西門子直線加速器

Primus直線加速器實現(xiàn)三維適形調(diào)強的核心是因為內(nèi)置有單/雙聚焦的多葉光柵，光柵運動速度達到25毫米每光柵運動速度達到25毫米每秒，通過計算機計劃系統(tǒng)控制實現(xiàn)各種特殊腫瘤靶區(qū)形狀的非線性楔型板效果。具有6MV高能X線及5~14MeV六檔電子線調(diào)節(jié)功能，因此該機型不僅適形準確，還可根據(jù)臨床要求采用光子和電秒，通過計算機計劃系統(tǒng)控制實現(xiàn)各種特殊腫瘤靶區(qū)形狀的非線性楔型板效果。具有6MV高能X線及5~14MeV六檔電子線調(diào)節(jié)功能，因此該機型不僅適形準確，還可根據(jù)臨床要求采用光子和電子能量的不同進行不同的配套，適應全身深部及淺表各部位腫瘤治療需要。

該設備裝配了世界知名品牌LAP價值20萬美元的激光燈，該激光燈的各項性能指標全面優(yōu)于一般激光燈，激光線束更細，亮度更高，性能更穩(wěn)定。每一個激光軌都有一個帶獨立激光定位反饋控制裝置的光編碼器定位和校驗系統(tǒng)，使激光線具有極高的運行定位精度，能準確的勾畫出病人體表上的三點中心，保證了病人定位及每次治療時的復位精度。2100433B

三維適形調(diào)強放射治療技術，是運用放射治療專用計算機系統(tǒng)，根據(jù)腫瘤形狀進行精確定位，讓高劑量曲面緊緊包裹住腫瘤而避開周圍的正常組織，通過調(diào)整靶區(qū)內(nèi)的射線束強度，使腫瘤組織內(nèi)的每一處都得到理想劑量照射的技術。

三維適形調(diào)強放療所采用的是由計算機控制的多束且強度不等的射線。它通過計算機逆向計算而后在立體空間上實施不均勻照射，其結果是在腫瘤受到致死照射的同時最大限度地保護了周圍正常組織，從而減輕了放療反應，提高了治療效果。主要適用于腫瘤形狀復雜，或腫瘤周邊有較多放射敏感組織，或腫瘤周邊有重要器官包繞著的患者。此技術復雜，療效好。

小型質子直線加速器主要用于質子治療.。90年代初美國Hamm，Grandall等人首先提出利用S波段直線加速器進行質子治療的建議。利用S波段邊耦合直線加速器獲得毫米質子束，可以使用醫(yī)用電子直線加速器現(xiàn)成的高頻技術,我們也對此進行了研究。除質子治療外，這種加速器還可用作材料科學和生命科學研究。2100433B

按被加速粒子的種類，可分為電子、質子和重離子直線加速器。

直線加速器電子直線加速器

可采用行波或駐波加速粒子。當采用行波加速時，可使結構設計成等阻抗或等梯度型。等阻抗型是一種均勻的加速結構，即結構的各尺寸沿軸不變，便于設計和制造，缺點是微波功率在結構中的損耗不均勻，對較長的直線加速器來說，沿軸的結構溫控較不容易。等梯度型加速結構避免了這個缺點，代價是沿軸的結構尺寸有慢變化，使設計和制造較復雜些。

直線加速器質子直線加速器

質子的靜止質量是電子的1,800多倍，在其很長的加速范圍內(nèi)，速度遠小于或小于光速，因而采用駐波加速結構，以獲得較高的有效分路阻抗和加速效率。質子的動能由1兆電子伏到1,000兆電子伏，其速度由光速的4.6%到87.5%。為使結構在不同能區(qū)均有較高的加速效率，需采用不同的結構。如：①質子的動能由小于1兆伏加速到幾兆伏，可采用高頻四極型加速結構（Radio Frequency Quadrupole，RFQ）。在一圓柱腔的中心部位，方位角對稱地設置四個軸向高頻電極，在它們所圍的近軸區(qū)，產(chǎn)生四極聚焦電場，以徑向聚焦束流；沿軸可周期性地調(diào)變每個電極的徑向尺寸，以得到在軸向群聚和加速束流的軸向電場。它兼具聚束、聚焦和加速幾種作用，是20世紀70年代興起的加速結構，選用頻率為200—400兆赫。②質子動能要由幾兆電子伏加速到150兆電子伏左右，可采用漂移管型結構（又稱阿爾瓦雷茨結構），是20世紀40年代末由L.阿爾瓦雷茨首先提出和建造的。在圓柱形腔內(nèi)，沿軸周期性地設置長度隨能量漸增的電極。當高頻電場處在正半周時，質子束團在電極間被加速；當處在負半周時，質子束團躲在電極內(nèi)不受負半周減速場的影響而漂移前進，故又稱電極為漂移管。在漂移管內(nèi)安放四極磁鐵，可徑向聚焦束流，選用的頻率為200—400兆赫。③當質子動能要由150兆電子伏加速到更高能量，通常采用耦合腔加速結構。在該能區(qū)內(nèi)對質子束的徑向聚焦已較容易，可將四極磁鐵移到加速腔外，使頻率提高到800—1,300兆赫，以提高加速效率。這種結構也可用于加速電子，工作頻率通常為1,300—3,000兆赫。

直線加速器重離子直線加速器

較接近于質子直線加速器，只是在同樣動能下，粒子運動速度更低，因而工作頻率也更低，一般在27—150兆赫左右。早期的這類加速器，采用維德羅加速結構?，F(xiàn)代的這類加速器按能區(qū)可采用高頻四極型或阿瓦萊茲型?，F(xiàn)今發(fā)展的重離子加速結構，如柱形和平面螺旋線結構、分離環(huán)諧振腔結構等，它們的特點是徑向尺寸較小、公差要求較松、可做成許多短腔組合成整臺加速器，既便于采用超導技術，又利于展寬重離子的范圍和能量連續(xù)可變的需求。

直線加速器超導直線加速器

利用超導材料做成的結構，其功耗幾乎可略去不計，因而可用較小微波功率建立較高的加速電場。這類加速腔大多采用內(nèi)表面涂有氧化保護層的純鈮材料制成，置于液氮和液氦逐級冷卻的低溫容器中，可冷卻至4.2K或更低。加速電場可達幾兆伏/米至20兆伏/米以上。將超導腔用于高能直線加速器，優(yōu)勢更顯著。如用于強流質子直線加速器的高能段（約150—1,000兆電子伏），由于功耗可略去不計，可選用束通道孔徑較大的結構，可有效避免高能強流束沿途損失造成嚴重的放射性污染。此外，還有利于提高加速場強，減小設備規(guī)模和運行費用等。提議中的超導正負電子直線對撞機（TESLA），選用比其他同類對撞機方案（5,700—11,400兆赫）低得多的頻率（1,300兆赫）和較大的束孔徑，除仍有較高的加速電場（約25兆伏/米）外，束流在腔壁上感生的尾場相對很小，較易確保束流的高品質（發(fā)射度小、能散小等）。

直線加速器是各類加速器中被最廣泛應用的加速器類型（見粒子加速器）。

強流質子直線加速器按其束流時間結構可分為連續(xù)束和脈沖束兩類。連續(xù)束強流質子直線加速器主要用于核能領域，如嬗變核廢料、增殖核燃料、提供潔凈核能等，建造難度極大。目前美國、西歐和日本都在進行研究工作。脈沖束強流質子直線加速器主要用于高通量脈沖散裂中子，它是有重要價值的科學研究裝置，主要利用中子散射研究凝聚態(tài)物理。目前美國準備建造的NSNS(National Spallation Neutron Source)和西歐計劃建造的ESS(European Spallation Source)均屬此類。為了獲得幾十安培的窄脈沖束，需要在直線加速器后設置一個積聚環(huán)(Accumulator)。從直線加速器引出的負氫離子束被注入積聚環(huán)，在注入時負氫離子被剝離為質子。直線加速器束流脈沖寬度約1ms，可以注入約一千圈，然后一次引出送到重核靶上。強流質子直線加速器還可用于其他方面。例如利用質子束打靶時產(chǎn)生的π介子及其衰變產(chǎn)物μ介子和中微子進行粒子物理和核物理的研究(如中微子振蕩等)，在武器研究方面也有多種用途。