专利名称：多能倍频粒子加速器及其方法
技术领域：
本发明涉及加速器技术，尤其涉及一种结构简单且提高了工作速 度的多能倍频粒子加速器，及其方法。
背景技术：
电子加速器广泛应用于工业无损检测、海关集装箱检测、放射医 学及电子束辐照等领域。例如，用于检査锅炉、发动机、机械臂架、导弹等有无缺陷的高能CT设备，己经被用来对机场、海关、公共场 所的行李、包裹、集装箱进行检查，它可以査验出包括枪支、刀具、 炸药、毒品、大规模杀伤性武器等违禁物品，以及与报关单不符的各 种走私品。典型的辐射检査系统由射线源、探测器、成像设备组成。 待检测物品从射线源和探测器之间通过，射线源产生的辐射线，如X 射线、Y射线和中子，从物品中透射过后被探测器探测和测量，射线 穿透物品的过程中，其强度受到削弱，削弱程度与物品的材料和密度 有关。因此，探测器测量到的射线强度是所测物品的材料和密度的函 数。成像设备通过对探测器测量结果进行处理分析，最后得出反映物 品形状、大小、密度的图像。此外，电子加速器也广泛应用于放射医学和辐照技术领域，如肿 瘤治疗、辐照消毒、辐照杀菌、辐照检疫、辐照降解、辐照交链、辐 照改性等。辐照领域对加速器的主要技术指标是辐照处理能力，即电 子束能量和束流功率。电子束的能量决定了辐照处理的深度，电子束 能量越高可以辐照处理的深度越大，也即电子束能量越高可以照透体 积(深度)越大的物体对象。束流功率决定了辐照处理速度的大小， 即同一时间内，束流功率越大，可以辐照处理的物品数量就越多。双能或多能电子加速器系统是指一台可输出两种或多种能量的电
子束流的电子加速器系统。双能或多能电子加速器系统与传统的单能 电子加速器系统相比，不只是单机能量的多样化，更大的技术优势在 于它结合新一代探测器系统和数据图像处理系统等，可实现对不同的 物质材料进行分辨。在传统的工业无损检测、海关集装箱检测、高能CT等领域应用单能加速器系统只能对物质的形状进行识别，而应用 双能或多能加速器系统则可以同时对物质的形状和材质进行识别，从 而能够有效的査验出夹带在跨境运输的大型集装箱中的炸药、毒品、 武器、其它有害物质和走私品。因此，双能或多能加速器系统具有更 加广阔的应用前景。为达到物质识别的目标，专利文献1 (WO 9314419)提出采用这 样的配置两台不同能量的加速器并列工作，对同一物体分别进行辐 射扫描成像，对两个图像信息进行差异比较，以获得物体的材料信息。 此外，专利文献2 (WO 2005111590)也提出用两个加速器从不同的 方向轰击同一个靶，来实现双能射线的方案。但是，因为这种配置需 要两台加速器和两套独立的探测器系统，所以设备数量多，费用大， 占地面积大。此外，专利文献3 (US 2004202272)提出了一种多能粒子束加 速器，它工作在第一模式时，产生具有第一能量的粒子束，工作在第 二模式时，产生具有第二能量的粒子束。通过重复地将物体插入聚束 段的腔室中或者从聚束段的腔室中取出物体，来改变腔室的形状，也 就是改变了共振频率和腔室内的电磁场分布，从而输出具有两种能量 的粒子束。但是，上述专利文献3中提出的方案是利用机械装置来完成从第 一粒子束到第二粒子束的切换，不能满足一些应用中对毫秒级的切换 速度的要求。所以，需要开发出一种多能电子加速器，它既能消除双 加速器配置存在的结构过于复杂的问题，又能满足对操作性能的需求。发明内容鉴于上述问题，完成了本发明。本发明的目的是提出一种结构简 单且提高了工作速度的多能倍频粒子加速器，及其方法。
在本发明的一个方面，提出了一种多能倍频粒子加速器，包括 脉冲功率产生单元，用于产生具有不同功率的N个脉冲信号，其中N 大于等于2; N个微波功率产生单元，在控制信号的控制下，基于所述 N个脉冲信号分别产生具有不同能量的N个微波；功率混合单元，具有N个入口和一个出口 ，用于分别从所述N个入口的各个入口输入所述N个微波中相应的微波，从所述一个出口输出所述N个微波；粒子束产 生单元，用于与所述N个微波同步地产生N个粒子束；以及加速单元，利用所述N个微波分别加速所述N个粒子束。根据本发明的一个实施例，该加速器还包括设置在所述功率混合 单元和所述加速单元之间的单个同步单元，用于同步所述加速单元的特征频率和所述N个微波功率产生单元的每一个的工作频率。根据本发明的一个实施例，该加速器还包括在分别设置在各个微波功率产生单元和所述功率混合单元之间的N个同步单元，用于分别 同步所述加速单元的特征频率和所述N个微波功率产生单元的每一个 的工作频率。根据本发明的一个实施例，所述同步单元包括入射波取样波导，对从所述功率混合单元的所述一个出口输出的N个微波的每一个进行 采样，以得到入射波；环形器，将所述N个微波的每一个送入所述加 速单元，并输出从所述加速单元反射的相应微波；反射波取样波导， 对反射的相应微波进行采样，以得到反射波；自动锁相稳频装置，比 较和分析所述入射波和所述反射波，产生用于分别同步所述加速单元 的特征频率和所述N个微波功率产生单元的每一个的工作频率的同步 信号；以及吸收负载，吸收所述环形器输出的反射波。根据本发明的一个实施例，所述自动锁相稳频装置包括可变衰 减器，用于调整所述入射波和所述反射波的幅度，输出入射信号和反 射信号；鉴相器，用于调整所述入射信号和反射信号的相位，输出第 一电压和第二电压；前置放大器，用于将所述第一电压和第二电压的 差值放大，以输出调整信号；伺服放大器，用于放大所述调整信号， 输出驱动信号；通道选择器，在控制信号的控制下，将所述驱动信号 输出到相应的微波功率产生单元。
根据本发明的一个实施例，所述脉冲功率产生单元包括单个脉冲 功率源，它在控制信号的控制下以分时的方式向所述N个微波功率产 生单元提供能量。根据本发明的一个实施例，所述脉冲功率产生单元包括N个脉冲 功率源，它们在控制信号的控制下在不同的时刻分别向所述N个微波 功率产生单元提供能量。根据本发明的一个实施例，所述粒子束产生单元包括产生电子束 的电子枪和为所述电子枪供电的枪电源。根据本发明的一个实施例，所述功率混合单元包括每个均具有两 个入口和一个出口的N-1个混合环，其中一个入口与另一入口之间两 条微波路径的中心弧长差为导波波长的整数倍加半个导波波长，所述 一个入口与所述出口之间两条微波路径的中心弧长差为导波波长的整 数倍，所述另一入口与所述出口之间两条微波路径的中心弧长差为导 波波长的整数倍。在本发明的另一方面，提出了一种多能倍频粒子加速器，包括脉冲功率产生单元，用于产生具有相同功率的N个脉冲信号，其中N大于等于2; N个微波功率产生单元，在控制信号的控制下，基于所述 N个脉冲信号分别产生具有相同能量的N个微波；功率混合单元，具有N个入口和一个出口，用于分别从所述N个入口的各个入口输入所述N个微波中相应的微波，从所述一个出口输出所述N个微波；粒子束产 生单元，用于与所述N个微波同步地产生N个粒子束；以及加速单元，利用所述N个微波分别加速所述N个粒子束。在本发明的另一方面，提出了一种加速粒子束的方法，包括步骤:产生具有不同功率的N个脉冲信号，其中N大于等于2;在控制信号的控制下，基于所述N个脉冲信号分别产生具有不同能量的N个微波；利用具有N个入口和一个出口的功率混合单元混合所述N个微波，其中分 别从所述N个入口的各个入口输入所述N个微波中相应的微波，从所述一个出口输出所述N个微波；与所述N个微波同步地产生N个粒子束；以及利用所述N个微波分别加速所述N个粒子束。在本发明的又一方面，提出了一种加速粒子束的方法，包括步骤: 产生具有相同功率的N个脉冲信号，其中N大于等于2;在控制信号的 控制下，基于所述N个脉冲信号分别产生具有相同同能量的N个微波；利用具有N个入口和一个出口的功率混合单元混合所述N个微波，其中 分别从所述N个入口的各个入口输入所述N个微波中相应的微波，从所 述一个出口输出所述N个微波；与所述N个微波同步地产生N个粒子 束；以及利用所述N个微波分别加速所述N个粒子束。使用本发明的多能倍频粒子加速器在辐射扫描成像领域进行物质 识别，可以实现只用一台加速器， 一套探测器系统与成像系统，在一 次扫描过程中获取不同辐射能量下的物品对象的图像，快速地实现物 品成像和物质识别，从而能够有效的查验出夹带在跨境运输的大型集 装箱中的炸药、毒品、武器、其它有害物质和走私品。同时由于本加 速器工作频率高，扫描成像速度快，处理效率大大提高。与现有的采 用双加速器技术比，设备数量大大减少，占地面积小，费用低，同时 扫描成像速度快，效率高。本发明的多能倍频粒子加速器还可以应用于其它辐照领域，如辐 照治疗、辐照消毒、辐照杀菌、辐照检疫、辐照降解、辐照交链、辐 照改性等。可以针对不同的辐照对象，选择不同的辐照能量，从而获 得更好的辐照处理效果，同时由于采用多个微波功率源，工作频率倍 增，加速器功率大，辐照处理能力增强。
本发明的实施例由实例来描述，并不受附图中的图的限制，附图中相似的参考数字表示对应的、类似的或相似的元件，附图中图1示出了根据本发明第一实施方式的双能倍频电子直线加速器的结构示意图；图2示出了如图1所示的双能倍频电子直线加速器的各部分的工 作时序图；图3示出了如图1所示的混合环的剖面图；图4示出了如图1所示的AFC装置的结构图；图5示出了根据本发明第一实施方式的双能倍频电子直线加速器
的变型，其中环行器安装在磁控管与混合环之间；图6示出了根据本发明第二实施方式的多能倍频电子直线加速器的结构示意图；图7示出了如图6所示的多能倍频电子直线加速器的各部件的工作时序图；图8示出了图6所示的多能倍频电子直线加速器工作在单能倍频 状态时各部件的时序图。
具体实施方式
下面详细描述中给出了许多具体细节，以确保对本发明实例的透 彻理解。但是，对于知道本领域基本常识的人，能够理解没有这些具体细节，本发明的实施例也能实现。另外，没有详细描述众所周知的 方法、过程、部件和电路，以避免使本发明的实现变得不清楚。图1示出了根据本发明第一实施方式的双能倍频电子直线加速器 的结构示意图。如图1所示，根据第一实施方式的双能倍频电子直线 加速器主要由脉冲功率源1、诸如磁控管的微波功率源2a和2b、功 率混合器3、入射波取样波导4、环行器5、反射波取样波导6，吸收 负载7、 AFC装置8、加速管9、电子枪10、电子枪电源11、诸如触 发电路的控制装置12等组成。此外，入射波取样波导4、环行器5、 反射波取样波导6、吸收负载7、 AFC装置8构成了用于同步加速管 9的特征频率和微波功率源2a和2b的工作频率的同步装置13。图2示出了图1所示的双能倍频电子直线加速器中各主要部件的 工作时序和产生的电压、电流、微波功率或电子束能量的相对强度。 参考符号A表示控制装置12产生的触发脉冲序列，参考符号B表示 脉冲功率源1输出的一组脉冲电压，参考符号C表示脉冲功率源1输 出的另一组脉冲电压，幅度较脉冲电压B小，参考符号D表示磁控管 1在脉冲电压B的作用下产生的微波功率；参考符号E表示磁控管2 在脉冲电压C的作用下产生的微波功率，幅度较微波功率D小；参考 符号F表示微波功率D和E在功率混合器3中混合之后的输出；参 考符号G表示电子枪电源11产生的幅度不一的电子枪高压；参考符
号H表示加速管9中加速电子的两种能量的大小。如图1和2所示，控制装置12以一定的时序A触发和控制脉冲 功率源1的动作，脉冲功率源1在第一时刻以一个较大的功率激励起 磁控管2a工作，使得磁控管2a产生一个具有较大微波功率的输出， 该微波输出经混合器3、入射波取样波导4、环行器5进入加速管9。控制装置12在触发脉冲功率源1的同时也触发电子枪电源11， 电子枪电源11在第一时刻产生一个幅度较小的枪高压。电子枪10在 此枪高压的作用下将较少量的电子送入加速管9，这些较少的电子在 加速管9中被上述较大的微波功率加速，获得较高的能量。脉冲功率源1在第二时刻以一个较小的功率激励起磁控管2b工 作，使得磁控管2b产生一个具有较小微波功率的输出，输出微波经 混合器3、入射波取样波导4、环行器5进入加速管9。控制装置12在触发脉冲功率源1的同时也触发电子枪电源11， 电子枪电源11在第二时刻产生一个幅度较大的枪高压，电子枪10在 此枪高压的作用下将较大量的电子送入加速管9，这些较大量的电子 在加速管9中被较小的微波功率加速，获得较低的能量。加速器以上述第一时刻和第二时刻的工作状态为一个周期，在后 续的每两个时刻反复进行如上相同的动作，就获得了能量高低交替的 电子束。加速管9反射的未消耗微波功率经环行器5和反射波取样波 导6进入吸收负载7并被吸收负载7完全吸收。AFC装置8分别从入 射波取样波导4和反射波取样波导6中获取入射波和反射波的信息， 对这些信息进行比较和分析，在控制装置12的控制下分别调整磁控 管2a与磁控管2b的工作频率，使其与加速管9的谐振频率匹配，从而保证电子束的有效加速效果。这样，在一个加速器系统中，利用两个微波功率源，获得了两种 不同能量的电子束，且加速的工作频率是单微波功率源的2倍。在上述根据第一实施方式的双能倍频电子直线加速器系统中，将 磁控管作为微波功率源来产生微波，但是也可以使用速调管。加速管 9可以是驻波加速管，也可以是行波加速管。此外，如脉冲调制器的脉冲功率源1可以是一个，也可以是分别 与两个磁控管2a和2b对应的两个。环行器5起功率隔离作用，艮P， 磁控管2a和2b产生的微波可以进入加速管9，而从加速管9反射回 来的微波功率由于环行器5的单向隔离作用只能进入吸收负载7，这 能有效防止反射回来的微波影响到磁控管2a和2b。环形器5可以是 三端环行器，也可以是四端环行器。如图1所示，在三端环行器5的 情况下，从a口进来的微波功率会从b口输出，从b口进来的微波功 率只能从c口输出，而不会回到a口。图3是混合环的剖面示意图。混合环3是一种功率合成器，其主 要作用是让从各个入口在不同时刻入射的微波功率都从同一个出口输 出。混合环3的主体结构是一个截面为矩形的圆环，侧面安装有按照 一定的波长关系分布的两个入口，即入口a，入口b，和一个出口c。 这样，任意两个口之间就有两条可供微波通过的路径。如果用^， 4， 4。分别表示入口 a和入口 b、入口b和出口c，出口c和入口a之间的圆环段中心弧线的长度，则它们之间满足如下关系<formula>formula see original document page 13</formula> (i)例如，<formula>formula see original document page 13</formula> (2)上面的等式组(1)中n为整数，；ig为加速器所用微波在波导管中的 导波波长，等式组(1)中的第一个等式表明入口 a与出口 c之间两 条微波路径的中心弧长差为整波长，第二个等式表明入口 a与入口 b 之间两条微波路径的中心弧长差为整波加一个半波长，第三个等式表 明入口 b与出口 c之间两条微波路径的中心弧长差为整波长。这样，从一个入口进来的微波功率，分成两路传输，在出口是两 路微波正向相加，得到与入口一致的微波功率从出口出去。在另一个
入口是两路微波负向相加，功率和为零，这使得微波功率不能从另一个入口出去。因此，从入口a或者入口b进到混合环的微波功率都将原样地从出口 C传送出去。图4是如图1所示的AFC装置的结构示意图。AFC装置8包括 可变衰减器13，鉴相器14，前置放大器15，伺服放大器16，通道选 择器17。入射波IW和反射波RW经可变衰减器13进行幅度调整后， 输出入射信号IS和反射信号RS进入鉴相器15进行相位调整与合成， 然后输出两路电压信号VS1和VS2。这两路电压信号VS1和VS2在 前置放大器15中进行比较并对它们的差值进行放大输出调整信号 AS1。同样，针对另一入射波和另一反射波，AFC装置8产生另一调 整信号AS2。调整信号AS1或AS2经伺服放大器16进一步放大输出 驱动信号DS1或DS2。通道选择器17在控制装置12送过来的控制信号CS作用下，将 驱动信号DS1或DS2在不同时刻发送给不同的磁控管2a或磁控管 2b，对其进行频率调整，使得磁控管2a和2b的工作频率总是与加速 管9的特征频率一致，从而保证系统工作的稳定性。通道选择器17 的输出通道可以在两个以上，具体的数目与多能倍频电子直线加速器 系统中微波功率源的数目一致。上面以环形器5安装在功率合成器与加速管之间为例来说明本发 明的多能倍频电子直线加速器的结构和工作过程。但是，环行器5可 以安装在在各微波功率源与混合环之间。图5示出了根据本发明第一实施方式的双能倍频电子直线加速器 的变型，其中环行器5安装在磁控管与混合环之间。在这种安装模式 中，入射波取样波导4a和4b、环行器5a和5b、反射波取样波导6a 和6b、吸收负载7a和7b、 AFC装置8a和8b的数目与作为微波功 率源的磁控管的数目相同。在这种配置下，相对与如图1所示的配置 虽然器件的数目增加了，系统显得较为复杂，但是关键器件例如环行 器5a和5b和吸收负载7a和7b在系统中承载的功率较小，只承载单 一微波功率源产生的功率，因此它们在技术上更容易实现，且小功率 的环行器和吸收负载成本也较低。 同样，入射波取样波导4a、环行器5a、反射波取样波导6a，吸 收负载7a、 AFC装置8a构成了用于同步加速管9的特征频率和微波 功率源2a的工作频率的同步装置13a。入射波取样波导4b、环行器 5b、反射波取样波导6b，吸收负载7b、 AFC装置8b构成了用于同 步加速管9的特征频率和微波功率源2b的工作频率的同步装置13b。这种配置下，系统的工作时序和原理与图1的基本相同，不同之 处在于加速管9反射的未消耗微波功率经混合环3的c口进入，从 a 口和b 口分成两部分出来，分别达到两个环行器5a和5b，再经各 自的反射波取样波导6a和6b进入吸收负载7a和7b并被吸收负载 7a和7b完全吸收。此外，AFC装置8a和8b仍然从入射波取样波导4a和4b以及 反射波取样波导6a和6b中获取入射波和反射波的信息，对其进行比 较分析，同时在控制装置12的控制下迸行工作，但是只需要一路输 出对与其相对应的磁控管2a或者2b进行频率调整。以上描述的根据本发明的第一实施方式的双能倍频电子直线加速 器的结构和工作过程，但是本发明也可以采用在脉冲功率源的数目大 于2的配置。图6示出了根据本发明第二实施方式的多能倍频电子直线加速器 的结构示意图，这里的多能倍频电子直线加速器是由第一实施方式的 双能倍频电子直线加速器系统扩展得出的。在根据本发明第二实施方式的电子直线加速器中，脉冲功率源， 微波功率源，功率合成器都可以按目标要求进行级联增加，工作原理 类似于双能倍频电子直线加速器。例如，图6中示出了n个脉冲功率 源1a、化、 、化，n个磁控管2a、 2b、……、2c， n-1个混合环3a、 3b、……、3c。此外，控制装置具有分别与n个脉冲功率源 连接的输出T1、 T2、……、Tn， n个磁控管分别输出M1、 M2、……。 Mn，而AFC装置8具有用来分别控制n个磁控管的n路输出。替换地，上述的脉冲功率源也可以仅仅使用单个的脉冲功率源1， 在控制装置的控制下以分时的方式向n个磁控管输出脉冲功率。图7是图6所示多能倍频电子直线加速器各主要部件的工作时序
和产生的电压、电流、微波功率或电子束能量的相对强度。同图2类 似，加速器输出的不同能量数目与微波功率源的数目相同，微波功率 源有多少个，加速器的工作频率就可以是单微波功率源加速器的多少/立图8是图6所示的多能倍频电子直线加速器工作于单能模式的情 况下的时序图。在这种模式下，各微波功率源的功率一样，电子枪电 源的输出高压在各个时刻也一样，加速器输出单一能量的电子束，但 是这种加速器的电子束功率是单微波功率源加速器的n倍。这种加速 器可应用于不需要能量扩展，只需要功率扩展的情况。虽然以上以电子直线加速器为例说明了本发明的实施方式，但是 本领域的普通技术人员应该认识到本发明也可以用于对其它的粒子的 加速。以上展示和描述了本发明的一些特征，在所附的权利要求范围内， 具备该领域常识的人会发现本发明还有很多修改、替换、改变和等同 之处。
权利要求
1.一种多能倍频粒子加速器，包括脉冲功率产生单元，用于产生具有不同功率的N个脉冲信号，其中N大于等于2；N个微波功率产生单元，在控制信号的控制下，基于所述N个脉冲信号分别产生具有不同能量的N个微波；功率混合单元，具有N个入口和一个出口，用于分别从所述N个入口的各个入口输入所述N个微波中相应的微波，从所述一个出口输出所述N个微波；粒子束产生单元，用于与所述N个微波同步地产生N个粒子束；以及加速单元，利用所述N个微波分别加速所述N个粒子束。
2. 根据权利要求1所述的多能倍频粒子加速器，其特征在于，还 包括设置在所述功率混合单元和所述加速单元之间的单个同步单元， 用于同步所述加速单元的特征频率和所述N个微波功率产生单元的每一个的工作频率。
3. 根据权利要求1所述的多能倍频粒子加速器，其特征在于，还包括在分别设置在各个微波功率产生单元和所述功率混合单元之间的 N个同步单元，用于分别同步所述加速单元的特征频率和所述N个微波功率产生单元的每一个的工作频率。
4. 根据权利要求2所述的多能倍频粒子加速器，其特征在于，所述同步单元包括-入射波取样波导，对从所述功率混合单元的所述一个出口输出的 N个微波的每一个进行釆样，以得到入射波；环形器，将所述N个微波的每一个送入所述加速单元，并输出从 所述加速单元反射的相应微波；反射波取样波导，对反射的相应微波进行采样，以得到反射波；自动锁相稳频装置，比较和分析所述入射波和所述反射波，产生用于分别同步所述加速单元的特征频率和所述N个微波功率产生单元 的每一个的工作频率的同步信号；以及吸收负载，吸收所述环形器输出的反射波。
5. 根据权利要求3所述的多能倍频粒子加速器，其特征在于，每个同步单元包括入射波取样波导，对从相应的微波功率产生单元输出的微波进行 采样，以得到入射波；.环形器，将所述微波送入功率混合单元，并输出经由所述功率混合单元从所述加速单元反射的微波；反射波取样波导，对反射的微波进行采样，以得到反射波； 自动锁相稳频装置，比较和分析所述入射波和所述反射波，产生用于分别同步所述加速单元的特征频率和相应的微波功率产生单元的工作频率的同步信号；吸收负载，吸收所述环形器输出的反射波。
6. 根据权利要求4或5所述的多能倍频粒子加速器，其特征在于，所述自动锁相稳频装置包括-可变衰减器，用于调整所述入射波和所述反射波的幅度，输出入 射信号和反射信号；鉴相器，用于调整所述入射信号和反射信号的相位，输出第一电 压和第二电压；前置放大器，用于将所述第一电压和第二电压的差值放大，以输 出调整信号；伺服放大器，用于放大所述调整信号，输出驱动信号； 通道选择器，在控制信号的控制下，将所述驱动信号输出到相应的微波功率产生单元。
7. 根据权利要求1 3之一所述的多能倍频粒子加速器，其特征在于，所述脉冲功率产生单元包括单个脉冲功率源，它在控制信号的 控制下以分时的方式向所述N个微波功率产生单元提供能量。
8. 根据权利要求1 3之一所述的多能倍频粒子加速器，其特征 在于，所述脉冲功率产生单元包括N个脉冲功率源，它们在控制信号 的控制下在不同的时刻分别向所述N个微波功率产生单元提供能量。
9. 根据权利要求1 3之一所述的多能倍频粒子加速器，其特征 在于，所述粒子束产生单元包括产生电子束的电子枪和为所述电子枪 供电的枪电源。
10. 根据权利要求1 3之一所述的多能倍频粒子加速器，其特征 在于，所述功率混合单元包括每个均具有两个入口和一个出口的N-1 个混合环，其中一个入口与另一入口之间两条微波路径的中心弧长差 为导波波长的整数倍加半个导波波长，所述一个入口与所述出口之间 两条微波路径的中心弧长差为导波波长的整数倍，所述另一入口与所 述出口之间两条微波路径的中心弧长差为导波波长的整数倍。
11. 一种多能倍频粒子加速器，包括脉冲功率产生单元，用于产生具有相同功率的N个脉冲信号，其 中N大于等于2;N个微波功率产生单元，在控制信号的控制下，基于所述N个脉冲信号分别产生具有相同能量的N个微波；功率混合单元，具有N个入口和一个出口，用于分别从所述N个 入口的各个入口输入所述N个微波中相应的微波，从所述一个出口输出所述N个微波；粒子束产生单元，用于与所述N个微波同步地产生N个粒子束；以及加速单元，利用所述N个微波分别加速所述N个粒子束。
12. —种加速粒子束的方法，包括步骤产生具有不同功率的N个脉冲信号，其中N大于等于2; 在控制信号的控制下，基于所述N个脉冲信号分别产生具有不同 能量的N个微波利用具有N个入口和一个出口的功率混合单元混合所述N个微 波，其中分别从所述N个入口的各个入口输入所述N个微波中相应的微 波，从所述一个出口输出所述N个微波；与所述N个微波同步地产生N个粒子束；以及利用所述N个微波分别加速所述N个粒子束。
13. —种加速粒子束的方法，包括步骤 产生具有相同功率的N个脉冲信号，其中N大于等于2;在控制信号的控制下，基于所述N个脉冲信号分别产生具有相同同能量的N个微波；利用具有N个入口和一个出口的功率混合单元混合所述N个微 波，其中分别从所述N个入口的各个入口输入所述N个微波中相应的微波，从所述一个出口输出所述N个微波；与所述N个微波同步地产生N个粒子束；以及利用所述N个微波分别加速所述N个粒子束。
全文摘要
公开了一种多能倍频粒子加速器及其方法，以解决现有加速器能量单一、束流功率和工作频率受单一功率源限制的缺点。该加速器包括脉冲功率产生单元，用于产生具有不同功率的N个脉冲信号，其中N大于等于2；N个微波功率产生单元，在控制信号的控制下，基于N个脉冲信号分别产生具有不同能量的N个微波；功率混合单元，具有N个入口和一个出口，用于分别从N个入口的各个入口输入N个微波中相应的微波，从一个出口输出所述N个微波；粒子束产生单元，用于与N个微波同步地产生N个粒子束；以及加速单元，利用N个微波分别加速N个粒子束。使用本发明的多能倍频粒子加速器，由于其交替输出多种能量的粒子束，且工作频率高，功率可倍增，在辐射成像、放射医学及辐照加工领域具有更强的应用前景。
文档编号H05H15/00GK101163372SQ20061011364
公开日2008年4月16日 申请日期2006年10月11日 优先权日2006年10月11日
发明者刘晋升, 刘耀红, 唐传祥, 唐华平, 李元景, 胡海峰, 陈志强, 陈怀璧, 高建军 申请人:清华大学;同方威视技术股份有限公司