醫(yī)用直線加速器真空系統(tǒng)的控制

摘要：目的 分析醫(yī)用直線加速器真空系統(tǒng)的工作原理，探討控制方法，總結(jié)常見故障處理方法。方法 以醫(yī)科達(dá)直線加速器為例，闡述直線加速器的一級(jí)真空裝置-真空泵車與二級(jí)真空裝置-濺射離子泵工作原理，循證分析故障原因，總結(jié)保養(yǎng)與故障維修方法。結(jié)果 通過探討真空系統(tǒng)原理，總結(jié)出真空泵車基本維護(hù)與保養(yǎng)措施，濺射離子泵常見故障排除措施。結(jié)論 掌握真空系統(tǒng)工作原理與構(gòu)造，循證保養(yǎng)維護(hù)，可有效提高機(jī)器使用壽命，保障運(yùn)行穩(wěn)定性，盡快修復(fù)故障。

關(guān)鍵詞：醫(yī)院直線加速器；真空系統(tǒng)；故障維修醫(yī)用直線加速器是腫瘤放射治療的粒子加速裝置，又稱\"粒子加速器\"，簡(jiǎn)稱\"加速器\"，實(shí)施放療的根本目的在于對(duì)目標(biāo)區(qū)域腫瘤細(xì)胞給予盡可能高的劑量，給予正常組織盡可能少的照射，以保障治療效果而減少副作用，因此治療的關(guān)鍵在于粒子輸出的劑量穩(wěn)定。真空系統(tǒng)技術(shù)是醫(yī)用直線加速器關(guān)鍵技術(shù)之一，是保障加速器工作的重要技術(shù)。本文以目前醫(yī)科達(dá)SL-18型電子直線加速器為例，分析其真空系統(tǒng)工作原理與設(shè)計(jì)布局，為系統(tǒng)控制提高理論基礎(chǔ)。

1基本布局

醫(yī)科達(dá)SL-18為行波加速器，顧名思義是以行波方式加速電子，有別于駐波加速器，其真空系統(tǒng)主要包括加速管、電子槍、輸出漂移管、偏轉(zhuǎn)室、靶窗以及離子泵構(gòu)成，各主要元件均處于高密閉的真空體中[1]。一款合格的直線加速器其真空系統(tǒng)壓強(qiáng)應(yīng)＜10-6Torr，加高壓后壓強(qiáng)＜5×10-6 Torr，在此標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)才可保障非工作狀態(tài)下系統(tǒng)質(zhì)量穩(wěn)定和工作狀態(tài)下槍燈絲的有效激發(fā)，而保障與維持真空狀態(tài)的關(guān)鍵元件為真空泵車與濺射離子泵[2]。

2第一級(jí)真空元件-真空泵車

2.1真空泵車的應(yīng)用電子直線加速器是高精密儀器設(shè)備，對(duì)運(yùn)行穩(wěn)定性要求極高，在安裝之初與維修時(shí)為保證器械狀態(tài)達(dá)到工作標(biāo)準(zhǔn)，排除外在因素特別是空氣因素的干擾，必須建立合格的真空環(huán)境，運(yùn)用真空泵車非常關(guān)鍵。

2.2真空泵車工作原理真空泵車并非直線加速器元件，一般大型醫(yī)院均有配備，常用的泵車帶有旋轉(zhuǎn)式機(jī)械泵，為增強(qiáng)功率可運(yùn)用氣鎮(zhèn)裝置，以提高極限壓強(qiáng)，理論上真空泵車創(chuàng)造一級(jí)真空壓強(qiáng)越高，離子泵工作負(fù)荷越低。真空泵車包括捕獲裝置與皮拉尼真空計(jì)裝置。本文以PD/2型真空泵車為例，它采用二級(jí)機(jī)械噴氣裝置，排氣量可到5m3/h，使用氣鎮(zhèn)時(shí)極限壓強(qiáng)可達(dá)10-2Torr。

前置捕獲裝置，其工作原理是運(yùn)用具有吸附能力的人工沸石捕獲真空泵抽離的水汽、雜質(zhì)等物質(zhì)，同時(shí)防止油水等液體反流至真空系統(tǒng)。人工沸石是一種消耗性物品，其活性狀態(tài)影響吸附效用，因此應(yīng)定期進(jìn)行保養(yǎng)，再活化，具體流程如下：①斷離隔離閥A與B，打開啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)泵；開隔離閥B，將皮拉尼計(jì)調(diào)至1擋，打開鎮(zhèn)氣調(diào)解；②打開HEATER，預(yù)熱捕獲裝置，待壓強(qiáng)度數(shù)至0.04Torr后關(guān)閉HEATER，待機(jī)器冷卻后再等待數(shù)小時(shí)，關(guān)閉鎮(zhèn)氣調(diào)節(jié)，將皮拉尼計(jì)量程調(diào)至2檔，數(shù)分鐘后壓強(qiáng)一般可達(dá)到7mTorr，此時(shí)一般活化完成；③斷離皮拉尼計(jì)，關(guān)閉隔離閥B，關(guān)閉真空泵車電流[3]。應(yīng)注意皮拉尼計(jì)工作是否正常，特別是氣壓敏感電阻敏感器易發(fā)生故障，一般來說氣壓越高其阻值越小。

3二級(jí)真空裝置-離子泵

3.1濺射離子泵直線加速器其真空系統(tǒng)運(yùn)作的必要條件是壓強(qiáng)應(yīng)＜10-6Torr，加高壓后壓強(qiáng)＜5×10-6Toor，當(dāng)在實(shí)際運(yùn)作過程中，受分子運(yùn)動(dòng)、機(jī)械精密度、維修保養(yǎng)等因素影響，其真空壓強(qiáng)可能會(huì)產(chǎn)生變化，而濺射離子泵是保障維持真空系統(tǒng)壓強(qiáng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的必備機(jī)械。因此在斷電持續(xù)6h以后，應(yīng)開機(jī)查看系統(tǒng)壓強(qiáng)，若其壓強(qiáng)數(shù)級(jí)在10-4Torr可關(guān)閉兩個(gè)離子泵電源，減少離子泵負(fù)荷，待真空泵工作持續(xù)6h后在開啟，此項(xiàng)舉措可有效提升離子泵使用壽命。

3.2濺射離子泵工作原理濺射離子泵內(nèi)部內(nèi)有一對(duì)晶體鈦陰極平行面，兩陰極板夾層內(nèi)垂直分布有諸多特殊材料制成的陽級(jí)，運(yùn)用陶瓷絕緣后，外包附磁力線與陰極板垂直的低漏磁場(chǎng)，磁體運(yùn)用1000Gs永磁體[3]。在真空泵車創(chuàng)造一級(jí)真空條件后，于陰陽級(jí)間加載數(shù)千伏的電壓，電離泵內(nèi)氣體分子，發(fā)生潘寧放電現(xiàn)象，其產(chǎn)生的陰離子轟擊陰極上的鈦引起強(qiáng)烈濺射，產(chǎn)生帶有活性的鈦離子圍繞于陽極捕捉如氧、氮等活性氣體分子，并被陽極聚集，此時(shí)殘余的惰性氣體分子被離化后也可被吞滅，從而達(dá)到更高品質(zhì)的真空環(huán)境。

3.3維修與保養(yǎng)濺射離子泵屬于高精密儀器，出現(xiàn)重大故障需要特殊維修，而針對(duì)可簡(jiǎn)單處理故障則需要據(jù)故障現(xiàn)象，循證分析。一般來說出現(xiàn)上述故障的原因可能有兩種：①靶端泄露，負(fù)荷過載出現(xiàn)燒機(jī)；②已達(dá)工作壽命。此時(shí)應(yīng)積極排查靶端泵是否工作正常，采用電源插頭互換、檢查槍端泵體是否發(fā)熱，以判斷泵體是否工作。

結(jié)合濺射離子泵的工作原理，若燒機(jī)最有可能的原因?yàn)闃O板化合鈦板負(fù)荷過大，化合物堆積過多，雜質(zhì)嚴(yán)重脫落造成卡機(jī)，影響放電。此時(shí)采取簡(jiǎn)單的\"敲擊\"方法，于離子泵下墊護(hù)一塊木板，有節(jié)奏的大力敲擊，敲擊后重新開機(jī)若見壓強(qiáng)恢復(fù)至正常范圍，可正常使用。

4結(jié)論

掌握真空系統(tǒng)工作原理與構(gòu)造，循證保養(yǎng)維護(hù)，可有效提高機(jī)器使用壽命，保障運(yùn)行穩(wěn)定性，盡快修復(fù)故障。因此在實(shí)際操作過程中，應(yīng)努力提高知識(shí)儲(chǔ)備，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，可提高工作效用。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘弟.醫(yī)用電子直線加速器質(zhì)量控制調(diào)查研究[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2012，9(10):41-45.

[2]李林鴿．\"醫(yī)用直線加速器設(shè)備技術(shù)新進(jìn)展及質(zhì)量控制與維修培訓(xùn)班\"圓滿結(jié)束[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2011，11(4):28-30.

[3]鄧秉林，周錦寶，薛紀(jì)欽.BEPCⅡ直線加速器真空系統(tǒng)[J].真空，2011，51(2):13-14.

編輯/許言