西门子高能电子直线加速器PRIMUS－H速调管故障的检测分析与排除

邓建国

(湖南湘西州肿瘤医院，湖南湘西416000)

西门子高能电子直线加速器PRIMUS－H速调管故障的检测分析与排除

邓建国

(湖南湘西州肿瘤医院，湖南湘西416000)

目的:对西门子高能医用电子直线加速器速调管出现的故障从原理参数及多角度检测分析，并提供解决办法。结论:对速调管出现的故障的检修，必须判断准确，综合分析。

直线加速器;速调管;打火;老化

速调管能将微波源输出的几十瓦的微波能量放大到几兆瓦，再通过波导管传输到加速管，提供电子束加速需要的能量。下面将对速调管的两种典型故障现象进行分析。

1 速调管灯丝老化问题

1.1 故障现象

一台西门子高能直线加速器PRIMUS－H在出束 (6MV)过程中出现剂量率缓慢上升的情况，剂量率预置值为300MU/MIN，但初始剂量率只有220～230MU/MIN，几十秒后慢慢上升至预置值，爬坡现象明显，出12#、13#、53#、54#等剂量率联锁。其它能量同样情况。进行参数优化后，故障现象依旧。

1.2 分析检测

旁路硬件和软件联锁后，出束检查IS、PULSEI、INJI、反射波等波形，均正常;微波源波形、脉宽、重复频率、幅值也正常;再检查水冷却系统，也无异常，这样排除了速调管周边部件如调制器和其它电路的故障。

1.3 故障确诊及排除

排除调制器和其它电路故障后，针对故障现象，怀疑是速调管灯丝老化所引起。遂将速调管灯丝电流调高0.2A，再出束时初始剂量率明显提高，灯丝电流调高0.5A后，剂量率基本恢复正常。上述加速器故障现象是速调管的一种典型的故障现象。由于速调管灯丝老化，导致电子发射不足，只能调高灯丝电流，来加强速调管的灯丝电子发射。但是灯丝电流不可无限制增加，如果灯丝电流过大，就会导致速调管打火。

2 速调管打火问题

2.1 故障现象

一台西门子高能直线加速器PRIMUS－H在出束 (6MV)时，一上高压就出30#调制器联锁，进机房观察到K2辅助联锁的CHARGESYSTEM灯灭，提示充电系统故障。复位后联锁消失，再次上高压时又出现同样现象，检查发现充电抽屉面板的IS灯灭。

2.2 故障分析检测

IS信号为充电电流检测，充电过程中，IS取样信号输入到充电抽屉的FLYBACKENERGYREGULATION板，如果充电电流过高，会引起CHARGEFAULT，导致CHARGESYSTEM联锁。此故障现象说明高压油箱内调制器部分有短路现象。根据电路分析，反峰二极管最有可能。油箱放油后，取下闸流管，测量闸流管阳极对地电阻，发现的确短路。再从闸流管的安装孔处测量反峰二极管，证实了之前的分析，反峰二极管组击穿。取下反峰二极管组，测量发现整组反峰二极管全部击穿。更换整组反峰二极管，测量闸流管阳极对地电阻，恢复正常。由于调制器部分位于油箱内部，想将整个调制器取出难打太大，于是选择了从闸流管安装孔处操作，难度也较大，因此更换时必须耐心细致。

2.3 故障确诊及排除

更换反峰二极管后，机器恢复正常，但是两天后又再次出现同样故障。检测发现反峰二极管再次击穿。根据故障现象分析，导致上述故障的原因可能有:①速调管打火引起，②高压油箱变压器油质下降引起，③二极管本身老化引起。鉴于上述可能的原因，考虑到速调管价值高，更换复杂，因此不可轻易下结论判定是速调管故障，只有将其它因素排除后，综合所有的故障现象来确定。因此进行了高压绝缘油的高压击穿测试，证明油质正常。至于是不是反峰二极管本身老化引起，不好判断，但是同样故障一再发生，因此也可以排除了二极管本身的问题。再一次更换反峰二极管组，机器又可以出束。

3 反峰二极管组及反峰电路的作用

直线加速器高压调制器有三种工作状态:匹配状态、正失配失配、负失配状态。对于高能机，调制器的负载就是速调管。当调制器脉冲形成网络(PFN)的阻抗与负载的阻抗一致时，PFN上的能量可以被负载全部吸收，PFN上的电压在放电后电压将为0，此状态称为匹配状态;当PFN的阻抗小于负载的阻抗时，PFN上的能量无法被负载全部吸收，在PFN放电后电压大于0，此状态为正失配状态;当PFN的阻抗大于负载阻抗时，PFN上的能量也无法被负载全部吸收，在PFN放电后仍然存在一个负电压，此状态称为负失配状态。实际中调制器一般工作在轻微的负失配状态，因为PFN放电后残存的很小的负电压有利于闸流管的消电离。反峰电路的作用就在于，当调制器处于负失配状态时，消耗掉PFN上残存的负电压。但是，在负失配严重时，如速调管打火，负载相当于短路，负载阻抗接近于0，PFN放电后仍然残存很高的负电压，待下一个充电周期时，充电电压会提高几倍。这个电压在通过反峰电路消耗时，由于过流，而导致反峰二极管被击穿。

更换速调管后，机器恢复正常，也未再出现反峰二极管被击穿的现象。由于速调管价值高，更换复杂，不易替代，因此在判断时要谨慎并准确。

［1］顾本广.医用加速器［M］.科学出版社.

［2］杨绍洲.医用电子直线加速器 (LA)设备技术学，中国医学装备协会.

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1002－2376(2015)03－0098－02

2014－11－21