【基础】医用电子加速器发展史

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一． 历史回顾  

1885年，德国科学家伦琴发现了X射线。  
1898年，法国科学家居里夫妇发现了天然放射性核素226Ra。  
1910年，美国Coolidge研制成钨丝阴极X射线管。
1913年，美国Coolidge研制成140Kv X射线机。  
1922年，美国Coolidge研制成200Kv X射线机用于放疗，以后还有过800Kv和1000Kv X射线机。  
1931年，美国Van de Graff发明电子静电加速器。
1940年，美国Kerst发明电子感应加速器。
1944年，苏联Veksler提出电子回旋加速器原理。  
1949年，美国用电子感应加速器进行放射治疗。  
1947年，英国Fry等，1948年美国Hansen等各自独立发明行波电子直线加速器。
1956年，谢家麟在美国制成能量最高为45Mev行波医用电子直线加速器。
1970年，美国Sable等开发出4Mev驻波医用电子直线加速器。  
1972年，瑞典Reistad等研制成医用电子回旋加速器。  
1976年，瑞典Scanditronix Medical研制成MM50ARTS医用电子回旋加速器。
1977－1983年，中国北京上海及南京先后研制成行波医用电子直线加速器。
1987年，中国北京研制成驻波医用电子直线加速器。

二． 医用加速器的分类  

   医用加速器按照加速的粒子不同，可分为医用电子加速器，医用质子加速器，医用重离子加速器，中子加速器等。
   医用电子加速器又分为医用电子直线加速器，医用电子感应加速器，医用电子回旋加速器。
   医用电子直线加速器按照加速电子的微波电场的不同，可分为医用行波电子直线加速器，医用驻波电子直线加速器。  
   医用电子直线加速器按照所产生的辐射能量可以分为高能加速器和低能加速器，低能加速器一般只提供一种能量的X辐射，能量为4—6MV，高能加速器除提供低能X辐射外，还提供高能X辐射和5—6档能量的电子辐射。  

三． 医用加速器的发展状况  

    1933年和1934年有人成功的利用传输线传输脉冲行波电场直线的加速电子，能量达到1.3兆电子伏。由于技术的困难，此种加速电子的方法没有得到发展。30年代以后，又有人进行微波加速电子的实验，进步不大。  二次大战的爆发，促进了雷达技术的发展，3000兆赫频段，兆瓦级的脉冲大功率振荡管――磁控管研制成功，使科技人员对微波的认识不断加深，控制技术不断完善。在这种情况下，人们充分注意到电子加速本身具有很鲜明的特点，即一经加速，电子的速度就很快达到光速，而电磁波在真空中的传播速度也是光速，二者达到一致，这就为利用直线传播的微波电场加速电子提供可能。为了加速电子，首先要使微波电场的行进速度与电子的行进速度一致，即慢波技术。同时要保证电子正好运动在加速电场上，始终保持加速状态，要对微波功率源的相位进行控制以满足上述要求，调相技术。英国和美国的科研机构经过多年研究，在慢波技术和调相技术方面有了重大突破，取得了满意的结果。  
    1947年英国电气通讯研究所和美国斯坦福大学的行波电子直线加速器先后研制成功，从而为电子直线加速器的发展和应用开辟了崭新的阶段。电子直线加速器的迅速发展是与各方面的要求和需要分不开的，特别是核物理，医疗卫生，工农业等方面的急切需要。这里可以举一个例子，在英国，电子直线加速器刚刚研制成功，马上就应用于临床实验，1953年就在Harmersmith医院安装了一台8Mev的电子直线加速器，对恶性肿瘤进行治疗。  驻波电子直线加速器较行波电子直线加速器的发展要晚一些，并不是利用驻波加速电子的想法和理论提出来晚，而是稳定的加速电子的结构和技术始终不成熟。
    1964年美国Los Alamos科学实验室在EA Knapp等人领导下研制成功了一种新的驻波加速结构――边耦合加速结构，这为驻波加速原理的应用提供了技术基础。美国瓦里安公司首先将边耦合加速结构应用于制造小型电子直线加速器，1968年10月4兆电子伏电子直线加速器原型机制造成功。从此以后医用驻波电子加速器得到迅速的发展，有很多家公司采用此项技术生产驻波电子直线加速器，并把此技术应用于高能医用电子直线加速器。  
     四十年来，随着电子直线加速器的迅速发展，医用电子直线加速器也得到了突飞猛进的发展，且技术不断完善，运行更加可靠。从4－8Mev中低能医用电子直线加速器，发展到18－25Mev高能电子直线加速器；从生产单一行波医用电子直线加速器，发展到行波和驻波医用电子直线加速器同时生产。
    特别是近十几年来，电子计算机的发展已深入到生产和生活的各个方面，其也广泛的应用于医用电子直线加速器，进一步提高了电子直线加速器的运行可靠性和治疗的准确性，使操作进一步简单和安全，同时使更先进的技术应用于电子直线加速器，如验证系统，适形治疗系统，故障检索系统，远程通讯系统等。
      我国第一台电子直线加速器是在1956年谢家麟教授领导，在中国科学院原子能研究所开始研制的，1964年建成，能量为30Mev。70年代初期我国电子直线加速器有了较大的发展，1977年北京地区和上海地区研制成功了行波医用电子直线加速器，随后又研制成功了低能驻波医用电子直线加速器。由于我国的工艺水平和工业水平比较落后，阻碍了医用电子直线加速器的发展，现在已能够小批量生产中低能医用电子直线加速器，随着技术和工艺水平的进一步提高，我国医用电子直线加速器一定能赶上国际先进水平。
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