特許 7135267 複数ヘッド線形加速器システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-05

(45)【発行日】2022-09-13

(54)【発明の名称】複数ヘッド線形加速器システム

(51)【国際特許分類】

   H05H 7/02 20060101AFI20220906BHJP

   H05G 2/00 20060101ALI20220906BHJP

【ＦＩ】

H05H7/02

H05G2/00 L

【請求項の数】 23

(21)【出願番号】P 2021518599

(86)(22)【出願日】2019-09-27

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-13

(86)【国際出願番号】 US2019053689

(87)【国際公開番号】W WO2020072332

(87)【国際公開日】2020-04-09

【審査請求日】2021-05-26

(31)【優先権主張番号】62/740,529

(32)【優先日】2018-10-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】517023736

【氏名又は名称】ヴァレックス イメージング コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ミシン、アンドレイ ブイ．

【審査官】右▲高▼ 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００７／０１５８５３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２６５２９２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｈ ７／０２

Ｈ０５Ｇ ２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

システムであって、
複数の加速器構造であって、各加速器構造が、ＲＦ入力を含み、異なる粒子ビームを加速するように構成される、前記複数の加速器構造と、
ＲＦ電力を生成するように構成されるＲＦ源と、
前記ＲＦ源と、前記複数の加速器構造の前記ＲＦ入力のそれぞれとの間に結合され、前記ＲＦ電力を前記複数の加速器構造の前記ＲＦ入力間で分割するように構成されるＲＦネットワークと、
前記ＲＦネットワークに結合され、前記複数の加速器構造の前記ＲＦ入力間での前記ＲＦ電力の前記分割を動的に制御するように構成された制御ロジックと
を備える、システム。

【請求項2】

前記ＲＦネットワークが、前記制御ロジックに応じて、前記ＲＦ電力を分割するように構成される電力分割器を含む、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記電力分割器の電力分割比が制御可能である、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記ＲＦネットワークが、前記制御ロジックに応じて、前記ＲＦ電力を前記複数の加速器構造の前記ＲＦ入力の１つに選択的に向けるように構成されるＲＦスイッチを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項5】

前記ＲＦネットワークが、前記制御ロジックに応じて、前記ＲＦ電力を前記複数の加速器構造の前記ＲＦ入力間で実質的に均等に分割するように構成される、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項6】

前記ＲＦネットワークが、前記制御ロジックに応じて、前記ＲＦ電力を前記複数の加速器構造の前記ＲＦ入力間で実質的に不均等に分割するように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項7】

前記複数の加速器構造が、第１の加速器構造及び第２の加速器構造を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項8】

前記第１の加速器構造が、第１のＸ線源の一部であり、
前記第２の加速器構造が、第２のＸ線源の一部であり、
前記第１のＸ線源及び前記第２のＸ線源が、直交するＸ線ビームを生成するように構成される、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記第１の加速器構造の共振周波数が、前記第２の加速器構造の共振周波数の０．０００５％以内である、請求項７または８に記載のシステム。

【請求項10】

前記複数の加速器構造のそれぞれに結合された冷却システムをさらに備える、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項11】

前記複数の加速器構造が、第１の加速器構造及び第２の加速器構造を含み、
前記第１の加速器構造に供給される冷却の量が、前記第２の加速器構造に供給される冷却の量とは異なる、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記ＲＦネットワークに結合され、前記複数の加速器構造の前記ＲＦ入力の少なくとも１つから反射された電力に基づいてフィードバック信号を生成するように構成されるセンサと、
前記フィードバック信号に応答して前記ＲＦ電力の周波数を調整するように構成される周波数制御ロジックと、
をさらに備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項13】

複数のＸ線源であって、各Ｘ線源が対応する加速器構造を含む、前記複数のＸ線源と、
複数の検出器であって、各検出器が前記複数のＸ線源の対応する１つからのＸ線を検出するように構成される、前記複数の検出器と、
をさらに備える、請求項１から１２のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項14】

前記ＲＦ源が、前記ＲＦネットワークに電力を供給するように構成される複数のＲＦ源の１つであり、
前記複数のＲＦ源の数が、前記複数の加速器構造の数よりも少ない、請求項１から１３のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項15】

方法であって、
ＲＦ源によってＲＦ電力を生成することと、
ＲＦネットワークを使用して前記ＲＦ電力を複数の分割ＲＦ電力に分割することであって、前記ＲＦネットワークに結合され複数の加速器構造のＲＦ入力間での前記ＲＦ電力の分割を動的に制御するように構成された制御ロジックに応じて、前記ＲＦ電力を前記複数の分割ＲＦ電力に分割することを有することと、
前記複数の分割ＲＦ電力のそれぞれについて、前記複数の分割ＲＦ電力に応答して、前記複数の加速器構造のうちの対応する加速器構造を使用して、対応する粒子ビームを加速することと
を含む、方法。

【請求項16】

前記ＲＦ電力は、前記複数の分割ＲＦ電力が実質的に均等になるように前記制御ロジックに応じて分割可能である、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記ＲＦ電力を分割することが、前記複数の分割ＲＦ電力を生成するために、前記制御ロジックに応じて前記ＲＦ電力を切り替えることを含む、請求項１５または１６に記載の方法。

【請求項18】

前記複数の加速器構造を個別に冷却することをさらに含む、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項19】

システムであって、
粒子ビームを加速するための複数の手段と、
ＲＦ電力を生成するための手段と、
前記粒子ビームを加速するための前記複数の手段の間で、前記ＲＦ電力を分割するための手段と、
前記粒子ビームを加速するための前記複数の手段の間での前記ＲＦ電力の前記分割を動的に制御するための手段と
を備える、システム。

【請求項20】

前記粒子ビームを加速するための前記複数の手段を個別に冷却するための手段をさらに備える、請求項１９に記載のシステム。

【請求項21】

システムであって、
複数の加速器構造であって、各加速器構造が、ＲＦ入力を含み、異なる粒子ビームを加速するように構成される、前記複数の加速器構造と、
ＲＦ電力を生成するように構成されるＲＦ源と、
前記ＲＦ源と、前記複数の加速器構造の前記ＲＦ入力のそれぞれとの間に結合され、前記ＲＦ電力を前記複数の加速器構造の前記ＲＦ入力間で分割するように構成されるＲＦネットワークと、
前記複数の加速器構造のそれぞれに結合された冷却システムと
を備え、
前記冷却システムは、前記複数の加速器構造のそれぞれの共振周波数を前記ＲＦ電力の周波数と整合させるべく、前記複数の加速器構造のそれぞれに提供される冷却の量を調整することによって前記複数の加速器構造のそれぞれの前記共振周波数を調整するように構成される
システム。

【請求項22】

方法であって、
ＲＦ源によってＲＦ電力を生成することと、
ＲＦネットワークを使用して前記ＲＦ電力を複数の分割ＲＦ電力に分割することと、
前記複数の分割ＲＦ電力のそれぞれについて、前記複数の分割ＲＦ電力に応答して、複数の加速器構造のうちの対応する加速器構造を使用して、対応する粒子ビームを加速することと、
前記複数の加速器構造を個別に冷却することであって、前記複数の加速器構造のそれぞれの共振周波数を前記ＲＦ電力の周波数と整合させるべく、前記複数の加速器構造のそれぞれに提供される冷却の量を調整することによって前記複数の加速器構造のそれぞれの前記共振周波数を調整することを有することと
を含む、方法。

【請求項23】

システムであって、
粒子ビームを加速するための複数の手段と、
ＲＦ電力を生成するための手段と、
前記粒子ビームを加速するための前記複数の手段の間で、前記ＲＦ電力を分割するための手段と、
前記粒子ビームを加速するための前記複数の手段を個別に冷却するための手段と
を備え、
前記粒子ビームを加速するための前記複数の手段を個別に冷却するための前記手段は、前記粒子ビームを加速するための前記複数の手段のそれぞれの共振周波数を前記ＲＦ電力の周波数と整合させるべく、前記粒子ビームを加速するための前記複数の手段のそれぞれに提供される冷却の量を調整することによって、前記粒子ビームを加速するための前記複数の手段のそれぞれの前記共振周波数を調整する
システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

非破壊検査（ＮＤＴ）及びその他のスクリーニングシステムでは、２つのＸ線源を使用し得る。Ｘ線源は、直交方向にＸ線を放出して、試料、患者、または物体の複数の視野を提供するように配置され得る。ただし、これらのＸ線源は２つの自己完結型Ｘ線源であり得る。さらに、コストを削減するために、Ｘ線源の１つは、より低コスト／より低出力のＸ線源であり得る。

【図面の簡単な説明】

【0002】

【図1】いくつかの実施形態による、複数ヘッド線形加速器システムのブロック図である。

【図2】いくつかの実施形態による、複数ヘッド線形加速器システムのブロック図である。

【図3】いくつかの実施形態による、複数ヘッド線形加速器システムのブロック図である。

【図4】いくつかの実施形態による、複数ヘッド線形加速器システムのブロック図である。

【図5】いくつかの実施形態による、複数ヘッド線形加速器システムのブロック図である。

【図6】いくつかの実施形態による、複数ヘッド線形加速器システムのブロック図である。

【図7A】いくつかの実施形態による、複数ヘッド線形加速器Ｘ線システムのブロック図である。

【図7B】いくつかの実施形態による、複数ヘッド線形加速器Ｘ線システムのブロック図である。

【図8】いくつかの実施形態による、複数ヘッド線形加速器システムを操作する例のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0003】

複数の線形加速器ヘッドを含むシステムを使用して実施形態を説明する。いくつかの実施形態では、複数の方向から試料、患者、または物体を複数の方向から照射する場合など、複数のＸ線源を使用する場合、２つのＸ線源の複数の加速器構造に単一の無線周波数（ＲＦ）源からのＲＦ電力を供給し得る。以下でさらに詳細に説明するように、単一のＲＦ源を使用することで、コストが大幅に削減される。あるいは、より高いエネルギーのＸ線が、同様のコストで両方のＸ線源によって生成され得る。

【0004】

図１から図６は、いくつかの実施形態による、複数ヘッド線形加速器システムのブロック図である。図１を参照すると、いくつかの実施形態では、システム１００ａは、ＲＦ源１０２、ＲＦネットワーク１０６、及び加速器構造１０８を含む。

【0005】

ＲＦ源１０２は、線形加速器に適した周波数でＲＦ電力１０４を生成し得る任意のＲＦ源であり得る。例えば、ＲＦ源は、３ＧＨｚ、１０ＧＨｚなどでＲＦ電力を生成するように構成され得る。ＲＦ源１０２は、マグネトロン、クライストロンなどを含み得る。

【0006】

ＲＦネットワーク１０６は、伝送線路、導波管、スプリッタ、ディバイダ、レギュレータ、減衰器、サーキュレータ、カプラ、スイッチなどの構成要素のネットワークである。ＲＦネットワーク１０６は、ＲＦ源１０２と加速器構造１０８との間に結合される。ＲＦネットワーク１０６は、ＲＦ源からＲＦ電力１０４を受信し、ＲＦ電力を複数のＲＦ電力１１０に分割するように構成される。

【0007】

ＲＦ電力１０４は、電力の受動的及び能動的分割を含む様々な方法で分割され得る。いくつかの実施形態では、ＲＦネットワーク１０６は、ＲＦ電力を実質的に均等に分割するように構成される。例えば、ＲＦ電力１０４を分割することは、４５／５５と５５／４５との間の電力分割比を実質的に等しく含む。他の実施形態では、ＲＦネットワーク１０６は、ＲＦ電力１０４を不均等に分割するように構成される。例えば、電力分割比は、６０／４０、８０／２０などであり得る。別の例では、ＲＦ電力１０４を不均等に分割することは、４５／５５未満または５５／４５を超える電力分割比である。いくつかの実施形態では、電力分割比は制御可能であり得る。異なる方法でＲＦ電力１０４を分割し得る異なる構成要素の様々な例を以下に説明する。

【0008】

線形加速器は、典型的には、電子ビームなどの粒子ビームを生成するように構成される粒子源を使用する。本明細書では、線形加速器の加速器構造１０８のみが図示されており、入力粒子ビーム１１２は別の源（図示せず）から生成される。粒子ビーム１１２は、加速器構造１０８を介して方向づけられる。加速器構造１０８は、入力ＲＦ電力を使用して粒子ビーム１１２内の粒子を加速する共鳴構造である。ＲＦ電力１１０は、粒子を加速して、加速された粒子ビーム１１４を生成する。

【0009】

加速器構造１０８の例としては、進行波（ＴＷ）構造、定在波（ＳＷ）構造、ハイブリッドＴＷ－ＳＷ構造、または別のタイプの共振構造がある。加速器構造１０８は、ＲＦ電力１１０を受信し、その電力を粒子ビーム１１２に印加して加速ビーム１１４を生成するように構成される複数の電極、導波路構造などを含み得る。

【0010】

本明細書では、２つの加速器構造１０８－１及び１０８－２、関連する粒子ビーム１１２－１及び１１２－２、ならびに関連する加速粒子ビーム１１４－１及び１１４－２が例として使用される。しかし、２つ以上の任意の数の加速器構造１０８が使用され得る。それらの加速器構造１０８のそれぞれは、単一のＲＦ源１０２から発生したＲＦ電力１１０を受信するように構成されるＲＦ入力を含む。

【0011】

１つのＲＦ源１０２を使用することにより、システム１００ａのコストは、２つの独立した粒子加速器を備えたシステムと比較して低減され得る。しかし、加速器構造１０８の共振周波数は、別個のＲＦ源１０２を備えた粒子加速器を使用する場合よりも狭い範囲内にあるように調整されなければならない。別個のＲＦ源１０２を使用して、製造された場合、加速器構造１０８の共振周波数の許容誤差は、０．１％または１０００ｐｐｍ（ｐａｒｔｓ－ｐｅｒ－ｍｉｌｌｉｏｎ）以内であり得る。例えば、１０ギガヘルツ（ＧＨｚ）の共振周波数を有する加速器構造１０８は、１０ＧＨｚの１０メガヘルツ（ＭＨｚ）内にあるように調整され得る。

【0012】

対照的に、いくつかの実施形態では、加速器構造１０８は、より狭い範囲内になるように調整される。例えば、１０ＧＨｚの共振周波数を有する加速器構造１０８の場合、加速器構造１０８は、５０キロヘルツ（ｋＨｚ）、５ｐｐｍまたは０．０００５％以内になるように調整され得る。いくつかの実施形態では、加速器構造１０８は、加速器構造１０８の共振周波数がそのような範囲内で一致するように、マッチペア、トリプル、またはｎ－タプルで製造され得る。

【0013】

ＲＦネットワーク１０６及び潜在的により高い電力のＲＦ源１０２の追加は、システム１００ａの構成要素のコストを増加させ得る。さらに、より狭い範囲に調整された加速器構造１０８を作成するための追加の製造プロセスもまた、コストを増加させ得る。しかし、１つのＲＦ源１０２のみを含むことによるコストの削減、及び単一のシステムの製造による製造効率は、コストの増加を相殺し、コストが削減されたシステム１００ａ、または同様のコストで性能が向上したシステム１００ａをもたらし得る。

【0014】

いくつかの実施形態では、同じコストで、システム１００ａは、線形加速器の代わりに２つの線形加速器、及び同じ価格のより低出力の管ベースのＸ線源を含み得る。しかし、線形加速器は、管ベースのＸ線源よりも高い出力で動作し、解像度、透過率、またはその他の性能を向上させ得る。

【0015】

いくつかの実施形態では、単一の加速器構造１０８を有するシステム用に設計されたＲＦ源１０２は、複数の加速器構造１０８を動作させるのに十分なＲＦ電力を出力することができ得る。したがって、ＲＦ源１０２の出力電力の増加によるコストの増加を回避し、さらにシステム１００ａのコストを削減し得る。

【0016】

システム１００ａの使用例には、Ｘ線セキュリティスクリーニング、インラインＸ線制御、高密度貨物検査、滅菌、立体画像などが含まれる。２つのＸ線源を使用した貨物保安検査の特定の例では、加速器構造１０８を含む線形加速器は、貨物の２つの直交する側に向けてＸ線を放出するために、互いに９０度に配置され得る。

【0017】

いくつかの実施形態では、ＲＦ源１０２、ＲＦネットワーク１０６、及び加速器構造１０８の間の接続は、可撓性導波管または剛性導波管を使用して形成され得る。可撓性導波管を使用することにより、加速器構造１０８のより容易な配置が可能になる。

【0018】

いくつかの実施形態では、加速器構造１０８の数より少ない数のＲＦ源１０２を使用して、複数のＲＦ源１０２からのＲＦ電力１０４をＲＦネットワーク１０６内で統合して加速器構造１０８に分配し得る。例えば、ｍ個のＲＦ源１０２からの電力は、ｎ個の加速器構造１０８に分割され得る。ここで、ｍ及びｎは整数であり、ｍはｎより小さい。

【0019】

いくつかの実施形態では、複数の変調器がシステム１００ａの一部であり得る。例えば、ＲＦ源１０２のそれぞれは、別個の変調器に関連付けられ得る。別の例では、複数のＲＦ源１０２が変調器を共有し得る。ＲＦ変調器（複数可）１１１は、１つまたは複数の変調器を表す。

【0020】

図２を参照すると、いくつかの実施形態では、システム１００ｂは、システム１００ａと同様であり得る。しかし、ＲＦネットワーク１０６は、ＲＦ電力１０４を分割するように構成される電力分割器１０６－１を含む。例えば、電力分割器１０６－１は、３ポート、４ポート、またはｋポートの導波管分割器を含み得る。ここで、ｋは、ｎより大きい。電力分割器１０６－１は、ＲＦ源１０２の動作周波数に調整された受動導波管構造であり得る。

【0021】

図３を参照すると、いくつかの実施形態では、システム１００ｃは、システム１００ａから１００ｂと同様であり得る。しかし、ＲＦネットワーク１０６は、ＲＦ電力１０４を分割するように構成される電力分割器１０６－２を含む。動的電力分割器１０６－２は、動的電力分割器１０６－２の電力分割比が制御可能であるように制御可能であり得る。いくつかの実施形態では、動的電力分割器１０６－２は、電力分割の比率を調整するように構成される１つまたは複数の電力調整器を含み得る。

【0022】

システム１００ｃは、制御ロジック１２０－１を含む。制御ロジック１２０－１は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、フィールドプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などのデバイス、プログラマブルロジックゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ディスクリート回路、そのようなデバイスの組み合わせなどを含み得る。制御ロジック１２０－１は内部の部分、例えば、レジスタ、キャッシュメモリ、処理コア、カウンタ、タイマ、比較器、加算器などを含み得るか、または、外部インターフェース、例えば、アドレス及びデータバスインターフェース、割り込みインターフェースなどを含み得る。論理回路、メモリ、通信インターフェースなどの他のインターフェースデバイスは、制御ロジック１２０－１を動的電力分割器１０６－２に接続するための制御ロジック１２０－１の一部であり得る。制御ロジック１２０－１は、別個の構成要素として示されるが、制御ロジック１２０－１は、システム１００ｃの大部分の制御ロジックの一部、またはシステム１００ｃ全体の制御ロジックの一部であり得る。

【0023】

制御ロジック１２０－１は、制御信号１２２－１を生成するように構成され得る。動的電力分割器１０６－２は、制御信号１２２－１に応答して電力分割比を変更するように構成され得る。

【0024】

図４を参照すると、いくつかの実施形態では、システム１００ｄは、システム１００ａなどと同様であり得る。しかし、ＲＦネットワーク１０６は、ＲＦスイッチ１０６－３を含む。ＲＦスイッチ１０６－３は、ＲＦ電力１０４を加速器構造１０８のＲＦ入力の１つまたは複数に選択的に向けるように構成される。

【0025】

システム１００ｄは、制御ロジック１２０－１を含む。制御ロジック１２０－２は、制御ロジック１２０－１と同様であり得る。しかし、制御ロジック１２０－２は、ＲＦスイッチ１０６－３にＲＦ電力１０４を加速器構造１０８の１つまたは複数に切り替えさせるための制御信号１２２－２を生成するように構成され得る。例えば、制御ロジック１２０－２は、ＲＦ源１０２からのＲＦ電力１０４の実質的にすべてが一度に加速器構造１０８の１つに供給されるように、ＲＦスイッチ１０６－３を制御するように構成され得る。したがって、加速器構造１０８は、同時に動作し得ないが、動作期間にわたって、時分割多重方式で動作し得る。

【0026】

図５を参照すると、いくつかの実施形態では、システム１００ｅは、上記のシステム１００ａから１００ｄと同様であり得る。しかし、システム１００ｅは、冷却システム１３０を含む。冷却システム１３０は、加速器構造１０８のそれぞれに結合される。冷却システム１３０は、加速器構造から熱を除去するために、ラジエータ、ポンプ、熱電冷却器、温度センサ、弁、管などの構成要素を含み得る。

【0027】

動作時には、加速器構造１０８は、冷却システム１３０によって除去され得る熱を蓄積し得る。冷却システム１３０を使用して、その熱の少なくとも一部を除去して、加速器構造１０８の温度を調節し得る。冷却システム１３０は、水、油、空気、熱電などの任意の様々な冷却媒体または冷却剤を使用し得る。

【0028】

いくつかの実施形態では、ある加速器構造１０８－１に提供される冷却の量は、別の加速器構造１０８－２に提供される冷却の量とは異なる。例えば、加速器構造１０８－１は、加速器構造１０８－２とは異なる電力レベルで動作し得る。別の例では、冷却システム１３０を使用して、個々の加速器構造１０８の性能を最適化し得る。加速器構造１０８の共振周波数は温度によって変化し得るので、提供される冷却の量を使用して、共振周波数を調整して、ＲＦ電力１０４の周波数とより整合させ得る。特定の例では、冷却剤の供給は、加速器構造１０８を冷却するために冷却システム１３０によって使用され得る。動作中、各加速器構造１０８への冷却剤の流れは、その加速器構造１０８の性能を最適化するために、弁を制御することによってなど、独立して調整し得る。

【0029】

いくつかの実施形態では、冷却システム１３０は、摂氏（℃）の数分の１以内に温度を維持することができ得る。例えば、加速器構造１０８の共振周波数は、約５から１０ＭＨｚ／℃でドリフトし得る。したがって、５０ｋＨｚの動作範囲内にとどまるために、加速器構造の相対温度は、数百分の１度以下の範囲内に維持され得る。

【0030】

図６を参照すると、いくつかの実施形態では、システム１００ｆは、上記のシステム１００ａから１００ｅと同様である。しかし、システム１００ｆは、周波数制御ロジック１５０及びセンサ１５６を含む。センサ１５６は、ＲＦネットワーク１０６に結合され、加速器構造１０８のＲＦ入力の少なくとも１つから反射された電力に基づいてフィードバック信号１５４を生成するように構成される。周波数コントローラ１５０は、フィードバック信号１５４に応答してＲＦ電力１０４の周波数を調整するように構成される。

【0031】

例えば、ＲＦ源１０２はマグネトロンであり得て、周波数制御ロジック１５０は、マグネトロンに結合されたチューニングモータ及びチューニングスラグを制御するように構成され得る。別の例では、ＲＦ源１０２は、クライストロンに信号を提供するＲＦドライバなどの電気的に調整可能な源であり得る。周波数制御ロジック１５０は、ＲＦドライバのための電気的調整回路を含み得る。しかし、他の実施形態では、ＲＦ源１０２は、異なる形態を有し得て、異なる周波数制御ロジック１５０を有し得る。

【0032】

いくつかの実施形態では、センサ１５６は、ＲＦ信号の一部を検知してフィードバック信号１５２を生成するように構成される。センサ１５６は様々な形態をとり得る。例えば、センサ１５６は、方向性結合器、３デシベル（ｄＢ）ハイブリッド結合器、移相器、検出器、フィルタなどを含み得る。ＲＦ信号の周波数と、加速器構造１０４の共振周波数との一致を示すフィードバック信号１５２を提供できる任意の回路が、センサ１５６として使用され得る。いくつかの実施形態では、フィードバック信号１５２は、センサ１５６によって検知される加速器構造１０８の１つまたは複数に関連付けられたＲＦ電力１１０の順方向信号と反射信号との間の位相ずれを表す１つまたは複数の信号を含む。例えば、ＲＦ源１１０の周波数が加速器構造１０８の共振周波数と一致する場合、順方向ＲＦ信号と反射ＲＦ信号との間の位相関係は、特定の値を有し得る。ＲＦ電力１０４の周波数、ひいてはＲＦ電力１１０の周波数が加速器構造１０８と不整合になると、位相関係が変化する。フィードバック信号１５２は、この位相ずれを表し得て、ＲＦ源１０２を調整するために使用され得る。

【0033】

周波数制御ロジック１５０は、フィードバック信号１５２を受信するように構成される。周波数制御ロジック１５０は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）、プログラマブルロジックデバイス、ディスクリート回路、そのようなデバイスの組み合わせなどを含み得る。周波数制御ロジック１５０は、比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御ループなどの様々な制御ループを実装するように構成され得る。

【0034】

図７Ａから図７Ｂは、いくつかの実施形態による複数ヘッド線形加速器Ｘ線システムのブロック図である。図７Ａを参照すると、いくつかの実施形態では、システム７００ａは、上記のシステム１００ａから１００ｆと同様であり、システム７００ａは、複数のＸ線源２００を含む。本明細書では、２つのＸ線源２００－１及び２００－２を例示しているが、他の実施形態では、Ｘ線源２００の数は２つよりも多くし得る。

【0035】

Ｘ線源２００のそれぞれは、電子ビーム２０４を生成するように構成される電子銃２０２を含む。加速器構造２０６は、ＲＦ電力１１０に応答して電子ビーム２０４を加速して、加速された電子ビーム２０８を生成するように構成される。加速された電子ビームは、ターゲット２１０に向けられる。ターゲット２１０は、入射電子をＸ線２１２に変換し得る任意の材料を含み得る。例えば、ターゲット２１０の材料は、タングステン、レニウム、モリブデン、ロジウム、他の重金属、高Ｚ材料などを含み得る。高Ｚ材料は、原子核内の陽子の原子番号（Ｚ）が高い化学元素である。

【0036】

図７Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、システム７００ｂは、上記のシステム７００ａと同様であり得る。しかし、システム７００ｂでは、第１のＸ線源２００－１及び第２のＸ線源２００－２は、直交するＸ線ビーム２１２－１及び２１２－２を生成するように構成される。動作時には、直交するＸ線ビームは、２１２ー１であり、２１２ー２は、試料２６０を通過してそれぞれの検出器２５０－１及び２５０－２に到達するように配置される。検出器２５０は、Ｘ線ビーム２１２を検出して、画像などの信号を生成するように構成されるデバイスである。システム７００ｂは、例として直交するＸ線ビーム２１２を使用して説明されてきたが、他の実施形態では、Ｘ線源２００及び結果として生じるビーム２１２の向きは、ビーム２１２間の角度が異なる、ビーム２１２がオフセットまたは交差するなど、異なり得る。

【0037】

図８は、いくつかの実施形態による、複数ヘッド線形加速器システムを操作する例のフローチャートである。図１のシステム１００ａが例として使用されるが、他の実施形態では、操作は、本明細書などに記載される他のシステムによって実行され得る。図１及び図８を参照すると、８００では、ＲＦ電力１０４が生成される。例えば、ＲＦ電力１０４は、上記のように、１つまたは複数のＲＦ源１０２によって生成され得る。８０２では、ＲＦ電力１０４は、複数の分割ＲＦ電力１１０に分割される。例えば、ＲＦネットワーク１０６を使用して、上記のようにＲＦ電力１０４を分割し得る。８０４では、各分割ＲＦ電力１１０について、加速器構造１０８または２０６などの加速器構造を使用して、分割ＲＦ電力１１０に応答して対応する粒子ビーム１１２を加速し得る。

【0038】

いくつかの実施形態では、８０６で、加速器構造１０８または２０６は独立して冷却される。例えば、図５の冷却システム１３０は、上記のように加速器構造１０８または２０６を冷却するために使用され得る。

【0039】

いくつかの実施形態は、複数の加速器構造１０８であって、各加速器構造１０８が、ＲＦ入力を含み、異なる粒子ビーム１１２を加速するように構成される、複数の加速器構造１０８、ＲＦ電力１０４を生成するように構成されるＲＦ源１０２、ＲＦ源１０２と複数の加速器構造１０８のＲＦ入力のそれぞれとの間に結合され、ＲＦ電力１０４を複数の加速器構造１０８のＲＦ入力間で分割するように構成されるＲＦネットワーク１０６を備えるシステムを含む。

【0040】

いくつかの実施形態では、ＲＦネットワーク１０６は、ＲＦ電力１０４を分割するように構成される電力分割器１０６－１、１０６－２を含む。

【0041】

いくつかの実施形態では、電力分割器１０６－２の電力分割比は制御可能である。

【0042】

いくつかの実施形態では、ＲＦネットワーク１０６は、ＲＦ電力１０４を複数の加速器構造１０８のＲＦ入力の１つに選択的に向けるように構成されるＲＦスイッチ１０６－３を含む。

【0043】

いくつかの実施形態では、ＲＦネットワーク１０６は、ＲＦ電力１０４を複数の加速器構造１０８のＲＦ入力間で実質的に均等に分割するように構成される。

【0044】

いくつかの実施形態では、ＲＦネットワーク１０６は、ＲＦ電力１０４を複数の加速器構造１０８のＲＦ入力間で不均等に分割するように構成される。

【0045】

いくつかの実施形態では、複数の加速器構造１０８は、第１の加速器構造１０８－１及び第２の加速器構造１０８－１を含む。

【0046】

いくつかの実施形態では、第１の加速器構造１０８－１は、第１のＸ線源２００－１の一部であり、第２の加速器構造１０８－２は、第２のＸ線源２００－２の一部であり、第１のＸ線源２００－１及び第２のＸ線源２００－２は、直交するＸ線ビーム２１２－１及び２１２－２を生成するように構成される。

【0047】

いくつかの実施形態では、第１の加速器構造１０８－１の共振周波数は、第２の加速器構造１０８－２の共振周波数の０．０００５％以内である。

【0048】

いくつかの実施形態では、システムは、複数の加速器構造１０８のそれぞれに結合された冷却システム１３０をさらに含む。

【0049】

いくつかの実施形態では、複数の加速器構造１０８は、第１の加速器構造１０８及び第２の加速器構造１０８を含み、第１の加速器構造１０８に提供される冷却の量は、第２の加速器構造１０８に供給される冷却の量とは異なる。

【0050】

いくつかの実施形態では、システムはさらに、ＲＦネットワーク１０６に結合され、複数の加速器構造１０８のＲＦ入力の少なくとも１つから反射された電力に基づいてフィードバック信号を生成するように構成されるセンサと、フィードバック信号に応答してＲＦ電力１０４の周波数を調整するように構成される周波数制御ロジックと、をさらに備える。

【0051】

いくつかの実施形態では、システムはさらに、複数のＸ線源であって、各Ｘ線源が対応する加速器構造１０８を含む、複数のＸ線源と、複数の検出器であって、各検出器が複数のＸ線源の対応する１つからのＸ線を検出するように構成される、複数の検出器とを備える。

【0052】

いくつかの実施形態では、ＲＦ源１０２は、ＲＦネットワーク１０６に電力を提供するように構成される複数のＲＦ源１０２の１つであり、複数のＲＦ源１０２の数は、複数の加速器構造１０８の数よりも少ない。

【0053】

いくつかの実施形態は、ＲＦ源１０２によってＲＦ電力１０４を生成することと、ＲＦネットワーク１０６を使用してＲＦ電力１０４を複数の分割ＲＦ電力１０４に分割することと、複数の分割ＲＦ電力１０４のそれぞれについて、分割ＲＦ電力１０４に応答して、対応する加速器構造１０８を使用して、対応する粒子ビーム１１２を加速することとを含む方法を含む。

【0054】

いくつかの実施形態では、複数の分割ＲＦ電力１０４は均等である。

【0055】

いくつかの実施形態では、ＲＦ電力１０４を分割することは、複数の分割ＲＦ電力１０４を生成するために、ＲＦ電力１０４を切り替えることを含む。

【0056】

いくつかの実施形態では、本方法は、複数の加速器構造１０８を個別に冷却することをさらに含む。

【0057】

いくつかの実施形態は、粒子ビームを加速するための複数の手段と、ＲＦ電力を生成するための手段と、粒子ビームを加速するための複数の手段の間で、ＲＦ電力を分割するための手段とを含む、システムを含む。粒子ビームを加速するための複数の手段の例には、加速器構造１０８などが含まれる。ＲＦ電力を生成するための手段の例には、ＲＦ源１０２が含まれる。粒子ビームを加速するための複数の手段の間でＲＦ電力を分割するための手段の例には、ＲＦネットワーク１０６、電力分割器１０６－１、動的電力分割器１０６－２、ＲＦスイッチ１０６－３などが含まれる。

【0058】

いくつかの実施形態では、システムは、粒子ビームを加速するための複数の手段を個別に冷却するための手段をさらに含む。粒子ビームを加速するための複数の手段を個別に冷却するための手段の例には、冷却システム１３０が含まれる。

【0059】

いくつかの実施形態は個別に記載され得るが、他の実施形態は、記載された実施形態のいずれかの一部またはすべての組み合わせを含み得る。

【0060】

構造、デバイス、方法、及びシステムを特定の実施形態に従って説明しているが、当業者は、特定の実施形態に対する多くの変形が可能であることを容易に認識し、したがって、任意の変形は、本明細書で開示した趣旨及び範囲内にあると考えられるべきである。したがって、添付の特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者によって多くの変更が行われ得る。

【0061】

この書面での開示に続く特許請求の範囲は、ここで本書面での開示に明確に組み込まれ、各請求項はそれ自体で個別の実施形態として成立する。本開示は、独立請求項とその従属請求項についてのすべての置換を含む。さらに、以下の独立請求項及び従属請求項から派生することが可能である追加の実施形態も、本書面での説明に明示的に組み込まれる。これらの追加の実施形態は、所与の従属請求項の依存関係を語句「請求項［ｘ］で始まり、この請求項の直前の請求項で終わる請求項のいずれか」に置き換えることによって決定され、ここで、括弧付きの用語「［ｘ］」は、直近に記載した独立請求項の番号に置き換えられる。例えば、独立請求項１で始まる第１の請求項の組について、請求項３は請求項１及び２のいずれかに従属し、これらの別々の従属関係によって２つの異なる実施形態を得ることができ、請求項４は請求項１、２または３のいずれか１項に従属し、これらの別々の従属関係によって３つの異なる実施形態を得ることができ、請求項５は請求項１、２、３または４のいずれか１項に従属し、これらの別々の従属関係によって４つの異なる実施形態を得ることができ、以下同様である。特徴または要素に関する用語「第１」の請求項における記載は、第２の、または追加のそのような特徴または要素の存在を必ずしも示唆するものではない。

【0062】

排他的な所有または特権が請求される本発明の実施形態は、以下のように定められる。
［項目１］
システムであって、
複数の加速器構造であって、各加速器構造が、ＲＦ入力を含み、異なる粒子ビームを加速するように構成される、前記複数の加速器構造と、
ＲＦ電力を生成するように構成されるＲＦ源と、
前記ＲＦ源と、前記複数の加速器構造の前記ＲＦ入力のそれぞれとの間に結合され、前記ＲＦ電力を前記複数の加速器構造の前記ＲＦ入力間で分割するように構成されるＲＦネットワークとを備える、システム。
［項目２］
前記ＲＦネットワークが、前記ＲＦ電力を分割するように構成される電力分割器を含む、項目１に記載のシステム。
［項目３］
前記電力分割器の電力分割比が制御可能である、項目２に記載のシステム。
［項目４］
前記ＲＦネットワークが、前記ＲＦ電力を前記複数の加速器構造の前記ＲＦ入力の１つに選択的に向けるように構成されるＲＦスイッチを含む、項目１から３のいずれか一項に記載のシステム。
［項目５］
前記ＲＦネットワークが、前記ＲＦ電力を前記複数の加速器構造の前記ＲＦ入力間で実質的に均等に分割するように構成される、項目１から４のいずれか一項に記載のシステム。
［項目６］
前記ＲＦネットワークが、前記ＲＦ電力を前記複数の加速器構造の前記ＲＦ入力間で実質的に不均等に分割するように構成される、項目１から５のいずれか一項に記載のシステム。
［項目７］
前記複数の加速器構造が、第１の加速器構造及び第２の加速器構造を含む、項目１から６のいずれか一項に記載のシステム。
［項目８］
前記第１の加速器構造が、第１のＸ線源の一部であり、
前記第２の加速器構造が、第２のＸ線源の一部であり、
前記第１のＸ線源及び前記第２のＸ線源が、直交するＸ線ビームを生成するように構成される、項目７に記載のシステム。
［項目９］
前記第１の加速器構造の共振周波数が、前記第２の加速器構造の共振周波数の０．０００５％以内である、項目７または８に記載のシステム。
［項目１０］
前記複数の加速器構造のそれぞれに結合された冷却システムをさらに備える、項目１から９のいずれか一項に記載のシステム。
［項目１１］
前記複数の加速器構造が、第１の加速器構造及び第２の加速器構造を含み、
前記第１の加速器構造に供給される冷却の量が、前記第２の加速器構造に供給される冷却の量とは異なる、項目１０に記載のシステム。
［項目１２］
前記ＲＦネットワークに結合され、前記複数の加速器構造の前記ＲＦ入力の少なくとも１つから反射された電力に基づいてフィードバック信号を生成するように構成されるセンサと、
前記フィードバック信号に応答して前記ＲＦ電力の周波数を調整するように構成される周波数制御ロジックと、
をさらに備える、項目１から１１のいずれか一項に記載のシステム。
［項目１３］
複数のＸ線源であって、各Ｘ線源が対応する加速器構造を含む、前記複数のＸ線源と、
複数の検出器であって、各検出器が前記複数のＸ線源の対応する１つからのＸ線を検出するように構成される、前記複数の検出器と、
をさらに備える、項目１から１２のいずれか一項に記載のシステム。
［項目１４］
前記ＲＦ源が、前記ＲＦネットワークに電力を供給するように構成される複数のＲＦ源の１つであり、
前記複数のＲＦ源の数が、前記複数の加速器構造の数よりも少ない、項目１から１３のいずれか一項に記載のシステム。
［項目１５］
方法であって、
ＲＦ源によってＲＦ電力を生成することと、
ＲＦネットワークを使用して前記ＲＦ電力を複数の分割ＲＦ電力に分割することと、
前記複数の分割ＲＦ電力のそれぞれについて、前記複数の分割ＲＦ電力に応答して、対応する加速器構造を使用して、対応する粒子ビームを加速することと、
を含む、方法。
［項目１６］
前記複数の分割ＲＦ電力が実質的に均等である、項目１５に記載の方法。
［項目１７］
前記ＲＦ電力を分割することが、前記複数の分割ＲＦ電力を生成するために、前記ＲＦ電力を切り替えることを含む、項目１５または１６に記載の方法。
［項目１８］
複数の前記加速器構造を個別に冷却することをさらに含む、項目１５から１７のいずれか一項に記載の方法。
［項目１９］
システムであって、
粒子ビームを加速するための複数の手段と、
ＲＦ電力を生成するための手段と、
前記粒子ビームを加速するための前記複数の手段の間で、前記ＲＦ電力を分割するための手段と、
を備える、システム。
［項目２０］
前記粒子ビームを加速するための前記複数の手段を個別に冷却するための手段をさらに備える、項目１９に記載のシステム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】