CN105636330B - 加速管及其控制方法、加速管控制器和放射治疗*** - Google Patents

Abstract

加速管及其控制方法、加速管控制器和放射治疗***。所述加速管包括至少三个加速腔，各相邻的加速腔之间通过耦合腔耦合连接，至少一个耦合腔内设置有第一开关部件，所述第一开关部件适于打开或关闭所述耦合腔，且设置有第一开关部件的耦合腔所连接的相邻加速腔之间设置有适于贯通所述相邻加速腔以用于功率在所述相邻加速腔之间直接耦合传递的耦合通道，所述耦合通道平行于所述加速管的束流通道，与所述耦合腔的位置不相同且相对于所连通的加速腔非中心对称，在所述耦合通道上设置有第二开关部件，所述第二开关部件适于打开或关闭所述耦合通道。应用上述方案，可以获得不同能量的电子束，且结构简单。

Description

加速管及其控制方法、加速管控制器和放射治疗***

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，具体涉及一种加速管及其控制方法、加速管控制器和放射治疗***。

背景技术

加速管是加速器的关键部件，它把从电子枪注入的电子在射频电场作用下加速到高能，最后打靶产生高能X射线。根据加速电子的方式的不同，加速管分为行波加速管和驻波加速管两种。

影像引导放射治疗(Image Guide Radiation Therapy，IGRT)是一种放射治疗技术，在放射治疗领域中具有广泛的应用。应用IGRT技术的加速器即IGRT加速器。

IGRT加速器通常采用驻波加速管对电子进行加速。在工作时，既可以产生千伏级的电子束，也可以产生兆伏级的电子束。其中所述千伏级的电子束打在所述IGRT加速器的成像靶上，可以产生用于成像的X射线。所述兆伏级的电子束可以用于对患者体内的病灶进行放射治疗。其中，所述千伏级的电子束以及所述兆伏级的电子束既可以由具有同一个放射源的IGRT加速器即同源的IGRT加速器产生，也可以由具有不同放射源的IGRT加速器产生。

因此，所述IGRT加速器不仅可以用于放射治疗，还可以在治疗前或治疗过程中，对患者体内的病灶或者正常器官进行监控，通过产生的影像来引导放射治疗，可以减少由于病灶移动等原因所引起的放射治疗的误差。

目前，有些同源IGRT加速管，虽然可以达到一定的成像质量，但实现方法较复杂。总体而言，现有的加速管难以通过简单的结构获得不同能量的电子束。

发明内容

本发明实施例解决的问题包括如下其中之一：如何实现一种结构更加简单且能量分布更加广泛或能级分布区间大的加速管。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种加速管，所述加速管包括至少三个加速腔，各相邻的加速腔之间通过耦合腔耦合连接，至少一个耦合腔内设置有第一开关部件，所述第一开关部件适于打开或关闭所述耦合腔，且设置有所述第一开关部件的耦合腔所连接的相邻加速腔之间设置有适于贯通所述相邻加速腔以用于功率在所述相邻加速腔之间直接耦合传递的耦合通道，所述耦合通道平行于所述加速管的束流通道，与所述耦合腔的位置不相同且相对于所连通的加速腔非中心对称，在所述耦合通道上设置有第二开关部件，所述第二开关部件适于打开或关闭所述耦合通道。

具体地，当所述第一开关部件打开各相邻的加速腔之间设置的耦合腔，且所述第二开关部件关闭各加速腔之间设置的耦合通道时，所述加速管中任意相邻的加速腔内产生场强反相的电场，并且当所述第二开关部件打开一个耦合通道，且所述第一开关部件关闭所述耦合通道贯通的两个加速腔之间设置的耦合腔时，所述耦合通道贯通的加速腔内产生场强同相的电场。

可选地，所述第一开关部件和第二开关部件至少其中之一为短路棒。

可选地，所述耦合腔为边耦合腔。

可选地，所述耦合通道的位置被配置成与设置所述加速管加速所需能量相关联。

可选地，所述耦合通道设置在所述两个加速腔腔壁距离最近的位置。

为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种放射治疗***，所述***包括加速器以及与所述加速器耦接的控制器，其中：

所述加速器包括：电子枪及与所述电子枪连接的加速管，所述加速管为上述实施例中所述的任一种加速管；

所述控制器适于根据接收到的控制所述加速管工作模式的指令，控制相应位置的加速腔内电场的场强相位。

可选地，所述控制器适于当接收到指示所述加速管工作在第一模式的指令时，控制所述第一开关部件和第二开关部件，以打开各相邻的加速腔之间设置的耦合腔，关闭各加速腔之间设置的耦合通道，使得所述加速管中任意相邻的加速腔内产生场强反相的电场；并适于当接收到指示所述加速管工作在第二模式的指令时，控制所述第一开关部件和第二开关部件，以打开一个耦合通道，且关闭所述耦合通道贯通的两个加速腔之间设置的耦合腔，使得所述耦合通道贯通的加速腔内产生场强同相的电场。

为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种加速管控制器，所述加速管为上述本发明实施例中所述的任一种加速管，所述加速管控制器包括：

指令接收单元，适于接收控制所述加速管工作模式的指令；

第一控制单元，适于当接收到指示所述加速管工作在第一模式的指令时，控制所述第一开关部件和所述第二开关部件，以打开各相邻的加速腔之间设置的耦合腔，关闭各加速腔之间设置的耦合通道，使得所述加速管中任意相邻的加速腔内产生场强反相的电场；

第二控制单元，适于当接收到指示所述加速管工作在第二模式的指令时，控制所述第一开关部件和所述第二开关部件，以打开一个耦合通道，且关闭所述耦合通道贯通的两个加速腔之间设置的耦合腔，使得所述耦合通道贯通的加速腔内产生场强同相的电场。

为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种加速管控制方法，所述加速管为上述本发明实施例中所述的任一种加速管，所述控制方法包括：

接收控制所述加速管工作模式的指令；

当接收到指示所述加速管工作在第一模式的指令时，控制所述第一开关部件和所述第二开关部件，以打开各相邻的加速腔之间设置的耦合腔，关闭各加速腔之间设置的耦合通道，使得所述加速管中任意相邻的加速腔内产生场强反相的电场；

当接收到指示所述加速管工作在第二模式的指令时，控制所述第一开关部件和所述第二开关部件，以打开一个耦合通道，且关闭所述耦合通道贯通的两个加速腔之间设置的耦合腔，使得所述耦合通道贯通的加速腔内产生场强同相的电场。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

通过在加速管中的不同的加速腔之间，根据需要选取耦合腔或耦合通道，并通过耦合腔或耦合通道中所设置的开关部件控制相应耦合腔或耦合通道的打开或关闭，来控制所述耦合腔或耦合通道所连通的相邻加速腔中的电场的场强相位，进而控制电场中经过的电子束的加速或减速的状态，最终可以根据需要获得不同能量的电子束，从而采用一个加速管可以满足用户的不同需求。并且，相比于现有加速管，上述加速管结构更加简单，更加方便用户的使用。

附图说明

图1是本发明实施例中的加速管处于第一工作模式时的剖面结构示意图；

图2是本发明实施例中的加速管处于第二工作模式时的剖面结构示意图；

图3是本发明实施例中的加速管处于第一工作模式时各加速腔内的电场分布图；

图4是本发明实施例中的加速管处于第二工作模式时各加速腔内的电场分布图；

图5是本发明实施例中的放射治疗***的结构示意图；

图6是本发明实施例中的加速管控制器结构示意图；

图7是本发明实施例中的加速管控制方法流程图。

具体实施方式

如前所述，现有的加速管难以通过简单的结构获得不同能量的电子束。例如，目前，在有些同源加速器中，将加速管分成两部分，其中一部分用于获得最佳的电子束，另一部分中设置可调移相器和功率衰减器，用于改变所述最佳的电子束的能量，从而可以达到一定的成像质量，但由于可调移相器和功率衰减器的增加，使得所述同源IGRT加速器实现较复杂。

针对上述问题，本发明实施例提供了一种加速管，所述加速管可以根据需要，工作在不同的工作模式。具体而言，通过在加速管中的不同的加速腔之间，根据需要选取耦合腔或用于功率在所述相邻加速腔之间直接耦合传递的耦合通道，并通过耦合腔或耦合通道中所设置的开关部件控制相应耦合腔或耦合通道的打开或关闭，来控制所述耦合腔或耦合通道所连通的相邻加速腔中的电场的场强相位，进而控制电场中经过的电子束的加速或减速的状态，最终可以根据需要获得不同能量的电子束，满足用户的相应需求。例如：将所述加速管用于IGRT加速器中，在所述加速管工作在持续加速模式下，经过多级加速，可以获得兆伏级的电子束，用于放射治疗；而在所述加速管工作在先加速后减速模式下时，则可以获得千伏级的电子束，用于在治疗前或治疗过程中，对患者体内的病灶或正常器官进行监控，通过产生的影像来引导放射治疗，减少由于病灶移动等原因所引起的放射治疗的误差。可以理解的是，根据需要，所述加速管还可以有其他的工作模式，例如，通过设置多组开关实现先加速中间减速最后加速等。

在具体实施中，所述加速管包括至少三个加速腔。其中，各相邻的加速腔通过耦合腔耦合连接，任意两个相邻的加速腔可以作为一组加速腔，在本发明实施例中，至少一组加速腔之间还设置有耦合通道。

为使所述加速管具有不同的工作模式，可以在至少一个耦合腔内设置第一开关部件，且在所述设置有第一开关部件的耦合腔连接的相邻加速腔之间的耦合通道上设置有第二开关部件。换言之，所述第一开关部件和第二开关部件分别设置在两相邻的加速腔之间，设置在所述两加速腔的不同且不对称的位置。这样，通过控制第一开关部件和第二开关部件，即可分别决定耦合腔和耦合通道的打开或关闭，来控制相应的加速腔内的电场场强相位，进而可以改变经过的电子束的能量，从而获得所需要能量的电子束。并且，本发明实施例中的加速管在获得所需要能量的电子束时，结构更加简单，因而成本更低，更加方便用户的使用。

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。

参照图1-2所示的本发明实施例中的加速管在不同工作模式下的剖面结构图，以及图3-4所示的对应不同工作模式的各加速腔内电场分布图。其中，图3为本发明实施例中的加速管在图1所示的工作模式下的电场分布图，图3和图4中，横坐标表示束流方向上各加速腔的物理长度，纵坐标表示各加速腔内的电场强度。其中，每个加速腔内的电场强度分布与在加速腔的位置相关，每个加速腔内入口和出口处的电场强度值均为0。若相邻的两个加速腔中，其中一个加速腔内的电场强度值大于等于0，另一个加速腔内的电场强度值小于等于0，则所述相邻两加速腔内的电场方向反相。

如图1-4所示，本发明的实施例提供了一种加速管10。在一IGRT加速器中，加速管10可以与产生电子束的电子枪(未示出)耦接。在具体实施中，所述加速管10可以包括至少三个加速腔，任意两个相邻的加速腔之间通过耦合腔连接。所述加速腔之间通过电磁耦合形成束流通道130。电子枪产生的电子束经加速腔之间形成的束流通道130后输出。在具体实施中，可以根据需要设置所述耦合腔的位置。较优地，如图所示，所述耦合腔可以为边耦合腔。

如图1和2所示，所述加速管可以包括加速腔1101～1107，以及与任意相邻两个所述加速腔连接的耦合腔1201～1206，这里的耦合腔1201～1206均为边耦合腔。箭头a和b分别表示相应加速腔中在束流通道130处的电场场强相位，加速腔中其他位置的电场分布可以参见图3和图4中各加速腔的电场分布示意图。

其中，在至少一个耦合腔内设置有第一开关部件，如图1和2所示，在耦合腔1203内设置第一开关部件1207，所述第一开关部件1207适于打开或关闭所述耦合腔1203。

且在本发明实施例中，所述设置有第一开关部件的耦合腔所连通的相邻加速腔之间还设置有耦合通道，所述耦合通道与所述耦合腔的位置不相同且相对于所连通的加速腔非中心对称。在所述耦合通道上设置有第二开关部件，所述第二开关部件适于打开或关闭所述耦合通道。如图1和2所示，所述加速腔1103和加速腔1104之间设置有耦合通道11，所述耦合通道11上设置有可以打开或关闭所述耦合通道11的第二开关部件140。

以下结合图1-4对本发明实施例中的加速管的工作原理进行详细介绍：

本领域技术人员可以理解，可以通过在加速腔内形成的电场来改变电子束所携带的能量。例如，在本发明一实施例中，IGRT加速器包括功率源(未示出)。所述功率源向加速管10内馈入功率，进而在加速腔内形成电场，电场在加速腔内的分布可以改变电子束所携带的能量。

通常情况下，在同一时刻，加速管中所有腔体都谐振在一个频率上，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，电子在一个腔飞跃的时间为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更换方向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。

在本发明一实施例中，通过控制第一开关部件和第二开关部件，可以使各相邻的加速腔之间设置的耦合腔打开，各加速腔之间设置的耦合通道关闭，从而使得加速管中任意相邻的两加速腔内的电场场强反相，如图3所示，加速腔内的电场分布可以对电子枪产生的电子束沿束流方向持续加速。例如，电子渡越加速管单位加速间隙的时间等于微波谐振的半周期，当电子处于加速腔的加速场相位(如0，π)上时，加速腔内相邻电场方向相反，电子受到持续的加速电场的作用，最终加速腔可以产生兆伏级的电子束。

为了采用所述加速管获得能量较低的电子束，例如获得成像质量较好的千伏级电子束，可以将加速管中设置有第二开关部件的一个耦合通道打开，将所述耦合通道所贯通的两个加速腔之间的设置有第一开关部件的耦合腔关闭，使得能量通过所打开的耦合通道向前传递，由于所述耦合通道将所述两个相邻的加速腔直接贯通，使得二者整体上形成一个加速腔，因此所打开的耦合通道所耦合连接的原本电场反相的两个加速腔之间的电场变为同相，为描述方便，这两个相邻的加速腔称为一组加速腔，且电子束之后经过的与所述一组加速腔相邻的加速腔中的电场场强相位，与图1所示的加速腔之间通过耦合腔耦合连通的状态相比，顺序反转，且均与相邻加速腔中的电场反相。当电子束经过所述加速管时，由于初始所经过的相邻的加速腔之间的电场均是反相的，因此会在电场的作用下持续加速，但经过所述打开的耦合通道贯通的两个加速腔时，由于这两个加速腔中的电场同相，因此会开始减速，并在后续反相电场的作用下持续减速，从而可以获得能级较低的电子束。

参照图2和图4，控制第一开关部件1207和第二开关部件140，将加速腔1103和与之相邻的加速腔1104之间的耦合腔1203关闭，同时将二者之间的耦合通道11打开，即可改变加速腔1104～1107中的电场场强相位，因此改变经过的电子束的加速方向。

以电子束的束流方向为a方向为例。所述电子枪产生的电子束沿a方向通过束流通道130。所述电子束经过加速腔1101～1103时，由于相邻两电场的场强反相，电子渡越加速管单位加速间隙的时间等于微波谐振的半周期，因此可以对所述电子束进行持续加速，使得所述电子束携带的能量增加。而所述电子束经过所述加速腔1104时，由于加速腔1104中的相位与加速腔1103中的电场的场强同相，因而导致所经过的电子束从加速腔1104开始减速，在同一时刻，各加速腔内电场场强分布如图4所示，自加速腔1104之后，相邻两加速腔内的电场的场强反相，因而可以使得所述电子束自加速腔1104之后持续减速。

需要说明的是，当设置有第二开关部件的耦合通道打开时，沿粒子加速方向，均会引起与之连通的下一相邻的加速腔中的电场的场强同相，并随之引起后续相邻的各加速腔中的电场场强反相。

在本发明一实施例中，电子枪产生的电子束的能量为15keV，速度为光速的24％，经过加速腔1101至加速腔1103后，电子束的速度增加至光速的98％以上，此时对应的能量为2MeV以上，而经过加速腔1104至加速腔1107后，电子束的速度降低至光速的86％，此时对应的能量约为500keV，而能量为500keV范围内的电子束可以获得较好的成像质量。

在本发明另一实施例中，电子束从电子枪中注入加速腔时，动能约为10～40keV，电子的速度约为v＝0.17～0.37c，c为光速；经过加速腔1101至加速腔1103后，电子束可被加速至1～2MeV，电子速度达到v＝0.94～0.98c；而经过加速腔1104至加速腔1107后，电子束的能量被降低至200～500keV，电子速度被减速至v＝0.69～0.86c，而能量在keV量级的电子束可以获得较好的成像质量。

可以理解的是，在具体实施中，除了可用于产生千伏级电子束流用于成像，及兆伏级高能束流用于放射治疗，上述实施例中的加速器亦可用于产生可适用于多档能量的不同治疗模式的电子束流，例如，产生的一种电子束流为14兆伏级，适用于中能治疗模式，产生的另一种电子束为6兆伏级或者更低的能量，适用于低能治疗模式。

需要说明的是，在具体实施中，根据需要，也可以在其他任意相邻的两加速腔之间设置贯通所述相邻加速腔的耦合通道，并在所设置的耦合通道中设置适于打开和关闭所述耦合通道的第二开关部件，同时在耦合腔1201～1206之间的任意一个或多个，或所有耦合腔内设置第一开关部件，采用与前述实施例同样的方式，通过控制第一开关部件和第二开关部件，产生所需能量的电子束，不再赘述。

由上述内容可知，本发明实施例中的加速管，根据所述加速管的实际物理参数以及实际需要，通过调整某一组加速腔之间的耦合腔中的第一开关部件和相应耦合通道中的第二开关部件的开关状态，可以控制加速腔内产生的电场的场强相位，进而可以调整加速器所产生的电子束携带的能量。对于本发明实施例中的IGRT加速器，根据加速管中加速腔的数量以及每个加速腔内的电场强度，合理设置耦合通道在整个加速管中的位置，即可以获得所需能量的电子束，实现成像监控或治疗等各种应用。

需要说明的是，在具体实施中，在两相邻加速腔之间所设置的所述耦合通道的位置可以根据需要所需能级大小进行设置，也就是说，所述耦合通道的位置可以被配置成与设置所述加速管加速所需能量相关联。例如，可以在两相邻的加速腔的侧壁上形成平行于束流通道的通孔，作为耦合通道。在本发明一实施例中，耦合通道设置在加速腔的最大磁场位置附近，即设置在相邻加速腔腔壁距离最近的位置附近。通孔的孔径大小也可以根据加速管频率以及所需能量的大小进行设置。例如，根据需要，所述通孔孔径截面的形状可以设置成圆形、椭圆形或往一侧有些凹陷的“肾型”等等。在本发明一实施例中，所述耦合通道通孔的孔径大小可以为3～6mm。长度在20～60度之间。可以理解的是，耦合通道的位置靠近电子枪(束流入口处)，最终束流的输出能量就会越低；耦合通道的位置远离电子枪(束流出口处)，束流的最终束流能量会越高。对于一台总共N个加速腔的加速管，平均能量增益为E，加速管出口处束流的获取能量则为E(N-2N1)，其中N1为所述耦合通道之后的加速腔的个数。

在具体实施中，所述第一开关部件1207可以为短路棒也可以为其他结构，只要所述第一开关部件1207可以连通或断开所在的耦合腔即可。

在具体实施中，所述第二开关部件140可以为短路棒也可以为其他结构，只要所述第二开关部件140可以打开或关闭耦合通道即可。

如图5所示，本发明的实施例还提供了一种放射治疗***，所述***包括上述的加速器510以及与所述加速器510耦接的控制器520。所述加速器510可以包括：电子枪以及与所述电子枪连接的加速管。其中，所述加速管可以采用上述实施例中的加速管。

在具体实施中，可以参照上述对图1至图2中所示的加速管的描述实施所述加速器510，此处不再赘述。

在具体实施中，所述控制器520既可以控制所述加速器510产生千伏级的电子束，又可以控制所述加速器510产生兆伏级的电子束。

所述控制器520控制所述加速器510产生兆伏级的电子束时，可以控制所述加速管内任意相邻的加速腔之间通过耦合腔耦合连接，从而使得任意相邻的加速腔内的电场场强反相，如图3所示，使得所述加速腔可以对电子枪产生的电子束进行加速，所述电子束获得相应的能量后，可以用于放射治疗。

当所述控制器520控制所述加速器510产生千伏级的电子束时，所述控制器520可以控制所述加速管的两个相邻的加速腔产生同相的电场。由于加速管内除产生同相电场的两加速腔外的加速腔均与相邻的加速腔内的电场方向反相，因此可以根据加速管内加速腔的数量以及各加速腔内的电场强度，调整产生同相电场的两加速腔在整个加速管中的位置，从而获得能量更低成像质量较好的电子束，此种情况下输出的电子束即可以用于提高成像质量。

在本发明一实施例中，在至少一个耦合腔内设置有第一开关部件，在所述设置有第一开关部件的耦合腔所连通的两相邻加速腔之间设置有适于贯通这两个加速腔的耦合通道，以及适于打开和关闭所述耦合通道的第二开关部件、根据所述加速器510的物理参数和实际需求，所述控制器520可以控制加速器510中相应耦合腔中的第一开关部件和耦合通道中的第二开关部件的打开或关闭，产生合适能量的电子束。

在具体实施中，所述控制器520适于根据接收到的控制所述加速管工作模式的指令，控制相应位置的加速腔内电场的场强相位。例如，在本发明一实施例中，所述控制器520适于当接收到指示所述加速器510工作在第一模式的指令时，控制所述第一开关部件和第二开关部件，以打开各相邻的加速腔之间设置的耦合腔，关闭各加速腔之间设置的耦合通道，使得所述加速管中任意相邻的加速腔内产生场强反相的电场；并适于当接收到指示所述加速器510工作在第二模式的指令时，控制所述第一开关部件和第二开关部件，以打开一个耦合通道，且关闭所述耦合通道贯通的两个加速腔之间设置的耦合腔，使得所述耦合通道贯通的加速腔内产生场强同相的电场。

例如，参照图1和3，所述控制器520可以控制加速器510的耦合腔1203中的第一开关部件1207，以及耦合通道11之间的第二开关部件140，使得耦合腔1203打开，耦合通道11关闭，以使得各相邻的加速腔内产生的电场场强反相，从而使得流经束流通道130的电子束持续加速。再参照图2和4，所述控制器520还可以同时控制耦合腔1203中的第一开关部件1207和耦合通道11中的第二开关部件140，使得耦合腔1203关闭，耦合通道11打开，以使得加速腔1103和1104中的电场场强同相，从而使得流经束流通道130的电子束先加速后减速，即在经过加速腔1101-1103时加速，在经过加速腔1104时，以及之后经过加速腔1105-1107时，加速方向相反，电子束持续减速。图1和2中，箭头a和b分别表示加速腔处于两种不同的工作模式时，在某一时刻，各加速腔内电场在束流通道130位置处的电场场强相位。

在具体实施中，所述第一开关部件和第二开关部件均可以为短路棒，也可以为其他结构，只要所述第一开关部件可以打开或关闭耦合腔，所述第二开关部件可以打开或关闭耦合通道即可。

本发明实施例中的放射治疗***，不仅可以通过控制加速器510产生成像质量较好的千伏级的电子束来引导放射治疗，以减小放射治疗时所产生的误差，还可以通过控制加速器510产生兆伏级的电子束来对患者体内的病灶进行放射治疗，并且所述加速器510结构较为简单，因而可以更加方便用户使用，且可降低成本。

为使本领域技术人员更好地理解和实现本发明，本发明实施例还提供了一种加速管控制器，所述加速管包括至少三个加速腔，所述加速管的具体物理结构可以参见图1和2及上述加速管实施例中的描述，如图6所示，所述加速管控制器可以包括：

指令接收单元61，适于接收控制所述加速管工作模式的指令；

第一控制单元62，适于当接收到指示所述加速管工作在第一模式的指令时，控制所述第一开关部件和第二开关部件，以打开各相邻的加速腔之间设置的耦合腔，关闭各加速腔之间设置的耦合通道，使得所述加速管中任意相邻的加速腔内产生场强反相的电场；

第二控制单元63，适于当接收到指示所述加速管工作在第二模式的指令时，控制所述第一开关部件和第二开关部件，以打开一个耦合通道，且关闭所述耦合通道贯通的两个加速腔之间设置的耦合腔，使得所述耦合通道贯通的加速腔内产生场强同相的电场。

本发明实施例还提供了一种加速管控制方法，所述加速管包括至少三个加速腔，具体结构及工作原理可以参见上述实施例及图1-4，参照图7，所述控制方法可以采用如下步骤：

S71，接收控制所述加速管工作模式的指令。

S72，根据接收到的控制加速管工作模式的指令，确定所述加速管的工作模式，当所述指令指示加速管工作在第一模式时，执行步骤S73；当所述指令指示加速管工作在第二模式时，执行步骤S74。

S73，控制所述第一开关部件和所述第二开关部件，以打开各相邻的加速腔之间设置的耦合腔，关闭各加速腔之间设置的耦合通道，使得所述加速管中任意相邻的加速腔内产生场强反相的电场；

S74，控制所述第一开关部件和所述第二开关部件，以打开一个耦合通道，且关闭所述耦合通道贯通的两个加速腔之间设置的耦合腔，使得所述耦合通道贯通的加速腔内产生场强同相的电场。

在具体实施中，所述第一开关部件和所述第二开关部件均可以为短路棒，也可以为其他结构，只要能作为开关打开和关闭耦合腔和耦合通道即可。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

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。

Claims (6)

1.一种用于加速管的加速管控制器，其特征在于，所述加速管包括至少三个加速腔，各相邻的加速腔之间通过耦合腔耦合连接，至少一个耦合腔内设置有第一开关部件，所述第一开关部件适于打开或关闭所述耦合腔，且设置有所述第一开关部件的耦合腔所连接的相邻加速腔之间设置有适于贯通所述相邻加速腔以用于功率在所述相邻加速腔之间直接耦合传递的耦合通道，所述耦合通道平行于所述加速管的束流通道，与所述耦合腔的位置不相同且相对于所连通的加速腔非中心对称，在所述耦合通道上设置有第二开关部件，所述第二开关部件适于打开或关闭所述耦合通道，所述加速管控制器包括：

指令接收单元，适于接收控制所述加速管工作模式的指令；

第一控制单元，适于当接收到指示所述加速管工作在第一模式的指令时，控制所述第一开关部件和所述第二开关部件，以打开各相邻的加速腔之间设置的耦合腔，关闭各加速腔之间设置的耦合通道，使得所述加速管中任意相邻的加速腔内产生场强反相的电场；

第二控制单元，适于当接收到指示所述加速管工作在第二模式的指令时，控制所述第一开关部件和所述第二开关部件，以打开一个耦合通道，且关闭所述耦合通道贯通的两个加速腔之间设置的耦合腔，使得所述耦合通道贯通的加速腔内产生场强同相的电场。

2.如权利要求1所述的加速管控制器，其特征在于，所述加速管的所述第一开关部件和第二开关部件至少其中之一为短路棒。

3.如权利要求1所述的加速管控制器，其特征在于，所述加速管的所述耦合腔为边耦合腔。

4.如权利要求3所述的加速管控制器，其特征在于，所述加速管的所述耦合通道的位置被配置成与设置所述加速管加速所需能量相关联。

5.如权利要求4所述的加速管控制器，其特征在于，所述加速管的所述耦合通道设置在所述相邻的加速腔的腔壁距离最近的位置。

6.一种用于加速管的加速管控制方法，其特征在于，所述加速管包括至少三个加速腔，各相邻的加速腔之间通过耦合腔耦合连接，至少一个耦合腔内设置有第一开关部件，所述第一开关部件适于打开或关闭所述耦合腔，且设置有所述第一开关部件的耦合腔所连接的相邻加速腔之间设置有适于贯通所述相邻加速腔以用于功率在所述相邻加速腔之间直接耦合传递的耦合通道，所述耦合通道平行于所述加速管的束流通道，与所述耦合腔的位置不相同且相对于所连通的加速腔非中心对称，在所述耦合通道上设置有第二开关部件，所述第二开关部件适于打开或关闭所述耦合通道，所述加速管控制方法包括：

接收控制所述加速管工作模式的指令；

当接收到指示所述加速管工作在第一模式的指令时，控制所述第一开关部件和所述第二开关部件，以打开各相邻的加速腔之间设置的耦合腔，关闭各加速腔之间设置的耦合通道，使得所述加速管中任意相邻的加速腔内产生场强反相的电场；

当接收到指示所述加速管工作在第二模式的指令时，控制所述第一开关部件和所述第二开关部件，以打开一个耦合通道，且关闭所述耦合通道贯通的两个加速腔之间设置的耦合腔，使得所述耦合通道贯通的加速腔内产生场强同相的电场。