最新医用电子直线加速器原理 2018

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医用电子直线加速器基本原理与结构

医用电子直线加速器基本原理与结构一、基本原理：医用电子直线加速器的基本原理是利用电子加速器对电子束进行高速加速，然后通过磁铁系统和束流控制系统对电子束进行准确定位和调整，最终通过束流传输系统将高能电子束或光子束投射到患者体内，达到肿瘤治疗的效果。

具体过程如下：1.加速：医用电子直线加速器通过高频电场(电子加速频率通常在3-30MHz)加速装置对电子进行加速，使其能量提高到治疗所需的高能级。

电子直线加速器中一般使用微波电子加速器，如马格努斯型加速器、超高频波导型加速器等。

2.聚焦：在加速过程中，电子束需要经过一系列的磁铁聚焦系统来控制束流的焦点位置和束径。

聚焦系统通常包括透镜磁铁和偏转磁铁，通过调整磁铁的磁场强度和配置来实现对电子束的聚焦和定位。

3.控制：束流控制系统是对电子束进行精确控制和调整的关键部分，它包括束流监测和矫正系统。

束流监测系统可以对电子束进行实时监测，并通过反馈机制对其进行调整和校正，以确保束流的稳定性和精度。

4.辐射治疗：通过束流传输系统，高能电子束或光子束被投射到患者体内的特定部位进行辐射治疗。

电子束和光子束的选择取决于患者的具体情况和治疗需求。

二、结构：1.微波电子加速器：用于加速电子束的装置，通常采用同轴加速器或波导加速器。

加速器中包括微波发生器、加速腔和注入系统等。

2.聚焦系统：通过控制磁场来聚焦束流。

包括透镜磁铁和偏转磁铁等，用于控制束流的焦点位置和束径。

3.控制系统：包括束流监测和矫正系统，用于对束流进行实时监测、调整和校正。

4.辐射治疗系统：包括束流传输系统和治疗装置。

束流传输系统是将电子束或光子束从加速器传输到患者体内的装置，通常包括束流导向器和准直器等。

治疗装置用于定位和照射特定部位。

5.控制台：用于操作和控制整个医用电子直线加速器的设备，包括监测仪器、调整装置和控制器等。

总结：医用电子直线加速器利用电子加速器对电子束进行高速加速，然后通过磁铁系统和束流控制系统对电子束进行准确定位和调整，最终将高能电子束或光子束投射到患者体内进行肿瘤治疗。

医用直线加速器原理

医用直线加速器原理医用直线加速器是一种常用于肿瘤放疗的高科技医疗设备，它能够产生高能量的X射线，用于照射肿瘤组织，达到杀灭肿瘤细胞的治疗效果。

那么，医用直线加速器的原理是什么呢？首先，我们需要了解医用直线加速器的基本构造。

医用直线加速器主要由微波发生器、加速腔、X射线靶、照射装置等部分组成。

其中，微波发生器产生高频微波电磁波，加速腔中的电子受到微波电磁波的作用而加速，最终撞击X射线靶产生高能X射线。

其次，医用直线加速器的工作原理可以简单描述为，利用高频微波电磁波加速电子，使其获得高能量，然后将高能电子撞击X射线靶，产生高能X射线。

这些X射线经过过滤和调节后，可以精确地照射到肿瘤组织，实现肿瘤的放射治疗。

在医用直线加速器中，微波发生器产生的高频微波电磁波是医用直线加速器能够正常工作的关键。

微波电磁波的频率和功率会影响到加速器中的电子加速情况，从而影响到最终产生的X射线的能量和强度。

因此，微波发生器需要精确控制微波电磁波的频率和功率，以确保加速器能够产生符合治疗要求的X射线。

另外，加速腔也是医用直线加速器中至关重要的部分。

加速腔内部设计有精密的结构，能够有效地将微波电磁波转化为电子的动能，使电子获得高能量。

加速腔的设计和制造需要考虑到电子束的稳定性和均匀性，以及能量的损失情况，确保最终产生的X射线能够满足医疗治疗的要求。

除此之外，X射线靶的材料和结构也对医用直线加速器的性能有着重要影响。

X射线靶需要能够承受高能电子的撞击，并产生高能X射线。

因此，X射线靶的材料需要具有良好的导热性和耐热性，以及足够的密度和厚度，以确保X射线的产生和输出。

综上所述，医用直线加速器的原理是利用高频微波电磁波加速电子，产生高能X射线，用于肿瘤放疗。

微波发生器、加速腔和X射线靶是医用直线加速器中的关键部件，它们的设计和制造对加速器的性能和治疗效果有着重要影响。

通过对医用直线加速器原理的深入理解，可以更好地应用和维护这一高科技医疗设备，为肿瘤患者提供更有效的放射治疗。

电子直线加速器的工作原理

能量传输
通过加速管及波导系统，将能量有效地传输给电子，同时保证系统的稳定性和效率。
能量损失与补偿
在加速过程中，电子会因辐射等原因损失能量，需通过相应的技术进行补偿。
束流稳定性及聚焦技术
束流稳定性
束流品质优化
为确保电子束在传输过程中的稳定性，需采用束流稳定技术，如束流反馈控制、束流诊断等。
通过优化加速器的设计参数和运行条件，提高束流的品质因数（如亮度、能散等）。
采用重物质（如铅、混凝土等）对加速器周围进行屏蔽，减少辐射泄漏。
在关键部位设置辐射剂量监测装置，实时监测辐射水平，确保人员安全。
安全标识
应急预案
在加速器周围设置明显的安全标识和警示灯，提醒人员注意辐射安全。
制定完善的应急预案，包括人员疏散、紧急停机、医疗救治等措施，确保在紧急情况下能够迅速响应并妥善处理。
操作规范及注意事项
操作规范
在使用电子直线加速器进行放射治疗前，医生需要制定详细的治疗计划，包括照射野、剂量分布、照射时间等。治疗过程中需要严格按照计划执行，确保治疗的准确性和安全性。同时，医生还需要密切关注患者的反应和病情变化，及时调整治疗方案。
注意事项
在接受放射治疗期间，患者需要注意保持良好的营养和身体状况，避免过度劳累和精神压力。同时，患者需要遵守医生的建议和治疗计划，按时接受治疗和检查。此外，放射治疗期间可能会出现一些副作用和并发症，如恶心、呕吐、皮肤反应等，患者需要及时
真空技术
真空室设计
采用高真空度的真空室，降低电子与残余气体的碰撞概率，提高电子束质量。
真空泵选择
选用高性能真空泵，实现快速抽真空，确保加速器稳定运行。
真空度监测
实时监测真空度，确保加速器在最佳真空环境下工作。

关于医用电子直线加速器,你必须了解这些!

关于医用电子直线加速器，你必须了解这些！近些年，国内的医用加速器技术水平取得了较大进步，在技术的先进性、质量的可靠性，产品的一致性和稳定性方面都得到了不同维度的提升。

大体而言，国产放疗设备已经形成了一个完整的体系，具备了提供整套放疗解决方案以服务于患者治疗的能力。

虽如此，国内电子直线加速器高端市场仍主要为医科达、瓦里安、西门子等三家进口企业占领。

国产厂商包括新华医疗、东软医疗、海明医疗、利尼科、广东中能、海博科技等主要还是以中低端产品为主，上海联影近几年也涉足了放疗领域，但还未见产品正式上市。

本篇主要以电子直线加速器的基础概念知识为主，在下一篇中，器械之家将主要针对国内电子直线加速器市场及品牌做重点阐述。

电子直线加速器的工作原理医用电子直线加速器是利用微波电场对电子进行加速，产生高能射线，用于人类医学实践中的远距离外照射放射治疗活动的大型医疗设备，通过下面这个视频来了解一下电子直线加速器的工作原理：它能产生高能X射线和电子线，具有剂量率高，照射时间短，照射野大，剂量均匀性和稳定性好，以及半影区小等特点，广泛应用于各种肿瘤的治疗，特别是对深部肿瘤的治疗。

医用电子直线加速器的分类01按输出能量划分按照输出能量的高低划分，医用电子直线加速器一般分为低能机、中能机和高能机三种类型。

不同能量的加速器的X射线能量差别不大，一般为4、6、8MV，有的达到10MV以上。

低能医用电子直线加速器低能医用电子直线加速器是一种经济实用的放射治疗装置，可以满足约85%需进行放射治疗的肿瘤患者的需要，而需要进行放射治疗的肿瘤患者又占全部肿瘤患者的70%左右。

(1)只提供一挡X-辐射，用于治疗深部肿瘤，x-辐射能量4—6MV，采用驻波方式时加速管总长只有30cm左右，无需偏转系统，同时还可省去聚焦系统及束流导向系统，加速管可直立于辐射头上方，称为直束式。

直束式的一个优点是靶点对称。

(2)加速管输出剂量率经过在大面积范围均整后一般为2-3Gy/min·m，设计良好时可达4-5Gy/min·m，一次治疗时间仅约需1min。

直线加速器的工作原理

直线加速器的工作原理直线加速器是一种用于产生高能粒子束的重要科学仪器，广泛应用于粒子物理实验、核医学、材料科学等领域。

它的工作原理基于电场加速和磁场聚焦的基本原理，通过多个加速腔和磁铁组成的结构，将电子或离子束加速到极高的能量和速度。

直线加速器的结构通常包括加速腔、磁铁、束流管、电源和控制系统等几个关键部分。

首先，加速腔是直线加速器中最重要的组成部分之一。

加速腔通常由一系列金属腔体组成，这些腔体中通过射频电场产生电磁波，用于将电子或离子束加速。

在加速过程中，射频电场的频率和幅度会逐渐增大，从而使束流获得越来越高的能量。

然后，磁铁是直线加速器中的另一个关键组件。

磁铁主要起到聚焦束流的作用，通过在束流周围产生强磁场来控制束流的传输和聚焦。

磁铁通常由一系列线圈组成，这些线圈通过通电产生磁场，使束流沿着预定轨道传输。

通过调整磁场的强度和分布，可以实现束流的聚焦和精确控制。

束流管是将电子或离子束引入加速器的通道，它起到引导和保持束流的作用。

束流管通常由金属或陶瓷材料制成，具有良好的真空密封性和电绝缘性能。

束流在束流管中传输时，会受到加速腔和磁铁的作用，逐渐获得更高的能量和速度。

电源和控制系统是直线加速器的关键支撑设施。

电源主要提供加速腔和磁铁所需的电能，保证加速器正常工作。

控制系统则负责监测和调节加速器的参数，保证加速过程的稳定性和精确性。

通过精密的控制系统，可以实现对束流能量、速度和强度等参数的精确控制，以满足不同实验和应用的需求。

在直线加速器的工作过程中，电子或离子束首先进入加速腔，受到射频电场的加速作用，逐渐获得能量。

然后，束流通过磁铁的聚焦作用，沿着预定轨道传输，并逐渐加速。

在加速过程中，加速腔和磁铁的参数会根据需要进行调整，以实现对束流能量和速度的精确控制。

最终，束流达到预定的能量和速度后，可以用于进行各种实验和应用。

直线加速器是一种基于电场加速和磁场聚焦原理的高能粒子束产生装置。

它通过加速腔和磁铁的作用，将电子或离子束加速到极高的能量和速度，满足不同实验和应用的需求。

医用电子直线加速器的原理探讨与防护分析

医用电子直线加速器的原理探讨与防护分析【摘要】现代医学上最常用的肿瘤放射治疗设备是医用电子直线加速器，由于医用电子直线加速器所取得的疗效十分显著，使得它在肿瘤放射治疗中扮演起了主导者的角色。

通过对医用电子直线加速器在正、异常情况下的辐射危害分析，以确保发生的随机性效应概率在可控制的范围内，保证放射工作人员免受确定性效应的影响。

【关键词】医用电子直线加速器；原理；防护0.引言医用电子直线加速器在能够产生高能X射线的同时也能够产生高能电子束，临床中无论是X射线还是电子束都能够对患者病灶进行照射。

它的特点与好处是拥有巨大的输出能量、操作简便、具有良好的均匀性、可调照射野广、疗效可观的同时也能最大限度地降低副作用，这使得它在肿瘤放射治疗领域得到广泛的使用。

1.医用电子直线加速器基本结构及工作原理现代在医学里得到广泛使用的医用电子加速器主要行波电子直线加速器和驻波电子直线加速器两种。

行波电子直线加速器和驻波电子直线加速器主要都是由五大系统构成的，它们分别是加速系统、应用系统、剂量检测系统、控制系统以及恒温水冷却和充气系统，两者的区别具体体现在两者的具体结构上。

（1）作为医用电子直线加速器的核心系统，加速系统的构成成份是加速管、微波功率源、微波传输系统、电子注入系统、高压脉冲调制系统与束流和偏转系统等。

加速管的构成包括电子枪、加速结构、引出系统、离子泵几部分。

通过阴、阳两极间的高压电场的作用，电子枪会产生具有一定的初始动能的电子通过阴极中心孔道进入到加速腔。

行波或驻波电磁场是微波功率在耦合波导馈入的作用下产生的，并且在引出系统的作用下将电子束引出。

加速管较短的低能机主要以直射式为主；而加速管较长的中、高能机则多以带偏转磁铁的偏转式引出系统为主。

由于必须维持加速管的真空状态的要求，使得真空系统会采用离子泵来吸收气体。

微波功率源的频率范围介于2998MHz与2856MHz之间。

在低能的条件下功率源通多采用磁控管，在高能条件下则多采用速调管。

电子直线加速器的工作原理课件

加速电压
加速管中的微波电场通常由微波源产生，并由速调管进行调谐，以实现高效加速。
微波传输与能量耦合
微波源
微波源产生微波能量，并通过微波传输系统将其传输到加速管中
。
能量耦合
微波能量通过耦合结构传输到加速管中，为电子束提供加速能量
。
传输效率
为了提高加速效率，需要确保微波传输系统和能量耦合结构的稳
环保问题
电子直线加速器在运行过程中会产生一定的噪音和热量，需要采取相应的环保措施，减少对周围环境的影响。
THANKS
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作用而获得能量。
加速管通常采用高电压、高频率的电源，以实现电子的高效加速
。
加速管的长度和直径根据加速电子的能量和束流强度而定，一般采用金属材料或复合材料制造。
微波功率源
微波功率源是电子直线加速器的能源部分，其作用是将电能转换为微波能，为加速管提供能量。
微波功率源通常采用磁控管或速调管等微波器件，其工作频率根据加速电子的能量而定。
微波功率源的输出功率和稳定性对加速器的性能和稳定性有重要影响。
真空系统
真空系统的作用是提供高真空环境，以减少电子与气体分子的碰撞损失，提高加速效率。
真空系统通常包括真空泵、真空测量系统和真空容器等部分。
真空度要求根据加速电子的能量和束流强度而定，一般要求达到10^-6 Torr或更低。
控制系统
束流品质
束流强度
束流强度是指单位时间内通过加速器的电子数量。高束流强度能够提供更强的电子束，适用于需要大剂量电子束的应用，如放射治疗和放射成像。
束流纯度
束流纯度是指电子束中特定能量或特定质量电子的比例。高纯度电子束能够提高实验或应用的精度和效果。

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医用电子直线加速器原理概述
1、三相市电通过主电源箱加到调压器和高压电源，高压电源将该电压升压，经过整流和滤波，产生12kV的直流电压输出到脉冲调制器。 2、脉冲调制器将得到的直流高压转变为大功率脉冲供给磁控管，由磁控管震荡产生2998MHZ微波功率，经微波传输系统馈入加速管，在加速管中建立起加速电场。 3、加速管电子枪阴极表面发射的电子，被阴极与阳极间的电场加速，注入加速管的加速腔，处于合适相位的电子受到微波电磁场的加速，能量不断增加，在加速管末端轰击重金属靶，发生韧致辐射，产生X射线。
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行波加速原理
-Ez 加速半波 φ
减速半波
电子在前进的过程中始终处于加速电场的加速相位上，从而不断获得能量
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行波加速形象描述
生命至尊责任至上
行波加速管内部结构
行波加速管就是利用这个原理制成
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行波加速管外型
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驻波加速模型
1V D 2 f0
原理图
1 7- De c- 20 0 2
L GND +5V RN1 9D 9 6 80 8
1
文件名:
CD
P1-3 3B
IL SP_ D
4 RN2 D 1 . 5k +24 V
C2 2 0 . 1u F 13 RN1 1D 9 2 2k
7 8
U2 D
10 9
12 13
U1 4D 11
D
SD
DCCOM
C1 9 0 . 1u F 16 RN1 1A 9 2 2k
1 2
U2 A
16 15
1 2
U1 4A 3
D
SD
1
C :\ li x\ Sc h \x ha 6c \S c h2 \C ON CL E \S B1 B. s ch
CD
P1-3 2B
IL ION2
2 RN2 B 1 . 5k +24 V
C2 0 0 . 1u F 15 RN1 1B 9 2 2k
生命至尊责任至上
驻波加速形象描述
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驻波加速管
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驻波加速管
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治疗头
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治疗床
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治疗床
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手控器和床控器
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控制台
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恒温水系统
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稳压电源
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高压系统
调压器自动升压电路高压电源调制器脉冲变压器微波系统
按能量高低分低能加速器一档X线中能加速器一档或两档X线四到五档E线高能加速器两档或三档X线五到九档E线
生命至尊责任至上
医用电子直线加速器定义
医用电子直线加速器是一种为放射治疗提供符合临床治疗要求的 X或E线辐射束的医用治疗装置。电子直线加速器是利用微波电磁场加速电子并且具有直线运动轨迹的加速装置加速对象：电子（只有带电粒子才可以被加速）运动轨迹：直线
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驻波加速原理
利用电磁波的轴向电场分量不断的推动电子加速轴向电场的大小和方向是随时间交变的振荡的包络线是不变的只要电子的飞行（渡越）时间正好等于微波振荡的半周期，就能满足持续加速
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驻波加速原理（1）
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驻波加速原理（2）
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软波导波导窗环流器
定向耦合器
加速管吸收负载 E2V
圆方转换
磁钢
磁控管
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环流器
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四端环流器问问
3口 2口
1口 4口
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微波系统的组成
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前向波
2 1
4
3
E2V
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反射波
E2V
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三端环流器------前向波
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医用电子直线加速器功能
产生射线使射线适合放疗
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产生射线
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适合放疗
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XHA600医用电子直线加速器
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主机结构
固定机架旋转机架治疗头底座
治疗床
旋转机架
治疗头治疗床固定机架
底座生命至尊责任至上
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医用电子直线加速器电子加速原理
行波加速原理驻波加速原理
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加速电场加速电子模型
D
+ + + + + + + +
Va：电压
D：极间距
E：电场强度 E＝Va/D F＝e· E
e
Va
W＝F· D＝e· Va
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能量
W=eVa
W：电子获得的能量 e：电子电量 Va：极间电位差由于E的限制，极限能量不能太高。
医用电子直线加速器原理
最新版本，公司有经验的工程师编写，，
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医用电子直线加速器整机结构
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医用加速器分类
按加速对象分医用电子加速器
医用电子直线加速器医用电子回旋加速器医用电子感应加速器
医用质子加速器医用重离子加速器
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医用加速器分类
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行波加速模型
电子只能在存在加速电场的加速缝隙(D)中加速。如果系统与电子以相同的速度前进，电子的加速能持续。电子很容易达到光速，系统不可能达到光速。
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行波加速原理
电磁波
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行波加速原理
电子好像骑在波峰附近前进，始终处于电磁波的加速相位上，从而不断获得能量
在一系列双圆筒电极之间，分别接上频率相同的交变电源；在加速缝中，加速电场的幅值随时间交变，频率f0和圆筒电极缝隙之间距离D满足一定关系；若D取5cm，v近似为光速，则fa等于3000MHz。这样高频率的高压不可能用电线传输。要实现这种加速模型只能在一个谐振腔列(链) 中完成。
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充气系统
进气阀
电接点压力表去充气波导过滤器安全阀气瓶放气阀
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用户联锁
用户自行安装的部件与主机连接的接口激光定位灯电源控制主照明灯控制（当野灯、测距灯、激光灯任一点亮时熄灭主照明灯）急停开关防护门门联锁准备指示灯和出束指示灯在加速器主机安装之前，用户须将十一根联锁线接至主机下方电缆沟内，预留长度三米。
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运动系统
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电机驱动箱
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机架驱动
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剂量检测系统
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剂量检测系统
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资料
原理图、接线图安装图框图系统图说明书
生命至尊责任至上
4
CD
P1-3 1B
IL ION1
1 RN2 A 1 . 5k +24 V
E2V
生命至尊责任至上
三端环流器------反射波
E2V
生命至尊责任至上
加速管
加速管是加速器的心脏。它利用微波传输系统输送过来的微波功率加速电子，产生所需要的射线束。由靶体.馈能波导及陶瓷窗.小型离子泵.驻波腔列及冷却水套.电子枪组成。注意不要用手摸或酒精擦拭陶瓷窗。
3 4
U2 B
14 13
4 5
U1 4B 6
D
SD
DCCOM
CR6 1 N44 48
12 11 C6 4 0 . 1u F
10
13
4
-1 2VON
3 RN2 C 1 . 5k
C2 1 0 . 1u F 14 +24 V RN1 1C 9 2 2k
5 6
U2 C
12 11
9 10
U1 4C 8
D
SD
CD
主电源箱
生命至尊责任至上
电机驱动箱
生命至尊责任至上
充气系统
功能：防止波导传输微波大功率时放电现象发生，波导内抽真空后冲高压绝缘气体。组成:气瓶、过滤器、进气阀、电接点压力表、安全阀、放气阀。压力应考虑到波导窗的耐压和气体的绝缘能力，压力范围取： 0.18~0.22MPa
生命至尊责任至上
微波传输系统
1、元方转换 2、定向耦合器 3、四端环流器 4、四端负载 5、定向耦合器 6、三端负载 7、充气波导 8、软波导
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XHA600的微波传输系统
四端环流器
软波导波导窗
充气波导
1口 2口 4口
水负载
3口
加速管
钛泵
圆方转换
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
磁控管
生命至尊责任至上
微波系统的组成
电源输出部分
+5V GND A B 2 3 6 8
+SE T 信号部分 -S E T E NAB L E GND +T AC H INPUT -T AC H INP UT M ONIT OR n M ONIT OR I R E ADY +12 V -1 2V GND ADS 50 / 5A
生命至尊责任至上
调压器
生命至尊责任至上
高压电源
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