【摘要】：醫(yī)用電子直線加速器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于放射治療領(lǐng)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(diǎn),已經(jīng)成為最常用的醫(yī)用加速結(jié)構(gòu)。本文對(duì)工作頻率為2998MHz的駐波邊耦合加速結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究。首先,論文使用CSTMWS對(duì)邊耦合結(jié)構(gòu)進(jìn)行大量的模擬計(jì)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(duì)腔體鼻椎處的關(guān)鍵尺寸進(jìn)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(gè)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(huì)引入ACA和CAC兩個(gè)周期單元(A代表加速腔,C代表耦合腔)。通過對(duì)兩個(gè)單元進(jìn)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(chǎng)。能量開關(guān)已是醫(yī)用加速器中必不可少的裝置。根據(jù)調(diào)變?cè)淼牟煌?論文對(duì)三種能量調(diào)節(jié)方式進(jìn)行了研究�；诓僮骱�(jiǎn)便的目的,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(biāo)能量,論文進(jìn)行了束流動(dòng)力學(xué)仿真。結(jié)果顯示,當(dāng)最大電場(chǎng)幅值為36MV/m時(shí),能量開關(guān)作用前后,電子可以由1OkeV分別加速到6.081MeV和4.001MeV,束團(tuán)尺寸等特性滿足設(shè)計(jì)要求。因獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性,邊耦合結(jié)構(gòu)中的電場(chǎng)是不對(duì)稱的。首腔電場(chǎng)的對(duì)稱性對(duì)束流品質(zhì)至關(guān)重要。論文首先研究了首腔不對(duì)稱電場(chǎng)的分析方法。為改善首腔電場(chǎng)的對(duì)稱性,論文提出了兩種改善方案。通過優(yōu)化計(jì)算,兩種方案可以將電場(chǎng)對(duì)稱性分別提升5倍和10倍。為評(píng)估邊耦合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性能,論文使用ANSYS Workbench對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了熱形變分析。在平均電場(chǎng)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(lái)的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考和依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TL53

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2614045