ЛИНЕЙНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕГУЛИРОВКИ Российский патент 2009 года по МПК H05H9/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в целом относится к быстродействующему линейному ускорителю электронов со стоячей волной и к регулировочному устройству для его установки, в частности применяемому для неразрушающего контроля и для радиационной медицины, в котором источником поля является ускоритель, способный возбуждать рентгеновские волны.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 представлена блок-схема известной системы ускорителя со стоячей волной. Как можно видеть, блок 1 управления последовательно формирует и выдает синхронизирующий импульс системы и команду на излучение пучка электронов. Команда на излучение пучка электронов представляет собой команду на подачу высокого напряжения. После получения команды на излучение пучка электронов включается высоковольтный контактор, и импульсный модулятор 2 вырабатывает высоковольтный импульс в соответствии с запускающим управляющим сигналом. Высоковольтный импульс поступает в импульсный трансформатор 3 рентгеновской установки, который дополнительно повышает его напряжение и по двум каналам высоковольтного импульса выдает его в генератор СВЧ-излучения (магнетрон 4) и в электронную пушку 6. СВЧ-генератор в первом канале высоковольтного импульса вырабатывает СВЧ-излучение. СВЧ-излучение передается в ускорительную трубку 7 через систему передачи СВЧ-излучения, в результате чего в ускорительной трубке 7 формируется стационарное ускоряющее электрическое поле, и электронная пушка 6 во втором канале высоковольтного импульса излучает пучок электронов. Пучок электронов поступает в ускорительную трубку 7 и ускоряется ее электрическим полем, в результате чего формируется пучок электронов высокой энергии и направляется на мишень. Возбуждение пучка рентгеновских лучей в результате взаимодействия электронов с мишенью формирует заданный уровень выходного излучения ускорителя, так что он может широко использоваться для получения полей для выполнения неразрушающего контроля и для других целей.

В обычном рабочем процессе системы ускорителя со стоячей волной между выдачей команды на излучение пучка электронов и выходом ускорителя на устойчивый режим работы (стабильный уровень, рентгеновского излучения) должны выполняться следующие стадии:

1. Плавный запуск

Для защиты магнетрона высоковольтное напряжение, вырабатываемое импульсным модулятором, при запуске повышается до полной величины не скачком, а постепенно. От выдачи высоковольтного импульса до выхода ускорителя на полную мощность проходит примерно 500 мс. Соответственно, уровень выходного рентгеновского излучения, возбуждаемого ускорителем, повышается медленно.

2. Стабилизация частоты (автоподстройка частоты)

Когда ускоритель излучает пучок излучения, особенно при высокой частоте следования импульсов, температура ускорительной трубки повышается в соответствии с мощностью СВЧ-излучения, и это изменение температуры ускорителя влечет за собой изменение характеристической частоты. Регулирование выходной частоты магнетрона, так чтобы она соответствовала характеристической частоте ускорительной трубки, в системе ускорителя со стоячей волной осуществляется устройством автоподстройки частоты, в результате чего обеспечивается длительная устойчивая работа системы ускорителя. Устройство автоподстройки частоты, получающее информацию о СВЧ-излучении в различных точках системы передачи излучения и оценивающее соответствие выходной частоты магнетрона характеристической частоте ускорительной трубки, вырабатывает соответствующие команды регулирования для приведения в соответствие выходной частоты магнетрона и характеристической частоты ускорительной трубки путем подстройки внутренних устройств магнетрона. Когда на ускоритель подается высокое напряжение, и он начинает испускать пучок излучения, СВЧ-излучение поступает в пространство ускорительной трубки, в котором формируется электрическое поле, в то время как потребление мощности ускорительной трубкой изменяется при изменении температуры, в результате чего изменяется характеристическая частота. В этом случае начинает работать устройство автоподстройки частоты, и работа системы стабилизируется путем последовательных циклов подстройки, в результате чего стабилизируется уровень выходного рентгеновского излучения. Время выполнения этого процесса обычно составляет от 500 мс до 5 с.

На фиг.2 приведена временная диаграмма, соответствующая работе известного ускорителя. Как можно видеть из диаграммы, приведенной на фиг.2, время Т3 стабилизации импульсов излучения ускорителя равно времени Т1 плавного запуска плюс время Т2 автоподстройки частоты.

Таким образом, в связи с выполнением стадий плавного запуска и автоподстройки частоты, время, которое проходит от выдачи в ускоритель команды на излучение пучка электронов до установления устойчивого уровня излучения, в известных системах ускорителей со стоячей волной составляет от 0,5 с до 5 с. Таким образом, временная задержка достаточно велика, и, кроме того, величина ее переменна и не отвечает требованиям работы быстродействующего ускорителя, что является недостатком для многих применений ускорителей со стоячей волной.

Автор изобретения разработал и предлагает систему досмотра контейнеров или больших грузов с использованием линейного ускорителя со стоячей волной. Быстродействие предлагаемой системы досмотра контейнеров или большегрузных фур таково, что досматриваемое транспортное средство может проходить через систему осмотра достаточно быстро и без остановки. Когда через систему проходит передняя часть транспортного средства, то для обеспечения безопасности водителя в ускоритель передается команда запрета излучения. Сразу же после получения команды на включение излучения в ускорителе формируется устойчивый уровень излучения, в результате чего обеспечивается быстрый и тщательный досмотр содержимого грузовой части транспортного средства. Обычное время реакции системы составляет примерно 100 мс. Поэтому для такой системы необходимо использование в качестве источника излучения новой системы ускорителя с высоким быстродействием.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для решения проблем известных технических решений в изобретении предлагается быстродействующий линейный ускоритель электронов со стоячей волной, способ быстрого управления излучением пучка электронов и регулировочное устройство для установки ускорителя. Для обеспечения высокого быстродействия система СВЧ-излучения начинает работать до подачи мощности на электронную пушку.

Для достижения целей изобретения предлагается линейный ускоритель со стоячей волной, который содержит: СВЧ-устройство, предназначенное для генерации СВЧ-излучения; устройство излучения пучка электронов, предназначенное для излучения пучка электронов; ускоритель, предназначенный для приема СВЧ-излучения, испускаемого СВЧ-устройством, формирования сверхвысокочастотного электрического поля для ускорения пучка электронов, излучаемого устройством излучения пучка электронов, и направления ускоренных электронов на мишень для возбуждения пучка лучей рентгеновского излучения; устройство синхронизации, предназначенное для формирования импульсного синхронизирующего сигнала, и устройство обеспечения быстрого излучения пучка электронов, которое принимает импульсный синхронизирующий сигнал, поступающий из устройства синхронизации, причем СВЧ-устройство начинает работать и генерировать СВЧ-излучение до начала работы устройства излучения пучка электронов в соответствии с импульсным синхронизирующим сигналом, и устройство обеспечения быстрого излучения пучка электронов управляет работой устройства излучения пучка электронов таким образом, что устройство излучения пучка электронов начинает излучать пучок электронов после того, как СВЧ-устройство выйдет в устойчивый режим работы, так чтобы ускоритель мог возбуждать пучок лучей рентгеновского излучения.

При работе линейного ускорителя электронов со стоячей волной команда на подачу высокого напряжения и команда на излучение пучка электронов разделены. Сначала в системе формируется и выдается команда на подачу высокого напряжения, и включается подача мощности для системы генерации СВЧ-излучения, то есть модулятор вырабатывает высокое напряжение, когда устройство управления выдает команду на подачу высокого напряжения. Высокое напряжение импульса дополнительно повышается с помощью импульсного трансформатора для обеспечения работы магнетрона. При подаче высоковольтного импульса магнетрон генерирует СВЧ-излучение. СВЧ-излучение поступает в ускорительную трубку по системе передачи СВЧ-излучения, и в ней формируется ускоряющее электрическое поле со стоячей волной. Начинает работать устройство автоподстройки частоты, так чтобы частота выходного СВЧ-излучения магнетрона соответствовала характеристической частоте ускорительной трубки, и система в целом плавно выходит на устойчивый режим генерации СВЧ-излучения. Система управления выдает команду на излучение пучка электронов в соответствии с имеющимися условиями, и начинает работать система подачи мощности на электронную пушку, то есть управляющее устройство, запускающее электронную пушку, вырабатывает импульс запуска электронной пушки по команде излучения пучка электронов. Система подачи мощности на электронную пушку, получив импульс запуска электронной пушки, вырабатывает импульс электронной пушки. Напряжение импульса электронной пушки повышается с помощью импульсного трансформатора для формирования высоковольтного импульса, который подается на электронную пушку для получения пучка электронов. Пучок электронов взаимодействует со стационарным ускоряющим электрическим полем со стоячей волной в ускорительной трубке, в результате чего электроны ускоряются и направляются на мишень для возбуждения пучка рентгеновских лучей, обеспечивающего стабильную дозу облучения.

Быстродействие предлагаемого в изобретении линейного ускорителя электронов со стоячей волной в большей степени зависит от системы подачи мощности на электронную пушку, нежели от системы подачи мощности для генерации СВЧ-излучения. Быстродействие всей системы достигается путем подачи высокого напряжения на электронную пушку для обеспечения быстрого выхода в устойчивый режим работы. В экспериментах было получено, что в предлагаемом в изобретении быстродействующем линейном ускорителе электронов со стоячей волной время от выдачи команды на излучение пучка электронов до стабилизации пучка рентгеновских лучей, возбуждаемых ускорителем, не превышает 100 мс.

В предлагаемом в изобретении быстродействующем линейном ускорителе электронов со стоячей волной может осуществляться точное управление рабочим режимом электронной пушки, поскольку процесс возбуждения пучка рентгеновских лучей управляется подачей мощности для ее работы, так что может быть получено микродозовое рентгеновское излучение. Такое рентгеновское излучение имеет большие перспективы применения в радиационной медицине. Путем точного управления дозой излучения можно улучшить коэффициент использования и эффективность дозы облучения для снижения переоблучения или неправильного облучения пациента.

В изобретении также предлагается быстродействующая система досмотра контейнеров и большегрузных фур. При использовании в качестве источника излучения предлагаемого в изобретении быстродействующего линейного ускорителя электронов со стоячей волной передняя часть транспортного средства может пройти мимо излучателя без облучения, а грузовая часть транспортного средства при этом может быть тщательно проверена, в результате чего обеспечивается безопасность водителя и одновременно высокая эффективность досмотра. Быстродействие является особенно важной особенностью изобретения, поскольку быстродействующая система досмотра может обеспечивать быстрый досмотр очереди транспортных средств в непрерывном режиме. Очередь транспортных средств может досматриваться при скорости прохождения туннеля системы досмотра, равной 1-4 м/с, то есть эффективность досмотра повышается. Время досмотра большегрузной фуры сокращается с 2-3 минут, обеспечиваемых известными системами, до 10 секунд и даже менее.

Предлагаемый в изобретении быстродействующий линейный ускоритель электронов со стоячей волной также может быть применен в качестве источника радиации в системах, к которым предъявляются определенные требования по частичному облучению продукции на производственной линии, когда одна часть изделия должна облучаться, а другая часть не должна облучаться.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и/или другие особенности и достоинства настоящего изобретения будут более очевидны из нижеприведенного подробного описания предпочтительных вариантов его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, где

Фиг.1 - блок-схема известного ускорителя.

Фиг.2 - временная диаграмма работы известного ускорителя, схема которого представлена на фиг.1.

Фиг.3 - блок-схема ускорителя в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

Фиг.4 - временная диаграмма для устройства обеспечения быстрого излучения пучка электронов, схема которого представлена на фиг.3.

Фиг.5 - временные диаграммы, иллюстрирующие логику работы ускорителя, представленного на фиг.3, в котором пучок лучей рентгеновского излучения возбуждается с использованием фиксированных импульсов.

Фиг.6 - схематический вид регулировочного устройства для установки ускорителя в соответствии с изобретением.

Фиг.7 - схематический вид сечения по линии А-А фиг.6.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже дается подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения, которые иллюстрируются на прилагаемых чертежах, причем на всех чертежах одинаковые ссылочные номера относятся к одинаковым элементам. Нижеприведенные варианты осуществления изобретения предназначены для пояснения его сущности, со ссылками на чертежи.

На фиг.3 представлена блок-схема одного из вариантов предлагаемого в изобретении ускорителя 200, на котором показан ускоритель с устройством обеспечения быстрого излучения электронов. Ускоритель может возбуждать пучок рентгеновского излучения, так что он может использоваться в системе досмотра грузов на дорогах или в портах, обеспечивающей проверку движущихся объектов, таких как, например, движущиеся транспортные средства и т.п. Предлагаемый в настоящем изобретении линейный ускоритель со стоячей волной, схема которого представлена на фиг.3, содержит СВЧ-устройство 12, в состав которого входит магнетрон, предназначенный для генерации СВЧ-излучения; устройство излучения пучка электронов, такое как, например, электронная пушка, предназначенное для излучения пучка электронов, которое запускается высоковольтным импульсом; ускоряющее устройство, такое как, например, ускорительная трубка 7, предназначенная для приема СВЧ-излучения, генерируемого магнетроном 4 и переданного системой передачи СВЧ-излучения, для формирования сверхвысокочастотного электрического поля, ускорения пучка электронов, генерируемых электронной пушкой 6, сверхвысокочастотным электрическим полем, и направления их на мишень для возбуждения рентгеновского излучения с постоянным уровнем; устройство синхронизации в блоке 1 управления для формирования и выдачи импульсных синхронизирующих сигналов, которые могут быть переданы в СВЧ-устройство 12, так что оно генерирует СВЧ-излучение, имеющее соответствующую частоту; и устройство 11 обеспечения быстрого излучения пучка электронов для приема импульсных синхронизирующих сигналов, вырабатываемых устройством синхронизации. В соответствии с изобретением СВЧ-устройство 12 работает и генерирует СВЧ-излучение заблаговременно до начала работы электронной пушки 6, и устройство 11 обеспечения быстрого излучения пучка электронов управляет работой электронной пушки для излучения пучка электронов после того, как мощность СВЧ-излучения, генерируемого СВЧ-устройством 12, выходит на устойчивый режим, так что ускоряющее устройство испускает пучок рентгеновских лучей.

Далее, устройство 11 обеспечения быстрого излучения пучка электронов может содержать управляющее устройство 8, обеспечивающее запуск электронной пушки, и импульсное устройство между устройством синхронизации и электронной пушкой, причем импульсное устройство содержит импульсный источник 9 питания и импульсный трансформатор 10. Управляющее устройство, обеспечивающее запуск электронной пушки, принимает импульсный синхронизирующий сигнал, вырабатываемый устройством синхронизации блока 1 управления, и разрешающий сигнал для запуска электронной пушки 6, причем разрешающий сигнал может вырабатываться при получении команды на генерацию излучения, поступающей из блока 1 управления, а также может вырабатываться при получении внешней команды на генерацию излучения, поступающей из других внешних устройств, работа которых зависит от устойчивого режима СВЧ-излучения, генерируемого магнетроном 4. В альтернативном варианте разрешающий сигнал может вырабатываться при наступлении обоих условий. После выдачи разрешающего сигнала импульсный источник 9 питания запускается и выдает первый импульсный сигнал. Импульсный трансформатор 10 преобразует первый импульсный сигнал, выданный импульсным источником 9 питания в первый высоковольтный импульс, так что электронная пушка 6 запускается первым высоковольтным импульсом и генерирует пучок электронов.

Далее, СВЧ-устройство 12 содержит устройство формирования СВЧ-импульсов, источник СВЧ-излучения, такой как, например, магнетрон 4 и систему передачи СВЧ-излучения. Устройство формирования СВЧ-импульсов содержит модулятор 2 и импульсный трансформатор 3. Модулятор 2 принимает импульсный синхронизирующий сигнал системы из устройства синхронизации и вырабатывает второй импульсный сигнал. Импульсный трансформатор 3 преобразует второй импульсный сигнал во второй высоковольтный импульс для возбуждения магнетрона. Второй высоковольтный сигнал поступает в магнетрон, в котором генерируется СВЧ-сигнал. С помощью системы передачи СВЧ-излучение передается в ускорительную трубку 7 для формирования в ней сверхвысокочастотного электрического поля. Кроме того, СВЧ-устройство 12 дополнительно содержит устройство 5 автоподстройки частоты (АПЧ). Устройство 5 стабилизации частоты предназначено для согласования частоты выходного СВЧ-излучения с частотой высоковольтных импульсов (то есть с характеристической частотой) ускорительного прибора для управления электронной пушкой 6.

Ниже описана работа предлагаемого в изобретении линейного ускорителя 200 со стоячей волной.

Устройство синхронизации блока 1 управления вырабатывает импульсный синхронизирующий сигнал системы и сигнал на подачу высокого напряжения, поступающие в импульсный модулятор 2. Второй импульсный сигнал с выхода импульсного модулятора 2 поступает в импульсный трансформатор 3. Импульсный трансформатор 3 повышает напряжение второго импульсного сигнала, и полученный высоковольтный сигнал передается в магнетрон 4. В соответствии со вторым высоковольтным импульсом в магнетроне 4 генерируется импульсное СВЧ-излучение, которое подается в ускорительную трубку 7 по системе передачи СВЧ-излучения. СВЧ-излучение формирует в ускорительной трубке 7 стационарное ускоряющее электрическое поле для получения стационарной стоячей волны под управлением устройства 5 стабилизации частоты (автоподстройки частоты). В это время импульсный трансформатор 3 заканчивает передачу первого высоковольтного импульса, управляющего электронной пушкой 6. Кроме того, импульсный синхронизирующий сигнал, вырабатываемый устройством синхронизации блока 1 управления и имеющий фазу, совпадающую с фазой сигнала синхронизации системы, передается в устройство 8 управления запуском электронной пушки. Устройство 8 управления запуском электронной пушки выдает импульсный синхронизирующий сигнал в импульсный источник 9 питания при получении команды на излучение пучка электронов (то есть разрешающий сигнал). Импульсный источник 9 питания вырабатывает первый импульсный сигнал в соответствии с импульсным синхронизирующим сигналом. Первый импульсный сигнал преобразуется в импульсном трансформаторе 10 в первый высоковольтный импульс, который подается в электронную пушку 6. Электронная пушка 6 под действием высокого напряжения импульса излучает пучок электронов. Пучок электронов ускоряется стационарным сверхвысокочастотным электрическим полем в ускорительной трубке 7 и направляется на мишень для получения пучка рентгеновских лучей.

На фиг.4 приведена временная диаграмма для системы, представленной на фиг.3. Как можно видеть на фиг.4, магнетрон начинает работать после того, как система управления выдаст команду на подачу высокого напряжения. Отличие от известных систем заключается в том, что предлагаемый в настоящем изобретении ускоритель в этот момент не излучает импульсный пучок рентгеновских лучей. После некоторого временного интервала, обычно 10 секунд, с того момента времени, в который система управления вырабатывает команду на подачу высокого напряжения, в ускорительной трубке формируется стационарное ускоряющее электрическое поле после плавного запуска системы, и начинает работать устройство автоподстройки частоты. В этот момент по мере необходимости выдается команда на излучение пучка электронов. Команда на излучение пучка электронов может вырабатываться внутренней системой управления, а также может поступать от внешнего источника. Команда на излучение пучка электронов запускает импульсный источник 9 питания с устройством 8 управления запуском электронной пушки, и в ускорительной трубке 7 генерируется импульсный пучок электронов, для которого требуется лишь несколько импульсов, и ускоритель может возбудить импульсное рентгеновское излучение с постоянным уровнем мощности.

В предлагаемой в настоящем изобретении быстродействующей системе досмотра контейнеров и большегрузных фур используется линейный ускоритель 200 со стоячей волной, снабженный устройством обеспечения быстрого излучения пучка электронов. Поскольку досматриваемое транспортное средство быстро проходит зону досмотра, и при досмотре необходимо обеспечить безопасность водителя, то команда на генерацию пучка электронов вырабатывается в ускорителе (разрешающий сигнал для электронной пушки) только после того, как мимо излучателя пройдет передняя часть транспортного средства. В системе должен использоваться ускоритель, обеспечивающий устойчивый импульсный пучок излучения через 100 мс после получения разрешающего сигнала. В соответствии с данными, полученными в результате экспериментов, устойчивый импульсный пучок излучения в акселераторе 200 обеспечивается после получения им четырех импульсов разрешающего сигнала (при обычной частоте работы системы, равной 200 кГц, это время составит примерно 20 мс). При использовании системы досмотра с таким ускорителем эффективность досмотра значительно повышается, что выражается в том, что время досмотра большегрузной фуры сокращается с 2-3 минут, обеспечиваемых известными системами, до 10 секунд и даже менее.

Система генерации СВЧ-излучения начинает работать заблаговременно до того, как начнет работать система излучения пучка электронов, которая с некоторой задержкой активируется командой на излучение пучка электронов (разрешающий сигнал на работу электронной пушки), и ускоритель начинает возбуждать рентгеновское излучение после того, как начинает работать устройство автоподстройки частоты и обеспечивает устойчивый режим работы. В экспериментах было получено, что время от выдачи команды на излучение пучка электронов до стабилизации режима возбуждения ускорителем рентгеновских лучей не превышает 100 мс.

Настоящее изобретение также может быть использовано в ускорительных системах, в которых используются фиксированные импульсы. Как можно видеть на временной диаграмме, приведенной на фиг.5, ускорителем можно управлять таким образом, чтобы он генерировал пучок излучения, состоящего всего из нескольких импульсов. Поскольку каждый такой импульсный пучок излучения имеет высокую стабильность, то ускоритель может обеспечивать сравнительно высокую точность величины дозы выходного излучения. Настоящее изобретение имеет большие перспективы применения в минидозовых системах, используемых для получения изображений и в медицинской терапии.

Далее, на фиг.6 и 7 показано предлагаемое в изобретении регулирующее устройство для установки ускорителя, которое содержит: кожух 201 шкафа, обеспечивающий защиту от излучения; линейный ускоритель 200 со стоячей волной, установленный в кожухе 201 шкафа; задний коллиматор 202 с блоком корректировки, передний коллиматор 203 и демпфирующее устройство 204 для демпфирования закрепленного ускорителя 200. Задний коллиматор 202 устанавливается возле ускорителя 200, а передний коллиматор 203 отнесен в сторону от ускорителя 200 в направлении его излучения. По обеим сторонам нижней части кожуха 201 шкафа в направлении излучения ускорителя установлены направляющие рельсы 205, каждый из которых снабжен регулируемым демпфирующим устройством 206, которое соединено с ускорителем 200. В штатном режиме работы демпфирующее устройство 206 фиксирует ускоритель 200 и выполняет функцию демпфирования при перемещении ускорителя 200. Ускоритель 200 устанавливается в задней части кожуха 201 шкафа, и плоскость излучения пучка ускорителя располагается перед передним коллиматором 203, установленным в передней части кожуха 201 шкафа. В верхней части кожуха 201 шкафа установлен механизм 207 перемещения. Этот механизм соединен с задним коллиматором 202, причем между ускорителем 200 и передним коллиматором 203 установлен блок корректировки.

Для проведения технического обслуживания и ремонта с помощью механизма 207 перемещения можно переместить задний коллиматор 202 с блоком корректировки за пределы направляющих рельсов 205, которые проходят по прямой назад и вперед, и после этого демпфирующие устройства 206 отсоединяются, так что ускоритель 200 можно перемещать по рельсам назад и вперед. Механизм 207 перемещения в соответствии с изобретением содержит двигатель 208, левый и правый линейные направляющие рельсы 209, винтовой подающий механизм 210 с шариковой гайкой ходового винта, гайку для установки шарикового винта механизма 210, ползун левого и правого линейных направляющих рельсов 209 и скользящую опору 211 заднего коллиматора 202. Левый и правый линейные направляющие рельсы 209 прикреплены к поперечной раме 211 в верхней части кожуха 201 шкафа. Двигатель 208 установлен в конце левого и правого линейных направляющих рельсов 209. Ходовой винт механизма 210 винтовой подачи соединен с возможностью вращения с двигателем с помощью соединительного элемента. Задний коллиматор 202 с блоком корректировки подвешен в нижней части левого и правого линейных направляющих рельсов 209 с помощью ползуна и скользящей опоры 211, которая может перемещаться с помощью винтового подающего механизма 210.

Предлагаемый в изобретении ускоритель можно перемещать следующим образом.

В штатном режиме работы ускоритель 200, задний коллиматор 202 с блоком корректировки и передний коллиматор 203 должны находиться на одной прямой. Задний коллиматор 202 с блоком корректировки устанавливается между ускорителем 200 и передним коллиматором 203. Расстояние между передней частью ускорителя 200 и задним коллиматором 202 с блоком корректировки составляет всего лишь 20 мм, расстояние от задней части ускорителя 200 до задней части кожуха 201 шкафа составляет 16 мм, а спереди и сзади обеспечивается пространство порядка 500 мм для целей ремонта ускорителя 200. Ускоритель 200 соединен с демпфирующим устройством 206. В штатном режиме работы двигатель 208 может обеспечивать корректировку путем перемещения заднего коллиматора 202 с блоком корректировки, приводимым винтовым подающим механизмом 210 на левом и правом линейных направляющих рельсах 209.

При необходимости проведения ремонта двигатель 208 перемещает с помощью винтового подающего механизма 210 скользящую опору 211 и задний коллиматор 202 с блоком корректировки, подвешенный под скользящей пластиной 211 к концевой части левого и правого линейных направляющих рельсов 209. Задний коллиматор 202 с блоком корректировки может быть полностью отодвинут от передней части ускорителя 200 и выведен за пределы переднего и заднего линейных направляющих рельсов 205. При этом для доступа к передней части ускорителя 200 имеется пространство 510 мм, что может быть вполне достаточно для проведения на нем ремонтных работ. Если необходимо проведение ремонтных работ в задней части ускорителя 200, то демпфирующее устройство 206 может быть отсоединено от ускорителя 200, и он продвигается вперед по направляющим рельсам 205, которые проходят по прямой назад и вперед. При этом для доступа к задней части ускорителя 200 имеется пространство 526 мм, что может быть вполне достаточно для осмотра и проведения ремонтных работ в задней части ускорителя 200.

Необходимо иметь в виду, что в соответствии с предлагаемым в настоящем изобретении техническим решением винтовой подающий механизм 210, механизм 207 перемещения, направляющие рельсы 205, проходящие по прямой вперед и назад, могут быть заменены другими подходящими средствами. Например, винтовой подающий механизм 210, который обеспечивает перемещение с помощью винтовой передачи, может быть заменен механизмом перемещения, в котором используется гидравлический цилиндр, механизмом перемещения, в котором используется зубчатая рейка, и т.п., или линейное перемещение, обеспечиваемое механизмом 207 перемещения, может быть заменено вращением вокруг оси подвески ускорителя 200, так что задний коллиматор 202 с блоком корректировки может быть полностью отодвинут от передней части ускорителя 200, или направляющие рельсы 205, проходящие по прямой назад и вперед, могут быть заменены роликом. В целом, все такие признаки, которые могли бы быть применены в настоящем изобретении средним специалистом в данной области после того, как он ознакомится с описанием изобретения, охватываются объемом охраны изобретения.

Хотя в описании был рассмотрен один вариант осуществления настоящего изобретения, однако специалистам в данной области технике будет ясно, что в этот вариант могут внесены изменения без отклонения от принципов и сущности изобретения, объем которого определяется формулой изобретения.

Заявленное изобретение относится к линейному ускорителю электронов со стоячей волной и к регулировочному устройству для его установки, применяемому для неразрушающего контроля, в частности в радиационной медицине.

Заявленное устройство содержит СВЧ-устройство, устройство излучения пучка электронов, ускоритель и устройство синхронизации, а также устройство обеспечения быстрого излучения пучка электронов. При этом СВЧ-устройство начинает работать и генерировать СВЧ-излучение до начала работы устройства излучения пучка электронов в соответствии с импульсным синхронизирующим сигналом. Устройство обеспечения быстрого излучения пучка электронов управляет работой устройства излучения пучка электронов таким образом, что устройство излучения пучка электронов начинает излучать пучок электронов после того, как СВЧ-устройство выйдет в устойчивый режим работы, так что ускоритель возбуждает пучок лучей рентгеновского излучения. СВЧ-система и устройство излучения пучка электронов в ускорителе не работают одновременно. Система излучения пучка электронов ускорителя начинает работать только после того, как начинает работать устройство автоподстройки частоты и обеспечивает устойчивый режим работы.

Техническим результатом заявленного изобретения является точное быстродействующее управление дозой облучения. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Линейный ускоритель со стоячей волной, содержащий СВЧ-устройство, предназначенное для генерации СВЧ-излучения, устройство излучения пучка электронов, ускоритель, предназначенный для приема СВЧ-излучения, генерируемого СВЧ-устройством, и формирования сверхвысокочастотного электрического поля для ускорения пучка электронов, генерируемого устройством излучения пучка электронов и направления ускоренных электронов на мишень для возбуждения пучка рентгеновского излучения, устройство синхронизации, предназначенное для формирования импульсного синхронизирующего сигнала, и устройство обеспечения быстрого излучения пучка электронов, способное принимать импульсный синхронизирующий сигнал, поступающий из устройства синхронизации, причем СВЧ-устройство начинает работать и генерировать СВЧ-излучение до начала работы устройства излучения пучка электронов в соответствии с импульсным синхронизирующим сигналом, и устройство обеспечения быстрого излучения пучка электронов управляет работой устройства излучения пучка электронов таким образом, что устройство излучения пучка электронов начинает излучать пучок электронов после того, как СВЧ-устройство выйдет в устойчивый режим работы, так что ускоряющее устройство возбуждает пучок рентгеновского излучения.

2. Линейный ускоритель со стоячей волной по п.1, в котором устройство обеспечения быстрого излучения электронов содержит запускающий контроллер и импульсное устройство между устройством синхронизации и устройством излучения пучка электронов, причем запускающий контроллер принимает импульсный синхронизирующий сигнал, вырабатываемый устройством синхронизации и разрешающий сигнал для устройства излучения пучка электронов, а импульсное устройство генерирует первый высоковольтный импульс для запуска устройства излучения пучка электронов, излучающего пучок электронов в соответствии с разрешающим сигналом.

3. Линейный ускоритель со стоячей волной по п.2, в котором импульсное устройство содержит импульсный источник питания для формирования первого импульсного сигнала в соответствии с импульсным синхронизирующим сигналом и импульсный трансформатор для преобразования первого импульсного сигнала, сформированного импульсным источником питания, в первый высоковольтный импульс.

4. Линейный ускоритель со стоячей волной по п.1, в котором СВЧ-устройство содержит импульсное СВЧ-устройство, СВЧ-излучатель и систему передачи СВЧ-излучения, причем импульсное СВЧ-устройство принимает импульсный синхронизирующий сигнал из устройства синхронизации и генерирует второй высоковольтный импульс, СВЧ-излучатель принимает второй высоковольтный импульс и генерирует СВЧ-сигнал, система передачи СВЧ-излучения передает СВЧ-излучение в ускорительное устройство для формирования сверхвысокочастотного электрического поля.

5. Линейный ускоритель со стоячей волной по п.4, в котором СВЧ-устройство содержит дополнительно устройство автоподстройки частоты, предназначенное для обеспечения соответствия выходной частоты излучения СВЧ-излучателя характеристической частоте ускорительного устройства.

6. Линейный ускоритель со стоячей волной по п.4, в котором в качестве СВЧ-излучателя используется магнетрон.

7. Линейный ускоритель со стоячей волной по п.4, в котором импульсное СВЧ-устройство содержит: импульсный модулятор для генерации второго импульсного сигнала в соответствии с импульсным синхронизирующим сигналом, импульсный трансформатор для преобразования второго импульсного сигнала во второй высоковольтный сигнал.

8. Линейный ускоритель со стоячей волной по п.1, в котором устройство излучения пучка электронов выполнено в виде электронной пушки.

9. Быстродействующее сканирующее досмотровое устройство с визуализацией изображений, содержащее линейный ускоритель со стоячей волной по п.1.

10. Способ управления, обеспечивающий быстрое излучение пучка электронов линейным ускорителем со стоячей волной, содержащий следующие стадии: запуск СВЧ-устройства, формирование ускоряющего электрического поля со стоячей волной в ускорительном устройстве с использованием сгенерированного СВЧ-излучения, управление устройством излучения пучка электронов для излучения пучка электронов в ускоряющее электрическое поле после того, как будет получен устойчивый режим генерации СВЧ-излучения, так чтобы ускорительное устройство могло возбуждать пучок рентгеновского излучения.

11. Регулировочное устройство для установки линейного ускорителя, содержащее: кожух шкафа, линейный ускоритель со стоячей волной по любому из пп.1-8, установленный в кожухе шкафа, направляющие рельсы, расположенные параллельно друг другу по обеим сторонам нижней части кожуха шкафа в направлении излучения ускорителя, демпфирующее устройство, установленное на направляющих рельсах с возможностью регулирования и соединенное с ускорителем, механизм перемещения, установленный на верхней части кожуха шкафа, задний коллиматор, выполненный таким образом, что он находится во взаимодействии с механизмом перемещения и установлен возле ускорителя в направлении его излучения, так что механизм перемещения обеспечивает перемещение заднего коллиматора вперед и назад по рельсам, и задний коллиматор может быть выведен за пределы рельсов.

12. Регулировочное устройство для установки ускорителя по п.11, которое дополнительно содержит передний коллиматор, установленный на некотором отдалении от ускорителя в направлении его излучения.

13. Регулировочное устройство для установки ускорителя по п.11, в котором механизм перемещения содержит: двигатель, левый и правый линейные направляющие рельсы, установленные на верхней части кожуха шкафа на поперечной раме, причем двигатель установлен на конце левого и правого направляющих рельсов, винтовой подающий механизм, ходовой винт которого соединен с двигателем с помощью соединительного элемента с возможностью вращения, причем задний коллиматор подвешен на нижних частях левого и правого линейных направляющих рельсов с помощью ползуна, который может перемещаться по рельсам и соединен с винтовым подающим механизмом с помощью винтового соединения.