医用电子直线加速器真空泵工作原理与故障排除

医用电子直线加速器真空泵工作原理与故障排除 医用电子直线加速器真空泵工作原理与故 障排除 应用技术企业科技与发展2010年第18期(总第288期) AppliedTechnologyEnterpriseScienceAndTechnology&DevelopmentNO.18,201 0(CumulativelyNO.288) 医用电子直线加速器真空泵工作原理与故障排除 李晓春,陈俊 (广西壮族自治区人民医院.广西南宁530021) 一一【关键词】医用电子直线加速器;真空泵簿加速管钛泵;潘宁放电董【中圈分 类号】R14莲i【文献标识码】A【文章编号】1674688(20l0)18-o014一o2i囊誊 i黧 TheOperationPrincipleofVacuumPumpofMedicalElectronic LinearAeeeleratoranditsFailureRecovery U一, _ XiaochunCHENJun (GuangxiPeople'sHospital,NanningGuangxi530021) 【Abstract】 Thearticleintroducestheoperationprincipleofvacuumpumpofmedicalelectroniclinearacc eleratorandthe analysisoftwocasesoffailurerecovery. 【Keywords】 medicalelectroniclinearaccelerator;vacuumpump;accelerator;titaniumgetterpump;Pann ingpowergener- ation 医用电子直线加速器是采用微波电场加速电子并且具有直 线运动轨道的加速装置,其主要用途为对恶性肿瘤进行放射治 疗.近几十年来,医用电子直线加速器发展较快,已成为临床 放射治疗的主导设备.据不完全统计,我国目前拥有医用电子 直线加速器超过1000台,而且随着精确放射治疗技术的迅速 发展,医用电子直线加速器的需求还将不断增加. 1真空泵的作用 真空泵作为医用电子直线加速器的重要组成部分,其主要 作用是:?维持电子枪,加速管,速调管和偏转磁铁的高真空 状态;?防止高电磁场中有残余气体而产生电击穿,并减少高 速运动电子与气体分子碰撞而偏离原来轨道的机会,防止能量 损失;?防止电子枪阴极中毒,灯丝氧化烧断. 真空泵按种类可分为:机械泵,扩散泵,吸附泵(分子 筛),涡轮分子泵,升华泵(热钛泵),溅射离子泵(冷钛泵), 低温泵(液氮)等.现在,医用电子直线加速器采用的真空泵 是溅射离子泵,又叫钛泵. 2溅射离子泵的结构原理 溅射离子泵的结构原理如图1,图2所示.阳极为一薄壁 不锈钢筒,阴极是2块钛板,分别置于阳极两边.阳极,阴极 一 起装于不锈钢外壳中,整个壳体置于永磁磁场中,磁力线的 方向平行于阳极筒轴向,磁场强度为1000,1500G.工作时 阳极,阴极有3,7kV直流高压,产生正交电磁场下的潘宁放 电.此时,气体被电离,产生的离子轰击阴极时溅射出钛原 子,沉积于阳极筒内壁及阴极上离子轰击较少的部位,连续形 成新鲜的钛膜.新鲜的钛膜对极性气体分子(N,H,O:等) 具有吸附作用,而对惰性气体的排除则靠电清除作用.惰性气 体被电离后,具有一定能量的惰性气体离子打进钛膜,随后被 新产生的钛膜掩埋.所以,溅射离子泵的抽气作用是基于新鲜 钛膜的吸附作用和电清除作用. 阳极 图1二极溅射离子泵结构示意图 源 【作者简介】李晓春(1967—),女,广西合浦人,广西壮族自治区人民医院医疗器械 科技术人员,助理工程师,从事医疗器械维修工作;陈俊(1976—-) 男,广东大埔人,广西壮族自治区人民医院医疗器械科技术人员,工程师,从事医疗 器械维修工作. 14 图2兰极溅射离子泵结构示意图 阳极接正高压,钛阴极板接地组成二极溅射离子泵.阳极 接地,2个钛阴极板接负高压组成三极溅射离子泵.用三极泵 才能较有效地排除惰性气体.惰性气体被电离后,形成正离 子,然后以离子的形式轰击钛膜;离子得到电子而形成中性原 子,接着弹射到阳极泵壁,随之又被新蒸发的钛膜掩埋. 3医用电子直线加速器的故障排除 了解钛泵工作原理后,.下面就医用电子直线加速器真空出 现的2例典型故障进行分析. 3.1案例一 3.1.1故障现象 西门子公司的PRIMUS高能直线加速器在治疗过程中出现 "25.Vacuumovercurrent",加速器加速管真空报警.进入机 房观察钛泵电源发现钛泵电流指示灯已满格,即钛泵电流过 流.旋转机架到180~,关掉加速器.第二天开机发现报警已 消除,钛泵电源电流指示灯显示电流为零.但是,治疗病人一 段时间后,钛泵电源电流指示灯显示电流会慢慢增大,直至又 出现真空报警. 3.1.2故障分析与排除 加速器真空报警原因:加速器的加速管漏气;钛泵损坏, 无法吸附离子;钛泵电源损坏;加速器的加速管内部有杂质. 根据以上分析开始对故障进行维修. 考虑到关机后第二天报警自动消除,如果是加速管漏气应 该是持续漏气,真空不可能自动恢复,因此排除加速管漏气的 可能.同理,如果钛泵损坏,一样无法抽真空,所以可以排除 钛泵损坏.根据溅射离子泵的原理,如果将钛泵的磁铁拆除, 由于没有磁场无法产生正交电磁场,钛泵电流应该为零.在加 速器报"25.VacuumOVercurrent"时,将钛泵的磁铁拆除, 观察钛泵电源显示发现电流仍然存在,所以可以排除钛泵电源 和钛泵损坏.在治疗病人过程中进一步仔细观察后发现,在加 速器机架转动不同的角度,钛泵电源电流指示忽大忽小.在报 "25.VacuumOVel"current"时,通过不断的旋转机架角度有 时钛泵电源电流指示会变为零.这说明加速管内部有金属杂 质,钛泵的负高压经过它放电,导致钛泵电源电流过流.由于 15 存在金属杂质,放电电流一直存在,拆除钛泵的磁铁也有电流 存在.在机架旋转到某个角度时,金属杂质有可能滚到某个角 落,金属面接触阻抗较大,钛泵电源电流会有变化.这就 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 了加速管发生故障是由于厂家加工不好,内部存在杂质导致 的.由于无法清除加速管内部杂质,只能更换新的加速管.更 换加速管后故障排除. 3.2案例二 3.2.1故障现象 医科达公司的Synergy高能直线加速器在早上开机过程中 出现"GunIMon"报警,加速器的电子枪和靶的真空有问题. 3.2.2故障分析与排除 从操作软件进入工程师模式,观察发现电子枪和靶的真空 显示值为VacGun:一3.81,VacTarg:一6.15,而正常值应该在 一 6以上,说明真空不好.过了一段时间,VacGun的值在0一 一 3间跳动,之后变为0.VacTarg的值也下降到一3.1,不久 也降为0.进入机房观察钛泵电源,发现电源上的电子枪和靶 的指示灯都已经熄灭,说明电子枪和靶的真空有问题,钛泵电 源已不工作.但是,由于一开始真空显示值都是偏低,加速管 应该不存在漏气.仔细分析后认为,应是晚上加速器由于某种 原因导致真空值下降,当真空值过低,钛泵如果继续工作会因 为电流过大而损坏.系统自动关闭钛泵电源,保护钛泵. 根据以上分析,加速管真空有问题,先用机械泵进行抽真 空.用机械泵抽真空5h后,VacGun和VacTarg的值达到了 一 4.0左右,观察发现钛泵电源电子枪和靶的指示灯都在闪亮, 说明真空正在恢复.在用机械泵抽真空时发现VacGun和Vac Targ的值有时会在较大的范围内跳动,怀疑真空模拟信号输入 AR12板有问题,导致显示真空显示值不断变化.更换该电路 板后,VacGun和VacTarg的值一直很稳定.继续用机械泵 抽真空几个小时后,关闭机械泵,用加速器的钛泵继续抽真 空,VacGun和VacTarg的值很快达到正常值,故障排除. 4结语 加速器的真空不能通过外界的设备直接测量,所以出现故 障时一般较难维修.只有掌握了加速器真空泵的基本原理,仔 细分析故障现象,加速器真空故障才可以顺利排除.囝 参考文献 .医用加速器[M].北京:科学出版社,2003. [1]顾广本 [2]杨绍洲.医用电子直线加速器[M].北京:人民军医出版社,2003. [3]李水冰.Varian直线加速器真空故障分析与排除[T].医疗设备信 息,2007(10):115. [责任编辑:黄庆发】