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直线加速器微波系统的工作原理及常见故障
电子直线加速器中的微波器件包括加速管(由电子枪和加速段组成)和磁控管(微波源).加速管中的加速段是盘荷波导,在圆形波导中周期性地放置膜片,该膜片中心开孔.由电子枪提供的电子束沿着加速轴线以直线形式通过膜片中心孔,同时由磁控管提供微波功率经过微波功率传输系统送到加速段,并在这慢波结构中产生行波,并与电子速度"同步",不断对电子束进行加速.加速后的电子束从加速管波导的输出端射出,通过漂移管进入偏转室,在横向磁场作用下偏转进行打靶(X线方式)或者穿过薄金属窗(电子线方式).对于加速管和磁控管来说,必须满足其在水、电、气等方面的要求,才能够正常稳定工作.一般判断外部因素造成加速管损坏的情况有四种:(1)电子枪外部灯丝高压引线与地绝缘差,造成灯丝高压与外部接地间打火,致使灯丝烧断;(2)微波传输系统打火而损坏加速管输入窗;(3)钛泵电源故障使真空度下降,造成加速管损坏;(4)冷却系统故障,导致加速管靶、电子窗或偏转盒打火,造成漏气而损坏加速管.加速波导是一个高色散结构,它的传输特性随频率的变化迅速改变.电子可能脱离与波的同步状态,发生相位滑动,减低束流输出能量.为消除这一影响,设有频率自动稳定系统(AFC).AFC系统使磁控管频率保持在所要求的加速管工作频率的±20kHz范围内.
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WDVE-6MEV直线加速器磁控管打火故障原因分析与检修
1 故障现象 我院购买的WDVE-6MEV直线加速器于1995年10月开始使用。磁控管和加速管已使用980个高压小时。1999年2月剂量率突然由150rad／mmmin降为50rad／min，继而出现不出束故障。 2 故障分析与检修 根据机器使用情况及故障现象，经检查确定为磁控管老化失效，需要更换新的磁控管。由威达公司派人带新的磁控管进行更换并安装调试。磁控管型号为M5193与旧磁控管型号相符。当时磁控管灯丝电压调整为8．2V，磁控管脉冲电流为104A。加速管灯丝电流为2．18A，重复频率为200Hz时剂量率200rad／min。证明当时加速管性能良好。安装调试完毕，次日开始治疗病人。几日后在治疗病人时出现真空故障，经检查确定加速管漏气。后经电子工业部第12研究所鉴定为加速管的陶瓷窗打裂，而裂缝对穿极为少见。于是更换新加速管。当打开微波传输系统时，发现软波导与直波导法兰盘之间有打火痕迹，环流器内有黑色物沉积。打开磁控管侧弯波导、方圆转换波导发现都有很厚一层黑灰。磁控管圆波导凸沿半面有明显的打火痕迹，而另一半面没有打火痕迹，比较干净。当时怀疑是由于新装磁控管与方圆转换圆波导有半面没有连结好，装配不当，使磁控管严重打火而打坏加速管的。清洗微波传输系统，重新安装调试后开始治疗病人。当时手摸磁控管侧弯波导、方圆转换波导发热，软波导也发热，怀疑波导内仍有打火。再次打开微波传输系统，故障依旧。怀疑橡皮密封圈增粗，将橡皮密封圈外沿打磨后，重新清洗微波传输系统，安装调试后机器工作正常。但是，机器工作1星期后加速管又出现漏气。再次打开微波传输系统，故障现象如前。经检查新装加速管漏气。磁控管后经检查也已打坏。 为什么反复撤装几次磁控管仍存在严重打火呢?经仔细检查发现，新装磁控管圆波导凸沿高度为3．11mm，旧的磁控管圆波导凸沿高度为3．55mm。而老的方圆转换圆波导凹槽深度为3．5mm。由此可判断造成磁控管严重打火的主要原因是由于新换磁控管圆波导凸沿高度与旧方圆转换圆波导凹槽不匹配，高度相差0．39mm，致使波导连接电接触不良，磁控管长时间严重打火，造成连续打坏两个加速管和一个磁控管的严重事故，经济损失达40多万元。
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Varian2300C/D加速器HWFA连锁的检修
电子直线加速器一般由加速管、微波功率源、微波传输系统、电子注入系统、脉冲调制系统、束流系统、真空系统、恒温水冷却系统、电源分配控制系统和应用系统等组成.为了保证治疗的准确和运行的安全,直线加速器采取了许多连锁措施.以防止故障的进一步扩大.Varian直线加速器的连锁主要有三种类型:剂量连锁、主要连锁、次要连锁,不论哪种连锁,都将中止出束.对加速器的维修一般也是从连锁提示进行分析,找出可能出现连锁的原因,逐个加以解决.下面是有关VARIAN直线加速器HWFA连锁的几种原因的归纳总结,供同行们参考,以便能快速地找到故障原因,及时解决问题[1-2].
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BJ-6B型电子直线加速器故障五例
故障一:开机加高压出束时剂量为0.分析检修:BJ-6B加速器产生X线的原理如下:当电控系统发出高压启动指令和同步触发脉冲后,高压脉冲调制器开始谐振充放电,产生12kV的高压脉冲.该高压脉冲变压器升压馈送到磁控管(峰值高压为46kV),磁控管产生2.6MW的微波功率经微波传输系统馈送到磁控管并在加速管中建立高强度的加速电场.
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西门子Primus H直线加速器脉冲调制系统原理与故障分析
西门子Primus H直线加速器是能对肿瘤进行适形调强放疗的高能电子直线加速器,脉冲调制系统是直线加速器的重要组成部分.在加速器的日常使用过程中,该系统的故障率较高,如果能详细了解系统的原理、构造,将有助于及时地排除设备故障.1 脉冲调制系统原理与分析在电子直线加速器中,为了得到尽可能高的加速电场,进而产生大功率的微波源,就需要脉冲调制系统来完成这一工作,脉冲调制系统基本原理框图如图1所示.由触发器电路触发脉冲调制器,产生一定功率的、一定重复频率的和一定宽度、波形合适的高压脉冲电压,经过微波传输系统进入加速管[1].因此加速器的性能和工作的可靠性与脉冲调整器产生的脉冲质量有直接关系.
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医用直线加速器微波打火维修经验和教训
微波系统是构成电子直线加速器整机的一个基本组成部分,它包括高功率微波源及微波传输系统.加速管需要微波源来提供加速能量.要求微波源输出脉冲功率为2～5 MW量级,此种强度的功率存传输中以及作用于加速管输入端,考虑到场击穿,需要在微波传输系统中充气.
