【摘要】：醫(yī)用電子直線加速器已經(jīng)廣泛應用于放射治療領域。邊耦合加速結(jié)構(gòu)因其良好的工作穩(wěn)定性以及緊湊的結(jié)構(gòu)特性等優(yōu)點,已經(jīng)成為最常用的醫(yī)用加速結(jié)構(gòu)。本文對工作頻率為2998MHz的駐波邊耦合加速結(jié)構(gòu)進行了設計和實驗研究。首先,論文使用CSTMWS對邊耦合結(jié)構(gòu)進行大量的模擬計算。為了得到高分路阻抗、高Q值的腔型,在保證單腔諧振頻率為2998MHz下,論文對腔體鼻椎處的關鍵尺寸進行了綜合優(yōu)化。優(yōu)化后的腔型有效分路阻抗約100MΩ/m,Q值為18730,R/Q為456。整個加速腔列由加速腔和耦合腔組合而成,基于雙周期結(jié)構(gòu)的色散理論,結(jié)構(gòu)會引入ACA和CAC兩個周期單元(A代表加速腔,C代表耦合腔)。通過對兩個單元進行精確調(diào)頻,優(yōu)化得到了諧振于π/2模式下的加速電場。能量開關已是醫(yī)用加速器中必不可少的裝置。根據(jù)調(diào)變原理的不同,論文對三種能量調(diào)節(jié)方式進行了研究�；诓僮骱啽愕哪康�,本文提出單邊橫向插入調(diào)節(jié)活塞的方式。以4和6MeV作為電子出口的目標能量,論文進行了束流動力學仿真。結(jié)果顯示,當最大電場幅值為36MV/m時,能量開關作用前后,電子可以由1OkeV分別加速到6.081MeV和4.001MeV,束團尺寸等特性滿足設計要求。因獨特的結(jié)構(gòu)特性,邊耦合結(jié)構(gòu)中的電場是不對稱的。首腔電場的對稱性對束流品質(zhì)至關重要。論文首先研究了首腔不對稱電場的分析方法。為改善首腔電場的對稱性,論文提出了兩種改善方案。通過優(yōu)化計算,兩種方案可以將電場對稱性分別提升5倍和10倍。為評估邊耦合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能,論文使用ANSYS Workbench對結(jié)構(gòu)進行了熱形變分析。在平均電場為23.8MV/m,占空比為2%的情況下,結(jié)構(gòu)在鼻椎附近溫度最高,為72.5℃。在耦合腔的外邊緣形變最大,為73μm。由形變產(chǎn)生的頻率偏移為-2.21MHz。以上數(shù)據(jù)為未來的冷卻系統(tǒng)設計提供參考和依據(jù)。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TL53

【參考文獻】

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本文編號：2614045