武建飛，周茂榮，冀 泓，王 蕾，張紅江*

(內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市中心醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，內(nèi)蒙古 包頭 014040)

·綜 述·

Eclipse HP型回旋加速器常見故障分析

武建飛，周茂榮，冀 泓，王 蕾，張紅江*

(內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市中心醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，內(nèi)蒙古 包頭 014040)

本文介紹了Eclipse HP型回旋加速器工作原理，并分析其常見故障及處理方法。

回旋加速器；離子源；FDG；故障分析

正電子藥物是正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描儀（PET/CT）必不可少的顯像劑，其中以18F-FDG顯像劑最為重要。18F-FDG全名氟代脫氧葡萄糖，通常稱為FDG，因?yàn)镕DG可準(zhǔn)確反映體內(nèi)器官組織的葡萄糖代謝水平，被稱為世紀(jì)分子，由回旋加速器和化學(xué)合成模塊經(jīng)物理化學(xué)反應(yīng)合成[1]。目前生產(chǎn)回旋加速器的廠家主要有日本住友公司、荷蘭飛利浦公司、美國(guó)GE公司，德國(guó)西門子公司等?，F(xiàn)以我院購(gòu)進(jìn)的德國(guó)西門子公司Eclipse HP 型回旋加速器為例總結(jié)在生產(chǎn)18F-FDG顯像劑時(shí)常見故障及對(duì)故障原因進(jìn)行分析，以便減少此類故障再次發(fā)生，影響正常生產(chǎn)。

1 工作原理

如圖1所示，回旋加速器的核心部件為兩個(gè)電極盒（“D”盒）兩電極盒之間留有縫隙，縫隙中間是一交變電場(chǎng)，“D”盒裝在強(qiáng)大的磁場(chǎng)當(dāng)中，磁場(chǎng)方向垂直于“D”盒表面。兩“D”盒縫隙中心位置（圖中黑點(diǎn)處）離子源通過(guò)高電壓將氫氣（H2）電離產(chǎn)生H-離子，經(jīng)射頻系統(tǒng)加速粒子，該粒子進(jìn)入“D”盒中運(yùn)動(dòng)。在磁場(chǎng)與電場(chǎng)的作用下粒子束流在真空腔中螺旋運(yùn)動(dòng)，不斷被加速，當(dāng)螺旋軌跡半徑達(dá)到最大值時(shí)，加速離子獲得最大能量11MeV。

圖1

不同型號(hào)的回旋加速器結(jié)構(gòu)有較大差異，但其基本結(jié)構(gòu)相同：離子源系統(tǒng)，射頻系統(tǒng)，磁場(chǎng)系統(tǒng)，束流引出系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，靶系統(tǒng)，自屏蔽裝置，真空系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)[2-3]，各系統(tǒng)相互聯(lián)系，缺一不可，維修人員應(yīng)先從報(bào)錯(cuò)信息或指示燈情況入手，如不能解決當(dāng)前故障，再考慮關(guān)聯(lián)的其他系統(tǒng)。

2 常見故障

2.1 故障一

2.1.1 現(xiàn)象

生產(chǎn)時(shí)執(zhí)行初始化失敗，離子源實(shí)際電流值、電壓值小于輸入值，系統(tǒng)未能正常啟動(dòng)。

2.1.2 分析

Eclipse HP型回旋加速器的離子源系統(tǒng)是垂直安裝于加速器內(nèi)部的，離子源含有2個(gè)上下相對(duì)的陰極，1個(gè)位于2個(gè)陰極之間的圓柱形陽(yáng)極，其原理是陰極電子轟擊氫氣分子，在2個(gè)陰極之間的狹小區(qū)域形成等離子體，然后施加負(fù)電壓，使氫負(fù)離子（H-）進(jìn)入磁場(chǎng)進(jìn)行加速，達(dá)到一定能量后，通過(guò)束流引出系統(tǒng)引出至靶。該離子源依靠水冷卻散熱。根據(jù)報(bào)錯(cuò)信息，結(jié)合上一次生產(chǎn)FDG顯像劑后三天沒有執(zhí)行shut down程序，離子源一直處于高壓狀態(tài)推斷，此次故障為離子源系統(tǒng)本身出了問(wèn)題，很有可能是由于固定離子源的支架上形成了冷凝水，使離子源的高壓降低，甚至出現(xiàn)短路。

2.1.3 故障排除

查看回旋加速器機(jī)房溫濕度表，濕度26%RH，規(guī)定值≤55%RH[4]，處于正常范圍。打開真空腔，取出離子源后發(fā)現(xiàn)離子源支架上并沒有冷凝水，拆分后發(fā)現(xiàn)離子源已經(jīng)燒壞，聯(lián)系工程師更換離子源陰極后，從新啟動(dòng)回旋加速器，故障排除，但是18F核素產(chǎn)率較之前偏低，針對(duì)此情形，制定校準(zhǔn)射頻系統(tǒng)計(jì)劃，一周后產(chǎn)率恢復(fù)正常。

2.2 故障二

2.2.1 現(xiàn)象

生產(chǎn)18F核素時(shí)回旋加速器控制軟件報(bào)錯(cuò)beam off：Turning beam off for beam line 1。

圖2

聯(lián)系西門子工程師，工程師建議查看軟件interlock連鎖頁(yè)面，interlock是為了防止系統(tǒng)中某些部件在功能控制失效時(shí)仍然連動(dòng)而設(shè)計(jì)，如果功能控制失效時(shí)，連鎖則會(huì)關(guān)閉其他相關(guān)功能。Interlock連鎖頁(yè)面電路圖如圖2，由于系統(tǒng)初始化正常，則說(shuō)明射頻系統(tǒng)（RF）正常工作，離子源系統(tǒng)（IS）正常工作，由于生產(chǎn)18F核素所用靶為Target1故排除Target2故障，可能故障為屏蔽（shields）故障，門機(jī)聯(lián)鎖（User）故障，碳膜（foil1）或碳膜（foil2）故障。

2.2.3 故障排除

首先檢查門機(jī)聯(lián)鎖發(fā)現(xiàn)開關(guān)閉合，門機(jī)聯(lián)鎖已啟用，萬(wàn)用表檢查線路發(fā)現(xiàn)供電正常，接著打開機(jī)房屏蔽門查看加速器屏蔽（shields）發(fā)現(xiàn)屏蔽指示燈不亮，手動(dòng)開啟屏蔽，指示燈不亮，檢查加速器屏蔽裝置發(fā)現(xiàn)屏蔽沒有完全關(guān)好，再次用萬(wàn)用表依次排查，最終發(fā)現(xiàn)故障為屏蔽驅(qū)動(dòng)電路故障，在工程師指導(dǎo)下更換已燒壞元件及電纜，開啟屏蔽，故障解決。

3 小 結(jié)

回旋加速器系統(tǒng)復(fù)雜，子系統(tǒng)較多，各系統(tǒng)之間緊密配合但工作原理又各不相同，故障頗多。然而最常見的故障主要因未對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期保養(yǎng)，人為操作不當(dāng)、失誤等多方面原因造成，因此Eclipse HP型回旋加速器操作者必須熟練使用回旋加速器控制軟件，透徹了解回旋加速器、靶原理和要進(jìn)行的化學(xué)合成，接受過(guò)輻射安全規(guī)程訓(xùn)練。

4 建 議

在回旋加速器啟動(dòng)之前和啟動(dòng)之后，都必須記錄關(guān)鍵參數(shù)。每天花幾分鐘時(shí)間作巡視檢查并記錄運(yùn)行日記，可以大大減少發(fā)生意外而維修所花的時(shí)間。

運(yùn)行日記通常有以下若干用途：

1、使操作者熟悉Eclipse HP 回旋加速器的重要附屬系統(tǒng)。

2、及時(shí)發(fā)現(xiàn)、糾正一些小問(wèn)題，使之不至于影響加速器的正常運(yùn)行。

3、作為加速器正常運(yùn)行參數(shù)的歷史記錄。

[1] 李少林,王榮富.核醫(yī)學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2014:33.

[2] 韋 偉.回旋加速器離子源故障分析[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備,2001,12(8):108-109.

[3] 戴紅峰.GE MINItrace回旋加速器磁場(chǎng)系統(tǒng)的故障排除[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2007,28(7):91-92.

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B

ISSN.2095-8242.2017.062.12259.02

張紅江2.2.2 故障分析

王雨辰