[發明專利]多能倍頻粒子加速器及其方法

有效

• 申請號: 200610113645.1
• 申請日: 2006-10-11
• 公開（公告）號: CN101163372A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發明（設計）人: 劉耀紅;唐傳祥;胡海峰;陳志強;李元景;陳懷璧;唐華平;劉晉升;高建軍
• 申請（專利權）人: 清華大學;同方威視技術股份有限公司
• 主分類號: H05H15/00
• 分類號: H05H15/00;H05H7/16;H05H7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 朱進桂

技術領域

本發明涉及加速器技術，尤其涉及一種結構簡單且提高了工作速度的多能倍頻粒子加速器，及其方法。

背景技術

電子加速器廣泛應用于工業無損檢測、海關集裝箱檢測、放射醫學及電子束輻照等領域。例如，用于檢查鍋爐、發動機、機械臂架、導彈等有無缺陷的高能CT設備，已經被用來對機場、海關、公共場所的行李、包裹、集裝箱進行檢查，它可以查驗出包括槍支、刀具、炸藥、毒品、大規模殺傷性武器等違禁物品，以及與報關單不符的各種走私品。典型的輻射檢查系統由射線源、探測器、成像設備組成。待檢測物品從射線源和探測器之間通過，射線源產生的輻射線，如X射線、Y射線和中子，從物品中透射過后被探測器探測和測量，射線穿透物品的過程中，其強度受到削弱，削弱程度與物品的材料和密度有關。因此，探測器測量到的射線強度是所測物品的材料和密度的函數。成像設備通過對探測器測量結果進行處理分析，最后得出反映物品形狀、大小、密度的圖像。

此外，電子加速器也廣泛應用于放射醫學和輻照技術領域，如腫瘤治療、輻照消毒、輻照殺菌、輻照檢疫、輻照降解、輻照交鏈、輻照改性等。輻照領域對加速器的主要技術指標是輻照處理能力，即電子束能量和束流功率。電子束的能量決定了輻照處理的深度，電子束能量越高可以輻照處理的深度越大，也即電子束能量越高可以照透體積(深度)越大的物體對象。束流功率決定了輻照處理速度的大小，即同一時間內，束流功率越大，可以輻照處理的物品數量就越多。

雙能或多能電子加速器系統是指一臺可輸出兩種或多種能量的電子束流的電子加速器系統。雙能或多能電子加速器系統與傳統的單能電子加速器系統相比，不只是單機能量的多樣化，更大的技術優勢在于它結合新一代探測器系統和數據圖像處理系統等，可實現對不同的物質材料進行分辨。在傳統的工業無損檢測、海關集裝箱檢測、高能CT等領域應用單能加速器系統只能對物質的形狀進行識別，而應用雙能或多能加速器系統則可以同時對物質的形狀和材質進行識別，從而能夠有效的查驗出夾帶在跨境運輸的大型集裝箱中的炸藥、毒品、武器、其它有害物質和走私品。因此，雙能或多能加速器系統具有更加廣闊的應用前景。

為達到物質識別的目標，專利文獻1(WO?9314419)提出采用這樣的配置：兩臺不同能量的加速器并列工作，對同一物體分別進行輻射掃描成像，對兩個圖像信息進行差異比較，以獲得物體的材料信息。此外，專利文獻2(WO?2005111590)也提出用兩個加速器從不同的方向轟擊同一個靶，來實現雙能射線的方案。但是，因為這種配置需要兩臺加速器和兩套獨立的探測器系統，所以設備數量多，費用大，占地面積大。

此外，專利文獻3(US?2004202272)提出了一種多能粒子束加速器，它工作在第一模式時，產生具有第一能量的粒子束，工作在第二模式時，產生具有第二能量的粒子束。通過重復地將物體插入聚束段的腔室中或者從聚束段的腔室中取出物體，來改變腔室的形狀，也就是改變了共振頻率和腔室內的電磁場分布，從而輸出具有兩種能量的粒子束。

但是，上述專利文獻3中提出的方案是利用機械裝置來完成從第一粒子束到第二粒子束的切換，不能滿足一些應用中對毫秒級的切換速度的要求。所以，需要開發出一種多能電子加速器，它既能消除雙加速器配置存在的結構過于復雜的問題，又能滿足對操作性能的需求。

發明內容

鑒于上述問題，完成了本發明。本發明的目的是提出一種結構簡單且提高了工作速度的多能倍頻粒子加速器，及其方法。

在本發明的一個方面，提出了一種多能倍頻粒子加速器，包括：脈沖功率產生單元，用于產生具有不同功率的N個脈沖信號，其中N大于等于2；N個微波功率產生單元，在控制信號的控制下，基于所述N個脈沖信號分別產生具有不同能量的N個微波；功率混合單元，具有N個入口和一個出口，用于分別從所述N個入口的各個入口輸入所述N個微波中相應的微波，從所述一個出口輸出所述N個微波；粒子束產生單元，用于與所述N個微波同步地產生N個粒子束；以及加速單元，利用所述N個微波分別加速所述N個粒子束。

根據本發明的一個實施例，該加速器還包括設置在所述功率混合單元和所述加速單元之間的單個同步單元，用于同步所述加速單元的特征頻率和所述N個微波功率產生單元的每一個的工作頻率。

根據本發明的一個實施例，該加速器還包括在分別設置在各個微波功率產生單元和所述功率混合單元之間的N個同步單元，用于分別同步所述加速單元的特征頻率和所述N個微波功率產生單元的每一個的工作頻率。