專技高考-醫事放射師放射線器材學(包括磁振學與超音波學)107 年第 60 題單選題
醫用直線加速器中的加速管,透過下列何者進行電子加速?
A高頻電磁波正確答案
B超音波
C旋轉磁極
D低頻電磁波
A正確答案
醫用直線加速器(LINAC)利用高頻電磁波(微波)在加速管中產生行進波或駐波,推動電子加速至接近光速。
為什麼答案是 A
正解。LINAC 使用 magnetron 或 klystron 產生 GHz 等級的高頻電磁波(微波,約 3 GHz / S-band 或 10 GHz / X-band),導入加速管(waveguide)形成行進波或駐波電場,推動電子束沿直線加速。
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完整詳解
Pro · 無限重點 醫用直線加速器(LINAC)利用高頻電磁波(微波)在加速管中產生行進波或駐波,推動電子加速至接近光速。
看到「直線加速器」+「加速電子」→ 直接選微波/高頻電磁波。超音波是診斷影像用,與加速無關。
逐選項分析
A✓ 正確
正解。LINAC 使用 magnetron 或 klystron 產生 GHz 等級的高頻電磁波(微波,約 3 GHz / S-band 或 10 GHz / X-band),導入加速管(waveguide)形成行進波或駐波電場,推動電子束沿直線加速。
B✕ 陷阱
錯誤。超音波屬於機械波(聲波),用於診斷影像或治療熱效應,無法在真空加速管中傳遞,更無法加速帶電粒子。考生若沒掌握加速原理易誤選。
C✕ 陷阱
錯誤。旋轉磁極是迴旋加速器(cyclotron)或同步加速器的概念,利用磁場使粒子做圓周運動。直線加速器走直線,靠電場加速,不靠磁場旋轉。
D✕
錯誤。低頻電磁波波長過長、能量密度低,無法在加速管內形成有效的高梯度加速電場。LINAC 必須使用 GHz 等級的微波才能達到所需加速梯度(MV/m)。
醫用直線加速器(LINAC)核心構造
| 元件 | 功能 | 備註 |
|---|
| 微波產生器 | 產生高頻電磁波 | Magnetron(小型)或 Klystron(大型) |
| 電子槍 | 提供電子源 | 熱離子發射 |
| 加速管 Waveguide | 電子加速空間 | 行進波或駐波,真空狀態 |
| 偏轉磁鐵 | 彎曲電子束方向 | 通常 90° 或 270° 彎轉 |
| 靶/散射箔 | 產生 X 光或電子束 | 高 Z 材料(鎢) |
B(超音波)和 D(低頻電磁波)都是用「波」來干擾。超音波屬機械波不是電磁波;低頻電磁波雖是電磁波但能量不足。考生若只記「用波加速」會誤判,必須記到「高頻」「微波」這個關鍵詞。