。二、放射性核素：是指通過放射性衰變而發(fā)射出各種射線的不穩(wěn)

7、定和核素的統(tǒng)稱。特性：每時(shí)每刻都有射線輸出，但隨著時(shí)間的推移，輻射能力逐步衰減。通常用“半衰期”和“平均壽命”來表示放射性核素的這種衰減特性。半衰期過后，甚至衰減報(bào)廢以后的放射性核素仍然會(huì)有射線輸出。例：天然238U，232Th，人工60Co 三、行波加速管工作原理：1.建立行波電場(chǎng)：使微波在圓形波導(dǎo)管內(nèi)傳輸時(shí)，可以激勵(lì)起一種在中心軸區(qū)域具有縱向分量的行波電場(chǎng)（TM01模）。相當(dāng)于朝前移動(dòng)的電場(chǎng)，在每一時(shí)刻，電場(chǎng)強(qiáng)度一半向前，一半向后，即只有一部分為電子的加速相位。當(dāng)滿足行波電場(chǎng)的同步加速條件（被加速的電子必須始終與行波電場(chǎng)同步前進(jìn)；電子必須始終處于加速相位）時(shí)，電子始終被加速，即可達(dá)到加速目

8、的。行波電場(chǎng)的“相速度”必然會(huì)大于光速。在圓波導(dǎo)中周期性地設(shè)置帶中孔的圓形金屬膜片，即用盤荷波導(dǎo)加速管讓相速度降下來，以使電子速度與之相等。自動(dòng)穩(wěn)相原理：實(shí)際上，在行波加速過程中，始終保持嚴(yán)格同步是不可能的。電子會(huì)均勻分布在行波電場(chǎng)的每一個(gè)相位上，只有電子處于相位為/2時(shí)，可以一直加速。電子在單位距離上的能量增益為eEz相聚束原理：按照自動(dòng)穩(wěn)相原理的方法進(jìn)行分析可知，只要將平衡相位設(shè)在相位的位置上，各個(gè)相位注入的電子就都會(huì)向相位處會(huì)聚，但這時(shí)的電子能量增益為零。這個(gè)過程稱為行波電場(chǎng)對(duì)電子的“俘獲”過程，當(dāng)電子在每一個(gè)電場(chǎng)周期內(nèi)都被會(huì)聚成一個(gè)個(gè)“電子束團(tuán)”之后，將平衡相位逐步拉到盡量靠近的波峰前

9、，就可以按照所設(shè)想的能量增益梯度加速這些“電子束團(tuán)”。四、駐波加速管的工作原理：作為模工作的駐波加速管，當(dāng)1#腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為正時(shí)，則2#腔內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度為負(fù)；反之，當(dāng)1#腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樨?fù)值時(shí)，則2#腔內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)檎?；相鄰腔?nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度總是這樣交替變換，幅度則隨著時(shí)間逐漸由小變大，再由大變小，周而復(fù)始。如果在1#腔的電場(chǎng)強(qiáng)度由負(fù)變正的瞬間注入一個(gè)電子，則電子在前進(jìn)的同時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度不斷增加，電子不斷獲得能量，電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到峰值時(shí)，電子也正好到達(dá)1#加速腔的中央位置，之后電場(chǎng)強(qiáng)度開始下降，電子依靠慣性在后半腔中飛行；當(dāng)電子進(jìn)入2#腔的瞬間，相鄰加速腔的電場(chǎng)強(qiáng)度方向正好翻轉(zhuǎn)，這時(shí)，1#腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度

10、變?yōu)樨?fù)值，2#腔內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)檎担娮佑衷?#腔內(nèi)被繼續(xù)加速獲得更高的能量。當(dāng)相鄰加速腔的電場(chǎng)強(qiáng)度方向再次翻轉(zhuǎn)時(shí)，電子又進(jìn)入了下一個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度為正值并不斷增加的加速腔內(nèi)。這樣，盡管相鄰加速腔電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向一直交替變換，但電子卻一直處于加速相位，所以，電子能量可以得到持續(xù)增加，直至達(dá)到我們所期望的電子能量。這就是駐波加速管的基本工作原理。不論工作于何種駐波工作模式，駐波加速管的同步加速條件是：必須滿足電子渡越一個(gè)駐波長(zhǎng)度的時(shí)間正好等于駐波振蕩的半周期：散焦作用：是在腔內(nèi)電場(chǎng)由負(fù)變正瞬間注入的同步電子，2和隨后注入。由于受到不同強(qiáng)度的電場(chǎng)作用，其加速效果不同，1最快，次之，最慢。之后其距離

11、將越來越遠(yuǎn)。最后可能處在加速腔時(shí)，而和所在腔已經(jīng)為減速腔，而因此丟失，最后只剩，此為散焦作用。5、 為何加速器的實(shí)際是加能器：粒子速度為，光速，二者比值速度的粒子能量與靜止質(zhì)量間的關(guān)系為根號(hào)下（平方）其中粒子的速度只能無限接近光速而永遠(yuǎn)不能超過光速，所以為當(dāng)粒子速度較低時(shí)，能量隨速度增加較明顯；當(dāng)粒子速度接近光速后，無限接近于，粒子速度增加也微乎其微，但粒子的能量卻迅速增加，故此時(shí)實(shí)際是增加粒子的能量根據(jù)相對(duì)論原理，任何粒子的速度只能無限接近光速而永遠(yuǎn)不能超過光速，但粒子所獲得的能量可以無限增長(zhǎng)。6、 磁控管的工作原理：利用輪輻狀的電子群不斷從直流電場(chǎng)獲得能量，通過與高頻感應(yīng)電場(chǎng)的同步交互作用

12、，將能量再次傳遞給高頻感應(yīng)電場(chǎng)，并以高頻微波能量的形式輸出。高頻感應(yīng)電場(chǎng)的產(chǎn)生：做圓滾線運(yùn)動(dòng)的電子掠過陽極諧振腔口所對(duì)應(yīng)的位置時(shí)，必然會(huì)在空腔開口處感應(yīng)產(chǎn)生正負(fù)電荷，這種感應(yīng)產(chǎn)生的正負(fù)電荷會(huì)與運(yùn)動(dòng)電子一起做相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。由于每一個(gè)空腔就相當(dāng)于一個(gè)并聯(lián)諧振電路，因而就會(huì)在磁控管內(nèi)引起高頻電磁震蕩，從而產(chǎn)生高功率微波場(chǎng)。高頻感應(yīng)電場(chǎng)切向分量對(duì)運(yùn)動(dòng)電子的作用效果是讓運(yùn)動(dòng)的電子減速，并將電子能量轉(zhuǎn)換為高頻感應(yīng)電場(chǎng)的能量。高頻感應(yīng)電場(chǎng)徑向分量的作用是對(duì)運(yùn)動(dòng)電子的“位相群聚”效應(yīng)。高頻感應(yīng)電場(chǎng)徑向分量的存在，使落后于最佳位相的運(yùn)動(dòng)電子得到加速，向最佳位相靠攏；而超前于最佳位相的運(yùn)動(dòng)電子被減速運(yùn)行，其效果也是向

13、最佳位相靠攏。這種向最佳位相靠攏的現(xiàn)象我們稱之為“位相群聚”，這正是我們所設(shè)想的電子聚集效果。7、 磁控管：是集微波產(chǎn)生與功率放大于一體的大功率微波器件。速調(diào)管：是一種微波功率放大器件，其前端必須配備可以產(chǎn)生小功率微波源的微波驅(qū)動(dòng)器（RF Driver），兩者共同構(gòu)成大功率微波源。8、 臨床上目前外照射的主流機(jī)型是醫(yī)用電子直線加速器。內(nèi)照射的主流機(jī)型是后裝治療機(jī)，簡(jiǎn)稱后裝機(jī)。9、 在醫(yī)用電子直線加速器中，之所以設(shè)置高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)（HT Pulse Modulator），主要原因在于加速電場(chǎng)是動(dòng)態(tài)交變電場(chǎng)。一方面，向微波源提供脈沖負(fù)高壓是能夠產(chǎn)生高能微波功率的必要條件之一。另一方面，為了讓電子

14、發(fā)射系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)射電子，以滿足同步加速條件，必須對(duì)電子的發(fā)射時(shí)機(jī)（相位）、發(fā)射數(shù)量（脈沖波形和脈沖幅度）等進(jìn)行有效控制，這也是高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)的重要任務(wù)之一。圖解：1行波控相自動(dòng)穩(wěn)頻系統(tǒng)P194 3dB耦合器移相器的作用：行波控相自動(dòng)穩(wěn)頻系統(tǒng)的核心器件是3dB耦合器和一個(gè)移相器。3dB耦合器是一個(gè)包括兩個(gè)輸入端（A端、B端）和兩個(gè)輸出端（X端、Y端）的4端口微波檢測(cè)器件。如果A端和B端輸入信號(hào)的相位不同，則不論幅值是否相等，則X端和Y端輸出信號(hào)的幅值都不會(huì)相等，右圖中的A和B等幅，但相位不同，所以合成之后在X端和Y端的輸出幅值不同，相位也不同；反之，如果A端和B端輸入信號(hào)的相位相同，則不論幅值是

15、否相等，則X端和Y端輸出信號(hào)的幅值永遠(yuǎn)相等，左圖中的A和B幅值不同，但相位相同，所以合成之后在X端和Y端輸出的幅值完全相同。工作原理當(dāng)加速器工作于所設(shè)定的工作頻率時(shí)，設(shè)置于不同位置的兩個(gè)微波探針采集到的微波信號(hào)一般不是同相位，因此，必須在一個(gè)輸入端（例如圖中的B端）串接一個(gè)可以調(diào)節(jié)相位的移相器。當(dāng)行波加速器在每個(gè)工作頻率（不同能量）運(yùn)行時(shí)，通過移相控制，可將輸入到3dB耦合器A端和B端的信號(hào)調(diào)整為同相位輸入，這時(shí)，X端和Y端輸出的信號(hào)幅值相等，系統(tǒng)不作調(diào)節(jié)；當(dāng)頻率變化時(shí)，因輸入端相位的變化必然會(huì)引起X端和Y端輸出幅值的變化，通過控制電路和調(diào)諧機(jī)構(gòu)就可以將磁控管的諧振頻率拉回到設(shè)定的工作頻率，從

16、而達(dá)到控相自動(dòng)穩(wěn)頻目的。會(huì)畫同相和異相的矢量合成圖：2.史密斯圓圖反映的信息，能反映磁控管什么特性，負(fù)載阻抗在什么區(qū)域磁控管的負(fù)載特性一般是用“史密斯（Smith）圓圖”進(jìn)行圖解分析。史密斯（Smith）圓圖是射頻與微波技術(shù)中常用的一種計(jì)算傳輸線反射系數(shù)與特征阻抗的圖解工具。它采用的是復(fù)數(shù)坐標(biāo)系，其橫坐標(biāo)為復(fù)數(shù)阻抗的實(shí)部，代表純電阻性負(fù)載(R)；縱坐標(biāo)為復(fù)數(shù)阻抗的虛部(X)，其中90°代表純電感性負(fù)載（XL），-90°代表純電容性負(fù)載(XC)，因此，史密斯（Smith）圓圖橫坐標(biāo)的上半部分是偏電感性阻抗（R+jXL），下半部分是偏電容性阻抗（R-jXC）。同心圓是等阻抗線，

17、其半徑的長(zhǎng)短就代表了負(fù)載阻抗的大小，每一個(gè)圓周上任一點(diǎn)所處的角度就是阻抗角。圖中實(shí)線組成的弧線族是等反射功率線；虛線組成的曲線族是等頻率牽引線。從微波反射角度來看，偏電感性負(fù)載（R+jXL）反射波的相位落后于前進(jìn)波，偏電容性負(fù)載（R-jXC）反射波的相位超前于前進(jìn)波，由圖可知，不同特性的負(fù)載阻抗（不同的半徑與角度）會(huì)引起不同的微波反射功率和不同的頻率牽引程度。其他由于醫(yī)用電子直線加速器可以輸出不同能量的X線和電子射線，輸出能量可以從幾個(gè)兆電子伏到幾十兆電子伏，基本可以滿足臨床需求，且其成本較低，因而得到了迅速發(fā)展。其他幾類醫(yī)用加速器，雖然性能也比較優(yōu)越，但由于結(jié)構(gòu)更加龐大、成本太高等原因，致使

18、他們的發(fā)展速度比較緩慢，真正投入臨床應(yīng)用的很少。醫(yī)用電子直線加速器是現(xiàn)代放射治療技術(shù)的核心設(shè)備。放射治療設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)將進(jìn)入主要以醫(yī)用電子直線加速器為核心技術(shù)、多學(xué)科綜合運(yùn)用、外圍設(shè)備綜合配套的精確放射治療時(shí)代。術(shù)中放療加速器等小型專用放射治療裝置和質(zhì)子加速器、重離子治療等裝置也將是未來開發(fā)研究的重要課題。電子是輕粒子，質(zhì)子和中子是較重的離子。帶電粒子輻射需要具備兩個(gè)必要條件：要有帶電的粒子（電子）源，要有加速電場(chǎng)。軔致輻射又稱為剎車輻射，指高速運(yùn)動(dòng)的電子驟然減速時(shí)發(fā)出的輻射，后泛指帶電粒子與原子或者原子核發(fā)生碰撞時(shí)突然減速發(fā)出的輻射。帶電粒子做加速或減速運(yùn)動(dòng)時(shí)必然伴隨電磁輻射。電離輻射的能量

19、又被稱為電離輻射的質(zhì)，用來描述放射線品質(zhì)與特征的一個(gè)物理量。實(shí)踐中一般用半價(jià)層表示中低能X射線的輻射能量。半價(jià)層：使X線束的強(qiáng)度減弱到原來的1/2時(shí)所需要的某種吸收體的厚度，就叫做該射線以某種材料為吸收體的半價(jià)層，單位一般是以毫米計(jì)算。電離輻射的“質(zhì)”主要是影響輻射深度；而電離輻射的“量”則對(duì)物質(zhì)的作用結(jié)果起決定性的作用。在某一時(shí)刻，處在特定能態(tài)的一定量的某種放射性核素在單位時(shí)間內(nèi)的衰變量稱為該核素的放射性活度。吸收劑量D是單位質(zhì)量的受照射物質(zhì)吸收的輻射能量。比釋動(dòng)能K是指間接致電離輻射在質(zhì)量為dm的物質(zhì)內(nèi)傳遞給次級(jí)帶電電離粒子的初始動(dòng)能總和dEtr除以dm而得的商，即KdEtr/dm。是用來

20、衡量間接電離輻射與物質(zhì)相互作用時(shí)，在單位質(zhì)量的物質(zhì)中轉(zhuǎn)移給次級(jí)帶電電離粒子的初始動(dòng)能總和是多少的一個(gè)物理量。當(dāng)量劑量是專為放射防護(hù)制定的人體等效吸收劑量的計(jì)量單位。照射野：表示射線束經(jīng)準(zhǔn)直器后垂直通過體膜的范圍，以體模表面的截面大小表示照射野的面積。源皮距：表示射線源到體模表面照射野中心的距離源瘤距：表示射線源沿射野中心軸到腫瘤組織內(nèi)參考點(diǎn)的距離源軸距：表示射線源到機(jī)架旋轉(zhuǎn)軸或機(jī)器等中心處的距離。百分深度劑量：標(biāo)準(zhǔn)照射條件下，射野中心軸上某一深度（d）厘米處的吸收劑量（Dd）與參考點(diǎn)深度（d0）處劑量（Dd0）之比的百分?jǐn)?shù)。水介質(zhì)是肌肉組織的最佳等效材料。加速器的理論基礎(chǔ)是：帶電粒子在電場(chǎng)中必

21、然會(huì)受到電場(chǎng)力的作用，其結(jié)果是帶電粒子的速度增加，能量提高。電場(chǎng)可使帶電粒子加速并獲得能量，磁場(chǎng)可讓帶電粒子改變運(yùn)動(dòng)方向。加速器的實(shí)際是“加能器”。根據(jù)相對(duì)論原理，任何粒子的速度只能無限接近光速而永遠(yuǎn)不能超過光速，但粒子所獲得的能量可以無限增長(zhǎng)。醫(yī)用加速器按粒子類型可分為：電子加速器、質(zhì)子加速器、重粒子加速器和中子治療加速器4類；按加速路徑可分為直線加速器和回旋加速器兩類；按用途可分為放射治療用加速器、為PET提供診斷專用核素的加速器兩類。模擬定位機(jī)，是一臺(tái)可以模擬加速器相關(guān)參數(shù)的X光診斷機(jī)。是為醫(yī)用加速器專門設(shè)計(jì)制造并獨(dú)立安裝的放療配套產(chǎn)品。以行波加速管為核心技術(shù)的“行波加速器”，高能機(jī)都是

22、滾筒型結(jié)構(gòu)（早期低能機(jī)是支臂型結(jié)構(gòu)）。以駐波加速管為核心技術(shù)的“駐波加速器”，高能機(jī)和低能機(jī)都是支臂型結(jié)構(gòu)。與行波加速管不同，駐波加速管是單色結(jié)構(gòu)，或者說是單頻微波器件，其工作頻帶很窄，饋入加速管的微波功率對(duì)頻率的變化非常敏感，微波頻率的微小變化就會(huì)引起微波傳輸功率的較大波動(dòng)，所以駐波加速管對(duì)微波工作頻率的穩(wěn)定性提出了更高的要求。在“通頻帶”范圍內(nèi)，不同相速度的行波電場(chǎng)可以同時(shí)向前傳輸?shù)奶匦裕头Q為行波加速管的“色散特性”。“色散”概念是借用了不同顏色的可見光在三棱鏡中因傳播速率不同導(dǎo)致折射率不同而分散開來的色散現(xiàn)象。行波加速管也有類似特性，所以我們可以說盤荷波導(dǎo)行波直線加速管是一個(gè)“色散系統(tǒng)

23、”。行波加速管的色散特性跟盤荷內(nèi)孔半徑與波長(zhǎng)的比值成反比關(guān)系。磁控管和速調(diào)管都是應(yīng)用在現(xiàn)代醫(yī)用電子直線加速器上技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)精細(xì)的大功率微波源。用波導(dǎo)管傳輸微波電磁場(chǎng)能量，不但傳輸功率大，能量損耗小，而且波導(dǎo)管的金屬外壁能起屏蔽作用，可以防止微波泄漏和輻射損失；同時(shí)，波導(dǎo)管具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、機(jī)械強(qiáng)度高、運(yùn)行壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。磁控管系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)包括管體和管外磁鐵兩大部分，而管體又可分為陰極和陽極兩個(gè)主要部分。小功率磁控管多采用永久磁鐵，大功率磁控管多采用電磁鐵。磁控管其實(shí)就是一種管內(nèi)被抽成高度真空狀態(tài)的特殊二極管結(jié)構(gòu)，但其輸入的是電功率，輸出的是微波功率。從外形上看，磁控管的一端有陰極（燈絲

24、）接頭，另一端是用高強(qiáng)度玻璃封堵的微波輸出端口，與而陽極與外殼連為一體（零電位）。磁控管的工作特性是在負(fù)載匹配的情況下，以陽極工作電壓為縱坐標(biāo)，以陽極工作電流為橫坐標(biāo)，由生產(chǎn)廠家通過實(shí)驗(yàn)測(cè)量并據(jù)實(shí)繪制“等磁通曲線”、“等功率曲線”和“等效率曲線”。速調(diào)管是微波產(chǎn)生與功率放大相對(duì)獨(dú)立的一種大功率微波源的核心部件，是基本結(jié)構(gòu)與工作原理都不同于磁控管系統(tǒng)的另一種大功率微波源，在現(xiàn)代高能醫(yī)用駐波電子直線加速器中得到普遍應(yīng)用。四端口環(huán)流器既可以隔離微波能量，也可以進(jìn)行功率分配，是醫(yī)用駐波電子直線加速器微波傳輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵波導(dǎo)器件之一。直線加速器對(duì)電子槍的基本技術(shù)要求主要包括：1、電子的發(fā)射數(shù)量（束流強(qiáng)度

25、）與陰極的結(jié)構(gòu)、陰極材料和加熱溫度（燈絲電流）有關(guān)；2、電子的發(fā)射角度與陰極和陽極的幾何形狀有關(guān)；3、電子的發(fā)射時(shí)機(jī)由控制電路來確定；4、電子射程取決于電場(chǎng)強(qiáng)度（陽極電壓）和電子在電場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)行距離。速調(diào)管的工作原理告訴我們，為了放大微波功率，也必需注入一簇簇高速運(yùn)動(dòng)的“電子注”，這就要求在陰極上也必須施加脈沖負(fù)高壓，以便產(chǎn)生比磁控管還要高的微波輸出功率。在醫(yī)用電子直線加速器中，之所以設(shè)置高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)，主要原因在于加速電場(chǎng)是動(dòng)態(tài)交變電場(chǎng)。一方面，向微波源提供脈沖負(fù)高壓是能夠產(chǎn)生高能微波功率的必要條件之一。另一方面，為了讓電子發(fā)射系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)射電子，以滿足同步加速條件，必須對(duì)電子的發(fā)射時(shí)機(jī)（相位）、發(fā)射數(shù)量（脈沖波形和脈沖幅度）等進(jìn)行有效控制，這也是高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)的重要任務(wù)之一。由此可見，“高壓脈沖”和“脈沖調(diào)制”是一個(gè)問題的兩個(gè)方面。為了產(chǎn)生大功率微波能量，必須設(shè)置“高壓脈沖電源”；而為了滿足電子與加速電場(chǎng)的同步加速條件，就必須設(shè)置“脈沖調(diào)制器”，兩者合一就構(gòu)成了高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)。脈沖電路通常是用分布參數(shù)進(jìn)行定性分析，并且用“脈沖波形”進(jìn)行定量計(jì)算。PFN的基本工作原理：與真實(shí)傳輸線的“分布參數(shù)”和“特