Рентгеновская трубка со сверхвысокочастотной модуляцией излучения

Постановка проблемы. Облучение рентгеновскими лучами широко используется для лечения злокачественных опухолей. При этом оно разрушительно воздействует не только на больные, но и на здоровые ткани, что ограничивает его применение. Известно также, что электромагнитные волны миллиметрового диапазона эффективно взаимодействуют с клеточными мембранами при условии совпадения частоты волны и резонансной частоты клеточной мембраны. К сожалению, малая глубина проникновения микроволнового излучения в тело человека позволяет лечение этим способом только заболеваний кожи и подкожных органов и кровяных сосудов. Можно ожидать, что рентгеновское излучение, модулированное по интенсивности с частотой, соответствующей резонансной частоте клеточных мембран, окажет более интенсивное воздействие на больные ткани. Необходимая доза излучения при этом снижается и вследствие этого здоровые ткани повреждаются меньше. Цель работы – анализ возможности создания рентгеновской трубки с высокочастотной модуляцией электронного потока. Результаты. Для модуляции тока предлагается использовать двухрезонаторную клистронную секцию, работающую в режиме автогенерации. Для моделирования резонаторов клистронной секции используется метод конечных элементов в частотной области. Электронные процессы рассчитываются с помощью приближенных аналитических выражений.

Показано, что рентгеновская трубка медицинского назначения с типичными параметрами допускает встраивание в ее вакуумную оболочку клистронной секции, работающей в режиме самовозбуждения. При ускоряющем напряжении на секции 15 кВ и токе 150 мА коэффициент усиления клистронной секции равен 16 дБ, что обеспечивает ее самовозбуждение при связи резонаторов через отверстие в общей стенке. Проведено моделирование резонаторов и определены их форма и размеры. Практическая значимость. Показана возможность создания рентгеновской трубки с модуляцией интенсивности излучения с частотой 35 ГГц. Ожидается, что за счет резонансного воздействия на патологические ткани такая трубка позволит существенно уменьшить дозу облучения здоровых тканей, лежащих на пути рентгеновских лучей.