醫(yī)用直線加速器磁控管原理及故障維修.doc

1、醫(yī)用直線加速器磁控管原理及故障維修 摘 要：目的：分析醫(yī)用直線加速器磁控管的工作原理，總結(jié)其常見故障，探討對(duì)射磁控管故障的維修方法。方法：醫(yī)用直線加速器工作異常時(shí)，馬上停止治療。首先調(diào)節(jié)機(jī)器的各類參數(shù)，若不能恢復(fù)正常，需進(jìn)行各類劑量和波形觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題出在什么地方，最后綜合各類結(jié)論和意見，形成解決方案。結(jié)果：經(jīng)過維護(hù)和保養(yǎng)，醫(yī)用直線加速器可以維持較好的工作狀態(tài)。結(jié)論：醫(yī)用直線加速器是較為精密復(fù)雜的儀器，磁控管是直線加速器的核心部件之一，由于頻繁應(yīng)用會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，使用過程中操作不標(biāo)準(zhǔn)會(huì)加速老化過程。日常維護(hù)時(shí)要加強(qiáng)對(duì)磁控管的保養(yǎng)。 關(guān)鍵詞：醫(yī)用直線加速器 磁控管 原理 故障維修 中圖分類號(hào)：t

2、d774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1674-098x（2013）03（b）-0-01 醫(yī)用直線加速器在腫瘤患者的放射治療中有著廣泛的應(yīng)用，但隨著其使用次數(shù)和時(shí)間的增加，磁控管這一核心組件日益出現(xiàn)老化現(xiàn)象1。磁控管可以產(chǎn)生電子加速場(chǎng)，它的工作電壓高達(dá)幾十千伏，電流高達(dá)數(shù)百安培，因此容易老化和損壞。一旦磁控管出現(xiàn)問題，將導(dǎo)致整臺(tái)醫(yī)用直線加速器無(wú)法運(yùn)行2。直線加速器的生產(chǎn)廠商通常都會(huì)做出保用高壓小時(shí)的承諾，當(dāng)其加速器的使用時(shí)間超過或接近保用高壓小時(shí)的時(shí)候，要注意經(jīng)常檢修，及時(shí)更換新的磁控管。此時(shí)，若直線加速器出現(xiàn)故障，首先要考慮的便是磁控管的故障。磁控管是醫(yī)用直線加速器的易損部件，我院對(duì)其進(jìn)行了數(shù)

3、次維修及定期維護(hù)，現(xiàn)將其經(jīng)驗(yàn)總結(jié)如下，希望能為同仁們提供幫助。 1 醫(yī)用直線加速器的工作原理 在生物醫(yī)學(xué)上，醫(yī)用加速器是一種可以對(duì)腫瘤進(jìn)行放射治療的粒子加速器裝置?，F(xiàn)在在放射治療中電子直線加速器使用最普遍。醫(yī)用直線加速器的原理是高能電子的速度被加速到達(dá)到亞光速，之后與微波電場(chǎng)相互作用，使電子獲得更高的能量，電子的質(zhì)量不斷增大，但其速度增加不多。經(jīng)過電場(chǎng)作用的高能電子可作為電子線治療載體直接引出。加速器的磁控管是高能加速器的核心組件。 2 磁控管的工作原理 2.1 磁控管的結(jié)構(gòu) 磁控管自身可以發(fā)射出高功率的微波，它是一種自激振蕩器。根據(jù)工作方式的不同，磁控管分為連續(xù)波磁控管和脈沖磁控管兩類。連脈

4、沖磁控管工作時(shí)，需要在磁控管的陽(yáng)極給以脈沖電壓。脈沖磁控管可以達(dá)到功率值很高的脈沖功率3。目前最為廣泛應(yīng)用的是多腔磁控管，其主要結(jié)構(gòu)包括陽(yáng)極及振蕩系統(tǒng)，陰極及加熱燈絲，磁鐵，冷卻設(shè)施，調(diào)頻機(jī)構(gòu)，能量輸出裝置。其中冷卻過程也可采取自然冷卻的方式，此時(shí)不需要冷卻設(shè)備。陽(yáng)極塊多腔耦合腔鏈的頻率特性決定磁控管的振蕩頻率。 2.2 磁控管的工作原理 在低能量電子直線加速器中，普遍使用磁控管。磁控管可以利用電流和電壓的變化改變磁場(chǎng)的強(qiáng)度，通過磁場(chǎng)強(qiáng)度的改變控制陽(yáng)極電流，它是一種電子二極管，可以產(chǎn)生微波振蕩。 作為一種自激振蕩器，磁控管頻率的穩(wěn)定程度可以靠采用穩(wěn)頻措施和改善微波傳輸系統(tǒng)控制。在磁控管的作用空

5、間內(nèi)，電子將會(huì)同時(shí)受到三個(gè)場(chǎng)的作用。第一個(gè)場(chǎng)是恒定電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，外加的脈沖調(diào)制器（即陽(yáng)極電源）所產(chǎn)生的能量被轉(zhuǎn)化為電子的動(dòng)能，使電子擁有接近光速的速度。第二個(gè)場(chǎng)是恒定磁場(chǎng)，具有很高動(dòng)能的電子在經(jīng)過磁控管的作用空間時(shí)，由于自身帶電，發(fā)生軌跡彎曲，以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方式通過。第三個(gè)場(chǎng)是高頻電磁場(chǎng)，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電子，能夠激發(fā)耦合腔鏈，產(chǎn)生交變電磁場(chǎng)，其波長(zhǎng)位于微波頻段。高頻場(chǎng)與電子作用的作用是，將電子貯存的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成微波能，因此電子的速度將會(huì)下降。磁控管是一個(gè)首尾相連接的環(huán)狀腔鏈，電子束在其中進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它是一個(gè)駐波諧振腔鏈。與加速管不同的是，磁控管中的電子處在減速相位，從外加電源處獲得的

6、巨大動(dòng)能在高頻場(chǎng)的作用下被轉(zhuǎn)換成微博能，但是加速場(chǎng)中的電子處于加速相位。 3 故障及維修 3.1 磁控管老化 由于長(zhǎng)時(shí)間處在高電壓、強(qiáng)電流狀態(tài)下，并且電場(chǎng)和磁場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)不斷變化，導(dǎo)致磁控管容易老化，一般在磁控管的說明書上都標(biāo)明高壓小時(shí)數(shù)，在磁控管的使用接近或超過此數(shù)值時(shí)，要注意對(duì)其進(jìn)行檢修，及時(shí)更換新的磁控管。在正常使用時(shí)間內(nèi)，也要對(duì)其進(jìn)行定期維護(hù)，以增加其使用質(zhì)量。磁控管老化時(shí)，表現(xiàn)為輸出功率下降，不能滿足高能電子線及各檔位x射線的正常工作，但低能檔電子束可以工作。這一現(xiàn)象是磁控管老化時(shí)的特征現(xiàn)象。維修人員可以根據(jù)聽覺、視覺判斷出原因，及時(shí)更換新的磁控管即可解決問題。 3.2 燈絲故障 直線加

7、速器磁控管出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，或者電源顯示電流不斷升高，有可能超過磁控管燈絲的額定電流，這些現(xiàn)象提示磁控管燈絲電源發(fā)生故障。遇到這種情況，首先要區(qū)分是磁控管燈絲電源自身限流故障還是燈絲老化導(dǎo)致電流升高。若是燈絲老化，可以及時(shí)更換燈絲來(lái)解除問題，若是自身限流故障，則提示磁控管故障，需要檢修。 3.3 磁控管的老練 為了使磁控管內(nèi)的保持高度的真空狀態(tài)，需要定期進(jìn)行磁控管的老練，改善管內(nèi)真空度并純化磁控管陰極。老練時(shí)將磁控管的陽(yáng)極電壓逐步增加至額定值，分成數(shù)各階段。根據(jù)往次的老化經(jīng)驗(yàn)，隨著磁控管使用和存放時(shí)間的增加，老練時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，短則數(shù)分鐘，長(zhǎng)則十幾個(gè)小時(shí)。存放的磁控管應(yīng)定期進(jìn)行老練，以免存放時(shí)間過長(zhǎng)

8、無(wú)法老練。對(duì)一臺(tái)直線加速器，可以配備幾個(gè)磁控管，交替使用，使之可以充分休息，能夠有效延長(zhǎng)使用壽命，提高工作質(zhì)量。 4 結(jié)語(yǔ) 醫(yī)用直線加速器是采用人工方法，將各類粒子加速到更高能量和速度的高能狀態(tài)的機(jī)器。其加速過程需要借助不同形態(tài)的電場(chǎng)，這是帶電粒子獲得能量所必需的4。它是醫(yī)學(xué)上的生物療法中用來(lái)放射治療腫瘤的粒子加速器裝置，常被稱為粒子加速器，簡(jiǎn)稱加速器。根據(jù)被加速粒子的種類不同，粒子加速過程中所遵循的種類不同，及加速電場(chǎng)形態(tài)的不同，可將加速器分為各種不同的類型。目前最為常用的一種加速器是電子直線加速器。注意應(yīng)當(dāng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)磁控管的頻率和加速管的固有頻率，并使二者保持一致，否則可能會(huì)引起系統(tǒng)的嚴(yán)重打火?？偨Y(jié)直線加速器的常見故障及故障分析方法，患者的治療具有重要意義。 參考文獻(xiàn) 1 王京陵.醫(yī)用直線加速器磁控管故障的鑒別j.中國(guó)醫(yī)療器械雜志，2010，24（4）：239. 2 溫旭.醫(yī)用直線加