Eclipse HP型回旋加速器常見故障分析

武建飛，周茂榮，冀 泓，王 蕾，張紅江*

(內蒙古自治區包頭市中心醫院核醫學科，內蒙古 包頭 014040)

·綜 述·

Eclipse HP型回旋加速器常見故障分析

武建飛，周茂榮，冀 泓，王 蕾，張紅江*

(內蒙古自治區包頭市中心醫院核醫學科，內蒙古 包頭 014040)

本文介紹了Eclipse HP型回旋加速器工作原理，并分析其常見故障及處理方法。

回旋加速器；離子源；FDG；故障分析

正電子藥物是正電子發射計算機斷層掃描儀（PET/CT）必不可少的顯像劑，其中以18F-FDG顯像劑最為重要。18F-FDG全名氟代脫氧葡萄糖，通常稱為FDG，因為FDG可準確反映體內器官組織的葡萄糖代謝水平，被稱為世紀分子，由回旋加速器和化學合成模塊經物理化學反應合成[1]。目前生產回旋加速器的廠家主要有日本住友公司、荷蘭飛利浦公司、美國GE公司，德國西門子公司等。現以我院購進的德國西門子公司Eclipse HP 型回旋加速器為例總結在生產18F-FDG顯像劑時常見故障及對故障原因進行分析，以便減少此類故障再次發生，影響正常生產。

1 工作原理

如圖1所示，回旋加速器的核心部件為兩個電極盒（“D”盒）兩電極盒之間留有縫隙，縫隙中間是一交變電場，“D”盒裝在強大的磁場當中，磁場方向垂直于“D”盒表面。兩“D”盒縫隙中心位置（圖中黑點處）離子源通過高電壓將氫氣（H2）電離產生H-離子，經射頻系統加速粒子，該粒子進入“D”盒中運動。在磁場與電場的作用下粒子束流在真空腔中螺旋運動，不斷被加速，當螺旋軌跡半徑達到最大值時，加速離子獲得最大能量11MeV。

圖1

不同型號的回旋加速器結構有較大差異，但其基本結構相同：離子源系統，射頻系統，磁場系統，束流引出系統，冷卻系統，靶系統，自屏蔽裝置，真空系統和控制系統等多個子系統[2-3]，各系統相互聯系，缺一不可，維修人員應先從報錯信息或指示燈情況入手，如不能解決當前故障，再考慮關聯的其他系統。

2 常見故障

2.1 故障一

2.1.1 現象

生產時執行初始化失敗，離子源實際電流值、電壓值小于輸入值，系統未能正常啟動。

2.1.2 分析

Eclipse HP型回旋加速器的離子源系統是垂直安裝于加速器內部的，離子源含有2個上下相對的陰極，1個位于2個陰極之間的圓柱形陽極，其原理是陰極電子轟擊氫氣分子，在2個陰極之間的狹小區域形成等離子體，然后施加負電壓，使氫負離子（H-）進入磁場進行加速，達到一定能量后，通過束流引出系統引出至靶。該離子源依靠水冷卻散熱。根據報錯信息，結合上一次生產FDG顯像劑后三天沒有執行shut down程序，離子源一直處于高壓狀態推斷，此次故障為離子源系統本身出了問題，很有可能是由于固定離子源的支架上形成了冷凝水，使離子源的高壓降低，甚至出現短路。

2.1.3 故障排除

查看回旋加速器機房溫濕度表，濕度26%RH，規定值≤55%RH[4]，處于正常范圍。打開真空腔，取出離子源后發現離子源支架上并沒有冷凝水，拆分后發現離子源已經燒壞，聯系工程師更換離子源陰極后，從新啟動回旋加速器，故障排除，但是18F核素產率較之前偏低，針對此情形，制定校準射頻系統計劃，一周后產率恢復正常。

2.2 故障二

2.2.1 現象

生產18F核素時回旋加速器控制軟件報錯beam off：Turning beam off for beam line 1。

圖2

聯系西門子工程師，工程師建議查看軟件interlock連鎖頁面，interlock是為了防止系統中某些部件在功能控制失效時仍然連動而設計，如果功能控制失效時，連鎖則會關閉其他相關功能。Interlock連鎖頁面電路圖如圖2，由于系統初始化正常，則說明射頻系統（RF）正常工作，離子源系統（IS）正常工作，由于生產18F核素所用靶為Target1故排除Target2故障，可能故障為屏蔽（shields）故障，門機聯鎖（User）故障，碳膜（foil1）或碳膜（foil2）故障。

2.2.3 故障排除

首先檢查門機聯鎖發現開關閉合，門機聯鎖已啟用，萬用表檢查線路發現供電正常，接著打開機房屏蔽門查看加速器屏蔽（shields）發現屏蔽指示燈不亮，手動開啟屏蔽，指示燈不亮，檢查加速器屏蔽裝置發現屏蔽沒有完全關好，再次用萬用表依次排查，最終發現故障為屏蔽驅動電路故障，在工程師指導下更換已燒壞元件及電纜，開啟屏蔽，故障解決。

3 小 結

回旋加速器系統復雜，子系統較多，各系統之間緊密配合但工作原理又各不相同，故障頗多。然而最常見的故障主要因未對設備進行定期保養，人為操作不當、失誤等多方面原因造成，因此Eclipse HP型回旋加速器操作者必須熟練使用回旋加速器控制軟件，透徹了解回旋加速器、靶原理和要進行的化學合成，接受過輻射安全規程訓練。

4 建 議

在回旋加速器啟動之前和啟動之后，都必須記錄關鍵參數。每天花幾分鐘時間作巡視檢查并記錄運行日記，可以大大減少發生意外而維修所花的時間。

運行日記通常有以下若干用途：

1、使操作者熟悉Eclipse HP 回旋加速器的重要附屬系統。

2、及時發現、糾正一些小問題，使之不至于影響加速器的正常運行。

3、作為加速器正常運行參數的歷史記錄。

[1] 李少林,王榮富.核醫學[M].北京:人民衛生出版社,2014:33.

[2] 韋 偉.回旋加速器離子源故障分析[J].中國醫學裝備,2001,12(8):108-109.

[3] 戴紅峰.GE MINItrace回旋加速器磁場系統的故障排除[J].醫療衛生裝備,2007,28(7):91-92.

TH774

B

ISSN.2095-8242.2017.062.12259.02

張紅江2.2.2 故障分析

王雨辰