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醫用電子直線加速器的故障檢修

添加時間:2020/6/17 8:43:46

醫用電子直線加速器是目前最常用的放射治療設備。它是指用于腫瘤放射治療的微波電子加速器,利用電子從微波電磁加速場中獲得能量并沿直線軌道加速運動、它是繼靜電加速器和感應電子加速器之后又一重要的放射治療設備。

1 醫用電子直線加速器的原理      

醫用電子直線加速器按所采用的加速電場形態不同,可分為行波直線極速器和駐波直線加速器。行波直線加速器的加速管采用盤荷波導。微波功率在盤荷波導內激勵起高頻振蕩,建立軸向電場,并以波的形式一直沿軸向傳播,到達加速管末端不反射。如果相位關系合適,則電子就可不斷獲得能量,得到加速。駐波直線加速器的加速管是一系列以一定耦合方式串聯起來的諧波腔鏈,饋人的微波到達加速管的末端后反射回來,入射和反射波疊加形成駐波,并建立軸向電場,如果電子注入每個腔時的相位關系都合適,可得到連續加速。醫用加速器的能量在整個加速其范圍內都屬于低能段,但醫用加速器通常按能量的不同,可分為低能、中能和高能電子加速器。低能加速器電子能量小于6Mev. 只有一檔X射線。在臨床常規放射時可取代鈷60治療機。 中能直線加速器電子能量小于14MeV. 只有一檔或兩檔X線及幾檔電子線。高能直線加速器電子能量小于25Mev。有一檔至3檔X線及多檔電子線。為區分X線能量和電子線能量,一般X線能量單位用MV,電子能量用Mev.醫用電子直線加速器又按使用功率源不同,可分為速調管加速器和磁控管加速器。速調管加速器使用速調管作為微波功率源,需要專用射頻激勵器,射頻穩定性好,速調管壽命長。磁控管加速器使用磁控管作為微波功率源,不需要使用射頻激勵器,射頻穩定性差,磁控管壽命較短。中低能加速器都使用磁控管做功率源,高能級一般使用速調管作功率源。

2 加速器常見故障分析            

由于加速器是一個集微波、電子、計算機、高能物理、機械、流體力學、熱交換等多領域技術的結合體,所以他在性能方面有很多獨到特性,這就要求操作和維修人員有較寬的知識面。下面就加速器常見故障作一介紹。

(1)低壓部分故障。電源短路和斷路,一般為保險絲、變壓器、各種電源電路元件燒壞電源電纜和控制電纜及其轉接頭斷線或接觸不良,多數在旋轉機架與固定機座之 間的電纜磨損所致。同時,操作控制開關失靈、控制臺、手控盒、治療床等的開關都有一定的使用壽命,使用時間長了也會發生故障。各個控制電路在使用中會隨時發生各種故障,所有這些構成了低壓部分電路的主要故障。

(2)高壓部分故障。主要是在調制柜中的閘流管,由于長期使用,導致管內氣體壓力過低,將是管壓降增加,陽極過熱;閘流管柵極控制電路中,元件的老化或焊接問題導致柵極不能正常工作;脈沖調制器故障以及高壓脈沖變壓器故障,此種故障一般為變壓器絕緣老化,導致高壓擊穿。

(3)機械部分故障。在機頭、機架、治療床和靶運動部位,表現精度下降,限位失靈、鎖止和固定部位松動和脫落等。

(4)水循環系統故障。水循環是保證各個電器溫度穩定的關鍵。循環水長期使用后水質變壞,導致金屬管內結垢太多阻塞管路;而溫控電路和制冷機組出現故障,會導致水溫太高;循環水泵漏水或循環水泵電機故障,水循環的動力減弱或消失,循環水的運動接頭漏水等,這些故障會影響機器的正常運轉和使用壽命。

(5)真空系統故障。真空系統的作用是保證加速管、速調管以及偏轉磁場系統保持高真空度。是保證以上部件使用壽命的重要手段,如果真空出現問題,將嚴重縮短機器的使用時間。真空系統主要出現的故障是泄漏,多是由于波導窗損壞或波導彎曲處泄露;其次可能是真空電源電器元件故障;而作為抽真空的鈦離子泵系統故障主要是鈦泵高壓電纜漏電、(鈦泵里面的絕緣老化所致)。

(6)輸出劑量不穩定。加速輸出劑量的穩定性直接影響治療的效果,而影響輸出劑量的穩定性的原因有許多,其中。射頻驅動器到速調管同軸電纜中間的衰減器損壞,會引起劑量變低;而微波頻率偏移。出現與共振頻率較遠的工作頻率,也會引起劑量變低;調制器觸發重復頻率偏離,真空度嚴重下降,電子槍發射不足,這些均會引起劑量率的不穩定;聚焦電流和偏轉電流偏差太大,電離室系統工作不正常,溫度升高等故障都會造成劑量率的波動。

(7)計算機軟件系統故障。主要是病毒入侵因其操作系統故障,以及環境溫度升高造成計算機的不穩定。

(8)計算機硬件故障。主要是機內灰塵、熱交換風扇不正常、機內溫度增高導致板件不能穩定工作。還可以按修電腦主機一樣處理硬件、板件、事宜加于排除。

3 加速器故障的預防            

為了保障加速器正常、高效率運轉,對于加速器日常維護保養是機器維持低故障率的前提。

(1)由于醫用電子直線加速器的微波頻率源等設備要求很高頻率穩定性,而環境變化引起的電子電路元器件的性能變化直接影響頻率的穩定性,所以要求醫用直線加速器各個關鍵設備要有高穩定性。一般加速器采用循環水來穩定設備的溫度,這就要求在平時機器維護中要對循環水路進行定期檢查,主要檢查項目包裹:水質、水壓、水流量、水溫度、同時還要注意有沒有漏水現象。特別是靠近加速器機頭的橡膠水管。在此橡膠水管受到的輻射最大,水管容易老化漏水,如遇漏水應及時更換。

(2)在加速器中存在多種氣動元件。 如各種能量開關、定位銷釘等,這些部件如果出現故障也會嚴重影響加速器的穩定運行,F在一般使用無油壓縮機,常維護時要注意觀察壓縮機的運轉時間、氣壓值、有無漏氣等。同時在進入加速器氣路接口的始端。一般接有氣體干燥裝置和氣壓調節裝置。要注意觀察干燥劑是否變色。如有藍色變為紅色時,即為干燥劑變質。需要換干燥劑。

(3) 加速器中有多種產熱部件,如各種大功率電器元件,雖然有些元件加上散熱風扇,平時維護時要注意風扇運行情況,并及時清理這些風扇的防塵罩,保持空氣暢通順暢。

(4)在加速管、速調管、偏轉磁場中的真空度對于加速器的壽命至關重要。而鈦泵是加速器的抽真空裝置。鈦泵的電流直接反眏了所抽真空的真空度,所以、平時一定要對此電流認真監視。真空度低杜絕開機出束并及時查找漏氣點,保證加速器的使用壽命。

總之,只要平時注意觀察加速器運轉過程中的異,F象,認真做好故障記錄,就能使故障率有效降低,是加速器使用壽命有效延長。

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