电子束的多级散射装置、医疗设备及方法

本申请涉及医用电子加速器，特别涉及一种电子束的多级散射装置、医疗设备及方法。

背景技术：

1、随着科技的不断发展和进步，电子束的多级散射装置广泛应用在医学诊疗等领域，电子束的多级散射装置是一种用于控制和优化电子束形状和大小的装置，在电子束放疗中，束流需要均匀、大面积的射野，而医用加速器出口电子束直径较小，且分布不均，需要通过散射箔和均整器对电子束进行整形，从而获得符合应用场景的电子束分布。

2、电子由电子窗出射后，中心处束流密度较高，边缘束流密度较小。为了产生足够的散射角度以扩大束流尺寸，均匀束流密度，传统的散射箔通常为单层的厚片。但电子束通过较厚的散射箔后，电子能量会明显降低。尤其在加速器功率源提供的功率须与电子束能量的平方正相关的前提下，这种能量的损耗是非常不经济的。

技术实现思路

1、本申请提供一种电子束的多级散射装置、医疗设备及方法，以解决相关技术中无法满足束流尺寸、束流密度的需求，电子束通过较厚的散射箔后，电子能量会降低，损耗严重等问题。

2、本申请第一方面实施例提供一种电子束的多级散射装置，包括：电子窗，用于出射第一束斑半径的电子束；第一级散射片，所述第一级散射片设置于所述电子窗之后，用于对经过所述电子窗出射的第一束斑半径的电子束进行初级散射；第二级散射片，所述第二级散射片设置于所述第一级散射片之后，用于对所述第一级散射片初级散射后的电子束进行二级散射；其中，经过二级散射后的电子束，经过所述第二级散射片与探测器之间的空气段漂移得到第二束斑半径且横向分布均匀的电子束，所述第二束斑半径大于所述第一束斑半径。

3、可选地，所述第二级散射片的束流中心具有锥形结构，其中，所述锥形结构的厚度大于所述第二级散射片的束流边缘的厚度。

4、可选地，利用所述锥形结构使得束流中心的电子通过散射偏后，获得相较所述第二级散射片的束流边缘的电子更大的散射角度。

5、可选地，所述第一级散射片为厚度均匀的薄片。

6、可选地，所述第一级散射片和所述第二级散射片均为质量和厚度满足低能量损坏要求的散射箔。

7、可选地，根据所述电子窗出射的电子束的能量范围和目标射野尺寸，设置所述第一级散射片和所述第二级散射片的尺寸参数。

8、可选地，所述第一级散射片和所述第二级散射片的尺寸参数包括几何参数、厚度、所述第一级散射片和所述第二级散射片之间的距离。

9、可选地，设置于所述第二级散射片之后的电离室；设置于所述电离室之后的准直器；设置于所述准直器之后的限光筒。

10、本申请第二方面实施例提供一种医疗设备，包括：如上所述的电子束的多级散射装置。

11、本申请第三方面实施例提供一种电子束的多级散射方法，所述方法利用如上所述的电子束的多级散射装置进行多级散射，包括以下步骤：将电子束加速器加速的电子束经过电子窗出射；经过所述电子窗出射的第一束斑半径的电子束穿过第一级散射片，由第一级散射片初级散射的电子束，经过所述第一级散射片与第二级散射片之间的空气段漂移后束斑扩大；初级散射后的电子束穿过所述第二级散射片，由所述第二级散射片进行二级散射，且经过二级散射后的电子束，经过所述第二级散射片与探测器之间的空气段漂移得到第二束斑半径且横向分布均匀的电子束，所述第二束斑半径大于所述第一束斑半径。

12、由此，本申请至少具有如下有益效果：

13、本申请实施例中电子束从电子窗出射后，依次通过第一级散射片、第二级散射片，其中，通过一级散射后的电子束会经过空气段的短暂漂移，束流尺寸被初步放大，再经过二级散射后，靠近束流中心的电子会有更大的散射角度，从而均匀整个束流的密度，然后电子经过再一段空气段的漂移，使电子束横向尺寸扩大，且分布均匀，从而达到扩束、均匀束流的目的，同时，第一级散射片、第二级散射片具有很小的质量厚度，可以减少电子在散射过程中的能量损耗，降低加速器功率源成本。由此，解决了相关技术中无法满足束流尺寸、束流密度的需求，电子束通过较厚的散射箔后，电子能量会降低，损耗严重等技术问题。

14、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种电子束的多级散射装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电子束的多级散射装置，其特征在于，所述第二级散射片的束流中心具有锥形结构，其中，所述锥形结构的厚度大于所述第二级散射片的束流边缘的厚度。

3.根据权利要求2所述的电子束的多级散射装置，其特征在于，利用所述锥形结构使得束流中心的电子通过散射偏后，获得相较所述第二级散射片的束流边缘的电子更大的散射角度。

4.根据权利要求1所述的电子束的多级散射装置，其特征在于，所述第一级散射片为厚度均匀的薄片。

5.根据权利要求1所述的电子束的多级散射装置，其特征在于，所述第一级散射片和所述第二级散射片均为质量和厚度满足低能量损坏要求的散射箔。

6.根据权利要求1所述的电子束的多级散射装置，其特征在于，根据所述电子窗出射的电子束的能量范围和目标射野尺寸，设置所述第一级散射片和所述第二级散射片的尺寸参数。

7.根据权利要求5所述的电子束的多级散射装置，其特征在于，所述第一级散射片和所述第二级散射片的尺寸参数包括几何参数、厚度、所述第一级散射片和所述第二级散射片之间的距离。

8.根据权利要求5所述的电子束的多级散射装置，其特征在于，还包括：

9.一种医疗设备，其特征在于，包括：如权利要求1-8任意一项所述的电子束的多级散射装置。

10.一种电子束的多级散射方法，其特征在于，所述方法利用如权利要求1-8任意一项所述的电子束的多级散射装置进行多级散射，包括以下步骤：

技术总结
本申请涉及医用电子加速器技术领域，特别涉及一种电子束的多级散射装置、医疗设备及方法，其中，包括：电子窗，用于出射第一束斑半径的电子束；第一级散射片，第一级散射片设置于电子窗之后，用于对经过电子窗出射的第一束斑半径的电子束进行初级散射；第二级散射片，第二级散射片设置于第一级散射片之后，用于对第一级散射片初级散射后的电子束进行二级散射；其中，经过二级散射后的电子束，经过第二级散射片与探测器之间的空气段漂移得到第二束斑半径且横向分布均匀的电子束，第二束斑半径大于第一束斑半径。由此，解决了相关技术中无法满足束流尺寸、束流密度的需求，电子束通过较厚的散射箔后，电子能量会降低，损耗严重等问题。

技术研发人员：查皓,施嘉儒,李岸,顾苇杭,陈怀璧
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29