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医用直线加速器电子枪

  【技术简介】医用驻波直线加速器是用于生产治疗深部肿瘤的理想放疗设备的核心部件。国内的放疗设备使用的医用驻波直线加速器大多依赖于从国外进口。国内有极少的科研院所也引进并研制直线加速器,但因直线加速器不可避免的存在电子回轰阴极的问题,电子直接轰击到阴极表面上,造成阴极表面的温度升高,致使发射的活性物质大量蒸发,大大缩短阴极也就是直线加速器的使用寿命,使放疗设备经常需更换整个直线加速器,增加了医院的使用成本,以及对医疗工作造成了影响。因此电子枪的寿命是影响加速器寿命的关键因素。

  针对直线加速器电子枪使用的阴极经受不住电子回轰,使用寿命短的弊端,我们设计了一种电子枪,采用军用行波管研制中使用的覆膜浸渍钡钨阴极、陶瓷金属化技术、金属陶瓷封接技术,并用专业电子枪计算软件“Tau软件”,优化了电子枪结构。使电子枪具有电子束层流性好、束腰半径小、耐电子束回轰,寿命长、电子注与高频场互作用效率高和可更换等优点,对于寿命到期的直线加速器,可以通过更换电子枪完成对加速器的修复,节约了维修成本。

  【技术特点】我们研制的直线加速器用的电子枪采用的是军用行波管使用的覆膜浸渍钡钨阴极,具有发射电流大,发射均匀性好、寿命长、耐离子轰击等优点。在阴极中间开了一个通孔,使回轰的大部分电子不直接轰击到阴极表面上,而是穿过阴极打在电子枪的盖板上,同时增加电子枪盖板的厚度,电子轰击产生的热量通过电子枪的盖板散发。避免了大量回轰的电子轰击到阴极上,使阴极升温而导致阴极寿命的降低。

  电子枪外壳为金属陶瓷结构,我们采用了自己专有的陶瓷金属化技术和金属陶瓷封接技术,使电子枪壳更耐温度冲击不炸裂的优点。

  其中发射体阴极的直径、阴极表面的曲率、控制极形状、阳极的形状以及各个电极的相对位置经过专业电子枪计算软件“Tau软件”进行了优化设计,优化后电子枪具有电子束层流性好、束腰半径小、射程长和电子束与高频场的互作用效率高等优点。

  电子枪与加速器谐振腔通过阳极相连,并通过电子枪翻边与谐振腔翻边氩弧焊连接。当加速器寿命到期时,通过从氩弧焊边分离并更换新电子枪完成对加速器的修复。

  由我们研制的电子枪生产的直线加速器在放疗设备使用已经有五年了,数量达到200套以上。电子枪的使用寿命和各项参数完全满足直线加速器在放疗设备中要求。

  【预期效益】现在这种电子枪每年生产需求60~80套,产值200万元以上。随着国内医疗水平的整体提高,放疗设备若普及到县级医院,市场需求会成倍增加。随着放疗设备的增加,每年需维修更换加速器的数量也逐年增加,预计年需求该电子枪能达到300套以上,产值能达千万元。