美國瓦里安加速器Clinac IX 靶擊穿故障檢修關(guān)鍵點探討

趙永軍，劉旭紅，陳曉

（1.云南省癌癥中心；2.昆明醫(yī)科大學第三附屬醫(yī)院；3.云南省腫瘤醫(yī)院放療中心，云南 昆明 650118）

美國瓦里安直線加速器CLinac IX 是國際上先進的腫瘤放療專用設備，可對腫瘤實施“高精度、高劑量、高療效、低損傷”的精確治療。因靶擊穿故障的檢修比較復雜、相當困難，所以此類故障一直是由廠方有經(jīng)驗的、維修水平高的工程師檢修，醫(yī)院工程師基本上都是當助手。經(jīng)過參與廠方工程師檢修靶擊穿故障的實踐，我們總結(jié)出檢修靶擊穿故障的5個關(guān)鍵點，只要在檢修靶擊穿故障中抓住這5個關(guān)鍵點，醫(yī)院同行工程師也可以進行獨自檢修。

1 靶的工作原理及其擊穿故障檢修關(guān)鍵點

靶是安裝在偏轉(zhuǎn)磁鐵組件上并處于真空系統(tǒng)中，通過不同能量模式的選擇產(chǎn)生各對應的編碼來控制靶支架上的氣缸運動，氣缸運動帶動靶體運動，該直線加速器能產(chǎn)生2檔X線和6檔電子線，當選電子線治療時，靶退出電子束通道，高速電子經(jīng)過散射箔散射形成均勻分布的電子線；當選X線治療時，靶進入電子束通道，高速電子打靶產(chǎn)生X線，經(jīng)過均整器均整形成均勻分布的X線。靶擊穿故障檢修的關(guān)鍵點如下。

（1）內(nèi)循環(huán)水泵關(guān)停若對真空的影響較大，說明靶已擊穿。

（2）在真空處理過程中使用的氮氣必須是99.999%高純度的氮氣，氮氣壓力不能太大，以防損壞玻窗，更換靶時，要讓氮氣緩慢進入真空系統(tǒng)，同時要保持有緩慢氮氣流從靶這邊流出，不間斷，直到更換完成。

（3）在GUN VAC I小于20uA,ACL VAC I小于50uA條件下才能訓練電子槍。

（4）在激活陰極時，要外加槍燈絲電壓7.5V供電，但不能超過3h。

（5）微波處理加速管時，能量順序為：低能電子線-高能電子線-高能X線-低能X線，微波處理加速管完成后，打開電子槍，槍燈絲電壓調(diào)為6.3V,工作2個星期后一定要將槍燈絲電壓降為5.4V。

2 檢修實例

2.1 故障現(xiàn)象

晨檢，出束1Mu后報Vac2聯(lián)鎖故障。

2.2 故障分析和判斷

進入維修模式觀察真空得知如表1。

表1

把機器轉(zhuǎn)到待機狀態(tài)，關(guān)掉調(diào)制器面板上的水泵PUMP開關(guān)，由機器自帶的離子泵抽真空，注意離子泵的溫度情況，若溫升快，要立即停，結(jié)果經(jīng)過2h后發(fā)現(xiàn)有真空提升趨勢，離子泵表面并不燙。真空情況如表2。

表2

初步判斷靶擊穿了。為了確保判斷準確，將連接靶的水管兩端直接甩開，用塑料手套包起來懸空，用以前更換下的舊水管將進出靶水管的兩端口短接，PUMP開關(guān)打開，由機器自帶的離子泵抽真空共22h后，真空值變?yōu)槿绫?。

表3

這可確定靶擊穿了。

2.3 故障處理：更換靶和槍

因該機器已使用9年，更換靶，破壞真空、重建真空，電子槍容易中毒，很難再恢復正常，采取靶、槍同時換。

（1）準備工作。

①工具和材料：三維水箱、分子泵、萬用表、示波器、1/2或7/8、1/4扳手、短扳手（因拆靶需要對常規(guī)扳手改造的，如圖1）、真空套管工具、蒸餾水、氮氣（99.999%）、準備好新靶和新槍、對應的金屬密封圈、水冷卻靶的水管2根。

圖1

②保存GUN數(shù)據(jù)：選低X能量（6X）模式，設置并保存槍燈絲電壓和HV為0.0V,并關(guān)掉槍驅(qū)動器，讓電子槍燈絲冷卻。

③機器設為Standby狀態(tài)，調(diào)低系統(tǒng)水溫至25冷卻機器，機架旋轉(zhuǎn)到270°并將防機架旋轉(zhuǎn)插銷插好，拆除偏轉(zhuǎn)磁鐵BMAG兩側(cè)的鉛塊。

④關(guān)掉調(diào)制器面板上Motors和PUMP空開，移除小機頭背板，將機器處于on狀態(tài)，關(guān)閉ASOL、BMAG電源。

（2）拆除靶驅(qū)動組件。

①拆出聯(lián)鎖開關(guān)并包裹好，拆出此開關(guān)旁的凸起；拆出冷卻靶的水管；拆出靶電流檢測裝置。

②關(guān)閉氣泵并放氣，拆靶支架上固定靶驅(qū)動組件的4顆螺釘；拆除靶支架軸承固定螺絲和氣缸固定螺絲，取出靶支架和氣缸。

（3）破壞真空。

①關(guān)閉槍、關(guān)閉真空電源并拔掉離子泵的電源線。冷卻槍至少1h，關(guān)水泵。

②測試分子泵（外泵）是否正常？測試正常才能使用。

③連接真空套裝工具，給氮氣袋充入氮氣，反復幾次排干凈管道里面的空氣，注意充入的氮氣壓力不能過大，在接入軟管法蘭盤后，用氮氣吹法蘭盤10s，盡量排除法蘭盤里面的空氣。當?shù)獨獯錆M氮氣，關(guān)閉軟管口，防止空氣進入軟管，關(guān)閉氮氣瓶。此時要注意聽微波窗有沒有異響。

④打開主閥（必須緩慢地打開），真空將氮氣吸入加速管，氮氣袋緩慢癟下去，直到內(nèi)外壓強平衡為止。

（4）更換靶和槍。

①首先拍照確認靶的方向，一直保持有緩慢氮氣流從靶這邊流出，需要打開軟管口，防止內(nèi)部過壓。

②取下舊靶(如圖2），換上新靶（如圖3），安裝靶驅(qū)動組件。

圖2

③更換槍：取下舊槍，換上新槍。

（5）重建真空。

①關(guān)閉主閥，接上分子泵，用氮氣反復清洗分子泵管道。

②檢查管路，確保關(guān)好各個閥門，打開分子泵，抽10min能達到最大效率，說明管路沒問題；分子泵抽真空1h，若真空在E-5，可打開主閥3圈，開始抽加速管真空，抽13h后，機械表指針在10左右，真空讀數(shù)計在E-6，這時關(guān)閉主閥，真空在1～2h內(nèi)沒變化，說明真空系統(tǒng)沒漏點。

③打開加速器，選SOL I最大的能量，水溫調(diào)到45℃,主閥關(guān)閉，將加速管離子泵供電電源保險換成2A保險，轉(zhuǎn)用加速管離子泵抽真空，ACL V開始從0.00下降到-0.1左右，再次開始回升（若ACL V無法升高，說明加速管臟或有漏或分子泵抽真空不夠），不超過半小時ACL V 應能升高到4.0kV。4）觀察ACL VAC I的值，當小于50uA時，可以打開槍離子泵電源，這時要保持水溫45℃、SOL I最大，如果GUN VAC 小于20uA，ACL VAC I小于50uA就可以開始訓練電子槍。

（6）訓練電子槍。

①確保GUN filament 和HV為0，Lo-X能量，關(guān)閉HV,拔下槍柵極（紅色）。

②設置6X能量，從0V開始，GUN filament 每次增加0.1V,增加后觀察0.5h，ACL VAC I會緩慢上升，然后又開始下降，達到50uA以下時，再次增加0.1V，循環(huán)增加下去，直到GUN filament到6.3V DC。

③陰極激活。首先記錄KSOL電源的值,然后設置KSOL的值：電流5A,電壓為0V，關(guān)閉KSOL,將速調(diào)管上線圈供電線接到電子槍的接線上，TB1-1接Black,TB1-2接Red,用萬用表觀察槍電壓值。KSOL先加到1V,等電子槍熱起來，繼續(xù)加電壓，直到7.5V,同時注意觀察GUN VAC I,不要超過100uA,如果2h后，GUN VAC I沒有小于20uA,繼續(xù)保持，但注意7.5V供電不能超過3h，最后，還原KSOL電源，插回電子槍驅(qū)動電纜，不要插柵極。

④槍柵極清理（注意紅色接頭不插）。通過槍高壓電弧來清理污染顆粒，然后用電子轟擊柵極，電子從柵極流向陽極，相當于擦洗柵極。首先確保GUN filament=0，HV=0，進行高壓處理：從0kV開始，緩慢加HV,直到22kV。完成清理污染顆粒后，設置HV=0，GUN filament=6.3V,預熱10min，重復高壓處理步驟，在這個步驟中，觀察GUN VAC I，Gun VAC I小于20uA,繼續(xù)加HV，直到最大HV,若大于20uA,重新處理。當Gun VAC I小于20uA后，設KV=0,關(guān)閉電子槍，插入柵極（紅色插頭）。然后重新打開電子槍，在Lo-X,緩慢增加Gun HV到22kV，Gun VAC I不要超過100uA,然后保存HV到以前的值（16KV左右），觀察Gun I 波形。

⑤微波處理加速管（用微波擦洗加速管污染物）。水溫設置為40℃，關(guān)閉電子槍，冷卻0.5h以上。將控制柜上的電路板B15、B16、B19、B20的開關(guān)打到左邊（off位置），DOS1、DOS2、UDR1、UDR2、UDRS、TIME、GFIL聯(lián)鎖跳掉。記錄 SOL I的值 ,在 Lo-X、Hi-X、6e、15e/16e能量下，調(diào)節(jié)SOLI電位器到最小值。在維修模式，INTLK/TRIG/LT→Klystron delay中改變值64到30,每次減2遞減；能量選擇順序：低能電子線→高能電子線→高能X線→低能X線，出束。注意：Acl Vac I≤400uA，若連續(xù)放電要降低PFN V,否則Lo-X可能損壞能量開關(guān)。

⑥微波處理加速管結(jié)束后，打開電子槍開關(guān)，槍燈絲電壓設置為6.3V，機器工作2個星期后務必將槍燈絲電壓調(diào)為5.4V。

（7）物理參數(shù)的測試和校準。

架三維水箱，進行物理參數(shù)測試，主要測試所用能量的百分深度曲線、對稱性、平坦度、絕對劑量等，在測試過程中進行校準，直到達到國家標準為止。

3 結(jié)語

在檢修過程中應注意：

（1）需要至少2位工程師一起檢修，輪流晝夜值班抽真空、訓練電子槍等。

（2）拆除的舊靶有輻射，不要靠近時間太長。

（3）拆靶前，設能量模式為Hi-X，方便拆冷卻靶的水管等，拆靶時，要記下靶位置和方向。安裝銅封密封圈，用鉗子在外圈上剪1個小口，便于固定。

（4）檢修時抓住檢修關(guān)鍵點，可事半功倍。

4 討論

此故障的檢修因涉及到對故障的判斷和更換靶、電子槍，不僅需要拆裝許多精密部件，還需要破壞真空和重建真空、訓練電子槍、微波處理加速管、物理參數(shù)的測試和校準，是一項較復雜、難度較大的工作。過去只能由廠方有經(jīng)驗的工程師檢修，需要10～15天維修周期才能完成，維修費用80萬左右，現(xiàn)在醫(yī)院同行工程師只要按照文中提出的5個關(guān)鍵點，做到認真細致、耐心負責，同樣能成功完成對靶擊穿故障的檢修，而且檢修時間可縮短到5～7天，能為醫(yī)院節(jié)省大量的維修費用，減少停機時間，患者能得到及時救治。