加速器(七)溫控、充氣及真空系統(tǒng)

1、自動(dòng)溫控系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)自動(dòng)溫控系統(tǒng)和充氣系統(tǒng)自動(dòng)溫控系統(tǒng)概述概述加速器對(duì)溫度穩(wěn)定性的要求加速器對(duì)溫度穩(wěn)定性的要求溫控機(jī)組溫控機(jī)組恒溫水循環(huán)系統(tǒng)恒溫水循環(huán)系統(tǒng)制冷循環(huán)系統(tǒng)制冷循環(huán)系統(tǒng)溫控系統(tǒng)的維護(hù)溫控系統(tǒng)的維護(hù)1 概述概述 醫(yī)用加速器內(nèi)部有許多部件在工作時(shí)都要醫(yī)用加速器內(nèi)部有許多部件在工作時(shí)都要發(fā)出不同的熱量。發(fā)出不同的熱量。 為了把這些熱量帶走，使這些部件在工作為了把這些熱量帶走，使這些部件在工作時(shí)有一個(gè)恒定的工作溫度，這就需要有一時(shí)有一個(gè)恒定的工作溫度，這就需要有一套完整的溫控系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)提供的循套完整的溫控系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)提供的循環(huán)恒溫水流將這些部件產(chǎn)生的熱量帶走，環(huán)恒溫水流將這些部件

2、產(chǎn)生的熱量帶走，使其內(nèi)部保持恒定的工作溫度。使其內(nèi)部保持恒定的工作溫度。1.1 溫控系統(tǒng)分布圖溫控系統(tǒng)分布圖分流器分流器匯流器匯流器磁控管及組件磁控管及組件加速管及組件加速管及組件四端環(huán)流器及波導(dǎo)水負(fù)載四端環(huán)流器及波導(dǎo)水負(fù)載其他需要冷卻的部件其他需要冷卻的部件溫控系統(tǒng)溫控系統(tǒng)2 加速器對(duì)溫度穩(wěn)定性的要求 加速管 加速管腔體 陶瓷窗、靶 偏轉(zhuǎn)盒（中、高能加速器） 磁控管或速調(diào)管 微波系統(tǒng) 四端環(huán)流器或三端環(huán)流器、或行波加速器的隔離器 水負(fù)載 電磁鐵 磁控管電磁鐵、偏轉(zhuǎn)磁鐵等2.1 加速管 加速管是由無氧銅制成，無氧銅的線加速管是由無氧銅制成，無氧銅的線膨脹系數(shù)膨脹系數(shù)T =1.6510-5 。

3、溫度的變化將引起加速管發(fā)生膨脹或溫度的變化將引起加速管發(fā)生膨脹或收縮，使加速管的尺寸發(fā)生變化，從收縮，使加速管的尺寸發(fā)生變化，從而導(dǎo)致加速管諧振頻率的變動(dòng)，影響而導(dǎo)致加速管諧振頻率的變動(dòng)，影響加速管的工作。加速管的工作。2.2 溫度變化對(duì)駐波加速管的影響 駐波加速管的諧振頻率的變化與無氧銅的線膨脹系數(shù)相同，當(dāng)T =1時(shí) f/f01.6510-5 f0=2998106 可以得出當(dāng)溫度上升1時(shí)，頻率降低約50kHz； 按照IEC標(biāo)準(zhǔn)要求：f 20KHz3 溫控機(jī)組3.1 恒溫水循環(huán)系統(tǒng)3.2 制冷循環(huán)系統(tǒng)3.2 電控系統(tǒng)溫控機(jī)組是溫控系統(tǒng)的核心部件，它主要由三部分組成：3.1 恒溫水循環(huán)系統(tǒng)恒溫水

4、循環(huán)系統(tǒng)分類：恒溫水循環(huán)系統(tǒng)分類：一次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)一次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)二次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)二次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)3.1.1 一次恒溫水循環(huán)系統(tǒng) 溫控機(jī)組排出的恒溫水通過連接管路直溫控機(jī)組排出的恒溫水通過連接管路直接進(jìn)入到加速器內(nèi)部各恒溫部件系統(tǒng)中，直接進(jìn)入到加速器內(nèi)部各恒溫部件系統(tǒng)中，直接對(duì)這些部件系統(tǒng)冷卻，然后回到溫控機(jī)組接對(duì)這些部件系統(tǒng)冷卻，然后回到溫控機(jī)組的儲(chǔ)水箱中。的儲(chǔ)水箱中。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的醫(yī)用加速器通常采用一次恒目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的醫(yī)用加速器通常采用一次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)。溫水循環(huán)系統(tǒng)。3.1.2 二次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)溫控機(jī)組排出的恒溫水通過連接管路進(jìn)入到加速器溫控機(jī)組排出的恒溫水通過連接管路進(jìn)入到加

5、速器內(nèi)部的一個(gè)專用的內(nèi)換熱器中。內(nèi)部的一個(gè)專用的內(nèi)換熱器中。加速器內(nèi)部也有一套完整的水循環(huán)系統(tǒng)，即內(nèi)循環(huán)加速器內(nèi)部也有一套完整的水循環(huán)系統(tǒng)，即內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)。3.1.3 二次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)特點(diǎn) 內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的水溫控制精度可以設(shè)定的比較高，一般可以達(dá)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的水溫控制精度可以設(shè)定的比較高，一般可以達(dá)到到0.5左右。左右。 內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的水質(zhì)是可以得到保證的。這樣就避免了加速器內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的水質(zhì)是可以得到保證的。這樣就避免了加速器內(nèi)部一些細(xì)小管徑的管路受雜質(zhì)堵塞，降低了加速器的故障率。內(nèi)部一些細(xì)小管徑的管路受雜質(zhì)堵塞，降低了加速器的故障率。 它對(duì)外循環(huán)系統(tǒng)的要求相對(duì)來說也比較低，可以使用常規(guī)的它對(duì)外

6、循環(huán)系統(tǒng)的要求相對(duì)來說也比較低，可以使用常規(guī)的制冷方式制冷，也可以使用水塔冷卻或直接使用地表水來進(jìn)行制冷方式制冷，也可以使用水塔冷卻或直接使用地表水來進(jìn)行制冷。制冷。 由于在二次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)中，加速器內(nèi)部必須要有內(nèi)循環(huán)由于在二次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)中，加速器內(nèi)部必須要有內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，這給加速器設(shè)計(jì)方面增加了一些麻煩，同時(shí)也增加了加系統(tǒng)，這給加速器設(shè)計(jì)方面增加了一些麻煩，同時(shí)也增加了加速器的制造成本。速器的制造成本。 目前國(guó)外進(jìn)口的醫(yī)用加速器均采用二次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)。目前國(guó)外進(jìn)口的醫(yī)用加速器均采用二次恒溫水循環(huán)系統(tǒng)。3.1.4 恒溫水循環(huán)系統(tǒng)的組成儲(chǔ)水箱儲(chǔ)水箱水泵水泵過濾器過濾器分流閥分流閥換熱器換熱

7、器加速器的恒溫部件加速器的恒溫部件3.1.5 恒溫水循環(huán)系統(tǒng)組成儲(chǔ)水箱儲(chǔ)水箱蒸發(fā)器蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)制冷系統(tǒng)分流閥分流閥閥門閥門水泵水泵過濾器過濾器水壓表水壓表磁控管磁控管加速管靶加速管靶加速管其它組件加速管其它組件四端環(huán)流器及波導(dǎo)水負(fù)載四端環(huán)流器及波導(dǎo)水負(fù)載3.1.6 恒溫水循環(huán)系統(tǒng)各部件的作用 儲(chǔ)水箱儲(chǔ)水箱 使溫控系統(tǒng)的恒溫水源有一定的蓄冷蓄熱能力；使溫控系統(tǒng)的恒溫水源有一定的蓄冷蓄熱能力； 水泵水泵 保證恒溫水流的流量或壓力保證恒溫水流的流量或壓力 過濾器；過濾器； 把恒溫水中所含的雜質(zhì)顆粒控制在一定的范圍；把恒溫水中所含的雜質(zhì)顆粒控制在一定的范圍； 分流閥分流閥 調(diào)節(jié)恒溫水流的流量或壓力；

8、調(diào)節(jié)恒溫水流的流量或壓力； 換熱器換熱器 調(diào)節(jié)恒溫水的溫度使水溫保持恒定；調(diào)節(jié)恒溫水的溫度使水溫保持恒定； 加速器的恒溫部件加速器的恒溫部件 需要保持恒溫的部件。需要保持恒溫的部件。3.2 制冷循環(huán)系統(tǒng)及組成毛細(xì)管毛細(xì)管壓縮機(jī)壓縮機(jī)蒸發(fā)器蒸發(fā)器恒溫水循環(huán)系統(tǒng)恒溫水循環(huán)系統(tǒng)過濾器過濾器冷凝器冷凝器氟壓表氟壓表氟壓控制器氟壓控制器氟壓控制器氟壓控制器氟壓表氟壓表3.2.1 制冷循環(huán)系統(tǒng)的原理（一） 在溫控機(jī)制冷系統(tǒng)中通常使用的制冷劑是在溫控機(jī)制冷系統(tǒng)中通常使用的制冷劑是F-22F-22或或F-12F-12 它們同屬于中壓制冷劑，它們是一種無色它們同屬于中壓制冷劑，它們是一種無色透明的液體，無毒無刺

9、激味，不燃不爆，透明的液體，無毒無刺激味，不燃不爆，對(duì)金屬無腐蝕作用。對(duì)金屬無腐蝕作用。 但是當(dāng)它們與火焰接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生氟化氫及但是當(dāng)它們與火焰接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生氟化氫及光氣等有毒氣體，所以要特別避免氟制冷光氣等有毒氣體，所以要特別避免氟制冷劑與明火接觸。劑與明火接觸。3.2.2 制冷循環(huán)系統(tǒng)的原理（二）氟制冷劑從制冷壓縮機(jī)低壓端吸入到壓縮機(jī)中被壓縮，變成氟制冷劑從制冷壓縮機(jī)低壓端吸入到壓縮機(jī)中被壓縮，變成高溫高壓的制冷劑蒸汽。高溫高壓的制冷劑蒸汽。然后從高壓端排出被送到冷凝器中，制冷劑在冷凝器中受到然后從高壓端排出被送到冷凝器中，制冷劑在冷凝器中受到冷卻水或空氣的冷卻而放出凝結(jié)熱，自身變成冷凝壓力下

10、的冷卻水或空氣的冷卻而放出凝結(jié)熱，自身變成冷凝壓力下的飽和液體。飽和液體。該液體經(jīng)過過濾器進(jìn)入毛細(xì)管或膨脹閥進(jìn)行節(jié)流，減壓到蒸該液體經(jīng)過過濾器進(jìn)入毛細(xì)管或膨脹閥進(jìn)行節(jié)流，減壓到蒸發(fā)壓力。發(fā)壓力。經(jīng)過節(jié)流的制冷劑氣液混合物被送到蒸發(fā)器中，由于面積增經(jīng)過節(jié)流的制冷劑氣液混合物被送到蒸發(fā)器中，由于面積增大，被冷卻物提供熱量，故制冷劑在蒸發(fā)器中汽化，吸收大大，被冷卻物提供熱量，故制冷劑在蒸發(fā)器中汽化，吸收大量的氣化潛熱使被冷卻物的溫度降低，量的氣化潛熱使被冷卻物的溫度降低，汽化后的制冷劑變成低溫低壓的制冷劑蒸汽又回到制冷壓縮汽化后的制冷劑變成低溫低壓的制冷劑蒸汽又回到制冷壓縮機(jī)中再被壓縮，這就是一個(gè)完

11、整的制冷熱力循環(huán)。機(jī)中再被壓縮，這就是一個(gè)完整的制冷熱力循環(huán)。由于制冷劑連續(xù)不斷的循環(huán)，被冷卻物的熱量就連續(xù)被帶走，由于制冷劑連續(xù)不斷的循環(huán)，被冷卻物的熱量就連續(xù)被帶走，從而獲得低溫，以此達(dá)到制冷目的。從而獲得低溫，以此達(dá)到制冷目的。4 溫控系統(tǒng)的維護(hù)對(duì)溫控機(jī)組恒溫水循環(huán)系統(tǒng)的定期對(duì)溫控機(jī)組恒溫水循環(huán)系統(tǒng)的定期維護(hù)維護(hù)對(duì)溫控機(jī)組制冷系統(tǒng)的定期維護(hù)對(duì)溫控機(jī)組制冷系統(tǒng)的定期維護(hù)電控系統(tǒng)的維護(hù)電控系統(tǒng)的維護(hù)4.1 對(duì)恒溫水循環(huán)系統(tǒng)的定期維護(hù) 定期更換儲(chǔ)水箱內(nèi)的循環(huán)水，一般定期更換儲(chǔ)水箱內(nèi)的循環(huán)水，一般23個(gè)月更換一次，循環(huán)水應(yīng)使用蒸餾水或個(gè)月更換一次，循環(huán)水應(yīng)使用蒸餾水或去離子水；去離子水； 水過濾

12、器的過濾網(wǎng)一般水過濾器的過濾網(wǎng)一般1個(gè)月左右要清洗個(gè)月左右要清洗一次；一次； 要經(jīng)常檢查水循環(huán)系統(tǒng)的各個(gè)部位是否要經(jīng)常檢查水循環(huán)系統(tǒng)的各個(gè)部位是否漏水、水泵工作是否正常。漏水、水泵工作是否正常。4.2 對(duì)制冷系統(tǒng)的定期維護(hù) 定期清洗壓縮機(jī)、冷凝器上的灰塵；定期清洗壓縮機(jī)、冷凝器上的灰塵； 要經(jīng)常檢查制冷系統(tǒng)氟壓指示的高壓低壓是否正常。要經(jīng)常檢查制冷系統(tǒng)氟壓指示的高壓低壓是否正常。 如果低壓越來越低可能是制冷系統(tǒng)有漏的地方，應(yīng)找漏如果低壓越來越低可能是制冷系統(tǒng)有漏的地方，應(yīng)找漏加氟。加氟。 如果是高壓指示偏高：如果是高壓指示偏高： 對(duì)于風(fēng)冷式溫控機(jī)組來說，可能是環(huán)境溫度太高、對(duì)于風(fēng)冷式溫控機(jī)組來

13、說，可能是環(huán)境溫度太高、冷凝器太臟、或者是風(fēng)機(jī)故障所致：冷凝器太臟、或者是風(fēng)機(jī)故障所致： 對(duì)于水冷式溫控機(jī)組來說，可能是冷卻水溫度太高，對(duì)于水冷式溫控機(jī)組來說，可能是冷卻水溫度太高，或者是缺水所致?；蛘呤侨彼?。此時(shí)應(yīng)立即停機(jī)，查找故障原因，待故障排除后機(jī)組此時(shí)應(yīng)立即停機(jī)，查找故障原因，待故障排除后機(jī)組才可重新運(yùn)行。才可重新運(yùn)行。4.3 電控系統(tǒng)的維護(hù) 要保持各電器元件的清潔，以免影響一要保持各電器元件的清潔，以免影響一些元器件散熱并防止短路現(xiàn)象發(fā)生。些元器件散熱并防止短路現(xiàn)象發(fā)生。 要經(jīng)常檢查電控系統(tǒng)中各電器接點(diǎn)是否要經(jīng)常檢查電控系統(tǒng)中各電器接點(diǎn)是否牢靠，以免造成因接點(diǎn)虛接或松動(dòng)，導(dǎo)牢靠，

14、以免造成因接點(diǎn)虛接或松動(dòng)，導(dǎo)致導(dǎo)線發(fā)熱引起火災(zāi)的現(xiàn)象發(fā)生。致導(dǎo)線發(fā)熱引起火災(zāi)的現(xiàn)象發(fā)生。 對(duì)出現(xiàn)故障的元器件要及時(shí)更換，不能對(duì)出現(xiàn)故障的元器件要及時(shí)更換，不能帶病工作，以免造成更大的事故。帶病工作，以免造成更大的事故。充氣系統(tǒng)1 充氣系統(tǒng)的功能與作用充氣系統(tǒng)的功能與作用2 充氣系統(tǒng)所使用的氣體充氣系統(tǒng)所使用的氣體3 充氣系統(tǒng)的維護(hù)充氣系統(tǒng)的維護(hù)放氣閥安全閥過濾器氣瓶進(jìn)氣閥電接點(diǎn)壓力表去充氣波導(dǎo)1 充氣系統(tǒng)的功能與作用充氣系統(tǒng)是給微波傳輸系統(tǒng)充以一定壓強(qiáng)的特充氣系統(tǒng)是給微波傳輸系統(tǒng)充以一定壓強(qiáng)的特定氣體的一套裝置。定氣體的一套裝置。 目的：為了增加波導(dǎo)內(nèi)氣體分子的密度，從而目的：為了增加波導(dǎo)內(nèi)氣

15、體分子的密度，從而提高波導(dǎo)擊穿強(qiáng)度的閾值。提高波導(dǎo)擊穿強(qiáng)度的閾值。儲(chǔ)氣管儲(chǔ)氣管0.10.20 .300.4放氣口放氣口至充氣波導(dǎo)至充氣波導(dǎo)限壓閥過濾器進(jìn)氣閥排氣閥壓力保護(hù)閥氣壓表聯(lián)鎖復(fù)位按鈕聯(lián)鎖繼電器 借助于一套充氣裝置，能使波導(dǎo)內(nèi)的氣壓自動(dòng)進(jìn)入預(yù)定的范借助于一套充氣裝置，能使波導(dǎo)內(nèi)的氣壓自動(dòng)進(jìn)入預(yù)定的范圍。既不欠壓亦不過壓，避免了波導(dǎo)過充或可能充鼓的現(xiàn)象。圍。既不欠壓亦不過壓，避免了波導(dǎo)過充或可能充鼓的現(xiàn)象。 1.1 充氣系統(tǒng)示意圖1.2 充氣系統(tǒng)氣壓保護(hù)充氣系統(tǒng)氣壓既不能欠壓也不能過壓充氣系統(tǒng)氣壓既不能欠壓也不能過壓過充可能充鼓波導(dǎo)、損壞加速管、磁過充可能充鼓波導(dǎo)、損壞加速管、磁控管等控管

16、等欠壓會(huì)引起系統(tǒng)打火欠壓會(huì)引起系統(tǒng)打火2 充氣系統(tǒng)所使用的氣體所充的氣體，一般多為干燥高純氮所充的氣體，一般多為干燥高純氮（N2）、氟利昂）、氟利昂F12或六氟化硫等?；蛄虻?。千萬不能用氟利昂千萬不能用氟利昂F22，會(huì)引起微波打，會(huì)引起微波打火，而損壞整個(gè)微波系統(tǒng)、加速管、磁火，而損壞整個(gè)微波系統(tǒng)、加速管、磁控管或速調(diào)管控管或速調(diào)管2.1 氟利昂 基于其絕緣強(qiáng)度、安全性能和來源的可能性?；谄浣^緣強(qiáng)度、安全性能和來源的可能性。 在相同狀況下，由于氟里昂的電擊穿強(qiáng)度高于干燥在相同狀況下，由于氟里昂的電擊穿強(qiáng)度高于干燥高純氮的電擊穿強(qiáng)度，故醫(yī)用電子直線加速器的微高純氮的電擊穿強(qiáng)度，故醫(yī)用電子

17、直線加速器的微波傳輸系統(tǒng)大多充以氟里昂波傳輸系統(tǒng)大多充以氟里昂F12。 實(shí)踐證明，對(duì)于干燥高純氮，直接向波導(dǎo)內(nèi)充以實(shí)踐證明，對(duì)于干燥高純氮，直接向波導(dǎo)內(nèi)充以0.200.25MPa的壓強(qiáng)；的壓強(qiáng)； 對(duì)氟里昂對(duì)氟里昂F12，直接充以，直接充以0.150.18MPa的壓強(qiáng)，即的壓強(qiáng)，即可保證高功率微波的正常傳輸。可保證高功率微波的正常傳輸。 故國(guó)產(chǎn)醫(yī)用電子直線加速器一般常把故國(guó)產(chǎn)醫(yī)用電子直線加速器一般常把F12直接充到直接充到0.150.18MPa作為微波傳輸波導(dǎo)的充氣范圍。作為微波傳輸波導(dǎo)的充氣范圍。 2.2 六氟化硫 氟利昂對(duì)臭氧層的破環(huán)作用。氟利昂對(duì)臭氧層的破環(huán)作用。 到到2005年年6月底，

18、所有制冷設(shè)備必須全月底，所有制冷設(shè)備必須全面使用非消耗臭氧層物質(zhì)制冷劑面使用非消耗臭氧層物質(zhì)制冷劑 。 使用六氟化硫替代氟利昂，依舊直接充使用六氟化硫替代氟利昂，依舊直接充以以0.150.18MPa的壓強(qiáng)。的壓強(qiáng)。 二者均可單獨(dú)使用，但不能混合使用。二者均可單獨(dú)使用，但不能混合使用。3 充氣系統(tǒng)的維護(hù) 使用高純度絕緣氣體，充氣壓力為使用高純度絕緣氣體，充氣壓力為0.2 0.02MPa。 定期檢查氣體壓力是否充足，氣罐的存定期檢查氣體壓力是否充足，氣罐的存儲(chǔ)是否足夠，壓力表指示是否準(zhǔn)確。儲(chǔ)是否足夠，壓力表指示是否準(zhǔn)確。 根據(jù)加速器的維護(hù)計(jì)劃定期更換波導(dǎo)內(nèi)根據(jù)加速器的維護(hù)計(jì)劃定期更換波導(dǎo)內(nèi)的氣體。

19、的氣體。 氣體不純、含水、含油都會(huì)引起微波打氣體不純、含水、含油都會(huì)引起微波打火！火！真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)內(nèi)容提要內(nèi)容提要1 真空概述真空概述2 真空獲得真空獲得3 真空檢漏真空檢漏1 真空概述真空概述1.1 1.1 真空技術(shù)在醫(yī)用加速器中的應(yīng)用真空技術(shù)在醫(yī)用加速器中的應(yīng)用1.2 1.2 真空技術(shù)中基本的真空物理概念真空技術(shù)中基本的真空物理概念 1.1 真空技術(shù)在醫(yī)用加速器中的應(yīng)用真空技術(shù)在醫(yī)用加速器中的應(yīng)用 醫(yī)用電子直線加速器的運(yùn)行都離不開真空技術(shù)，都需要在高真空、醫(yī)用電子直線加速器的運(yùn)行都離不開真空技術(shù)，都需要在高真空、甚至超高真空的條件下運(yùn)行。甚至超高真空的條件下運(yùn)行。真空技術(shù)在醫(yī)用電子直線

20、加速器中的作用主要有：真空技術(shù)在醫(yī)用電子直線加速器中的作用主要有： (1) 避免加速管內(nèi)放電擊穿避免加速管內(nèi)放電擊穿 在加速管內(nèi)要建立很強(qiáng)的微波電場(chǎng)，一般為每厘米幾十在加速管內(nèi)要建立很強(qiáng)的微波電場(chǎng)，一般為每厘米幾十kV到幾百到幾百kV，所以要求加速管要維持高真空、甚至超高真空的狀，所以要求加速管要維持高真空、甚至超高真空的狀態(tài)。態(tài)。 (2) 防止電子槍陰極中毒、鎢絲材料的熱子或燈絲氧化防止電子槍陰極中毒、鎢絲材料的熱子或燈絲氧化 尤其是全密封駐波加速管采用氧化物陰極，有害氣體會(huì)使陰尤其是全密封駐波加速管采用氧化物陰極，有害氣體會(huì)使陰極中毒，對(duì)真空的要求更高極中毒，對(duì)真空的要求更高 (3) 減少

21、電子與殘余氣體的碰撞損失減少電子與殘余氣體的碰撞損失 1.1.1 1.1.1 常用的電真空器件常用的電真空器件 加速管加速管 磁控管或速調(diào)管磁控管或速調(diào)管 閘流管閘流管 1.1.2 全密封駐波加速管全密封駐波加速管 這種加速管在出廠前經(jīng)過整體釬焊、嚴(yán)這種加速管在出廠前經(jīng)過整體釬焊、嚴(yán)格的真空檢漏、高溫真空去氣處理，封格的真空檢漏、高溫真空去氣處理，封離時(shí)保持超高真空，工作時(shí)，由一臺(tái)小離時(shí)保持超高真空，工作時(shí)，由一臺(tái)小離子泵離子泵(3(35L/s)5L/s)維持超高真空。維持超高真空。 國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口的低能醫(yī)用加速器國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口的低能醫(yī)用加速器(6MeV)(6MeV)都都采用全密封駐波加速管。采用全密

22、封駐波加速管。1.1.3 具有可拆卸密封的駐波加速管具有可拆卸密封的駐波加速管 高能的駐波加速管，考慮到某些壽命件高能的駐波加速管，考慮到某些壽命件的可更換性，如電子槍陰極的更換，將的可更換性，如電子槍陰極的更換，將電子槍的陰極設(shè)計(jì)成可拆卸的密封結(jié)構(gòu)電子槍的陰極設(shè)計(jì)成可拆卸的密封結(jié)構(gòu)但考慮到更換器件后的再次真空啟動(dòng)，但考慮到更換器件后的再次真空啟動(dòng)，所以配置離子泵的抽速要大所以配置離子泵的抽速要大(20L/s)，同，同時(shí)，在電子槍部位又增加了一臺(tái)離子泵時(shí)，在電子槍部位又增加了一臺(tái)離子泵(8Ls)， 美國(guó)美國(guó)Varian公司生產(chǎn)的高能醫(yī)用加速器公司生產(chǎn)的高能醫(yī)用加速器采取了這種形式。采取了這種形

23、式。1.1.4 具有可拆卸密封的行波加速管具有可拆卸密封的行波加速管 將加速管的密封設(shè)計(jì)成可拆卸式金屬密封，一旦如果電子槍、將加速管的密封設(shè)計(jì)成可拆卸式金屬密封，一旦如果電子槍、偏轉(zhuǎn)靶室、離子泵等發(fā)生問題，可在醫(yī)院現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行更換，都偏轉(zhuǎn)靶室、離子泵等發(fā)生問題，可在醫(yī)院現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行更換，都為活動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。為活動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。 考慮到加速管真空需二次啟動(dòng)，配置的離子泵抽速較大，一考慮到加速管真空需二次啟動(dòng)，配置的離子泵抽速較大，一般配置兩臺(tái)離子泵般配置兩臺(tái)離子泵(均為均為2030Ls)，分別安裝在兩個(gè)耦合器，分別安裝在兩個(gè)耦合器的波導(dǎo)三通上，的波導(dǎo)三通上， 國(guó)產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)的BJ-10、ZJ-10等醫(yī)用加速器都采

24、取這種真空系統(tǒng)。等醫(yī)用加速器都采取這種真空系統(tǒng)。1.1.5 1.1.5 二次真空啟動(dòng)二次真空啟動(dòng) 對(duì)于非全密封、可拆卸密封的醫(yī)用對(duì)于非全密封、可拆卸密封的醫(yī)用加速器在更換部件后的二次真空啟動(dòng)前加速器在更換部件后的二次真空啟動(dòng)前(從大氣抽到離子泵可以工作從大氣抽到離子泵可以工作)，一般要先一般要先用機(jī)械泵加吸附泵的真空泵小車，或分用機(jī)械泵加吸附泵的真空泵小車，或分子泵機(jī)組進(jìn)行抽真空。子泵機(jī)組進(jìn)行抽真空。1.1.6 XHA600系列加速管系列加速管 全密封駐波加速管，全密封駐波加速管， 配有配有5L/s 的鈦離子真空泵的鈦離子真空泵 自己不能更換電子槍，離子泵，靶自己不能更換電子槍，離子泵，靶 損

25、壞時(shí)交回廠里返修（必須有專業(yè)人損壞時(shí)交回廠里返修（必須有專業(yè)人員，專門設(shè)備員，專門設(shè)備-高溫去氣、檢漏、清潔環(huán)高溫去氣、檢漏、清潔環(huán)境）境）2 真空的獲得 2.1 真空泵分類 用來獲得真空的器械稱為真空泵，用來獲得真空的器械稱為真空泵，真空泵按其工作原理可分為兩大類：真空泵按其工作原理可分為兩大類： 壓縮型真空泵壓縮型真空泵 吸附型真空泵吸附型真空泵真空泵還可分成有油和無油真空泵真空泵還可分成有油和無油真空泵 有油真空泵有油真空泵 旋片式機(jī)械泵旋片式機(jī)械泵 油擴(kuò)散泵等油擴(kuò)散泵等 無油真空泵無油真空泵 分子篩吸附泵分子篩吸附泵 離子泵離子泵 低溫泵低溫泵加速器的抽氣一般都用無油真空泵，來獲得清潔

26、的真空。加速器的抽氣一般都用無油真空泵，來獲得清潔的真空。2.1.1 壓縮型真空泵壓縮型真空泵工作原理是將氣體由泵的入口端壓縮到出口端，排出工作原理是將氣體由泵的入口端壓縮到出口端，排出到泵外。到泵外。 利用膨脹利用膨脹壓縮作用的旋片式機(jī)械真空泵；壓縮作用的旋片式機(jī)械真空泵； 利用氣體粘滯牽引作用的蒸汽流噴射泵：利用氣體粘滯牽引作用的蒸汽流噴射泵：1. 利用高速表面牽引分子作用的渦輪分子泵等。利用高速表面牽引分子作用的渦輪分子泵等。2.1.2 吸附型真空泵吸附型真空泵 工作原理是利用各種吸氣作用將氣體吸附排除。例工作原理是利用各種吸氣作用將氣體吸附排除。例如：如： 利用電吸氣作用的濺射離子泵：

27、利用電吸氣作用的濺射離子泵： 利用物理或化學(xué)吸附作用的分子篩吸附泵、低溫泵等。利用物理或化學(xué)吸附作用的分子篩吸附泵、低溫泵等。 注意：在這類泵中，氣體分子并不排出泵外，而是注意：在這類泵中，氣體分子并不排出泵外，而是被暫時(shí)或永久地貯存在泵內(nèi)。被暫時(shí)或永久地貯存在泵內(nèi)。2.2 濺射離子泵濺射離子泵 濺射離子泵是維持醫(yī)用加速器超高真空的主泵。濺射離子泵是維持醫(yī)用加速器超高真空的主泵。 對(duì)于全密封駐波加速管采用抽速對(duì)于全密封駐波加速管采用抽速35升升/秒的小型離子泵，秒的小型離子泵， 對(duì)于可拆卸金屬密封加速管一般采用抽速對(duì)于可拆卸金屬密封加速管一般采用抽速25升升/秒的離子泵。秒的離子泵。濺射離子泵

28、的構(gòu)成：濺射離子泵的構(gòu)成： 陽極陽極薄壁不銹鋼筒薄壁不銹鋼筒 陰極陰極二塊鈦板二塊鈦板 磁場(chǎng)磁場(chǎng)一塊永久磁鐵一塊永久磁鐵 高壓高壓37KV 直流直流原理：原理： 電磁場(chǎng)正交電磁場(chǎng)正交潘寧放電潘寧放電2.2.1 濺射離子泵的工作原理（一）濺射離子泵的工作原理（一） 陽極為一薄壁不銹鋼筒，陰極是兩塊鈦板，分別置于陽極兩邊。所以濺射離陽極為一薄壁不銹鋼筒，陰極是兩塊鈦板，分別置于陽極兩邊。所以濺射離子泵有時(shí)簡(jiǎn)稱子泵有時(shí)簡(jiǎn)稱“鈦泵鈦泵”。陽極、陰極一起裝于不銹鋼外殼中，整個(gè)殼體置于永磁磁場(chǎng)中，磁力線方向陽極、陰極一起裝于不銹鋼外殼中，整個(gè)殼體置于永磁磁場(chǎng)中，磁力線方向平行于陽極筒軸向，磁場(chǎng)強(qiáng)度為平行于

29、陽極筒軸向，磁場(chǎng)強(qiáng)度為10001500Gs。工作時(shí)陽極、陰極之間加有工作時(shí)陽極、陰極之間加有37kV直流高壓，產(chǎn)生正交電磁場(chǎng)下的潘寧放電。直流高壓，產(chǎn)生正交電磁場(chǎng)下的潘寧放電。2.2.1 濺射離子泵的工作原理（二）濺射離子泵的工作原理（二） 氣體被電離，產(chǎn)生的離子轟擊陰極時(shí)濺射出鈦原子，它們沉氣體被電離，產(chǎn)生的離子轟擊陰極時(shí)濺射出鈦原子，它們沉積于陽極筒內(nèi)壁及陰極上離子轟擊較少的部位，連續(xù)形成新積于陽極筒內(nèi)壁及陰極上離子轟擊較少的部位，連續(xù)形成新鮮的鈦膜。鮮的鈦膜。 新鮮鈦膜具有對(duì)極性氣體分子新鮮鈦膜具有對(duì)極性氣體分子(N2、O2、H2等等)的吸附作用，的吸附作用，而對(duì)惰性氣體的排除是靠電清除

30、作用，而對(duì)惰性氣體的排除是靠電清除作用， 惰性氣體被電離后，具有一定能量的惰性氣體離子惰性氣體被電離后，具有一定能量的惰性氣體離子 (如如Ar +) 打進(jìn)鈦膜，隨后被新產(chǎn)生的鈦膜掩埋。打進(jìn)鈦膜，隨后被新產(chǎn)生的鈦膜掩埋。 所以，濺射離子泵的抽氣作用是基于新鮮鈦膜的吸附作用和所以，濺射離子泵的抽氣作用是基于新鮮鈦膜的吸附作用和電清除作用。電清除作用。2.2.2 加速器常用加速器常用-鈦泵鈦泵 鈦泵用來吸附加速管內(nèi)工作過程中放出的氣體，從而鈦泵用來吸附加速管內(nèi)工作過程中放出的氣體，從而保持加速管內(nèi)的高真空保持加速管內(nèi)的高真空 鈦泵工作的好壞影響到管內(nèi)真空以及真空壽命鈦泵工作的好壞影響到管內(nèi)真空以及真

31、空壽命 加速管真空度在加速管真空度在 10-8 托以上，管子工作時(shí)放氣也很托以上，管子工作時(shí)放氣也很少少 要求關(guān)機(jī)后最好延遲要求關(guān)機(jī)后最好延遲15分鐘再關(guān)鈦泵，這樣對(duì)提高管分鐘再關(guān)鈦泵，這樣對(duì)提高管內(nèi)真空度有好處內(nèi)真空度有好處 最好不要在關(guān)機(jī)時(shí)，同時(shí)關(guān)掉鈦泵最好不要在關(guān)機(jī)時(shí)，同時(shí)關(guān)掉鈦泵 有一些加速器，尤其中高能機(jī)鈦泵有一些加速器，尤其中高能機(jī)鈦泵24小時(shí)工作小時(shí)工作2.2.4 鈦泵的壽命鈦泵的壽命& 電源電源壽命：壽命： 50A 時(shí)時(shí) ，50 多年多年 電流大時(shí)則短電流大時(shí)則短電源：電源： 37 KV 外特性軟外特性軟 電流大時(shí)電流大時(shí) ，電壓下降，電壓下降 加速管暴露在大氣中時(shí)，放

32、電停止，自動(dòng)保護(hù)加速管暴露在大氣中時(shí)，放電停止，自動(dòng)保護(hù)2.2.4.1 濺射離子泵的壽命濺射離子泵的壽命 濺射離子泵的壽命很長(zhǎng)，一般額定值是在濺射離子泵的壽命很長(zhǎng)，一般額定值是在5mA的工作的工作電流下，可工作電流下，可工作5000 h，若工作電流在，若工作電流在50A，則壽命，則壽命可達(dá)可達(dá)5l05 h(即即50多年多年)，所以在加速管正常工作的條，所以在加速管正常工作的條件下，離子泵的壽命大于加速管的壽命件下，離子泵的壽命大于加速管的壽命(加速管的使用加速管的使用壽命壽命20年年)。 濺射離子泵的陰極板，對(duì)著陽極筒的中心區(qū)域被濺射擊濺射離子泵的陰極板，對(duì)著陽極筒的中心區(qū)域被濺射擊穿成孔狀，

33、喪失了吸氣功能，說明離子泵壽命終了。穿成孔狀，喪失了吸氣功能，說明離子泵壽命終了。 另外影響離子泵壽命的是高壓絕緣子，在離子泵工作過另外影響離子泵壽命的是高壓絕緣子，在離子泵工作過程中，尤其是放電電流很大時(shí)，濺射的金屬原子沉積到程中，尤其是放電電流很大時(shí)，濺射的金屬原子沉積到絕緣子上，造成高壓漏電，當(dāng)漏電電流過大時(shí)，離子泵絕緣子上，造成高壓漏電，當(dāng)漏電電流過大時(shí)，離子泵也不能工作，造成離子泵壽命終了，必須更換新離子泵。也不能工作，造成離子泵壽命終了，必須更換新離子泵。2.2.4.2 濺射離子泵電源濺射離子泵電源 是高內(nèi)阻的電源，其空載輸出的電壓在是高內(nèi)阻的電源，其空載輸出的電壓在37kV之間，之間，它的高壓輸出端串聯(lián)著限流電阻，它的高壓輸出端串聯(lián)著限流電阻， 當(dāng)離子泵放電電流大時(shí)，其輸出電壓降低，電流過大時(shí)，當(dāng)離子泵放電電流大時(shí)，其輸出電壓降低，電流過大時(shí)，輸出電