醫(yī)科達(dá)直線(xiàn)加速器真空故障的檢修

趙永軍，劉旭紅，陳曉（通信作者）

云南省腫瘤醫(yī)院·昆明醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院放療中心 （云南昆明 650118）

醫(yī)科達(dá)直線(xiàn)加速器是行波加速器，采用的加速管是行波加速管，利用行波加速電子，產(chǎn)生高能電子，高能電子經(jīng)打靶產(chǎn)生X 線(xiàn)、不打靶即產(chǎn)生電子線(xiàn)，不同能量的電子線(xiàn)、X 線(xiàn)可被用于臨床治療。但由于加速器的電子槍、靶、RF（radio frequency，RF）輸入窗、RF 輸出窗、波紋管、飛行管、離子泵、加速管可拆換，導(dǎo)致真空系統(tǒng)故障率較高，加之電子槍頻繁更換易造成建真空時(shí)間延長(zhǎng)，處理較復(fù)雜，進(jìn)一步導(dǎo)致醫(yī)院工程師排除真空故障的難度較大。基于此，本文對(duì)醫(yī)科達(dá)直線(xiàn)加速器真空故障的檢修方法作一介紹，以供同行參考。

1 故障現(xiàn)象

春節(jié)假期結(jié)束后第1天早上，當(dāng)工程師例行檢查、保養(yǎng)設(shè)備時(shí)，發(fā)現(xiàn)設(shè)備報(bào)真空聯(lián)鎖10-5 G/T，查看加速管真空值，發(fā)現(xiàn)槍端Vac Gun 為-4.40、靶端Vac Targ 為-4.21（正常值均應(yīng)≤-6.0），手觸離子泵，發(fā)現(xiàn)2個(gè)離子泵均發(fā)燙，關(guān)閉離子泵電源，待其冷卻后，再開(kāi)啟電源，加速管真空值不變，故障依舊。

2 故障分析及處理

醫(yī)科達(dá)直線(xiàn)加速器的密閉高真空系統(tǒng)由電子槍、RF 輸入窗、行波加速管、波紋管、偏轉(zhuǎn)室、飛行管、靶窗、RF 輸出窗、2個(gè)離子泵及電源、總閥及微波隔離閥等構(gòu)成[1-2]。其中，行波加速管正常工作的必要條件是真空壓強(qiáng)≤10-6Torr（1 Torr=133.322 Pa），如此才能保證槍燈絲的有效激發(fā)和防止微波功率送入時(shí)產(chǎn)生氣體擊穿現(xiàn)象，進(jìn)而保證電子在加速管中得到加速[3]。為達(dá)到這一真空壓強(qiáng)，采取由外泵抽14 h 以上使真空壓強(qiáng)達(dá)到10-4Torr，再由本機(jī)離子泵抽4 h 左右使真空壓強(qiáng)達(dá)到≤10-6Torr，并由離子泵始終維持這一壓強(qiáng)，靶端和槍端各一個(gè)離子泵分別負(fù)責(zé)維持系統(tǒng)真空。由于春節(jié)放假前真空良好，假期結(jié)束即發(fā)現(xiàn)真空故障，根據(jù)真空系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理，分析故障原因可能為：（1）離子泵停電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或真空電源損壞；（2）離子泵損壞或性能差；（3）真空系統(tǒng)有微漏；（4）加速管內(nèi)廢離子或濕蒸汽較多。經(jīng)咨詢(xún)值班人員，放假期間醫(yī)院未停電，設(shè)備真空電源始終處于開(kāi)啟狀態(tài)，經(jīng)檢查真空電源正常，因此排除故障原因（1）；關(guān)掉離子泵電源，斷開(kāi)槍燈絲供電線(xiàn)，當(dāng)天向加速器真空系統(tǒng)充入高純度（99.99%）氮?dú)猓瑢C(jī)架旋轉(zhuǎn)至180°，安裝好防機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)保護(hù)桿，用外泵（渦輪分子泵）抽真空1 h 后，關(guān)閉總閥30 min，然后再開(kāi)啟，外泵仍然5個(gè)綠燈亮，繼續(xù)抽真空14 h 后，關(guān)閉總閥20 min，然后再開(kāi)啟，發(fā)現(xiàn)第5個(gè)綠燈熄滅，說(shuō)明真空系統(tǒng)有微漏；撤出渦輪分子泵，給設(shè)備上電，抽掉電介質(zhì)氣體（SF6），同時(shí)監(jiān)測(cè)治療控制系統(tǒng)（treatment control system，TCS）上i227和i228的值，發(fā)現(xiàn)i228 Vac Targ 的值減小較多，說(shuō)明RF 輸出窗有泄漏；拆除RF 輸出窗并用硅脂涂抹其隔離窗窗口，然后用外泵抽真空1 h，并經(jīng)多次關(guān)閉總閥20 min，發(fā)現(xiàn)外泵5個(gè)綠燈均亮，說(shuō)明經(jīng)處理后加速管不漏；繼續(xù)抽真空5 h，然后拆除外泵，轉(zhuǎn)到離子泵抽真空，當(dāng)真空達(dá)到i227 Vac Gun 為-5.83、i228 Vac Targ 為-5.7時(shí)，設(shè)備可以出束，但劑量率很難上升，最高劑量率僅為100 rad/min，考慮加速管內(nèi)廢離子較多；采用高純度的氮?dú)馇逑?次，然后用外泵抽真空14 h 后，關(guān)閉總閥30 min，再開(kāi)啟，發(fā)現(xiàn)外泵5個(gè)綠燈均亮，轉(zhuǎn)到離子泵抽真空6 h，設(shè)備開(kāi)始出束，進(jìn)行設(shè)備真空訓(xùn)練20 h，真空逐漸恢復(fù)，第2天晚上基本恢復(fù)正常，第3天開(kāi)始臨床治療，治療后設(shè)備不關(guān)保持2 d，發(fā)現(xiàn)真空達(dá)到i227 Vac Gun 為-6.05、i228 Vac Targ 為-6.02，設(shè)備正常出束，劑量率達(dá)到600 rad/min。

3 小結(jié)

經(jīng)對(duì)檢修實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)，得出下列檢修真空故障的有效方法：（1）連接外泵到真空系統(tǒng)抽真空，啟動(dòng)外泵工作0.5～1.0 h，觀(guān)察5個(gè)綠燈是否均亮，即是否達(dá)到滿(mǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，若未達(dá)到，則為大漏，首先確保所有固定件緊密連接法蘭之間的空間距離相等，并認(rèn)真檢查最近更換過(guò)的配件或容易損壞的相鄰部件，如波紋管；（2）若未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，則關(guān)閉微波隔離閥并觀(guān)察外泵運(yùn)轉(zhuǎn)速度（燈亮情況），若運(yùn)轉(zhuǎn)速度變快，則說(shuō)明漏點(diǎn)在微波隔離閥和靶窗之間，若外泵運(yùn)轉(zhuǎn)速度不變，則說(shuō)明漏點(diǎn)在微波隔離閥和外泵之間；（3）若仍未找到漏點(diǎn)，則抽掉電介質(zhì)氣體（SF6），同時(shí)觀(guān)察外泵運(yùn)轉(zhuǎn)速度是否變快（外泵燈亮的個(gè)數(shù)增加與否），若運(yùn)轉(zhuǎn)速度變快（外泵燈亮的個(gè)數(shù)增加），極大可能是RF 輸入窗或RF 輸出窗有泄漏，監(jiān)測(cè)i227 Vac Gun 和i228 Vac Targ 的變化情況，若i227 Vac Gun 變化大，則RF 輸入窗有泄漏，若i228 Vac Targ 變化大，則RF 輸出窗有泄漏；（4）若依然未找到漏點(diǎn)，則轉(zhuǎn)換能量，即先從X 線(xiàn)到電子線(xiàn)，再?gòu)碾娮泳€(xiàn)到X 線(xiàn)轉(zhuǎn)換，監(jiān)測(cè)i228 Vac Targ 是否有變化，若有，則波紋管損壞，若無(wú)，則可能是靶窗、飛行管等泄漏，吊機(jī)頭，在靶窗上均勻涂抹硅脂，若不漏，則應(yīng)是靶窗泄漏，若仍漏，則應(yīng)是飛行管或某個(gè)墊圈有泄漏。