CN110799243A - 具有加速波导的紧凑型直线加速器 - Google Patents

具有加速波导的紧凑型直线加速器 Download PDF

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Abstract

一种用于医疗放射治疗***的直线加速器头部可包括外壳、配置为沿着射束路径发射电子的电子发生器、以及微波发生组件。所述直线加速器头部可以包括波导，所述波导配置为包含驻波型或行波型微波。波导可包括彼此相邻设置的多个单元，其中所述多个单元中的每一个可限定有孔，所述孔配置为接收通过其的电子。直线加速器头部还可以包括转换器和初级准直器。

Description

具有加速波导的紧凑型直线加速器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月24日提交的题为“具有加速波导的紧凑型直线加速器”的序列号为62/476,630的美国临时申请的权益，其通过引用整体并入本文并用于所有目的。
背景技术
技术领域
本公开涉及放射疗法，尤其涉及射束产生和射束硬件。
相关技术的描述
现代放射疗法技术倾向于依靠体积角度范围有限的大型器械，以该体积角度进行治疗。
本文公开的***及方法解决了与光子治疗和光子产生有关的各种挑战。
发明内容
本文描述包括与直线加速器(“直线加速器”)及相关组件相关的实施例。直线加速器是一种常用于针对患有诸如癌症等疾病的患者的外部射束放射治疗的装置。一些直线加速器可用于治疗患者周围的大角度范围(例如立体角)，其可以包括患者的全部身体部位和/或器官。直线加速器可以被配置为将高能(例如，6MV)辐射(例如，X射线)传送到患者身体的区域，例如肿瘤。
直线加速器头部可以包括紧凑型加速波导。该***还可以包括其他硬件组件(例如，磁控管、冷却、波导隔离器、波导增压器、传感器)。直线加速器头部可以被配置成围绕标准病床(例如，诊察台)在大范围的立体角(例如，接近完整的球形轮廓)内移动。从以下公开中可以清楚地看到，生产有效的紧凑型波导和直线加速器头部会出现各种技术挑战，这可以通过本文公开的许多新颖设计特征解决。
加速波导可以置于小体积中。例如，隔离器可以设置为与加速波导平行配置。作为进一步的例子，磁控管可以垂直于隔离器和/或加速波导。直线加速器可以安装在紧凑型外壳中。直线加速器的紧凑结构可以通过允许在治疗室内以六个或更多个自由度操纵装置(通过机械(如机器人)臂的协助)来提高临床效率。辐射装置可以是紧凑的，足以在很大的角度范围内治疗患者，以使针对目标治疗体积(例如肿瘤)的剂量最大化，同时通过动态调整装置相对于患者的位置使针对健康问题的剂量最小化。辐射装置的各种组件的外壳可以允许机械臂对以前无法到达的区域提供治疗，和/或调整剂量分布，从而尽可能符合肿瘤体积。开发治疗方案的软件可以编程，以将对健康和/或辐射敏感组织的影响最小化，治疗方案指定从其传输辐射的角度和位置，以及由动态多叶准直器操纵的辐射形状。增强剂量一致性可以允许针对治疗体积增加剂量，从而提高肿瘤控制的可能性。
直线加速器***的一些实施例可以使能够实现放射治疗所需能量和剂量输出的加速波导尺寸最小化。这可以通过使用线性组织的多个波导单元来实现。为了减小尺寸，***可以包括一个或多个用于在相邻加速单元之间耦合RF功率的侧单元。在一些设计中，一个或多个单元具有侧调谐器，其配置为允许调谐一个或多个单元中的每一个单元，以使波导可以提供增大的RF功率，从而增强电子加速。在一些实施例中，这种调谐在***的各种组件(例如，波导的各部分)制造后不久才可用仅一次。
由于功率在较小的空间中较高，因此可以将新颖冷却***集成到波导中。
直线加速器产生的电子和/或微波的功率可能很高。在一些实施例中，加速波导内的孔很小。因为波导相对较短和/或由于波导孔的尺寸，所以可以包括能够提供相对较高真空的新颖真空端口。包括两个真空端口(例如，在波导的每一端上一个)可以改善真空抽气。
直线加速器头部的各种组件的设计可以以减小直线加速器头部的整体尺寸的方式来布置。从而，可以在直线加速器中安装更紧凑的驻波波导。直线加速器的紧凑尺寸和/或轻的重量可以允许机械臂使直线加速器头部在治疗床中和/或在治疗室中围绕患者在一角度范围内移动，该角度范围包括围绕由x平面和y平面的交线所定义的第一轴线的高达360度以及围绕正交轴线的360度。以前的直线加速器机器具有无法使用和/或无法到达的治疗输送角度。而且，可以制造波导单元，以通过使用特定的尺寸、形状和/或调谐来优化从微波发生器(例如，磁控管)和/或电子发生器(例如，电子枪)的组合可获得的功率。
附图说明
现在将参照附图，仅以示例的方式描述本公开的某些实施例。从一个图到另一个图，使用相同或相似的附图标记来表示所示实施例的类似组件。
图1为示出根据示例性实施例的直线加速器头部的组件的示意图。
图2为图1中直线加速器头部的剖视图。
图3示出了通过波导孔的电子的能级范围。
图4示出了示例性直线加速器头部的组件耦合示例。
图5A为电子枪真空法兰的剖视图。
图5B为安装在直线加速器头部内的图5A的电子枪真空法兰的剖视图。
图6示出了驻波波导示例。
图7为驻波波导示例的剖视图。
图8示出了驻波波导的内部几何结构示例。
图9示出了加热对驻波波导几何结构的影响。
图10为示出了聚束单元和加速单元的示例组中的电场分布的横截面图。
图11为示出了通过改变单元形状来调谐波导对电场分布的影响的横截面图。
图12A-12B示出了具有单元调谐组件的驻波波导示例。
图13A和13B示出了包括侧单元的波导单元的示例几何结构。
图14示出了直线加速器波导示例的调谐结构。
图15A示出了用于直线加速器波导的冷却***示例。
图15B描绘了用图15A的冷却***冷却的直线加速器波导的温度分布。
图16A描绘了用于直线加速器波导的替代冷却***配置。
图16B描绘了用图16A的冷却***冷却的直线加速器波导的温度分布。
图17是直线加速器波导的真空法兰示例的透视图。
图18是安装在直线加速器波导中的转换器和转换器真空法兰的剖视图。
图19是用于直线加速器波导的初级准直器示例的透视图。
图20示意性地描绘了包括本文所述的直线加速器***的治疗***配置示例。
具体实施方式
本文公开了各种***和单个组件以及相关方法。在一些实施例中，***由以下四个主要模块组成：直线加速器头部，其可包含射频(RF)功率源和直线加速器波导(例如，驻波波导(SWG))；电子机架，其可包括为电子枪供电的炮台、为微波发生器(例如，磁控管)供电的调制器、以及其他元件；温度控制单元(TCU)，其可以闭环方式分配冷却剂(如水)以进行能量耗散；以及控制台，其可集成到电子机架中和/或配置为独立单元，从而可以放置在远程位置。
一些实施例的各个子***的设计细节包括在以下各节中。
直线加速器头部
图1和图2描绘了紧凑型直线加速器头部及其组件的示例。图1示意性地示出了直线加速器头部100的各种组件。图2是示出安装在直线加速器头部100和/或***中的示例元件的剖视图。一些设计使用直线加速结构(例如，加速波导110)，其使用在一个或多个频率范围(例如，X波段、S波段)的微波，其可以在大约7和11.2GHz之间，例如，在大约9300MHz处，以加速在一个或多个动能范围内(例如，在大约2MeV和8MeV之间)的电子。其他的设计可以用来加速具有更高或更低能量的电子。在一些实施例中，可以在距X射线转换器约1m处产生剂量率在约300cGy/分钟和1800cGy/分钟之间(例如，约1000cGy/分钟)的光子(例如，X射线)束。
结合图1和图2，用于辐射治疗***的直线加速器头部100的示例性实施例可以包括外壳101、电子发生器105、配置成包含驻波型或行波型微波的波导110，该波导包含彼此相邻设置的多个单元，其中，所述多个单元中的每一个单元包括：被配置成允许电子通过的孔径、沿着电子束路径设置并被配置成将电子转换为光子的转换器120、以及被配置成形成最终的x射线束的初级准直器125。
直线加速器头部100还包括：真空泵115，用于通过电子枪真空法兰117和转换器真空法兰119从波导110去除颗粒、气体等。微波发生器130产生微波范围辐射，其可通过RF窗口140和耦合器145耦合到波导110中。隔离器135将从微波发生器130接收到的RF功率发送到RF窗口140，同时防止RF功率反向传输回微波发生器。如图2所示，紧凑型直线加速器头部可安装在机械臂150上。下面将更详细地描述以上所述以及图1和图2中所绘的各种组件。
微波发生器
如图2所示，微波发生器产生可在耦合器145处耦合到波导中的微波信号。微波产生组件可以包括微波发生器(例如磁控管等)。在一些实施例中，微波发生器可以是将来自调制器的DC脉冲转换为RF功率的振荡器。如上所述，微波发生器可产生大于1.5MW的功率。微波发生器可以包括调节输出频率的调谐机构。在一些设计中，调谐机构可允许输出频率从约9.27GHz调谐到9.33GHz。微波发生器可以包括水冷阳极和/或聚焦磁铁。微波发生器的灯丝可以被配置为提供超过2000小时的工作时间。微波发生器还可以包括离子泵。在一些实施例中，离子泵可产生约0.4l/s。
隔离器
隔离器可以包括在微波发生组件中。隔离器可以配置为防止微波传输回微波发生器。隔离器可能附有两个或更多个负载(例如，其上可具有4个端口)。例如，它可以包括主通道和/或两个辅助端口。
RF窗口
微波发生组件可以包括RF窗口。RF窗口可以配置为将微波发生组件内部的气体从进入波导中分离出来，该波导可以处于真空中。如图2所示，可以将RF窗口设置在波导附近和/或直接附接到耦合器。RF窗口可以包括冷却以防止过热。还可以通过选择RF窗口的位置以将其放置在反射驻波场的最小值处，从而使加热最小化。
耦合器
耦合器(例如，耦合器单元)可以被包括作为波导的一部分。耦合器可以从微波发生组件接收微波，并将这些波传播到波导中和/或通过波导。
机械臂
放射治疗***中可包括机械(如机器人)臂。机械臂可为直线加速器头部提供支撑和/或移动。使用机械臂，直线加速器头部可以达到大范围的放射治疗输送角度。
电子枪
电子发生器105(例如，电子枪、电子发射器)可沿一定范围的角度产生电子。在一些实施例中，电子发生器105产生准直电子束。电子束可以被配置成产生一定范围的动能。电子发生器可按电场产生类型(DC或RF)、发射机制(热离子、光电阴极、冷发射、等离子体源)、聚焦(纯静电或磁场)或电极数量来分类。
图3示出了由电子发生器105产生的通过波导孔302的一些电子的能级范围。如图3所示，射束300在304处作为相对低能的射束开始，穿过波导在306处加速到更高的能级。图4示出了直线加速器头部的一个实施例的两部分的耦合示例。直线加速器头部可以使用电子发生器105，例如L-3M592或其他型号。阴极可以与阳极分隔的距离在约4mm到22mm之间(例如，大约10mm)。例如，电子枪可以提供15keV DC射束，该射束可以聚焦到例如直线加速器头部的加速段(例如，波导)的孔中，例如在输出孔107处。孔的直径可以在约1mm到15mm之间(例如，约2mm)。发射电流通过在-65V(0A)至70V(1.4A)范围内适当选择栅极电压来调节。其他范围也是可能的。电子枪的一些实施例的性能和射束质量可以通过射束动力学模拟，使用诸如EGUN、CST粒子和PARMELA的代码来验证。
电子枪真空法兰
可以配置电子枪真空法兰117，以改善波导110(例如，驻波波导或SWG)的开始处的真空电导。电子枪真空法兰117(例如，电子枪真空法兰)可以定向，以便其能够产生自电子枪室和/或波导110的内部的流体流动。在一些设计中，波导110由包括直径小于约1cm的孔的单元组成。由于对小于约1cm的孔的影响的流体动力学限制，电子枪真空法兰可以在真空泵与电子枪室和/或波导110的内部之间提供流体连通。在一些实施例中，孔的直径约为4mm。直径可在约1mm到7mm之间。
电子枪真空法兰117可以布置在电子发生器和波导之间。因此，电子枪真空法兰117包括波导耦合部分152、腰部154和真空泵耦合部分156。孔158与波导110的内部和真空泵耦合部分156流体连通，使得(例如，直接或通过中间导管)耦合到真空泵耦合部分156的真空泵，能够在波导110的电子枪端处从波导110的内部有效地去除气体或颗粒。在一些实施例中，电子枪真空法兰117包括沿电子束与射束轴线同轴线的孔111。在一些实施例中，电子枪真空法兰117定义一个或多个通道，所述通道被配置成使流体通过。
波导
波导110(例如，驻波波导或SWG)可以由铜制成，并且可以具有大约20cm到75cm之间的长度。在一些设计中，波导大约有30cm长。波导能够在波导的输出处将初始能量约为10keV的电子加速到约6MeV。
图6示出了根据本文公开的直线加速器头部实施例的示例性驻波波导110。在一些实施例中，波导110包括一个或多个耦合单元172(例如，侧单元、子单元等)。耦合单元172可以设置在波导110的一侧或另一侧(例如，相对侧)上，并且可以与波导110的相对侧的对应耦合单元偏离一偏移距离。可以调整偏移距离以允许驻波在波导110内振荡。波导可以配置为实现一种或多种模式(例如，谐振频率)，例如π或π/2。双向调谐器176可以包括在侧单元上。可以在驻波波导110的顶部和/或底部上设置一个或多个冷却块160，其防止波导过热并将加速模式的频率保持在RF功率源的可调谐范围内。由于波导110可以小于在医学放射疗法中使用的传统波导，所以一个或多个冷却块160的相对较大的表面积可以与波导110热连通。冷却块160可以为波导110提供温度控制。在一些实施例中，冷却块160包括例如额外的孔、凹槽和/或狭槽，以向用户提供对波导110的一个或多个元件(例如，调谐器、短路开口)的接近。这样的凹槽和/或狭槽可以提供对波导110的一个或多个单元的某些部分的接近，例如以对其进行调谐(例如，通过调谐钉)。在一些实施例中，可在已附接一个或多个冷却块160之后执行调谐。尽管在一些实施例中冷却块160可以单独冷却，但是，与冷却块160的内部空间连通的冷却剂导管162允许大量冷却剂流过冷却块160。
在不受理论限制的情况下，认为减小波导的长度可能需要波导加速单元内的较小孔。较小孔可以进一步减少通过波导的通量(例如，对于真空而言)。因此，对于某些尺寸的波导，如果使用一个大泵，波导的某些部分(例如，靠近电子发生器和/或靠近转换器)可能存在真空电导不足。因此，可以使用两个或多个真空端口/法兰，通过其在波导内产生真空。例如，电子枪真空法兰117可以包括在电子发生器附近(例如，在电子发生器和波导之间)，转换器真空法兰119可以包括在转换器附近(例如，在波导和转换器之间)(参见，例如，图21-22)，和/或耦合器145可被包括以允许通过波导110的一个或多个单元(例如，通过耦合单元)产生真空。
***操作(例如，在电子束的阴极处)可以产生热量，该热量可以升高单元材料(例如，铜)的温度。热量还可能使气体从***中的材料中释放出来。这可能会增加真空压力(例如，减少真空)。该热量可以例如由电子枪和/或转换器产生。电子枪可包括阴极，该阴极可以由灯丝加热以升高阴极的温度，以使阴极内的能量电子升高至阴极的逸出功以上，以便提取它们以通过波导传播。在转换器处，电子可以入射在盘(例如箔)上。盘可以包括一种或多种材料，例如钨，铅，铝，铜，包含金属元素的合金等。当电子入射到盘上时，会产生热量。将产生的热量从转换器带走是有利的，这可以通过在转换器内或转换器周围包括冷却通道来实现。
相对较短的波导110可在其中促成更高的电场。更高的电场可能需要高或超高的真空度，压力为10-7托或更低，以避免波导表面上电场的击穿。结合波导110内较小的孔，有利于排空波导110和/或其他***组件。因此，真空法兰117、119可以安装在波导的一个或多个端部。这可以在***的某些部分(例如，波导110的一个或多个端部)提供所需的真空电导。
***中可以包括调谐功能。在一些实施例中，调谐功能包括在波导的一个或多个单元中，例如加速单元(例如，聚束单元、耦合器单元、标准单元)和/或侧单元(例如，耦合单元)。例如，调谐功能可以提供具有正确频率的微波的侧单元。在某些设计中，加速单元可以更精确地调谐。调谐功能可提供配置成允许用户调谐一个或多个波导单元的结构。
调谐过程可以包括调谐侧耦合单元172中的一个或多个。侧单元可以单独调谐。这可以通过使用天线组件指示该单元应该调谐到什么程度来实现。因此，可以将侧单元调谐到正确的频率。在一些实现中，诸如短路钉之类的物体可以***到一个或多个侧耦合单元中。短路钉可以通过一个或多个侧耦合单元172的侧面的开口174***。***短路钉可以使侧耦合单元172短路。在调谐一个或多个加速单元期间使一个或多个侧耦合单元172短路是有利的。例如，使一个或多个侧耦合单元172短路可以允许仅从加速单元接收更精确的测量。调谐一个或多个加速单元可以通过观察“场平衡”来执行，即沿波导110的长度的纵向电场幅度的测量。天线组件和/或“拉珠”***可以用于调谐一个或多个加速单元。这可以在一个或多个侧耦合单元172短路时进行。
图7示出了示例波导110的剖视图。波导可包含少于24个的加速单元170。在一些设计中，波导包含19个单元。这些单元可以用金属(如铜、铜合金)加工而成。波导110的长度可以小于约70cm。在一些实施例中，波导具有约30cm的长度。除了标准加速单元170之外，波导110还可以包括较短的聚束单元178。
加速单元170也可以配置为使用例如调谐螺柱180进行双向调谐。下面参照图6、7、12B、12C和14更详细地描绘和描述调谐螺柱。在单元上可包括两个或更多个调谐螺柱180。如上所述，冷却块160包括允许接近调谐螺柱180的开口164。包括多个调谐螺柱180可允许更大范围的频率调谐，或更精细的调谐和/或调谐精度。在一些实施例中，调谐螺柱180允许用户附加调谐附件，调谐附件配置为允许用户使该单元(例如，加速单元170、侧单元)变形。单元变形可以使用例如滑锤或其他工具来完成。调谐螺柱180(图7)、176(图6)可以螺纹的，以便于滑锤或其他调谐工具的耦合。在一些实施例中，一个或多个单元配置为在使用***之前被调谐一次。其他实现是可能的。
可以沿着波导110的顶部和/或底部钎焊加速单元调谐螺柱180。例如，可以将调谐螺柱180钎焊到沿波导110定位的凹穴179中。这可以在一个或多个单元的平分轴线处进行。在一些实施例中，可以在组装波导110之后(例如，在将加速单元170耦合在一起之后)，并且在钎焊加速单元调谐螺柱180之前，形成凹穴179。例如，制造过程可以包括组装加速单元170和冷却块160(已经包含开口164)，例如通过钎焊，接着加工凹穴179，然后在加工后的凹穴179内钎焊调谐螺柱180。其他制造工艺是可能的。一个或多个侧单元螺柱176(图6)可沿侧单元的轴线钎焊。在一些实施例中，泵法兰和转换器法兰可在波导110调谐之后被焊接(例如，钨极惰性气体(TIG)焊接，电子束焊接等)到波导110。如上所述，一个或多个侧单元可以包括用于***短路钉以用于调谐目的的开口。在调谐后，可以用塞子密封(例如，气密地)一个或多个单元中的开口。可以焊接塞子以覆盖开口。
在一些实施例中，波导110的一个或多个单元钎焊到一个或多个真空法兰(例如，电子枪法兰、转换器法兰)。真空法兰可包括斜楔法兰。包括一个或多个侧单元的侧耦合结构可用于实现π/2驻波模式。图8显示了波导的示例几何结构。微波发生器可以产生大于1MW的功率。在一些实现中，微波发生器可以产生约2MW的功率。微波发生器可产生频率在约7.0至11.2GHz之间的微波。在某些设计中，微波发生器产生大约9.3GHz的微波。
可以对***的各个部分进行结构分析，以估计波导各个部分加热的不利影响。图9显示了波导结构分析的示例，示出了由于加热而引起的波导各部分的热膨胀。
现在参考图10和图11，为了将电子从由电子枪提供的能量，例如约15keV，加速到电子以高相对论速度行进的能量，例如约1MeV，可以提供一个或多个聚束单元178。图10示意性地示出了三个聚束单元，其后面是标准加速单元170。孔181允许电子在单元170和178之间流动。与标准加速单元170相比，聚束单元178可以具有较短的长度(例如，沿着***的射束轴线限定)。对于约15MV/m和30MV/m之间的加速梯度，聚束部分可产生约40％的传输效率。波导的所描绘部分内的电场分布由线1000表示。
图11示出了调谐的效果。单元(例如，加速单元170)的形状可以改变以增加分流阻抗。如上所述，可以使用设置在波导外部的调谐螺柱调谐这些单元。操纵调谐螺柱可以向内或向外移动单元壁171。例如，通过向外移动单元壁171来改变图11的单元170。单元170`具有从中心轴线进一步延伸的单元壁171`。电场分布的最终变化的实例如图11所示。
图12A-12C示出了具有放大部分的波导，该放大部分示出了如上所述的图I2B和12C中的示例调谐结构。图13A和13B示出了在制造过程中具有加速单元170，侧耦合单元172以及一些磨削部分的单元几何结构。如上所述，图14是进一步示出了示例调谐结构的剖视图(在聚束单元178，耦合单元172和加速单元170的放大剖视图中)。
冷却***
图15A示出了示例冷却***，该示例冷却***包括冷却块160(例如，单元板)，该冷却块160具有允许流体流过的通道。导管162允许普通量的冷却剂在冷却块160之间流动。在一些实施例中，导管162可以进一步被配置成使冷却剂往来于其他冷却组件，例如，用于冷却诸如电子发生器、转换器或直线加速器头部的其他组件(图15A中未显示)的附加组件的冷却剂路径，该附加组件可能在运行期间产生热量和/或可能具有所需的运行温度范围。图15B示出了在具有与图15B中描绘的冷却***一致的冷却***的波导的一个实施例中的相对热分布。如图15A和15B所示，波导可以在相对两侧被冷却板包围。在波导110的电子发生器端的聚束单元中和/或附近会产生相对较高的温度，例如由于在该位置存在较高的功率密度。
图16A和16B示出了具有相关联的热特征的示例性波导的另一实施例。与传播例如在S波段频率范围内的微波的波导相比，传播在X波段频率范围内(例如，在大约7.0GHz和11.2GHz之间)微波的波导可以促成波导内的较小孔。波导内的较小孔可以减小从波导内部到真空泵的通量。如上所述，在波导的一端或两端使用真空法兰可以通过例如增加离开波导的气体颗粒的通量来促成波导内的较低压力。这也可以帮助改善波导一端或两端的真空压力。
转换器
如上所述，并且进一步参考图17和18，可以在波导的与电子发生器相对的一端提供用于产生光子的转换器。图17示出了真空法兰的示例，该真空法兰可以被包括作为转换器真空法兰119，其配置为在波导的转换器端促进真空抽气。在一些实施例中，如上所述，图17所示的法兰也可以被包括作为电子枪真空法兰117。图18是示出波导的转换器端的剖视图，包括耦合到波导的转换器真空法兰119和转换器120。转换器真空法兰119通常具有与本文别处描述的电子枪真空法兰117相似的结构和功能。例如，转换器真空法兰119包括波导耦合部分182、腰部184和真空泵耦合部分186。孔188延伸穿过腰部184和真空泵耦合部分186，以在波导内部和真空泵之间提供流体连通。波导耦合部分内的孔189在波导内部和孔188之间提供流体流动路径。
转换器设置在加速波导的与电子发生器相对的一端。在一些实施例中，转换器120可以被包括在准直器内，或者可以是准直器上游的独立结构。准直器将在下面参考图19进行更详细的描述。例如，转换器120可以位于准直器和波导出口之间。转换器120可包括设置在转换器120的内部空间124内的盘122(例如，金属箔)。在一些实施例中，转换器盘122的厚度在约1mm至8mm之间。转换器可以具有两层或更多层。第一层的厚度可以在大约0.5mm和4mm之间。第二层可具有在约0.5mm至4mm之间的厚度。第一层可以由诸如钨、铅或其他高Z金属的高Z材料构成。第二层可以由诸如铝铜等的低Z材料或中等Z材料构成。然而，可以等同地使用其他材料。盘可以接收入射的电子并将其转换为光子(例如X射线)。
准直器
图19描绘了用于在如上所述的转换器处产生的光子束的示例性准直器125。第一准直器125可以包括直径在大约80mm与130mm之间的圆筒形头部127。在一些设计中，圆筒形头部127的直径为大约110mm。在一些实施例中，圆筒形头部127被配置为将光子从***的泄漏降低到例如在距等中心点1m处小于约10mGy/分钟。可以提供可移除的金属(例如，钨)“塞子”129，其在孔128处指定最终的场形状，并且可以交换为其他场尺寸。在一些实施例中，塞子129产生矩形场尺寸，该矩形场尺寸在距转换器1m处具有高达40cm的长度和/或宽度。
制造
继续参考附图，现在将描述各种制造考虑因素。在一些实施方式中，可以对各个单元组件进行加工和清洁。然后可以将单元组件与钎焊材料接合并钎焊(例如加热)，以将组件接合在一起。钎焊材料可以包括熔化温度低于在单元组件中使用的材料的熔化温度的材料。单元组件可以由例如铜之类的金属制成。钎焊材料可包括合金，例如铜合金。在一些实施例中，钎焊材料包括金。也可以使用银。
可以使用第一钎焊材料来钎焊第一组***组件(例如，单元组件)。在一些实施例中，第一钎焊材料包括合金。第一钎焊材料可以包含按重量在约50％至90％之间的第一金属。第一钎焊材料可以包含在约10％至50％之间的第二金属。合金金属的熔点低于单元材料。第一组***组件可以在第一钎焊温度下钎焊。第一钎焊温度可以在大约900℃与1050℃之间。
可以使用第二钎焊材料钎焊第二组***组件。第二钎焊材料可以包含与第一钎焊材料相比按重量的百分比较低的第一金属。在一些实施例中，第二钎焊材料包含与第一钎焊材料相比按重量的百分比较高的第二金属。第二钎焊材料可包含按重量在约35％至75％之间的第一金属。第二钎焊材料可包含按重量在约65％至25％之间的第二金属组成。除第一金属以外，第二金属中的金属也可用于第二钎焊材料。第二组***组件可在第二钎焊温度下钎焊。第二钎焊温度可以低于第一钎焊温度。例如，第二钎焊温度可在约750℃和1050℃之间。
可以使用第三钎焊材料钎焊第三组***组件(例如水冷板)。第三钎焊材料可包含与第一钎焊材料和/或第二钎焊材料相比按重量的百分比较低的第一金属。在一些实施例中，第三钎焊材料包含与第一钎焊材料和/或第二钎焊材料相比按重量的百分比较高的第二金属。第三种钎焊材料可包含按重量在约10％至50％之间的第一种金属。第二钎焊材料可包含按重量在约50％至10％之间的第二金属。除第一金属之外，第二金属中的金属也可用于第三钎焊材料。第三组***组件可以包括一个或多个水冷板。第三组***部件可以在第三个钎焊温度下钎焊。第三钎焊温度可以低于第一钎焊温度和/或第二钎焊温度。例如，第三钎焊温度可在约700℃到1000℃之间。
治疗***
本文所描绘和以上所述的这些直线加速器***可以协同工作以提供控制信号、回读、功率和控制接口，以产生所需的辐射参数。图20示出了示例性治疗***400。治疗***400通常包括治疗室410、控制室420和设备室430。治疗室可以包括直线加速器头部416，例如，包括上述的各种直线加速器头部组件。治疗室可以进一步包括电子枪驱动器412和调制器箱单元414。控制室420可以包括控制台422。在一些实施例中，脉冲变压器箱单元436与PLC/控制器438一起放置在电子机架435中，或在直线加速器头部416之外的其他地方，而不是在直线加速器头部416中。由于箱单元436可能很大和/或很重(例如80kg)，所以最好不要将脉冲变压器箱放在直线加速器头部416中。设备室430还可以包括温度控制单元432和压缩空气供应装置434。温度控制单元432可以通过一个或多个冷却剂管线与电子机架435、直线加速器头部416和/或调制器箱单元414流体连通，使得温度控制单元432可以控制行进到那些组件的冷却剂的温度。直线加速器头部416可以通过控制线连接到电子枪驱动器412和调制器箱单元414。电子机架435可以另外通过一条或多条控制线连接到控制台422和/或调制器箱单元414。
实施例示例
1.一种用于医疗放射治疗***的直线加速器头部，所述直线加速器头部包括：
外壳；
电子发生器，配置为沿射束路径发射电子；
微波发生组件，包括：
微波发生器，配置为沿着初波路径在第一方向上发射微波；以及隔离器，配置为防止微波沿所述初波路径在与所述第一方向相反的第二方向上传播；
波导，配置为包含驻波型或行波型微波，所述波导包括：
多个彼此相邻设置的单元，其中，多个单元中的每一个限定有孔，该孔配置为接收通过其的电子，所述多个单元的孔具有直径，并限定了所述波导的沿着所述射束路径的射束轴线，其中所述多个单元中的每一个具有沿着所述射束轴线定义的第一长度；
一个或多个聚束单元，所述聚束单元包含被配置为加速通过其的电子的孔，其中，所述一个或多个聚束单元中的每一个具有沿着所述轴线的比所述多个单元的所述第一长度小的第二长度；以及
耦合器单元，配置为将微波从所述隔离器耦合到所述波导中；
其中，波导配置为将电子加速到在约3MeV至9MeV之间；
与波导热连通的冷却***；
转换器，设置于电子束路径内并配置为接收入射的电子，其中，转换器配置为将所述入射的电子转换为光子；以及
第一准直器，配置为限定射束形状，其中，所述第一准直器包括输入孔和输出孔；
其中所述直线加速器头部具有在约50cm至120cm之间的长度、在约40cm至90cm之间的宽度、以及在约20cm至75cm之间的深度。
2.根据实施例1所述的直线加速器头部，其中，多个单元中的每个单元包括具有附接的调谐器的单元壁，所述调谐器配置为使单元壁变形。
3.根据实施例2所述的直线加速器头部，其中，所述调谐器配置为允许用户通过使单元壁的一部分径向朝着射束轴线平移，从而使单元壁变形。
4.根据实施例2-3中任一所述的直线加速器头部，其中，调谐器配置为允许用户通过使所述单元壁的一部分径向远离射束轴线平移，从而使单元壁变形。
5.根据实施例1-4中任一所述的直线加速器头部，其中，所述波导进一步包括多个侧单元。
6.根据实施例5所述的直线加速器头部，其中，所述多个侧单元中的每个均包括调谐器，所述调谐器配置为允许用户通过使侧单元壁的一部分与所述射束轴线轴线向平行地平移来使侧单元壁变形。
7.根据实施例5-6中任一所述的直线加速器头部，其中，所述多个侧单元中的每个均包括开口，所述开口限定了从所述射束轴线的径向短路轴线。
8.根据实施例1-7中任一所述的直线加速器头部，包括设置在电子发生器和波导之间的电子枪真空法兰，所述电子枪真空法兰包括与射束轴线同轴线的电子枪真空法兰孔，其中所述电子枪真空法兰配置为在真空泵和波导内部之间提供流体连通。
9.根据实施例1-8中任一所述的直线加速器头部，包括设置在波导和转换器之间的转换器真空法兰，所述转换器法兰包括与射束轴线同轴线的转换器真空法兰孔，其中所述转换器真空法兰配置为在真空泵和波导内部之间提供流体连通。
10.根据实施例1-9中任一所述的直线加速器头部，其中，所述微波发生器包括磁控管。
11.根据实施例1-10中任一所述的直线加速器头部，其中，所述微波发生器配置为以范围在约7.0GHz至11.2GHz之间的频率发射微波。
12.根据实施例1-17中任一所述的直线加速器头部，其中，所述微波发生器被配置为以大于1MW的功率发射波。
13.根据实施例1-11中任一所述的直线加速器头部，配置为在约300cGy/分钟至1,800cGy/分钟之间输送。
14.根据实施例1-13中任一所述的直线加速器头部，其中，用于将电子发生器附接到波导的装置包括可移除地耦合的法兰。
15.根据实施例1-14中任一所述的直线加速器头部，其中，所述多个单元中的每个单元的孔的直径在约0.2cm和1.0cm之间。
16.根据实施例1-15中任一所述的直线加速器头部，其中，所述耦合器单元配置为在真空泵和波导内部之间提供流体连通。
17.根据实施例1-16中任一所述的直线加速器头部，其中，所述多个单元包括少于24个的单元。
18.根据实施例1-7中任一所述的直线加速器头部，其中，所述波导包括平行于射束轴线的第一外表面。
19.根据实施例18所述的直线加速器头部，其中，所述波导包括第二外表面，其中所述第一外表面平行于所述第二外表面。
20.根据实施例18-19中任一所述的直线加速器头部，其中，所述冷却***包括限定与波导的第一外表面共面的表面的块，所述块包括被配置为引导流体通过其的通道。
21.根据实施例18-20中任一所述的直线加速器头部，其中，所述冷却***包括块，所述块包括被配置为引导流体通过其的通道，其中，所述块包括开口，该开口被配置为允许用户接近所述多个单元的调谐器中的至少一个。
22.根据实施例1-21中任一所述的直线加速器头部，其中，所述转换器包括盘，所述盘包括包含第一材料的第一层和包含第二材料的第二层。
23.根据实施例22所述的直线加速器头部，其中，所述第一材料包括原子序数大于57的化学元素。
24.根据实施例22-23中任一所述的直线加速器头部，其中，所述第二种材料包括原子序数小于57的化学元素。
25.根据实施例22-24中任一所述的直线加速器头部，其中，所述第一材料包括钨。
26.根据实施例22-25中任一所述的直线加速器头部，其中，所述第二材料包括铝。
27.根据实施例22-25中任一所述的直线加速器头部，其中，所述第二材料包括铜。
28.根据实施例22-26中任一所述的直线加速器头部，其中，所述盘的厚度在约1mm至8mm之间。
29.根据实施例22-28中任一所述的直线加速器头部，其中，所述第一层的厚度在约0.5mm和4mm之间。
30.根据实施例22-29中任一所述的直线加速器头部，其中，所述第二层的厚度在约0.5mm至4mm之间。
31.根据实施例1-30中任一所述的直线加速器头部，其中，由所述第一准直器的输入孔内切的圆的直径大于多个单元中每一个的孔的直径。
32.根据实施例1-31中任一所述的直线加速器头部，其中，所述第一准直器的输出孔内切的圆的直径大于输入孔内切的圆的直径。
33.根据实施例1-32中任一所述的直线加速器头部，进一步包括第二准直器，其中所述第二准直器包括多个准直叶片。
34.根据实施例33所述的直线加速器头部，其中，所述多个准直叶片中的每一个均配置为沿着与由输出孔内切的圆限定的轴线正交的准直平面平移。
35.根据实施例33-34中任一所述的直线加速器头部，其中，所述多个准直叶片中的每个均包括钨。
36.根据实施例33-35中任一所述的直线加速器头部，其中，所述多个准直叶片中的每个均包括铅。
37.一种制造用于医疗放射治疗***的直线加速器头部的方法，所述方法包括：
组装包括多个单元的波导，其中，所述多个单元中的每一个均限定有孔，该孔配置为接收通过其的电子，所述多个单元的孔具有直径并且限定了沿着射束路径的射束轴线，组装多个单元的步骤包括：
对于第一多个单元中的每个单元，在两个相邻的单元构件之间提供第一钎焊合金；以及
将第一多个单元中的每个单元加热到第一钎焊温度；
提供外壳；
提供电子发生器，该电子发生器配置为沿射束路径发射电子；
提供微波发生组件，该微波发生组件包括：
微波发生器，配置为沿着初波路径在第一方向上发射微波；以及
隔离器，配置为防止微波沿所述初波路径在与所述第一方向相反的第二方向上传播；
提供与波导热连通的冷却***；
提供转换器，所述转换器设置于电子束路径内并且配置为接收入射的电子，其中所述转换器配置为将入射的电子转换为光子；以及
提供第一准直器，所述第一准直器配置为限定射束形状，其中，所述第一准直器包括输入孔和输出孔。
38.根据实施例37所述的制造直线加速器头部的方法，其中，组装多个单元的步骤包括以下步骤：对于第一多个单元中的每个，在两个相邻单元构件中的每一个的一部分中加工出腔。
39.根据实施例37-38中任一所述的制造直线加速器头部的方法，其中，所述第一钎焊合金包括按重量在约50％至90％之间的铜。
40.根据实施例37-39中任一所述的制造直线加速器头部的方法，其中，所述第一钎焊合金包括按重量在约10％至50％之间的金。
41.根据实施例37-40中任一所述的制造直线加速器头部的方法，其中，所述第一钎焊温度在约900℃至1100℃之间。
42.根据实施例37-41中任一所述的制造直线加速器头部的方法，其中，组装多个单元的步骤包括：
对于第二多个单元中的每个，在两个相邻的单元构件之间提供第二钎焊合金；以及
将第二多个单元中的每个单元加热到第二钎焊温度。
43.根据实施例42所述的制造直线加速器头部的方法，其中，组装多个单元的步骤包括以下步骤：对于所述第一多个单元中的每个，在两个相邻单元构件中的每个的一部分中加工出腔。
44.根据实施例42-43中任一所述的制造直线加速器头部的方法，其中，所述第二钎焊合金包括按重量在约35％至75％之间的铜。
45.根据实施例42-44中任一所述的制造直线加速器头部的方法，其中，所述第二钎焊合金包括按重量在约25％至65％之间的金。
46.根据实施例44-45中任一所述的制造直线加速器头部的方法，其中，所述第二钎焊合金包含与所述第一钎焊合金相比按重量的百分比较低的铜。
47.根据实施例37-46中任一所述的制造直线加速器头部的方法，其中，提供与波导热连通的冷却***的步骤包括：
在波导和冷却板之间提供第三钎焊合金，所述冷却板包括通道，所述通道被配置成引导流体通过其；以及
将波导和冷却板加热到第三钎焊温度。
48.根据实施例47所述的制造直线加速器头部的方法，其中，所述第三钎焊温度在约700℃到1000℃之间。
49.根据实施例47-48中任一所述的制造直线加速器头部的方法，其中，所述第三钎焊合金包括按重量在约10％至50％之间的铜。
50.根据实施例47-49中任一所述的制造直线加速器头部的方法，其中，所述第三钎焊合金包括按重量在约50％至10％之间的金。
51.根据实施例49-50中任一所述的制造直线加速器头部的方法，其中，所述第三钎焊合金所含与所述第二钎焊合金相比按重量的百分比较低的铜。
52.根据实施例37-51中任一所述的制造直线加速器头部的方法，进一步包括将第一多个单元浸入被配置成溶解油的溶剂中的步骤。
53.根据实施例3749-52中任一所述的制造直线加速器头部的方法，进一步包括在第一多个单元处以超声频率传播声波的步骤。
54.根据实施例3749-50中任一所述的制造直线加速器头部的方法，进一步包括将第一多个单元浸入蚀刻溶液中的步骤，所述蚀刻溶液被配置成除去至少一层铜。
55.根据实施例54所述的制造直线加速器头部的方法，其中，所述将第一多个单元浸入蚀刻溶液中包括将第一多个单元浸入蚀刻溶液中的总时间至少为15秒。
56.根据实施例54-55中任一所述的制造直线加速器头部的方法，其中，所述蚀刻溶液包括磷酸。
57.一种用于使用直线加速器提供放射治疗的***，所述***包括：
如实施例1-36中任一所述的直线加速器头部；
机械臂，包括限定旋转轴线的铰链，所述机械臂配置为围绕旋转轴线旋转；
其中，所述直线加速器头使用耦合装置机械耦合到机械臂。
58.根据实施例57所述的用于使用直线加速器提供放射治疗的***，其中，所述波导的射束轴线与旋转轴线垂直。
59.根据实施例57-58中任一所述的用于使用直线加速器提供放射治疗的***，其中，磁发生器的近端和准直器的近端中的一个或多个未设置在距旋转轴线约15cm以内。
60.根据实施例57-59中任一所述的用于使用直线加速器提供放射治疗的***，其中，耦合装置为铰链。
61.根据实施例57-60中任一所述的用于使用直线加速器提供放射治疗的***，其中，所述直线加速器头部和所述机械臂之间的定位包括与以下定位相比更低的转动惯量：其中所述磁发生器的近端和所述准直器的近端中的至少一个在距旋转轴线约6cm以内。
其他实施例
除非另外明确说明或在所用上下文中以其他方式理解，否则条件语言，例如“可”、“可以”、“也许”或者“可能”等，通常旨在传达某些实施例包括，而其他实施例不包括，某些特征、元素和/或步骤。因此，这样的条件语言通常不旨在暗示特征、元素和/或步骤无论如何是一个或多个实施例所需的，也不旨在暗示一个或多个实施例必然包括用于在有无用户输入或提示下判断这些特征、元素和/或步骤在任何特定实施例中是被包括还是将被执行的逻辑。
应该强调的是，可以对上述实施例进行许多变换和修改，上述实施例中的元素应理解为也在其他可接受的示例中。所有这些修改和变换旨在在此被包括在本公开的范围内。前面的描述详述了本发明的某些实施例。然而，应当理解，无论前述内容在文本中显示的多么详细，都可以以许多方式来实践本发明。如上所述，在描述本发明的某些特征或方面时使用特定术语不应被认为暗示该术语在本文中被重新定义为限于包括本发明中与该术语相关联的特征或方面的任何特定特性。因此，应当根据所附实施例和/或权利要求及其任何等同物来解释本发明的范围。

Claims (27)

1.一种紧凑型直线加速器头部，包括：
电子发生器，配置为沿射束路径发射电子；
微波发生组件，包括：
微波发生器，配置为沿着初波路径在第一方向上发射微波；以及
隔离器，配置为防止微波沿所述初波路径在与所述第一方向相反的第二方向上传播；
波导，配置为包含驻波型或行波型微波并且将电子加速到在约3MeV至约9MeV之间，所述波导包括：
多个相邻单元，所述多个相邻单元中的每一个限定有孔，所述孔具有直径并且配置为接收通过其的电子，所述相邻单元的所述孔限定了所述波导的沿着所述射束路径的射束轴线，其中所述相邻单元中的每一个具有沿着所述射束轴线定义的第一长度；
一个或多个聚束单元，所述聚束单元包含被配置为加速通过其的电子的孔，其中，所述一个或多个聚束单元中的每一个具有沿着所述射束轴线的比所述第一长度小的第二长度；以及
耦合器单元，配置为将微波从所述隔离器耦合到所述波导中；
冷却***，与所述波导热连通；
转换器，设置于电子束路径内，所述转换器配置为接收入射的电子并将所述入射的电子转换为光子；
第一准直器，配置为限定射束形状，其中，所述第一准直器包括输入孔和输出孔；以及
外壳，至少部分包围所述电子发生器、所述微波发生组件、所述波导、所述冷却***、所述转换器、以及所述第一准直器，
其中，所述外壳具有在约50cm至约120cm之间的长度、在约40cm至约90cm之间的宽度、以及在约20cm至约75cm之间的深度。
2.根据权利要求1所述的紧凑型直线加速器头部，进一步包括可移除地耦合在所述波导和所述电子发生器之间的法兰。
3.根据权利要求1所述的紧凑型直线加速器头部，其中，所述相邻单元中的每一个的孔的直径在约0.2cm到1.0cm之间。
4.根据权利要求1所述的紧凑型直线加速器头部，其中，所述多个相邻单元包括少于24个的单元。
5.根据权利要求1所述的紧凑型直线加速器头部，其中，所述波导进一步包括多个侧单元。
6.根据权利要求5所述的紧凑型直线加速器头部，其中，所述多个侧单元中的每一个包括开口，所述开口限定了从所述射束轴线的径向短路轴线。
7.一种可调谐直线加速器波导，包括：
多个相邻单元，所述多个相邻单元中的每一个限定有孔，所述孔具有直径并且配置为接收通过其的电子，所述相邻单元的所述孔限定了所述波导的沿着射束路径的射束轴线，其中所述相邻单元中的每一个具有沿着所述射束轴线定义的第一长度；
多个调谐器，每个调谐器附接到所述相邻单元中的一个的单元壁，并且配置为使所述单元壁变形；
一个或多个聚束单元，所述聚束单元包含被配置为加速通过其的电子的孔，其中，所述一个或多个聚束单元中的每一个具有沿着所述射束轴线的比所述第一长度小的长度；以及
耦合器单元，配置为将微波从微波发生组件耦合到所述波导中；
其中，所述波导配置为包含驻波型或行波型微波，
其中，所述波导配置为将电子加速到在约3MeV至约9MeV之间，以及
其中，所述波导的沿所述射束轴线的长度在约20cm至约75cm之间。
8.根据权利要求7所述的可调谐直线加速器波导，其中，每个调谐器配置为允许用户通过使所述单元壁的一部分径向远离所述射束轴线平移，从而使所述单元壁变形。
9.根据权利要求7所述的可调谐直线加速器波导，其中，每个调谐器配置为允许用户通过使所述单元壁的一部分径向朝着所述射束轴线平移，从而使所述单元壁变形。
10.根据权利要求7所述的可调谐直线加速器波导，其中，所述波导进一步包括多个侧单元，所述多个侧单元中的每一个包括调谐器，所述调谐器配置为允许用户通过使所述侧单元的侧单元壁的一部分与所述射束轴线轴线向平行地平移，从而使所述侧单元壁变形。
11.根据权利要求7所述的可调谐直线加速器波导，其中，所述一个或多个聚束单元包括第一聚束单元和第二聚束单元，所述第一聚束单元具有沿着所述射束轴线的第二长度，所述第二聚束单元具有沿着所述射束轴线的第三长度，所述第三长度大于所述第二长度，所述第二聚束单元设置在所述第一聚束单元与所述多个相邻单元之间。
12.一种紧凑型直线加速器头部，包括：
波导，配置为包含驻波型或行波型微波并且将电子加速到在约3MeV至约9MeV之间，所述波导包括：
多个相邻单元，所述多个相邻单元中的每一个限定有孔，所述孔具有直径并且配置为接收通过其的电子，所述相邻单元的所述孔限定了所述波导的沿着射束路径的射束轴线，其中所述相邻单元中的每一个具有沿着所述射束轴线定义的第一长度；
一个或多个聚束单元，所述聚束单元包含被配置为加速通过其的电子的孔，其中，所述一个或多个聚束单元中的每一个具有沿着所述射束轴线的比所述第一长度小的长度；以及
耦合器单元，配置为将微波从微波发生组件耦合到所述波导中；
电子发生器，沿着所述射束路径耦合到所述波导的第一端，并且配置为沿着所述射束路径将电子发射到所述波导中；
转换器，设置在电子束路径内位于所述波导的与所述电子发生器相对的第二端，所述转换器配置为接收入射的电子并将所述入射的电子转换成光子；以及
电子枪真空法兰，设置在所述电子发生器和所述波导之间，所述电子枪真空法兰包括与所述射束轴线同轴线的第一波导耦合部分，其中所述电子枪真空法兰配置为在真空泵与所述波导的内部之间提供流体连通。
13.根据权利要求12所述的紧凑型直线加速器头部，进一步包括：转换器真空法兰，设置在所述波导和所述转换器之间，所述转换器真空法兰包括与所述射束轴线同轴线的第二波导耦合部分，其中，所述转换器真空法兰配置为在所述真空泵与所述波导的内部之间提供流体连通。
14.根据权利要求12所述的可调谐直线加速器头部，其中，所述一个或多个聚束单元包括第一聚束单元和第二聚束单元，所述第一聚束单元具有沿着所述射束轴线的第二长度，所述第二聚束单元具有沿着所述射束轴线的第三长度，所述第三长度大于所述第二长度，所述第二聚束单元设置在所述第一聚束单元与所述多个相邻单元之间。
15.一种紧凑型直线加速器头部，包括：
电子发生器，配置为沿射束路径发射电子；
微波发生组件，配置为沿着初波路径在第一方向上发射微波；
波导，配置为包含驻波型或行波型微波并且将电子加速到在约3MeV至约9MeV之间，所述波导包括：
多个相邻单元，所述多个相邻单元中的每一个限定有孔，所述孔具有直径并且配置为接收通过其的电子，所述相邻单元的所述孔限定了所述波导的沿着所述射束路径的射束轴线，其中所述相邻单元中的每一个具有沿着所述射束轴线定义的第一长度；
一个或多个聚束单元，所述聚束单元包含被配置为加速通过其的电子的孔，其中，所述一个或多个聚束单元中的每一个具有沿着所述射束轴线的比所述第一长度小的长度；以及
耦合器单元，配置为将微波从所述微波发生组件耦合到所述波导中；
转换器，设置于电子束路径内，所述转换器配置为接收入射的电子并将所述入射的电子转换为光子，所述转换器包括盘，所述盘包括：
包含第一材料的第一层；和
包含第二材料的第二层；以及
第一准直器，配置为限定射束形状，其中，所述第一准直器包括输入孔和输出孔。
16.一种制造直线加速器头部的方法，所述方法包括：
组装包括多个单元的波导，其中，所述多个单元中的每一个限定有孔，所述孔配置为接收通过其的电子，所述多个单元的所述孔具有直径并且限定了沿着射束路径的射束轴线，组装多个单元的步骤包括：
对于第一多个单元中的每一个，在相邻单元构件中的每一个的一部分中加工出腔；
对于所述第一多个单元中的每一个，在两个相邻单元构件之间提供第一钎焊合金；以及
将所述第一多个单元中的每一个加热到第一钎焊温度；
提供电子发生器，所述电子发生器配置为沿所述射束路径发射电子；
提供微波发生组件，所述微波发生组件包括：
微波发生器，配置为沿着初波路径在第一方向上发射微波；以及
隔离器，配置为防止微波沿所述初波路径在与所述第一方向相反的第二方向上传播；
提供与所述波导热连通的冷却***；
提供转换器，所述转换器设置于电子束路径内并且配置为接收入射的电子，其中所述转换器配置为将所述入射的电子转换为光子；以及
提供第一准直器，所述第一准直器配置为限定射束形状，其中，所述第一准直器包括输入孔和输出孔。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一钎焊合金包括按重量在约50％至约90％之间的铜。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一钎焊合金包括按重量在约10％至约50％之间的金。
19.根据权利要求16所述的方法，进一步包括将所述第一多个单元浸入蚀刻溶液中，所述蚀刻溶液配置为除去至少一层铜。
20.根据权利要求16所述的方法，进一步包括将所述第一多个单元浸入蚀刻溶液中，所述蚀刻溶液配置为除去至少一层所述第一钎焊合金的组成元素。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，将所述第一多个单元浸入所述蚀刻溶液中的总时间至少为30秒。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述蚀刻溶液包含磷酸。
23.根据权利要求16所述的方法，其中，所述第一钎焊温度在约900℃至约1100℃之间。
24.根据权利要求16所述的方法，其中，提供与所述波导热连通的冷却***的步骤包括：
在所述波导和冷却板之间提供第三钎焊合金，所述冷却板包括被配置为引导流体通过其的通道；以及
将所述波导和所述冷却板加热到第三钎焊温度。
25.根据权利要求16所述的方法，进一步包括，在组装所述多个单元之后：
在相邻单元构件中的至少一个的外部中加工出开口，所述开口垂直于所述射束轴线朝着所述单元构件的腔体向内延伸；以及
在至少部分地在所述开口内的位置处钎焊调谐螺柱，所述调谐螺柱配置为使所述腔体的单元壁的至少一部分变形。
26.一种用于使用直线加速器提供放射治疗的***，所述***包括：
紧凑型直线加速器头部，包括：
电子发生器，配置为沿射束路径发射电子；
微波发生器，配置为沿着初波路径在第一方向上发射微波；
波导，配置为包含沿射束路径的驻波型或行波型微波并且将电子加速到在约3MeV至约9MeV之间；
冷却***，与所述波导热连通；
转换器，设置于电子束路径内，并且配置为接收入射的电子并将所述入射的电子转换为光子；
准直器，配置为限定射束形状，其中，所述准直器包括输入孔和输出孔；以及
外壳，至少部分包围所述电子发生器、所述微波发生器、所述波导、所述冷却***、所述转换器、以及所述准直器，其中，所述外壳具有在约50cm至约120cm之间的长度、在约40cm至约90cm之间的宽度、以及在约20cm至约75cm之间的深度；以及
机械臂，包括限定旋转轴线的铰链，所述机械臂配置为围绕所述旋转轴线旋转；
其中，所述直线加速器头部通过耦合装置机械耦合到所述机械臂，以及
其中，所述波导的射束轴线与所述机械臂的所述旋转轴线垂直。
27.根据权利要求26所述的***，其中，所述微波发生器的近端和所述准直器的近端中的一个或多个未设置在距所述旋转轴线约15cm以内。
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