NHIỄU TẦN SỐ RADIO TỪ BỘ ĐIỀU BIẾN CỦA MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH

Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 17
NHIỄU TẦN SỐ RADIO TỪ BỘ ĐIỀU BIẾN CỦA
MÁY GIA TỐC TUYẾN TÍNH
M. Lamey, S. Rathee, L. Johnson, M. Carlone, E. Blosser, and B. G. Fallone
TÓM LƯỢC
Một phương pháp mới về xạ trị dùng hình ảnh đang được một vài nhóm thực
hiện có liên quan tới sự tích hợp của máy gia tốc tuyến tính với ảnh hóa cộng hưởng từ
(MRI). Để kết hợp thành công máy gia tốc tuyến tính với một MRI thì điều quan trọng
là hiểu về các đặc điểm và các nguồn chính gây ra tiếng ồn tần số sóng vô tuyến (RF)
từ bộ điều biến công suất của máy gia tốc khi những đặc điểm và nguồn này có thể cản
trở hoạt động của MRI. Mật độ quang phổ công suất tiếng ồn RF từ bộ biến điệu của
máy gia tốc tuyến tính đo được,mà được nạp tải riêng rẽ với một magnetron và một tải
điện trở. Trường RF được phát ra do mạng dạng xung (PFN) mà được xác định nhờ
mô phỏng và được so sánh với các số đo. Các cảm ứng bão hòa được giới thiệu trong
các mạch khởi động của thyratron để giảm các xung nhiễu điện áp được them vào
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 1
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
trong mạch khởi động để đánh giá tác động của các xung nhiễu này lên các số đo tiếng
ồn RF. Các kết quả đã minh họa cho nguồn chính gây ra tiếng ồn RF từ bộ biến điệu
của một máy gia tốc tuyến tính là hoạt động của magnetron. Nó cũng loại ra cuộn PFN
mà những xung điện áp lưới điện gird của thyratron là các nguồn chính có thể có của
tiếng ồn RF. Đối với các hệ thống linac-MRI, bộ biến điệu của một máy gia tốc nên
được đặt trong một hộp RF riêng biệt xa khỏi MRI.
Các thuật ngữ- Máy gia tốc tuyến tính, ảnh hóa cộng hưởng từ (MRI),
magnetron, vật lý y học, bộ biến điệu, mạng dạng xung (PFN), tiếng ồn RF, thyratron.
I-GIỚI THIỆU
Một cách lý tưởng thì trong khi xạ trị chúng ta muốn chữa trị mô ung thư bằng
một liều lượng phóng xạ thích hợp trong lúc không làm ảnh hưởng tới bất cứ mô khỏe
mạnh nào. Để đạt được mục tiêu này, có một thay đổi lớn về xạ trị dùng hình ảnh

trong thập kỷ trước [1]-[4]. Để giải thích những thay đổi về vị trí, hình dạng và kích
thước khối u, ở giữa và trong những phần điều trị, một giới hạn hình học được áp dụng
quanh khối u để đảm bảo lượng phóng xạ bao phủ toàn diện. Sự hình dung tốt hơn về
khối u trong khi hướng đi của xạ trị có khả năng giảm những phần mép hình học. Một
vài nhóm đã tán thành sự chỉ dẫn hình ảnh được cải thiện trong liệu pháp phóng xạ
nhờ việc ước tính và thực hiện sự tích hợp cộng hưởng từ (MRI) với một megavôn xạ
trị cho việc điều trị [5] – [7]. Nhóm của chúng đôi đã tích hợp thành công một hệ
thống mẫu đầu tiên bao gồm máy quét cộng hưởng từ với máy gia tốc tuyến tính [5].
Cộng hưởng từ sẽ cung cấp những hình ảnh thời gian thực với sự tương phản mô mềm
cực kỳ đẹp trong khi chùm tia chiếu đến đúng lúc. Những hình ảnh thời gian thực này
sẽ chữa trong mô phỏng khối u trong khi chữa trị và cho phép giảm mức rọi vào mô
bình thường quanh mức ung thư. Hơn nữa, trong những trường hợp có chuyển động
theo chu kỳ, như chuyển động thở, thì khối u có thể thay đổi vị trí làm cho một cơ
quan chịu rủi ro, việc mô tả MRI thời gian thực sẽ chữa trị theo dấu vế của khối u để
giảm sự chiếu bức xạ lên mô khỏe mạnh trong tương lai.
Một biến chững có thể xảy ra mà được kết hợp với sự tích hợp MRI với máy
gia tốc tuyến tính là sự giao thoa từ nhiễu RF. Máy gia tốc là một nguồn của nhiễu RF
[8]; một MRI hoạt động nhờ việc gửi và nhận những tín hiệu RF trong một dải tần số
riêng. Nhiễu RF từ máy gia tốc tuyến tính có thể được các cuộn MRI bắt được và cung
cấp chuỗi hình ảnh thu được sẽ tạo ra những hình ảnh giả có hại.
Công việc ban đầu của chúng ta, [8] đã ghi chép thành các mức độ nhiễu RF
trong các khung vòm đơn giản trong máy gia tốc tuyến tính y học. Liên hệ với những
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 2
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
nghiên cứu mà tập trung vào việc chắn mà được yêu cầu để thu được những hình ảnh
MR không bị nhạt màu trong khi vận hành máy gia tốc tuyến tính [9]. Công việc trong
[9] đã minh họa cho tính khả thi của hệ thống cộng hưởng tuyến tính hợp nhất, sau
công việc trong [5] đã giải thích rằng việc chắn RF không hoàn thiện dẫn đến sự giảm
chất lượng hình ảnh MR. Nghiên cứu liên quan đến hoạt động của ống chuẩn trực đa lá
mà được biểu diễn trong [10]. Ống chuẩn trực đa lá là một thiết bị được sử dụng để

tạo ra các chùm photon có hình dạng không đều; điều này được thực hiện nhờ việc sử
dụng các ống chuẩn trực lá chuyển động được vận hành bởi các động cơ một chiều.
Công việc trong [10] cho biết rằng nhiễu tần số sóng vô tuyến được tạo ra do các động
cơ một chiều có thể được chắn để không có sự giảm chất lượng của các MRI mà được
phân tích trong khi ống chuẩn trực đa lá được hoạt động cùng lúc đó.
Tuy nhiên, những báo cáo trước đó không bàn luận về các nguồn của nhiễu RF
có liên hệ với máy gia tốc tuyến tính. Mục đích của nghiên cứu này là để tìm ra các
nguồn của nhiễu RF từ bộ điều biến công suất của máy gia tốc tuyến tính. Chúng tôi
giới thiệu các kết quả từ các phép đo và các mô phỏng, mà cố gắng để xác định các
nguồn chính của nhiễu RF hoặc để lọai trừ các máy móc có thể là nguồn gây nhiễu RF.
Các kết quả từ nghiên cứu này là có ích cho các hệ thống cộng hưởng từ-tuyến tính ở
nơi mà sự phát sinh ra nhiễu RF từ máy gia tốc tuyến tính là quan trọng. Công việc
này trình bày một cách cụ thể về bộ điều biến của máy gia tốc tuyến tính mà công suất
sóng ngắn của máy được tạo ra nhờ một magnetron.
II-NGUYÊN LÝ
Nhiễu RF từ bộ điều biến của máy gia tốc tuyến tính được đo bằng các điện tử
sẵn có (E) và các máy dò cường độ từ trường (H). Các phép đo này được sử dụng để
biểu diễn các dữ liệu được đo bằng mật độ quang phổ công suất RF. Tổng số dạng
sóng trục thời gian N, e
i
(t), và h
i
(t), lần lượt từ máy dò trường E và H thu được đầu
tiên. Trong đó i là dạng sóng thứ i và t là thời gian. Một ngàn dạng sóng được sử dụng
trong nghiên cứu này để thu được một ước tính về số đo này. Trong ký hiệu này,
chúng ta coi là độ lớn của các trường vì máy dò E được sử dụng trong nghiên cứu này
đo độ lớn của trường E và trong khi ngoại tuyến chúng ta đã thêm vào các thành phần
trường H lệch pha 90
o
. Mật độ quang phổ đo được của các trường E và H, lần lượt là

M
E
(f) và M
H
(f) thu được là tiêu chuẩn của biến đổi Fourier rời rạc (DFT) của các dạng
sóng e
i
(t), và h
i
(t) như sau:
E
i
(f) = DFT{e
i
(t)}
M
E
(f) =
∑
=
N
i
fEi
1
|)(|
2
(1)
Trong đó f là tần số. Phương trình (1) có thể được viết cho từ trường nhờ thay
thế e
i

(t) bằng h
i
(t), E
i
bằng H
I
, và M
E
bằng M
H
.
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 3
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
Các mật độ quang phổ đo được M
E
(f) và M
H
(f) được liên hệ lần lượt với với
cường độ trường E và H mặc dù các nhân tố thể hiện PF
E
(f) và PF
H
(f). Ví dụ, trường E
được liên hệ với số đo sau:
E=M
E
(f)PF
E
(f). (2)
H thay thế cho E trong (2) cho trường H. Như được minh họa trong (2), các chỉ

số liên quan tới các mật độ quang phổ đo được bằng Vôn từ các máy đo trường một
cách trực tiếp với cường độ trường tương ứng. Đối với các máy đo được sử dụng trong
nghiên cứu này thì các chỉ số được nhà sản xuất ấn định. Các chỉ số được cung cấp
trong một hình dạng đồ thị như một hàm của tần số. Công thức (2) được sử dụng với
các mật độ quang phổ đo được cùng với các chỉ số được thể biện bằng đồ thị để xác
định cường độ trường như một hàm số của tần số. Một phân tích kỹ lưỡng về các chỉ
số cho các máy đo trường gần có thể được thấy trong [8]. Mật độ công suất thời gian
trung bình (véc tơ S
av
) được xác định nhờ công thức :
→
Sav
= Re
2



∗×



→→
HE
(3)
Trong đó Re là phần thực của các thành phần trái ngược nhau của vectơ trường
điện tử và liên hợp phức tạp của vectơ từ trường. Trong trường hợp của chúng ta, máy
đo trường E chỉ đo độ lớn của vectơ trường điện tử. Mặc dù máy đo trường H có thể
đo chiều và độ lớn, số lượng “H” trong (2) [ví dụ, H thay cho E trong [2]] là độ lớn
của cường độ trường từ tính thu được do thêm ba số đo trực giao khi lệch pha 90
o

. Do
đó, trong nghiên cứu này mật độ quang phổ lực tương đối (P) của nhiễu RF được tính
nhờ công thức sau đây:
P
upper
(f) =
2
)()( fHfE
(4)
Phương trình (4) cung cấp giới hạn trên, ví dụ cho (3), đánh giá mật độ quang
phổ lực đo được của nhiễu RF.
III-THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP
Một bộ điều biến được tân trang lại của máy gia tốc 6-MV được sử dụng để
nghiên cứu các nguồn gây nhiễu RF. Một biểu đồ về bộ điều biến được minh họa trong
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 4
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
Hình.1. Các thành phần chính của bộ biến điệu bao gồm 3 nguồn điện (nguồn điện một
chiều trong Hình.1), một cuộn cảm kháng lớn và mạch de’Q, một mạng dạng xung
(PFN) với một bộ tụ điện Hipotronics của các tụ 10nF, và một thyratrin E2 V và một
magenetron E2 V MG5193. ( được biểu thị như tải trong hình 1). Công suất sóng ngắn
được tạo ra nhờ magnetron được cấp trong một tải nước được thiết kế điện từ (EM
Design, Medford Oregon, mẫu R284B-3). Tải nước được sử dụng để làm tiêu tan năng
lượng sóng ngắn từ magnetron . Tải thuần trở không đòi hỏi việc sử dụng tải nước.
Hình 1. Sơ đồ của các thành phần chính của bộ điều biến của máy gia tốc tuyến
tính
Các trường E và H được tạo ra bởi bộ điều biến được đo nhờ sử dụng bộ máy
dò HZ-11 trường gần ( Rohde và Schwarz, Munich, Đức). Máy đo E đo toàn bộ cường
độ trường E, trong khi máy đo H được sử dụng để đo ba thành phần trực giao riêng rẽ
của cường độ trường H; 3 thành phần này được thêm khi lệch pha 90
o

để thu được
toàn bộ cường độ trường H ( chi tiết hơn về các máy đo trường này được đưa ra trong
[8]). Dữ liệu đo được từ các máy đo E và H được chuyển từ dao động kế tới một máy
tính, sử dụng một giao diện Keithley KUSH 488 GPIB ( Keithley Instruments, Inc.,
Cleveland,OH). Một bàn thí nghiệm trong nhà gỗ và Delrin đựơc sử dụng cho vị trí ổn
định của máy đo trong khi đo. Những vật liệu được thử nghiệm để đảm bảo rằng
không có sự biến đổi về các trường đo được [11].Chương trình phần mềm DADiSP
( Tập đoàn phát triển DSP, Newton, MA) được sử dụng cho phân tích dữ liệu ngoại
tuyến. DADiSP được sử dụng để tính DFT của các dạng sóng đo được. Các kết quả
DFT có chiều rộng thùng là 50 kHz trong dải tần này. Quang phổ tần số cuối cùng của
các trường E và H được tính toán riêng rẽ như trong (1). Mật độ cường độ tín hiệu
được ước tính từ 1000 các số đo dải thời gian. Sau đó mật độ quang phổ lực xấp xỉ của
nhiễu RF được tính nhờ sử dụng (4).
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 5
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
Để tách nhiễu RF dải rộng được tạo ra do việc nạp magnetron từ các nguồn RF
có thể có ( như thyratron), một tải thuần trở công suất cao thay thế cho magnetron và
tải nứơc sóng ngắn trong một bộ các số đo. Tải thuần trở công suất cao gồm toàn bộ
các điện trở 32 50 Ω, các điện trở được mắc để có 2 giàn song song gồm 16 điện trở
nối với nhau tạo một dải tạo thành một tải tương đương 400 Ω. Trong bộ RF được xây
dựng trong nhà gồm các tấm kính plexi 0,25 inch đặt xung quanh tải thuần trở để ngăn
sự phóng hồ quang và vỏ bọc aluminum được đặt quanh kính plexi cho một tấm chắn
RF. Để thu được một đánh giá về nhiễu RF tạo ra bởi việc tải magnetron trong bộ điều
biến,đầu tiên nhiễu RF được đo với magnetron như một tải. Rồi sau đó nam châm
được thay bằng một tải 400Ω công suất lớn và nhiễu RF một lần nữa được đo với các
thứ khác không đổi . Để nghiên cứu tỉ mỉ bất cứ tác động nạp tải ( mà có thể có sự
phản hồi khác nhau xuất hiện từ tải điện trở khi được so sánh với tải điện trở thay thế
cho tải magnetron hoặc bất cứ tác động việc lọc do sự khác nhau về công suất) một
máy tạo xung được đặt song song với tải 400Ω. Máy tạo xung gồm một dung kháng
0,5-mF cùng loạt với một điện trở 30 kΩ. Sự khác nhau về công suất nhiễu RF đo

được giữa magnetron và tải điện trở có thể được cho là sự nạp tải magnetron. Một bên
bảng của khung RF, gần magnetron nhất, của bộ điều biến được bỏ đi trong các số đo
này. Các máy đo trường E và H được lắp vào bệ thí nghiệm để magnetron và các máy
dò ở độ cao xấp xỉ như nhau. Các máy đo thẳng hàng với magnetron khi đặt ở khoảng
cách 2 mét từ bộ điều biến.
Khi được tháo ra, chiều dài của cuộn PFN xấp xỉ 20 m,ở chiều dài này, cuộn
dây bức xạ tốt trong giới hạn hàng chục MHZ. Một nghiêng cứu riêng biệt được thực
hiện để xác định trường RF được tạo ra do cuộn PFN trong khi PFN xả điện.
MultiSIM ( National Instruments, Austin, TX) gói phần mềm được sử dụng để tái tạo
mạch hoàn chỉnh của bộ điều biến, được minh họa trong hình 1, và được đo các điện
thế và các cường độ dòng điện tại những điểm cụ thể trong mạch của bộ điều biến. Cụ
thể là, mô phỏng bao gồm nguồn điện 3 pha; một cuộn cảm kháng lớn và mạch De’Q;
cuộn cảm ứng từ được tạo như các cuộn cảm kháng rời rạc với ghép tương hỗ;
thyratron như một điốt/ống 2 cực, một nút và một điện trở nhỏ; magnetron như một
điốt không đối xứng của điện trở 400Ω với dung kháng nhỏ nối song song. Mô phỏng
này cũng bao gồm mạng khử xung nhọn, một mạch chia điện thế để đo điện thế PFN,
một mạch để đo cường độ dòng điện nguồn điện điện thế cao, một biến thế giữa
thyratron và magnetron, và một máy đo cường độ dòng điện đơn giản được sử dụng để
đo cường độ dòng điện qua magnetron. Mô phỏng bộ điều biến được công nhận nhờ
việc so sánh các điện thế hoặc cường độ dòng điện đo được tại những vị trí như nhau
trong bộ điều biến khi chúng được tính nhờ mô phỏng. Những cường độ dòng điện
được mô phóng đi qua cuộn PFN được sử dụng như các đầu vào trong một chương
trình phần mềm thứ hai, COMSOL Multiphysics (COMSOL Inc., Los Angles,
California), mà được sử dụng để xác định cường độ trường E và H từ cuộn PFN như
một hàm số thời gian trong khi xả điện cuộn PFN. Mô phỏng của các trường được tạo
ra xung quanh cuộn PFN trong khi xả điện được hoàn thành khi sử dụng một hình 2-D.
Cuộn gồm các vòng ¼ đường tròn của các kích thứoc và không gian của chính cuộn
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 6
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
PFN ( điều này có thể được hoàn thiện nhờ đối xứng hướng tâm). Điều chỉnh đường

điện được đặt đối xứng hướng tâm tại bán kính 0 ( theo tâm của cuộn), và tất cả đường
điện khác được đặt để cho lớp cách ly từ tính (A
ϕ
= 0, trong đó A là vectơ, điều phối
tiềm năng và hình trụ được sử dụng). Các cường độ trong các vòng được thiết lập do
định rõ các chức năng mà chứa đựng các cường độ dòng điện cuộn cảm như một chức
năng thời gian. Đối với các phép đo, các cường độ trường E và H được tạo ra do bộ
biến điệu được đo nhờ sử dụng cả bộ máy đo HZ-11 và từ trường tần số thấp từ bộ
điều biến mà được đo nhờ một máy đo Senis ( Senis GmbH, Zurich, Switzerland)
3M12-2-2-0.2 T Hall cùng với một bộ biến năng từ trường 3 loại đường tâm C-H3 A-
E3D-1%-0,2T ( Các máy đo trường này chỉ định cỡ dưới 100kHz, một máy đo Hall
được cần để thu đáp tuyến tần số thấp hơn ở cả miền thời gian và tần số). Máy đo Hall
được đặt cách cuộn PFN 0,8m và cùng chiều cao với cuộn này.
Tại cùng thời gian của bộ khởi động thyratron, các xung cộng hưởng xuất hiện
trên các lưới điện. Chúng ta đã nghiên cứu tỉ mỉ khả năng của những xung cộng hưởng
mà đang xâm nhập vào mạng khởi động lưới điện và đang được phát ra như nhiễu RF.
2 cuộn cảm bão hòa giống nhau (SRs) được xây dựng khi mô tả bởi [12]. Cuộn cảm
bão hòa của chúng ta gồm 6 lõi M-074 Nanoperm ( Magnetec GmbH, Lagenselbold,
Đức). Cuộn cảm bão hòa được cuốn với 2/5 lần của dây cáp cao thế Belden (Belden,
Inc., Richmond,In). Một vòng đơn từ dây có đầu phẳng tiêu chuẩn được sử dụng cho
cuộn dây điều khiển. Sự cài đặt được sử dụng để vận hành các cuộn cảm bão hòa được
minh họa trong hình 2. 2 dòng điện 1-A được sử dụng để dịch chuyển các cuộn kháng
tới vị trí hoạt động mong muốn. Các điện trở R1 và R2 được sử dụng để thiết lập
cường độ dòng điện qua cuộn cảm bão hòa và cuộn cảm ứng L1 và L2 được vận hành
để bias giữ không cho lại gần các cuộn cảm kháng.
Hình 2. Cài đặt để khử xung nhiễu điện thế được thấy ở các lưới điện thyratron
ngay khi phóng lửa.
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 7
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
Nhiễu RF từ các xung nhiễu trên mạng lưới điện thyratron được nghiên cứu tỉ

mỉ/ kiểm tra nhanh nhờ việc đo nhiễu RF trong quá trình hoạt động bình thừơng và sau
đó việc đo nhiễu RF sau khi khởi động 2 cuộn cảm bão hòa SRs được mô tả trước đó.
Như trong hình 2, các cuộn cảm được nối trực tiếp với các điểm tiếp xúc của mạng
lưới thyatron để các xung khởi động phải đi qua SR. Bộ máy đo trường E và H được
sử dụng để thu một đánh giá về mật độ quang phổ lực/ điện. Những máy đo trường E
và H được đặt cùng độ cao như thyratron nhưng cách xấp xỉ 2 m với thyratron. Bảng
bên của của hộp RF, cạnh thyratron, được bỏ ra khỏi các phép đo này. Các kỹ thuật
phần cứng và phần mềm này như mô tả trước đó được theo dõi. Một so sánh trực tiếp
giữa nhiễu RF có và không có sử dụng các cuộn cảm bão hòa SRs được sử dụng để
giảm nhiễu RF mà được tạo ra do xung nhiễu/vạch cộng hưởng khi xâm nhập vào
mạch khởi động.
IV- KẾT QUẢ
Mật độ quang phổ công suất RF đo được với các tải magnetron và tải điện trở
được minh họa trong hình 3. Dữ liệu được chỉ ra trong giới hạn tần số từ 0-400 MHz.
3 đường của các mật độ quang phổ công suất RF được chỉ ra trong mỗi đồ thị; tải
magnetron, tải điện trở và tải điện trở với máy tạo xung ( tải điện trở biến đổi).
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 8
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
Hình 3. Mật độ phổ công suất RF đo được khi bộ điều biến được nạp tải với
một magnetron và sau đó với một tải điện trở trong giới hạn tần số từ 0-400 MHz
Hình 4. (a) Cường độ dòng điện magnetron mô phỏng và đo được trong miền
thời gian. (b) Cường độ dòng điện magnetron mô phỏng và đo được trong miền tần số.
Hình 4 cho thấy cường độ dòng điện đo được và mô phỏng ( sử dụng gói phần
mềm MultiSIM) trong cả miền thời gian và tần số. Hình 5 cho thấy tổng các điện thế
của bộ tụ điện PFN riêng rẽ như một hàm số của thời gian trong khi xả điện ( các điện
thế được chỉ ra ở đây vì chúng cung cấp minh họa rõ hơn về sự xả điện của PFN). Các
cường độ dòng điện riêng biệt được sử dụng như các đầu vào trong COMSOL để xác
định các trường xung quanh cuộn dây trong khi xả điện.
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 9
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN

Hình 5. Các điện áp bộ tụ điện trong khi xả điện PFN trong tải magnetron tương
đương. Số tụ điện tương ứng số tụ trong hình 1 cho một PFN có 6 tụ điện.
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 10
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
Hình 6. (a) từ trường đo được cách cuộn PFN 0,8m. (b) từ trường mô phỏng có
cùng vị trí đo.
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 11
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
Hình 7. Mật độ phổ công suất RF của cường độ dòng điện khi xả điện PFN
được mô phỏng cách cuộn PFN 0,8m. Dữ liệu là cho khoảng kích thướng 20 kHz.
Từ trường đo được và mô phỏng tại khoảng cách 0,8m từ tâm và đường vuông
góc tới trục của cuộn PFN được chỉ ra trong hình 6 và 7, cho thấy mật độ quang phổ
công suất của dữ liệu mô phỏng minh họa rằng phần lớn công suất được bao gồm ở
các tần số thấp.
Hình 8. Xung nhiễu điện thế đo được trong lưới điện 2 của thyratron. Trong đó
SR được sử dụng điểm đo trên mạch khởi động của dòng lưới điện 2.
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 12
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
Hình 9. Dữ liệu miền tần số của xung nhiều đo được được trình bày trong hình
8.
Hình 8 chỉ ra rằng xung nhiễu từ thyratron trong mạch khởi động hoặc mạch
đốt tim đèn, có hoặc không có sử dụng một SR. Độ lớn của các xung nhiễu nhỏ hơn
mong đợi, xem [10], do đường giảm tải của máy đo. Có thể thấy được là trong hình 8
SR giảm mạnh kích cỡ xung nhiễu điện thế. Hình 9 là biến đổi Fourier của dữ liệu
được giới thiệu trong hình 8. Có thể thấy được là việc sử dụng SR làm giảm mạnh các
thành phần tần số được tạo ra trong xung nhiễu. Không đường giảm tải nào được ứng
dụng trong dữ liệu trong hình 8 hoặc 9; sự giảm tương đối của nhiễu RF do sử dụng
một SR là số lượng lợi ích.
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 13
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN

Hình 10. Mật độ phổ công suất RF đo được từ bộ điều biến có hoặc không có
SRs đặt trong 2 dòng lưới điện của thyratron. ( Chúng ta mong đợi phổ công suất khác
nhau ít ở đây khi so sánh với hình 3; do các bản khác nhau của hộp bộ điều biến được
mở trong khi nghiên cứu độc lập và riêng rẽ 2 lưới điện này.)
Hình 10 cho thấy rằng mật độ phổ công suất RF đo được trong quá trình hoạt
động bình thường và khi các cuộn cảm bão hòa của chúng ra được sử dụng để chặn
xung nhiễu lưới điện từ việc xâm nhập trực tiếp vào mạch khởi động, dữ liệu được chỉ
ra trong giới hạn tần số 5-70MHz. Giới hạn này được dùng vì các tần số Larmor cho
các hệ thống MRI 0,2-1,5 T đựơc chứa trong trường hợp đó.
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 14
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
V- THẢO LUẬN
Máy gia tốc tuyến tính tạo ra bức xạ dưới dạng các xung; trong lúc nó là sự
hình thành các xung này mà một bộ biến điệu tạo ra nhiễu RF [8]. Công việc trước đó
của chúng ta đã thảo luận về tầm quan trọng của việc nghiên cứu nhiễu RF từ máy gia
tốc tuyến tính. Với việc chắn RF chưa hoàn chỉnh, những hình ảnh mà được ghi nhận
trong [5] bị giảm giá trị. Các hình ảnh được đưa ra trong [10] minh họa rằng nhiễu RF
từ máy gia tốc tuyến tính chứng tỏ chính nó như những đường trong không gian k của
sự thu nhận dữ liệu MR. Các kết quả được biểu diễn trong [11] minh họa sự giảm chất
lượng của SNR với việc chắn không hoàn chỉnh nhiễu RF của động cơ một chiều. Đối
với các hệ thống cộng hưởng tuyến tính thật đáng mong ước để hiểu quá trình và sự
sản xuất của nhiễu RF từ bộ điều biến của máy gia tốc tuyến tính. Tầm quan trọng của
nghiên cứu này là ở chỗ xác định ra các nguồn gây nhiễu RF. Thông tin thu được trong
nghiên cứu hiện nay có thể hữu ích trong các cân nhắc/xem xét thực tiễn trong bản
thiết kế của các hệ thống cộng hưởng từ tuyến tính. Ví dụ, tín hiệu MR hoặc các cáp
điện mà đi qua gần các nguồn RF điện cao thế nên được định tuyến lại.
Nhiễu RF được tạo ra bởi bộ điều biến của máy gia tốc tuyến tính có thể được
bắt được bởi các cuộn được sử dụng trong MRI;khi đó nhiễu RF này có thể tạo ra
những tác động có hại cho toàn bộ chất lượng hình ảnh. Một cách lý giải về các nguồn
gây nhiễu RF sẽ thay đổi thiết kế của hệ.

Một magnetron được coi là nguồn của nhiễu RF [13]-[17]. Tuy nhiên, quan
trọng là xác định sự đóng góp tới toàn bộ nhiễu RF do hoạt động magnetron. Vì mục
đích này, nhiễu RF đựơc tạo ra từ bộ điều biến của máy gia tốc được đo khi nạp tải với
một magnetron và khi đó với tải diện trở thuần túy. Từ hình 3, chúng ta có thể thấy
trên 35 MHz, phần lớn nhiễu được tạo ra do bộ điều biến có thể được coi là do sự có
mặt của magnetron khi chống lại tải phù hợp là điện trở thuần túy. Dưới 35 MHz, các
quá trình khác cũng đóng góp vào việc gây ra nhiễu RF. Các tác động của việc nạp tải
(mà phản hồi khác nhau lên mặt PFN của máy biến áp hoặc việc lọc có thể xuất hiện ở
các tần số non-dc với một tải mà không thực sự được coi là một tải magnetron) được
nghiên cứu nhờ sử dụng máy tạo xung ở tải điện trở. Khi máy tạo xung được thêm vào
tải điện trở, các tác động của nó phổ biến trong các dải tần số từ 20-55 MHz và dưới
4MHz (như đã thấy trong hình 3). Điều này chỉ ra rằng trong những dải tần số này có
thể tồn tại các thành phần khác tạo ra nhiễu RF trên những tần số đó mà có thể được
coi là magnetron.
Khi thyratron bắt đầu dẫn điện, thì đầu tiên các tụ điện PFN xả một nửa năng
lượng của chúng một cách liên tục bắt đầu với những tụ gần thyratron nhất và rồi xả
nốt phần năng lượng còn lại trong bộ dự trữ ( quá trình này được chỉ ra trong hình 4).
Trong lúc xả điện, các tần số trong dải MHz này tồn tại trong cuộn PFN. Để xác định
số lượng nhiễu RF từ cuộn PFN bằng việc sử dụng các số đo và mô phỏng. Hình 6
minh họa rằng phép đo và các mô phỏng chỉ ra các dạng tương tự; điều này được
mong đợi từ thực thế rằng đây là dạng của điện thế đang nạp PFN. Tuy nhiên, độ lớn
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 15
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
của dữ liệu khác nhau một cách đáng kể. Số đo được đưa ra bằng việc sử dụng máy đo
Hall trong hình 6 ( bên trên) được biểu diễn để tìm hiểu chắc chắn phản hồi tần số
thấp, trong đó các hàm số của các máy đo trường E và H dưới 100 kHz không được
cung cấp bởi nhà sản xuất. Trong khi quá trình điều chế có thể tồn tại nhiều nguồn gây
nhiễu RF. Các máy đo trường E và H cũng như máy đo Hall phản hồi nhiều nguồn có
thể có. Minh họa cho các trường gần cuộn PFN trong khi pha xả điện chỉ gồm cuộn
PFN như một nguồn. Hình 6 minh họa sự khác nhau lớn về độ lớn giữa trường mô

phỏng từ cuộn PFN và tổng cường độ trường đo được. Do đó, có thể kết luận rằng sự
xả điện của chính cuộn PFN không có đóng góp lớn vào toàn bộ nhiễu RF. Nguồn gốc
của xung nhiễu mà được giới thiệu ở sự khởi đầu của pha được chỉ ra trong hình 6 là
không rõ ràng. Nó không được quan sát trong mô hình hóa của chúng ta, điều này cho
thấy một thành phần chưa xác định chịu trách nhiệm cho điều này. Dữ liệu được chỉ ra
trong hình 7 minh họa rằng cuộn PFN có thể tạo ra một số RF nhưng chỉ ở những tần
số thấp hơn ( dưới 1MHz). Khi so sánh hình 3 với 7, chúng ta có thể thấy rằng những
thành phần khác đối với sự tạo ra nhiễu RF, bộ điều biến được nạp tải magnetron lớn
hơn đáng kể so với sự bắt nguồn lực mô phỏng từ cuộn PFN. Chúng ta cũng thấy rằng
dữ liệu được chỉ ra trong hình 7, là một phương vuông góc tới cuộn PFN. Các trường
dọc trục cuộn PFN là lớn hơn một chút nhưng vẫn không đáng kể đối với các trường
đó (those) được chỉ ra trong hình 3 ( các dữ liệu này không được chỉ ra).
Một thyratron cũng tạo ra nhiễu RF khi lên tới 20MHz [18]. Các xung nhiễu lớn
được thấy ở các lưới điện của thyratron trong trường hợp bắt lửa chỉ trước khi xả điện
ở PFN. Những xung nhiễu này có thế tiếp cận tới một phần đáng kể của điện thế anốt
[12], mà cụ thể là 24 KV cho các máy gia tốc công suất thấp. Một phân tích Fourier
của các xung nhiễu này chỉ ra rằng các tần số lên tới 60MHz có tồn tại; cụ thể là các
tần số trong dải 42 tới 60. 2 SRs được xây dựng và đặt trên các lưới điện của thyratron
của chúng ta, như được minh họa trong hình 2. Nhiễu RF này được đo có hoặc không
có các SRs được kết nối. Các dữ liệu đo đựơc, trong giới hạn tần số 5-70 MHz, được
chỉ ra trong hình 10. Nhiễu RF giảm nhẹ trong dải tần số 42-60 MHz; mặc dù do một
số lượng nhỏ. Công việc tiếp theo được đòi hỏi xác định nếu nhiểu RF trong vùng này
có thể được cho là các xung nhiễu điện lưới. Dữ liệu trong hình 8 và 9 minh họa rằng
nhiễu RF xen vào trong mạch khởi động và mạch đốt tìm đèn bị giảm xuống. Tuy
nhiên, tổng nhiễu đo được về cơ bản không giảm.
Các tác giả cũng chú ý thấy nếu RF không hoạt động tại điểm chính xác theo
đường BH, nhiễu RF nhìn chung là tăng lên. Các kết quả trong hình 10 cho biết rằng
xung nhiễu điện thế trực tiếp xâm nhập vào mạch khởi động không phải là một thành
phần chính của việc tạo ra nhiễu RF. Tuy nhiên, các thành phần khác như mạch ghép
cảm ứng và mạch ghép điện dung ở những phần khác của bộ điều biến có thể có tiềm

năng dẫn tới sự phát sinh ra nhiễu RF. Ví dụ, [19] gợi ý rằng các xung nhiễu điện lưới
xuất hiện như một kết quả của các tác động mạch cảm ứng.
Các nguồn tiếp theo có thể có của sự phát sinh nhiễu RF bao gồm một ăng ten
ảnh hưởng từ các dây điện trần ngắn, mà chuyển điện áp cao từ một pin này đến pin
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 16
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
kia. Ví dụ, cuộn PFN tới thyratron, từ thyratron tới máy biến áp, và từ máy biến áp tới
magnetron.
Cuối cùng, các tác giả muốn chú ý rằng các mức độ điện được giới thiệu trong
nghiên cứu này là cao hơn so với các mức độ điện được giới thiệu bởi Burke và các
đồng sự. [8]. Burke và các đồng sự báo cáo về các mức RF có liên quan tới một sự cài
đặt đơn giản mà bao gồm sự chắn đầy đủ xung quanh bộ điều biến của máy gia tốc.
Công việc này trình bày trong một văn bản được yêu cầu dời một số sự chắn xung
quanh bộ điều biến. Thiếu khung RF hoàn chỉnh xung quanh bộ điều biến tạo ra kết
quả là trong các phép đo của nhiều mức công suất RF lớn hơn nhiều
VI- KẾT LUẬN
Nghiên cứu này chỉ ra rằng magnetron là một vật đóng góp chính vào nhiễu RF
mà được tạo ra do bộ điều biến của máy gia tốc tuyến tính. Trên 60MHz về cơ bản tất
cả nhiễu được tạo ra có thể được coi là nạp tải magnetron. Dưới 60 MHz, các thành
phần khác có thể cũng đóng góp vào việc tạo ra nhiễu RF. Cuộn PFN được chỉ ra rằng
không phải là vật đóng góp chính vào nhiễu RF, đặc biệt là trên 1MHz. Nó cũng chỉ ra
rằng việc chặn các xung nhiễu điện áp trên các lưới điện thyratron từ việc xâm nhập
vào mạng khởi động không có một tác động lớn vào nhiễu RF mà được tạo ra trong
dải tần số từ 5-70 MHz. Nhiễu RF được tạo ra do bộ điều biến được tải magnetron chỉ
có thể được chắn. Do phần lớn nhiễu RF được tạo ra do một bộ điều biến bắt nguồn từ
nạp tải magnetron, nghiên cứu này gợi ý rằng cách tốt nhất để hợp nhất một máy gia
tốc tuyến tính và MRI là đặt bộ điều biến trong một chắn RF và tối đa hóa khoảng
cách tới MRI nhờ việc đặt bộ điều biến một cách hợp lý ở bên ngoài phòng MRI.
LỜI CẢM ƠN
Các tác giả muốn cảm ơn k.Knibutat từ Trung tâm ung thư Tom Baker, Calgary

vì sự giúp đỡ của ông với tải magnetron công suất cao, B. Richardson từ E2 V vì sự
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 17
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
giúp đỡ xây dựng cuộn cảm bão hòa, và D. Tymofichuck, C. Lambert, D. Doran, và J.
Venekamp từ Học viện ưng thư chữ thập đỏ vì sự giúp đỡ của họ với sự giúp đỡ phần
cứng và bảo dưỡng mỗi ngày
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] M. K. Bucci, A. Bevan, and M. Roach, “Advances in radiation therapy:
conventional to 3D, to IMRT, to 4D and beyond,” A. Cancer. J. Clin., vol. 55, pp.
117–134, 2005.
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 18
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
[2] L. A. Daswon and D. A. Jaffray, “Advances in image-guided radiation therapy,” J.
Clin. Oncol., vol. 25, pp. 938–946, 2007.
[3] M. B. Sharpe, T. Craig, and D. J. Moseley, “Image guidance: Treatment target
localization systems” from “IMRT-IGRT-SBRT advances in the treatment planning
and delivery of radiotherapy,” Front. Radiat. Ther. Oncol., vol. 40, pp. 72–93, 2007.
[4] D. Verellen, M. De Ridder, N. Linthout, K. Tournel, G. Soete, and G. Storme,
“Innovations in image-guided radiotherapy,” Nature Rev. Cancer, vol. 7, pp. 949–960,
2007.
[5] B. G. Fallone, B.Murray, S. Rathee, T. Stanescu, S. Steciw, S. Vidokovic, E.
Blosser, and D. Tymofichuk, “First MR images obtained during megavoltage photon
irradiation from a prototype linac-MR system,” Med. Phys., vol. 36, pp. 2084–2088,
2009.
[6] J. Dempsey, B. Dionne, J. Fitzsimmons, A. Haghigat, J. Li, D. Low, S. Mutic, J.
Palta, H. Romeijn, and G. Sjoden, “A real-time MRI guided external beam
radiotherapy delivery system,” Med. Phys., vol. 33, p. 2254, 2006.
[7] J. J. W. Lagendijk, B. W. Raaymakers, A. J. E. Raaijmakers, J. Overweg, K. J.
Brown, E. M. Kerkhof, R. W. van der Put, B. H°ardemark, M. van Vulpen, and U. A.
van der Heide, “MRI/linac integration,” Radiother. And Oncol., vol. 86, pp. 25–29,

2008.
[8] B. Burke,M. Lamey, S. Rathee, B. Murray, and B. G. Fallone, “Radio frequency
noise from clinical linear accelerators,” Phys. Med. Biol., vol. 54, pp. 2483–2492,
2009.
[9] M. Lamey, B. Burke, E. Blosser, S. Rathee, N. De Zanche, and B. G. Fallone,
“Radio frequency shielding for a linac-MRI system,” Phys. Med. Biol., vol. 55, pp.
995–1006, 2010.
[10] M. Lamey, J. Yun, B. Burke, S. Rathee, and B. G. Fallone, “Radio frequency
noise from an MLC: a feasibility study of the use of an MLC for linac-MR systems,”
Phys. Med. Biol., vol. 55, pp. 981–994, 2010.
[11] B. Burke, “Measurement of radio frequency emissions from a medical linac,”
M.Sc. thesis, Univ. Alberta, Edmonton, AB, Canada, 2008.
[12] B. Richardson, R. Sheldrake, and C. Pirrie, “Thyratron grid protection and
monitor system,” in Proc. 16th IEEE Pulsed Power Conf., vol. 1, pp. 438–441, 2007.
[13] E. Okress, Crossed-Field Microwave Devices. New York: Academic, 1961.
[14] G. B. Collins, Microwave Magnetrons. Radiation Laboratory series no. 6, New
York: McGraw-Hill, 1948.
[15] R. P. Little, H. M. Ruppel, and S. T. Smith, “Beam noise in crossed electric and
magnetic fields,” J. Appl. Phys., vol. 29, no. 9, pp. 1376–1377, 1958.
[16] K. Yamamoto, H. Kuronuma, T. Koinuma, and N. Tashiro, “A study of
magnetron noise,” IEEE Trans. Electron Devices, vol. ED-34, no. 5, pp. 1223–1226,
May 1987.
[17] L. M. Groshkov, A. A. Gudkov, and M. I. Kuznetsov, “An experimental study of
the magnetron noise during the anode voltage-pulse rise time,” Radiophys. Quantum
Electron., vol. 21, no. 10, pp. 1060–1068, 1978.
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 19
Tương thích điện từ Trường ĐH Bách Khoa HN
[18] E. C. Landahl, F. V. Hartemann, G. P. Le Sage,W. E.White, H. A. Baldis, C. V.
Bennett, J. P. Heritage, N. C. Luhmann, and C. H. HO, “Phase noise reduction and
photoelectron acceleration in a high-Q RF gun,” IEEE Trans. Plasma Sci., vol. 26, no.

3, pp. 821–824, Jun. 1998.
[19] S. Goldberg, “On the design and measurement of hydrogen thyratron modulator
characteristics,” presented at the Tech. Minutes of the 3
rd
Hydrogen Thyratron Symp.,
Pentagon, Washington, DC, 1953.
Hình ảnh và tiểu sử tác giả không có trong quá trình xuất bản.
Họ tên: Đỗ Hữu Trọng 20