CN107580404B - 一种用于直线加速器的控制方法及直线加速器 - Google Patents
一种用于直线加速器的控制方法及直线加速器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种用于直线加速器的控制方法以及应用该方法的直线加速器，该控制方法用于稳定直线加速器的出射射线的剂量率，所述直线加速器包括用于产生加速微波脉冲的微波功率源、用于对注入电子脉冲进行加速的加速管和用于调谐所述加速微波脉冲频率的自动稳频模块，其中，在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态切换期间，所述自动稳频模块将所述加速微波脉冲频率锁定至所述加速管在第一状态或第二状态时的工作频率。本发明的方法以及直线加速器能够使出射的射线束流具有稳定的剂量率。
Description
技术领域
本发明主要涉及直线加速器领域，尤其涉及一种稳定出射射线束流剂量率的方法及直线加速器。
背景技术
锥束CT(Cone beam computed tomography，CBCT)的基本原理如图1所示，锥形束X射线源10和探测器2位置相对固定，共同围绕被检测物3沿方向A旋转扫描，获得被检测物3在各个角度的二维投影图像，然后利用重建算法构建出被检测物3内部的三维图像。目前，CBCT已被广泛的应用于口腔、头颅等成像，还被应用于图像引导放疗设备(Image GuidedRadiation Therapy，IGRT)中的摆位确认。
一般而言，CBCT由一圈360幅图，或者半圈180幅图构成，单幅图对应某一个短时间出束(例如60毫秒)，两幅图之间不出束(即停束，例如140毫秒)仅运动机架。在上述的旋转扫描过程中，从成像束流的角度来说，CBCT的工作流是出束-停束-出束-停束的反复。
图2示出了一种现有的X射线源10，其包括电子注入器11、加速管12、成像靶13、自动稳频(Automatic Frequency Control，AFC)模块14、磁控管15和环流器16。请结合参考图2和图3，电子注入器11产生注入电子脉冲(INJ Pulse)并注入到加速管12，磁控管15产生加速微波脉冲(RF Pulse)并经由环流器16输出到加速管12。当注入电子脉冲和加速微波脉冲重合(同步，Rephasing)时，注入的电子能够被加速，被加速的电子脉冲(E Pulse)轰击成像靶13从而输出成像束流(X-ray Pulse)，即X射线源10出束射线束流。当注入电子脉冲和加速微波脉冲无重合时，注入的电子不能够被加速，也就不产生成像束流，即X射线源10停束。因此，X射线源10通常采用改变注入电子脉冲和加速微波脉冲的时延，使注入电子脉冲和加速微波脉冲在同步和异步之间切换，从而在出束和停束间切换。
考虑到加速管12的状态会随着系统的温度等因素变化而变化，因此需要AFC模块14来匹配输入到加速管12的加速微波脉冲频率和加速管12的工作频率。如果加速微波脉冲频率和加速管12的工作频率失配，则会导致成像束流的剂量率减小。通常而言，在系统开启后，AFC模块14持续地根据经环流器16返回的入射波(FWD)和反射波(REF)调谐加速微波脉冲信号频率，以使加速微波脉冲频率与加速管12的工作频率保持匹配，从而使成像束流的剂量率保持稳定。然而，在AFC模块14持续工作的情况下，还是会出现成像束流的剂量率不稳定的情形，影响了成像质量，这是CBCT尤其是MV级CBCT等医疗成像设备亟需解决的一项技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种稳定射线束流的方法以及应用该方法的直线加速器，其能够使出射的射线束流具有稳定的剂量率。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于直线加速器的控制方法，所述直线加速器包括用于产生加速微波脉冲的微波功率源、用于对注入电子脉冲进行加速的加速管、用于调谐所述加速微波脉冲频率的自动稳频模块和用于将加速后的电子脉冲转化为射线束流的靶，其特征在于，在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态切换期间，所述自动稳频模块将所述加速微波脉冲频率锁定至所述加速管在第一状态或第二状态时的工作频率。
在本发明的一实施例中，所述第二状态包括所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲异步的状态，或者所述注入电子脉冲被关闭同时所述加速微波脉冲开启的状态。
在本发明的一实施例中，在所述第一状态，所述自动稳频模块被配置为使所述加速微波脉冲频率能跟随所述加速管的工作频率；在所述第二状态，所述自动稳频模块被配置为不调谐所述加速微波脉冲频率。
在本发明的一实施例中，在所述第一状态，所述自动稳频模块被配置为开启；在所述第二状态，所述自动稳频模块被配置为关闭。
在本发明的一实施例中，在所述加速管的预热阶段，所述自动稳频模块被配置为关闭。
在本发明的一实施例中，在所述第二状态，所述自动稳频模块被配置为使所述加速微波脉冲频率能跟随所述加速管在当前条件下的工作频率；在所述第一状态，所述自动稳频模块被配置为不调谐所述加速微波脉冲频率。
在本发明的一实施例中，在所述第二状态，所述自动稳频模块被配置为开启；在所述第一状态，所述自动稳频模块被配置为关闭。
在本发明的一实施例中，在所述加速管的预热阶段，所述自动稳频模块被配置为开启。
在本发明的一实施例中，在所述第一状态和第二状态切换期间，开启所述自动稳频模块；其中，在所述第一状态或第二状态的一种状态时，所述自动稳频模块被配置为第一相位，在所述第一状态或第二状态的另一种状态时，所述自动稳频模块被配置为不同于所述第一相位的第二相位。
在本发明的一实施例中，在所述第一状态和第二状态切换期间，开启所述自动稳频模块；其中，所述自动稳频模块被配置有一偏置相位，在所述第一状态或第二状态的一种状态时，所述偏置相位是使能的，在所述第一状态或第二状态的另一种状态时，所述偏置相位是非使能的。
在本发明的一实施例中，在所述加速管的预热阶段，所述自动稳频模块被配置为开启，且所述偏置相位是使能的或非使能的。
本发明的另一方面还提供了一种提高直线加速器的射线束流稳定性的方法，其中，所述直线加速器包括用于产生加速微波脉冲的微波功率源、用于对注入电子脉冲进行加速的加速管、用于调谐所述加速微波脉冲频率的自动稳频模块和用于将加速后的电子脉冲转化为射线束流的靶，其特征在于，在所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲同步的第一状态和所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲异步的第二状态切换期间，所述自动稳频模块被配置为仅在所述第一状态和所述第二状态中的其中一种状态下是开启的。
本发明的另一方面还提供了一种提高直线加速器的射线束流稳定性的方法，其中，所述直线加速器包括用于产生加速微波脉冲的微波功率源、用于对注入电子脉冲进行加速的加速管、用于调谐所述加速微波脉冲频率的自动稳频模块和用于将加速后的电子脉冲转化为射线束流的靶，其特征在于，在所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲同步的第一状态和所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲异步的第二状态切换期间，所述自动稳频模块被配置以使所述加速微波脉冲频率在第一状态和第二状态下是实质相同的。
本发明的另一方面还提供了一种直线加速器，包括：微波功率源，用于产生加速微波脉冲；加速管，用于对注入电子脉冲进行加速；自动稳频模块，用于调谐所述加速微波脉冲频率；以及靶，用于将加速后的电子脉冲转化为射线束流；其中，在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态切换期间，所述自动稳频模块将所述加速微波脉冲频率锁定至所述加速管在第一状态或第二状态时的工作频率。
在本发明的一实施例中，所述第二状态包括所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲异步的状态，或者所述注入电子脉冲被关闭同时所述加速微波脉冲开启的状态。
在本发明的一实施例中，在所述第一状态，所述自动稳频模块使所述加速微波脉冲频率跟随所述加速管的工作频率；在所述第二状态，所述自动稳频模块不调谐所述加速微波脉冲频率。
在本发明的一实施例中，在所述第一状态，所述自动稳频模块被配置为开启；在所述第二状态，所述自动稳频模块被被配置为关闭。
在本发明的一实施例中，在所述加速管的预热阶段，所述自动稳频模块被被配置为关闭的。
在本发明的一实施例中，在所述第二状态，所述自动稳频模块使所述加速微波脉冲频率跟随所述加速管在当前条件下的工作频率；在所述第一状态，所述自动稳频模块不调谐所述加速微波脉冲频率。
在本发明的一实施例中，在所述第二状态，所述自动稳频模块被配置为开启；在所述第一状态，所述自动稳频模块被配置为关闭。
在本发明的一实施例中，在所述加速管的预热阶段，所述自动稳频模块被配置为开启。
在本发明的一实施例中，在所述第一状态和第二状态切换期间，开启所述自动稳频模块；其中，在所述第一状态或第二状态的一种状态时，所述自动稳频模块被配置为第一相位，在所述第一状态或第二状态的另一种状态时，所述自动稳频模块被配置为不同于所述第一相位的第二相位。
在本发明的一实施例中，在所述第一状态和第二状态切换期间，所述自动稳频模块被开启；其中，所述自动稳频模块被配置有一偏置相位；在所述第一状态或第二状态的一种状态时，所述偏置相位是使能的，在所述第一状态或第二状态的另一种状态时，所述偏置相位是非使能的。
在本发明的一实施例中，在所述加速管的预热阶段，所述自动稳频模块被开启，且所述偏置相位是使能的或非使能的。
本发明的另一方面还提供了另一种直线加速器，包括：微波功率源，用于产生加速微波脉冲；加速管，用于对注入电子脉冲进行加速；自动稳频模块，用于调谐所述加速微波脉冲频率；以及靶，用于将加速后的电子脉冲转化为射线束流；其中，在所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲同步的第一状态和所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲异步的第二状态切换期间，所述自动稳频模块被配置为仅在所述第一状态和所述第二状态中的其中一种状态下是开启的。
本发明的另一方面还提供了另一种直线加速器，包括：微波功率源，用于产生加速微波脉冲；加速管，用于对注入电子脉冲进行加速；自动稳频模块，用于调谐所述加速微波脉冲频率；以及靶用于将加速后的电子脉冲转化为射线束流；其中，在所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲同步的第一状态和所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲异步的第二状态切换期间，所述自动稳频模块被配置以使所述加速微波脉冲频率在第一状态和第二状态下是实质相同的。
本发明的另一方面还提供了一种锥束CT，包括如上所述的电子加速器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：相较于现有技术中的AFC模块持续工作，使加速微波脉冲频率持续的跟随加速管的工作频率而变化，本发明的稳定射线束流的方法在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态切换期间，AFC模块将加速微波脉冲频率锁定至加速管在第一状态或第二状态时的工作频率，不存在调谐加速微波脉冲频率期间，加速微波脉冲频率与加速管的工作频率之间的差异会发生变化而导致的加速管加速的电子脉冲的能量出现波动的情形，稳定了加速电子脉冲的能量，从而提高了射线束流的剂量稳定性。
附图说明
图1是锥束CT的基本原理示意图。
图2是一种现有的X射线源的基本框图。
图3是一种现有的X射线源的工作流的示意图。
图4是本发明一实施例的直线加速器的基本框图。
图5是本发明一实施例的稳定射线束流的方法的基本流程图。
图6是本发明一实施例的直线加速器的工作流的示意图。
图7是本发明另一实施例的直线加速器的工作流的示意图。
图8是本发明另一实施例的直线加速器的工作流的示意图。
图9是本发明一实施例的锥束CT的基本框图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
如背景技术中所介绍，现有的X射线源10在AFC模块14持续工作的情况下，还是会出现成像束流的剂量率不稳定的情形。本发明的发明人发现造成成像束流的剂量率不稳定的一个主要原因是：为了实现X射线源10在出束和停束之间重复切换，加速管12会在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态之间重复切换，其中，该射线束流通常为X射线束流。在AFC模块14持续工作的情况下，加速微波脉冲频率会跟随加速管的工作频率，而加速管12的工作频率在第一状态和第二状态时具有差异，这就导致加速微波脉冲频率需要在加速管在第一状态和第二状态时的工作频率之间重复切换。然而，AFC模块14在将加速微波脉冲频率从加速管12在第一状态时的工作频率调谐到加速管12在第二状态时的工作频率，或从加速管12在第二状态时的工作频率调谐到加速管12在第一状态时的工作频率时，需要一定的时间，不能及时地跟随加速管12的工作频率，在该段时间内加速微波脉冲频率与加速管12的工作频率之间的差异会随着调谐的进行而变化，这就导致了加速管12加速的电子脉冲的能量出现波动，进而导致成像束流的剂量率出现波动。特别是在该段时间大于或相当于出束或停束的持续时间时，AFC模块14不断地调谐加速微波脉冲频率，此时，成像束流的剂量率会连续地波动。在本发明的上下文中，有射线束流的第一状态通常包括：来自功率源(诸如磁控管)的加速微波脉冲被馈入到加速管内，来自诸如电子脉冲产生源(诸如电子枪)的电子脉冲被注入到加速管内，并且，电子脉冲与加速微波脉冲是同步的。无射线束流的第二状态通常包括：来自功率源(诸如磁控管)的加速微波脉冲被馈入到加速管内，来自诸如电子脉冲产生源(诸如电子枪)的电子脉冲被注入到加速管内，并且，电子脉冲与加速微波脉冲是异步的；或者，来自功率源(诸如磁控管)的加速微波脉冲被馈入到加速管内，但来自诸如电子脉冲产生源(诸如电子枪)的电子脉冲被关闭。应该可以理解，只要加速管存在可用于成像或者治疗的出射射线束流，即为有射线束流的第一状态，只要加速管不存在可用于成像或者治疗的出射射线束流，即为无射线束流的第二状态。以上对有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态的描述只是方便技术人员对本发明的技术方案理解，尤其是对本发明提及的应用CBCT的技术方案的理解，它们不是限制性的。
本发明的发明人基于上述的发现，提出了在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态切换期间，AFC模块将加速微波脉冲频率锁定至加速管在第一状态或第二状态时的工作频率。如此，加速微波脉冲频率不再重复地在加速管在第一状态和第二状态时的工作频率之间切换，也就不存在由上述所分析的原因而导致的电子脉冲能量的波动，稳定了电子脉冲的能量，从而，稳定了出射射线束流的剂量率。
图4是本发明一实施例的直线加速器的基本框图。请参考图4，直线加速器20主要包括用于产生加速微波脉冲(RF Pulse)的微波功率源22、用于根据加速微波脉冲对注入电子脉冲(INJ Pulse)进行加速的加速管21、用于调谐加速微波脉冲频率的自动稳频(AFC)模块23和用于将加速后的电子脉冲转化为射线束流(X-ray Pulse)的靶24。直线加速器20还可以包括环流器25，环流器25用于将微波功率源22输出的加速微波脉冲分离出一部分以形成入射波(FWD)，以及用于将入射波和加速管21反射回来的反射波(REF)输出给AFC模块23。AFC模块23可以根据接收到的入射波和反射波来调谐加速微波脉冲频率。
图5是本发明一实施例的稳定射线束流的方法的基本流程图。请参考图5，稳定射线束流的方法30适用于例如图4所示出的直线加速器20的加速电子脉冲的能量，其主要包括步骤31：在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态重复切换期间，AFC模块23将加速微波脉冲频率锁定至加速管21在第一状态或第二状态时的工作频率。
在一实施例中，在有射线束流的第一状态期间，AFC模块23是使能的，以使加速微波脉冲频率跟随加速管21在第一状态时的工作频率；在无射线束流的第二状态期间，AFC模块是非使能的，以不对加速微波脉冲频率产生影响。如此，可以在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态之间重复切换期间，将加速微波脉冲频率锁定至加速管21在第一状态时的工作频率。
图6是本发明一实施例的直线加速器的工作流的示意图。请结合参考图4至图6，在此工作流中主要包括预热阶段和由多个有射线束流的第一状态期间与无射线束流的第二状态期间交替而构成的工作阶段。
在预热阶段，加速微波脉冲馈入到加速管21，注入电子脉冲与加速微波脉冲异步，通过设置合理选择的预置AFC位置，使电子加速器20达到稳定状态。在此期间，AFC模块23处于关闭状态，加速微波脉冲频率不跟随加速管21的工作频率。
在工作阶段，第一帧期间分为有射线束流期间和无射线束流期间，其中，在有射线束流期间，注入电子脉冲与加速微波脉冲同步，开启AFC模块23，使加速微波脉冲频率跟随加速管21在第一状态时的工作频率；在无射线束流期间，注入脉冲与加速微波脉冲异步，关闭AFC模块23，此时加速微波脉冲频率保持在关闭时的频率，不跟随加速管21的工作频率变化。第二帧期间，同样地，被分为有射线束流期间和无射线束流期间，其中，在有射线束流期间，注入电子脉冲与加速微波脉冲再次同步，再次开启AFC模块23，使加速微波脉冲频率再跟随加速管21在第一状态时的工作频率；在无射线束流期间，注入电子脉冲再次与加速微波脉冲异步，关闭AFC模块23。如此反复，直至工作阶段结束。概括而言，上述过程即为在注入电子脉冲与加速微波脉冲同步期间，开启AFC模块23；在注入电子脉冲与加速微波脉冲异步期间，关闭AFC模块23。在此过程中，在无射线束流期间内，AFC模块23是非使能状态，其不对加速微波脉冲频率进行调谐，这样，加速微波脉冲频率也会发生偏移，但由于此期间通常较短，例如在CBCT中通常为140ms，在再次开启AFC模块23时，加速微波脉冲频率的偏移很小(相较于加速管21在第一状态和第二状态时的工作频率差异而言)，AFC模块23能够快速地再次将加速微波脉冲频率锁定至加速管21在第一状态时的工作频率，能够很好地稳定加速管21加速的电子脉冲的能量，由此，束流脉冲稳定性较高，得到的各帧图像的剂量是几乎相等的，最终提高了CBCT的成像质量。
在一实施例中，在注入电子脉冲与加速微波脉冲异步期间，AFC模块23是使能的或开启的，以使加速微波脉冲频率跟随加速管21在无射线束流的第二状态的工作频率；在注入电子脉冲与加速微波脉冲同步期间，AFC模块是非使能(disable)的或关闭的，因而不对加速微波脉冲频率调谐。如此，可以在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态之间重复切换期间，将加速微波脉冲频率锁定至加速管21在第二状态时的工作频率。
图7是本发明另一实施例的直线加速器的工作流的示意图。请结合参考图4、图5和图7，在此工作流中同样包括预热阶段和工作阶段。
在预热阶段，加速微波脉冲馈入到加速管21，注入电子脉冲与加速微波脉冲异步，开启AFC模块23，加速微波脉冲频率跟随加速管21的工作频率，即锁定至加速管21在无射线束流的第二状态时的工作频率。
在工作阶段，第一帧分为有射线束流期间和无射线束流期间，其中，在有射线束流期间，注入电子脉冲与加速微波脉冲同步，关闭AFC模块23，此时加速微波脉冲频率保持在关闭时的频率，不跟随加速管21的工作频率变化；在无射线束流期间，注入电子脉冲与加速微波脉冲异步，再次开启AFC模块23，使加速微波脉冲频率跟随加速管21在第二状态时的工作频率。同样地，第二帧可分为有射线束流期间和无射线束流期间，在有射线束流期间，注入电子脉冲与加速微波脉冲再次同步，关闭AFC模块23；在无射线束流期间，注入电子脉冲与加速微波脉冲再次异步，再次开启AFC模块23，使加速微波脉冲频率跟随加速管21在第二状态时的工作频率。如此反复，直至工作阶段结束。概括而言，上述过程即为在注入电子脉冲与加速微波脉冲异步期间，开启AFC模块23；在注入电子脉冲与加速微波脉冲同步期间，关闭AFC模块23。在此过程中，在注入电子脉冲与加速微波脉冲同步期间内AFC模块23不对加速微波脉冲频率进行调谐，加速微波脉冲频率也会发生偏移，但由于此期间通常较短，例如在CBCT中通常为60ms，在再次开启AFC模块23时，加速微波脉冲频率的偏移很小(相较于加速管21在第一状态和第二状态时的工作频率差异而言)，AFC模块23能够快速地再次将加速微波脉冲频率锁定至加速管21在第二状态时的工作频率，能够很好地稳定加速管21加速的电子脉冲的能量，因而提高了出射的射线束流的剂量稳定性。
相较于图6所示出的实施例而言，图7所示出的实施例在预热阶段开启了AFC模块23，能够自动地使直线加速器20达到稳定状态，因而无需设置合理选择的预置AFC位置。此外，由于图7所示出的实施例是将加速微波脉冲频率锁定至加速管21在无射线束流的第二状态时的工作频率，而此频率不是加速管21的最佳工作频率，会导致加速电子脉冲的能量偏小，出射的射线束流的剂量率偏小，但同样能够很好地稳定加速管21的出束剂量。
在一可选的实施例中，AFC模块23可以仅在第一状态和第二状态中的其中一种状态下是开启的。在开启状态下，AFC模块23可以和前述实施例中的AFC模块23相同，因此在此不再详细描述。
此外，需要说明的是，开启、关闭AFC模块23可以是根据外部的一控制信号，也可以是根据AFC模块23自身产生的一控制信号，本发明对此并不加以限制。
在一实施例中，在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态重复切换期间，开启AFC模块23，并且在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态的其中一个状态期间，将AFC模块23配置为第一相位，在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态的其中另一个状态期间，将AFC模块23配置为与第一相位不同的第二相位。在处于第一相位和第二相位的AFC模块23对加速微波脉冲频率的调谐下，该加速微波脉冲的工作频率在两种状态下实质相同或相近。
在一种实施例中，在无射线束流的第二状态期间，AFC模块23被配置有偏置相位，在偏置相位的作用下，AFC模块23将加速微波脉冲频率调谐为与加速管21在第一状态时的工作频率近似或相同，从而在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态重复切换的期间内，加速微波脉冲频率持续地被锁定至加速管21在第一状态时的工作频率或者该频率附近。在另一实施例中，可以在有射线束流的第一状态期间，AFC模块23被配置为有偏置相位，在偏置相位的作用下，AFC模块23将加速微波脉冲频率调谐为与加速管21在第二状态时的工作频率近似或相同，从而在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态重复切换的期间内，加速微波脉冲频率持续地被锁定至加速管21在第二状态时的工作频率或者该频率附近。
下面以在无射线束流的第二状态期间，AFC模块23被配置有偏置相位的情形为例进行展开说明，本领域技术人员应可以理解，如下的说明同样适用于在有射线束流的第一状态期间AFC模块23被配置为有偏置相位，在第一状态和第二状态分别配置第一相位和第二相位等情形。
图8是本发明另一实施例的电子加速器的工作流的示意图。请结合参考图4、图5和图8，在此工作流中同样包括预热阶段和工作阶段。
在预热阶段，加速微波脉冲馈入到加速管21，注入电子脉冲与加速微波脉冲异步，开启AFC模块23，并且对AFC模块23配置一偏置相位。此时，AFC模块23在偏置相位的作用下，将加速微波脉冲频率调谐为与加速管21在有射线束流的第一状态时的工作频率近似或相同。
在工作阶段，第一帧分为有射线束流的第一状态期间和无射线束流的第二状态期间，在有射线束流期间，取消AFC模块23的相位偏置，此时，AFC模块23使加速微波脉冲频率跟随加速管21在第一状态时的工作频率；在无射线束流的第二状态期间，注入电子脉冲与加速微波脉冲异步，再次对AFC模块23配置偏置相位，AFC模块23在偏置相位的作用下，将加速微波脉冲频率调谐为与加速管21在第一状态时的工作频率近似或相同。同样地，第二帧也可分为有射线束流的第一状态期间和无射线束流的第二状态期间，在有射线束流的第一状态期间，注入脉冲与加速微波脉冲同步，取消AFC模块23的相位偏置；在无射线束流的第二状态期间，注入脉冲与加速微波脉冲异步，再次对AFC模块23配置偏置相位。如此反复，直至工作阶段结束。在此过程中，加速微波脉冲频率持续地被锁定至加速管21在第一状态时的工作频率或者该频率附近，加速微波脉冲频率的变化很小(相较于加速管21在第一状态和第二状态时的工作频率差异而言)，AFC模块23能够快速地再次将加速微波脉冲频率锁定至加速管21在第一状态时的工作频率，能够很好地稳定出射的束流的剂量率。
图8所示出的实施例在预热阶段开启了AFC模块23，并且对AFC模块23配置了偏置相位，AFC模块23能够在偏置相位的作用下自动地使电子加速器20达到稳定状态，因而无需设置合理选择的预置AFC位置。
同样需要说明的是，对AFC模块23配置偏置相位可以是由外部的控制信号进行配置，也可以是由AFC模块23内部的控制信号进行配置。
应当可以理解，虽然图8所示的实施例示出了在无射线束流的第二状态期间对AFC配置了偏置相位，然而，这并不是限制性的，本领域技术人员能够想到，可以在有射线束流的第一状态期间对AFC配置偏置相位。同样地，也可以理解，可以在有射线束流的第一状态期间对AFC配置第一偏置相位，同时，在无射线束流的第二状态期间对AFC配置不同于第一偏置相位的第二偏置相位。
应当可以理解，虽然在前面对图6、图7和图8的叙述中无射线束流的第二状态是通过注入电子脉冲与加速微波脉冲异步(或者称为不同步)来实现的，但是，将注入电子脉冲临时性地关闭也是可行的。也可以理解，本发明并不排除其他技术手段实现无射线束流的第二状态。
可以理解的，直线加速器20中的靶24可以是成像靶，经加速的电子脉冲轰击成像靶后，进而输出成像束流，以用于成像。直线加速器20中的靶24还可以是治疗靶，经加速的电子脉冲轰击治疗靶后，进而输出用于治疗的射线。本发明对靶24的具体形态并不加以限制。
图9是本发明一实施例的锥束CT的基本框图。请参考图9，锥束CT 40包括如图4示出的直线加速器20和探测器2。由于直线加速器20所输出的成像束流具有稳定的剂量，能够获得通过物体3(通常为人体)的剂量稳定的多帧锥束CT图像，因而能够优化锥束CT 40的成像质量。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。
Claims (25)
1.一种用于直线加速器的控制方法，所述直线加速器包括用于产生加速微波脉冲的微波功率源、用于对注入电子脉冲进行加速的加速管、用于调谐所述加速微波脉冲频率的自动稳频模块和用于将加速后的电子脉冲转化为射线束流的靶，其特征在于，在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态切换期间，所述自动稳频模块将所述加速微波脉冲频率锁定至所述加速管在第一状态或第二状态中的其中一种状态时的工作频率。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第二状态包括所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲异步的状态，或者所述注入电子脉冲被关闭同时所述加速微波脉冲开启的状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一状态，所述自动稳频模块被配置为使所述加速微波脉冲频率能跟随所述加速管的工作频率；在所述第二状态，所述自动稳频模块被配置为不调谐所述加速微波脉冲频率。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第一状态，所述自动稳频模块被配置为开启；在所述第二状态，所述自动稳频模块被配置为关闭。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述加速管的预热阶段，所述自动稳频模块被配置为关闭。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二状态，所述自动稳频模块被配置为使所述加速微波脉冲频率能跟随所述加速管在当前条件下的工作频率；在所述第一状态，所述自动稳频模块被配置为不调谐所述加速微波脉冲频率。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述第二状态，所述自动稳频模块被配置为开启；在所述第一状态，所述自动稳频模块被配置为关闭。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述加速管的预热阶段，所述自动稳频模块被配置为开启。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一状态和第二状态切换期间，开启所述自动稳频模块；其中，在所述第一状态或第二状态的一种状态时，所述自动稳频模块被配置为第一相位，在所述第一状态或第二状态的另一种状态时，所述自动稳频模块被配置为不同于所述第一相位的第二相位。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一状态和第二状态切换期间，开启所述自动稳频模块；其中，所述自动稳频模块被配置有一偏置相位，在所述第一状态或第二状态的一种状态时，所述偏置相位是使能的，在所述第一状态或第二状态的另一种状态时，所述偏置相位是非使能的。
11.一种提高直线加速器的射线束流稳定性的方法，其中，所述直线加速器包括用于产生加速微波脉冲的微波功率源、用于对注入电子脉冲进行加速的加速管、用于调谐所述加速微波脉冲频率的自动稳频模块和用于将加速后的电子脉冲转化为射线束流的靶，其特征在于，在所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲同步的第一状态和所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲异步的第二状态切换期间，所述自动稳频模块被配置为仅在所述第一状态和所述第二状态中的其中一种状态下是开启的。
12.一种提高直线加速器的射线束流稳定性的方法，其中，所述直线加速器包括用于产生加速微波脉冲的微波功率源、用于对注入电子脉冲进行加速的加速管、用于调谐所述加速微波脉冲频率的自动稳频模块和用于将加速后的电子脉冲转化为射线束流的靶，其特征在于，在所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲同步的第一状态和所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲异步的第二状态切换期间，所述自动稳频模块被配置以使所述加速微波脉冲频率在第一状态和第二状态下是相同的。
13.一种直线加速器，包括：
微波功率源，用于产生加速微波脉冲；
加速管，用于对注入电子脉冲进行加速；
自动稳频模块，用于调谐所述加速微波脉冲频率；以及
靶，用于将加速后的电子脉冲转化为射线束流；
其中，在有射线束流的第一状态和无射线束流的第二状态切换期间，所述自动稳频模块将所述加速微波脉冲频率锁定至所述加速管在第一状态或第二状态中的其中一种状态时的工作频率。
14.根据权利要求13所述的直线加速器，其特征在于，所述第二状态包括所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲异步的状态，或者所述注入电子脉冲被关闭同时所述加速微波脉冲开启的状态。
15.根据权利要求13所述的直线加速器，其特征在于，在所述第一状态，所述自动稳频模块使所述加速微波脉冲频率跟随所述加速管的工作频率；在所述第二状态，所述自动稳频模块不调谐所述加速微波脉冲频率。
16.根据权利要求14所述的直线加速器，其特征在于，在所述第一状态，所述自动稳频模块被配置为开启；在所述第二状态，所述自动稳频模块被被配置为关闭。
17.根据权利要求14所述的直线加速器，其特征在于，在所述加速管的预热阶段，所述自动稳频模块被配置为关闭的。
18.根据权利要求13所述的直线加速器，其特征在于，在所述第二状态，所述自动稳频模块使所述加速微波脉冲频率跟随所述加速管在当前条件下的工作频率；在所述第一状态，所述自动稳频模块不调谐所述加速微波脉冲频率。
19.根据权利要求18所述的直线加速器，其特征在于，在所述第二状态，所述自动稳频模块被配置为开启；在所述第一状态，所述自动稳频模块被被配置为关闭。
20.根据权利要求18所述的直线加速器，其特征在于，在所述加速管的预热阶段，所述自动稳频模块被配置为开启。
21.根据权利要求13所述的直线加速器，其特征在于，在所述第一状态和第二状态切换期间，开启所述自动稳频模块；其中，在所述第一状态或第二状态的一种状态时，所述自动稳频模块被配置为第一相位，在所述第一状态或第二状态的另一种状态时，所述自动稳频模块被配置为不同于所述第一相位的第二相位。
22.根据权利要求13所述的直线加速器，其特征在于，在所述所述第一状态和第二状态切换期间，所述自动稳频模块被开启；其中，所述自动稳频模块被配置有一偏置相位；在所述第一状态或第二状态的一种状态时，所述偏置相位是使能的，在所述第一状态或第二状态的另一种状态时，所述偏置相位是非使能的。
23.一种直线加速器，包括：
微波功率源，用于产生加速微波脉冲；
加速管，用于对注入电子脉冲进行加速；
自动稳频模块，用于调谐所述加速微波脉冲频率；以及
靶，用于将加速后的电子脉冲转化为射线束流；
其中，在所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲同步的第一状态和所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲异步的第二状态切换期间，所述自动稳频模块被配置为仅在所述第一状态和所述第二状态中的其中一种状态下是开启的。
24.一种直线加速器，包括：
微波功率源，用于产生加速微波脉冲；
加速管，用于对注入电子脉冲进行加速；
自动稳频模块，用于调谐所述加速微波脉冲频率；以及
靶用于将加速后的电子脉冲转化为射线束流；
其中，在所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲同步的第一状态和所述注入电子脉冲与所述加速微波脉冲异步的第二状态切换期间，所述自动稳频模块被配置以使所述加速微波脉冲频率在第一状态和第二状态下是相同的。
25.一种锥束CT，包括如权利要求13至24中任一项所述的直线加速器。
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