4-27  高能工业CT用新型加速器X射线源

许  州  金  晓  黎  明  杨兴繁   陈  浩  卢和平 潘  清  沈旭明  单李军

X射线CT检测技术通过投影重建方法获取被检测物体的数字图像，解决了传统X射线透视成像中影像重叠、密度分辨率低等缺点。ICT（工业CT）是一种重要的无损检测工具，能紧密、准确地再现物体内部的三维立体结构，能定量地提供物体内部的物理、力学特性，如缺陷的位置及尺寸、密度的变化,异型结构的形状及精确尺寸，物体内部的杂质及分布等。高能工业CT具有穿透能力强、成像精度高等特点，不仅可以用来进行工件的无损检测和探伤，还是开发逆向CAD技术的基础，实现被检测工件的三维结构复制。

高能工业CT用加速器X射线源的主要技术难点在于，如何实现更小的靶点和更大的剂量率，如何提高工作寿命、稳定性和适应长时间连续工作的要求，如何实现小型化、机动性和电磁兼容，如何更有利于故障诊断和维护，以及如何降低成本等。此外，加速器的系统结构设计和辐射剂量控制与防护也是需要重点解决的问题。

在高能工业CT研制中，我们设计制造了高能工业CT用新型S波段驻波电子直线加速管（无外聚焦系统）。束流能量9 MeV，对应脉冲束流强度150 mA，工作频率为S波段（2856MHz），采用磁轴耦合p/2模加速结构，设计束流直径f1~f1.5。为了获得小束斑，取消了加速腔中的鼻锥结构，在耦合腔中设置鼻锥结构。新加速结构的优点在于：（1）加速腔中去掉鼻锥，降低了加速腔中径向电场的强度，增强了加速电场自身的聚焦力；（2）加速腔有效加速电子的距离增大，从而缩短了加速器的整体长度；（3）设置小鼻锥置于耦合腔中，抑制了耦合腔中的电磁场，即降低了加速腔与其相邻的耦合腔间的耦合系数。

采用调制传递函数（MTF）等4种方法测出该新型加速器焦斑为1.4 mm。1 m处强度为34 Gy/min。以该新型X射线源为基础研制成功了国内第一台基于面阵探测器的高能工业CT集成检测系统。使用分辨率刻度盘测出该系统的极限分辨率约为2.5 lp/mm。