回旋加速器离子源故障分析

2011-01-31韦伟

中国医学装备 2011年12期

韦伟

1 回旋加速器概述

回旋加速器系统是生产放射性核素的设备，其主要功能在于用加速后的粒子流轰击靶材料，使靶材料发生核反应而产生具有放射性的核素。我院引进的MINItrace回旋加速器系统主要包括∶离子源系统、射频系统、磁场系统、真空系统、束流诊断系统、萃取系统、靶系统、冷却系统(包括水冷和氦冷)、控制系统、屏蔽等[1]。

对回旋加速器在使用过程中的问题，不断摸索并总结了一些经验，就回旋加速器离子源出现过的故障进行了分析，并加以排除。

2 回旋加速器故障分析

2.1 故障现象

工作束流不能加到35 μA。在使用回旋加速器半年左右，由于当日患者量比较多，希望通过加大束流多生产一些18F离子，在加大工作束流到30 μA时，观察system status(系统状态)界面，vacuum pressure(真空度压力)从正常1.8×10-5mbar升高接近2.9×10-5mbar，ion source current(离子源电源)从450 mA升高到1000 mA以上，系统稳定输出状态被打破后，直接退出生产界面，系统报错Fault in RF system(射频系统错误)，Faultin Ion source(离子源错误)[2]。与GE工程师联系，重新进入生产界面，为保证当日患者的正常诊断，临时处理方案[3]将工作束流降低至15 μA，同时降低氢气的供气压力至0.4 MPa，保证系统的真空度维持在1.8×10-5mbar左右，延长轰击时间，从而达到增加18F离子的产量，完成当天患者的供药量。

2.2 原因分析

回旋加速器不能正常工作的原因有两种可能∶离子源的位置不是在最佳工作点和离子源效率降低(离子源处经过半年的工作，由于真空度、氢气源纯度等诸多原因打火造成的毛刺、结痂致使导电性能下降等)[4]。

2.3 故障处理

首先，在不打开真空腔的情况下，接驳离子源位置调整装置，通过调整离子源的位置，观察system status界面各参数的变化，其中ion source current稍有好转，但改善效果不明显，vacuum pressure不见有明显改善，判断与离子源位置无明显关系。

打开真空腔后，将离子源拆卸下后发现离子源处有明显的打火，阴极附近有明显的结痂(如图1所示)。

图1 离子源实际效果图

在GE公司工程师的配合下，用无水酒精、纱布、竹签等工具为离子源进行清理之后用离子源专用测量工具(卡子+3 mm固定针+1 mm固定针)将离子源按正确位置装配好，在关闭真空腔时，为真空腔的密封圈进行了处理，以保证真空腔的密封性[5]。由于回旋加速器真空腔的真空度被破坏，在完成抽真空之后，用MSS维修软件对离子源和射频重新调试，具体调试如下∶

2.3.1 射频调试

打开维修软件，进入RF SYSTEM界面，将Dee电压从10 kV逐步加到工作电压33 kV，开始调整步进值一般为1 kV，当工作电压加到32 kV以上之后，电压调整的步进值为0.1 kV，每一个电压上调的标准为尽可能少地出现SPAEK(通常理解为真空腔内的高功率射频打火)[6]。

2.3.2 离子源调试

打开维修软件，进入Beam Control界面，先将MAGNET电流稳定在133.5 A，然后稳定Dee电压在33 kv，打开IS ON，设置离子源电流，从50 mA逐步加大到700 mA，步进值为50 mA，观察PROBE上的电流值及Dee电压是稳定，在打火情况比较少的时候，加大离子源的电流，最终使离子源的电流工作在正常工作状态。