4、放射源和放射治疗机.ppt

(a) 行波加速 (b)驻波加速 图14-16，假设有一电子e在t1时刻处于A点，电子正好处于电场加速力的作用下，开始向前运动。至t2时刻电子到达B点，此时由于电波也“向前”移动（实际上是电场在各点的幅值随时间的变化），电子在t2时刻，正好又处于加速电场的作用下。如果波的移动速度和电子的运动速度一致，那么电子将持续受到电场的加速。但由于这种波的传播速度（相速度）大于光束，即永远大于电子的运动速度，为此必须将波速减慢。在波导管内加上许多圆盘状光栏，改变圆盘间的距离 行波加速 可以改变波的传播速度（相速度）。这种以圆盘光栏为负荷来减慢行波相速的波导管称为“盘荷波导管”。在开始阶段，由于电子的速度较小，因此间距小些，使波的传播速度慢些，随着电子速度的增加，慢慢增加间距，使波速也随之加快并到达光速，之后保持间距不变。这种波称为行波，利用这种波加速电子的加速器称为行波电子直线加速器。 适当调节反射波的相位和速度，可以产生驻波。利用驻波来加速电子的直线加速器称为驻波电子直线加速器。t1时刻电子受到电场的作用向前加速运动；t2时刻电场处处为零，电子此时并不加速；t3时刻电场正好反向，但电子已经运动到它的后半周，又处于加速电场作用下得到加速；t4时刻电场由反向恢复到零，电子不被加速。在t1和t2时刻之间，由于电场由正向零变化（即幅值变小）而相位不变，此时位于t1，t2间的电子仍然受着加速场的作用而累增其能量，在其它时刻的电子也与此类似。 驻波加速 由图4-16（b）可看出，有一半腔实际上在所有时间内电场为零，因此可认为它起耦合和输送微波功率的作用，称为耦合腔。另一半起加速作用的腔称为加速腔。 这种加速器由于利用了行波的反射波，因此功率消耗比行波的要小，所以得到同样能量的加速器其长度可以进一步缩短，这在医疗上是理想的，因此近年来有较大的发展，但其制造工艺较复杂，成本较高。 工作原理：如下图，脉冲调制器从外部电源获得能量并转换为脉冲宽度为几微秒、电压几十千伏的脉冲，同时加到磁控制管（或速调管）和电子枪。电子枪中的电子经阳极和阴极间的脉冲负高压（45kV左右）的作用进入加速管。与此同时，磁控管或速调管经波导管将高功率的微波送入加速管，电子束被加速到所需要的能量后，经过偏转磁铁偏转，直接引出（电子束治疗）或打靶（X射线治疗）。 典型的医用行波电子直线加速器 治疗头（与治疗有关的重要附属设备） 扩大和均匀射野 对X射线治疗，在射线路径上加均整器； 对电子束治疗，换成散射片 输出剂量由薄壁穿射电离室监测，其优点可以减少电子束中的X射线污染和能量损失。 高速电子撞击靶物质时，产生碰撞和辐射两种损失，前者主要是产生热，后者主要是产生X射线。二者之比为： 第三节 X射线治疗机 一、X射线的产生及其能谱 式中T是高速运动的电子的动能（MeV）；Z是靶物质的原子序数。 例如， 250KV的低能X射线治疗机，靶材料钨，则 T＝250keV＝0.25MeV Z＝74 辐射损失只电子能量损失的2％，碰撞损失占98％，以热量的形式出现，所以一般低能X射线治疗机要有靶的冷却装置。 对于能量较高的加速器产生的X射线，由于电子的动能很高，电子能量的大部分产生X射线，只有小部分产生热，所以高能电子加速器一般不需要冷却装置。 辐射产生X射线，主要是两种方式： （1）特征辐射 单能 （2）韧致辐射 连续能谱，更容易发生在高原子序数靶物质中。(发生几率与靶材料原子序数的平方成正比) 轫致辐射形式的能谱是连续的，是X射线谱中的主要成分。 为获满意能谱分布，要加些滤过，把低能成分去掉。 临床用的X射线机根据能量高低分： 临界X射线（6～10kV） 接触X射线（10～60kV） 浅层X射线（60～160kV） 深部X射线（180～400kV） 高压X射线（400kV～1MV） 高能X射线（2～50MV） 低能X射线机与钴-60、加速器相比，主要缺点是：百分深度剂量低、能量低、易于散射、剂量分布差等，因此逐渐被取代。 治疗机的分类 按X射线机球管电压和线束特点，基本分为： （1）接触治疗机：管电压20～50KV，治疗距离即靶到皮肤距离10cm或更小，治疗深度仅为1～2mm。 （2）浅层治疗机：管电压50～150KV，HVL约为1～8mm铝，治疗距离10～30cm，治疗深度一般到5mm。 （3）深部治疗机：管电压约150～300KV，治疗距离30～40cm，HVL约为1～3mm铜，治疗深度一般到2cm。 低能部分对治疗是毫无用处的，且容易产生高的皮肤剂量。 设法去掉低能部分，而保留较