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Precise直線加速器真空故障與維修論文
我院2005年引進醫(yī)科達precise直線加速器，配有3檔能量光子線，最近5年平均每天使用時間超過16h，故障率較高。醫(yī)科達Precise直線加速器是行波電子加速方式的高能加速器，具有可以拆卸的電子槍、偏轉(zhuǎn)靶室、波紋管、離子泵、波導(dǎo)窗以及近3m長的加速管，離子泵負荷大，真空系統(tǒng)故障較多�，F(xiàn)就該型加速器真空系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、主要部件工作原理及幾種故障的處理進行介紹。
1醫(yī)科達加速器的基本結(jié)構(gòu)
醫(yī)用直線加速器由加速管系統(tǒng)、微波系統(tǒng)、電子發(fā)射系統(tǒng)、高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、束流控制系統(tǒng)、輻射系統(tǒng)等組成[1]。加速器的加速管須保持超高真空（10-8~10-12Torr/10-5~10-9Pa），設(shè)置真空的目的是：首先是為了防止加速管內(nèi)的高壓打火；其次是為了避免電子發(fā)射系統(tǒng)（電子槍）的燈絲因氧化而燒斷；再次是為了避免電子與空氣分子碰撞而損失能量[2]。醫(yī)科達Precise醫(yī)用直線加速器的真空區(qū)域包括：電子槍、加速管、靶室、耦合器、波導(dǎo)窗、離子泵、排氣口。
2真空系統(tǒng)
醫(yī)科達Precise直線加速器的真空系統(tǒng)的主要組成有：離子泵2個、離子泵電源模塊（PSU）、高真空閥門、排氣口、真空聯(lián)鎖[3]。
2.1離子泵工作原理直線加速器正常工作時的加速管，由兩個離子泵維持超高真空，槍端一個，靶端一個。當(dāng)加速管剛開始建立真空時，由于此時真空度不在離子泵的工作范圍內(nèi)，需關(guān)掉離子泵電源，外接一個分子泵獲取一個相對較低的真空狀態(tài)，將管內(nèi)壓力抽到10-3Pa（當(dāng)屏幕監(jiān)測真空讀數(shù)為-5.8，即10-5.8Torr）以下，再改用連接在加速管兩端的離子泵繼續(xù)抽到超高真空狀態(tài)。離子泵的工作電源是由裝在機架的PSU提供的3~7kV高壓直流電源，離子泵必須24h工作，中間不允許停機或者短時間停機，所以離子泵的PSU電源要與機器主電源分開并且相互獨立供電，保證在關(guān)機狀態(tài)下離子泵仍在工作[4]。加速管的槍端和靶端的真空度，在控制室和治療室都能顯示，以便觀察。
2.2真空連鎖如果直線加速器實施治療時，加速管內(nèi)壓力上升至10-5Torr，會PRF中斷并且暫停出射線，保護波導(dǎo)窗，但當(dāng)加速管的真空回到10-5Torr以下時，直線加速器會重新開始出射線。若加速管內(nèi)的壓力升到10-4Torr以上，此時真空度已經(jīng)不在離子泵的工作范圍，無法使用離子泵回到超高真空的狀態(tài)，直線加速器不但會停止出射線，而且會停止電子槍燈絲的供電，以防高溫的燈絲遇到氧氣蒸發(fā)，保護燈絲壽命[5]。真空度下降，有可能是離子泵故障，也有可能是整個真空系統(tǒng)有微小漏氣點，當(dāng)維修需要破壞真空時，需用干燥的高純氮氣填充，這樣下次重建真空時，可以減少外部空氣的影響。
2.3真空檢測離子泵的放電電流可以真實地反映加速管內(nèi)的真空狀態(tài)，離子泵電流和真空度對應(yīng)關(guān)系測算顯示，離子泵工作電流大則真空度低，離子泵工作電流小則真空度高，所以離子泵不但是超高真空獲得保持的設(shè)備，也是真空的取樣檢測設(shè)備。
3故障
3.1故障一3.1.1故障現(xiàn)象治療過程中突然中斷，出現(xiàn)T10-5或G10-5聯(lián)鎖。3.1.2分析與檢修進入直線加速器維修模式下查看真空顯示數(shù)值，槍或者靶方向讀數(shù)下降，離子泵放電電流增大，另外一個方向數(shù)值正常，手摸數(shù)值變化方向離子泵泵體發(fā)熱，關(guān)掉離子泵的電源。調(diào)換兩個方向離子泵的電源，排查供電電路是否異常，結(jié)果正常，所以可能是離子泵的問題，分析是離子泵金屬鈦膜脫落，吸附能力減弱。用無水乙醇擦涂泵體表面，風(fēng)扇冷卻一段時間后，給離子泵供電，故障離子泵放電電流沒有變化。兩個吸附鈦板間應(yīng)有濺射出的鈦造成短路，經(jīng)多次敲擊泵體后，真空度逐漸上升到正常值，過程中需要注意離子泵發(fā)熱或者電流值上升，需要及時斷電降溫。使用一段時間又出現(xiàn)相同真空故障，同時敲擊離子泵殼體無變化，懷疑離子泵內(nèi)部嚴重短路，毒化嚴重，需更換離子泵，更換離子泵然后重建真空，真空系統(tǒng)恢復(fù)正常。3.2故障二3.2.1故障現(xiàn)象開機時出現(xiàn)T10-4和G10-4聯(lián)鎖3.2.2分析與檢修在service模式下查看真空數(shù)值，槍方向、靶方向數(shù)值均大于10-4Torr，用手摸2個離子泵均發(fā)燙，懷疑有微漏處。需要吊起小機頭，拆掉覆蓋上面的防護鉛塊，直到露出波紋管、靶和真空盒等真空器件，使用示漏劑或者示漏氣體查找漏氣部位，排查到漏氣部位然后進行后續(xù)處理，經(jīng)檢測，發(fā)現(xiàn)靶端連接波紋管結(jié)構(gòu)的膠圈漏氣，排掉內(nèi)循環(huán)冷卻水，移開水管，使用醫(yī)科達配給的兩角勾板手鉤住加速管和波紋管連接處卡槽，使用塑料袋裝干燥純氮氣破壞真空，逆時針旋轉(zhuǎn)3~5圈，拆下來的彈性密封圈已經(jīng)硬化需要更換，更換后重建真空，真空系統(tǒng)恢復(fù)正常[6]。另外一種情況是長時間斷電可能導(dǎo)致真空度升至10-4Torr以上，我院所處湛江市南鄰南海，每年7、8月份均有強臺風(fēng)過境，2015年10月有一次斷電超過24h、真空上升至10-4Torr以上，這種情況下通電后離子泵由于不在工作范圍內(nèi)，電流特別大然后發(fā)熱，如不及時斷電重建真空，離子泵會燒壞，需要斷開2個離子泵電源，外接分子泵重建真空到10-5.8Torr，然后換離子泵繼續(xù)抽真空[7]。
4小結(jié)
醫(yī)科達直線加速器因為行波加速模式，加速管比較長且復(fù)雜，對真空要求較高，并且重建真空的過程是比較長的，需要耗費1~2d的時間。我們在使用中也總結(jié)了一些經(jīng)驗，盡量不破壞真空，如果真空數(shù)值沒有高于10-5Torr，我們盡量使用機器上的2個離子泵進行真空的還原，還原過程中要注意溫度的變化，反復(fù)停開電源降溫，使真空穩(wěn)定，這樣是最節(jié)約時間的處理方法。目前主力機型已經(jīng)過渡到我們新安裝的synergy，precise故障率也有所降低，兩者同為醫(yī)科達加速器，加速結(jié)構(gòu)大致一樣，12年的precise使用經(jīng)驗有好多適用synergy。
［參考文獻］
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