مقدمه

شتابدهی به الکترونها در یک لینک توسط موجبرهایی صورت میگیرد که با دیسک بارگذاری شدهاند. هدف اصلی در روند طراحی تیوب شتابدهی یک لینک in-line پزشکیدستیابی به ساختاری با کوتاهترین طول ممکن است که بتوان آن را در سر لینک روی گانتری بطور عمود بر بدن بیمار قرار داد.[۱] در این طراحی با حذف مگنتهای انتقال باریکه الکترونی، میتوان پیچیدگی، وزن و هزینه ساخت لینک را به میزان قابل توجهی کاهش داد. روند بهینه سازی ساختار کاواکهای محوری که وظیفه شتابدهی را برعهده دارند پیش از این صورت پذیرفته و بصورت مقالهای انتشار یافته است.[۲] از آنرو که مقوله درمان با الکترون یا پرتو ایکس بسیار حساس بوده و عملکرد صحیح لینک بسیار مهم و حیاتی است، پرداختن به راندمان و پایداری کاواک شتابدهی باید با جزئیات بیشتر و دقیقتری صورت گیرد. در این پژوهش هدف ارائه روشی برای تعبیه حفره کوپلاژ با هدف دستیابی به ضریب کوپلاژ مناسب و حفظ فرکانس تشدید در ۲۹۹۷/۹۲ مگاهرتز میباشد. ضریب کوپلاژ در طراحی ساختار تشدیدگرهای کوپل شده متضمن پایداری سیستم در مقابل خطاهای ساخت مکانیکی و اثرات بارگذاری باریکه است. حفظ فرکانس تشدید پارامتر مهم دیگری است که باعث افزایش راندمان ساختار شتابدهی میگردد.

۲۱۹

محاسبه ضریب کوپلاژ

بررسی ابعاد حفرههای کوپلاژ بین کاواکهای شتابدهی و کوپلینگ را باید یکی از مهمترین بخشهای طراحی رادیوفرکانسی ساختارهای موج ایستا دانست. ابعاد حفره کوپلاژ برای رسیدن به ضریب کوپلاژ حاصل از محاسبات است. این ضریب باید با توجه به کاهش امپدانس شانت و ملاحظات مربوط به پایداری فرکانسی ساختار صورت گیرد. با توجه به مطالعات صورت گرفته براساس نمونههای ساخته شده از کاواکهای شتاب-دهی، به ازای هر یک درصد افزایش در ضریب کوپلینگ، امپدانس شانت به میزان ۳ تا ۵/۵ درصد کاهش مییابد.[۳] ولی دستیابی به ضریب کوپلاژ بالا از چند جنبه بسیار حائز اهمیت است. ضریب کوپلاژ در واقع تعیین کننده پهنای باند گذر ساختار موجبری طراحی شده میباشد. از طرفی این ضریب، تضمین کننده تخت بودن میدان در طول کاواکهای شتابدهی موج ایستا است.

ویژگی اول تعیین کننده پایداری ساختار در مقابل تغییرات فرکانسی ناشی از خطاهای احتمالی در حین ساخت مکانیکی و تغییر روند کارکرد منابع تولید توان است . همچنین این ویژگی میزان پایداری ساختار در مقابل اثرات بارگذاری باریکه۱ را مشخص میکند. از طرفی تخت بودن میدان الکتریکی تعیین کننده کیفیت باریکه خروجی میباشد. زیرا غیریکنواختی شکل میدان باعث واگرایی عرضی باریکه میشود. بنابراین با توجه به این موضوع که شتابدهندههای پزشکی باید ازکیفیت باریکه خروجی مطلوب برخوردار باشند این مورد اهمیت بیشتری مییابد. همچنین لازم است تا شرایط محیطی وعدم دقت ساخت، کمترین تاثیر را روی کارکرد رادیوفرکانسی تیوب شتابدهی داشته باشد.[۴] در نتیجه انتخاب این پارامتر و بهینهسازی ساختار به منظور دستیابی به پایداری مطلوب نسبت به خطاهای ساخت اولین هدفی است که در طراحی مد نظر قرار گرفت.