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

醫用電子直線加速器是目前最常用的腫瘤放射治療設備，其治療原理是利用電離輻射對惡性腫瘤進行照射使腫瘤細胞生長受到抑制而致死，從而達到治療目的[1-2]。醫用電子直線加速器結構復雜，價格昂貴，需要維修工程師進行專業化維護，把機器故障的發生率降到最低。加速器真空系統故障的檢修過程非常復雜，是直線加速器故障檢修的難點。通過對KB1800加速器真空系統VAC2故障處理，簡要介紹加速管真空故障的可能原因、排查過程以及故障最終的解決辦法。詳細描述更換靶組件的具體步驟過程，供同行參考。

1 故障現象

正常開機預熱完畢后，試機出束時提示VAC2連鎖故障(加速管真空電流＞350 μA或者槍真空電流＞40 μA)。進入維修模式后，發現加速管真空電流為380～400 μA，用低檔能量(6E)低劑量率(100)出束，發現連續沖擊多次后加速管真空電流可以降到＜350 μA，此時出束正常。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，不出束時能保持在50μA左右。此后治療患者時連續出束未報VAC2連鎖，但是第二日早上故障依舊，連續數日未見好轉。此故障如不急時解決，則可因打火導致加速管報廢。

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真空內部水冷部件出現泄露[3]。根據故障現象分析，速調管真空電流在正常范圍之內，與速調管無關，故障發生的部位應在加速管部分。加速管真空電流急速沖高的現象，在經過多次出束沖擊之后會出現緩和，真空電流可以降到＜350 μA，之后無論是電子線還是X射線都能正常出束，盡管出束時加速管電流維持在較高的水平(100μA以上)。因此判斷故障點應當是真空部件泄露或真空內部水冷部件泄露[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；經檢查測試該部分正常。

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、槍泵和真空閥門的連接處，偏轉磁鐵的輸出窗，能量開關的波紋管，靶的波紋管。用丙酮逐一涂抹可疑部位，觀察真空度的變化，結果未發現真空電流發生明顯的改變，可以斷定不存在真空部件外部的泄漏。

3.3 真空加速管內部水冷部件故障

加速管內部需要水冷卻的部件可能受到水的銹蝕或因高溫發生形變而產生裂隙，導致水蒸汽泄入，如能量開關、靶和偏轉磁鐵等水路。檢查步驟：①關掉水泵電源，斷開靶的水冷管路，用壓縮空氣吹干冷卻水管；②打開水泵電源，記錄此時加速管真空電流為50 μA左右；③等待數小時后發現真空電流在逐漸變小，達到了5 μA左右，說明真空度下降與靶的水冷有關；④再往水管內加丙酮，真空電流便很快又升到50 μA以上?？梢詳喽ü收宵c是靶的水冷卻故障導致加速管真空度下降，需要更換整個靶組件。

4 故障處理

4.1 換靶

由于更換靶組件需要破壞真空系統，因此整個步驟必須非常小心。

(1)拆完機頭兩側的鉛塊，將機架固定在90o。

(2)關閉水泵電源、斷開離子泵電源，斷開槍電源。

(3)使用渦輪分子泵機組抽加速管外圍真空，并用純氮氣沖洗多次。

(4)加速管內灌入純氮氣，使真空系統受到氮氣的保護。

(5)小心拆下靶組件，換上新的靶。

(6)裝上靶的水冷管路，打開水泵電源，注意檢查接頭處是否漏水。

(7)繼續抽真空，真空度達到1.33×10-1Pa時主閥關閉，離子泵開始工作，將真空抽到1.33×10-5Pa[7]。

經過一個晚上觀察，加速管的真空電流已經下降到了8～10 μA，電子槍真空電流下降并維持在5 μA左右，真空狀況已經明顯好轉。

4.2 煉微波

用示波器觀察RFDR信號和LRWR2信號，保證波形正常的情況下，微調維修模式下的同步脈沖欄中的激勵源(μS)值，從14.0往下降到7.0便完成練微波。激勵源值下降過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的真空度和冷態加電沖擊次數相關，電子槍的燈絲必須充分預熱，才能達到良好的工作效率。將機器220 V電源接入調壓器，再調節電壓值輸入電子槍燈絲接線柱(紅色和黑色)給燈絲預熱，從0.1 V開始往上加，當電子槍真空電流下降并維持在20～30 μA時，可以把輸入電壓調到0.2 V；以此類推，輸入電壓從0.1 V升到7.5 V(實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。加速管真空電流穩定到≤100 μA，電子槍真空電流≤5 μA時，便可以進行打靶出束，用8X檔低劑量率出束，直到加速管真空電流能保持一個理想狀態。經過一個星期的維修調試，加速器已經可以正常出束。并經過一個多月的觀察，加速管真空電流已經恢復到正常水平。

5 小結

由于KB1800加速器X射線靶處于真空中，給靶體故障判斷帶來很大困難，分析此次靶體故障的主要原因：①水冷卻管道漏水，導致真空度下降；②長期被電子撞擊，并不斷產生熱量，導致靶面凹凸不平，甚至擊穿，產生泄漏，使水分子進入到真空系統中，水在真空狀態下逐漸蒸發，使離子泵在短時內難以提高真空度。

加速器真空系統的維修是一個復雜且耗時的過程，維修人員要做好充分的準備，掌握整個真空系統的基本結構，準備好渦輪分子泵機組和純氮氣，執行好每個維修步驟，盡量把更換靶組件對真空系統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.醫用加速器[M].北京:科學出版社,2003:5-12.

[2]楊紹洲,陳龍華,張樹軍.醫學電子直線加速器[M].北京:人民軍醫出版社,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].中國醫學裝備,2011,8(10):85-88.

[4]楊紹洲.加速器鈦泵的原理和維護[J].醫療設備信息, 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].中國醫療器械雜志,2004, 28(4):305-306,

[6]張春光,張黎,陳劍藝,等.行波加速器真空系統問題的探討[J].中國醫學裝備,2006,3(11):17-18.

[7]蔣澤,唐志全,劉仁云.VARIAN2300C/D加速器高真空系統泄漏的處置[J].中國醫療器械雜志,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- ),本科學歷，物理師。賀州市人民醫院放療科，從事放療物理師工作和加速器維修工作。

2014-03-13

①賀州市人民醫院放療科 廣西 賀州 542899