唐毅，王方洋，李奇明，金榕兵

陸軍特色醫(yī)學(xué)中心核醫(yī)學(xué)科 （重慶 400042）

真空系統(tǒng)是回旋加速器的重要組成部分，是加速器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必需系統(tǒng)之一。較高的真空度是加速器正常運(yùn)行的必要條件，當(dāng)真空腔中的真空度達(dá)不到機(jī)器正常工作的要求時，腔內(nèi)雜質(zhì)氣體會剝離負(fù)氫離子上的電子，減少加速器束流。此外，雜質(zhì)氣體在高壓下還會電離打火，破壞零部件的光潔度，甚至造成零部件（離子源陰極等）的損壞[1-2]。現(xiàn)以西門子RDS111型醫(yī)用回旋加速器為例，介紹真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理及故障處理，僅供參考。

1 真空系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理

RDS111型回旋加速器真空系統(tǒng)由真空腔、準(zhǔn)直器（轉(zhuǎn)靶）、真空泵、破空閥和真空計(jì)等構(gòu)成[3]，見圖1。真空泵分為兩級,即初級旋轉(zhuǎn)泵（RP）和次級擴(kuò)散泵（DP），RP用于抽除DP排出氣體并維持一定負(fù)壓。真空計(jì)有離子規(guī)真空計(jì)（IG）和皮拉尼真空計(jì)（PG）兩種，IG檢測壓力范圍1.0×10-8～1.0×10-4Torr, PG 檢測壓力范圍 ＞1.0×10-3Torr，IG和PG1用于檢測真空腔壓力，PG2則用于檢測DP與RP之間的壓力[4]。

工作原理：打開真空時，RP開始運(yùn)行，當(dāng)PG2＜2.5×10-1Torr且PG1＜8×10-2Torr時，4臺DP開始加熱，大約15 min后，油溫達(dá)到預(yù)定溫度時，DP開始正常工作；DP正常工作30 min以后打開離子規(guī)真空計(jì)；關(guān)閉真空時，首先關(guān)閉離子規(guī)真空計(jì)，再關(guān)閉DP泵，讓RP繼續(xù)工作，大約40 min后，待DP油溫降到近室溫時再關(guān)閉RP。

2 真空系統(tǒng)的故障處理

2.1 故障1

2.1.1 故障現(xiàn)象

儀表DP2工作指示燈熄滅，同時高溫指示燈亮，真空度顯示數(shù)字為5×10-6Torr，達(dá)不到加速器正常運(yùn)行要求。

2.1.2 故障分析和處理

DP2工作指示燈熄滅，表明該泵工作異常，抽氣效率低導(dǎo)致真空度下降。首先檢查DP2的加熱絲，發(fā)現(xiàn)加熱絲完好無損，同時擴(kuò)散泵油量適中，處于正常工作條件。高溫指示燈亮，表明該泵油溫過高。檢查水冷卻系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)外冷卻系統(tǒng)工作正常，而內(nèi)冷卻系統(tǒng)的水流量明顯減小，同時回水溫度明顯升高，這表明因冷卻水流量減小致使整個加速器的水冷卻效果變差。逐級檢查內(nèi)冷卻水管道，發(fā)現(xiàn)每組進(jìn)水管口處都有1個限流膠圈，很多膠圈都因膨脹變形致孔變小，達(dá)不到設(shè)計(jì)的流量要求。而DP2對應(yīng)冷卻水限流膠圈變形尤為突出。更換所有限流膠圈后，故障排除，加速器運(yùn)行正常。

2.2 故障2

2.2.1 故障現(xiàn)象

加速器待機(jī)狀態(tài)時，真空度為5.0×10-6Torr,達(dá)不到正常運(yùn)行要求。打開磁場電源后，真空腔內(nèi)壓力逐漸下降，最后穩(wěn)定在3.5×10-7Torr。

2.2.2 故障分析和處理

抽氣效率低下和密封圈泄漏都會導(dǎo)致待機(jī)狀態(tài)下真空腔壓力偏高。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)所有儀表指示燈均正常，內(nèi)冷卻系統(tǒng)水溫及流量正常，RP、DP等處于正常工作狀態(tài)，表明抽氣正常。打開磁場電源后，真空腔壓力逐漸降低，表明泄漏點(diǎn)可能靠近磁鐵，因?yàn)榇盆F通電后會產(chǎn)生強(qiáng)大的磁力和大量的熱量，使真空腔上下級壓得更緊，同時密封膠圈因受熱膨脹而使密封效果更好。通過逐級排查，發(fā)現(xiàn)真空腔密封圈因長時間使用導(dǎo)致彈性很差，真空硅脂變干。更換真空腔密封圈和真空硅脂后，真空度恢復(fù)正常。

2.3 故障3

2.3.1 故障現(xiàn)象

維修加速器轉(zhuǎn)靶，清洗束流準(zhǔn)直器、更換密封圈后，加速器正常工作2 d后，真空腔壓力升為6.0×10-6Torr，達(dá)不到加速器正常運(yùn)行要求。

2.3.2 故障分析和處理

加速器儀表指示燈顯示正常，DP及冷卻系統(tǒng)都處于正常工作狀態(tài)，表明抽氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性很小。密封系統(tǒng)中，真空腔密封圈、離子源密封圈、準(zhǔn)直器密封圈等幾乎所有密封圈都剛換不久，不存在老化、泄漏問題。由于近期維修了轉(zhuǎn)靶，同時清洗了準(zhǔn)直器，估計(jì)拆卸過的部分出現(xiàn)了泄漏。卸下轉(zhuǎn)靶和準(zhǔn)直器，仔細(xì)檢查每一個膠圈，結(jié)果在準(zhǔn)直器中間接頭密封圈上發(fā)現(xiàn)了一根很細(xì)且顏色與膠圈幾乎相同的金屬細(xì)絲。剛安裝時，由于剛抹上的真空硅脂黏度大，能夠消除金屬絲影響起到有效密封作用，加速器運(yùn)行時束流會轟擊在密封圈上產(chǎn)生大量的熱量，幾天后真空硅脂因受熱而出現(xiàn)輕微泄漏。取下金屬絲，重新裝上準(zhǔn)直器和轉(zhuǎn)靶，故障消除，加速器恢復(fù)正常。

2.4 故障4

2.4.1 故障現(xiàn)象

加速器真空度儀表上出現(xiàn)“05E”故障提示。

2.4.2 故障分析和處理

“05E”是一個較常見的故障代碼，即無探測信號，表示真空控制及探測系統(tǒng)故障。未探測到真空度信號，說明故障可能出現(xiàn)在系統(tǒng)控制、信號的產(chǎn)生、信號的傳輸?shù)榷鄠€環(huán)節(jié)。首先檢測離子規(guī)，發(fā)現(xiàn)離子規(guī)燈絲電阻正常，電壓正常，表明有信號產(chǎn)生。依次檢查傳輸線的接頭，均未發(fā)現(xiàn)異常。拆下真空控制主板，仔細(xì)檢查每一個電子元件，發(fā)現(xiàn)兩個電容有鼓包、一塊電源芯片無電壓輸出。更換電容和芯片后，重新裝上真空控制主板，打開電源，離子規(guī)真空顯示為4.2×10-7Torr，故障排除。

2.5 故障5

2.5.1 故障現(xiàn)象

待機(jī)狀態(tài)下真空度正常，生產(chǎn)時隨Foil膜電流的增加，真空腔內(nèi)壓力逐漸上升，最后射頻系統(tǒng)自動關(guān)閉。

2.5.2 故障分析和處理

真空度在待機(jī)狀態(tài)下正常，當(dāng)加上束流后，出現(xiàn)Foil膜電流和靶電流時，真空腔內(nèi)壓力才逐漸上升，表明故障可能發(fā)生在Foil膜和靶之間。首先檢查真空窗，打開氦氣開關(guān)，當(dāng)氦氣壓力指示燈亮后關(guān)閉氦氣開關(guān)，觀察幾分鐘，發(fā)現(xiàn)氦氣壓力指示燈依然亮著，表明真空窗無泄漏。卸下轉(zhuǎn)靶和準(zhǔn)直器，仔細(xì)檢查每一個密封圈，未發(fā)現(xiàn)任何異常。最后破空打開真空腔，仔細(xì)檢查Foil膜及支架，發(fā)現(xiàn)Foil膜嚴(yán)重變形凸出。Foil膜變形會導(dǎo)致運(yùn)行時通過Foil膜后的質(zhì)子束流呈發(fā)散狀，當(dāng)Foil膜電流逐漸增大時，大量的質(zhì)子束流會直接轟擊在準(zhǔn)直器上，致使準(zhǔn)直器密封圈溫度過高而出現(xiàn)真空泄漏。更換Foil膜后，故障消除。

3 總結(jié)

回旋加速器真空系統(tǒng)是一個復(fù)雜而精密的體系，其故障點(diǎn)很多，在使用過程中會出現(xiàn)各種故障現(xiàn)象，且同一故障可能存在多種故障源。操作及維護(hù)人員應(yīng)熟悉真空系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，做好日常維護(hù)工作，定期檢查并更換密封圈，保持適中的擴(kuò)散泵油量，以降低減少故障的發(fā)生概率。為了及時有效地排除故障，充足的維修備件、較強(qiáng)的故障分析能力以及較強(qiáng)的維修動手能力，三者缺一不可。