医科达Precise加速器真空系统故障检修

admin管理员组

文章数量:1530842

2023年12月25日发(作者：)

医科达Precise加速器真空系统故障检修

魏绪国

【摘 要】This paper described structure composition and working principle

of Elekta Precise linear accelerator vacuum system, and 4 classic faults of

this machine were explained. Through formulating specific checking and

maintenance method, these faults were solved. Therefore, it is necessary to

acquire structure composition, working principle and interconnected

control of linear accelerator vacuum system, which could promote quick

and accurate troubleshooting of these faults, minimize negative effects on

patient treatment.%本文阐述了医科达Precise直线加速器真空系统的组成部件和工作原理,探讨了真空系统故障的连锁控制并分析了4例典型故障的表现,通过制定具体的检查、判断及维修方法,使故障得到解除.因此,系统掌握直线加速器真空系统的结构组成、工作原理及连锁控制,能够快速、准确的分析、判断和排除故障,减少设备故障对放疗病人的影响.

【期刊名称】《中国医疗设备》

【年(卷),期】2017(032)008

【总页数】3页(P101-103)

【关键词】直线加速器;真空系统;电子枪;肿瘤放疗;离子泵

【作 者】魏绪国

【作者单位】聊城市人民医院 放疗科,山东 聊城 252000

【正文语种】中 文

【中图分类】TH774

医科达Precise 直线加速器是采用行波电子加速方式的高能加速器。由于其具有可拆卸的电子枪、偏转靶室、纹管、离子泵、波导窗以及较长的加速管，导致离子泵负荷较大、真空系统故障较多。但由于在医院现场检漏工具较少，高压部分不易测量、真空建立时间长、程序复杂，如何尽快的找到和排除故障一直是困扰医院工程师的问题。现就该型加速器真空系统的组成结构、主要部件的工作原理及典型故障的处理进行介绍，望对同行有所帮助。

为保证电子枪发射的电子在微波电场的作用下沿着设计的路径加速到要求的能量，加速管必须具有高的真空度，一般要求应低于10-6mbar（1 mbar=102 Pa）,其主要作用如下：① 防止电子枪阴极中毒、灯丝氧化，保证发射电子的效；② 减少运动电子在加速管内与残余气体分子的碰撞损失；③ 避免高场强的加速管内放电击穿。

真空系统主要由电子枪、行波加速管、波纹管、靶室、离子泵、微波输入输出耦合器、波导窗以及离子泵电源等部件组成[1-3]。具体结构，见图1。

电子枪为含阴极直热式自聚焦二极枪，由螺旋状灯丝、管状金属部分和玻璃外罩组成。通过一个带有“O”形密封圈的可拆卸环与加速管波导的输入端连接，其作用是向加速管发射足量的电子。

真空系统是由枪端（Gun端）和靶端（Target端）两个相同的抽速为30 L/S 的溅射式离子泵来维持。离子泵主要由阴极、阳极和磁铁组成[3-4]。其内部结构，见图2。

阳极为纵横排列的薄壁不锈钢筒，阴极为放置于阳极两端的两块钛板，阳极、阴极一起封装于不锈钢的外壳中，壳外加一永磁体，磁力线方向平行于阳极筒轴，垂直

于阴极钛板。阴阳极之间加有7.3 kV的直流高压，泵体内的残余气体分子在正交电磁场的作用下发生潘宁放电，产生的阳离子轰击阴极钛板，溅射出的钛原子形成新鲜的钛膜。通过钛膜的吸附作用和电清除作用清除真空系统内的残余气体，使真空度维持在10-6mbar以下，离子泵必须24 h工作。

枪、靶端的两个离子泵由两个相同的独立电源分别通过一根高压线供电，输出3.5～7.3 kV的直流电压，电源的输出电流即离子泵阴、阳极间的粒子流大小反映加速管内真空度，粒子流的大小可通过测量离子泵电源面板接线端子2和3之间的电压获得。为保证其24 h工作而不受加速器其他部分的影响，通过接口柜CB10开关单独供电。该电源为高内阻式，设有过流保护、30 s断电防打火保护和断电连锁保护。

真空系统的连锁保护设为二级，即＞10-4mbar和＞10-5mbar。当真空度＞10-5mbar时，切断高压使能（HT Enable）禁止出束，真空度降至要求值后自动恢复出束；当真空度＞10-4mbar时，切断高压使能的同时关闭电子枪供电电源，以保护电子枪和阴极[5]。

2.1.1 故障现象

出现“10-4trp G”连锁，提示枪端真空故障。

2.1.2 故障检查与处理

检查监视器真空显示，Vac Gun：-3.4；Vac Targ：-6.1。测量电源面板接线端子，枪电源V23：-5 Vdc；靶电源V23：-0.23 Vdc；枪端离子泵不热。由以上数据可知加速管内真空是好的，枪端离子泵没有工作。故障可能由枪离子泵电源或输出高压线及离子泵造成[6]。互换离子泵电源高压输出线无变化，说明离子泵电源正常，检查高压线本身也正常。断开枪离子泵输入线，测泵阴阳极间电阻为0.8 Ω（正常时应不通），说明两极间已短路[7-8]。将离子泵拆下，用木方轻敲泵体后再测两极不再通。可能是阴阳极间的杂质脱落或毛刺造成短路，进行清洁处理后复原，重

建真空，故障消失。

2.2.1 故障现象

出现“10-4trp T”连锁，提示靶端真空故障。

2.2.2 故障检查与处理

检查监视器真空显示，“Item 227 Vac Gun：-5.9；Item 228 Vac Targ：-3.3”。枪、靶端离子泵温度正常，测枪电源面板接线端子V23：-0.5 V；靶电源V23：-5.1 V。互换高压线连接电源，故障不变，说明靶端电源正常，故障应由高压线或离子泵引起[9-10]。断开高压线两端连接，测芯线与外线之间电阻为1.2 kΩ，说明高压线有问题。打开与电源连接的连接头，发现线间绝缘已烧黑，芯线连接处烧断。清除烧黑的绝缘材料，重新焊接芯线，然后用高压硅脂填充，加电后仍打火，把接头顶盖拧下，通电打火消失。1 h后枪端真空：-6.13，电压V23：-0.35 V；靶端真空：-6.15，电压V23：-0.32 V，出束正常。暂时不装顶盖以应急治疗病人，并订购新高压线。

2.3.1 故障现象

出现“10-4trp T”连锁，提示靶端真空故障。

2.3.2 故障检查与处理

检查监视器真空显示，“Vac Gun：-3.6；Vac Targ：-3.4”，离子泵发热。根据真空显示数值表明真空系统已破坏，离子泵已过流保护[11]。立即断开离子泵电源开关CB10，外接机械泵抽7 h后给离子泵加电，枪端可到-5.8，靶端可到-5.7，出束训练后正常。但2 h后又出现“10-4trp T”连锁，因此怀疑真空系统可能有杂质或漏气，于是用干燥的氮气连续充抽5次，重建真空，真空度和上次一样，但发现旋转机架时靶端真空度突然升到-4.5，随着机架的旋转又恢复到原来的数值[12-13]。检查电子枪、离子泵、微波采样口、波纹管等连接处正常，怀疑输出波导窗有泄漏，用真空密封胶涂抹后稍有改善，因此更加确信是波导窗的问题。更换

新的波导窗，用干燥的氮气反复充抽，以排除真空系统内漏进的SF6气体，重建真空。离子泵通电后枪端下降较快，靶端下降较慢，估计是因靶端SF6气体污染严重，2 h后枪端降到-5.9，靶端降到-5.7，转动机架数值基本不变，出束训练后两端均到-6以下，故障消失。

2.4.1 故障现象

出现“10-4trp T”连锁，提示靶端真空故障。

2.4.2 故障检查与处理

检查监视器真空显示，“Vac Gun：-4.6；Vac Targ：-3.5”，离子泵发烫。真空显示数值表明真空系统已破坏，立即断开离子泵电源开关CB10，用分析醇给离子泵降温[14]。外接机械泵抽7 h后给离子泵加电，枪端可将至-5.8，靶端可降至-5.6，但靶端下降较慢。旋转机架时靶端突然升至-3.8不再变化。因上次波导窗泄漏，SF6气体对靶端离子泵损伤较大，可能已不能工作。更换新离子泵后真空度仍不稳定，用电吹风加热靶端离子泵与加速管的连接管，真空度可降至-6.1，但转动机架时靶端又升至-4.2。当进行X线、电子线转换时（波纹管有伸缩运动）靶端真空度稍有波动，因此怀疑泵下连接管或波纹管有问题[15]。首先更换波纹管组件（drift tube assembly）,重建真空，靶端可降至-5.6，枪端可降至-5.8（不加枪电流时），转动机架和进行X线、电子线转换，数值基本不变。经过6 h的出束训练，枪、靶真空度稳定在-5.8和-5.7，出束正常，一周后降至-6.2和-6.3。

故障一根据溅射式离子泵长期工作后杂质容易脱落造成短路的特点，采用敲击法予以排除，延长了离子泵使用寿命。故障二提示高压线也是应注意的环节，特别是在连接头的内部，并提供了一种应急处理办法。故障三和故障四故障现象相同，但故障点不同。用电吹风加热利用热胀冷缩来改变漏气点状态，观察真空度数值变化，是一种确定故障范围的有效办法。

特别注意的是，重建真空时外接机械泵的抽气时间应使真空度降至-4以下，以保

证离子泵电源顺利启动并减少离子泵的负荷，延长其使用寿命。同时密切关注离子泵温度，若过热应立即关闭其电源，继续使用机械泵。

枪灯丝训练时（特别是更换枪灯丝后），只有当真空度降至-5.5以下才可接上灯丝电源线，且在不出束条件下电流值由0逐渐增加（因灯丝发热后真空数值会明显上升）。若真空度升至-5.0以上，应立即将电流降回原来值，待真空度下降至-5.5以下再升枪电流，直到最大待机电流（电子线时为4A，X线时5.25A）时真空度仍稳定才可出束训练[16]。出束训练也应按从小电流到大电流、低剂量率到高剂量率的顺序进行，直至出束过程中真空度稳定在-5.5以下才可治疗病人。这样可有效保护灯丝和阴极，延长其使用寿命。

【相关文献】

[1] 顾本广.医用加速器[M].北京:科学出版社,2003:238-275.

[2] 杨绍洲,陈龙华,张树军.医用电子直线加速器[M].北京:人民军医出版社,2004:93-98.

[3] 宫良平.放射治疗设备学[M].北京:人民军医出版社,2010:239-250.

[4] 王俐,陈维平.直线加速器离子泵故障与与真空破坏的鉴别[J].中国医疗设备,2004,19(3):71.

[5] 祁增凌,钟珊珊,杨有业,等.医科达Precise 直线加速器真空系统原理与故障处理[J].医疗卫生装备,2012,33(6):129-130.

[6] 蒋泽,刘仁云,唐志全,等.医科达加速器电子枪灯丝更换及高真空的处理[J].中国医疗器械杂志,2009,33(4):303-304.

[7] 陈晓,刘旭红.医科达Precise 加速器10-4 TRIP T 连锁特殊故障的检修[J].医疗装备,2008,21(8):48.

[8] 杨敬渠,李刚.医科达医用直线加速器真空系统维修改善[J].医疗卫生装备,2010,31(11):149-150.

[9] 徐小虎,邓锦明,敖叔平,等.医用电子直线加速器Precise真空系统及常见故障[J].医疗装备,2015,28(11):49-50.

[10] 刘艳,王凯,封明.医科达Precise直线加速器常见故障及解决方法[J].中国医疗设备,2010,25(8):133.

[11] 温盈盈,郑义辉,高艺芬,等. Precise医用直线加速器治疗床故障检修[J].中国医疗设备,2016,31(8):166.

[12] 李晓春,陈俊.医用电子直线加速器真空泵工作原理与故障排除[J].企业科技与发展,2010,288(18):14-15.

[13] 蒋华良.直线加速器真空故障维修经验总结[J].中国新技术新产品,2015,(20):81.

[14] 詹伟国.离子泵在直线加速器中的应用[J].现代医学仪器与应用,2003,15(4):31-32.

[15] 宋天一,吴建军,孟保文,等.Precise 加速器枪灯丝的更换及调整[J].中国医疗设备,2010,25(11):123.

[16] 张春光.Precise 直线加速器EP130S 离子泵电源装置问题的探讨[J].医疗装备,2006,19(10):70-71.

本文标签： 真空离子故障加速器电源