医科达直线加速器真空故障的检修

赵永军，刘旭红，陈晓（通信作者）

云南省肿瘤医院·昆明医科大学第三附属医院放疗中心 （云南昆明 650118）

医科达直线加速器是行波加速器，采用的加速管是行波加速管，利用行波加速电子，产生高能电子，高能电子经打靶产生X 线、不打靶即产生电子线，不同能量的电子线、X 线可被用于临床治疗。但由于加速器的电子枪、靶、RF（radio frequency，RF）输入窗、RF 输出窗、波纹管、飞行管、离子泵、加速管可拆换，导致真空系统故障率较高，加之电子枪频繁更换易造成建真空时间延长，处理较复杂，进一步导致医院工程师排除真空故障的难度较大。基于此，本文对医科达直线加速器真空故障的检修方法作一介绍，以供同行参考。

1 故障现象

春节假期结束后第1天早上，当工程师例行检查、保养设备时，发现设备报真空联锁10-5 G/T，查看加速管真空值，发现枪端Vac Gun 为-4.40、靶端Vac Targ 为-4.21（正常值均应≤-6.0），手触离子泵，发现2个离子泵均发烫，关闭离子泵电源，待其冷却后，再开启电源，加速管真空值不变，故障依旧。

2 故障分析及处理

医科达直线加速器的密闭高真空系统由电子枪、RF 输入窗、行波加速管、波纹管、偏转室、飞行管、靶窗、RF 输出窗、2个离子泵及电源、总阀及微波隔离阀等构成[1-2]。其中，行波加速管正常工作的必要条件是真空压强≤10-6Torr（1 Torr=133.322 Pa），如此才能保证枪灯丝的有效激发和防止微波功率送入时产生气体击穿现象，进而保证电子在加速管中得到加速[3]。为达到这一真空压强，采取由外泵抽14 h 以上使真空压强达到10-4Torr，再由本机离子泵抽4 h 左右使真空压强达到≤10-6Torr，并由离子泵始终维持这一压强，靶端和枪端各一个离子泵分别负责维持系统真空。由于春节放假前真空良好，假期结束即发现真空故障，根据真空系统结构和工作原理，分析故障原因可能为：（1）离子泵停电时间过长或真空电源损坏；（2）离子泵损坏或性能差；（3）真空系统有微漏；（4）加速管内废离子或湿蒸汽较多。经咨询值班人员，放假期间医院未停电，设备真空电源始终处于开启状态，经检查真空电源正常，因此排除故障原因（1）；关掉离子泵电源，断开枪灯丝供电线，当天向加速器真空系统充入高纯度（99.99%）氮气，将机架旋转至180°，安装好防机架转动保护杆，用外泵（涡轮分子泵）抽真空1 h 后，关闭总阀30 min，然后再开启，外泵仍然5个绿灯亮，继续抽真空14 h 后，关闭总阀20 min，然后再开启，发现第5个绿灯熄灭，说明真空系统有微漏；撤出涡轮分子泵，给设备上电，抽掉电介质气体（SF6），同时监测治疗控制系统（treatment control system，TCS）上i227和i228的值，发现i228 Vac Targ 的值减小较多，说明RF 输出窗有泄漏；拆除RF 输出窗并用硅脂涂抹其隔离窗窗口，然后用外泵抽真空1 h，并经多次关闭总阀20 min，发现外泵5个绿灯均亮，说明经处理后加速管不漏；继续抽真空5 h，然后拆除外泵，转到离子泵抽真空，当真空达到i227 Vac Gun 为-5.83、i228 Vac Targ 为-5.7时，设备可以出束，但剂量率很难上升，最高剂量率仅为100 rad/min，考虑加速管内废离子较多；采用高纯度的氮气清洗2次，然后用外泵抽真空14 h 后，关闭总阀30 min，再开启，发现外泵5个绿灯均亮，转到离子泵抽真空6 h，设备开始出束，进行设备真空训练20 h，真空逐渐恢复，第2天晚上基本恢复正常，第3天开始临床治疗，治疗后设备不关保持2 d，发现真空达到i227 Vac Gun 为-6.05、i228 Vac Targ 为-6.02，设备正常出束，剂量率达到600 rad/min。

3 小结

经对检修实践进行总结，得出下列检修真空故障的有效方法：（1）连接外泵到真空系统抽真空，启动外泵工作0.5～1.0 h，观察5个绿灯是否均亮，即是否达到满速运转，若未达到，则为大漏，首先确保所有固定件紧密连接法兰之间的空间距离相等，并认真检查最近更换过的配件或容易损坏的相邻部件，如波纹管；（2）若未发现漏点，则关闭微波隔离阀并观察外泵运转速度（灯亮情况），若运转速度变快，则说明漏点在微波隔离阀和靶窗之间，若外泵运转速度不变，则说明漏点在微波隔离阀和外泵之间；（3）若仍未找到漏点，则抽掉电介质气体（SF6），同时观察外泵运转速度是否变快（外泵灯亮的个数增加与否），若运转速度变快（外泵灯亮的个数增加），极大可能是RF 输入窗或RF 输出窗有泄漏，监测i227 Vac Gun 和i228 Vac Targ 的变化情况，若i227 Vac Gun 变化大，则RF 输入窗有泄漏，若i228 Vac Targ 变化大，则RF 输出窗有泄漏；（4）若依然未找到漏点，则转换能量，即先从X 线到电子线，再从电子线到X 线转换，监测i228 Vac Targ 是否有变化，若有，则波纹管损坏，若无，则可能是靶窗、飞行管等泄漏，吊机头，在靶窗上均匀涂抹硅脂，若不漏，则应是靶窗泄漏，若仍漏，则应是飞行管或某个垫圈有泄漏。