Chuẩn quốc tế xác định liều hấp thụ theo phương pháp đo liều hấp thụ trong nước (IAEA – TRS 398)

Chuẩn quốc tế xác định liều hấp thụ theo phương pháp đo liều hấp thụ trong nước (IAEA – TRS 398)

LỜI CẢM ƠN

Hoàn thành luận văn này, em đã được sự giúp đỡ, chỉ dạy, tạo điềukiện tốt nhất từ các thầy, cô ở nhà trường, từ các thầy, các bác sĩ ở trung tâm Yhọc Hạt nhân & Ung bướu – bệnh viện Bạch Mai và sự động viên to lớn củangười thân Qua đây em xin gửi lời cảm ơn:

Trước tiên, em xin cảm ơn Thầy – Kỹ sư Trần Văn Thống tại trung tâm

Y học Hạt nhân & Ung bướu – bệnh viện Bạch Mai Thầy đã trực tiếp chỉ bảo,giúp đỡ tận tình em trong quá trình thực tập và nghiên cứu đề tài này

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, các cô trong viện Kỹ thuậtHạt nhân & Vật lý Môi trường đã tận tình giảng dạy, chỉ bảo trong mấy năm họcqua đã tạo điều kiện thuận lợi cho em và các bạn được học tập, làm đồ án tốt

Em gửi lời cảm ơn tới toàn thể các thầy, cô, tập thể cán bộ trong trườngĐại học Bách khoa Hà Nội đã luôn cổ vũ, động viên, cho em môi trường học tậptốt, tiếp thu được nhiều kiến thức không chỉ trong sách vở

Cuối cùng em cũng xin cảm ơn các anh, chị là các bác sĩ, cán bộ trungtâm Y học Hạt nhân & Ung bướu – Bệnh viện Bạch Mai đã luôn tạo điều kiệntốt, hướng dẫn em trong quá trình làm luận văn này

Hà Nội, tháng 5 năm 2011

Sinh viên

Phạm Anh Tuấn

TÓM TẮT NỘI DUNG

Ngày nay, kỹ thuật hạt nhân được ứng dụng rất hiệu quả trong các lĩnhvực của cuộc sống Trong lĩnh vực y tế, ngành u bướu thì kỹ thuật hạt nhân đượcdùng để chẩn đoán và trị bệnh ung thư cải thiện cuộc sống của con người Trongluận văn này, nội dung chính em đã tìm hiểu là tiến hành đo liều hấp thụ trongnước theo chuẩn quốc tế trên cơ sở đó hiệu chỉnh chùm tia phát ra của máy giatốc linac Primus 5052 Tên đề tài là: Chuẩn quốc tế xác định liều hấp thụ theophương pháp đo liều hấp trong nước Luận văn được chia làm 3 phần:

Phần 1 – Mở đầu, em trình bày các vấn đề tổng quát: lý do chọn đề tài

để nghiên cứu ứng dụng hạt nhân trong y tế Mà ở đây đối tượng nghiên cứu làmáy gia tốc tại trung tâm Y học Hạt nhân & Ung bướu – bệnh viện Bạch Mai

Và đã trình bày về quá trình tiến hành để nghiên cứu đề tài này

Phần 2 – Nội dung, có 4 chương để nói về cơ sở đo liều trong vật lý hạtnhân, nguyên lý hoạt động máy gia tốc, các thông số vât lý quan trọng dùngtrong xạ trị để tiến hành đo liều hấp thụ trong nước, và cuối cùng miêu tả ngắngọn quá trình tiến hành đo

Chương 1 - Cơ sở vật lý của quy trình xạ trị, em đã đề cập đến: Cácđơn vị, giới hạn của liều lượng trên các cơ quan tổ chức cơ thể người Đánh giátác động, mức độ nguy hiểm của bức xạ ion hóa lên cơ thể con người thông quacác phản ứng hóa sinh đầu tiên Cuối cùng là giới thiệu về căn bệnh ung thư, xạtrị trong ngành ung thư

Chương 2 – Máy gia tốc tuyến tính linac, em đã trình bày về quá trìnhxuất hiện và phát triển máy gia tốc: từ nguyên lý máy gia tốc thẳng dùng điện ápxoay chiều, đến máy gia tốc linac xuất hiện cải thiện nhược điểm máy gia tốcthẳng và dùng sóng cao tần gia tốc electron Hiện nay máy gia tốc được ứng

dụng rộng rãi nên chương 2 này cũng đã trình các thành phần cấu tạo của máygia tốc linac Cuối cùng là giới thiệu các thông số cơ bản của máy gia tốc Primus

5052 tại trung tâm Y học Hạt nhân & Ung bướu – bệnh viện Bạch Mai

Chương 3 – Các thông số vật lý dùng trong xạ trị Trong chương này,

em đã đưa ra 1 số khái niệm quan trọng được dùng trong phòng lập kế hoạch xạtrị cho máy gia tốc: các thể tích xạ trị, giản đồ liều khối Chương này, em cũng

đã trình bày định nghĩa một số đại lượng TMR, TPR, PDD ở trong kỹ thuậtSAD, SSD.Các thông số này phục vụ cho việc nghiên cứu: tiến hành đo liều hấpthụ trong nước theo chuẩn quốc tế

Chương 4 – Chuẩn quốc tế xác định liều hấp thụ theo phương pháp đoliều hấp thụ trong nước theo chuẩn quốc tế TRS -398 Chương này, em giới thiệu

về TRS – 398 của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) – đưa ra cácgiao thức tiến hành chuẩn liều hấp thụ trong nước với các nguồn xạ trị ngoài.Như đã trình bày ở trên thì trong luận văn này em chọn: xác định liều hấp thụtrong nước với photon năng lượng cao Trong chương này đã giới thiệu các thiết

bị dùng để xác định liều đi kèm với máy gia tốc Giải thích các hệ số hiệu chỉnhtrong mẫu giao thức tiến hành nằm trong phần thứ 3 của chương 4 Trên cơ sởcác khái niệm về các đại lượng ở chương 3 đã trình bày thì quá trình tiến hànhxác định đại lượng, xử lý số liệu, kết quả cuối cùng được viết ngắn ngọn theogiao thức đo liều hấp thụ với photon năng lượng cao

Phần kết luận, em đưa ra kết quả cuối cùng sau khi xác định theo giaothức chuẩn TRS – 398 Các kết quả này được so sánh với tiêu chuẩn cho phép,dựa vào độ sai lệch này để đánh giá chất lượng phát photon của máy gia tốc

MỤC LỤC

Lời cảm ơn………

Tóm tắt nội dụng

Mục lục

Danh mục các ký hiệu

Danh mục các viết tắt

Danh sách hình vẽ, đồ thị và bảng

MỞ ĐẦU NỘI DUNG Chương 1 Cơ sở vật lý của quy trình xạ trị 1.1 Các liều lượng và giới hạn liều dùng trong xạ trị

1.1.1 Liều chiếu xạ

1.1.2 Liều hấp thụ

1.1.3 Liều tương đương

1.1.4 Suất liều tương đương

1.1.5 Liều hiệu dụng

1.1.6 Tiêu chuẩn cơ bản về an toàn bức xạ

1.2 Ảnh hưởng bức xạ lên cơ thể người

1.3 Ung thư và y học hạt nhân

1.3.1 Ung thư là gì?

1.3.2 Các phương pháp điều trị ung thư

1.3.3 Ưu điểm xạ trị ung thư so với các phương pháp khác

Chương 2 Máy gia tốc tuyến tính linac 2.1 Nguyên lý máy gia tốc thẳng

2.2 Nguyên lý máy gia tốc linac

2.2.1 Máy gia tốc dùng sóng chạy

2.2.2 Máy gia tốc dùng sóng đứng

2.2.3 Một số cấu hình máy linac thông dụng

2.2.4 Nguyên lý hoạt động của máy linac

2.3 Các thành phần của máy gia tốc linac

2.3.1 Hệ thống súng điện tử

2.3.2 Hệ thống phát tần số cao

2.3.2.1 Nguồn phát cao tần

2.3.2.2 Ống dẫn sóng gia tốc

2.3.3 Hệ thống vận chuyển chùm tia

2.3.3.1 Cuộn lái tia

2.3.3.2 Cuộn hội tụ

2.3.3.3 Từ trường uốn

1 2 4 6 8 9 11 13

13 13 14 14 15 15 16 17 20 20 21 22

23 26 27 27 28 30 31 31 33 33 34 34 35 35 36

2.3.4 Hệ thống chuẩn trực chùm tia

2.4 Máy gia tốc Primus 5052

Chương 3 Các thông số vật lý dùng trong xạ trị 3.1 Các thể tích xạ

3.2 Các giản đồ liều khối

3.3 Độ sâu liều hấp thụ

3.4 Kỹ thuật SSD và SAD

3.4.1 Kỹ thuật SSD: Liều sâu phần trăm

3.4.2 Kỹ thuật SAD: TPR - Tỉ lệ liều trên mô với phantom và TMR - tỉ lệ liều trên mô với liều cực đại

Chương 4 Chuẩn quốc tế xác định liều hấp thụ theo phương pháp đo liều hấp thụ trong nước theo chuẩn quốc tế TRS – 398 4.1 Giới thiệu TRS – 398 của IAEA ………

4.2 Thiết bị dùng cho chuẩn liều hấp thụ trong nước

4.2.1 Hệ thống phantom nước ba chiều

4.2.2 Buồng ion hóa và khối điều khiển

4.2.2.1 Buồng ion hóa CC13

4.2.2.2 Khối điều khiển CU 500E

4.3 Giải thích các đại lượng hiệu chỉnh

4.3.1 Hiệu chỉnh giá trị chỉ thị trên máy đo (MQ)

4.3.2 Hiệu chỉnh hệ số k Q Q, O

36 38 39 40 41 43 43 45 48 49 49 50 50 51 52 52 54 4.4 Tiến hành xác định liều hấp thụ theo giao thức

4.4.1 Tiến hành xác định liều hấp thụ với photon 15MV

4.4.1.1 Bố trí đo theo kỹ thuật SSD xác định liều sâu phần trăm PDD

4.4.1.2 Bố trí đo theo kỹ thuật SAD xác định tỉ số TMR và hiệu chỉnh MQ

4.4.1.3 Bố trí đo theo kỹ thuật SAD, SSD xác định tỉ số TPR20/10 tìm hệ số hiệu chỉnh k Q Q, O ………

55 55 55 56 57 4.4.1.4 Hiệu chỉnh hệ số MQ

4.4.2 Tiến hành xác định liều hấp thụ với photon 6MV………

4.4.3 Kết quả………

4.4.3.1 Liều hấp thụ cực đại trong nước của photon 15MV………

4.4.3.2 Liều hấp thụ cực đại trong nước của photon 6MV………

KẾT LUẬN Danh mục tài liệu tham khảo………

Phụ lục………

58 59 60 60 61 63 64 65

DANH MỤC CÁC VIẾT TẮTIAEA International Atomic Energy Agency (Cơ quan Năng lượng Nguyên tử

Quốc tế)

LINAC Linear accelerator (Máy gia tốc thẳng)

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ VÀ BẢNG

Bảng1.1 Trọng số Q TS của một số loại bức xạ………

Bảng 1.2 Trọng số w c của các cơ quan hoặc tổ chức cơ thể………

Bảng 1.3 Tổng kết các đơn vị đo liều và suất liều………

Bảng 1.4 Giới hạn về liều đối với nhân viên trong ngành………

Bảng 1.5 Giới hạn về liều đối với dân chúng………

Bảng 1.6 Sơ đồ các phản ứng hóa bức xạ đầu tiên xảy ra trong dung dịch nước……….

Hình 1.1 Sơ đồ minh họa ảnh hưởng của bức xạ đối với tế bào

Hình 2.1 Mô hình sắp xếp các ống tạo sự gia ……….

Hình 2.2 Cấu hình máy gia tốc đồng tâm có súng phát electron, ống dẫn sóng và bia thẳng hàng………

Hình 2.3 Cấu hình máy gia tốc đồng tâm có ống dẫn sóng nằm trong dàn quay………

Hình 2.4 Cấu hình máy gia tốc đồng tâm có ống dẫn sóng nằm trong bệ máy………

… Hình 2.5 Sơ đồ minh họa hai súng điện tử.………

Hình 2.6 Hệ thống vận chuyển điện tử: cuộn lái tia, cuộn hội tụ, từ trường uốn………

Hình 2.7 Sơ đồ các thành phần chính trong đầu máy điều trị máy gia tốc tuyến tính……….

Hình 3.1 Mô hình biểu diễn các thể tích cần được xác định trong xạ trị ……

Hình 3.2 a)Biểu diễn cho DVH vi phân và b) Biểu diễn cho DVH tích lũy….

15 16 16 17 17

19 20 24 28 29

30 33 35

36 39 41 42 44 45

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn độ sâu liều……….

Hình 3.4 Bố trí hình học xác định PDD ………

Hình 3.5 Đường cong liều sâu phần trăm

Hình 3.6 Bố trí hình học xác định TPR………

Hình 4.1 Minh họa hệ thống phantom nước……….

Bảng 4.1 Các thông số chuẩn của đầu dò……….

Hình 4.2 Buồng ion hóa CC13 và cáp kết nối………

Hình 4.3 Phối ghép các thiết bị để tiến hành đo liều………

Hình 4.4 Bố trí hình học đo liều tại độ sâu z max và z ref để xác định PDD…

Hình 4.5 Bố trí hình học đo liều tại độ sâu z max và z ref để xác định TMR……

Hình 4.6 Bố trí hình học đo liều dùng kỹ thuật SAD để xác định TPR 20/10 … Bảng PL1 Bảng tra cứu để tính toán hệ số toàn phương trong tính toán hệ số k s ở kỹ thuật bức xạ xung và bức xạ liên tục dựa trên tỉ số 2 điện áp (Bảng trong tài liệu kèm theo TRS – 398)………

Bảng PL2 Các điều kiện xác định liều hấp thụ trong nước của photon năng lượng cao (Bảng trong tài liệu kèm theo TRS – 398) ………

Bảng PL3 Bảng tra tính giá trị k Q Q, O cho buồng ion hóa thông qua TPR 20/10 với photon năng lượng cao cho một số loại buồng ion hóa (Bảng tra đi kèm trong tài liệu do IAEA cung cấp)………

46 50 51 51 55 56 56 57

65 65

66

MỞ ĐẦU

Kỹ thuật hạt nhân ngày càng có nhiều tiến bộ giúp phát triển, cải thiệncuộc sống con người hơn nữa Kỹ thuật hạt nhân từ lúc bắt đầu được dùng đểchữa trị bệnh ung thư nhanh chóng trở thành phương pháp hữu hiệu, tin dùngcùng với các phương pháp truyền thống (phẫu thuật, hóa trị) Máy gia tốc đượcdùng là nguồn xạ trị ngoài, là nguồn xạ an toàn nhất trong các phương pháp xạtrị Kỹ sư vật lý trong ngành y tế hạt nhân có nhiệm vụ đảm bảo điều khiển, kiểmsoát liều phát ra từ máy gia tốc đúng theo yêu cầu đảm bảo việc xạ trị được chínhxác

Với mục đích kiểm soát liều phát ra của máy gia tốc theo đúng yêu cầuthì em đã chọn hướng đi tìm hiểu: Chuẩn quốc tế xác định liều hấp thụ theophương pháp đo liều hấp thụ trong nước Thông qua việc xác định liều và hiệuchỉnh trong quy trình kiểm tra thường quy của máy gia tốc tại trung tâm Y họcHạt nhân và Ung bướu – bệnh viện Bạch Mai

Việc xác định liều hấp thụ trong nước được tiến hành trên máy gia tốcvới phantom nước, buồng ion hóa Buồng ion hóa là loại không thấm nước.Phantom nước là hệ thống bao gồm các thành phần: thùng chứa nước, bàn nâng,

bể chứa nước và các hệ thống cơ khí điều khiển dịch chuyển đầu dò

Nhiệm vụ của luận văn là xác định liều hấp thụ với photon 6MV và

là tìm ra được hệ số phát tia Người ta mong muốn: máy phát ra 200MU dùng kỹthuật xạ trị SSD, trường chiếu 10x10cm2 thì có liều hấp thụ cực đại tại zmax là200cGy Nghĩa là hệ số liều hấp thụ (hệ số phát tia) trong nước mong muốn là1cGy/MU (hoặc 0,01Gy/MU) Kết quả xác định liều hấp thụ trong nước cho biết

(3%) không Nếu sai số lớn hơn giá trị cho phép thì cần hiệu chỉnh lại để đảmbảo về liều xạ trị Từ hệ số hấp thụ thực tế, kỹ sư vật lý sẽ phải hiệu chỉnh liềuphát của máy bằng cách hiệu chỉnh công suất phát ra của máy gia tốc hoặc nhập

hệ số phát tia này vào phần mềm lập kế hoạch xạ trị để đảm bảo yêu cầu về liều

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ VẬT LÝ CỦA QUY TRÌNH XẠ TRỊ

Để đánh giá tác động của chùm tia bức xạ ion hoá lên cơ thể sống nóichung, người ta sử dụng các đơn vị đo liều lượng bức xạ Ngày nay, trongnghành u bướu, tác động của các chúng được áp dụng để chẩn đoán và điều trịbệnh ung thư So với các phương pháp khác thì dùng bức xạ để xạ trị bệnh ungthư có nhiều ưu điểm

1.1 CÁC LIỀU LƯỢNG VÀ GIỚI HẠN LIỀU DÙNG TRONG XẠ TRỊ

Cơ sở để định nghĩa các đơn vị đo liều lượng bức xạ là các kết quảtương tác giữa chùm tia ion hoá với vật chất Trong thực tế, tuỳ từng trường hợp

cụ thể người ta dùng hai loại: liều chiếu và liều hấp thụ Ngoài ra trong an toànphóng xạ người ta còn dùng đến liều tương đương và liều hiệu dụng

1.1.1 Liều chiếu

Liều chiếu xạ (X) thể hiện năng lượng của bức xạ lượng tử đã đượcbiến đổi thành động năng của các hạt có điện tích sinh ra trong một đơn vị khốilượng của mẫu chuẩn Mẫu chuẩn thường được chọn là không khí ở điều kiệntiêu chuẩn

Trong hệ đơn vị sử dụng, liều chiếu xạ có đơn vị đo là C/kg, đơn vịkhác của liều chiếu là Rơnghen (R) Giữa R và C/ kg có mối liên hệ sau:

1,293 mg) ở điều kiện tiêu chuẩn sẽ tạo ra một số ion mà điện tích tổng cộng cácion cùng dấu là một đơn vị điện tích (tức là khoảng 2,09 x 109 cặp ion)

1C/kg là liều chiếu của chùm photon vào trong 1kg không khí khô ởđiều kiện tiêu chuẩn, tổng cộng các hạt có điện tích cùng dấu là 1C

1.1.3 Liều tương đương

quan hoặc tổ chức c trong cơ thể một người được định nghĩa là tích số giữa liềuhấp thụ với trọng số của bức xạ

 Dci là liều hấp thụ gây bởi bức xạ loại i, trong cơ quan

tổ chức c của cơ thể

 QTS,i là trọng số của bức xạ loại i

 Hci là liều tương đươngLiều tương đương có đơn vị là J/kg, trong trường hợp này được gọi là1sievert (Sv) Ngoài ra còn dùng đơn vị rem, 1Sv = 100 rem

Notron với động năng < 10keVNotron với động năng 10keV – 100keVNotron với động năng 100keV – 2MeVNotron với động năng 2MeV – 20MeVNotron với động năng > 20MeV

152051020105

1.1.4 Suất liều tương đương

Suất liều tương đương (H

) là liều tương đương tính trên 1 đơn vị thời

gian chiếu xạ gọi là suất liều tương đương Suất liều tương đương có các đơn vị

đo là Sv/s và Rem/s

1.1.5 Liều hiệu dụng

nghĩa theo công thức sau

cơ thểLiều hiệu dụng có đơn vị đo như liều tương đương (Sv, rem)

Sự khác biệt liều tương đương và liều hiệu dụng: Liều tương đương chỉliên quan tới một cơ quan trong cơ thể người Liều hiệu dụng tính tới mức độ ảnhhưởng của tất cả các cơ quan hoặc tở chức trong cơ thể người Để tính liều hiệudụng cho cơ thể, cần tính liều tương đương cho từng cơ quan, sau đó lấy tổngcủa các cơ quan

Bảng 1.2 Trọng số w c của các cơ quan hoặc tổ chức cơ thể

Sau đây là bảng tổng để chúng ta dễ dàng so sánh, đối chiếu, tìm đượccác đơn vị dẫn suất khác trong hệ đo lường tiêu chuẩn hoặc đơn vị thông dụngkhác

Bảng 1.3 Tổng kết các đơn vị đo liều và suất liều

đương

1Sv/h

1Rem/s = 1.10 -2 Sv/s

1.1.6 Tiêu chuẩn cơ bản về an toàn bức xạ

Tiêu chuẩn về an toàn bức xạ là các giới hạn về liều bức xạ đối với hainhóm người: Nhân viên chuyên nghiệp làm việc trong ngành và dân chúng Cáctiêu chuẩn này không bao gồm thành phần: a) liều chiếu xạ trong y tế (do bác sĩchỉ định) và b) liều chiếu xạ gây bởi các nguồn tự nhiên

Từ các khuyến cáo của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế, cáctiêu chuẩn được đưa ra là nhằm ngăn ngừa các hiệu ứng tất định và hạn chếnhững hiệu ứng ngẫu nhiên gây bởi bức xạ:

Tủy đỏ trong xương, ruột kết, phổi, dạ dày

Bàng quang, tuyến sữa, gan, thực quản, tuyến giáp

Da, lớp bề mặt của xương

Toàn bộ phần còn lại

0,200,120,050,010,05

Bảng 1.4 Giới hạn về liều đối với nhân viên trong ngành

Bảng 1.5 Giới hạn về liều đối với dân chúng

Bệnh nhân trong chuẩn đoán và điều trị cần được quan tâm những liềuchiếu không cần thiết, hạn chế mức thấp nhất có thể, nhưng vẫn đảm bảo điều trịbệnh Các cơ quan nhạy cảm (tuyến sinh dục, thủy tinh thể ,tuyến giáp, tuyến vũ(khi chiếu, chụp cần được che chắn, bảo vệ hợp lý

1.2 ẢNH HƯỞNG BỨC XẠ LÊN CƠ THỂ NGƯỜI

Có nhiều cách phân loại bức xạ để đánh giá tác động của bức xạ lên cơ

nhóm sau: Bức xạ mang điện và bức xạ không mang điện

Ảnh hưởng bức xạ đối với cơ thể sống rất phức tạp, nhưng tất cả đềubắt đầu bằng một quá trình vật lý thuần túy Đó là quá trình hấp thụ năng lượngbức xạ Qúa trình này chỉ xảy ra trong khoảnh khắc (10-12 tới 10 -16s, nhưng có thể

để lại trong cơ thể sống những mầm mống của các biến đổi sinh học sâu sắc.Mức tác động của bức xạ đối với cơ thể phụ thuộc vào liều lượng bức xạ đượchấp thụ, loại bức xạ, điều khiển chiếu xạ, đặc điểm cơ thể, điều kiện tồn tại cơthể sau khi chiếu xạ

Không được vượt quá

Liều hiệu dụng hàng năm tính trung bình trong 5 năm liên tiếp

là 20mSvLiều hiệu dụng trong một năm riêng lẻ bất kỳ là 50mSv

Không được vượt quá

Liều hiệu dụng trong 1 năm là 1mSvLiều hiệu dụng trong một năm riêng lẻ bất kỳ là 5mSv với điều kiện liều tính trung bình cho 5 năm liên tiếp là 1mSv trong 1 năm

Bức xạ tác động lên con người theo các cung bậc khác nhau:

- Từ mức hoàn toàn không tạo nên 1 biến đổi có lợi nào cho con người,tới mức tạo nên những biến đổi quan trọng rất lợi cho sức khỏe và có lợi ích chocon người

- Từ mức hoàn toàn không gây nên một biến đổi bất lợi nào cho cơ thể,tới mức gây tử vong cho cơ thể, hoặc thậm chí có thể gây tử vong và tổn thươngnặng nề cho cơ thể trong khoảng thời gian kéo dài hàng chục năm

Ảnh hưởng của bức xạ đối với con người có ý nghĩa tích cực và tiêucực, ở mức này hay mức khác, đều phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố

Quá trình hấp thụ năng lượng bức xạ phụ thuộc nhiều vào các thànhphần hóa học của tổ chức cơ thể Các tổ chức mềm trong cơ thể đóng vai trò đặcbiệt quan trọng đối với ảnh hưởng của bức xạ Trong tổ chức mô mềm có 4nguyên tố H, C, N và O chiếm tới 96% khối lượng, 99% số nguyên tử Hai

lượng cơ thể sống

Sơ đồ xảy ra các phản ứng hóa học hóa bức xạ đầu tiên với các gốc tự

do H*, OH* được thể hiện như trong bảng 1.6:

Bảng 1.6 Sơ đồ các phản ứng hóa bức xạ đầu tiên xảy ra

trong dung dịch nước

Sau khi cơ thể hấp thụ năng lượng của bức xạ ion hóa, phân tử nước bịkích thích hoặc ion hóa rồi dẫn tới những phản ứng hóa học bức xạ có ý nghĩa

Chúng có hoạt tính hóa học cao, nên làm nảy sinh hàng loạt phản ứng hóa họctiếp theo

Trên đây là các mô tả ảnh hưởng gián tiếp của bức xạ đối với nhữngphân tử hữu cơ xảy ra thông qua phân tử nước Tác động bức xạ dù trực tiếp haygián tiếp đều dẫn tới kết quả là làm thay đổi hoạt tính sinh học của các phân tửhữu cơ Hậu quả là có thể tác động làm rối loạn hoạt động tế bào

Hình 1.1 minh họa ảnh hưởng của bức xạ ion hóa đối với cơ thể sốngthông qua sự rối loạn hoạt động của các tế bào xoma và tế bào sinh dục

BỨC XẠ ION HÓA

Tế bào Xoma

Hoạt động

Chức năng

Di truyền

Tế bào Sinh dục

Hoạt động

Di truyền

Chức năng

Cơ thể sống

Hình 1.1 Sơ đồ minh họa ảnh hưởng của bức xạ đối với tế bào

1.3 UNG THƯ VÀ Y HỌC HẠT NHÂN

1.3.1 Ung thư là gì?

Ung thư là tên chung dùng để gọi một nhóm trên 200 loại bệnh khácnhau về nguồn gốc của tế bào, căn nguyên, tiên lượng và cách thức điều trịnhưng có những đặc điểm chung, đó là sự phân chia không kiểm soát được của

tế bào, tồn tại và phát triển ở các cơ quan và tổ chức lạ

Các ung thư thường phát triển từ một tế bào ban đầu và phải mất nhiềunăm cho tới khi có một kích thước đủ lớn để có thể nhận thấy được Quá trìnhphát triển từ một tế bào duy nhất thành một khối ung thư trải qua nhiều giaiđoạn

Thông thường, các tế bào lành có một tuổi thọ nhất định và tuân thủtheo một quy luật chung là phát triển - già - chết Các tế bào chết đi lại được thaythế bằng các tế bào mới Cơ thể có một cơ chế kiểm soát quy luật này một cáchchặt chẽ và duy trì số lượng tế bào ở mỗi cơ quan, tổ chức ở mức ổn định Bệnhung thư bắt đầu khi có một tế bào vượt qua cơ chế kiểm soát này của cơ thể, bắtđầu phát triển và sinh sôi không ngừng nghỉ, hình thành một đám tế bào cóchung một đặc điểm phát triển vô tổ chức, xâm lấn và chèn ép vào các cơ quan

và tổ chức xung quanh Các tế bào ung thư có liên kết lỏng lẻo, dễ dàng bứt rakhỏi khối u mẹ, theo mạch máu và mạch bạch huyết di cư đến các tổ chức và cơquan mới, bám lại và tiếp tục sinh sôi nẩy nở (quá trình này gọi là “di căn”) Các

tế bào ung thư chèn ép hoặc di căn vào các cơ quan giữ chức năng sống của cơthể như não, phổi, gan, thận… dẫn đến bệnh nhân sẽ tử vong

1.3.2 Các phương pháp điều trị ung thư

Có ba phương pháp điều trị ung thư cơ bản – các phương pháp này cóthể áp dụng riêng rẽ hoặc kết hợp với nhau để đạt hiệu quả điều trị cao nhất:

o Phẫu thuật

o Xạ trị

o Hóa trịTrong đó, xạ trị là một phương pháp rất hiệu quả, đã và đang phát triểntrên toàn thế giới và tại Việt Nam Xạ trị có thể được thực hiện điều trị đơn thuầnhoặc kết hợp với phẫu thuật và hóa trị để loại bỏ hoàn toàn khối u, góp phần làmgiảm các triệu chứng đau đớn trên cơ thể người bệnh

Phương pháp xạ trị hiện đại và phổ biến trên thế giới hiện nay là xạ trị chiếu ngoài (Radiotherapy) sử dụng máy gia tốc tuyến tính LINAC (Linear Accelerator) – phương pháp rất hữu hiệu trong điều trị ung thư

1.3.3 Ưu điểm xạ trị ung thư so với các phương pháp khác

So với hóa trị, phẫu thuật thì xạ trị ngoài có một số ưu điểm hơn:

Tế bào ung thư có thể ở khắp nơi trong cơ thể: trong não, đầu mặt cổ, phổi, các tạng trong ổ bụng, hạch bạch huyết… đều có thể dùng xạ trị Trong khí

đó phẫu thuật, hóa trị có những giới hạn cơ quan của phương pháp

lệ thành công trong chữa trị rất cao

phẫu thuật khó có thể bỏ được hoàn toàn các tế bào ung thư, dẫn đến bệnh quay trở lại

CHƯƠNG 2

MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH LINAC

Việc phát triển ứng dụng máy gia tốc trong ngành y tế là để nghiên cứu

và phục vụ điều trị Nguyên lý chung của các loại máy gia tốc là đều dựa trên sựtương tác, chuyển động của hạt tích điện trong điện từ trường

Tháng 07/2007, Trung tâm Y học Hạt nhân và Ung bướu - Bệnh việnBạch Mai được trang bị hệ thống máy gia tốc tuyến tính Primus 5052 thế hệ mớivới nhiều ưu điểm nổi bật của hãng Siemens Máy gia tốc Primus này là loại máygia tốc thẳng hay còn gọi là máy gia tốc tuyến tính Máy gia tốc tuyến tính là loạimáy mà điện tích được gia tốc nhờ điện trường một chiều hoặc xoay chiều cóđiện thế cao và quỹ đạo của hạt là đường thẳng khi chuyển động trong điệntrường Sau đây là nguyên lý máy gia tốc thẳng sử dụng điện trường một chiều

và xoay chiều

2.1 NGUYÊN LÝ MÁY GIA TỐC THẲNG

Năm 1932, Walton và Cokraft đã thành công trong việc biến đổi hạtnhân bền thành hạt nhân phóng xạ bằng phản ứng hạt nhân Để gia tốc hạt đạtđến năng lượng cần thiết, hai ông đã dùng phương pháp gia tốc điện trường bằngcách: nối tiếp các tụ điện để tạo ra điện thế cao từ 600.000 ÷ 800.000 Volt và đưađiện áp đó vào ống chân không Tuy nhiên, sử dụng điện trường một chiều chỉgia tốc đến 2÷3MeV không thể giải quyết được vấn đề liên quan đến hạt nhânnguyên tử và điều trị đối với các khối u nằm sâu bên trong Lawriton và Sloan đãgiải quyết vấn đề bằng cách thay đổi việc sử dụng điện trường một chiều bằngđiện trường xoay chiều, biện pháp gia tốc hạt trong điện trường xoay chiều đượcminh họa như hình vẽ 2.1

Giả thiết rằng giữa các cực A và B là một điện trường xoay chiều Tađặt vào giữa các cực này một loạt ống hình trụ được ký hiệu là C1, C2, C3, C4 và

C5 Để có điện trường xen kẽ giữa các ống, ta nối điện cực B với các ống C1 , C3,

C5 và điện cực A nối với các ống C2, C4 (hình 2.1 dưới)

~

Hình 2.1 Mô hình sắp xếp các ống tạo sự gia tốc

Như vậy, giữa A và C1, C2 và C3, C4 và C5 có cùng một hiệu điện thế,đồng thời giữa C1 và C2, C3 và C4 có cùng giá trị hiệu điện thế nhưng ngượcchiều điều đó có nghĩa là nếu một hạt được gia tốc trong không gian giữa A và

C1 thì trong không gian giữa C1 và C2 hạt này sẽ bị điện trường hãm lại Tuy

trong thời gian này hạt không được gia tốc Nhưng vì các điện cực nối với điệntrường xoay chiều nên trong thời gian hạt đi trong ống C1, điện trường giữa C1 và

C2 đổi chiều Do đó có thể chế tạo độ dài ống C1 sao cho thời gian hạt đi hết độdài ống C1 đủ cho thời gian điện trường giữa C1 và C2 không hãm mà gia tốc hạt

Ta giả thiết tiếp là trong thời điểm khi điện trường hướng từ A đến B(tức là điện thế ở cực A cao hơn ở cực B) và có giá trị cực đại thì từ điện cực A

sẽ bay ra những hạt điện tích với thế năng dương Dưới tác dụng của điện trường

năng lượng bằng eU, trong đó e là điện tích của hạt, còn U là hiệu điện thế giữa

A và C1 Khi hạt đi vào bên trong ống, điện trường sẽ không còn tác động lên hạtnữa và nó sẽ chuyển động với tốc độ ổn định Trong thời gian đó điện trường đổi

chiều, hiệu điện thế giữa A và C1 giảm đến 0 sau đó đổi dấu nghĩa là thế ở điện

ống C1, lắp ống C2 gắn với cực A sao cho điện thế ở cực A và ống C2 là như nhau

ở mọi thời điểm Trong thời gian hạt chuyển động vào không gian các ống, thế

các ống và điện cực sẽ tiếp tục thay đổi Chúng ta chọn độ dài của ống sao chovào thời điểm khi hiệu điện thế giữa A và B đạt tới giá trị cực đại, hạt có thể đi

mọi thời điểm thì trên đường đi giữa C2 và C3 hạt lại được gia tốc(tức là thời

nó sẽ là 5eU Nếu ta không chỉ sử dụng 5 ống mà nhiều hơn và độ dài các ốngđược lựa chọn sao cho mỗi lần điện trường thay đổi dấu trong khi hạt chuyểnđộng trong ống thì hạt sẽ được gia tốc mỗi lần đi từ ống này sang ống kia

Để thực hiện việc gia tốc hạt là đồng bộ khi chuyển động trong các ốngthì thời gian chúng chuyển động trong mỗi ống phải bằng nhau điều đó đòi hỏi

độ dài các ống tăng dần vì năng lượng và tốc độ tăng dần Thời gian hạt được giatốc đi trong các ống được tính theo công thức sau:

Trong đó l1, l2, l3… và v1, v2, v3 … là độ dài và vận tốc của hạt chuyểnđộng trong các ống tương ứng

Mặt khác ta có

2

2

mv eU

Do đó có:

1

2.1eU v

m

2.2.leU v

m

2.3leU v

2.2 NGUYÊN LÝ MÁY GIA TỐC LINAC

Phương pháp trên đã được Lawrence sử dụng, với 31 điện cực, hiệuđiện thế 42000V Kết quả là ông đã gia tốc được hạt ion của nguyên tố thủy ngânđến năng lượng 1,26MeV

Một nhược điểm hệ thống này là: chỉ dùng để gia tốc ion hạt nặng,không thích hợp với các điện tử - là các hạt nhẹ Bởi vì chúng là hạt nhẹ nênnhanh chóng đạt đến tốc độ ánh sáng khi năng lượng còn tương đối thấp (ví dụtốc độ của điện tử đạt 99% tốc độ ánh sáng ở năng lương 2,5MeV), do đó cần

phải có nguồn phát siêu cao tần hoặc phải tăng độ dài các ống tới một kích thướclớn đến mức không thể Như vậy, để gia tốc điện tử cần có nguồn điện áp với tần

số siêu cao tần Dựa vào sóng siêu cao tần dùng để gia tốc người ta chia ra 2 loạimáy gia tốc sóng chạy và sóng đứng

2.2.1 Máy gia tốc dùng sóng chạy

Trong loại sóng chạy các điện tử được bắn ra từ dây đốt (còn gọi làsúng điện tử) được đưa vào ống dẫn sóng Các điện tử chịu tác động của sóngsiêu cao tần trong đó thành phần điện trường gia tốc chạy dọc theo trục của ốngdẫn sóng

Năng lượng mà chúng đạt được bằng tích eEd, trong đó: E là điệntrường, d là quãng chạy có tác dụng điện trường, e là điện tích

Ta có thể nói ngắn gọn lại, gia tốc điện tử đến những năng lượng rấtcao là do các điện tử “cưỡi” lên sóng điện tử tần số cao chạy trong ống gia tốchình trụ nhẵn làm bằng kim loại

2.2.2 Máy gia tốc dùng sóng đứng

Trong máy gia tốc thẳng dùng sóng đứng việc gia tốc dựa trên nguyêntắc tạo sóng đứng do sự giao thoa sóng tới và sóng phản xạ, Phương trình sóngtới: E1 E0 sin(wt kx ), và sóng phản xạ E2 E0 sin(wt kx   ) Tại các điểm giaothoa, giá trị biên độ cực đại 2E0, hoặc triệt tiêu Do đó sử dụng sóng đứng sẽ tăngđiện trường gia tốc lên gấp đôi Các máy gia tốc dùng sóng đứng cho năng lượnggia tốc cao hơn hẳn so với loại sóng chạy có cùng kích thước Trên thực tế để tạo

ra sóng đứng người ta dùng các hốc đặt bên hông của ống dẫn sóng để tạo độlệch pha 1800 giữa các hốc

2.2.3 Một số cấu hình máy linac thông dụng

Tại các mức năng lượng electron cỡ megavolt, các photon được tạo ratheo hiệu ứng phát bức xạ hãm trong bia Các photon này có năng lượng rất cao

cỡ của năng lượng điện tử

Trong cấu hình đơn giản và thông thường nhất, như minh họa ở hình2.2 súng điện tử, bia được xếp thẳng hàng theo đường đồng tâm của máy gia tốc

và không dùng dùng hệ thống vận chuyển chùm tia Chùm photon thẳng suốt từđầu đến cuối được tạo ra và nguồn phát tần số cao tần cùng được gắn trong dànquay

Hình 2.2 Cấu hình máy gia tốc đồng tâm có súng phát electron, ống

dẫn sóng và bia thẳng hàng

Tuy nhiên, vì lý do thực tế đường đồng tâm của máy gia tốc tuyến tínhkhông vượt quá 130cm phía trên sàn phòng điều trị và khoảng cách từ nguồn tớitâm khối u trên trục thường là 100cm Như vậy rõ ràng là trong cấu hình này

chiều dài của ống dẫn sóng gia tốc bị giới hạn ở 30cm, tương ứng động năngelectron là 4 đến 6MeV Thực vậy, các máy gia tốc tuyến tính đơn giản nhất cómức năng lượng 4 đến 6 MeV với súng điện từ và bia cố định được gắn vào ốngdẫn sóng gia tốc, do đó nó không cần hệ thống vận chuyển và không thể điều trịbằng electron.

Ống dẫn sóng gia tốc đối với các mức năng lượng electron trung bình(8 đến 15 MeV) và cao (15 đến 30 MeV) hiển nhiên sẽ rất dài nếu đặt vuông gócvới đường đồng tâm, bởi vậy chúng được đặt trong dàn quay song song với trụcquay của dàn quay (hình 2.3 ), hoặc trong khung đỡ dàn quay (hình 2.4) Sau đó,một hệ thống vận chuyển chùm tia được sử dụng để dẫn chùm electron từ ốngdẫn sóng gia tốc tới bia Nguồn cao tần trong hai cấu hình này được gắn trongkhung đỡ dàn quay

Hình 2.3 Cấu hình máy gia tốc đồng tâm có ống dẫn sóng nằm trong

dàn quay

Hình 2.4 Cấu hình máy gia tốc đồng tâm có ống dẫn sóng nằm trong

bệ máy

2.2.4 Nguyên lý hoạt động của máy linac

Một số cấu hình thông thường của máy gia tốc cho ta biết được mộtmáy gia tốc có một số thành phần như: súng điện tử, ống dẫn sóng, hệ thống vậnchuyển, bia… Các thành phần cấu tạo quan trọng sẽ được trình bày ở phần kếtiếp Sau đây là miêu tả ngắn gọn về hoạt động thực của máy để giải thích về cácchức năng, thành phần của máy ở phần sau:

Ban đầu, các electron được sinh ra do bức xạ nhiệt từ súng điện tử, doCatot được nung nóng Các electron sinh ra từ súng điện từ được điều chế thànhcác xung sau đó được phun vào buồng tăng tốc

Buồng tăng tốc có dạng cấu trúc dẫn sóng ở đó năng lượng cung cấpcho electron được lấy từ bộ phát sóng siêu cao tần với tần số khoảng 3000 Mhz.Sóng cao tần được phát ra dưới dạng xung ngắn Chúng được tạo ra bởi các bộphát tần số cao, đó là các “van” magnetron hoặc klystron Klystron thường được

dùng với các máy gia tốc năng lượng cao hơn khi dùng với magnetron Bởi vìklystron phát sóng trong các ống tăng tốc kết hợp với sóng phản xạ tạo sóngđứng với năng lượng đỉnh lớn để gia tốc điện tử Các electron được phun vàoống dẫn sóng sao cho đồng bộ với xung phát ra để chúng có thể được gia tốc Hệthống ống dẫn sóng và súng electron được hút chân không sao cho các electrongia tốc có thể chuyển động trong đó mà không bị va chạm với nguyên tử khí.

Chùm electron được gia tốc trong buồng tăng tốc có xu hướng phân kỳ

và không chuyển động chính xác dọc theo trục Có nhiều nguyên nhân gây rahiện tượng này Đó là do lực đẩy Coulomb giữa các electron mang điện tíchcùng dấu, do sự lắp ghép không hoàn hảo làm cho cấu trúc ống dẫn sóng khônghoàn toàn xuyên tâm, do tác động của điện từ trường ngoài, … Do đó, chùmelectron gia tốc phải được lái một cách chủ động Người ta sử dụng cuộn dây hội

tụ, từ trường do nó tạo ra giúp chùm tia đi theo quỹ đạo thẳng Sau đó các cuộnlái tia tạo ra từ trường tác dụng lực lên các electron để dẫn chùm tia đi đúng theohướng ống dẫn sóng

Khi máy gia tốc ở chế độ phát chùm electron thì chùm electron đượcđưa trực tiếp vào đầu điều trị qua một cửa sổ nhỏ Sau đó được tán xạ trên các látán xạ hoặc được một từ trường quét ra trên một diện rộng theo yêu cầu của hìnhdạng, diện tích trường chiếu trong các trường hợp điều trị cụ thể Chùm tia đượctạo hình dạng bằng các bộ lọc phẳng, nêm, collimator sơ cấp, thứ cấp Liềulượng được kiểm soát bằng các detector

Còn nếu chế độ phát photon thì chùm electron đã được gia tốc lại đượcuốn theo một đường cong thiết kế để đập vào bia Chùm electron có động nănglớn xuyên sâu vào bia, tương tác với các nguyên tử vật chất và bị hãm lại, phát raphoton năng lượng cao Phổ năng lượng của photon phát xạ và suất liều bức xạphụ thuộc vào mức năng lượng của điện tử, số nguyên tử, bề dày bia và chất liệu

dùng làm bia Chùm photon phát ra cũng được kiểm soát về liều lượng, đượcđịnh dạng phù hợp.

Hầu hết các máy gia tốc xạ trị hiện nay đều có hai chế độ phát chùmphoton và chế độ phát electron Do đó, về cơ khí được chế tạo phù hợp để thayđổi cơ chế từ chế độ này sang chế độ kia một cách linh hoạt Ví dụ như bia cóthể đưa ra khi sử dụng chế độ phát photon và được rút vào khi phát chùmelectron Trong quá trình hoạt động, khi hãm chùm electron, bia bị nóng lên, do

2.3 CÁC THÀNH PHẦN CỦA MÁY GIA TỐC LINAC

Các thành phần chính của máy gia tốc thường được chia thành 5 hệthống như sau: (1) Hệ thống súng điện tử, (2) hệ thống phát tần số cao tần, (3) hệthống vận chuyển chùm tia, (4) hệ thống thiết bị phụ trợ và (5) hệ thống theo dõi

và chuẩn trực chùm tia

2.3.1 Hệ thống súng điện tử

Hệ thống súng điện tử là một nguồn electron (hay còn gọi là hệ thốngbơm) Nó thực chất là một máy gia tốc tĩnh điện thường Có 2 loại súng điện tử,loại 2 cực, 3 cực (có thêm lưới lọc) được mô tả như hình vẽ 2.5 Thành phầnchính của súng là anot và catot Các electron được sinh ra do bức xạ nhiệt từcatot được nung nóng của súng điện tử

Anode Lưới

Vỏ cách ly

Ống dẫn sóng Catot

Anode

Ống dẫn sóng Catot

Hình 2.5 Sơ đồ minh họa hai súng điện tử.

Dưới tác dụng của điện cực hội tụ các electron được gia tốc về anot.Nối tiếp với súng điện từ là ống dẫn sóng, các điện tử sẽ được đi tiếp sang ốngdẫn sóng

tử và (5) một circulator cho phép truyền công suất cao tần chỉ từ nguồn tới ốngdẫn sóng gia tốc nhưng không cho phép theo hướng ngược lại

2.3.2.1 Nguồn phát cao tần

Các điện tử được đẩy về anode trong một trường tĩnh điện và được đưasang buồng gia tốc Nguồn phát cao tần sẽ truyền năng lượng cho các điện tử.Magnetron là một một nguồn sóng cao tần công suất lớn để gia tốc điện tử, trongkhi klystron là một bộ khuyếch đại công suất để khuyếch đại các tần số cao tầncông suất thấp Klýtron được tạo ra bởi một bộ tạo dao động cao tần

2.3.2.2 Ống dẫn sóng gia tốc

Ống dẫn sóng là cấu trúc kim loại được rút hết hoặc điền đầy khí ( có

tần Sự truyền sóng cao tần qua ống dẫn sóng tuân theo phương trình Maxwell vàcác điều kiện biên tại các bờ kim loại, trong đó, các thành phần tiếp tuyến củađiện trường và các thành phần pháp tuyến của từ trường bằng 0

Ta biết vận tốc vpha của mẫu điện trường và để gia tốc hạt thì vpha = vhạt.Vận tốc này không thể vượt qua được vận tốc ánh sáng c được Để đáp ứng yêucầu này thì thiết kế của ống dẫn sóng có thêm các đĩa - lỗ tròn Các đĩa này chiaống dẫn sóng thành một loạt các khoang hình trụ, có đường kính khoảng 10cm

và chiều dài từ 2,5 tới 5cm Các khoang này dùng cho hai mục đích: (1) để ghépnối và phân bố công suất vi sóng giữa các khoang liền kề và (2) cung cấp mẫuđiện trường thích hợp với vpha < c để gia tốc các hạt electron

Ống dẫn sóng gia tốc được phát triển chia thành 2 loại: sóng chạy vàsóng đứng Không có loại nào trong 2 loại là có ưu điểm hơn loại kia Trong loạisóng đứng, sự nối ghép của các khoang rút ngắn chiều dài đáng kể so với sóngchạy Hơn nữa, trong cấu trúc sóng đứng biên độ điện trường không đổi, trongcấu trúc sóng chạy biên độ điện trường bị suy giảm do vậy làm giảm hiệu suấttruyền năng lượng Bởi vậy so với máy gia tốc sóng chạy thì máy gia tốc sóngđứng cho một năng lượng cao hơn khi có cùng chiều dài ống

2.3.3 Hệ thống vận chuyển chùm tia

Hệ thống này có tác dụng vận chuyển chùm tia điện tử từ ống dẫn sónggia tốc tới bia hoặc ra cửa sổ ra đối với xạ trị bằng chùm electron Hệ thống gồmcác thành phần chính: Cuộn lái tia, cuộn hội tụ và từ trường uốn

2.3.3.1 Cuộn lái tia

Các electron đi vào buồng gia tốc có thể bị ảnh hưởng bởi các thànhphần lắp ghép không hoàn hảo, điện từ trường ngoài ảnh hưởng dẫn đến chúnglệch khỏi trục đường mong muốn Để khắc phục hệ thống được lắp thêm 2 cuộndây lưỡng cực vuông góc tạo thành các cặp cuộn lái tia được đặt ở 2 đầu ống dẫnsóng Cuộn lái tia sẽ được sử dụng để hướng chùm tia chính xác vào bia

Ống dẫn sóng

Cuộn lái tia Cuộn hội tụ Súng điện tử

Tạo từ trường uốn

Đầu điều trị

Hình 2.6 Hệ thống vận chuyển điện tử: cuộn lái tia, cuộn hội tụ, từ

trường uốn

2.3.3.2 Cuộn hội tụ

Các điện tử luôn có xu hướng phân kỳ, nhưng khi xung lượng của nó

đủ lớn thì hiện tượng phân kỳ giảm đi Thêm vào đó khi các điện tử gần đạt tớitốc độ của lực hấp dẫn từ trường thì chúng lại có hiện tượng phân kỳ này

Các cuộn hội tụ cung cấp một chuỗi từ trường tác dụng lên điện tử Cácđiện tử sẽ được lái vào tâm của cuộn hội tụ Các cuộn dây hội tụ là đồng trục vớiống dẫn sóng và phải được lắp cố định với ống dẫn sóng Để thỏa mãn yêu cầucường độ điện trường lớn tại phía đầu năng lượng thấp, người ta tăng thêm số