醫科達直線加速器真空故障的檢修

趙永軍，劉旭紅，陳曉（通信作者）

云南省腫瘤醫院·昆明醫科大學第三附屬醫院放療中心 （云南昆明 650118）

醫科達直線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，產生高能電子，高能電子經打靶產生X 線、不打靶即產生電子線，不同能量的電子線、X 線可被用于臨床治療。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，導致真空系統故障率較高，加之電子槍頻繁更換易造成建真空時間延長，處理較復雜，進一步導致醫院工程師排除真空故障的難度較大。基于此，本文對醫科達直線加速器真空故障的檢修方法作一介紹，以供同行參考。

1 故障現象

春節假期結束后第1天早上，當工程師例行檢查、保養設備時，發現設備報真空聯鎖10-5 G/T，查看加速管真空值，發現槍端Vac Gun 為-4.40、靶端Vac Targ 為-4.21（正常值均應≤-6.0），手觸離子泵，發現2個離子泵均發燙，關閉離子泵電源，待其冷卻后，再開啟電源，加速管真空值不變，故障依舊。

2 故障分析及處理

醫科達直線加速器的密閉高真空系統由電子槍、RF 輸入窗、行波加速管、波紋管、偏轉室、飛行管、靶窗、RF 輸出窗、2個離子泵及電源、總閥及微波隔離閥等構成[1-2]。其中，行波加速管正常工作的必要條件是真空壓強≤10-6Torr（1 Torr=133.322 Pa），如此才能保證槍燈絲的有效激發和防止微波功率送入時產生氣體擊穿現象，進而保證電子在加速管中得到加速[3]。為達到這一真空壓強，采取由外泵抽14 h 以上使真空壓強達到10-4Torr，再由本機離子泵抽4 h 左右使真空壓強達到≤10-6Torr，并由離子泵始終維持這一壓強，靶端和槍端各一個離子泵分別負責維持系統真空。由于春節放假前真空良好，假期結束即發現真空故障，根據真空系統結構和工作原理，分析故障原因可能為：（1）離子泵停電時間過長或真空電源損壞；（2）離子泵損壞或性能差；（3）真空系統有微漏；（4）加速管內廢離子或濕蒸汽較多。經咨詢值班人員，放假期間醫院未停電，設備真空電源始終處于開啟狀態，經檢查真空電源正常，因此排除故障原因（1）；關掉離子泵電源，斷開槍燈絲供電線，當天向加速器真空系統充入高純度（99.99%）氮氣，將機架旋轉至180°，安裝好防機架轉動保護桿，用外泵（渦輪分子泵）抽真空1 h 后，關閉總閥30 min，然后再開啟，外泵仍然5個綠燈亮，繼續抽真空14 h 后，關閉總閥20 min，然后再開啟，發現第5個綠燈熄滅，說明真空系統有微漏；撤出渦輪分子泵，給設備上電，抽掉電介質氣體（SF6），同時監測治療控制系統（treatment control system，TCS）上i227和i228的值，發現i228 Vac Targ 的值減小較多，說明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，并經多次關閉總閥20 min，發現外泵5個綠燈均亮，說明經處理后加速管不漏；繼續抽真空5 h，然后拆除外泵，轉到離子泵抽真空，當真空達到i227 Vac Gun 為-5.83、i228 Vac Targ 為-5.7時，設備可以出束，但劑量率很難上升，最高劑量率僅為100 rad/min，考慮加速管內廢離子較多；采用高純度的氮氣清洗2次，然后用外泵抽真空14 h 后，關閉總閥30 min，再開啟，發現外泵5個綠燈均亮，轉到離子泵抽真空6 h，設備開始出束，進行設備真空訓練20 h，真空逐漸恢復，第2天晚上基本恢復正常，第3天開始臨床治療，治療后設備不關保持2 d，發現真空達到i227 Vac Gun 為-6.05、i228 Vac Targ 為-6.02，設備正常出束，劑量率達到600 rad/min。

3 小結

經對檢修實踐進行總結，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抽真空，啟動外泵工作0.5～1.0 h，觀察5個綠燈是否均亮，即是否達到滿速運轉，若未達到，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，并認真檢查最近更換過的配件或容易損壞的相鄰部件，如波紋管；（2）若未發現漏點，則關閉微波隔離閥并觀察外泵運轉速度（燈亮情況），若運轉速度變快，則說明漏點在微波隔離閥和靶窗之間，若外泵運轉速度不變，則說明漏點在微波隔離閥和外泵之間；（3）若仍未找到漏點，則抽掉電介質氣體（SF6），同時觀察外泵運轉速度是否變快（外泵燈亮的個數增加與否），若運轉速度變快（外泵燈亮的個數增加），極大可能是RF 輸入窗或RF 輸出窗有泄漏，監測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，則轉換能量，即先從X 線到電子線，再從電子線到X 線轉換，監測i228 Vac Targ 是否有變化，若有，則波紋管損壞，若無，則可能是靶窗、飛行管等泄漏，吊機頭，在靶窗上均勻涂抹硅脂，若不漏，則應是靶窗泄漏，若仍漏，則應是飛行管或某個墊圈有泄漏。