張啟順，陸雪峰

醫(yī)用直線加速器微波打火維修經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)

張啟順，陸雪峰

作者單位：242000 安徽宣城 宣城市人民醫(yī)院放療科（張啟順、陸雪峰）

微波系統(tǒng)是構(gòu)成電子直線加速器整機(jī)的一個(gè)基本組成部分，它包括高功率微波源及微波傳輸系統(tǒng)。加速管需要微波源來提供加速能量。要求微波源輸出脈沖功率為2～5 MW量級(jí)，此種強(qiáng)度的功率在傳輸中以及作用于加速管輸入端，考慮到場擊穿，需要在微波傳輸系統(tǒng)中充氣，提高波導(dǎo)空間電擊穿強(qiáng)度。高能加速器一般以充六氟化硫（SF6）為佳。六氟化硫其化學(xué)和熱穩(wěn)定都較好，是無色、無臭、無毒的氣體，絕緣性能好，減弧性能更優(yōu)，所以是加速器中理想的充入氣體[1]。微波傳輸系統(tǒng)的波導(dǎo)元件包括波導(dǎo)接頭、彎曲波導(dǎo)、定向耦合器、波導(dǎo)及波導(dǎo)橋、吸收負(fù)載、衰減器和移相器、鐵氧體隔離器及環(huán)流器等。微波系統(tǒng)被污染或安裝不當(dāng)都會(huì)引起微波打火。

1 故障現(xiàn)象

我院直線加速器安裝之后工作狀態(tài)一直不穩(wěn)定，高能電子線（18、21 MeV）不能正常出束，微波打火嚴(yán)重，出現(xiàn)微波打火連鎖（WG ARC），致使機(jī)器只能工作在低能狀態(tài)。先后2次因微波打火擊穿波導(dǎo)密封圈致使波導(dǎo)系統(tǒng)漏氣，因微波打火，旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)和軟波導(dǎo)接觸面損傷嚴(yán)重，無法修復(fù)，導(dǎo)致機(jī)器無法正常工作。更為嚴(yán)重的是，在頻繁的微波打火中速調(diào)管性能受到損傷[2-3]，致使加速器工作在高能電子線模式時(shí)出現(xiàn)速調(diào)管高壓過流連鎖（27 HIGH VOLTAGE O.C），高能電子線無法出束。

2 故障分析及檢修

加速器因微波打火多次請(qǐng)來廠方工程師維修，廠方工程師維修時(shí)分析可能是波導(dǎo)管密封圈安裝不當(dāng)引起，卻無法確定具體的打火位置。拆下速調(diào)管與波導(dǎo)管連接法蘭，發(fā)現(xiàn)故障原因是在安裝時(shí)速調(diào)管和波導(dǎo)管連接處涂用了硅膠并突出到管腔引起打火。清除硅膠，磨光接口表面，清洗管腔，重新裝上新的密封圈后，充六氟化硫到 28psi（1psi=6.895kPa）。開機(jī)預(yù)熱完畢后開始出束，微波打火較以前有所減少，但用高能電子線時(shí)偶爾出現(xiàn)微波打火，提示微波系統(tǒng)可能還存在問題。直線加速器盡量工作在低能狀態(tài)（6 MV，6、9、12 MeV）。經(jīng)一段時(shí)間使用后，一次開機(jī)晨檢時(shí)發(fā)現(xiàn)六氟化硫連鎖，檢查發(fā)現(xiàn)六氟化硫壓力很低（小于20psi）。考慮為微波系統(tǒng)漏氣。廠方工程師檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)漏氣點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)和軟波導(dǎo)連接處，卸下旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)和軟波導(dǎo)連接法蘭，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)和軟波導(dǎo)連接處密封圈被打火擊穿，旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)法蘭表面燒蝕較重。經(jīng)打磨接口表面，更換密新封圈后充六氟化硫到28 psi，開機(jī)預(yù)熱完畢后開始出束，暫時(shí)未出現(xiàn)微波打火（為防止波導(dǎo)可能發(fā)生打火，加速器一直工作在低能模式，盡量少用高能電子線）。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，加速器還是偶爾出現(xiàn)微波打火連鎖，并經(jīng)常出現(xiàn)速調(diào)管高壓過流連鎖。半年后，開機(jī)晨檢時(shí)發(fā)現(xiàn)波導(dǎo)系統(tǒng)再次漏氣，立即報(bào)修。廠方工程師檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)和軟波導(dǎo)連接處打火，且與上次維修時(shí)打火位置相同。卸下旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)和軟波導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)管腔內(nèi)有大量黑色物沉積。此次打火引起旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)法蘭表面燒蝕更加嚴(yán)重，接口處約凹陷1mm。經(jīng)打磨處理后，表面仍不平整，同時(shí)發(fā)現(xiàn)軟波導(dǎo)法蘭表面也凹凸不平，更換密封圈后，漏氣問題暫時(shí)解決。廠方工程師認(rèn)為要解決根本問題，只有更換旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)和軟波導(dǎo)。更換旋轉(zhuǎn)波導(dǎo)和軟波導(dǎo)后，微波打火問題已徹底解決。但加速器仍只能工作在低能模式，18、21MeV電子線仍然不能出束，在高能電子線模式下只要加上高壓就出現(xiàn)速調(diào)管高壓過流連鎖，有時(shí)使用6 MV X線也會(huì)出現(xiàn)速調(diào)管高壓過流連鎖。請(qǐng)來廠方工程師對(duì)速調(diào)管外圍電路有關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測并將有關(guān)參數(shù)傳至西門子公司專家組，判斷是速調(diào)管問題，無法維修，只能更換速調(diào)管。更換速調(diào)管后，故障排除。

3 討論與小結(jié)

醫(yī)用直線加速器微波傳輸線多采用矩形波導(dǎo)，根據(jù)微波傳輸線理論矩形波導(dǎo)的主摸是TE10波。TE10型的矩形波導(dǎo)寬邊有縱向電流，在窄邊沒有縱向電流，只有橫向電流，因此保證波導(dǎo)寬邊的良好電接觸是非常重要的。對(duì)于低功率傳輸系統(tǒng)，通常采用接觸式法蘭連接即可，但在高功率微波傳輸時(shí)，法蘭平面必須磨平，要有較高的光潔度，法蘭的定位孔也要求準(zhǔn)確，在矩形波導(dǎo)寬邊采用加軟質(zhì)的金屬銦絲，可以使兩端寬邊貼緊，在法蘭外側(cè)裝有密封墊圈，用于充氣或抽真空系統(tǒng)。這提示我們?cè)诓▽?dǎo)安裝和維修時(shí)要力求波導(dǎo)內(nèi)的潔凈和連接處的光滑平整，既要考慮到氣密性又要保證波導(dǎo)良好的電接觸[4]。

波導(dǎo)連接技術(shù)是保證微波正常傳輸?shù)闹匾h(huán)節(jié)，特別是高功率傳輸系統(tǒng)的連接，不但要保證良好的電接觸，還要有足夠好的氣密性，以保證對(duì)系統(tǒng)真空度或充氣系統(tǒng)漏氣率的要求。如果連接不好，則可能會(huì)引起一些不良的結(jié)果，如可能增加接觸損耗或在接頭處發(fā)生反射，甚至?xí)趥鬏敶蠊β蕰r(shí)發(fā)生放電打火現(xiàn)象，影響穩(wěn)定傳輸，并可能打壞波導(dǎo)連接法蘭及陶瓷迎出窗造成速調(diào)管、加速管報(bào)廢，也可能引起速調(diào)管性能下降，無法使用。

因此，我們?cè)诎惭b新機(jī)器時(shí)要嚴(yán)格遵守安裝操作規(guī)程，安裝前要認(rèn)真檢查、檢測各部件，以便發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。開機(jī)測試時(shí)如發(fā)現(xiàn)問題一定要認(rèn)真分析產(chǎn)生問題的原因，查出故障發(fā)生點(diǎn)，如微波打火嚴(yán)重，必要時(shí)將整個(gè)微波系統(tǒng)全部拆下，逐一查找。發(fā)現(xiàn)打火位置時(shí)一定要嚴(yán)格執(zhí)行維修程序，先用化學(xué)試劑擦拭，再用蒸餾水清洗，然后烘干，更換新的波導(dǎo)專用密封圈，確保波導(dǎo)連接的氣密性又要保證波導(dǎo)良好的電接觸。

[1]趙書才，李偉宏.PRIMUS-M直線加速器波導(dǎo)漏氣故障排除[J].中國醫(yī)療設(shè)備，2008，23（7）：123.

[2]李秀娟，王明偉，宋紹棟，等.HL-2A裝置低雜波系統(tǒng)低壓實(shí)時(shí)保護(hù)性能分析[J].核聚變與等離子體物理，2006（1）：27-30.

[3]羅 琛，單家方.基于QNX的速調(diào)管保護(hù)和自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2007，23（29）：41-42.

[4]顧本廣.醫(yī)用加速器[M].北京：科學(xué)出版社，2003：161-162.

TH774

B

1003-8868（2011）08-0139-01

（收稿：2010-09-09 修回：2010-11-18）