加速管以及具有该加速管的直线加速器

摘要

一种加速管，包括依次布置的多个加速腔以及与相邻的加速腔耦合的多个边耦合腔，所述多个加速腔限定了束流通道，所述多个边耦合腔中的至少一个具有相对的第一鼻锥和第二鼻锥以及鼻锥辅助部分，其中，所述鼻锥辅助部分在所述第一鼻锥和所述第二鼻锥之间沿着基本平行于所述束流通道的方向上是可移动的以改变与所述边耦合腔耦合的下游的加速腔的电场分布。

权利要求

1.一种加速管，包括依次布置的多个加速腔以及与相邻的加速腔耦合的多个边耦合腔，所述多个加速腔限定了束流通道，所述多个边耦合腔中的至少一个具有相对的第一鼻锥和第二鼻锥以及鼻锥辅助部分，其中，所述鼻锥辅助部分在所述第一鼻锥和所述第二鼻锥之间沿着基本平行于所述束流通道的方向上是可移动的以改变与所述边耦合腔耦合的下游的加速腔的电场分布；其中，所述鼻锥辅助部分可以抵靠到所述第一鼻锥或所述第二鼻锥，所述鼻锥辅助部分的截面形状与所述第一鼻锥或所述第二鼻锥的截面形状大体上相同。

2.根据权利要求1所述的加速管，其中，所述第一鼻锥为上游侧鼻锥，所述第二鼻锥为下游侧鼻锥，其中，所述第一鼻锥比所述第二鼻锥的长度短。

3.根据权利要求2所述的加速管，其中，所述第二鼻锥的形状为常规鼻锥的形状。

4.根据权利要求3所述的加速管，其中，所述鼻锥辅助部分的形状被配置成当其被抵靠到所述第一鼻锥时所述第一鼻锥连同所述鼻锥辅助部分关于所述边耦合腔的径向轴线与所述第二鼻锥是基本对称的。

5.根据权利要求1所述的加速管，其中，所述第一鼻锥为上游侧鼻锥，所述第二鼻锥为下游侧鼻锥，其中，所述第二鼻锥比所述第一鼻锥的长度短。

6.根据权利要求5所述的加速管，其中，所述第一鼻锥的形状为常规鼻锥的形状。

7.根据权利要求6所述的加速管，其中，所述鼻锥辅助部分的形状被配置成当其抵靠到所述第二鼻锥时所述第二鼻锥连同所述鼻锥辅助部分关于所述边耦合腔的径向轴线与所述第一鼻锥是基本对称的。

8.根据权利要求1所述的加速管，其中，所述第一鼻锥为上游侧鼻锥，所述第二鼻锥为下游侧鼻锥，其中，所述第一鼻锥和所述第二鼻锥的长度相同，并且比常规鼻锥的长度短。

9.根据权利要求1所述的加速管，其中，所述第一鼻锥为上游侧鼻锥，所述第二鼻锥为下游侧鼻锥，其中，所述第一鼻锥和所述第二鼻锥的长度相同，并且与常规鼻锥的长度相同。

10.根据权利要求1-9任一项所述的加速管，其中，所述鼻锥辅助部分的材料与所述第一鼻锥或所述第二鼻锥的材料是相同的。

11.根据权利要求10所述的加速管，其中，所述鼻锥辅助部分的材料为不锈钢、铜或者铜合金。

12.根据权利要求1所述的加速管，其中，所述鼻锥辅助部分大体上为圆柱形。

13.根据权利要求1所述的加速管，其中，使所述鼻锥辅助部分可移动的机构包括传动组件，所述传动组件的一端与所述鼻锥辅助部分耦接，另一端与驱动器耦接。

14.根据权利要求13所述的加速管，其中，还包括存储器、位置检测元件和控制器，所述存储器存储有所述鼻锥辅助部分相对参考位置的与所述电场分布相关联的预定位置信息，所述位置检测元件被配置为检测所述鼻锥辅助部分相对所述参考位置的实际位置信息，所述控制器用于根据设定的电场分布信息、所述存储器存储的与被设定的电场分布信息相关联的预定位置信息以及所述位置检测元件检测的实际位置信息控制所述驱动器。

15.一种加速管，包括依次布置的多个加速腔以及与相邻的加速腔耦合的多个边耦合腔，所述多个边耦合腔中的至少一个具有相对的第一鼻锥和第二鼻锥以及鼻锥辅助部分，其中，所述鼻锥辅助部分在其被抵靠到所述第一鼻锥的第一极限位置和被抵靠到所述第二鼻锥的第二极限位置之间是可移动的，所述鼻锥辅助部分的截面形状与所述第一鼻锥或所述第二鼻锥的截面形状大体上相同，其中，在所述第一极限位置，所述加速管具有第一能级，在所述第二极限位置，所述加速管具有不同于所述第一能级的第二能级。

16.根据权利要求15所述的加速管，其中，所述第一鼻锥和所述第二鼻锥之间的距离比常规鼻锥之间的距离长，并且所述第一鼻锥和所述第二鼻锥之间的距离与所述常规鼻锥之间的距离差为所述鼻锥辅助部分的长度。

17.一种加速管，包括依次布置的多个加速腔以及与相邻的加速腔耦合的多个边耦合腔，所述多个边耦合腔中的至少一个为可调边耦合腔，所述可调边耦合腔具有相对的第一鼻锥和第二鼻锥以及鼻锥辅助部分，其中，所述鼻锥辅助部分在其被抵靠到所述第一鼻锥的第一极限位置和被抵靠到所述第二鼻锥的第二极限位置之间是可移动的，所述鼻锥辅助部分的截面形状与所述第一鼻锥或所述第二鼻锥的截面形状大体上相同，其中，在所述第一极限位置，与所述可调边耦合腔耦合的下游加速腔具有第一电场幅值，在所述第二极限位置，与所述边耦合腔耦合的下游加速腔具有不同于第一电场幅值的第二电场幅值。

18.根据权利要求17所述的加速管，其中，所述第一鼻锥为上游侧鼻锥，所述第二鼻锥为下游侧鼻锥，并且所述第一电场幅值比第二电场幅值高。

19.一种加速管，包括依次布置的多个加速腔以及多个与相邻的加速腔耦合的边耦合腔；

所述多个边耦合腔中的至少一个具有相对的第一鼻锥和第二鼻锥，以及第一鼻锥辅助部分和第二鼻锥辅助部分，并且根据设定的电场分布被配置为：所述第一鼻锥辅助部分抵靠到所述第一鼻锥上，并且所述第二鼻锥辅助部分抵靠到所述第二鼻锥上；或者所述第一鼻锥辅助部分抵靠到所述第一鼻锥上，并且所述第二鼻锥辅助部分抵靠到所述第一鼻锥辅助部分上；或者所述第二鼻锥辅助部分抵靠到所述第二鼻锥上，并且所述第一鼻锥辅助部分抵靠到所述第二鼻锥辅助部分上，其中，所述第一鼻锥辅助部分和所述第二鼻锥辅助部分的截面形状分别与所述第一鼻锥或所述第二鼻锥的截面形状大体上相同。

20.根据权利要求19所述的加速管，其中，所述第一鼻锥和所述第二鼻锥关于所述边耦合腔的径向轴线基本对称的，并且比常规鼻锥短。

21.根据权利要求20所述的加速管，其中，所述第一鼻锥辅助部分和所述第二鼻锥辅助部分的形状是基本相同的。

22.根据权利要求21所述的加速管，其中，所述第一鼻锥辅助部分和所述第二鼻锥辅助部分的长度被配置为常规鼻锥与所述第一鼻锥或所述第二鼻锥之差。

23.一种加速管，包括依次布置的多个加速腔以及与相邻的加速腔耦合的多个边耦合腔，所述多个边耦合腔中的至少一个为可调边耦合腔，所述可调边耦合腔具有相对的第一鼻锥和第二鼻锥以及在所述第一鼻锥和所述第二鼻锥之间可移动的第一鼻锥辅助部分和第二鼻锥辅助部分，其中，所述加速管至少能被配置为以下三种状态中的两种：在第一状态时，所述第一鼻锥辅助部分抵靠到所述第一鼻锥同时所述第二鼻锥辅助部分抵靠到所述第二鼻锥时，与所述可调边耦合腔耦合的下游加速腔具有第一电场幅值；

在第二状态时，所述第一鼻锥辅助部分抵靠到所述第一鼻锥同时所述第二鼻锥辅助部分抵靠到所述第一鼻锥辅助部分时，与所述可调边耦合腔耦合的下游加速腔具有不同于所述第一电场幅值的第二电场幅值；

在第三状态时，所述第二鼻锥辅助部分抵靠到所述第二鼻锥同时所述第一鼻锥辅助部分抵靠到所述第二鼻锥辅助部分时，与所述可调边耦合腔耦合的下游加速腔具有不同于所述第一、第二电场幅值的第三电场幅值，其中，所述第一鼻锥辅助部分和所述第二鼻锥辅助部分的截面形状分别与所述第一鼻锥或所述第二鼻锥的截面形状大体上相同。

24.根据权利要求23所述的加速管，其中，所述第二电场幅值最高，所述第三电场幅值最低。

25.一种直线加速器，包括电子枪及与所述电子枪耦接的加速管以接收来自电子枪的电子束，其中，所述加速管为权利要求1-14任一项所述的加速管。

说明书

加速管以及具有该加速管的直线加速器

技术领域

[0001] 本发明涉及医疗设备领域，具体涉及一种加速管及直线加速器。

背景技术

[0002] 对于直线加速器来说，优化在单能上是方便的。但是单能的直线加速器用途极窄，对于医用直线加速器来说更是如此，所以对带多档能量开关的医用直线加速器提出了需求。能量开关作为目前主流医用直线加速器最重要部分之一，它的运行既不影响直线加速器在优化模式下的加速性能，又方便直线加速器输出多档能量，大大扩展了直线加速器的利用价值。

[0003] 图18示出了公开在美国专利申请US2005/0057198A的一种现有技术。具体地，它公开了在边耦合腔132c上安装一个能量开关19以实现能量或者剂量的控制。它的实现方式为：通过同轴线缆引入一个导体环到边耦合腔132c内来调偏边耦合腔132c的频率。在正常模式下，这个导体环不起任何作用，在控制端通过控制设定的束电流以及馈入的功率来输出所需要的能量和剂量。当能量开关工作时，由于导体环的作用是改变它所在的边耦合腔132c的频率，从而影响能量开关之后的加速腔的电场幅值，同时控制端输出一定的束电流和馈入功率，来输出不同于正常模式的剂量，而这个能量能保持跟正常模式一致。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种加速管，该加速管结构简单，可以在同相位下调节输出能量范围。

[0005] 根据本发明的一个方面，本发明提供了一种加速管，包括依次布置的多个加速腔以及与相邻的加速腔耦合的多个边耦合腔，所述多个加速腔限定了束流通道，所述多个边耦合腔具有至少一个可调边耦合腔，所述可调边耦合腔具有相对的第一鼻锥和第二鼻锥以及鼻锥辅助部分，其中，所述鼻锥辅助部分在所述第一鼻锥和所述第二鼻锥之间沿着基本平行于所述束流通道的方向上是可移动的以改变与所述可调边耦合腔耦合的下游的加速腔的电场分布。

[0006] 选择性地，所述第一鼻锥为上游侧鼻锥，所述第二鼻锥为下游侧鼻锥，其中，所述第一鼻锥比所述第二鼻锥的长度短。优选地，所述第二鼻锥的形状为常规鼻锥的形状，其中，常规鼻锥可以理解为前述多个边耦合腔中非可调边耦合腔中的鼻锥。更优选地，所述鼻锥辅助部分的形状被配置成当其被抵靠到所述第一鼻锥时所述第一鼻锥连同所述鼻锥辅助部分关于所述边耦合腔的径向轴线与所述第二鼻锥是基本对称的。

[0007] 选择性地，所述第一鼻锥为上游侧鼻锥，所述第二鼻锥为下游侧鼻锥，其中，所述第二鼻锥比所述第一鼻锥的长度短。优选地，所述第一鼻锥的形状为常规鼻锥的形状。更优选地，所述鼻锥辅助部分的形状被配置成当其抵靠到所述第二鼻锥时所述第二鼻锥连同所述鼻锥辅助部分关于所述边耦合腔的径向轴线与所述第一鼻锥是基本对称的。

[0008] 选择性地，所述第一鼻锥为上游侧鼻锥，所述第二鼻锥为下游侧鼻锥，其中，所述第一鼻锥和所述第二鼻锥的长度相同，并且比常规鼻锥的长度短。

[0009] 选择性地，所述第一鼻锥为上游侧鼻锥，所述第二鼻锥为下游侧鼻锥，其中，所述第一鼻锥和所述第二鼻锥的长度相同，并且与常规鼻锥的长度相同。优选地，所述鼻锥辅助部分的材料与所述第一鼻锥或所述第二鼻锥的材料是相同的。选择性地，所述鼻锥辅助部分的材料为不锈钢、铜或者铜合金。

[0010] 优选地，所述鼻锥辅助部分的截面形状与所述第一鼻锥或所述第二鼻锥的截面形状大体上相同的。

[0011] 优选地，所述鼻锥辅助部分大体上为圆柱形。

[0012] 具体地，使所述鼻锥辅助部分可移动的机构包括传动组件，所述传动组件的一端与所述鼻锥辅助部分耦接另一端与驱动器耦接。

[0013] 优选地，还包括存储器、位置检测元件和控制器，所述存储器存储有所述鼻锥辅助部分相对参考位置的与所述电场分布相关联的预定位置信息，所述位置检测元件被配置为检测所述鼻锥辅助部分相对所述参考位置的实际位置信息，所述控制器用于根据设定的电场分布信息、所述存储器存储的与被设定的电场分布信息相关联的预定位置信息以及所述位置检测元件检测的实际位置信息控制所述驱动组件。

[0014] 根据本发明的另一个方面，公开了一种加速管，包括依次布置的多个加速腔以及与相邻的加速腔耦合的多个边耦合腔，所述多个边耦合腔中的至少一个具有相对的第一鼻锥和第二鼻锥以及鼻锥辅助部分，其中，所述鼻锥辅助部分在其被抵靠到所述第一鼻锥的第一极限位置和被抵靠到所述第二鼻锥的第二极限位置之间是可移动的，其中，在所述第一极限位置，所述加速管具有第一能级，在所述第二极限位置，所述加速管具有不同于所述第一能级的第二能级。

[0015] 优选地，所述第一鼻锥和所述第二鼻锥之间的距离比常规鼻锥之间的距离长，并且所述第一鼻锥和所述第二鼻锥之间的距离与所述常规鼻锥之间的距离差为所述鼻锥辅助部分的长度。

[0016] 根据本发明的另一个方面，公开了一种加速管，包括依次布置的多个加速腔以及与相邻的加速腔耦合的多个边耦合腔，所述多个边耦合腔中的至少一个为可调边耦合腔，所述可调边耦合腔具有相对的第一鼻锥和第二鼻锥以及鼻锥辅助部分，其中，所述鼻锥辅助部分在其被抵靠到所述第一鼻锥的第一极限位置和被抵靠到所述第二鼻锥的第二极限位置之间是可移动的，其中，在所述第一极限位置，与所述可调边耦合腔耦合的下游加速腔具有第一电场幅值，在所述第二极限位置，与所述边耦合腔耦合的下游加速腔具有不同于第一电场幅值的第二电场幅值。具体地，所述第一鼻锥为上游侧鼻锥，所述第二鼻锥为下游侧鼻锥，并且所述第一电场幅值比第二电场幅值高。

[0017] 根据本发明的另一个方面，公开了一种加速管，包括依次布置的多个加速腔以及多个与相邻的加速腔耦合的边耦合腔，所述多个边耦合腔中的至少一个具有相对的第一鼻锥和第二鼻锥，以及第一鼻锥辅助部分和第二鼻锥辅助部分，并且根据设定的电场分布被配置为：所述第一鼻锥辅助部分抵靠到所述第一鼻锥上，并且所述第二鼻锥辅助部分抵靠到所述第二鼻锥上；或者所述第一鼻锥辅助部分抵靠到所述第一鼻锥上，并且所述第二鼻锥辅助部分抵靠到所述第一鼻锥辅助部分上；或者所述第二鼻锥辅助部分抵靠到所述第二鼻锥上，并且所述第一鼻锥辅助部分抵靠到所述第二鼻锥辅助部分上。。

[0018] 优选地，所述第一鼻锥和所述第二鼻锥关于所述边耦合腔的径向轴线基本对称的，并且比常规鼻锥短。

[0019] 优选地，所述第一鼻锥辅助部分和所述第二鼻锥辅助部分的形状是基本相同的。更优选地，所述第一鼻锥辅助部分和所述第二鼻锥辅助部分的长度被配置为常规鼻锥与所述第一鼻锥或所述第二鼻锥之差。

[0020] 根据本发明的另一方面，公开了一种加速管，包括依次布置的多个加速腔以及与相邻的加速腔耦合的多个边耦合腔，所述多个边耦合腔中的至少一个为可调边耦合腔，所述可调耦合腔具有相对的第一鼻锥和第二鼻锥以及在所述第一鼻锥和所述第二鼻锥之间可移动的第一鼻锥辅助部分和第二鼻锥辅助部分，其中，所述加速管至少能被配置为以下三种状态中的两种：在第一状态时，所述第一鼻锥辅助部分抵靠到所述第一鼻锥同时所述第二鼻锥辅助部分抵靠到所述第二鼻锥时，与所述可调边耦合腔耦合的下游加速腔具有第一电场幅值；在第二状态时，所述第一鼻锥辅助部分抵靠到所述第一鼻锥同时所述第二鼻锥辅助部分抵靠到所述第一鼻锥辅助部分时，与所述可调边耦合腔耦合的下游加速腔具有不同于所述第一电场幅值的第二电场幅值；在第三状态时，所述第二鼻锥辅助部分抵靠到所述第二鼻锥同时所述第一鼻锥辅助部分抵靠到所述第一鼻锥辅助部分时，与所述可调边耦合腔耦合的下游加速腔具有不同于所述第一、第二电场幅值的第三电场幅值。

[0021] 具体地，所述第二电场幅值最高，所述第三电场幅值最低。

[0022] 根据本发明的另一个方面，还公开了一种直线加速器，其包括前述的加速管。

[0023] 本发明公开的加速管结构简单，可以实现同相位能量调节，并且能保证加速管输出的束流品质和俘获率。

附图说明

[0024] 图1是根据本发明的第一种实施方式的加速管处于第一状态时的剖面结构示意图；

[0025] 图2是图1的加速管处于第二状态时的剖面结构示意图；

[0026] 图3是图1-2的加速管的示意性控制框图；

[0027] 图4是图1-2的加速管在某一时刻时的电场分布示意图；

[0028] 图5是根据本发明的第二种实施方式的加速管处于第一状态时的剖面结构示意图；

[0029] 图6是根据图5的加速管处于第二状态时的剖面结构示意图；

[0030] 图7是图5-6的加速管的示意性控制框图；

[0031] 图8是图5-6的加速管在某一时刻时的电场分布示意图；

[0032] 图9是根据本发明的第三种实施方式的加速管处于第一状态的剖面结构示意图；

[0033] 图10是图9的加速管处于第二状态的剖面结构示意图；

[0034] 图11是图9的加速管处于第三状态的剖面结构示意图；

[0035] 图12是图9-11的加速管在某一时刻时的电场分布示意图；

[0036] 图13是根据本发明的第四种实施方式的加速管处于第一状态的剖面结构示意图；

[0037] 图14是图13的加速管处于第二状态的剖面结构示意图；

[0038] 图15是图13的加速管处于第三状态的剖面结构示意图；以及

[0039] 图16是图13-图15的加速管在某一时刻时的电场分布示意图。

[0040] 图17是本发明的一种实施方式的放射治疗系统的示意性方框图；以及[0041] 图18公开了一种现有技术。

具体实施方式

[0042] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细地说明。

[0043] 具体地，如图1-4所示，根据本发明的一种实施方式，公开了一种加速管10，该加速管10为驻波加速管。该加速管10的一端可以与产生电子束的电子枪相耦接，该加速管10的另一端可以与靶组件耦接以使得从加速管10射出的电子束撞击到靶材料上并因而产生光子束，该加速管10还耦接诸如真空泵的真空源以使加速管10内部是真空环境的，另外，该加速管10还通过加速腔的波导耦合口与包括诸如磁控管和波导的微波系统耦接以使微波能量馈入到加速管10内以形成加速和/或减速电场，进一步地，该加速管10的周围还布置有束流元件，诸如磁铁等，以使加速管10内的电子按照预定路径行进。

[0044] 可以理解，以加速管10加速后的电子束来治疗也是可行的，即，本发明的加速管对最终出束是光子还是电子不作限定。

[0045] 具体到该示例性加速管10，该加速管10包括加速腔101、103、105、107、109、111，还包括边耦合腔102、104、106、108、110，其中，边耦合腔102耦接相邻的加速腔101、103，边耦合腔104耦接相邻的加速腔103、105，边耦合腔106耦接相邻的加速腔105、107，边耦合腔108耦接相邻的加速腔107、109，边耦合腔110耦接相邻的加速腔109、111。边耦合腔102、104、106、108、110均偏离开加速管10的纵向中心轴线，其作用在于电磁耦合相邻的加速腔。加速腔101、103、加速腔103、105、加速腔105、107、加速腔107、109以及加速腔109、111之间还具有漂移管11，漂移管11基本同轴地布置在加速腔的中央以便于来自电子枪的电子依次地通过加速腔之间的漂移管11。由漂移管11在电子行进方向上限定的通道为束流通道。

[0046] 如图1、图2所示，在本发明的第一种示例性实施方式中，聚束段被设置在加速腔101之前是合适的，该边耦合腔104耦接的加速腔103、105为主加速段的一部分，这样，加速腔105、107、109、111为可调段。具体地，边耦合腔102、106、108、110均包括圆筒形的侧壁部分以及从圆筒形的侧壁部分向内突伸的鼻锥，并且在这些边耦合腔中，上游侧鼻锥和下游侧鼻锥是关于各自的边耦合腔的径向轴线大体镜像对称的。耦接驱动组件20的边耦合腔
104也包括圆筒形的侧壁部分、从侧壁部分两侧向内凸伸的上游侧鼻锥1041、下游侧鼻锥
1043以及鼻锥辅助部分1045，其中，下游侧鼻锥1043与其他边耦合腔102、106、108、110的鼻锥形状是大体相同的，上游侧鼻锥1041比其他边耦合腔102、106、108、110的鼻锥短，但截面形状与其他边耦合腔的鼻锥的截面形状是大体相同的。该鼻锥辅助部分1045大体上为圆柱体，其截面形状与上游侧鼻锥1041的截面形状大体上相同，鼻锥辅助部分1045的长度被配置成下游侧鼻锥1043与上游侧鼻锥1041之差。鼻锥辅助部分1045的材料可以与上游侧鼻锥
1041的材料是相同的，例如，铜、铜合金或者不锈钢等。

[0047] 结合图3，前述鼻锥辅助部分1045被耦接到驱动组件20。具体地，驱动组件20包括驱动器22和传动组件24，其中，驱动器22例如可以为伺服电机，其用于提供驱动鼻锥辅助部分1045运动的动力。传动组件24可以包括将前述转动转化为平动的部分，例如，齿轮齿条机构，以及将平动传动给鼻锥辅助部分1045的部分，例如，一端耦接到鼻锥辅助部分1045的杆状传动件242。

[0048] 为了精确地控制鼻锥辅助部分1045的运动，在本示例性实施方式中，还包括控制器30、存储器40、位置检测元件50。存储器40内存储有诸如该鼻锥辅助部分1045在图1、图2所示位置时相对参考位置的预定的位置信息，其中，参考位置例如可以为边耦合腔104的径向中心轴线。位置检测元件50例如可以为位置传感器，该位置传感器例如可以为光栅，用于检测鼻锥辅助部分1045相对参考位置的实际位置。控制器30分别耦接到驱动器22、存储器40和位置检测元件50，并将位置检测元件50反馈的实际位置信息与存储器40内预存储的预定位置信息进行对比，并根据对比结果来控制驱动器22。

[0049] 运行时，如图1所示，在第一状态时，该鼻锥辅助部分1045被驱动器22驱动从而平移并抵靠到上游侧鼻锥1041的表面上，此时，该上游侧鼻锥1041和该鼻锥辅助部分1045整体上关于边耦合腔104的径向轴线与下游侧鼻锥1043是基本镜像对称的。此时，上游侧鼻锥1041和鼻锥辅助部分1045整体上与其他边耦合腔的上游侧鼻锥的形状大体上是相同的，故，该边耦合腔104的整体鼻锥结构与其他边耦合腔的整体鼻锥结构并无实质区别。结果，与该边耦合腔104耦合的下游加速腔105和边耦合腔104之间的耦合系数同该与边耦合腔
104耦合的上游加速腔103与边耦合腔104之间的耦合系数之比为1。

[0050] 再参见图4的曲线NO ES，在第一状态，在某一时刻，加速管10中所有腔体101、103、105、107、109、111都在来自诸如磁控管的微波能量的激励下在pi/2模式谐振在一个频率上，所有加速腔的相邻两加速腔内的电场相位相差180°，即，相邻加速腔内的电场场强反相，而且，所有主加速腔的电场幅值都基本相同。电子在一个加速腔飞跃的时间为t＝D/v，其中，v为飞行速度，t等于加速管中电磁场振荡的半周期，相邻加速腔间的距离为D，电子的飞跃时间与加速场改变方向的时间一致使得电子束流到达每个腔体时都被加速，实现电子束沿束流方向持续加速。

[0051] 参见图2，在控制器30接收到将加速管10从第一状态变化到第二状态的指令后，在位置检测元件50的实时检测下，控制器30根据位置检测元件50检测的实时位置信息以及存储器40存储的预定位置信息控制驱动器22，鼻锥辅助部分1045在驱动器22的驱动下离开上游侧鼻锥1041并开始向下游平移，直到其与下游侧鼻锥1043的表面抵靠。此时，位置检测元件50检测的实时位置信息与存储器40存储的预定位置信息一致，控制器30控制驱动器22停止驱动。

[0052] 与第一状态相比，在第二状态，边耦合腔104的上游侧鼻锥整体结构变短，下游侧鼻锥整体结构变长，但上游侧鼻锥1041与鼻锥辅助部分1045之间的距离与其他边耦合腔的两鼻锥之间的距离大体相同。这意味着，边耦合腔104的鼻锥之间的开口向上游侧平移了鼻锥辅助部分1045的长度的距离。结果，与边耦合腔104耦合的下游加速腔105和边耦合腔104之间的耦合系数同与边耦合腔104耦合的上游加速腔103和边耦合腔104之间的耦合系数变小了。

[0053] 再参见图4的ES_1，在第二状态的某时刻，相邻加速腔之间的电场相位差以及谐振模式没有变化，边耦合腔104耦合的下游加速腔105的电场幅值比相邻的上游加速腔103的电场幅值小。结果，与第一状态相比，处于第二状态的加速管10的输出能级变小了。

[0054] 对于本领域普通技术人员，根据上述内容，可以理解，实际运行控制中，在鼻锥辅助部分1045邻近上游侧鼻锥1041或者下游侧鼻锥1043时，控制器可以控制驱动器先减速再停止；也可以设置额外的位置验证单元以确认该鼻锥辅助部分1045是否真正到位；也可以设置锁定单元以在验证单元也确认真正到位情形下锁定位置；也可以理解，前述控制器30接收的指令为不同的状态指令或者是不同的能级指令，这些指令可以被显示在人机界面上，以供操作人员进行确认。

[0055] 图5-8示出了根据本发明的第二种实施方式。与前面叙述的实施方式不同之处在于，此处的上游侧鼻锥2041的形状与未耦接驱动组件20’的其他边耦合腔的上游侧鼻锥的形状大体上是相同的，而下游侧鼻锥2043比未耦接驱动组件20’的其他边耦合腔的下游侧鼻锥长度短但截面形状大体上相同。鼻锥辅助部分2045的形状、构造和材料等特性与前述实施方式基本相同，在此不再赘述。

[0056] 结合图7，前述鼻锥辅助部分2045被耦接到驱动组件20’。具体地，驱动组件20’包括驱动器22’和传动组件24’，其中，驱动器22’例如可以为伺服电机，其用于提供驱动鼻锥辅助部分2045运动的动力。传动组件24’可以包括将前述转动转化为平动的部分，例如，齿轮齿条机构，以及将平动传动给鼻锥辅助部分2045的部分，例如，一端耦接到鼻锥辅助部分2045的杆状传动件242’。

[0057] 为了精确地控制鼻锥辅助部分2045的运动，在本示例性实施方式中，还包括控制器30’、存储器40’、位置检测元件50’。这些部件的作用和前一个实施方式的作用基本类似的，请参照前一个实施方式进行理解。

[0058] 运行时，如图5所示，在第一状态时，该鼻锥辅助部分2045被驱动器22’驱动从而平移并抵靠到下游侧鼻锥2043的表面上，此时，该下游侧鼻锥2043和该鼻锥辅助部分2045整体上关于边耦合腔204的径向轴线与上游侧鼻锥2041是大体镜像对称的。此时，下游侧鼻锥2043和鼻锥辅助部分2045整体上与其他边耦合腔的下游侧鼻锥的形状大体上是相同的，故，该边耦合腔204的整体鼻锥结构与其他边耦合腔的整体鼻锥结构并无实质区别。结果，与该边耦合腔204耦合的下游加速腔205和边耦合腔204之间的耦合系数同该与边耦合腔
204耦合的上游加速腔203与边耦合腔204之间的耦合系数之比为1。

[0059] 再参见图8的曲线NO ES，在第一状态，在某一时刻，加速管中所有腔体201、203、205、207、209、211都在来自诸如磁控管的微波能量的激励下在pi/2模式谐振在一个频率上，所有加速腔的相邻两加速腔内的电场相位相差180°，电子束沿束流方向持续加速。

[0060] 参见图6，在控制器30’接收到将加速管从第一状态变化到第二状态的指令后，在位置检测元件50’的实时检测下，控制器30’根据位置检测元件50’检测的实时位置信息以及存储器40’存储的预定位置信息控制驱动器22’，鼻锥辅助部分2045在驱动器22’的驱动下离开下游侧鼻锥2043并开始向上游平移，直到其与上游侧鼻锥2041的表面抵靠。此时，位置检测元件50’检测的实时位置信息与存储器40’存储的预定位置信息一致，控制器30’控制驱动器22’停止驱动。

[0061] 与第一状态相比，在第二状态，边耦合腔204的下游侧鼻锥整体结构变短，上游侧鼻锥整体结构变长，但下游侧鼻锥2043与鼻锥辅助部分2045之间的距离与其他边耦合腔的两鼻锥之间的距离大体相同。这意味着，边耦合腔204的鼻锥之间的开口向下游侧平移了鼻锥辅助部分2045的长度的距离。结果，与边耦合腔204耦合的下游加速腔205和边耦合腔204之间的耦合系数同与边耦合腔204耦合的上游加速腔203和边耦合腔204之间的耦合系数大于1。

[0062] 再参见图8的曲线ES_1，在第二状态的某时刻，相邻加速腔之间的电场相位差以及谐振模式没有变化，边耦合腔204耦合的下游加速腔205的电场幅值比相邻的上游加速腔203的电场幅值大。结果，与第一状态相比，处于第二状态的加速管输出能级变大了。

[0063] 图9-12示出了本发明的第三种示例性实施方式。与前两种实施方式不同之处在于，该实施方式中，设置有两个鼻锥辅助部分3045、3047。边耦合腔304的上游侧鼻锥3041和下游侧鼻锥3043均比未耦接驱动组件的其他边耦合腔的鼻锥短但它们的截面形状与其他边耦合腔的鼻锥的截面形状基本相同，而且，在本实施方式中，上游侧鼻锥3041和下游侧鼻锥3043关于边耦合腔304的径向轴线基本镜像对称。前述两个鼻锥辅助部分3045、3047与上游侧鼻锥3041或下游侧鼻锥3043的截面形状基本相同，而且，它们的整体外形也基本相同。参见图9，当处于第一状态时，鼻锥辅助部分3045抵靠到上游侧鼻锥3041，同时，鼻锥辅助部分3047抵靠到下游侧鼻锥3043，这时，上游侧鼻锥3041连同鼻锥辅助部分3045的组合体关于边耦合腔304的径向轴线与下游侧鼻锥3043连同鼻锥辅助部分3047的组合体基本镜像对称。此时，与边耦合腔304耦合的下游加速腔与边耦合腔304之间的耦合系数同与边耦合腔
304耦合的上游加速腔与边耦合腔304之间的耦合系数之比为1。因此，该边耦合腔304耦接的两相邻加速腔的电场幅值相同，如图12中的曲线NO ES所示。参见图10，当处于第二状态时，鼻锥辅助部分3047抵靠到下游侧鼻锥3043上不动，鼻锥辅助部分3045离开上游侧鼻锥
3041并抵靠到鼻锥辅助部分3047上；此时，与边耦合腔304耦合的下游加速腔与边耦合腔
304之间的耦合系数同与边耦合腔304耦合的上游加速腔与边耦合腔304之间的耦合系数之比小于1；因此，与第一状态相比，处于第二状态的加速管的输出能量变小了，如图12中的ES_1所示。参见图11，当处于第三状态时，鼻锥辅助部分3045抵靠到上游侧鼻锥3041上不动，鼻锥辅助部分3047离开下游侧鼻锥3043并抵靠到鼻锥辅助部分3045上；此时，与边耦合腔304耦合的下游加速腔与边耦合腔304之间的耦合系数同与边耦合腔304耦合的上游加速腔与边耦合腔304之间的耦合系数之比大于1；因此，与第一状态相比，处于第二状态的加速管的输出能级变大了，如图12中的ES_2所示。

[0064] 前面叙述的其他两种实施方式相类似地，在本实施方式中，为了与两个鼻锥辅助部分相适应，可以包括控制器、存储器、第一驱动器、第二驱动器、第一传动组件、第二传动组件、第一位置检测元件和第二位置检测元件。其中，第一传动组件一端耦接第一驱动器另一端耦接鼻锥辅助部分3045，第二传动组件一端耦接第二驱动器另一端耦接鼻锥辅助部分3047；存储器用于存储在第一、第二和第三状态时鼻锥辅助部分3045、3047相对参考位置(诸如，边耦合腔的径向中心轴线)的预定位置；第一位置检测元件和第二位置检测元件分别用于检测鼻锥辅助部分3045、3047的实际位置；根据第一位置检测元件和第二位置检测元件的实际位置和存储器存储的预定位置信息的比较，控制器控制第一驱动器和第二驱动器分别驱动鼻锥辅助部分3045、3047。

[0065] 根据本示例性实施方式，容易理解，上游侧鼻锥3041和下游侧鼻锥3043的长度可以是不同的，同样地，鼻锥辅助部分3045、3047的长度也可以是不同的。

[0066] 图13-16示出了本发明的第四种示例性实施方式。与第三种实施方式不同之处在于，在本实施方式中，将两个鼻锥辅助部分4045、4085分别设置到两个不同的边耦合腔404、408中。具体地，在边耦合腔404中，其上游侧鼻锥4041比未耦接驱动组件的边耦合腔的上游侧鼻锥短但其截面形状与其他上游侧鼻锥是实质相同的，其下游侧鼻锥4043的形状与未耦接驱动组件的边耦合腔的下游侧鼻锥是实质相同的。在边耦合腔408中，其下游侧鼻锥4083比未耦接驱动组件的边耦合腔的下游侧鼻锥短但其截面形状与其他下游侧鼻锥是实质相同的，其上游侧鼻锥4081的形状与未耦接驱动组件的边耦合腔的上游侧鼻锥是实质相同的。

[0067] 参见图13，当处于第一状态时，在边耦合腔404内，鼻锥辅助部分4045抵靠到上游侧鼻锥4041，同时，在边耦合腔408内，鼻锥辅助部分4085抵靠到下游侧鼻锥4083，这时，上游侧鼻锥4041连同鼻锥辅助部分4045的组合体关于边耦合腔404的径向轴线与下游侧鼻锥4043基本镜像对称，下游侧鼻锥4083连同鼻锥辅助部分4085的组合体关于边耦合腔408的径向轴线与上游侧鼻锥4081基本镜像对称。此时，参见图16的曲线NO ES，各个加速腔内的电场幅值是实质相同的。

[0068] 参见图14，当处于第二状态时，在边耦合腔404内，鼻锥辅助部分4045抵靠到下游侧鼻锥4043上，在边耦合腔408内，鼻锥辅助部分4085保持抵靠在下游侧鼻锥4083的状态。此时的状态与前面叙述第一种实施方式的第二种状态是实质类似的。参见图16的曲线ES_
1，边耦合腔404耦合的下游加速腔405的电场幅值比上游加速腔403的电场幅值小，同时，边耦合腔408耦合的下游加速腔409的电场幅值与上游加速腔407的电场幅值相同。

[0069] 参见图15，当处于第三状态时，在边耦合腔404内，鼻锥辅助部分4045抵靠到上游侧鼻锥4041上，在边耦合腔408内，鼻锥辅助部分4085保持抵靠在上游侧鼻锥4081的状态。此时的状态与前面叙述第二种实施方式的第二种状态是实质类似的。参见图16的曲线ES_
2，边耦合腔404耦合的下游加速腔405的电场幅值与上游加速腔403的电场幅值相同，同时，边耦合腔408耦合的下游加速腔409的电场幅值比上游加速腔407的电场幅值大。

[0070] 本领域普通技术人员容易理解，前述第四种实施方式中，边耦合腔404和边耦合腔408内的鼻锥结构可以相互替换。

[0071] 也应当可以理解，与前述第四种实施方式中边耦合腔404的上游侧鼻锥比下游侧鼻锥短而边耦合腔408内下游侧鼻锥比上游侧鼻锥短不同，边耦合腔404内的上游侧鼻锥和下游侧鼻锥的结构可以分别与边耦合腔408内的上游侧鼻锥和下游侧鼻锥的结构是实质相同的。在一种实施例中，该边耦合腔404、408内的上游侧鼻锥均比下游侧鼻锥短，下游侧鼻锥与未耦接传动组件的其他边耦合腔的下游侧鼻锥的形状实质相同，各边耦合腔内的鼻锥辅助部分被配置成当其抵靠到上游侧鼻锥时上游侧鼻锥连同该鼻锥辅助部分与下游侧鼻锥关于边耦合腔的径向轴线实质镜像对称的。在第一状态时，各边耦合腔内的鼻锥辅助部分均抵靠到各自的上游侧鼻锥上，此时，各加速腔内的电场幅值是实质相同的；在第二状态时，保持边耦合腔408内的鼻锥辅助部分抵靠到上游侧鼻锥上，同时将边耦合腔404内的鼻锥辅助部分抵靠到下游侧鼻锥上，此时，与边耦合腔404耦合的下游加速腔的电场幅值比上游加速腔的电场幅值小。在第三状态时，保持边耦合腔404内的鼻锥辅助部分抵靠到上游侧鼻锥上，同时将边耦合腔408内的鼻锥辅助部分抵靠到下游侧鼻锥上，此时，与边耦合腔408耦合的下游加速腔的电场幅值比上游加速腔的电场幅值小。

[0072] 可以理解，在第四种实施方式中，若将边耦合腔404内的鼻锥辅助部分4045抵靠到下游侧鼻锥4043，同时将边耦合腔408内的鼻锥辅助部分4085抵靠到上游侧鼻锥4081上，则边耦合腔404下游的加速腔405、407内的电场幅值相对边耦合腔404上游的加速腔403的电场幅值会被减小，同时，边耦合腔408下游的加速腔409相对于其上游加速腔407会被放大。

[0073] 本领域普通技术人员可以根据第四种实施方式进行简单的变化，例如，将边耦合腔404、408内的鼻锥结构均配置成实质相同的，例如，均为上游侧鼻锥比下游侧鼻锥短，那么，通过调节两个边耦合腔内的鼻锥辅助部分可以实现电场幅值逐级减小的效果。相反地，若下游侧鼻锥均比上游侧鼻锥短，那么，通过调节两个边耦合腔内的鼻锥辅助部分可以实现电场幅值逐级放大的效果。

[0074] 也应当可以理解，为了使本发明的原理看起来更容易理解，在前述各种实施方式中，具有鼻锥辅助部分的边耦合腔均有一种状态可被配置成与常规边耦合腔的结构是实质相同，即，上游侧鼻锥整体结构和下游侧鼻锥整体结构之间的间距与其他边耦合腔的鼻锥之间间距是实质相同的。然而，可以理解，这并不是必需的。例如，对于前述第一种实施方式而言，边耦合腔104内的下游侧鼻锥1043可以更短些，也可以更长些。另外，鼻锥辅助部分也并不必然需要被配置成在某一状态抵靠到更短的鼻锥上时与另一较长的鼻锥关于边耦合腔的径向轴线对称，进一步地，镜像对称也更不是必需的。举个例子，对于第一种实施方式而言，鼻锥辅助部分1045相对前面叙述的理想形状，可以更小一些或者更大一些。也可以理解，在前面叙述的每个实施方式中，只重点描述了几个极限位置的即时状态，例如，对于第一种实施方式，只重点描述了当鼻锥辅助部分1045抵靠到上游侧鼻锥1041的极限位置，以及鼻锥辅助部分1045抵靠到下游侧鼻锥1043的另一极限位置的状态，然而可以理解，该鼻锥辅助部分1045在这两个极限位置之间连续运动时，该边耦合腔104耦合的下游侧加速腔105的电场幅值是连续变化的。

[0075] 也应当可以理解，在以上的几个实施方式中，虽然均以一个边耦合腔中的至少一个鼻锥略短于正常或常规鼻锥来举例说明的，但是本领域普通技术人员根据以上描述完全可以理解被驱动组件耦合的边耦合腔的上下游鼻锥都可以是常规鼻锥的形状，这时通过在该边耦合腔内沿着基本平行于束流通道的方向移动的鼻锥辅助部分仍旧可以实现对该边耦合腔耦合的下游加速腔的电场分布的调节。

[0076] 如图17所示，本发明还公开了一种直线加速器60，其中，该直线加速器60包括具有本发明实质特征的加速管10。具体地，该直线加速器10为医用直线加速器，用于放射治疗。

[0077] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。