所謂能量開關，簡而言之就是一種改變加速管內電磁場分布的裝置。它的目的在於保持加速管聚束段（靠近電子槍的一小段）場分布不變的前提下，改變其後的主加速段（電子速度接近光速）內的場強，從而在大範圍改變加速管出口能量的同時保證其能譜不變。
基本介紹
- 中文名：能量開關
- 功能：加速電磁場分布
- 類型：裝置
- 目的：改變主加速段場強
產生背景,技術原理,工作原理,發展狀況,
產生背景
高劑量率的低能X線檔在某些治療中很有用。為了在低能X線檔能得到較高的劑量率，必須使加速管的設計儘量達到最最佳化。改變SW加速管電子束能量的方法。最簡單的方法就是改變輸入到加速管的RF功率或者改變注入加速管的電子束流大小。但是，這些方法只能在較小的範圍內改變電子的能量，超過了這個範圍，電子的能譜性能馬上就下降了。另一種方法是使RF源頻率失諧或部分加速腔失諧。但這種方法會使系統的穩定性變差。在大範圍內改變電子束能量的一種現實方法就是利用同一RF源提供不同相位和幅度的激勵信號激發各個加速腔，然而這種結構的加速管變得非常龐大、複雜和昂貴。在高能駐波加速管中，現在更多採用的是“能量開關”。
技術原理
能量開關是在第一部分和第二部分之間使用結構精巧的能量開關減小進入第二部分的RF功率從而減小了第二部分的電場的強度，這樣一來群聚電子注從加速場得到的能量較小。這種方法有利於減小脈衝功率和維持最小的射束能散。
能量開關可以採用非接觸方法或縮短方法。非接觸方法使用比較多，因為它允許傳輸的RF功率大，同時又可以維持第二部分具有較低的加速場。縮短方法可分為單邊腔和雙邊腔縮短方法，在單耦合腔加速管中會引起射束在第二部分激發電場，使它在充電過程建立起減速電場。這就減少了符合射束能散度要求脈衝的寬度，降低X線的劑量率。對於對稱的雙邊耦合腔結構加速管，可以通過縮短其中一個邊腔，另一個腔不變來將加速器從高能模式切換到低能模式，反之亦然。
最簡單的邊耦合加速器，由兩個軸向腔和一個作為能量開關的邊耦合腔鏈組成，工作在Π/2模式。如果在耦合腔中加入縱向不對稱的能量開關，開關桿一邊長、一邊短，則可以在保持諧振率恆定的情況下激發出縱向非對稱的RF場，它從邊腔耦合到軸向腔，短桿的磁耦合明顯減弱而長桿的則明顯增強。將這種邊腔安裝在邊耦合加速管的特定部位，就可以在保持π/2工作模式的同時改變群聚段和主加速段加速場的比例，從而將主加速段的場強從高能模式轉到低能模式而維持群聚腔的場強不變。
工作原理
它的工作方式通常是通過某種方式改變加速管中的某一個諧振腔的諧振狀態，從而改變整個諧振腔鏈的電磁場分布。“能量開關”技術，就是在加速管的群聚段和主加速段之間的某個耦合腔中插入一個調節機構，通過調節其參數使主加速段的加速場強可以在大範圍內變化。而群聚的場強基本不變。
發展狀況
早期的能量開關因為有一些部件必須在真空中運動，因而存在可靠性的問題。同時也增加了維修的難度。
