醫用直線加速器真空系統的控制

摘要：目的 分析醫用直線加速器真空系統的工作原理，探討控制方法，總結常見故障處理方法。方法 以醫科達直線加速器為例，闡述直線加速器的一級真空裝置-真空泵車與二級真空裝置-濺射離子泵工作原理，循證分析故障原因，總結保養與故障維修方法。結果 通過探討真空系統原理，總結出真空泵車基本維護與保養措施，濺射離子泵常見故障排除措施。結論 掌握真空系統工作原理與構造，循證保養維護，可有效提高機器使用壽命，保障運行穩定性，盡快修復故障。

關鍵詞：醫院直線加速器；真空系統；故障維修醫用直線加速器是腫瘤放射治療的粒子加速裝置，又稱\"粒子加速器\"，簡稱\"加速器\"，實施放療的根本目的在于對目標區域腫瘤細胞給予盡可能高的劑量，給予正常組織盡可能少的照射，以保障治療效果而減少副作用，因此治療的關鍵在于粒子輸出的劑量穩定。真空系統技術是醫用直線加速器關鍵技術之一，是保障加速器工作的重要技術。本文以目前醫科達SL-18型電子直線加速器為例，分析其真空系統工作原理與設計布局，為系統控制提高理論基礎。

1基本布局

醫科達SL-18為行波加速器，顧名思義是以行波方式加速電子，有別于駐波加速器，其真空系統主要包括加速管、電子槍、輸出漂移管、偏轉室、靶窗以及離子泵構成，各主要元件均處于高密閉的真空體中[1]。一款合格的直線加速器其真空系統壓強應＜10-6Torr，加高壓后壓強＜5×10-6 Torr，在此標準內才可保障非工作狀態下系統質量穩定和工作狀態下槍燈絲的有效激發，而保障與維持真空狀態的關鍵元件為真空泵車與濺射離子泵[2]。

2第一級真空元件-真空泵車

2.1真空泵車的應用電子直線加速器是高精密儀器設備，對運行穩定性要求極高，在安裝之初與維修時為保證器械狀態達到工作標準，排除外在因素特別是空氣因素的干擾，必須建立合格的真空環境，運用真空泵車非常關鍵。

2.2真空泵車工作原理真空泵車并非直線加速器元件，一般大型醫院均有配備，常用的泵車帶有旋轉式機械泵，為增強功率可運用氣鎮裝置，以提高極限壓強，理論上真空泵車創造一級真空壓強越高，離子泵工作負荷越低。真空泵車包括捕獲裝置與皮拉尼真空計裝置。本文以PD/2型真空泵車為例，它采用二級機械噴氣裝置，排氣量可到5m3/h，使用氣鎮時極限壓強可達10-2Torr。

前置捕獲裝置，其工作原理是運用具有吸附能力的人工沸石捕獲真空泵抽離的水汽、雜質等物質，同時防止油水等液體反流至真空系統。人工沸石是一種消耗性物品，其活性狀態影響吸附效用，因此應定期進行保養，再活化，具體流程如下：①斷離隔離閥A與B，打開啟動旋轉泵；開隔離閥B，將皮拉尼計調至1擋，打開鎮氣調解；②打開HEATER，預熱捕獲裝置，待壓強度數至0.04Torr后關閉HEATER，待機器冷卻后再等待數小時，關閉鎮氣調節，將皮拉尼計量程調至2檔，數分鐘后壓強一般可達到7mTorr，此時一般活化完成；③斷離皮拉尼計，關閉隔離閥B，關閉真空泵車電流[3]。應注意皮拉尼計工作是否正常，特別是氣壓敏感電阻敏感器易發生故障，一般來說氣壓越高其阻值越小。

3二級真空裝置-離子泵

3.1濺射離子泵直線加速器其真空系統運作的必要條件是壓強應＜10-6Torr，加高壓后壓強＜5×10-6Toor，當在實際運作過程中，受分子運動、機械精密度、維修保養等因素影響，其真空壓強可能會產生變化，而濺射離子泵是保障維持真空系統壓強達到標準的必備機械。因此在斷電持續6h以后，應開機查看系統壓強，若其壓強數級在10-4Torr可關閉兩個離子泵電源，減少離子泵負荷，待真空泵工作持續6h后在開啟，此項舉措可有效提升離子泵使用壽命。

3.2濺射離子泵工作原理濺射離子泵內部內有一對晶體鈦陰極平行面，兩陰極板夾層內垂直分布有諸多特殊材料制成的陽級，運用陶瓷絕緣后，外包附磁力線與陰極板垂直的低漏磁場，磁體運用1000Gs永磁體[3]。在真空泵車創造一級真空條件后，于陰陽級間加載數千伏的電壓，電離泵內氣體分子，發生潘寧放電現象，其產生的陰離子轟擊陰極上的鈦引起強烈濺射，產生帶有活性的鈦離子圍繞于陽極捕捉如氧、氮等活性氣體分子，并被陽極聚集，此時殘余的惰性氣體分子被離化后也可被吞滅，從而達到更高品質的真空環境。

3.3維修與保養濺射離子泵屬于高精密儀器，出現重大故障需要特殊維修，而針對可簡單處理故障則需要據故障現象，循證分析。一般來說出現上述故障的原因可能有兩種：①靶端泄露，負荷過載出現燒機；②已達工作壽命。此時應積極排查靶端泵是否工作正常，采用電源插頭互換、檢查槍端泵體是否發熱，以判斷泵體是否工作。

結合濺射離子泵的工作原理，若燒機最有可能的原因為極板化合鈦板負荷過大，化合物堆積過多，雜質嚴重脫落造成卡機，影響放電。此時采取簡單的\"敲擊\"方法，于離子泵下墊護一塊木板，有節奏的大力敲擊，敲擊后重新開機若見壓強恢復至正常范圍，可正常使用。

4結論

掌握真空系統工作原理與構造，循證保養維護，可有效提高機器使用壽命，保障運行穩定性，盡快修復故障。因此在實際操作過程中，應努力提高知識儲備，總結經驗，可提高工作效用。

參考文獻：

[1]潘弟.醫用電子直線加速器質量控制調查研究[J].中國醫學裝備，2012，9(10):41-45.

[2]李林鴿．\"醫用直線加速器設備技術新進展及質量控制與維修培訓班\"圓滿結束[J].中國醫學裝備，2011，11(4):28-30.

[3]鄧秉林，周錦寶，薛紀欽.BEPCⅡ直線加速器真空系統[J].真空，2011，51(2):13-14.

編輯/許言