加速器治疗室应用

加速器治疗室应用（精选10篇）

加速器治疗室应用 第1篇

1 医用直线加速器的结构构成

医用直线加速器按照微波传输的特点分为行波和驻波两类。医用直线加速器基本结构和系统包括:电子枪、微波功率源 (磁控管或者速调管) 、波导管 (隔离器) 、RF (射频微波源) 监测器、移相器、RF吸收负载、RF窗等) 、DC直流电源 (射频发生器、脉冲调制器、电子枪发射延时电路等) 、真空系统 (真空泵) 、伺服系统 (聚焦线圈、对中线圈) 、偏转系统 (偏转室、偏转磁铁) 、剂量监测系统、治疗床等。

2 医用直线加速器的应用原理

医用直线加速器是产生高能电子束的临床放疗装置, 是一种远距离放射性治疗机。当医用直线加速器高能电子束与靶物质相互作用时, 会产生X射线。医用直线加速器电子枪产生的电子由微波加速波导管加速后进入偏磁场, 所形成的电子束由电子窗口射到金属钨靶, 产生大量高能X射线, 经过一级准直器和滤线器形成均匀稳定的X线束后, 再通过监测电离室, 到达患者的病灶, 杀伤患者体内的肿瘤细胞。

3 医用直线加速器的发展与应用

3.1 双光子与三光子技术医用直线加速器

双光子 (或三光子) 医用直线加速器的原理是利用, 加速管上的微波能量开关技术, 使医用直线加速器产生高、低能2种X射线 (或高、中、低3种X射线) 。双光子与三光子技术可以治疗表浅或深部肿瘤, 起到了数台直线加速器的功效。现代高能医用直线加速器还可提供X射线与电子束两种射线, 且对电子束能量的选择非常方便。

3.2 多叶准直器技术医用直线加速器

多叶准直器利用多对独立控制的光栅叶片, 在计算机控制下形成不规则的与瘤体形状逼近的原体照射野技术称为多叶准直器技术。多叶准直器技术可根据瘤体的形状和大小, 使照射野与瘤体形状接近理想符合, 更有效地保护了重要脏器和正常组织。多叶准直器的应用极大地方便了调强适形照射技术的开展, 临床使用率非常高, 是加速器首选配套设备之一。

3.3 三维调强适形放疗医用直线加速器

在临床的常规治疗中, 医用直线加速器输出的射线是均匀的, 但肿瘤形态是不规则的, 因此在照射肿瘤的同时, 对肿瘤周围的正常组织也有放射损伤。三维调强适形放疗就是让机器能够输出不均匀的射线, 使剂量分布与肿瘤形状保持一致。实现这个过程的装置, 称为调强器。目前采用的调强器有二维物理补偿器、多叶准直器、电磁扫描等。三维调强适形放疗是目前比较普遍的方式。把多叶准直器和与多叶准直器配套的调强治疗计划系统共同使用时, 即可利用叶片在照射区内运动中的不同位置和不同停留时间来实现束流调强。其最大优点, 是将放射线的剂量集中到病变范围, 使肿瘤能够获得比常规放疗高得多的剂量, 周围正常组织也因照射剂量显著减少而得到保护。

3.4 X-刀系统医用直线加速器

X-刀利用直线加速器、特殊准直器、精密定位系统和三维治疗计划系统, 完成立体定向放射治疗, 是当前国内外放疗技术的发展热门。X-刀系统运用立体定向技术, 采用可重复定位的头架或体架, 对人体肿瘤实施多次分割放射治疗, 以取得与手术切除病灶类似的治疗效果, 并可避免功能结构损伤。这种方法既可用于治疗头部肿瘤亦可治疗体部肿瘤。配作X-刀系统用的加速器在电参数、剂量参数的稳定性、重复性及机械精度上, 比普通放疗用加速器有更高的要求。

3.5 实时成像系统医用直线加速器

实时成像系统为验证、改进治疗技术, 纠正放射治疗中的摆位误差提供了一个量化的工具, 是放疗质量控制的有力工具, 但目前获得的图像质量还不够理想。

3.6 智能化微机控制系统医用直线加速器

多数进口高能医用加速器的控制台都已采用智能化微机控制系统, 借助丰富的软件, 将机器参数和状态的模拟量变换成数字量, 用人机对话的方式显示机器状态和对机器进行调整, 实现了智能化校验、核对、调控制和放射治疗照射;还可完成加速器的状态自检、治疗参数校验、自动摆位、多段弧形照射、原体照射、剂量管理、病历存取、机电参数偏差显示、遥控连机调修等多项功能。

近年来, 恶性肿瘤已经成为危害人们生命健康的头号重大疾病。放射治疗、外科手术治疗、化学药物治疗, 这是现代临床治疗肿瘤的三大手段。目前有70%左右的肿瘤患者需要接受放射治疗, 因此, 放射治疗在肿瘤治疗中所起的作用是不可替代的。以医用电子直线加速器为代表的外照射放疗设备呈现出前所未有的技术快速提升, 设备不断推陈出新的发展态势。这是一个充满活力和挑战性的领域, 在不久的将来, 必将会推动医疗事业的不断发展与进步。

参考文献

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[4] 王义善.X射线3D立体放射治疗的临床防护应用[J].中华放射医学与防护, 2003, 23 (5) :348.

加速中国应用开发 第2篇

美光科技是全球领先的先进半导体解决方案供应商之一。公司将DRAM内存、NAND闪存和 NOR闪存等基本存储技术转换为更具创意的解决方案，如存储设备、模块、多芯片封装以及其他半导体系统。美光科技在全球的业务包括设计、制造和销售这些解决方案，运用于计算机尖端领域、企业服务器和存储、网络、嵌入式、移动产品等领域。

存储技术是美光科技的立业之本，构成了美光科技的核心竞争力。与同类乃至规模更大的半导体公司相比，美光科技所拥有的存储专利技术排名第一。由于美光专注存储器产品，它与客户不存在竞争关系，这是它的最大优势。

美光科技是一家很富有战略眼光的IT公司，对全球新兴市场情有独钟。多年来，美光科技紧盯中国市场。从2011年美光市场分布来看，美国本土仅占21%，欧洲占到11%。主要市场在亚洲，中国市场则重中之重。

美光科技于2001年首次进入中国，在上海创办了美光半导体（上海）有限公司，并于2004年在北京和深圳设有办事处，为整个中国市场提供企业、销售和市场方面的服务。2007年，美光科技在陕西省西安市成立了在中国的首家生产工厂。美光科技在中国拥有近2300名员工。

此次，上海系统工程实验室正式投入使用，对美光科技未来发展战略而言，是一个重要的里程碑。美光科技始终以专业的应用产品和增值的存储芯片行业经验，致力于为客户提供最尖端的解决方案。通过上海实验室的投入使用，美光科技能够为特定的设计和项目进行性能测试和优化，从而为客户提供专业的数据和分析，凭此能够与客户进行更紧密的合作，缩短客户产品的上市周期，为客户的终端用户提供更高质量的解决方案。

就中国市场而言，随着“十二五”规划中“三网融合”的鼓励政策明确推出，中国的数字电视和机顶盒市场必将迅速增长。在网络升级的同时，机顶盒功能势必水涨船高，特别是对存储技术的要求更为苛刻。就目前中国国家政策来看，三网融合仍以广电系统为主导，所以机顶盒必定扮演更重要的角色，提供更多功能来对应三网融合的要求。新一代的机顶盒除了一般对外连线的网络功能外，家庭内部的互联互通性也应该是机顶盒的主要指标，让机顶盒真正成为家庭娱乐、网络、通信中心。美光科技的无线、嵌入式及系统兼容等部门将联合运营上海实验室，可以为涉及数字电视、机顶盒业务提供本土化服务。

在汽车电子设备和网络应用、智能手机和平板电脑等应用领域，美光科技上海实验室也大有用武之地。中国汽车市场的电子设备特别是导航系统的需求日甚一日，网络应用设备也是与日俱增。至于在智能手机和平板电脑等领域的应用，更是十分广泛。中国是全球最大的智能手机和平板电脑制造市场，美光科技内存/闪存颗粒技术的推广应用有着广阔的市场前景。

特别需要强调的是，手机和电脑应用设计人员一直在不断地寻找灵活、创新和最适合的内存系统解决方案，让密度、带宽、架构、时钟频率和其它功能都满足其最佳应用的指标要求。目前，一种存储器解决方案并不能满足所有手机和电脑应用的要求，设计工程师需要从多种存储器产品做出选择。随着更多智能手机和平板电脑产品需要更高记忆存储量，作为一家专注于存储器解决方案的专业公司，美光科技将带动未来几年移动存储半导体市场持续健康增长。这种增长将首先体现在中国市场。

加速器治疗室应用 第3篇

目前, 癌症已经成为人类最难对付的疾病之一, 世界卫生组织预估到2020年全世界癌症发病率将比现在增加近一倍, 近年来中国癌症发病率也在迅速增加, 针对肿瘤的治疗目前的方法基本上分为三种:手术、放射治疗与化疗, 质子治疗是目前最先进的放射治疗方式之一。中国原子能科学研究院于2013年启动质子治疗超导回旋加速器关键技术研究项目, 通过开展中能质子回旋加速器技术研究, 实现我国大型核医学设备-质子治疗回旋加速器的国产化。

质子治疗超导回旋加速器主磁铁为采用液氦冷却的超导线圈与室温铁芯, 铁芯主要由磁极和磁轭组成, 材质为DT4纯铁, 总重约70 t。磁极为四扇螺旋形凸台结构, 每件重15 t。回旋加速器外圈的磁轭部分固定不动, 超导线圈安装在磁轭的内部, 线圈中间是由上下磁极组成粒子加速器空间, 磁极之间安装有高频加速腔、负氢离子源与中心区、束流引出偏转板等加速器的关键部件, 上下磁极设计为可打开的结构。螺旋升降机构是磁极打开与闭合的驱动机构, 为磁极的运动提供动力, 并保证磁极的重复定位精度, 是整套装置必不可少的部件, 如图1所示, 上下磁极各需要一套螺旋升降机构, 每套升降机构由4台同步运动的螺旋升降机组成。

1 螺旋升降机构的设计要求

超导质子回旋加速器磁极采用整体锻件, 四件磁极一体结构, 如图2所示, 四扇磁极一次加工成形, 能够保证四扇磁极的对称精度, 可以提高加速磁场的对称精度, 但该磁铁结构对磁极升降机构设计有较高的精度要求。从加速器总体结构特点与技术要求考虑, 应避免外置液压升降方式, 采用内置式螺旋丝杠结构。螺旋升降机构的丝杠可以穿过磁铁, 磁铁打开的高度尺寸要满足检修人员进出的要求, 约为1.5 m。升降速度考虑磁铁运动过程平稳无冲击, 约为80 mm/min。由于磁极与磁轭配合间隙小, 对四台螺旋升降机同步精度要求为0.1 mm。

2 螺旋升降机构设计

2.1 螺旋升降机构的方案设计

加速器的磁极是上下对称布置的, 上磁极向上打开, 下磁极向下打开, 两套螺旋升降机构分别布置在上下磁极上。考虑回旋加速器主磁场对称性及升降过程中整套设备的稳定性, 安装在磁极背面的螺旋升降机采用4点对称布置。加速器使用要求为磁轭固定不动, 磁极由螺旋升降机驱动上下运动。此设计中, 螺旋升降机使用状态为丝杠固定、齿轮箱运动的方式, 即丝杠一端固定在磁轭上, 螺母齿轮箱与磁极固定, 当电机带动传动轴驱动齿轮箱里的螺母转动时, 磁极上下移动。为保证4套螺旋升降机0.1mm的同步精度要求, 机构采用一台电机通过刚性连接的传动轴驱动四台螺旋升降机的方式。传动路线图如图3所示。

2.2 螺旋升降机构的选型计算

2.2.1 压杆稳定校核与杆径的选择

位于上磁极上的螺旋升降机构在向上举升的过程中, 磁极的重量由4根丝杠承载, 由于举升的高度比较高, 需要校核丝杠的压杆稳定。

根据欧拉公式, 计算临界杆径:

设计总载荷Ftal=200 k N, 考虑极限应用情况, 只计算2个螺旋升降机工作F=100 k N;应用场合为起重载荷, n=5, 所以Fc=500 k N;丝杆无导向, 连接方式近似为一端固定, 一端自由, μ=2;升降高度为L=1.5 m;计算临界杆径为d=85 mm;选型d>85 mm。

2.2.2 驱动功率计算

丝杠导程S=15 mm, 直径d=90 mm, 摩擦因数f=0.1, 梯形丝杠牙形角α=30°;螺旋升降机构的载荷系数取n=2;设计总载荷Ftal=200 k N;四台螺旋升降机同时工作, 所以单台升降机最大载荷为F=100 k N;升降速度v=80mm/min;单台螺旋升降机输出功率为Pout=f·v/60 000=0.14 k W。

丝杠螺旋副传动效率η1=0.9×tanλ/tan (λ±ρ) , λ=arctan[S/ (πd) ], ρ=arctan[f/cos (α/2) ];得出η1=0.3, 蜗轮蜗杆传动效率η2=0.8, 其他轴承传动效率η3=0.9, 所以总效率η=η1·η2·η3=0.2;单台螺旋升降机输入功率Pin=Pout/η=0.7 k W, 减速机传递效率η4=0.9, 转向箱传递效率η5=0.9, 所以电动机输出功率Ptal> (4×Pin) / (η4×η5) =3.5 k W。

2.2.3 转矩计算

蜗轮蜗杆减速比i=10, 单台螺旋升降机输入转速Nin= (v/S) ×i=53 r/min;单台螺旋升降机输入转矩Tin=Pin×9550/Nin=126N·m, 所以减速机输出总转矩Ttal>4×Tin/η5=560 N·m。

2.3 螺旋升降机构的施工设计

加速器主磁铁的高精度对升降机构提出很高要求, 为保证整套的设备的顺利安装, 螺旋升降机构所有设备实际施工均采用国外专业厂家产品, 整个机构共包括两套设备, 具体产品明细见表1, 考虑主设备平稳性及同步精度要求, 单套螺旋升降机采用U型布置, 如图4所示。

3 结语

质子治疗超导回旋加速器的建成, 对于我国高精准医疗国产化具有极为重要的意义。而螺旋升降机构作为其重要部件, 对整台加速器的正常运转起着至关重要的作用。

本文深入研究了超导回旋加速器的使用工况及精度要求, 提出了与主磁铁机械结构相适应的内置式螺旋升降机举升机构, 并给出满足举升同步精度要求的螺旋升降机传动布置方案, 采用一台电机通过刚性连接传动轴驱动四台螺旋升降机的U型布置方式。目前, 螺旋升降机机构各部件参数已经完成定型, 整套产品进入施工阶段。

摘要：某医用超导回旋加速器的上下磁极各15t。螺旋升降机构主要用于上下磁极打开与闭合, 具有较高的同步精度要求。文中介绍了举升方式的选择, 举升机构的设计以及举升设备的选型计算, 可满足加速器主磁铁平稳提升、同步精度及重复定位要求。

关键词：质子治疗,加速器,主磁铁,螺旋升降机

参考文献

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[3]董冠文, 李宗义, 赵彦军, 等.压杆稳定临界力欧拉公式统一推导[J].武汉工程大学学报, 2012 (12) :71-74.

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[7]何青.施工升降机安全监测系统的设计与实现[D].长沙:湖南大学, 2012.

压电加速传感器应用电路分析 第4篇

【关键词】压电加速传感器；测量电路；应用电路

0.引言

在现代工业和自动化生产中，需要大量非电物理量的测量以及过程控制，其中涉及到大量动态测量问题，压电加速传感器利用压电效应，可以有效的测量加速度、压力、力等参数，被广泛应用于现代工业和自动化生产中，但压电加速传感器所产生的电荷量很小，如果采用一般测量电路工作，输入阻抗过小会造成电阻迅速泄漏产生测量误差，因此必须有与之配套的测量电路，才能保证压电加速传感器的工作可靠性。目前一般采用电荷放大器作为压电加速传感器的测量电路，但这种电荷放大器电路较为复杂，性价比不高且稳定性不强。下面，本文拟采用TL081运放芯片优化压电加速传感器的测量电路，以简化电路降低功耗，降低压电加速传感器测量电路的制作与调试成本，促进压电加速传感器的推广运用。

1.压电加速传感器的电输出特性

1.1晶体压电效应

某些晶体在受到外力作用时，其内部产生极化现象并在表面产生相反的电荷，当外力消失后又会回复至不带电状态，外力作用方向发生变化时，所产生电荷极性会随之改变，同时所产生的电荷与外力大小成正比关系，这种现象称为压电效应，压电加速传感器正是利用晶体的这种压电效应作为转换原理进行工作的自发式传感器。

1.2压电加速传感器的工作原理

压电加速传感器的结构可以简化为质量块、压电元件、支座三个部分，支座直接与待测物刚性固定，待测物运动时支座会与待测物一起运动，处于中间的压电元件因质量块和支座的原因，受到惯性力的作用而在晶体表面产生交变电荷。在振动频率处于一定范围时，该电荷的大小与作用力成正比。电信号经放大器放大后，即可利用一般的测量仪器来测量电荷的大小，再对比转化为物体加速度。

1.3压电加速传感器的测量电路

由于压电加速传感器内阻很高，所产生的电信号十分微弱，很难直接对该电信号进行显示和记录，必须进行阻抗变换和信号放大处理。目前，一般采用增加前置放大电路的方法，一方面将微弱的电信号方大， 另一方面将高阻抗变为低阻抗。由于压电传感器的等效电路有电压输出和电荷输出两种，因此前置放大电路也有电压放大和电荷放大两种。电压放大器将高阻抗变为低阻抗，同时将电压信号放大；电荷放大器则是将输出电压正比于输入电荷。

2.电荷放大器电路分析

2.1电荷放大器基本原理分析

压电加速传感器测量电路中所使用的电荷放大器，实际上是一种负反馈放大电路，通过电荷放大器，能获得同输入电荷成比例的输出电压，将高内阻电荷源转化为低内阻电压源。电路输入电缆长度和运算放大器频响都会对电荷放大器的频率上限产生影响，如果输入电缆过长，将会增加杂散电容和导线自身电阻，从而对放大器的高频特性产生不良影响。

2.2电荷放大器电路分析

电荷放大器一般包括电荷转换元件、适调放大器元件、滤波器、过载指示器、稳压电源等几个部分。电荷转换元件是电荷放大器的核心元件，将压电传感器的电荷信号转化为电压信号，在理想情况下电荷转换元件部分电路的输入电阻应当达到无穷大。目前所采用的集成高阻输入级运放，其输入阻抗已经可达1012Ω，有效降低了场效应管的需要，极大的简化了电荷转化元件。T1081芯片输入阻抗为1012Ω，同时还集成了内部调零电路，能有效的满足电荷转换元件输入电阻的需要，可以有效的提高电荷转换电路集成度，并降低系统成本。不过，为了保证测量精度，其反馈电容的精度必须保证在0.5%以下，一般采用精密聚苯乙烯电容。

2.3电荷放大器噪音干扰和漂移分析

电荷放大器对噪音干扰极为敏感，其主要干扰源主要存在于分布电容耦合至输入端，以及电缆引入线。当50赫兹市电通过分布电容耦合至输入端以及电缆引起入线时，会产生极大的干扰信号，因此必须在电荷放大器输入端做好屏蔽以等效交流干扰源。此外，电荷放大器对漂移也极为敏感，电荷放大器的漂移主要来源于输入电路存在的失调电压和失调电流，在构建电路时，一般在放大器级间增加隔真电容，以减少直流漂移，最终实现电荷放大器的零漂移。

2.4电荷放大器低通滤波元件分析

压电加速传感器实际上是一个阻尼振动系统，其高频段存在一个极高的共振峰，会造成高频噪声，使输入信号失真并形成干扰。为了避免高频噪声所造成的信号失真和干扰效应，需要在电荷放大器中增加低通滤波器，从而补偿高频幅频。此外，不少系统的电荷放大器设计通频带一般都高于实际需要，无用的高频频带也会对低频测量带来负面影响，利用低通滤波器可以使无用高频分量衰减，而让低频交流分量顺利通过。目前所使用的滤波器有LC和RC两类，无源RC线路简单，具有较好的抗干扰性，低频范围工作性能较好，但其阻抗频率的谐振性能较差，在使用中需要增加运算放大器等有源元件构成有源RC低通滤波系统。

2.5输出放大电路分析

输出放大电路包括高通滤波和同相电压放大两部分，在电荷转换时电路直流放大倍数极大，使得输出零点跳动增加，同时还存在直流漂移的影响，因此必须在低通滤波系统后面增加一个高通滤波系统，以减去直流漂移的影响。但增加了高通滤波系统后信号会产生衰减，同时整机的增益还需改变，因此还需要在高通滤波系统后面增加同相电压放大器，以保证输出信号与压电加速传感器输出信号同相位。

2.6稳压电源和过载指示电路分析

在压电加速传感系统中，需要先将军220V市电转化为了20V交流，再将20V交流进行整流，最终再将整流的电压接入作为供电电源。为了避免整流后的直流电压纹波电压的影响，需要在电源端接入滤波电容，以避免纹波电压的干扰。过载指示电路则是为了监视电荷放大器的工作状态，当电压过载时发出指示信号。

【参考文献】

[1]陶玉贵.压电加速度传感器测量电路研究[J].科技视界，2011（02）.

[2]王兴举，李进盟.压电式传感器测量电路的性能分析[J].传感器世界，2007（05）.

加速器治疗室应用 第5篇

外置立体定向治疗系统医用加速器是目前比较常见的放射治疗设备, 也是开展放射防护与质量控制检测难度较大的一种放射治疗项目, 既包括医用加速器部分的性能指标检测, 也包括立体定向治疗对定位和剂量的特殊要求。本文在对一台外置立体定向治疗系统医用加速器进行主要指标检测的基础上, 重点研究了采用交叉刻度方法对立体定向放射治疗等中心处吸收剂量的检测。

1 材料与方法

1.1 检测仪器

放射治疗剂量仪:DOSE 1主机 (德国IBA公司生产) , FC65-G电离室;PTW TN31014电离室。防护级X、γ剂量率仪:LB123多功能辐射检测仪 (德国Berthold公司生产) 。模体:SP34固体水方型模体 (德国IBA公司生产) ;ST-1100A型固体水球型模体 (美国Fluke公司生产) ;Visi光野照射野一致性检测板 (瑞典奥立克公司生产) 。

1.2 检测对象

医用直线加速器:Xha-600 6 MV医用直线加速器 (山东新华医疗设备公司生产) ;立体定向放射治疗系统:Linatech (美国Linatech公司) 。

1.3 场所辐射水平检测

采用40 cm×40 cm照射野, 机架角度分别调为0、90和270°, 其中角度为0°时放标准模体在治疗床上做散射体。分别检测控制室墙壁处、操作位、机房门和靠近机房墙外走廊处的辐射水平, 检测点取距墙 (门) 面30 cm, 高130 cm处。

1.4 医用加速器性能检测

1.4.1 校准点吸收剂量的测量与偏差计算

取正常治疗距离源皮距 (source-to-skin distance, SSD) =100 cm, 照射野设置10 cm×10 cm, 测量水下5 cm深度的吸收剂量, 计算吸收剂量测量值与监测剂量仪预选值的偏差。

1.4.2 剂量示值的重复性检测

固定监测剂量仪预选值设置, 重复测量校准点处吸收剂量值, 计算X线辐射剂量示值的变异系数。

1.4.3 剂量示值的线性检测

选定剂量率不变, 预设操作台示值分别为100、200、300、400 MU, 依次测量出相应的吸收剂量值, 采用最小二乘法计算输出量的线性。

1.4.4 均整度与对称性检测

照射野设置10cm×10cm, 在均整区内水下10cm处测量光标十字线上距辐射束轴中心点3.5 cm处对称的两点处的吸收剂量值, 测量对角线上距相应照射野顶角2.5 cm处的吸收剂量值, 并计算对称两点吸收剂量的比值以及均整区内各点吸收剂量最大值与最小值的比。

1.4.5 患者平面上X线辐射泄漏的检测

照射野设置10 cm×10 cm以及关闭双层限束装置, 在位于患者平面以辐射束轴为中心的40 cm×40 cm区域内, 分别测量吸收剂量, 计算透过限束装置的X线泄露辐射;在以辐射束轴为中心, 垂直于辐射束轴并在40 cm×40 cm以外的2 m直径的圆的范围内, 测量吸收剂量并计算最大有用射束外泄露辐射。

1.4.6 光野与照射野的测量偏差的检测

设置灯光野10 cm×10 cm, 将检测板的10 cm×10 cm边界与灯光野边界对准, 照射3 Gy, 通过荧光边界判断光野与实际照射野的偏差。

1.5 利用交叉刻度后的针尖电离室检测立体定向治疗的吸收剂量

1.5.1 水下8 cm处吸收剂量的测量

测量仪器:DOSE 1剂量仪静电计, FC65-G指形电离室, SP34固体水方型模体。测量条件:6 MV X线束, SSD=100 cm, 照射野10 cm×10 cm, 测量水下8 cm处有效点的吸收剂量, 采用IAEA TRS 277报告提供的计算公式[1]:

其中

式 (1) 中, M为经过温度、压力校正过的剂量仪读数, 单位为C/kg;ND为电离室空腔的吸收剂量校准因子;SW, air为校准深度水对空气的平均阻止本领比;Pu为电离室扰动因子;Pcel为电离室中心电极影响因子。式 (2) 中:NX为空气照射量校准因子, 国防科技工业电离辐射一级计量站给定的校准因子为103.1;W/e为在空气中形成每对离子 (其电荷为1个电子的电荷) 所消耗的平均能量, 为一常数W/e=33.97 J/C;Katt为在校准电离室时, 电离室及平衡帽对校准辐射 (一般为60Co的γ射线) 的吸收和散射的修正;Km为电离室室壁及平衡帽的材料对校准辐射空气等效不充分而引起的修正, 这里Katt·Km数值由剂量仪厂家给出 (Katt·Km=0.973) 。另外, 供应商给定以及实际检测验证的SP34固体水方型模体校准因子为0.996。将上述因子代入公式, 吸收剂量DW=99.5 M (c Gy) 。

1.5.2 针尖电离室的刻度

采用替代测量法, 用0.015cc针尖电离室与剂量仪静电计配套测量上述参考点剂量, 测量条件与1.5.1完全相同, 测量6次取平均值。0.015cc针尖电离室水中吸收剂量刻度因子NW为

式中, DW为1.5.1中计算出的参考点的吸收剂量;M1为采用针尖电离室测量时经过温度、压力校正过的剂量仪读数。

1.5.3 治疗计划剂量与实测剂量的比对

将0.015cc针尖电离室插入ST-1100A型固体水球型模体 (直径16 cm) 的电离室孔, 将针尖电离室作为靶点, 进行扫描和剂量治疗计划。预设靶点剂量为200 c Gy。按照实际治疗程序进行摆位和照射, 读取剂量仪计数并计算吸收剂量。针尖电离室处的吸收剂量 (DW1) 采用下列公式计算:

式中, DW1为治疗计划剂量的实测值;NW为1.5.2中计算出的0.015cc针尖电离室水中吸收剂量刻度因子;M2为进行验证测量时经过温度、压力校正过的剂量仪读数。将计算结果与治疗计划剂量比对。

2 结果

2.1 场所辐射水平检测

多功能辐射检测仪本底计数为0.18 Sv/h, 在选定的检测点计数无明显变化, 这表明机房周边无明显辐射泄漏。

2.2 剂量示值偏差和重复性检测结果

按照1.4.1和1.4.2所述方法进行检测, 结果见表1。

从表1可见, 加速器的剂量示值偏差和重复性皆符合标准要求。

2.3 剂量线性检测结果

按1.4.3所述方法进行检测, 结果见表2。

由表2可见, 剂量线性偏差符合标准限值要求。

2.4 均整度与对称性检测

按1.4.4所述方法进行检测, 结果见表3。

从表3可见, 均整区内对称两点的计数比值最大为1.01, 所测任意两点的最大比值为1.02, 分别小于标准规定的1.03和1.06, 符合要求。

2.5 患者平面上X线辐射泄漏的检测

按1.4.5所述方法进行检测, 结果见表4。

从表4可见, M区域内泄露比值为0.47%, M区域外泄露比值为0.04%, 分别小于标准限值2%和0.2%的要求。

2.6 光野与照射野的偏差检测结果

按1.4.6所述方法进行检测, 结果见表5。

从表5可见, 加速器辐射野的光野指示之间的偏差符合标准要求。

2.7 剂量与实测剂量的检测结果

2.7.1 水下8 cm处吸收剂量

按1.5.1所述方法重复测量水下8 cm处吸收剂量6次, 结果见表6。

即在给定MU的情况下, 水下8 cm处的吸收剂量为147.3 c Gy。

2.7.2 针尖电离室的刻度结果

按1.5.2所述方法用针尖电离室进行检测, 并采用式 (2) 计算刻度因子, 结果见表7。

2.7.3 治疗计划剂量与实测剂量的比对结果

按1.5.3所述方法, 对计划剂量为200 c Gy进行验证检测, 结果见表8。

在GBZ 168—2005[2]中, 对于X刀等中心处计划剂量与实测剂量相对偏差的限值为±5%, 而此次实测与计划剂量的偏差为-4.17%, 因此是符合标准要求的。

3 讨论

放射防护和质量控制检测是开展放射治疗所必需的检测项目, 不仅卫生行政部门指定的疾病预防控制机构要做, 放射治疗单位自身也需要按照规定对项目所涉及的指标进行日检、周检、月检和年检。通过对上述外置X线立体定向放射治疗系统主要指标的检测发现, 所测指标均符合相关标准要求。其中, 实测剂量与计划剂量的偏差虽在±5%的限值范围, 但实测剂量低于计划剂量, 这一般是由于定位和摆位过程中的微小偏差造成的, 也是小射野剂量检测中常见的一种现象。

外置X线立体定向放射治疗系统是以医用直线加速器为辐射源, 配置立体定位准直系统和计算机治疗计划系统, 利用加速器治疗头的等中心旋转和治疗床绕等中心的旋转实现立体定向治疗的, 是一种开展较早且应用较为广泛的立体定向治疗装备[3,4,5,6,7,8]。对这类设备进行放射防护与质量控制监督监测, 涉及到3个标准的应用, 即:GBZ 126—2011[9]、GB/T 19046—2003[10]、GBZ 168—2005。首先, 应根据GBZ 126—2011和GB/T 19046—2003的规定测量有关医用加速器的性能与防护指标。其次, 应针对立体定向治疗系统的特点, 根据GBZ 168—2005检测其剂量与定位相关指标, 而其中的计划剂量与实测剂量的偏差, 即直接显示了剂量的准确性, 也间接表示了定位时的准确程度。由于我国计量部门尚不具备加速器标准照射源, 用于小射野剂量检测的针尖式电离室无法进行量度溯源, 虽然GBZ 168—2005规定了计划剂量和实测剂量的限值要求, 但并没有相关资料提供X刀输出剂量的标准检测方法, 因此立体定向X线治疗计划剂量的验证仍然是人们研究的热点和难点[11]。

本研究首先对加速器性能和防护有关的工作场所泄露水平、剂量输出的准确性、重复性和线性、射野中的剂量分布情况以及患者平面的辐射泄漏情况等项目进行了检测, 然后重点研究了采用交叉刻度的方法, 采用待测的医用加速器辐射源, 以在计量部门检定后的0.65 cm3电离室测量系统作为量值传递媒介, 对针尖式电离室进行了刻度, 实现了立体定向放射治疗计划剂量与实测剂量偏差指标的检测。本工作对外置立体定向系统放射治疗加速器项目主要防护与性能指标的检测, 为今后类似装备的放射防护与质量控制状态和稳定性检测提供了参考。

参考文献

[1]International Atomic Energy Agency.TRS NO 277:absorbed dose determination in photon and electron beams[R].Vienna:IAEA, 1997.

[2]GBZ 168—2005 X、γ射线头部立体定向外科治疗放射卫生防护标准[S].

[3]陈渝, 万久庆.放射治疗设备及其技术的应用与展望[J].医疗卫生装备, 2010, 31 (9) :6-9.

[4]Ricardi U, Filippi A R, Guarneri A, et al.Stereotactic body radiation therapy for early stage non-small cell lung cancer:results of a prospective trial[J].Lung Cancer, 2010, 68 (1) :72-77.

[5]Tree A C, Khoo V S, Eeles R A, et al.Stereotactic body radiotherapy for oligometastases[J].Lancet Oncol, 2013, 14 (1) :28-37.

[6]巩汉顺, 鞠忠建, 徐寿平, 等.G4 Cyber Knife——全新式立体定向放疗设备及其临床应用[J].医疗卫生装备, 2013, 34 (4) :127-129.

[7]余荣, 李永恒, 朱广迎.立体定向放疗治疗15例肺部小肿瘤患者的疗效分析[J].中国肺癌杂志, 2011, 14 (3) :266-270.

[8]Sheng K, Molloy J, Read P.Intensity-modulated radiation therapy (IMRT) dosimetry of the head and neck:a comparison of treatment plans using linear accelerator-based IMRT and helical Tomo Therapy[J].International Journal of Radiation Oncology Biology Physics, 2006, 65 (1) :917-923.

[9]GBZ 126—2011电子加速器放射治疗放射防护标准[S].

[10]GB/T 19046—2003医用电子加速器验收试验和周期检验规程[S].

加速器治疗室应用 第6篇

1 直线加速器治疗床故障分析维修

1.1 治疗床的运动故障。

治疗床床体的上下运动通过额定电压为90 V的电机驱动双螺杆结构运动完成, 其前后及左右方向运动, 由额定电压为26 V的发动机驱动齿轮带进而驱动床面完成, 同时结合刹车系统保证到位精度[3]。由于医院对设备的使用频率非常高, 使得机械内部系统老化或磨损, 影响设备的使用性能, 组件间的协调能力差[4]。除此之外, 若技术员在加速器使用的过程中操作不够规范, 操作不够熟练造成治疗床故障。例如由于技术员的操作不当, 在自动摆位时, 治疗床与机架发生碰撞, 使得治疗床在升降过程中误差较大, 只能通过更换升降驱动组件解决问题。

1.2 治疗床控制柜控制模块故障

治疗床由专门控制柜内电接口模块负责治疗床各种功能的驱动, 且与主机系统相联系。该系统主要由电平转换系统、电转换模式系统、逻辑控制系统、电源供应系统、通用发动机驱动系统和功能控制线路板6部分组成[5]。加速器治疗床除了可升降、床体及床面旋转外, 在放射治疗中也受主机系统的控制。当控制柜内的逻辑功能电路出现故障时治疗床可出现异常情况。例如治疗工作中治疗床不能正常运动, 加速器端会报连锁Table clutch故障。

解决时可以观察治疗床制柜面板上的LED故障指示灯, 发现Z方向1和4灯亮, 比对说明书, 即DEMAND STUCK (请求受阻) 初始化和DEMAND FAULT (请求错误) 接触器受阻。按照治疗床产生动作的过程仔细检查控制盒的拨轮, 发现Z方向的拨轮有些发涩, 因为运动床的速度和方向就是通过拨轮改变电位器的阻值来控制的, 故判断Z方向拨轮连接的电位器毁坏。用万用表测量其两端阻值, 发现拨轮滑动时阻值变化不连贯, 而且有时阻值为0。更换新的电路板, 故障解除。

2 磁控管故障分析维修

磁控管可以利用电流和电压的变化改变磁场的强度, 通过磁场强度的变化控制阳极电流[4], 是一种电子二极管, 可以产生微波振荡。作为一种自激振荡器, 磁控管频率的稳定程度可以靠采用稳频措施和改善微波传输系统控制。磁控管是一个首尾相连接的环状腔链, 电子束在其中进行旋转运动, 它是一个驻波谐振腔链[5]。

2.1 磁控管灯丝故障

当直线加速器电源显示电流不断升高, 有可能超过磁控管灯丝的额定电流或者磁控管出现跳闸时, 提示磁控管灯丝电源发生故障。遇到这种情况, 首先要区分是灯丝老化导致电流升高还是磁控管灯丝电源自身限流故障。若是灯丝老化, 则跟换灯丝即可解决问题, 若是自身限流故障, 则提示磁控管故障, 此时需要检修。

2.2 磁控管老化

由于我院直线加速器设备的使用频率非常高, 长时间工作导致磁控管老化[6], 老化现象表现为输出功率下降, 低档电子束可以工作但不能满足高能电子线及各档位X线的正常工作。此时维修人员可以根据视觉、听觉判断出是否是磁控管老化的原因导致, 若是, 及时更换新的磁控管即可解决问题。

因为磁控管成本高价格昂贵, 维修中应根据故障现象从多方面检查, 排除其他故障。在确定要更换时, 至少要2名相关人员在场, 应严谨、小心, 避免更换与安装过程中出现损伤[7]。严格安装操作步骤进行。最后磁控管更换后, 必须对磁控管进行“训练”, 然后再对各档位射线 (电子线和X线) 剂量校准后才能使用。

3 结论

对于直线加速器这样的大型医疗仪器, 需要工程师对仪器有个完整的了解。出现故障时, 要立刻进行排查, 找出问题, 过程中要胆大心细, 像磁控管这样的配件要注意轻拿轻放, 并且要与厂家工程师多沟通, 尽快解决故障, 尽量降低停机时间, 为患者提供更优质的服务。

参考文献

[1]胡逸民.肿瘤放射物理学[M].北京:原子能出版社, 1999:116-121.

[2]顾本广.主编.医用加速器[M].北京:科学出版社, 2003:359-363.

[3]黄永祥.Precise加速器治疗床疑难故障维修1例[J].医疗卫生装备, 2006, 27 (9) :96.

[4]林勇鹏.磁控管与加速管的常见问题及日常维护[J].医疗设备信息, 2003 (11) :56-58.

[5]李刚.医用直线加速器磁控管原理及故障鉴别[J].医疗卫生装备, 2008, 29 (6) :94.

[6]王京陵.医用直线加速器磁控管故障的鉴别[J].中国医疗器械杂志, 2000, 24 (4) :239.

加速器治疗室应用 第7篇

故障检修:根据错误编码的提示, 床面在锁定的状态下检测到了移动, 因此怀疑是电位器故障或者编码器未正确调校引起。拆开床体中间部分的盖板, 找到该电位器 (VR302) , 发现其外观完好, 用万用表测量其电阻值也正常, 基本排除了该元件故障的可能。接下来就对编码器 (ENC302) 进行校正操作, 具体方法如下:

(1) 将床体右侧CONT-B板上的S1开关设置如下:S1-1为ON, S1-2～S1-8为OFF。并记住其正常状态下的设置:S1-2和S1-3为ON, 其余都为OFF。同时设置旋转开关S9为1, S10为0 (其正常状态的位置一般已有标示) , 进入横向数显的调整模式。

(2) 对齐床面前端与床体前端的中心标记, 并固定该位置。然后使编码器脱离相连的齿轮, 慢慢转动编码器一直到床体左侧Lateral Interface Sensor板上的Encoder LED灯常亮。最后把编码器装回原位, 注意保持其调节好的位置不改变。

(3) 使电位器脱离相连的齿轮, 用万用表测量Lateral Interface Sensor板上TP7和TP10脚间的直流电压, 同时慢慢转动电位器, 使其达到5.00+0.02 V, 最后把电位器小心地装回原位固定。

(4) 保持床面前端与床体前端的中心标记对齐, 测量床体右侧CONT-B板上TP2和TP12间的直流电压, 同时调整VR3, 使其电压为0.00+0.01 V。向右横向移动床面, 使床面前端的中心标记离开床体前端中心标记250 mm, 测量TP2和TP12间的电压, 调整VR4, 使其在+4.80 V到+4.81 V之间。按照同样的方法重复进行VR3和VR4的调整, 直到获得准确的电压值。

(5) 向左横向移动床面, 使床面前端的中心标记离开床体前端中心标记250 mm, 此时测量TP2和TP12间的电压, 应在-4.80 V到-4.81 V之间。若未能获得准确值, 则要从第三步开始重新进行校正操作。

(6) 获得的电压数值全部准确后, 把S1、S9和S10重新设置为正常的状态, 然后取三个典型位置进行准确性验证:床面中心标记位于床体中心时, 显示为000;床面中心标记向右离开床体中心250 mm时, 显示为+25.0;床面中心标记向左离开床体中心250 mm时, 显示为-25.0。

完成以上操作后, 床面横向移动时的数显恢复正常, 故障解决。

参考文献

[1]刘斯润, 高良辉等.“腰椎间盘后缘轮廓征”——一个X线平片显示腰椎间盘后缘的征象[J].实用放射学杂志.

[2]王承缘.放射诊断临床指南[M].北京:科学出版社, 1999.297-298.

加速器治疗室应用 第8篇

1 故障现象

西门子MEVATRON KD2型加速器在旋转治疗模式频繁出“interlock#33, #82, #63”故障, 调阅机器说明得到如下解释:

Interlock#33/Error#052

Description:Gantry overshot start or stop angle during rotational treatment

描述:旋转治疗时机架超过启动或停止角度。

Interlock#82/Error#116

Description:Rotationaltreatment dose per degree ratio not within acceptable limits

描述:每度的旋转治疗量比率不在一个可接受限度内。

Interlock#63/Error#056

Description:Actual gantry speed is not within specified tolerance of preset gantry speed

描述:实际的机架速度与设定的机架速度公差没有在指定容许范围内。

问题都指向机架旋转速度, 现场旋转机架, 发现旋转速度不均匀, 起步或接近停止时速度起伏较大, 中间过程也存在点头现象, 并且机架到达不了指定角度, 不是到指定位置差零点几度, 就是过头零点几度。

2 工作原理分析

西门子digital的机器, 运动控制部分有2个版本, KD2和小部分早期的PRIMUS运动控制称为pre V7, 之后的PRIMUS以及ONCOR等各机型均采用V7 motor control[2]。通过分析pre V7电动机控制电路图 (见图1) , pre V7电动机控制有以下几个特点:

(1) pre V7 Gantry drive要用到电动机内部的测速电动机tachometer反馈的信号, 这个电压信号作为负反馈使机架稳定地匀速旋转[3]。

(2) 当机架以常速旋转, 如300°/min旋转时, TP5上能得到机架驱动电压大约是5 V, 这个时候测速电动机反馈的电压在TP3上也大约为5 V。tachometer的反馈电压是机架旋转速度的真实反映, 如果某种情况导致机架速度变化, 由于U4的pin2和pin1之间的增益非常大, TP2输出立即会对机架速度进行补偿。

(3) 如果机架以其他速度旋转, 如在旋转治疗时, 这个电路也起到相似的作用, 使实际速度, 也就是tachometer测到的电压值, 等于或接近驱动电压。

(4) 电路中, TACH信号和DRIVE SIGNAL进行比较, 两者之差放大10倍后再与DRIVE SIGNAL进行正负比较, 低于90%或高于110%都会触发gantry speed intlk。U4的2个运放输出端都接

图1 pre V7电动机控制电路图了2个二极管, 这是典型的对输入信号取绝对值的运算。

(5) 274 kΩ&1μF RC用来防止误触发, 时间常数大约是250 ms。150 kΩ&1μF RC电路的作用是, 当机架驱动被中止后, 通过保持电动机驱动电路的参考电压来防止产生错误的联锁。

另外, 通过查阅相关资料得知, 机架速度联锁信号在RAD OFF状态时是被S33联锁系统屏蔽的, 当RAD ON开始后2 s又恢复工作。当机架以300°/min的速度旋转时, 测速电动机输出电压约为90 V。很多情况下, 旋转治疗时发生的机架旋转联锁是电动机内部的测速电动机造成的。

3 故障维修

根据联锁提示和实际现象, 可以从2个方面进行:

(1) 通过控制板上manual rotation的enable和CW或CCW按钮使机架以常速旋转, 可以观察到起步和停止时都有明显的点头、停顿现象。这和用手控器旋转机架的现象一致, 如此可排除S32控制板、polyspeed功放后级、前面的手控器、G31的slave#0、motor control及motor drv故障。测TP5电压约为5.12 VDC, TP3约为4.85 VDC, 调节U2输入端电位器, 使TP3输出电压等于TP5且为5.00 V左右, 而且可以观察到此电压在机架旋转时基本保持稳定。查阅维修记录可知, 此电压从机器投入使用开始就没调节过, 十多年了模拟电路飘移这么点电压应该算很稳定了[3]。然后, 测试机架旋转, 不管用manual switch还是手控器, 都能匀速旋转, 肉眼观察不到一点顿挫。

(2) 设置一个旋转治疗, ARC=300°, 剂量=500 MU, 这台机器使用NOMOS的调强技术治疗患者, 这是常用的治疗参数。发现剂量为500 MU时, ARC还差6～7°, 这种情况就很容易触发intlk#82。进入service菜单的calibration factor选项, 按比例增减校正因子, 然后再做旋转治疗测试。实际上这个结果是逐步逼近的, 但不可能完美。最后结果是误差2°。

4 小结

国内加速器通常不开展旋转治疗, 据笔者所知, 旋转治疗仅限于配套NOMOS调强治疗的几个单位。而这些上述联锁在普放治疗时根本不可能表现出来, 是比较隐藏的故障。只要不出联锁, 很多医院都容忍机架旋转的不匀速和严重偏离标准速度。

参考文献

[1]陶环明.WDVE-6加速器机架旋转故障的检修[J].现代医学仪器与应用, 2003, 15 (1) :38-39.

[2]鞠永健.西门子KD2型加速器模式切换及高压连锁故障维修[J].中国医疗器械杂志, 2006, 30 (4) :312-313.

永磁调速器在电厂中的应用 第9篇

永磁调速器构成与原理

永磁调速器的构成情况相对来说较为简单，其中永磁转子、导体转子、气隙执行结构以及转轴连接壳与紧缩盘都属于重要的组成部分。上述四部分在功能方面存在较大的差距，四者通过对功能的共同发挥以及相互之间的连接为永磁调速器功能的实现提供了保证。

永磁转子，是镶有永磁体的铝盘，与负载轴相连；导体转子，为导体磁盘，与电机轴相连接；气隙执行结构，为调整磁盘与导磁盘之间气隙的结构；还有转轴连接壳与紧缩盘，以紧缩盘装置与电机及负载轴相连接。导体转子与电动机转速一致， 在运行过程中保持不变。通过调节气隙可以实现负载轴上的输出转矩变化，从而实现负载转速变化。当导体转子旋转时，导体转子与永磁转子产生相对运动，磁场通过气隙在导体转子上产生感应电流，使导体转子在磁场中受到力的作用，在反作用力的作用下永磁转子沿着与导体转子相同的方向旋转，结果在负载轴上产生扭矩，从而带动负载做旋转运动。因此通过调节气隙可以获得可调整的、可控制的、可重复的负载转速，实现负载转速的调节。

永磁调速器特点与优势

随着时代的发展以及科学技术的不断革新，传统的高压变频器在应用过程中存在的问题也开始渐渐显现，并对电厂的长远发展造成了阻碍。在此基础上，永磁调速器出现，并取代了高压变频器，成为了电厂主要应用的一种器械。相对于传统的高压变频器而言，永磁调速器的特点以及优势主要体现在以下方面：

永磁调速器在原理方面存在优势。传统的高压变频器功能的发挥需要通过对高压的应用来实现，相对而言，永磁调速器在运行过中主要采用了永磁转子作为支撑条件，听过一系列的过程，实现了对电厂发电过程的自动控制，不仅达到了提高电厂工作效率的目的，同时也解决了传统的高压变频器存在的问题。

在传统的高压变频器的应用下，电厂系统在运行过程中的启动以及停止均需要通过人工的方式来完成，这样的方式很容易延误启动以及停止的时间，进而对电厂效率造成影响，除此之外，启动以及停止的不及时甚至会导致相应故障无法被及时的解决。相对于高压变频而言，当前电厂中所应用的永磁调速器能够自动实现对系统启动以及停止过程的控制，在系统需要启动或急需停止时，永磁调速器能够保证其自动的实现，这极大的节约了人工控制的时间。

相对于传统的高压变频器而言，永磁调速器的可靠性更高。传统的高压变频器在使用过程中会对电力系统以及相应的电网造成破坏，这对于电力领域的顺利运行十分不利。永磁调速器的使用有效的解决了上述问题，在提高了电厂运行效率的同时，也为减轻了其在运行过程中对电力系统的影响。

传统的高压变频器在使用过程中受外界环境等诸多因素的影响严重，因此其在使用过程中很容易发生故障。故障的发生会阻碍电厂的运行，而对故障的维修，也会导致电厂的经济效益受到损失，这对于电厂的长远发展非常不利。另外，高压变频器的使用寿命也相对较短，在其失去使用性能时，对其进行更换会造成更大的成本方面的损失。相对而言，永磁调速器在使用过程中受其他因素影响小，同时故障的出现几率也相对较小，因此其使用寿命便得到了有效延长，这对于电厂经济效益的提升能够起到重要的价值，同时故障发生几率的减小也能够为电厂运行的顺利性提供保证。

永磁调速器的具体应用。永磁调速器在电厂中的应用已经成为了电厂发展的主要途径。根据永磁调速器的特点以及电厂的实际需要，可以将其应用在引风机以及泵上等诸多位置。永磁调速器在不同位置的应用能够发挥不同的功能，总的来说，一系列功能的发挥均能够为电厂的顺利运行以及长远发展带来重要的保证。需要认识到的是，永磁调速器在运行过程中会产生一定的能量消耗，这是调速器的主要特点，但相对于传统的调速器而言，永磁调速器对于能量具有较低的要求，因此将其应用在电厂的引风机等各个部分，还能够达到节约能源的效果。

永磁调速器在引风机上的应用。没有应用永磁调速器的引风机，其引风效果相对较差，同时，在运行过程中也会产生较大的能量消耗，这极大的增加了电厂的能源消耗成本，对于电厂经济效益的保证十分不利，除此之外，将永磁调速器应用在引风机的运行过程中，能够使其运行效率得到保证，同时还能够实现对其转速等方面的自动控制，引风机的节能效果会大大增强，不仅能够达到可持续发展理念的要求，同时也能够为电力企业成本的降低以及经济效益的提高提供足够的保证。

永磁调速器在泵上的应用。 除了应用在引风机上之外，永磁调速器还可以被安装在泵上，并实现对泵的运行的控制，从而使运行国的过程中的能耗能够得到降低，同时也使泵的整体运行效率得到更好的保证。

永磁调速器在电厂泵系统的改造中，伺服机控制系统根据池中水位发出的指令， 调节永磁调速器的磁转子与铜转子之间的气隙大小， 实现对泵轴转速的调节。液位传感器将液位信号送人PLC控制柜， 并计算出当前应采用的磁隙， 将磁隙量送入电动执行机构，达到系统自动调整转速的目的。永磁调速器还可允许电机轴和泵轴之间的安装存在5毫米的对中误差，可有效地排除因对中不好造成的振动。这样就可以实现避免高压电机频繁启停和进出的自动平衡，且不需人工参与，延长了电机的寿命， 同时将显著延长轴承和密封件的寿命。

浅谈医用质子加速器的应用 第10篇

关键词：加速器,质子束,医疗应用

产生质子的加速器有很多种, 这里主要以医用回旋加速器[1]为主介绍质子加速器的组成和原理以及在国内的应用。

1 结构

下面是IBA研发的CYCIAE-235加速器。

医用质子回旋加速器由真空系统、水冷系统、磁铁系统、离子源、高频系统、束流监测配送系统、治疗应用系统和安全联锁系统组成。其中核心部分就是上图所示的主磁铁。主磁铁采用了深谷型结构, 它综合了分离扇型回旋加速器和紧凑型回旋加速器的优点。磁铁由完全对称的4个扇形磁铁叶片 (上下共8片) , 上下盖板和磁轭组成, 结构简单、紧凑。磁铁重220吨, 8个叶片位于真空室内。上下盖板为真空的组成部分, 并与磁轭构成磁闭合通路, 同时真空室内部的射线构成了局部屏蔽, 有效减少了加速器周围的放射性剂量。整个主磁铁分成上、下两大部分, 上盖板与上面的4个磁极叶片连接在一起, 可以用安装在磁轭堆成两侧的液压举升装置举起, 以便真空室内部部件的安装、更换和维修。

2 原理和质子射线特性

主磁铁的中心部分为离子源, 离子源使用的气体为H2, 由氢气发生器在主磁铁底部产生并通过管道送到离子源灯丝室, 灯丝加高压产生电子进一步电离H2产生质子H+, 主磁铁中心加引出电压把质子引出, 同时经过分离扇型结构的磁极间隙进行加速, 当质子能量达到235Me V时被引出。235Me V的质子射线可以穿透300mm的人体组织, 基本可以治疗全身各深度的肿瘤[2]。

在诸多的放射线治疗设备中, 医用直线加速器产生的X射线和电子束其物理剂量分布和生物效应都在不同程度上伤害肿瘤附近的正常细胞, 而且剂量的有效利用率也低;中子和负π粒子的生物效应虽好, 但物理剂量分布不好, 对正常组织损害过大, 都不是理想的治疗方法[3]。相比之下, 质子加速器提供的质子束有突出的优点。质子束在人体中的能量衰减, 起初不大, 后又快速上升形成一个峰值 (通常称为Bragg峰) , 然后急速下降到零。这种Bragg峰的优良剂量分布促使重离子的能量能集中在癌细胞处释放。质子束治疗时将峰值部分对准肿瘤病灶处, 肿瘤处受到最大的照射剂量, 肿瘤前的正常细胞只受到1/3到1/2的峰值剂量, 肿瘤后部的正常细胞基本上不受到伤害。此外, 质子束具有高的LET, 导致高的相对生物学效应RBE, 使得质子束坪区与Bragg峰区对生物体的作用表现出独特的生物学效应。这种物理特性和生物学特性决定质子束治疗比电子线、伽玛射线和X射线要好[4]。

3 质子治疗发展现状

质子治疗是当前医学物理界的一大前沿热点, 是在二十世纪电子直线加速器肿瘤放疗的基础上, 放疗方法的一个新的质的飞跃。虽然人们早在二十世纪五十年代就己知道其原理, 但是由于定位精度远高于常规放疗要求, 对产生质子的加速器技术指标, 对肿瘤的定位诊断精度, 对旋转机架的等中心点精度, 对计算机的快速数据传输, 处理和医用影像学等都有很高的要求。因而直到二十一世纪初, 才得以在上世纪八十年代后发展起来的加速器应用技术、计算机技术和CT影像诊断技术等高科技的基础上逐步得到发展和推广。质子治疗装置是核技术、计算机技术、精密机械、图像处理、数据通讯、自动控制和医用影像、医疗方法、先进管理等高科技的相互交叉和整体集成的产物, 是一个医学和核技术的高科技工程, 具有相当高的复杂性[5]。

目前的质子治疗的相关技术已发展得相当完善, 使用可变光阑准直器与专用补偿器等的适形治疗和铅笔束扫描治疗法, 已能将质子控制得几乎像“量体裁衣”一样精确地消灭癌细胞而不伤及正常细胞。近几十年来的质子治疗的巨大临床成就, 已使世界医学界公认质子治疗 (也包括性质相类似的离子治疗) 是当前最先进的治癌症方法。各先进国家的政府都以大力发展粒子治疗作为强国健民的方针。近10年内国内山东一家民企已经引进了质子加速器并且尝试了临床治疗;上海也引进了一款西门子研发的同步加速器, 其性能更为优越, 既能产生质子也能产生更为先进的重离子, 预计2014年可以投入临床使用。

4 结束语

自1946年威尔森提出质子治疗建议以来, 全球已经建设近40个专用质子治疗中心, 已经近8万患者接受了治疗, 但是全球至今仍没有出版过一本系统、全面的质子治疗加速器的科技工程书籍, 严重阻碍了该先进治疗技术的发展, 国家有能力和条件去培养质子治疗方面的人才, 建立一个长效的培养机制, 把质子加速器治疗作为利国利民的民生工程, 面对中国庞大的癌症患病人群, 争取在2020年国家能有10家以上的质子治疗中心, 让更多的癌症患者得到更好的治疗, 届时中国的癌症治疗技术将会走在世界的前列。

参考文献

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