西門子PRIMUS-H型直線加速器罕見故障分析

袁一戈 王小虎 高麗英 趙 林 杜瑞琴

西門子PRIMUS-H型直線加速器的加速管較為特殊，是由柵極電子槍、加速波導(dǎo)、鈦泵、微波輸入窗、電子輸出窗及偏轉(zhuǎn)盒、冷卻系統(tǒng)組成，所有部件焊接為一個整體。在這條電子傳輸?shù)穆窂缴先魏我粋€部件出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致加速器不能正常出束。其始發(fā)點電子槍為電子產(chǎn)生的地方。

直線加速器常見故障如下。

(1)陰極發(fā)射電子的能力下降、電子槍自然老化或管內(nèi)真空度長期不好導(dǎo)致陰極氧化發(fā)射電子能力下降，不能正常發(fā)射出電子束。產(chǎn)生的電子要靠微波來加速提升能量，微波由微波輸入窗輸入。微波輸入窗為2 mm厚的高純陶瓷片，當(dāng)微波傳輸系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生嚴重的高頻打火導(dǎo)致其破裂使加速腔內(nèi)的真空度嚴重破壞。

(2)微波傳輸系統(tǒng)內(nèi)的耐壓氣體如F12、SF6的分解物從裂縫充入高真空的加速腔內(nèi)并附著在腔內(nèi)表面導(dǎo)致其報廢。出現(xiàn)打火連鎖報警應(yīng)該及時予以檢查，避免更大的損失。鈦泵的主要作用是吸附加速管工作過程中放出的氣體，從而保持加速管內(nèi)的高真空度。其工作原理是利用磁場和高壓電場使氣體不斷的電離并將氣體離子吸附到鈦泵的陽極和陰極上。

(3)偏轉(zhuǎn)盒和電子輸出窗的作用是對被加速的電子進行能量篩選，不符合的電子束對其進行吸收，符合能量的電子束經(jīng)電子輸出窗輸出轟擊重金屬靶(原來為高純度金靶，現(xiàn)更換為鎢靶)產(chǎn)生X射線或直接出電子線進行治療。

1 故障現(xiàn)象

在加速器治療患者過程中。開始時劑量正常在治療沒結(jié)束前機器突然停止出束。加速器顯示器顯示“25 Vacuum over current curren〉15 uA”“27 high voltage over current”兩個連鎖隨后機器不能正常出束。

2 故障分析及排除

由連鎖提示可知，為鈦泵不能正常工作使加速管內(nèi)真空度下降導(dǎo)致加速器不能正常出束。進入機房對加速器的鈦泵進行檢查。

用萬用表測量鈦泵的電源的電流＞15 uA。參考值要＜8 uA為合適因為真空下降不知道是鈦泵本身引起的還是內(nèi)部有漏點引起的，先排除外部因素也就是鈦泵本身。關(guān)掉鈦泵電源，摘掉鈦泵與加速管連接的高壓接頭，再打開鈦泵電源，測得鈦泵電源電流仍為＞15 uA。若鈦泵電流仍＞15 uA則說明鈦泵電源、高壓電纜或高壓接頭有漏電，反之說明加速管內(nèi)有問題。此時接上鈦泵與加速管的高壓接頭，打開鈦泵電源測得其電流仍為＞15 uA。在加速器待機時鈦泵電流正常出線時發(fā)生真空連鎖，說明鈦泵本身有漏電，加速管有輕微的漏氣。出現(xiàn)上述的情況是因為不出線時加速管的漏氣速率與鈦泵的抽速大致相同，故鈦泵電流基本正常。當(dāng)出射線時，高能電子束使管內(nèi)氣體電離過程加劇，鈦泵的抽真空能力達不到，因此電流加大出現(xiàn)真空連鎖。將鈦泵電源、高壓電纜、高壓接頭更換后機器出束正常。

3 故障總結(jié)

通過上述故障分析產(chǎn)生該故障的原因是由于設(shè)備長期使用老化所至。其次，分析故障時，要及時發(fā)現(xiàn)此類故障是在什么狀態(tài)下產(chǎn)生的，及時排除正常的元器件少走彎路，爭取寶貴的維修時間。同時要盡快恢復(fù)機器正常狀態(tài)，不耽誤患者的正常治療進程。維修結(jié)束后，檢查其他相關(guān)部件有無受損，若參數(shù)漂移及時更換，定期更換老化部件，以免存在故障隱患。

[1]顧本廣.醫(yī)用加速器[M].北京:科學(xué)出版社,2004.

[2]劉乃泉.加速器理論[M].2版.北京:清華大學(xué)出版社,2004.

[3]姚充國.電子直線加速器[M].北京:科學(xué)出版社,1986.

[4]徐建銘.加速器原理[M].北京:科學(xué)出版社,1981.

[5]孫東.醫(yī)用電子直線加速器脈沖調(diào)制器檢修流程[J]醫(yī)療設(shè)備信息,2005,20(8):57.