阅读说明：本技术 放射治疗设备及其微波源 (Radiotherapy equipment and microwave source thereof ) 是由 汪鹏 于 2019-12-23 设计创作，主要内容包括：本申请提供在放射治疗设备中使用的微波源。微波源可以包括阳极块和一个或以上阴极。微波源中的阴极可以包括具有至少两个凹槽的阴极支撑元件。至少两个凹槽可以轴向围绕阴极支撑元件的四周。微波源可以包括阴极加热器,其中包括至少一个灯丝。所述至少一个灯丝的第一部分可沿第一方向绕在阴极支撑元件上,并由至少两个凹槽的第一部分容纳,所述至少一个灯丝的第二部分可沿第二方向绕在阴极支撑元件上,并由至少两个凹槽中的第二部分容纳。(The present application provides a microwave source for use in a radiation therapy device. The microwave source may include an anode block and one or more cathodes. The cathode in the microwave source may include a cathode support element having at least two grooves. At least two grooves may axially surround the circumference of the cathode support element. The microwave source may include a cathode heater including at least one filament. A first portion of the at least one filament may be wound around the cathode support member in a first direction and received by a first portion of the at least two recesses, and a second portion of the at least one filament may be wound around the cathode support member in a second direction and received by a second portion of the at least two recesses.)

放射治疗设备及其微波源

技术领域

本申请通常涉及放射治疗设备，更具体地说，涉及放射治疗设备中使用的微波源。

背景技术

放射疗法被广泛用于癌症治疗，也有助于评估其他健康状况。通常使用放射治疗设备(例如直线加速器)进行放射治疗。在放射治疗设备中，由阳极和阴极组成的微波源被配置为产生微波脉冲(或射频脉冲)，以控制辐射束(例如X射线)的产生。微波源是放射治疗设备的重要组成部分。在某些情况下，由于阴极加热器的频繁形变，微波源的阴极很容易损坏，这种故障通常会影响放射治疗设备的正常使用。因此，期望开发能够用于放射治疗设备的高质量微波源。

发明内容

在本申请的第一方面，可以提供微波源的阴极。阴极可以包括具有至少两个凹槽的阴极支撑元件和包括至少一个灯丝的阴极加热器。至少两个凹槽可以在轴向上围绕阴极支撑元件的四周。至少一个灯丝的第一部分可沿第一方向缠绕在阴极支撑元件上，并由至少两个凹槽的第一部分容纳，并且至少一个灯丝的第二部分可沿第二方向缠绕在阴极支撑元件上，并由至少两个凹槽的第二部分容纳。

在一些实施例中，至少一个灯丝的第一部分和至少一个灯丝的第二部分可以实质平行，并且当至少一个灯丝由电源供电时，至少一个灯丝的第一部分和第二部分各自电流的方向可以相反。

在一些实施例中，至少两个凹槽的第一部分和至少两个凹槽的第二部分可以沿着阴极支撑元件的四周在轴向上间隔。

在一些实施例中，至少两个凹槽的深度可以大于或等于至少灯丝的一个灯丝的直径，所述凹槽的宽度可以大于或等于所述灯丝的直径。

在一些实施例中，灯丝的直径可以在0.4毫米至0.8毫米的范围内。

在一些实施例中，至少一个灯丝可以由高熔点且导电的材料制成。

在一些实施例中，至少一种灯丝可包括钨、钼、铼或铱中的至少一种。

在一些实施例中，阴极支撑元件可以用绝缘材料制成。

在一些实施例中，阴极支撑元件可包括塑料、橡胶、玻璃、陶瓷中的至少一种。

在一些实施例中，阴极可以包括热电子发射器，当热电子发射器被阴极加热器加热时用于释放电子。

在本申请的第二方面，可以提供微波源。微波源可以包括阳极块和位于阳极块中心的阴极。在一些实施例中，阴极可以包括具有至少两个凹槽的阴极支撑元件和包括至少一个灯丝的阴极加热器。至少两个凹槽可以在轴向上围绕阴极支撑元件的四周。至少一个灯丝的第一部分可沿第一方向缠绕在阴极支撑元件上，并由至少两个凹槽的第一部分容纳，并且至少一个灯丝的第二部分可沿第二方向缠绕在阴极支撑元件上，并由至少两个凹槽的第二部分容纳。在一些实施例中，至少一个灯丝的第一部分和至少一个灯丝的第二部分可以实质平行，并且当至少一个灯丝由电源供电时，至少一个灯丝的第一部分和第二部分各自电流的方向可以相反。

在本申请的第三方面，可以提供放射治疗设备。放射治疗设备可以包括直线加速器。直线加速器可以包括一个用于沿着射束路径发射电子的电子发生器、一个用于生成微波的微波源，一个用于响应于微波以加速由电子发生器发射的电子的加速管。微波源可能包括阳极块和位于阳极块的中心的阴极。阴极可以包括具有至少两个凹槽的阴极支撑元件和包括至少一个灯丝的阴极加热器。至少两个凹槽可以在轴向上围绕阴极支撑元件的四周。至少一个灯丝的第一部分可沿第一方向缠绕在阴极支撑元件上，并由至少两个凹槽的第一部分容纳，并且至少一个灯丝的第二部分可沿第二方向缠绕在阴极支撑元件上，并由至少两个凹槽的第二部分容纳。

在一些实施例中，至少一个灯丝的第一部分和至少一个灯丝的第二部分可以实质平行，并且当至少一个灯丝由电源供电时，至少一个灯丝的第一部分和第二部分各自电流的方向可以相反。

在本申请的第四方面，可以提供微波源。微波源可以包括阳极块和多个阴极。当多个阴极中的一个阴极可移动地定位在阳极块的中心时，响应于由阳极块和阴极引起的共振效应，可以产生具有特定频率的微波。

在一些实施例中，多个阴极中的至少两个的直径可以不同。

在本申请的第五方面，可以提供放射治疗设备。放射治疗设备可以包括直线加速器。直线加速器可以包括一个用于沿着射束路径发射电子的电子生成器，和用于生成微波的微波源。微波源可以包括阳极块和多个阴极。当多个阴极中的一个阴极可移动地定位在阳极块的中心时，响应于由阳极块和阴极引起的共振效应，可以产生具有特定频率的微波。

在一些实施例中，放射治疗设备可以包括一个加速管，用不响应于具有特定频率的微波以加速由电子发生器发射的电子。

本申请的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的研究或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本申请的特征可以通过对以下描述的具体实施例的各种方面的方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。

附图说明

本申请将通过示例性实施例进一步描述。这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例是非限制性的示例性实施例，在这些实施例中，各图中相同的编号表示相似的结构，其中：

图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性放射治疗系统的示意图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的直线加速器的示例性组件的示意图；

图3A是根据本申请的一些实施例所示的示例性微波源的截面图；

图3B是根据本申请的一些实施例所示的微波源中的阳极块的不同形式；

图3C是根据本申请的一些实施例所示的微波源中的阴极的示例性轮廓；

图4是根据本申请的一些实施例所示的阴极的截面图；

图5A和图5B是根据本申请的一些实施例所示的灯丝排布的两种示例性形式；

图6是根据本申请的一些实施例所示的阴极支撑元件的截面图；

图7是根据本申请的一些实施例所示的绕在阴极支撑元件上的灯丝的剖视图；

图8是根据本申请的一些实施例所示的示例性微波源的截面图；

图9是根据本申请的一些实施例所示的示例性微波源的截面图；以及

图10A和图10B是根据本申请的一些实施例所示的不同的阴极位于同一个阳极块中的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。然而，本领域技术人员应该明白，可以在没有这些细节的情况下实施本申请。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本申请的一些方面，本申请已经高度概略描述了公知的方法、程序、系统、组件和/或电路。对于本领域的普通技术人员来讲，显然可以对所公开的实施例作出各种改变，并且在不偏离本申请的原则和范围的情况下，本申请中所定义的普遍原则可以适用于其他实施例和应用场景。因此，本申请不限于所示的实施例，而是符合与申请专利范围一致的最广泛范围。

本申请中所使用的术语仅用于描述特定的示例性实施例，并不限制本申请的范围。如本申请使用的单数形式“一”、“一个”及“该”可以同样包括复数形式，除非上下文明确提示例外情形。还应当理解，如在本申请说明书中，术语“包括”、“包含”仅提示存在所述特征、整体、步骤、操作、组件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或以上其他特征、整体、步骤、操作、组件、部件和/或其组合的情况。

应当理解的是，本文使用的“系统”、“引擎”、“单元”、“模块”和/或“区块”是用于按升序区分不同级别的不同构件、元素、部件、部分或组件的方法。然而，可以使用其它可以达到相同目的表达取代以上术语。

通常，本文所使用的词“模块”、“单元”或“块”是指体现在硬件或固件中的逻辑或软件指令的集合。本文描述的模块、单元或块可以被实现为软件和/或硬件，并且可以被存储在任何类型的非暂时性计算机可读介质或另一存储设备中。在一些实施例中，可以编译软件模块/单元/块并将其链接到可执行程序中。将意识到，软件模块可以是可从其他模块/单元/块或从其自身调用的，和/或可以响应于检测到的事件或中断而被调用。配置为在计算设备上执行的软件模块/单元/块可以在计算机可读介质(例如光盘、数字视频光盘、闪存驱动器、磁盘)或任何其他有形介质上提供，或作为数字下载的形式提供(可以最初以压缩或可安装的格式存储，需要在执行之前进行安装、解压缩或解密)。这里的软件代码可以被部分的或全部的储存在执行操作的计算设备的存储设备中，并应用在计算设备的操作之中。软件指令可以嵌入在固件中，例如可擦可编程只读内存(EPROM)。还将意识到，硬件模块/单元/块可以被包括在连接的逻辑组件中，例如门和触发器，和/或可以包括在可编程单元中，例如可编程门阵列或处理器。本文描述的模块/单元/块或计算设备功能可以被实现为软件模块/单元/块，但是可以以硬件或固件来表示。通常，本文描述的模块/单元/块是指可以与其他模块/单元/块组合或者被划分为子模块/子单元/子块的逻辑模块/单元/块，不受限于其物理组成或存储。该描述可以适用于系统、引擎或其部分。

应当理解，当一个单元、引擎、模块或块被称为在另一个单元、引擎、模块或块“上”、“连接至”或“耦合到”另一单元、引擎、模块或块时，它可以直接在其他单元、引擎、模块或块上、与其连接或耦合或与之通信，或者可能存在中间单元、引擎、模块或块，除非上下文另有明确说明。在本申请中，术语“和/或”可包括任何一个或以上相关所列条目或其组合。

根据以下对附图的描述，本申请的这些和其他的特征、特点以及相关结构元件的功能和操作方法，以及部件组合和制造经济性，可以变得更加显而易见，这些附图都构成本申请说明书的一部分。然而，应当理解的是，附图仅仅是为了说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围。应当理解的是，附图并不是按比例绘制的。

除非另外说明，以下描述是关于示例性实施例提供的包括微波源(例如，磁控管)的医疗设备。但是，应当理解，这仅是出于说明的目的，并不旨在限制本申请的范围。本文披露的微波源也可以适用于其他应用(例如微波炉、粒子加速器等)。仅作为示例，医疗设备可以包括放射治疗设备，例如图像引导放射治疗(IGRT)设备。IGRT设备可以包括成像组件(例如，MRI设备、PET设备或CT设备)和放射治疗组件(例如，直线加速器)。

本文所提供的各种实施例是关于由阳极块和一个或以上阴极组成的微波源。在一些实施例中，微波源(例如，单阴极微波源)可以包括阳极块和位于阳极块中心的阴极。在一些实施例中，微波源(例如，多阴极微波源)可以包括阳极块和多个阴极。所述多个阴极可以共享同一个阳极块。在一些实施例中，可以将多个阴极中的一个阴极可移动地定位在阳极块的中心。所述多个阴极的直径可以是不同的。响应于由阳极块和阴极引起的共振效应，可以产生具有特定频率的微波。例如，当将第一阴极定位在阳极块中时，由于阳极块和第一阴极引起的共振效应，可以产生具有第一频率的第一微波。又例如，当将第二阴极定位于阳极块中时，由于阳极块和第二阴极引起的共振效应，可以产生具有第二频率的第二微波。第一频率和第二频率可以不同。不同的微波功率可以被输出。与单阴极微波源相比，多阴极微波源可以通过组合阳极块和多个阴极中的阴极来输出可变的微波功率和/或频率。

在一些实施例中，微波源可包括特定的阴极设计以延长阴极的使用寿命。例如，阴极加热器可以包括至少一个以双螺旋结构配置的灯丝(例如，双螺旋灯丝)。所述至少一个灯丝可以被阴极支撑元件上的至少两个凹槽容纳。所述至少一个灯丝的第一部分和所述至少一个灯丝的第二部分可以实质平行。当所述至少一个灯丝由电源供电时，所述至少一个灯丝的第一部分和第二部分各自的电流的方向相反，这可以减少由传统单螺旋灯丝的相邻螺旋段之间的吸引力引起的灯丝的形变。此外，使用凹槽便于固定灯丝，以减少灯丝的形变。所述灯丝的使用寿命可以被延长。

图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性放射治疗系统的示意图。如图1所示，放射治疗系统100可以包括放射治疗设备110、网络120、一个或以上终端130、处理设备140和存储设备150。

放射治疗设备110可以将辐射束传送到目标物体(例如，患者或模体)。在一些实施例中，放射治疗设备110可以包括直线加速器(也称为“linac”)111。直线加速器111可以从治疗头112产生并发射辐射束(例如，X射线束)。辐射束可以穿过特定形状的一个或以上准直仪(例如，初级准直仪和/或多叶准直仪(MLC))，然后进入目标物体。在一些实施例中，辐射束可以包括电子、光子或其他类型的辐射。在一些实施例中，辐射束的能量可能在兆伏范围内(例如，>1MeV)，因此可以被称为兆伏束。治疗头111可以耦合到机架113。机架113可以围绕例如机架旋转轴线114顺时针或逆时针旋转。治疗头112可以与机架113一起旋转。在一些实施例中，放射治疗设备110可以包括成像元件115。成像元件115可接收穿过目标物体的辐射束，并基于接收的辐射束在辐射治疗或校正过程之前、期间和/或之后生成患者和/或模体的图像。成像元件115可包括模拟探测器、数字探测器等或其组合。成像元件115可以以任何连接方式(包括可扩展的壳体)连接到台架113。因此，机架113的旋转可以使治疗头112和成像元件115协调旋转。在一些实施例中，放射治疗设备110还可以包括治疗床116。治疗床116可以在放射线治疗或成像期间支撑患者，和/或在放射治疗设备110的校正过程期间支撑模体。治疗床116可以被调整以适合于不同的应用场景。

网络120可以包括促进放射治疗系统100的信息和/或数据的交换的任何合适的网络。在一些实施例中，一个或以上放射治疗系统100的组件(例如，放射治疗设备110，终端130，处理设备140，存储设备150等)可以经由网络120与放射治疗系统100的一个或以上其他组件交流信息和/或数据。例如，处理设备140可以经由网络120从终端130获得计划数据。网络120可以是和/或包括公共网络(例如，因特网)、专用网络(例如，局部区域网络(LAN)、广域网(WAN))等)、有线网络(例如，以太网络、无线网络(例如802.11网络、Wi-Fi网络等)、蜂窝网络(例如，长期演进(LTE)网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(“VPN”)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、交换机、服务器计算机和/或其任何组合。仅作为示例，网络120可以包括电缆网络、有线网络、光纤网络、电信网络、内联网、无线局部区域网络(WLAN)、城域网(MAN)、公用电话交换网络(PSTN)、蓝牙^TM网络、ZigBee^TM网络、近场通信(NFC)网络等，或其任意组合。在一些实施例中，网络120可以包括一个或以上网络接入点。例如，网络120可以包括诸如基站和/或互联网交换点之类的有线和/或无线网络接入点，放射治疗系统100的一个或以上组件可以通过其连接到网络120以交换数据和/或信息。

终端130可以实现用户与放射治疗系统100之间的交互。终端130可以包括移动设备131、平板计算机132、膝上型计算机133等，或其任意组合。在一些实施例中，移动设备131可以包括智能家居设备、可穿戴设备、智能移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等，或其任意组合。在一些实施例中，智能家居设备可以包括智能照明设备、智能电器控制设备、智能监控设备、智能电视、智能摄像机、对讲机等，或其任意组合。在一些实施例中，可穿戴设备可以包括手环、鞋袜、眼镜、头盔、手表、衣物、背包、智能配饰等或其任意组合。在一些实施例中，移动终端可以包括移动电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、销售点(POS)设备、笔记本电脑、平板电脑、台式机等，或其任何组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实设备包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实眼罩、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实眼罩等，或其任意组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括Google Glass^TM、Oculus Rift^TM、Hololens^TM、Gear VR^TM等。在一些实施例中，终端130可以是处理设备140的一部分。

处理设备140可以处理从放射治疗设备110、一个或以上终端130和/或存储设备150获得的数据和/或信息。在一些实施例中，处理设备140可以执行一个或以上放射治疗操作。例如，处理设备140可以处理计划数据(例如，来自治疗计划系统(TPS))，并确定可用于控制放射治疗设备110中多个组件运动的运动参数。在一些实施例中，处理设备140可以是计算机、用户控制台、单个服务器或服务器组等。服务器组可以是集中式或分布式的。在一些实施例中，处理设备140可以是本地的或远程的。例如，处理设备140可以经由网络120访问存储在放射治疗设备110、终端130和/或存储设备150中的信息和/或数据。又例如，处理设备140可以直接连接到放射治疗设备110、终端130和/或存储设备150以访问存储的信息和/或数据。在一些实施例中，处理设备140可以在云平台上实现。仅作为示例，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多层云等或其任意组合。

存储设备150可以存储数据、指令和/或任何其他信息。在一些实施例中，存储设备150可以存储从终端130和/或处理设备140获得的数据。在一些实施例中，存储设备150可以存储处理设备140可以执行或用于执行本申请中描述的示例性方法的数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备150可包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写内存、只读内存(ROM)等或其任意组合。示例性大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。示例性可移动存储器可以包括闪光驱动器、软盘、光盘、内存卡、压缩盘、磁带等。示例性易失性读写内存可以包括随机访问内存(RAM)。示例性RAM可包括动态随机存取内存(DRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取内存(DDR SDRAM)、静态随机存取内存(SRAM)、晶闸管随机存取内存(T-RAM)和零电容随机存取内存(Z-RAM)等。示例性ROM可以包括掩模型只读内存(MROM)、可编程只读内存(PROM)、可擦除可编程只读内存(EPROM)、电可擦除可编程只读内存(EEPROM)、光盘只读内存(CD-ROM)和数字多功能磁盘只读内存等。在一些实施例中，所述存储设备150可在云端平台上执行。仅作为示例，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多层云等或其任意组合。

在一些实施例中，存储设备150可以连接到网络120以与放射治疗系统100中的一个或以上其他组件(例如，处理设备140、终端130等)通信。放射治疗系统100中的一个或以上组件可以通过网络120访问存储在存储设备150中的数据或指令。在一些实施例中，存储设备150可以直接连接至放射治疗系统100中的一个或以上其他组件或与之通信(例如，处理设备140、终端130等)。在一些实施例中，存储设备150可以是处理设备140的一部分。在一些实施例中，处理设备140可以经由网络120或在处理设备140的后端连接到放射治疗设备110或与之通信。

图2是根据本申请的一些实施例所示的直线加速器(linac)的示例性组件的示意图。在一些实施例中，图2所示的直线加速器200可以在放射治疗设备(例如，放射治疗设备110)上实施。如图2所示，直线加速器200可包括电源202、调制器204、电子发生器206、微波源208、加速管210和治疗头212。在一些实施例中，电源202可以用于提供适当的调制器操作所需要的高电压(例如45kV)。在一些实施例中，电源202可以包括用于提供交流电压(ACV)的交流(AC)电路。在一些实施例中，电源202可以包括用于提供直流电压(DCV)的直流(DC)电路。调制器204可以用于同时向电子发生器206和微波源208提供高压脉冲(例如，DC脉冲)。电子发生器206(例如，电子枪或电子发射器)可以产生射入加速管210中的电子。例如，电子发生器206可沿一定角度范围产生电子，并沿射束路径发射电子。电子束可以射入加速管210中。利用一个或多个频率范围的微波，加速器管210中的电子可以在一个或多个动能范围内加速。加速的电子可以被传输到治疗头212以产生辐射束。例如，加速的电子可以撞击目标(例如X射线靶体)以生成辐射束(例如X射线束)。辐射束可以穿过具有特定形状的一个或以上准直仪(例如，初级准直仪和/或多叶准直仪(MLC))以形成准直的辐射束。准直的辐射束可以照射目标物体(例如，受试者的病灶)以实施放射治疗。

在一些实施例中，微波源208可以被配置为在一个或以上频率范围内生成微波。微波源208可以被认为是将来自调制器204的DC脉冲转换成微波脉冲的振荡器。在一些实施例中，微波源208可以是磁控管或速调管。在一些实施例中，微波源208可以包括由一个阴极和一个阳极块组成的磁控管(也称为单阴极磁控管)。在一些实施例中，微波源208可以包括由多个阴极和一个阳极块组成的磁控管(也称为多阴极磁控管)。多个阴极可以共享同一个阳极块。通过阴极和阳极块的不同排布，微波源208可以输出不同的微波功率。

在一些实施例中，微波源208可以是一个磁控管。在磁控管中，阴极可被阴极加热器加热。阴极加热器可以包括至少一个灯丝。从阴极释放的电子可以通过脉冲直流电场的作用向阳极块加速。阳极块可以包含至少两个谐振腔。在一些实施例中，可以在阳极块周围放置至少一个电磁体。可以垂直于所述至少两个谐振腔的横截面施加静磁场。由于磁场的影响，释放的电子可以以复杂的螺旋状向谐振腔移动。当谐振腔开始以某个谐振频率(例如3000MHz)谐振时，可能会发生共振效应(或谐振现象)。于是谐振腔可以发射微波。微波可以通过传输波导传送到加速管210。加速管210中的电子可以在微波能量作用下来加速。有关微波源组件的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图3A-9及其描述)。

图3A是根据本申请的一些实施例所示的示例性微波源(例如，磁控管)的截面图。如图3A所示，微波源300可以包括阳极块310和位于阳极块310中心的阴极320。阳极块310和阴极320可以是同轴的。在一些实施例中，阳极块310可以被制成圆柱形的金属块(例如，铜块)。阳极块310可以包括至少两个谐振腔312。对于不同的微波源，谐振腔的数量可以不同。在一些实施例中，谐振腔的数量可以在8至20之间。仅出于说明目的，阳极块310包括八个谐振腔312，即阴极320周围的八个圆柱形孔。在阳极块310和阴极320之间可以形成交互空间，例如阳极块310和阴极320之间的开放空间。在所述交互空间中，电场和磁场相互作用以对电子施加力。磁场通常由围绕微波源300安装的永久磁铁提供以便于使得磁场与阴极的轴平行。从阴极320释放的电子可以在交互空间中向外传播。释放的电子可以通过脉冲直流电场的作用朝着阳极块310加速。由于磁场的作用，电子可以以复杂的螺旋状向谐振腔312移动。在一些实施例中，共振腔312可以以各种形状存在，例如，包括但不限于半圆形腔、圆形腔、方形腔、矩形腔、扇形腔或其任意组合。

图3B是根据本申请的一些实施例所示的微波源中的阳极块的不同形式。如图3B所示，阳极块310a可以包括至少两个孔和凹槽类型的谐振腔312a，阳极块310b可以包括至少两个凹槽类型的谐振腔312b，以及阳极块310c可以包括至少两个叶片型的谐振腔312c。谐振腔通常以径向分布。

图3C是根据本申请的一些实施例所示的微波源的阴极的示例性轮廓。如图3C所示，阴极320可以包括空心哑铃形结构。在一些实施例中，阴极320可以由围绕阴极加热器的发射物质(例如，氧化钡)构成的空心圆柱体组成。例如，阴极320可以包括阴极加热器和热电子发射器。阴极加热器可以包括至少一个灯丝。热电子发射器可以由发射物质构成的空心圆柱体组成。在一些实施例中，阴极加热器可以以螺旋状固定在阴极支撑元件(例如阴极棒)上。阴极支撑元件可以定位在热电子发射器的空心空间中。当阴极加热器被电源加热时，外部热电子发射器会由于热辐射产生的热电子而释放电子。这样释放出来的电子可以朝着阳极块方向向外移动。当电子穿过阳极块的谐振腔时，能量可以传递到谐振腔，于是谐振腔可能以某个谐振频率谐振，并以微波的形式辐射能量。

图4是根据本申请的一些实施例所示的微波源中的阴极的截面图。如图4所示，阴极320可以包括阴极支撑元件402、阴极加热器404和热电子发射器406。

在一些实施例中，阴极支撑元件402的形状可以是各种各样的，例如圆柱体、立方体、圆锥体等等。阴极支撑元件402的横截面形状可以为规则形状(例如，半圆形、圆形、正方形、三角形、梯形等)或不规则形状(例如，不规则多边形)。在一些实施例中，阴极支撑元件402可以由绝缘材料制成。示例性的绝缘材料可包括塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等，或其任何组合。在一些实施例中，绝缘的阴极支撑元件402可以一体化形成以达到较高的机械强度。高强度的支撑元件可能有助于延长阴极的使用寿命并确保其使用可靠性。

在一些实施例中，阴极支撑元件402可以包括至少两个凹槽用于容纳阴极加热器404。在一些实施例中，阴极加热器404可以由至少一个灯丝组成。当缠绕在阴极支撑元件404时，所述至少一个灯丝可以定位在所述至少两个凹槽中。通过这样的方式，由于凹槽的使用，所述至少一个灯丝的每个螺旋段(或每匝)可以被固定。在一些实施例中，所述至少两个凹槽(例如，图6中所示的凹槽602a和602b)可以沿着阴极支撑元件402的圆周在轴向上间隔。在一些实施例中，当所述至少一个灯丝402在阴极支撑元件404上缠绕时，每个凹槽可容纳一个螺旋段。例如，凹槽的深度可以大于或等于灯丝的直径，以及凹槽的宽度可以大于或等于灯丝的直径。在一些实施例中，凹槽的宽度可以指凹槽的最大宽度(例如，凹槽的开口的宽度)。

在一些实施例中，灯丝可以用具有高熔点(例如，＞1000℃)和导电的材料制成。示例性的灯丝材料可以包括钨、钼、铼、铱等或其任何组合。在一些实施例中，灯丝的直径可以在0.2毫米至2.0毫米的范围内。在一些实施例中，灯丝的直径可以在0.4毫米至1.5毫米的范围内。在一些实施例中，灯丝的直径可以在0.4毫米至0.8毫米的范围内。在一些实施例中，灯丝的直径可以是0.5毫米。应当注意，可以设计任何合适的灯丝直径，并且在本申请中没有限制。

图5A和5B是根据本申请的一些实施例所示的灯丝布置的两种示例性形式。如图5A所示，可以将灯丝510布置成单螺旋灯丝。灯丝510的两条引线可以位于灯丝510的两端。灯丝510的螺旋段在一个方向上延伸，例如从第一引线512延伸到第二引线514。在一些实施例中，当灯丝510通电时，灯丝510中的灯丝电流可能是单向电流(在任何特定时刻)，例如，从第一根导线512到第二根导线514的电流。相邻的螺旋段(例如，相邻匝)中的灯丝电流方向相同，从而产生相互作用的吸引力。由于吸引力，相邻的螺旋段可能会收缩。灯丝510断电后，一旦吸引力消失，收缩的螺旋段将恢复。由于灯丝510频繁收缩和恢复，因此灯丝510的这种形变可能会缩短灯丝510的使用寿命和阴极的使用寿命。

为解决导致使用寿命降低的上述问题或类似问题，阴极加热器可包括至少一个以双螺旋结构配置的灯丝。如图5B所示，灯丝520可以是双螺旋灯丝。在双螺旋灯丝的结构中，可以将灯丝520的两个引线，例如第一引线522和第二引线524，布置在同一侧。在这种情况下，与两条引线电连接的馈线可以从同一侧引出。这样便于将灯丝安装在微波源内部，以免灯丝的多余馈线导致短路。灯丝520的第一部分(例如，连接到第一引线522的第一连续螺旋段523)可以沿着平行于灯丝轴线(例如，在局部放大图521中示出的轴线527)的第一方向螺旋延伸，以第一螺旋结构配置。灯丝520的第二部分(例如，连接到第二引线524的第二连续螺旋段525)可以沿着平行于灯丝轴线的第二方向螺旋地延伸，以第二螺旋结构配置。第一方向和第二方向可以相反，并指向灯丝轴的两端。在一些实施例中，灯丝520的第一部分(例如，第一连续螺旋段523)和第二部分(例如，第二连续螺旋段524)可以以如图中526所示的回路形式可操作地连接。灯丝520的第一部分和第二部分的螺旋段可以实质交错和平行。在一些实施例中，如图中521所示，当灯丝520通电时，灯丝520的第一部分和第二部分的相应电流的方向相反。螺旋段之间的相互作用力可由于反向电流而抵消。与单螺旋灯丝510相比，可以避免相邻螺旋段之间的吸引力，从而减小了灯丝的形变。在一些实施例中，双螺旋灯丝可以由单个灯丝(或单个线圈)组成。在一些实施例中，双螺旋灯丝520可以由两个灯丝(或两个线圈)组成。例如，灯丝520的第一部分可以包括第一灯丝，灯丝520的第二部分可以包括第二灯丝。第一灯丝的第一端可以被指定为第一引线522。第二灯丝的第一端可以指定为第二引线524。第一灯丝的第二端可以按照526所示的回路形式电连接到第二灯丝的第二端。

在一些实施例中，为减少灯丝(例如灯丝510或520)的形变，可将灯丝螺旋缠绕在具有至少两个凹槽的阴极支撑元件上。图6是根据本申请的一些实施例所示的阴极支撑元件(例如，图4中示出的阴极支撑元件404)的截面图。如图6所示，至少两个凹槽(例如，第一凹槽602a和第二凹槽602b)可以设置在阴极支撑元件上。所述至少两个凹槽沿着阴极支撑元件的四周在轴向上间隔。在一些实施例中，至少两个凹槽的第一部分(例如，第一凹槽602a)可以通过在径向上沿着阴极支撑元件的四周的第一连续螺旋槽形成。所述至少两个凹槽(例如，第二凹槽602b)中的第二部分可以通过在径向上沿着阴极支撑元件的四周的第二个连续螺旋槽形成。第一凹槽602a和第二凹槽602b轴向交错。在一些实施例中，可以在所述至少两个凹槽中设置双螺旋灯丝(例如，图5B中的灯丝520)，以固定灯丝并减少灯丝的形变。例如，第一凹槽602a可以容纳灯丝520的第一部分，第二凹槽602b可以容纳灯丝520的第二部分。在一些实施例中，要求凹槽的大小必须足够大，以容纳灯丝520的第一部分或第二部分的盘绕段。例如，凹槽的深度(例如凹槽602a或602b)可以大于或等于灯丝的直径(例如0.4毫米-0.8毫米)，凹槽的宽度可以大于或等于到灯丝的直径。

图7示出了缠绕在阴极支撑元件上的灯丝的横截面图。例如，双螺旋灯丝520缠绕在阴极支撑元件402上。双螺旋灯丝520和阴极支撑元件402可以是同轴的。附图标记702可以表示灯丝520的第一部分的螺旋段的圆形截面，附图标记704可以表示灯丝520的第二部分的螺旋段的圆形截面。

图8是根据本申请的一些实施例所示的示例性微波源的截面图。仅出于说明目的，图8所示的微波源800可以是磁控管。磁控管可以是可调谐磁控管。微波源800可包括阳极块802，位于阳极块802的中心的阴极804、调谐元件806、微波输出器808和传输波导810。如结合图3A和3B所描述的，阳极块802可以包括至少两个谐振腔802a。谐振腔802a可以以图3B中所示的孔和凹槽的形式存在。阴极804可以可移动地定位在阳极块的中心。如结合图4至图7所描述的，阴极804可以包括阴极加热器，围绕阴极加热器的热电子发射器和阴极支撑元件。阴极加热器可以包括双螺旋灯丝。双螺旋灯丝可以螺旋缠绕在阴极支撑元件上，并在阴极支撑元件上被至少两个凹槽容纳。关于阳极块和阴极的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图3A-7及其描述)，在此不再重复。

调谐元件806可以被配置为调节微波源800的谐振频率。谐振频率可以通过改变微波源谐振腔的电感或电容来改变。在一些实施例中，可以将调谐元件806***到孔和凹槽腔的孔中。调谐元件806可以通过改变高电流区域中的表面积与腔体体积的比率来改变谐振腔体的电容。可通过***或移除调谐元件806将微波源800的谐振频率调高或调低。例如，当将调谐元件806***阳极孔中时，可以增加空腔的电容，从而可以减小谐振频率。在一些实施例中，微波源800可以包括可操作地连接到每个谐振腔802a的多个调谐元件806。仅出于说明性目的，仅示出了一个调谐元件806。在一些实施例中，调谐元件806可以由导电材料(例如，铜、铝或其他金属材料)制成。

微波输出器808可以用于发送由微波源800产生的微波。微波可以被传输到传输波导810中(例如，图2所示的传输波导)。然后，传输波导810可以将微波传输到加速管(例如，加速管210)，以便提供动能以加速加速管中的电子。

图9是根据本申请的一些实施例所示的示例性微波源的截面图。如图9所示，微波源900可以是多阴极微波源(例如，多阴极磁控管)。微波源900可以包括阳极块902和多个阴极，例如第一阴极904和第二阴极906。在一些实施例中，可以将多个阴极可移动地定位在阳极块902的中心。例如，如图10A所示，第一阴极1004定位在阳极块1002的中心。如图10B所示，第二阴极1006定位在阳极块1002的中心。在一些实施例中，当所述多个阴极中的一个阴极(例如，第一阴极904或第二阴极906)可移动地定位在阳极块的中心时，响应于由阳极块和阴极引起的共振效应，具有特定频率(例如，特定的微波功率)的微波可以产生。关于阳极块和阴极的更多描述可以在本申请的其他地方(例如，图3A-7及其描述)找到，在此不再重复。

在一些实施例中，多个阴极的直径可以不同。在一些实施例中，多个阴极中的至少两个阴极的直径可以不同。例如，第一阴极直径可以是18毫米，第二阴极直径可以是22毫米。在一些实施例中，微波源900可以包括连接器908。多个阴极可以通过连接器908彼此机械连接。连接器908(例如，支撑杆)可以用于支撑并连接每个阴极。在一些实施例中，阴极支撑元件(例如，阴极支撑元件402)可以是连接器908的一部分。连接器908可以由绝缘材料制成。在一些实施例中，微波源900可以包括限位构件910。连接器908的一端可以可操作地连接到限位构件910。在一些实施例中，微波源900可以包括导向槽912。限位构件910可以设置在导向槽912中。在一些实施例中，限位构件910可以沿着导向槽912移动(例如，滑动)以定位多个阴极中的阴极。例如，当限位构件910移动到第一位置时，第一阴极904可以被定位在阳极块902的中心。当限位构件910移动到第二位置时，第二阴极906可以被定位在阳极块902的中心，并且第一阴极904可以被移出。在一些实施例中，限位构件910可以由各种驱动设备驱动。示例性驱动设备可以包括液压驱动器、气动驱动器、电动致动器。在一些实施例中，各种驱动设备可以不对微波的产生造成干扰。

微波源(例如，磁控管)的电子效率可能取决于阴极和阳极块的直径之比(也称为“直径比”)。当直径比在特定范围内时，电子效率可以处于最佳值，微波源的输出功率可以最大。例如，对于八腔的阳极块，当直径比在0.37-0.42范围内时，磁控管的电子效率可能是最佳的。又例如，对于十二腔的阳极块，当直径比在0.50-0.58的范围内时，磁控管的电子效率可能是最佳的。再例如，对于十六腔阳极块，当直径比在0.60-0.66的范围内时，磁控管的电子效率可能是最佳的。

在一些实施例中，可以通过改变阳极块与阴极的直径比来改变微波源的输出功率。在一些实施例中，对于特定的阳极块，可以通过交替使用具有不同直径的阴极来改变直径比。仅用于说明，对于包括一个十二腔的阳极块的磁控管，其谐振频率为2998MHz，最大输出功率为3.4MW。假设阳极块的直径为34毫米。仅当阴极的直径在17-19.72毫米的范围内时，才能达到磁控管的最大输出功率。可以理解的是，当阴极的直径小于17毫米或大于19.72毫米时，磁控管可以输出相对较小的微波功率。通过设置固定不变的阳极块和具有不同直径的阴极，磁控管可以输出可变的微波功率。可变的微波功率可用于生成不同能量的辐射束。例如，阳极块902的直径可以设置为34毫米，第一阴极904的直径可以设置为18毫米。当阳极块902和第一阴极904通电时，微波源900可以输出最大微波功率，用于加速加速管210中的电子以产生治疗辐射束。治疗辐射束可以是用于消除目标物体的肿瘤组织。又例如，第二阴极906的直径可以设置为22毫米。当阳极块902和第二阴极906通电时，微波源900可以输出相对较小的微波功率，以加速加速管210中的电子生成成像辐射束。对于IGRT设备，成像辐射束可用于成像与目标物体有关的感兴趣区域(ROI)。可以根据与ROI有关的信息(例如，肿瘤区域)来指导放射治疗程序。

在一些实施例中，可以通过交替改变不同的阴极来改变微波源的谐振频率。微波源的谐振频率可以取决于微波源的等效电容和电感。例如，谐振频率其中L表示电感，C表示等效电容。对于固定不变的阳极块，阴极的直径越大，阴极和阳极块之间的距离越小，因此等效电容变得越大。谐振频率可以随着等效电容而改变。在一些实施例中，通过切换不同直径的阴极，可以相应地产生不同的谐振频率。另外，微波源的调谐元件(例如，调谐元件806)可以微调谐振频率，例如±5MHz。通过使用所述多个阴极和调谐元件，可以扩大微波源谐振频率的可调范围。可以理解的是，微波的输出频率可以随着微波源的特性(例如，谐振频率)而变化。当应用不同的阴极时，可以产生特定的微波频率。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于阅读此申请后的本领域的普通技术人员来说，上述发明披露仅作为示例，并不构成对本申请的限制。虽然此处并未明确说明，但本领域的普通技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。例如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特性。因此，应当强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或以上提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或以上实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域的普通技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的过程、机器、产品或物质的组合，或对其任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括韧体、常驻软件、微代码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“单元”、“模块”或“系统”。此外，本申请的各方面可以表现为位于一个或以上计算机可读介质中的计算机产品，所述产品包括计算机可读程序编码。

计算机可读信号介质可能包含一个内含有计算机程序代码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。此类传播信号可以有多种形式，包括电磁形式、光形式等或任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通信、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读信号介质上的程序代码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF等，或任何上述介质的组合。

本申请各部分操作所需的计算机程序代码可以用任意一种或以上程序设计语言编写，包括面向对象程序设计语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化程序设计语言如C程序设计语言、Visual Basic、Fortran2103、Perl、COBOL 2102、PHP、ABAP，动态程序设计语言如Python、Ruby和Groovy，或其他程序设计语言等。该程序代码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，尽管上述各种组件的实现可以体现在硬件设备中，但是它也可以实现为纯软件解决方案，例如安装在现有服务器或移动设备上。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或以上发明实施例的理解，前文对本申请的实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。然而，本申请的该方法不应被解释为反映所声称的待扫描对象物质需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意图。相反，发明的主体应具备比上述单一实施例更少的特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

本文中提及的所有专利、专利申请、专利申请公布和其他材料(如论文、书籍、说明书、出版物、记录、事物和/或类似的东西)均在此通过引用的方式全部并入本文以达到所有目的，与上述文件相关的任何起诉文档记录、与本文件不一致或冲突的任何上述文件或对迟早与本文件相关的权利要求书的广泛范畴有限定作用的任何上述文件除外。举例来说，如果在描述、定义和/或与任何所结合的材料相关联的术语的使用和与本文件相关联的术语之间存在任何不一致或冲突，则描述、定义和/或在本文件中使用的术语以本文件为准。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的形变也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。