KB1800加速器真空故障的分析和排除

2015-01-26刘丰华

中国医学装备 2015年2期

刘丰华

KB1800加速器真空故障的分析和排除

刘丰华①

医用电子直线加速器是目前最常用的肿瘤放射治疗设备，其治疗原理是利用电离辐射对恶性肿瘤进行照射使肿瘤细胞生长受到抑制而致死，从而达到治疗目的[1-2]。医用电子直线加速器结构复杂，价格昂贵，需要维修工程师进行专业化维护，把机器故障的发生率降到最低。加速器真空系统故障的检修过程非常复杂，是直线加速器故障检修的难点。通过对KB1800加速器真空系统VAC2故障处理，简要介绍加速管真空故障的可能原因、排查过程以及故障最终的解决办法。详细描述更换靶组件的具体步骤过程，供同行参考。

1 故障现象

正常开机预热完毕后，试机出束时提示VAC2连锁故障(加速管真空电流＞350 μA或者枪真空电流＞40 μA)。进入维修模式后，发现加速管真空电流为380～400 μA，用低档能量(6E)低剂量率(100)出束，发现连续冲击多次后加速管真空电流可以降到＜350 μA，此时出束正常。此后逐渐增大能量档和剂量率，加速管真空电流可以保持在＜350 μA，不出束时能保持在50μA左右。此后治疗患者时连续出束未报VAC2连锁，但是第二日早上故障依旧，连续数日未见好转。此故障如不急时解决，则可因打火导致加速管报废。

2 故障分析

加速管真空此类故障的形成因素可能有：①真空高压电源故障；②真空控制电路故障；③真空部件泄漏；④钛离子泵本身性能下降或损坏；⑤真空内部水冷部件出现泄露[3]。根据故障现象分析，速调管真空电流在正常范围之内，与速调管无关，故障发生的部位应在加速管部分。加速管真空电流急速冲高的现象，在经过多次出束冲击之后会出现缓和，真空电流可以降到＜350 μA，之后无论是电子线还是X射线都能正常出束，尽管出束时加速管电流维持在较高的水平(100μA以上)。因此判断故障点应当是真空部件泄露或真空内部水冷部件泄露[4-5]。

3 故障原因

3.1 高压电源故障

真空高压电源故障，多由真空控制电路故障和钛离子泵本身性能下降或损坏造成；经检查测试该部分正常。

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处或金属波纹管存在缝隙，以及真空部件的密封垫圈连接不紧密[6]。逐步检查枪和加速管的连接处，波导窗和加速管的焊接处，与真空室相通的主泵、枪泵和真空阀门的连接处，偏转磁铁的输出窗，能量开关的波纹管，靶的波纹管。用丙酮逐一涂抹可疑部位，观察真空度的变化，结果未发现真空电流发生明显的改变，可以断定不存在真空部件外部的泄漏。

3.3 真空加速管内部水冷部件故障

加速管内部需要水冷却的部件可能受到水的锈蚀或因高温发生形变而产生裂隙，导致水蒸汽泄入，如能量开关、靶和偏转磁铁等水路。检查步骤：①关掉水泵电源，断开靶的水冷管路，用压缩空气吹干冷却水管；②打开水泵电源，记录此时加速管真空电流为50 μA左右；③等待数小时后发现真空电流在逐渐变小，达到了5 μA左右，说明真空度下降与靶的水冷有关；④再往水管内加丙酮，真空电流便很快又升到50 μA以上。可以断定故障点是靶的水冷却故障导致加速管真空度下降，需要更换整个靶组件。

4 故障处理

4.1 换靶

由于更换靶组件需要破坏真空系统，因此整个步骤必须非常小心。

(1)拆完机头两侧的铅块，将机架固定在90o。

(2)关闭水泵电源、断开离子泵电源，断开枪电源。

(3)使用涡轮分子泵机组抽加速管外围真空，并用纯氮气冲洗多次。

(4)加速管内灌入纯氮气，使真空系统受到氮气的保护。

(5)小心拆下靶组件，换上新的靶。

(6)装上靶的水冷管路，打开水泵电源，注意检查接头处是否漏水。

(7)继续抽真空，真空度达到1.33×10-1Pa时主阀关闭，离子泵开始工作，将真空抽到1.33×10-5Pa[7]。

经过一个晚上观察，加速管的真空电流已经下降到了8～10 μA，电子枪真空电流下降并维持在5 μA左右，真空状况已经明显好转。

4.2 炼微波

用示波器观察RFDR信号和LRWR2信号，保证波形正常的情况下，微调维修模式下的同步脉冲栏中的激励源(μS)值，从14.0往下降到7.0便完成练微波。激励源值下降过程中观察加速管真空电流必须保持在＜350 μA。

4.3 炼电子枪

灯丝的寿命与加速管内的真空度和冷态加电冲击次数相关，电子枪的灯丝必须充分预热，才能达到良好的工作效率。将机器220 V电源接入调压器，再调节电压值输入电子枪灯丝接线柱(红色和黑色)给灯丝预热，从0.1 V开始往上加，当电子枪真空电流下降并维持在20～30 μA时，可以把输入电压调到0.2 V；以此类推，输入电压从0.1 V升到7.5 V(实际枪灯丝额定电压为6.3 V)后炼枪完成。

4.4 炼靶

遵循先出低能量低剂量率再出高能量高剂量率的原则，先反复用低能电子线低剂量率出束，再选用较高能量电子线档低剂量率出束。加速管真空电流稳定到≤100 μA，电子枪真空电流≤5 μA时，便可以进行打靶出束，用8X档低剂量率出束，直到加速管真空电流能保持一个理想状态。经过一个星期的维修调试，加速器已经可以正常出束。并经过一个多月的观察，加速管真空电流已经恢复到正常水平。