KB1800加速器真空故障的分析和排除

劉豐華

KB1800加速器真空故障的分析和排除

劉豐華①

醫(yī)用電子直線加速器是目前最常用的腫瘤放射治療設(shè)備，其治療原理是利用電離輻射對(duì)惡性腫瘤進(jìn)行照射使腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)受到抑制而致死，從而達(dá)到治療目的[1-2]。醫(yī)用電子直線加速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，需要維修工程師進(jìn)行專業(yè)化維護(hù)，把機(jī)器故障的發(fā)生率降到最低。加速器真空系統(tǒng)故障的檢修過(guò)程非常復(fù)雜，是直線加速器故障檢修的難點(diǎn)。通過(guò)對(duì)KB1800加速器真空系統(tǒng)VAC2故障處理，簡(jiǎn)要介紹加速管真空故障的可能原因、排查過(guò)程以及故障最終的解決辦法。詳細(xì)描述更換靶組件的具體步驟過(guò)程，供同行參考。

1 故障現(xiàn)象

正常開(kāi)機(jī)預(yù)熱完畢后，試機(jī)出束時(shí)提示VAC2連鎖故障(加速管真空電流＞350 μA或者槍真空電流＞40 μA)。進(jìn)入維修模式后，發(fā)現(xiàn)加速管真空電流為380～400 μA，用低檔能量(6E)低劑量率(100)出束，發(fā)現(xiàn)連續(xù)沖擊多次后加速管真空電流可以降到＜350 μA，此時(shí)出束正常。此后逐漸增大能量檔和劑量率，加速管真空電流可以保持在＜350 μA，不出束時(shí)能保持在50μA左右。此后治療患者時(shí)連續(xù)出束未報(bào)VAC2連鎖，但是第二日早上故障依舊，連續(xù)數(shù)日未見(jiàn)好轉(zhuǎn)。此故障如不急時(shí)解決，則可因打火導(dǎo)致加速管報(bào)廢。

2 故障分析

加速管真空此類故障的形成因素可能有：①真空高壓電源故障；②真空控制電路故障；③真空部件泄漏；④鈦離子泵本身性能下降或損壞；⑤真空內(nèi)部水冷部件出現(xiàn)泄露[3]。根據(jù)故障現(xiàn)象分析，速調(diào)管真空電流在正常范圍之內(nèi)，與速調(diào)管無(wú)關(guān)，故障發(fā)生的部位應(yīng)在加速管部分。加速管真空電流急速?zèng)_高的現(xiàn)象，在經(jīng)過(guò)多次出束沖擊之后會(huì)出現(xiàn)緩和，真空電流可以降到＜350 μA，之后無(wú)論是電子線還是X射線都能正常出束，盡管出束時(shí)加速管電流維持在較高的水平(100μA以上)。因此判斷故障點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是真空部件泄露或真空內(nèi)部水冷部件泄露[4-5]。

3 故障原因

3.1 高壓電源故障

真空高壓電源故障，多由真空控制電路故障和鈦離子泵本身性能下降或損壞造成；經(jīng)檢查測(cè)試該部分正常。

3.2 真空管泄露故障

真空部件泄漏主要原因是真空部件的焊接處或金屬波紋管存在縫隙，以及真空部件的密封墊圈連接不緊密[6]。逐步檢查槍和加速管的連接處，波導(dǎo)窗和加速管的焊接處，與真空室相通的主泵、槍泵和真空閥門(mén)的連接處，偏轉(zhuǎn)磁鐵的輸出窗，能量開(kāi)關(guān)的波紋管，靶的波紋管。用丙酮逐一涂抹可疑部位，觀察真空度的變化，結(jié)果未發(fā)現(xiàn)真空電流發(fā)生明顯的改變，可以斷定不存在真空部件外部的泄漏。

3.3 真空加速管內(nèi)部水冷部件故障

加速管內(nèi)部需要水冷卻的部件可能受到水的銹蝕或因高溫發(fā)生形變而產(chǎn)生裂隙，導(dǎo)致水蒸汽泄入，如能量開(kāi)關(guān)、靶和偏轉(zhuǎn)磁鐵等水路。檢查步驟：①關(guān)掉水泵電源，斷開(kāi)靶的水冷管路，用壓縮空氣吹干冷卻水管；②打開(kāi)水泵電源，記錄此時(shí)加速管真空電流為50 μA左右；③等待數(shù)小時(shí)后發(fā)現(xiàn)真空電流在逐漸變小，達(dá)到了5 μA左右，說(shuō)明真空度下降與靶的水冷有關(guān)；④再往水管內(nèi)加丙酮，真空電流便很快又升到50 μA以上。可以斷定故障點(diǎn)是靶的水冷卻故障導(dǎo)致加速管真空度下降，需要更換整個(gè)靶組件。

4 故障處理

4.1 換靶

由于更換靶組件需要破壞真空系統(tǒng)，因此整個(gè)步驟必須非常小心。

(1)拆完機(jī)頭兩側(cè)的鉛塊，將機(jī)架固定在90o。

(2)關(guān)閉水泵電源、斷開(kāi)離子泵電源，斷開(kāi)槍電源。

(3)使用渦輪分子泵機(jī)組抽加速管外圍真空，并用純氮?dú)鉀_洗多次。

(4)加速管內(nèi)灌入純氮?dú)猓拐婵障到y(tǒng)受到氮?dú)獾谋Ｗo(hù)。

(5)小心拆下靶組件，換上新的靶。

(6)裝上靶的水冷管路，打開(kāi)水泵電源，注意檢查接頭處是否漏水。

(7)繼續(xù)抽真空，真空度達(dá)到1.33×10-1Pa時(shí)主閥關(guān)閉，離子泵開(kāi)始工作，將真空抽到1.33×10-5Pa[7]。

經(jīng)過(guò)一個(gè)晚上觀察，加速管的真空電流已經(jīng)下降到了8～10 μA，電子槍真空電流下降并維持在5 μA左右，真空狀況已經(jīng)明顯好轉(zhuǎn)。

4.2 煉微波

用示波器觀察RFDR信號(hào)和LRWR2信號(hào)，保證波形正常的情況下，微調(diào)維修模式下的同步脈沖欄中的激勵(lì)源(μS)值，從14.0往下降到7.0便完成練微波。激勵(lì)源值下降過(guò)程中觀察加速管真空電流必須保持在＜350 μA。

4.3 煉電子槍

燈絲的壽命與加速管內(nèi)的真空度和冷態(tài)加電沖擊次數(shù)相關(guān)，電子槍的燈絲必須充分預(yù)熱，才能達(dá)到良好的工作效率。將機(jī)器220 V電源接入調(diào)壓器，再調(diào)節(jié)電壓值輸入電子槍燈絲接線柱(紅色和黑色)給燈絲預(yù)熱，從0.1 V開(kāi)始往上加，當(dāng)電子槍真空電流下降并維持在20～30 μA時(shí)，可以把輸入電壓調(diào)到0.2 V；以此類推，輸入電壓從0.1 V升到7.5 V(實(shí)際槍燈絲額定電壓為6.3 V)后煉槍完成。

4.4 煉靶

遵循先出低能量低劑量率再出高能量高劑量率的原則，先反復(fù)用低能電子線低劑量率出束，再選用較高能量電子線檔低劑量率出束。加速管真空電流穩(wěn)定到≤100 μA，電子槍真空電流≤5 μA時(shí)，便可以進(jìn)行打靶出束，用8X檔低劑量率出束，直到加速管真空電流能保持一個(gè)理想狀態(tài)。經(jīng)過(guò)一個(gè)星期的維修調(diào)試，加速器已經(jīng)可以正常出束。并經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的觀察，加速管真空電流已經(jīng)恢復(fù)到正常水平。

5 小結(jié)

由于KB1800加速器X射線靶處于真空中，給靶體故障判斷帶來(lái)很大困難，分析此次靶體故障的主要原因：①水冷卻管道漏水，導(dǎo)致真空度下降；②長(zhǎng)期被電子撞擊，并不斷產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致靶面凹凸不平，甚至擊穿，產(chǎn)生泄漏，使水分子進(jìn)入到真空系統(tǒng)中，水在真空狀態(tài)下逐漸蒸發(fā)，使離子泵在短時(shí)內(nèi)難以提高真空度。

加速器真空系統(tǒng)的維修是一個(gè)復(fù)雜且耗時(shí)的過(guò)程，維修人員要做好充分的準(zhǔn)備，掌握整個(gè)真空系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)備好渦輪分子泵機(jī)組和純氮?dú)?，?zhí)行好每個(gè)維修步驟，盡量把更換靶組件對(duì)真空系統(tǒng)的破壞降到最低程度。靶裝好之后的煉微波、煉槍和煉靶每個(gè)步驟都非常重要，必須引起維修人員的高度重視。

[1]顧本廣.醫(yī)用加速器[M].北京:科學(xué)出版社,2003:5-12.

[2]楊紹洲,陳龍華,張樹(shù)軍.醫(yī)學(xué)電子直線加速器[M].北京:人民軍醫(yī)出版社,2004:104

[3]林玉峰,張魯閩.瓦里安2100C加速器真空故障的分析與排除[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備,2011,8(10):85-88.

[4]楊紹洲.加速器鈦泵的原理和維護(hù)[J].醫(yī)療設(shè)備信息, 2003,18(10):29-30.

[5]王金平,潘曉紅.VARIAN直線加速器真空泵和電離室電源盒故障檢修[J].中國(guó)醫(yī)療器械雜志,2004, 28(4):305-306,

[6]張春光,張黎,陳劍藝,等.行波加速器真空系統(tǒng)問(wèn)題的探討[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備,2006,3(11):17-18.

[7]蔣澤,唐志全,劉仁云.VARIAN2300C/D加速器高真空系統(tǒng)泄漏的處置[J].中國(guó)醫(yī)療器械雜志,2000, 24(3):182-183.

1672-8270(2015)02-0105-03

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10.3969/J.ISSN.1672-8270.2015.02.037

劉豐華,男,(1983- ),本科學(xué)歷，物理師。賀州市人民醫(yī)院放療科，從事放療物理師工作和加速器維修工作。

2014-03-13

①賀州市人民醫(yī)院放療科 廣西 賀州 542899