回旋加速器離子源故障分析

韋 偉

1 回旋加速器概述

回旋加速器系統是生產放射性核素的設備，其主要功能在于用加速后的粒子流轟擊靶材料，使靶材料發生核反應而產生具有放射性的核素。我院引進的MINItrace回旋加速器系統主要包括∶離子源系統、射頻系統、磁場系統、真空系統、束流診斷系統、萃取系統、靶系統、冷卻系統(包括水冷和氦冷)、控制系統、屏蔽等[1]。

對回旋加速器在使用過程中的問題，不斷摸索并總結了一些經驗，就回旋加速器離子源出現過的故障進行了分析，并加以排除。

2 回旋加速器故障分析

2.1 故障現象

工作束流不能加到35 μA。在使用回旋加速器半年左右，由于當日患者量比較多，希望通過加大束流多生產一些18F離子，在加大工作束流到30 μA時，觀察system status(系統狀態)界面，vacuum pressure(真空度壓力)從正常1.8×10-5mbar升高接近2.9×10-5mbar，ion source current(離子源電源)從450 mA升高到1000 mA以上，系統穩定輸出狀態被打破后，直接退出生產界面，系統報錯Fault in RF system(射頻系統錯誤)，Faultin Ion source(離子源錯誤)[2]。與GE工程師聯系，重新進入生產界面，為保證當日患者的正常診斷，臨時處理方案[3]將工作束流降低至15 μA，同時降低氫氣的供氣壓力至0.4 MPa，保證系統的真空度維持在1.8×10-5mbar左右，延長轟擊時間，從而達到增加18F離子的產量，完成當天患者的供藥量。

2.2 原因分析

回旋加速器不能正常工作的原因有兩種可能∶離子源的位置不是在最佳工作點和離子源效率降低(離子源處經過半年的工作，由于真空度、氫氣源純度等諸多原因打火造成的毛刺、結痂致使導電性能下降等)[4]。

2.3 故障處理

首先，在不打開真空腔的情況下，接駁離子源位置調整裝置，通過調整離子源的位置，觀察system status界面各參數的變化，其中ion source current稍有好轉，但改善效果不明顯，vacuum pressure不見有明顯改善，判斷與離子源位置無明顯關系。

打開真空腔后，將離子源拆卸下后發現離子源處有明顯的打火，陰極附近有明顯的結痂(如圖1所示)。

圖1 離子源實際效果圖

在GE公司工程師的配合下，用無水酒精、紗布、竹簽等工具為離子源進行清理之后用離子源專用測量工具(卡子+3 mm固定針+1 mm固定針)將離子源按正確位置裝配好，在關閉真空腔時，為真空腔的密封圈進行了處理，以保證真空腔的密封性[5]。由于回旋加速器真空腔的真空度被破壞，在完成抽真空之后，用MSS維修軟件對離子源和射頻重新調試，具體調試如下∶

2.3.1 射頻調試

打開維修軟件，進入RF SYSTEM界面，將Dee電壓從10 kV逐步加到工作電壓33 kV，開始調整步進值一般為1 kV，當工作電壓加到32 kV以上之后，電壓調整的步進值為0.1 kV，每一個電壓上調的標準為盡可能少地出現SPAEK(通常理解為真空腔內的高功率射頻打火)[6]。

2.3.2 離子源調試

打開維修軟件，進入Beam Control界面，先將MAGNET電流穩定在133.5 A，然后穩定Dee電壓在33 kv，打開IS ON，設置離子源電流，從50 mA逐步加大到700 mA，步進值為50 mA，觀察PROBE上的電流值及Dee電壓是穩定，在打火情況比較少的時候，加大離子源的電流，最終使離子源的電流工作在正常工作狀態。

3 結果

在完成射頻及離子源的調試之后，用master工作站實際轟擊16O水，工作束流25 μA，轟擊時間為30 min，并記錄所生產的放射性產物的活度，與正常工作時的活度進行對比可知回旋加速器恢復正常工作狀態。

4 結論

通過對回旋加速器離子源故障的排除，要維護好離子源系統，延長離子源的使用壽命，工作束流應該在滿足臨床需要的前提下，盡可能小一些的工作束流，延長一點束流轟擊的時間，減小系統的打火，從而達到延長使用壽命的目的。

[1]戴紅峰.GE MINItrace回旋加速器磁場系統的故障排除[J].醫療衛生裝備，2007，28(7)∶91-92.

[2]張忠太，張紅雨.GE Minitrace醫用回旋加速器正電子藥物生產報錯分析及故障處置[J].中國醫療設備，2007，25(7)∶118-119.

[3]賈永峰，韓雨.GE MINItrace cyclotron 回旋加速器離子源打火故障分析[J].醫療設備信息，2003，18(9)∶67，75.

[4]王穎，唐文偉.醫用回旋加速器束流引出位置對液體靶工作效率的影響[J].中國醫療設備，2010，25(12)∶7-9.

[5]張衛東，何開進.回旋加速器離子源的維護[J].醫療衛生裝備，2008，29(10)∶119-120.

[6]張衛東，何開進.回旋加速器射頻和離子源的綜合調試[J].醫療衛生裝備，2009，30(1)∶120.