Eclipse HP型回旋加速器常见故障分析

2017-12-18武建飞周茂荣张红江

临床医药文献杂志(电子版) 2017年62期

关键词：离子源显像剂加速器

武建飞，周茂荣，冀泓，王蕾，张红江*

(内蒙古自治区包头市中心医院核医学科，内蒙古包头 014040)

·综述·

Eclipse HP型回旋加速器常见故障分析

武建飞，周茂荣，冀泓，王蕾，张红江*

(内蒙古自治区包头市中心医院核医学科，内蒙古包头 014040)

本文介绍了Eclipse HP型回旋加速器工作原理，并分析其常见故障及处理方法。

回旋加速器；离子源；FDG；故障分析

正电子药物是正电子发射计算机断层扫描仪（PET/CT）必不可少的显像剂，其中以18F-FDG显像剂最为重要。18F-FDG全名氟代脱氧葡萄糖，通常称为FDG，因为FDG可准确反映体内器官组织的葡萄糖代谢水平，被称为世纪分子，由回旋加速器和化学合成模块经物理化学反应合成[1]。目前生产回旋加速器的厂家主要有日本住友公司、荷兰飞利浦公司、美国GE公司，德国西门子公司等。现以我院购进的德国西门子公司Eclipse HP 型回旋加速器为例总结在生产18F-FDG显像剂时常见故障及对故障原因进行分析，以便减少此类故障再次发生，影响正常生产。

1 工作原理

如图1所示，回旋加速器的核心部件为两个电极盒（“D”盒）两电极盒之间留有缝隙，缝隙中间是一交变电场，“D”盒装在强大的磁场当中，磁场方向垂直于“D”盒表面。两“D”盒缝隙中心位置（图中黑点处）离子源通过高电压将氢气（H2）电离产生H-离子，经射频系统加速粒子，该粒子进入“D”盒中运动。在磁场与电场的作用下粒子束流在真空腔中螺旋运动，不断被加速，当螺旋轨迹半径达到最大值时，加速离子获得最大能量11MeV。

图1

不同型号的回旋加速器结构有较大差异，但其基本结构相同：离子源系统，射频系统，磁场系统，束流引出系统，冷却系统，靶系统，自屏蔽装置，真空系统和控制系统等多个子系统[2-3]，各系统相互联系，缺一不可，维修人员应先从报错信息或指示灯情况入手，如不能解决当前故障，再考虑关联的其他系统。

2 常见故障

2.1 故障一

2.1.1 现象

生产时执行初始化失败，离子源实际电流值、电压值小于输入值，系统未能正常启动。

2.1.2 分析

Eclipse HP型回旋加速器的离子源系统是垂直安装于加速器内部的，离子源含有2个上下相对的阴极，1个位于2个阴极之间的圆柱形阳极，其原理是阴极电子轰击氢气分子，在2个阴极之间的狭小区域形成等离子体，然后施加负电压，使氢负离子（H-）进入磁场进行加速，达到一定能量后，通过束流引出系统引出至靶。该离子源依靠水冷却散热。根据报错信息，结合上一次生产FDG显像剂后三天没有执行shut down程序，离子源一直处于高压状态推断，此次故障为离子源系统本身出了问题，很有可能是由于固定离子源的支架上形成了冷凝水，使离子源的高压降低，甚至出现短路。

2.1.3 故障排除

查看回旋加速器机房温湿度表，湿度26%RH，规定值≤55%RH[4]，处于正常范围。打开真空腔，取出离子源后发现离子源支架上并没有冷凝水，拆分后发现离子源已经烧坏，联系工程师更换离子源阴极后，从新启动回旋加速器，故障排除，但是18F核素产率较之前偏低，针对此情形，制定校准射频系统计划，一周后产率恢复正常。

2.2 故障二

2.2.1 现象

生产18F核素时回旋加速器控制软件报错beam off：Turning beam off for beam line 1。

图2

联系西门子工程师，工程师建议查看软件interlock连锁页面，interlock是为了防止系统中某些部件在功能控制失效时仍然连动而设计，如果功能控制失效时，连锁则会关闭其他相关功能。Interlock连锁页面电路图如图2，由于系统初始化正常，则说明射频系统（RF）正常工作，离子源系统（IS）正常工作，由于生产18F核素所用靶为Target1故排除Target2故障，可能故障为屏蔽（shields）故障，门机联锁（User）故障，碳膜（foil1）或碳膜（foil2）故障。

2.2.3 故障排除

首先检查门机联锁发现开关闭合，门机联锁已启用，万用表检查线路发现供电正常，接着打开机房屏蔽门查看加速器屏蔽（shields）发现屏蔽指示灯不亮，手动开启屏蔽，指示灯不亮，检查加速器屏蔽装置发现屏蔽没有完全关好，再次用万用表依次排查，最终发现故障为屏蔽驱动电路故障，在工程师指导下更换已烧坏元件及电缆，开启屏蔽，故障解决。

3 小结

回旋加速器系统复杂，子系统较多，各系统之间紧密配合但工作原理又各不相同，故障颇多。然而最常见的故障主要因未对设备进行定期保养，人为操作不当、失误等多方面原因造成，因此Eclipse HP型回旋加速器操作者必须熟练使用回旋加速器控制软件，透彻了解回旋加速器、靶原理和要进行的化学合成，接受过辐射安全规程训练。