直线加速器束流偏转系统的结构原理与故障检修

直线加速器束流偏转系统的结构原理与故障检修 宫良平 ,张学锋 ()山东大学齐鲁医院 放疗科 ,山东 济南 250012 [ 摘 要 ] 本文根据实践经验 , 介绍瑞典医科达公司生产的高能行波医用直线加速器束流偏转系统的基本结构原理和故障分析 与检修方法 ,对水路故障的分析与检修进行了详细介绍 。对同行具有很实用的参考价值 。 [ 关键词 ]直线加速器 ;束流偏转 ;假负载 ( ) [ 中图分类号 TL 53 文献标识码 C 文章编号 1007 - 7510 200407 - 0069 - 02 The ba s ic str uc t ure a n d t he tr o ubl e a na l s is of bea m ben d in sste m of l in ea r a ccel era t ory g y GO N G L i a n - i n , Z H A N G Xue - f e n g p g g (我院于 1996 年初购进了一台原飞利浦公司生产的 SL - 1 所示 。这种偏转方式包括三组共六套偏转线圈 B 1 - 1, 图 () ) 18 型高能医用直线加速器 后来转由医科达公司生产。该加速 B 3 - 2,他们分别对称分布于靶室的左右两侧 ,运行时 ,可使电 ) (器是输出双光子 、带多档电子线的行波医用直线加速器 。2001 子束形成滑雪式偏转轨迹 , 使束流偏转 112 度故称为滑雪式 ( ) 年 10 月份以后 , 经常在输出高能电子线 18M e V 时 , 因发生 偏转系统 。进一步检查还可以发现 ,在电路上 ,这六套线圈串联 “B e n di n O / T”故障而停机 。经查阅相关技术资料可知 ,该故 运行 , 图 2 就是根据检查结果绘制的束流偏转系统电路原理简 g 障的原因是“束流偏转系统温度过高”所致 。如果将能量调低 , 图 。 例如输出 8M e V 电子线时 , 该故障就会消失 。后来 , 在低能状 态下也经常发生该故障 , 只有在不输入任何能量的情况下 , 经 过一定时间的等待 ,故障就会自动消失 。再后来 ,该故障发生的 频率越来越高 ,不得不停机检修 。但是 ,在全面检查了外围电路 和水路系统后 , 没有发现任何不正常现象 。只好拆开加速器机 头进行全面检修 。 为了查找故障原因 , 让我们先研究一下该加速器束流偏转 系统的基本结构和基本电路原理 。 图 2 束流偏转系统电路原理简图 由于运行时偏转电流可高达 100A 以上 , 而且偏转线圈都 深埋在照射头深处 , 散热困难 , 为了保证束流偏转系统的正常 运行 ,必须采取有效的水冷降温措施 。 通过全面解剖加速器照射头可知 , 每套磁偏转线圈都是由 中空的扁铜线绕制而成 , 就是说 , 这六套线圈既是偏转电流线 () 圈 , 又是冷却降温水管 。在水路上 , 这六套线圈 水管并联运 行 , 即每一套线圈的进水口和出水口分别连接到偏转靶室两侧 1 束流偏转系统结构原理简图 图 的两个水路分流接口上 , 这两个分流接口再并联接到主回路 该加速器采用的是滑雪式束流偏转系统 , 基本结构原理如 [ 收稿日期 2003 - 12 - 16 ( ) 上 ,其中的主进水管串接一个过滤器 Fil t e r ,以防杂质进入 。 ,非常实用 。 这种方法简便易行 根据这一解剖结果 , 我们绘制了束流偏转系统冷却水路基本结 我们采用的“假负载法”是 : 将偏转线圈的接线端子从偏转 构原理如图 3 所示 。 电源线上拆下 , 然后在偏转电源线上接一段适当长度 , 直径最 好在 10 毫米以上的绝缘导线作为“假负载”。在运行时将“假负 载”放在常温水中以保持温度恒定 , 但应保证绝缘良好以确保 O / T 安全 。这时通电检查 , 假如屏幕上仍然显示“B e n di n g 294”, 应首先检查外部电路原因 , 若外部电路正常 , 则可能是某 个热敏开关不能闭合或某个接头开路所致 , 这时也需要拆开机 头检修 ; 如果屏幕上不再显示“B e n di n O / T 294”, 则说明电 g 路及控制部分工作正常 , 可以断定是内部水路发生了堵塞 。这 是因为 , 当屏幕上显示“B e n di n O / T 294”故障时 , 说明图 2 g 中的 K1 - 1, K3 - 2 的六个热敏开关中的某一个或几个因温 度过高而断开 , 直接原因是由于相应的偏转线圈散热不良而导 致温度过高 , 所以一定是其中的某一个分支或分支接口被堵 (塞 。但这时如果从分流接口的主进/ 出水口 图 3 中的 I n / O u t 图 3 冷却水路基本结构原理简图 ) 处之间通水检查 , 由于其他分支水流通畅 , 往往从水的流量和 流速上是看不出什么异常的 。因此 , 这时必须拆开机头对内部 但是 , 由于结构尺寸的限制 , 水管和接口都比较细 , 尽管冷 水路和各个接口进行仔细检查 。在查出堵塞点并仔细清理疏通 却水都是采用蒸馏水 , 但经过长期运行 , 也会因某种原因或内 后 , 最好将其他接口和所有的内管路都疏通一遍 , 以免装好后 部杂质的日积月累而造成某一条并联支路的局部堵塞 , 从而造 又出现新的堵塞点 。 成该线圈不能正常散热 , 进而影响输出能量的稳定性 , 甚至烧 根据上述方法 , 我们终于找到了问题的结症是由于图 3 中 坏束流偏转线圈 , 这是不能容许的 。因此 , 在图 2 的电路原理 偏转线圈 B 3 - 2 的进水接口处被污物堵塞造成的 ,堵塞物是黑 中 , 每一套偏转线圈的附 近 各 设 置 了 一 个 常 闭 的 热 敏 开 关 色粉末状杂质 , 是因内部杂质长期淤积造成水流不畅 , 最后被 ( ) K1 - 1 —K3 - 2。这六个热敏开关串联后经过一个 D I E 接口 完全堵塞 。记过仔细清理疏通后 ,终于排除了故障 ,恢复了机器 接到计算机的控制回路进行联锁保护 。如果某一个或几个偏转 的正常运行 。 线圈温度过高 , 相应的热敏开关就会自动断开 , 计算机收到该 另外 , 由于偏转电源是一个“恒流源”, 所以对一个确定的 信息后 , 会立即切断偏转线圈的供电电源 , 以确保偏转线圈不 能量状态而言 , 其输出电流是恒定不变的 , 就是说 , 偏转电流的 被烧坏 ,并同时在屏幕上显示“B e n di n O / T 294”。这样 ,就保 g 大小与负载即偏转线圈电阻的大小无关 。在正常工作温度下 , 证了束流偏转系统运行的可靠性与安全性 。 偏转线圈的电阻也基本上是一个确定的值 , 根据欧姆定律可 根据以上分析可见 ,当因出现“B e n di n O / T 294”故障而 g 知 , 这时在偏转线圈上必然产生一个基本上恒定不变的电压 停机时 ,基本上可以判定为偏转系统水路故障 。这时 ,我们首先 值 , 在软件上设置为“B e n d M a V 584 x x”, 这里“x x”示偏 g 应在机架后端找到图 3 中的“Fil t e r ”, 检查滤芯是否被脏物堵 转电压的具体数值 。如果偏转线圈的温度升高 , 则电阻值必然 塞 , 必要时可更换新的滤芯 。在确认冷却水主回路流量和流速 升高 ,偏转电压就会随之升高 。从这里 ,也可以判断偏转线圈的 基本正常的条件下 , 如果故障依旧 , 就必须打开 GA N T R Y 水冷系统是否正常 。 A R M 外壳进一步检查 。由于偏转线圈和分流接口都藏在机头 以上分析方法适合于包括 SL 系列 、Sli 系列和 P r e ci se 系 深处 , 不但拆卸和安装工作量大 , 而且会影响周围其他零部件 列等采用滑雪式偏转系统的医科达公司生产的各种高能医用 甚至会造成意外损坏 。因此 ,在决定深入拆卸检查之前 ,必须确 行波直线加速器 ,具有非常高的实用价值 。 认偏转线圈内部水路和分流接口是否存在堵塞故障 , 以排除可 ?能由于电路或软件等其他原因引起的此类故障 。为此 , 经过认 真分析 ,我们是采用“假负载法”进行判断与分析的 ,实践证明 , ?70? 19卷 7 期 2004. 7