加速器(七)温控、充气及真空系统

1、自动温控系统和充气系统自动温控系统和充气系统自动温控系统和充气系统自动温控系统和充气系统自动温控系统和充气系统自动温控系统和充气系统 自动温控系统自动温控系统自动温控系统 1.1.1.概述概述概述概述概述概述 2.2.2.加速器对温度稳定性的要求加速器对温度稳定性的要求加速器对温度稳定性的要求加速器对温度稳定性的要求加速器对温度稳定性的要求加速器对温度稳定性的要求 3.3.3.温控机组温控机组温控机组温控机组温控机组温控机组 1.1.1.恒温水循环系统恒温水循环系统恒温水循环系统恒温水循环系统恒温水循环系统恒温水循环系统 2.2.2.制冷循环系统制冷循环系统制冷循环系统制冷循环系统制冷循环系统

2、制冷循环系统 4.4.4.温控系统的维护温控系统的维护温控系统的维护温控系统的维护温控系统的维护温控系统的维护 1 1 1 概述概述概述概述概述概述 医用加速器内部有许多部件在工作时都要医用加速器内部有许多部件在工作时都要 发出不同的热量。发出不同的热量。 为了把这些热量带走，使这些部件在工作为了把这些热量带走，使这些部件在工作 时有一个恒定的工作温度，这就需要有一时有一个恒定的工作温度，这就需要有一 套完整的温控系统，通过该系统提供的循套完整的温控系统，通过该系统提供的循 环恒温水流将这些部件产生的热量带走，环恒温水流将这些部件产生的热量带走， 使其内部保持恒定的工作温度。使其内部保持恒定的

3、工作温度。 1.1 1.1 1.1 温控系统分布图温控系统分布图温控系统分布图温控系统分布图温控系统分布图温控系统分布图 分流器分流器分流器分流器分流器分流器 汇流器汇流器汇流器汇流器汇流器汇流器 磁控管及组件磁控管及组件磁控管及组件磁控管及组件磁控管及组件磁控管及组件 加速管及组件加速管及组件加速管及组件加速管及组件加速管及组件加速管及组件 四端环流器及波导水负载四端环流器及波导水负载四端环流器及波导水负载四端环流器及波导水负载四端环流器及波导水负载四端环流器及波导水负载 其他需要冷却的部件其他需要冷却的部件其他需要冷却的部件其他需要冷却的部件其他需要冷却的部件其他需要冷却的部件 温控系统温

4、控系统温控系统温控系统温控系统温控系统 2 2 2 加速器对温度稳定性的要求加速器对温度稳定性的要求加速器对温度稳定性的要求 加速管 加速管腔体 陶瓷窗、靶 偏转盒（中、高能加速器） 磁控管或速调管 微波系统 四端环流器或三端环流器、或行波加速器的隔离器 水负载 电磁铁 磁控管电磁铁、偏转磁铁等 2.1 2.1 2.1 加速管加速管加速管 加速管是由无氧铜制成，无氧铜的线加速管是由无氧铜制成，无氧铜的线 膨胀系数膨胀系数T =1.6510-5 。 温度的变化将引起加速管发生膨胀或温度的变化将引起加速管发生膨胀或 收缩，使加速管的尺寸发生变化，从收缩，使加速管的尺寸发生变化，从 而导致加速管谐振

5、频率的变动，影响而导致加速管谐振频率的变动，影响 加速管的工作。加速管的工作。 2.2 2.2 2.2 温度变化对驻波加速管的影响温度变化对驻波加速管的影响温度变化对驻波加速管的影响 驻波加速管的谐振频率的变化与无氧 铜的线膨胀系数相同，当T =1时 f/f01.6510-5 f0=2998106 可以得出当温度上升1时，频率降低约 50kHz； 按照IEC标准要求：f 20KHz 3 3 3 温控机组温控机组温控机组 3.1 恒温水循环系统 3.2 制冷循环系统 3.2 电控系统 温控机组是温控系统的核心部件，它主温控机组是温控系统的核心部件，它主温控机组是温控系统的核心部件，它主 要由三部

6、分组成：要由三部分组成：要由三部分组成： 3.13.13.1 恒温水循环系统恒温水循环系统恒温水循环系统 恒温水循环系统分类：恒温水循环系统分类： 一次恒温水循环系统一次恒温水循环系统 二次恒温水循环系统二次恒温水循环系统 3.1.1 3.1.1 3.1.1 一次恒温水循环系统一次恒温水循环系统一次恒温水循环系统 温控机组排出的恒温水通过连接管路直温控机组排出的恒温水通过连接管路直 接进入到加速器内部各恒温部件系统中，直接进入到加速器内部各恒温部件系统中，直 接对这些部件系统冷却，然后回到温控机组接对这些部件系统冷却，然后回到温控机组 的储水箱中。的储水箱中。 目前国内生产的医用加速器通常采用

7、一次恒目前国内生产的医用加速器通常采用一次恒 温水循环系统。温水循环系统。 3.1.2 3.1.2 3.1.2 二次恒温水循环系统二次恒温水循环系统二次恒温水循环系统 温控机组排出的恒温水通过连接管路进入到加速器温控机组排出的恒温水通过连接管路进入到加速器 内部的一个专用的内换热器中。内部的一个专用的内换热器中。 加速器内部也有一套完整的水循环系统，即内循环加速器内部也有一套完整的水循环系统，即内循环 系统。系统。 3.1.3 3.1.3 3.1.3 二次恒温水循环系统特点二次恒温水循环系统特点二次恒温水循环系统特点 1.1.1. 内循环系统的水温控制精度可以设定的比较高，一般可以达内循环系统

8、的水温控制精度可以设定的比较高，一般可以达内循环系统的水温控制精度可以设定的比较高，一般可以达内循环系统的水温控制精度可以设定的比较高，一般可以达内循环系统的水温控制精度可以设定的比较高，一般可以达内循环系统的水温控制精度可以设定的比较高，一般可以达 到到到到到到0.50.50.5左右。左右。左右。左右。左右。左右。 2.2.2. 内循环系统的水质是可以得到保证的。这样就避免了加速器内循环系统的水质是可以得到保证的。这样就避免了加速器内循环系统的水质是可以得到保证的。这样就避免了加速器内循环系统的水质是可以得到保证的。这样就避免了加速器内循环系统的水质是可以得到保证的。这样就避免了加速器内循环

9、系统的水质是可以得到保证的。这样就避免了加速器 内部一些细小管径的管路受杂质堵塞，降低了加速器的故障率。内部一些细小管径的管路受杂质堵塞，降低了加速器的故障率。内部一些细小管径的管路受杂质堵塞，降低了加速器的故障率。内部一些细小管径的管路受杂质堵塞，降低了加速器的故障率。内部一些细小管径的管路受杂质堵塞，降低了加速器的故障率。内部一些细小管径的管路受杂质堵塞，降低了加速器的故障率。 3.3.3. 它对外循环系统的要求相对来说也比较低，可以使用常规的它对外循环系统的要求相对来说也比较低，可以使用常规的它对外循环系统的要求相对来说也比较低，可以使用常规的它对外循环系统的要求相对来说也比较低，可以使

10、用常规的它对外循环系统的要求相对来说也比较低，可以使用常规的它对外循环系统的要求相对来说也比较低，可以使用常规的 制冷方式制冷，也可以使用水塔冷却或直接使用地表水来进行制冷方式制冷，也可以使用水塔冷却或直接使用地表水来进行制冷方式制冷，也可以使用水塔冷却或直接使用地表水来进行制冷方式制冷，也可以使用水塔冷却或直接使用地表水来进行制冷方式制冷，也可以使用水塔冷却或直接使用地表水来进行制冷方式制冷，也可以使用水塔冷却或直接使用地表水来进行 制冷。制冷。制冷。制冷。制冷。制冷。 4.4.4. 由于在二次恒温水循环系统中，加速器内部必须要有内循环由于在二次恒温水循环系统中，加速器内部必须要有内循环由于

11、在二次恒温水循环系统中，加速器内部必须要有内循环由于在二次恒温水循环系统中，加速器内部必须要有内循环由于在二次恒温水循环系统中，加速器内部必须要有内循环由于在二次恒温水循环系统中，加速器内部必须要有内循环 系统，这给加速器设计方面增加了一些麻烦，同时也增加了加系统，这给加速器设计方面增加了一些麻烦，同时也增加了加系统，这给加速器设计方面增加了一些麻烦，同时也增加了加系统，这给加速器设计方面增加了一些麻烦，同时也增加了加系统，这给加速器设计方面增加了一些麻烦，同时也增加了加系统，这给加速器设计方面增加了一些麻烦，同时也增加了加 速器的制造成本。速器的制造成本。速器的制造成本。速器的制造成本。速器

12、的制造成本。速器的制造成本。 5.5.5. 目前国外进口的医用加速器均采用二次恒温水循环系统。目前国外进口的医用加速器均采用二次恒温水循环系统。目前国外进口的医用加速器均采用二次恒温水循环系统。目前国外进口的医用加速器均采用二次恒温水循环系统。目前国外进口的医用加速器均采用二次恒温水循环系统。目前国外进口的医用加速器均采用二次恒温水循环系统。 3.1.4 3.1.4 3.1.4 恒温水循环系统的组成恒温水循环系统的组成恒温水循环系统的组成 储水箱储水箱 水泵水泵 过滤器过滤器 分流阀分流阀 换热器换热器 加速器的恒温部件加速器的恒温部件 3.1.5 3.1.5 3.1.5 恒温水循环系统组成恒

13、温水循环系统组成恒温水循环系统组成 储水箱储水箱储水箱储水箱储水箱储水箱 蒸发器蒸发器蒸发器蒸发器蒸发器蒸发器 制冷系统制冷系统制冷系统制冷系统制冷系统制冷系统 分流阀分流阀分流阀分流阀分流阀分流阀 阀门阀门阀门阀门阀门阀门 水泵水泵水泵水泵水泵水泵过滤器过滤器过滤器过滤器过滤器过滤器 水压表水压表水压表水压表水压表水压表 磁控管磁控管磁控管磁控管磁控管磁控管 加速管靶加速管靶加速管靶加速管靶加速管靶加速管靶 加速管其它组件加速管其它组件加速管其它组件加速管其它组件加速管其它组件加速管其它组件 四端环流器及波导水负载四端环流器及波导水负载四端环流器及波导水负载四端环流器及波导水负载四端环流器及

14、波导水负载四端环流器及波导水负载 3.1.6 3.1.6 3.1.6 恒温水循环系统各部件的作用恒温水循环系统各部件的作用恒温水循环系统各部件的作用 储水箱储水箱 使温控系统的恒温水源有一定的蓄冷蓄热能力；使温控系统的恒温水源有一定的蓄冷蓄热能力； 水泵水泵 保证恒温水流的流量或压力保证恒温水流的流量或压力 过滤器；过滤器； 把恒温水中所含的杂质颗粒控制在一定的范围；把恒温水中所含的杂质颗粒控制在一定的范围； 分流阀分流阀 调节恒温水流的流量或压力；调节恒温水流的流量或压力； 换热器换热器 调节恒温水的温度使水温保持恒定；调节恒温水的温度使水温保持恒定； 加速器的恒温部件加速器的恒温部件 需要

15、保持恒温的部件。需要保持恒温的部件。 3.2 3.2 3.2 制冷循环系统及组成制冷循环系统及组成制冷循环系统及组成 毛细管毛细管毛细管毛细管毛细管毛细管 压缩机压缩机压缩机压缩机压缩机压缩机 蒸发器蒸发器蒸发器蒸发器蒸发器蒸发器 恒温水循环系统恒温水循环系统恒温水循环系统恒温水循环系统恒温水循环系统恒温水循环系统 过滤器过滤器过滤器过滤器过滤器过滤器 冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器冷凝器 氟压表氟压表氟压表氟压表氟压表氟压表 氟压控制器氟压控制器氟压控制器氟压控制器氟压控制器氟压控制器 氟压控制器氟压控制器氟压控制器氟压控制器氟压控制器氟压控制器 氟压表氟压表氟压表氟压表氟压表氟压表 3.2

16、.1 3.2.1 3.2.1 制冷循环系统的原理（一）制冷循环系统的原理（一）制冷循环系统的原理（一） 在温控机制冷系统中通常使用的制冷剂是在温控机制冷系统中通常使用的制冷剂是 F-22F-22或或F-12F-12 它们同属于中压制冷剂，它们是一种无色它们同属于中压制冷剂，它们是一种无色 透明的液体，无毒无刺激味，不燃不爆，透明的液体，无毒无刺激味，不燃不爆， 对金属无腐蚀作用。对金属无腐蚀作用。 但是当它们与火焰接触时会产生氟化氢及但是当它们与火焰接触时会产生氟化氢及 光气等有毒气体，所以要特别避免氟制冷光气等有毒气体，所以要特别避免氟制冷 剂与明火接触。剂与明火接触。 3.2.2 3.2.

17、2 3.2.2 制冷循环系统的原理（二）制冷循环系统的原理（二）制冷循环系统的原理（二） 1.氟制冷剂从制冷压缩机低压端吸入到压缩机中被压缩，变成氟制冷剂从制冷压缩机低压端吸入到压缩机中被压缩，变成 高温高压的制冷剂蒸汽。高温高压的制冷剂蒸汽。 2.然后从高压端排出被送到冷凝器中，制冷剂在冷凝器中受到然后从高压端排出被送到冷凝器中，制冷剂在冷凝器中受到 冷却水或空气的冷却而放出凝结热，自身变成冷凝压力下的冷却水或空气的冷却而放出凝结热，自身变成冷凝压力下的 饱和液体。饱和液体。 3.该液体经过过滤器进入毛细管或膨胀阀进行节流，减压到蒸该液体经过过滤器进入毛细管或膨胀阀进行节流，减压到蒸 发压力

18、。发压力。 4.经过节流的制冷剂气液混合物被送到蒸发器中，由于面积增经过节流的制冷剂气液混合物被送到蒸发器中，由于面积增 大，被冷却物提供热量，故制冷剂在蒸发器中汽化，吸收大大，被冷却物提供热量，故制冷剂在蒸发器中汽化，吸收大 量的气化潜热使被冷却物的温度降低，量的气化潜热使被冷却物的温度降低， 5.汽化后的制冷剂变成低温低压的制冷剂蒸汽又回到制冷压缩汽化后的制冷剂变成低温低压的制冷剂蒸汽又回到制冷压缩 机中再被压缩，这就是一个完整的制冷热力循环。机中再被压缩，这就是一个完整的制冷热力循环。 6.由于制冷剂连续不断的循环，被冷却物的热量就连续被带走，由于制冷剂连续不断的循环，被冷却物的热量就连

19、续被带走， 从而获得低温，以此达到制冷目的。从而获得低温，以此达到制冷目的。 4 4 4 温控系统的维护温控系统的维护温控系统的维护 1. 对温控机组恒温水循环系统的定期对温控机组恒温水循环系统的定期 维护维护 2. 对温控机组制冷系统的定期维护对温控机组制冷系统的定期维护 3. 电控系统的维护电控系统的维护 4.14.14.1 对恒温水循环系统的定期维护对恒温水循环系统的定期维护对恒温水循环系统的定期维护 定期更换储水箱内的循环水，一般定期更换储水箱内的循环水，一般23 个月更换一次，循环水应使用蒸馏水或个月更换一次，循环水应使用蒸馏水或 去离子水；去离子水； 水过滤器的过滤网一般水过滤器的

20、过滤网一般1个月左右要清洗个月左右要清洗 一次；一次； 要经常检查水循环系统的各个部位是否要经常检查水循环系统的各个部位是否 漏水、水泵工作是否正常。漏水、水泵工作是否正常。 4.2 4.2 4.2 对制冷系统的定期维护对制冷系统的定期维护对制冷系统的定期维护 定期清洗压缩机、冷凝器上的灰尘；定期清洗压缩机、冷凝器上的灰尘； 要经常检查制冷系统氟压指示的高压低压是否正常。要经常检查制冷系统氟压指示的高压低压是否正常。 如果低压越来越低可能是制冷系统有漏的地方，应找漏如果低压越来越低可能是制冷系统有漏的地方，应找漏 加氟。加氟。 如果是高压指示偏高：如果是高压指示偏高： 对于风冷式温控机组来说，

21、可能是环境温度太高、对于风冷式温控机组来说，可能是环境温度太高、 冷凝器太脏、或者是风机故障所致：冷凝器太脏、或者是风机故障所致： 对于水冷式温控机组来说，可能是冷却水温度太高，对于水冷式温控机组来说，可能是冷却水温度太高， 或者是缺水所致。或者是缺水所致。 此时应立即停机，查找故障原因，待故障排除后机组此时应立即停机，查找故障原因，待故障排除后机组 才可重新运行。才可重新运行。 4.3 4.3 4.3 电控系统的维护电控系统的维护电控系统的维护 要保持各电器元件的清洁，以免影响一要保持各电器元件的清洁，以免影响一 些元器件散热并防止短路现象发生。些元器件散热并防止短路现象发生。 要经常检查电

22、控系统中各电器接点是否要经常检查电控系统中各电器接点是否 牢靠，以免造成因接点虚接或松动，导牢靠，以免造成因接点虚接或松动，导 致导线发热引起火灾的现象发生。致导线发热引起火灾的现象发生。 对出现故障的元器件要及时更换，不能对出现故障的元器件要及时更换，不能 带病工作，以免造成更大的事故。带病工作，以免造成更大的事故。 充气系统充气系统充气系统 1 1 1 充气系统的功能与作用充气系统的功能与作用充气系统的功能与作用充气系统的功能与作用充气系统的功能与作用充气系统的功能与作用 2 2 2 充气系统所使用的气体充气系统所使用的气体充气系统所使用的气体充气系统所使用的气体充气系统所使用的气体充气系

23、统所使用的气体 3 3 3 充气系统的维护充气系统的维护充气系统的维护充气系统的维护充气系统的维护充气系统的维护 放气阀放气阀放气阀 安全阀安全阀安全阀 过滤器过滤器过滤器 气瓶气瓶气瓶 进气阀进气阀进气阀 电接点压力表电接点压力表电接点压力表 去充去充去充 气波气波气波 导导导 1 1 1 充气系统的功能与作用充气系统的功能与作用充气系统的功能与作用 充气系统是给微波传输系统充以一定压强的特充气系统是给微波传输系统充以一定压强的特 定气体的一套装置。定气体的一套装置。 目的：为了增加波导内气体分子的密度，从而目的：为了增加波导内气体分子的密度，从而 提高波导击穿强度的阈值。提高波导击穿强度的

24、阈值。 储气管储气管储气管储气管储气管储气管 0.10.10.1 0.20.20.2 0 .0 .0 . 3 3 3 0 0 0 0.40.40.4 放气口放气口放气口放气口放气口放气口 至充气波导至充气波导至充气波导至充气波导至充气波导至充气波导 限压阀限压阀限压阀 过滤器过滤器过滤器 进气阀进气阀进气阀 排气阀排气阀排气阀 压力保护阀压力保护阀压力保护阀 气压表气压表气压表 联锁复联锁复联锁复 位按钮位按钮位按钮 联锁继电联锁继电联锁继电 器器器 借助于一套充气装置，能使波导内的气压自动进入预定的范借助于一套充气装置，能使波导内的气压自动进入预定的范借助于一套充气装置，能使波导内的气压自动

25、进入预定的范借助于一套充气装置，能使波导内的气压自动进入预定的范借助于一套充气装置，能使波导内的气压自动进入预定的范借助于一套充气装置，能使波导内的气压自动进入预定的范 围。既不欠压亦不过压，避免了波导过充或可能充鼓的现象。围。既不欠压亦不过压，避免了波导过充或可能充鼓的现象。围。既不欠压亦不过压，避免了波导过充或可能充鼓的现象。围。既不欠压亦不过压，避免了波导过充或可能充鼓的现象。围。既不欠压亦不过压，避免了波导过充或可能充鼓的现象。围。既不欠压亦不过压，避免了波导过充或可能充鼓的现象。 1.1 1.1 1.1 充气系统示意图充气系统示意图充气系统示意图 1.2 1.2 1.2 充气系统气压

26、保护充气系统气压保护充气系统气压保护 充气系统气压既不能欠压也不能过压充气系统气压既不能欠压也不能过压 过充可能充鼓波导、损坏加速管、磁过充可能充鼓波导、损坏加速管、磁 控管等控管等 欠压会引起系统打火欠压会引起系统打火 2 2 2 充气系统所使用的气体充气系统所使用的气体充气系统所使用的气体 所充的气体，一般多为干燥高纯氮所充的气体，一般多为干燥高纯氮 （N2）、氟利昂）、氟利昂F12或六氟化硫等。或六氟化硫等。 千万不能用氟利昂千万不能用氟利昂F22，会引起微波打，会引起微波打 火，而损坏整个微波系统、加速管、磁火，而损坏整个微波系统、加速管、磁 控管或速调管控管或速调管 2.1 2.1

27、2.1 氟利昂氟利昂氟利昂 基于其绝缘强度、安全性能和来源的可能性。基于其绝缘强度、安全性能和来源的可能性。 在相同状况下，由于氟里昂的电击穿强度高于干燥在相同状况下，由于氟里昂的电击穿强度高于干燥 高纯氮的电击穿强度，故医用电子直线加速器的微高纯氮的电击穿强度，故医用电子直线加速器的微 波传输系统大多充以氟里昂波传输系统大多充以氟里昂F12。 实践证明，对于干燥高纯氮，直接向波导内充以实践证明，对于干燥高纯氮，直接向波导内充以 0.200.25MPa的压强；的压强； 对氟里昂对氟里昂F12，直接充以，直接充以0.150.18MPa的压强，即的压强，即 可保证高功率微波的正常传输。可保证高功率

28、微波的正常传输。 故国产医用电子直线加速器一般常把故国产医用电子直线加速器一般常把F12直接充到直接充到 0.150.18MPa作为微波传输波导的充气范围。作为微波传输波导的充气范围。 2.2 2.2 2.2 六氟化硫六氟化硫六氟化硫 氟利昂对臭氧层的破环作用。氟利昂对臭氧层的破环作用。 到到2005年年6月底，所有制冷设备必须全月底，所有制冷设备必须全 面使用非消耗臭氧层物质制冷剂面使用非消耗臭氧层物质制冷剂 。 使用六氟化硫替代氟利昂，依旧直接充使用六氟化硫替代氟利昂，依旧直接充 以以0.150.18MPa的压强。的压强。 二者均可单独使用，但不能混合使用。二者均可单独使用，但不能混合使用

29、。 3 3 3 充气系统的维护充气系统的维护充气系统的维护 使用高纯度绝缘气体，充气压力为使用高纯度绝缘气体，充气压力为 0.2 0.02MPa。 定期检查气体压力是否充足，气罐的存定期检查气体压力是否充足，气罐的存 储是否足够，压力表指示是否准确。储是否足够，压力表指示是否准确。 根据加速器的维护计划定期更换波导内根据加速器的维护计划定期更换波导内 的气体。的气体。 气体不纯、含水、含油都会引起微波打气体不纯、含水、含油都会引起微波打 火！火！ 真空系统真空系统真空系统真空系统真空系统真空系统 内容提要内容提要内容提要内容提要内容提要内容提要 1 真空概述真空概述 2 真空获得真空获得 3

30、真空检漏真空检漏 1 1 1 真空概述真空概述真空概述真空概述真空概述真空概述 1.1 1.1 真空技术在医用加速器中的应用真空技术在医用加速器中的应用 1.2 1.2 真空技术中基本的真空物理概念真空技术中基本的真空物理概念 1.1 1.1 1.1 真空技术在医用加速器中的应用真空技术在医用加速器中的应用真空技术在医用加速器中的应用真空技术在医用加速器中的应用真空技术在医用加速器中的应用真空技术在医用加速器中的应用 医用电子直线加速器的运行都离不开真空技术，都需要在高真空、医用电子直线加速器的运行都离不开真空技术，都需要在高真空、 甚至超高真空的条件下运行。甚至超高真空的条件下运行。 真空技

31、术在医用电子直线加速器中的作用主要有：真空技术在医用电子直线加速器中的作用主要有： (1) 避免加速管内放电击穿避免加速管内放电击穿 在加速管内要建立很强的微波电场，一般为每厘米几十在加速管内要建立很强的微波电场，一般为每厘米几十kV 到几百到几百kV，所以要求加速管要维持高真空、甚至超高真空的状，所以要求加速管要维持高真空、甚至超高真空的状 态。态。 (2) 防止电子枪阴极中毒、钨丝材料的热子或灯丝氧化防止电子枪阴极中毒、钨丝材料的热子或灯丝氧化 尤其是全密封驻波加速管采用氧化物阴极，有害气体会使阴尤其是全密封驻波加速管采用氧化物阴极，有害气体会使阴 极中毒，对真空的要求更高极中毒，对真空的

32、要求更高 (3) 减少电子与残余气体的碰撞损失减少电子与残余气体的碰撞损失 1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 常用的电真空器件常用的电真空器件常用的电真空器件常用的电真空器件常用的电真空器件常用的电真空器件 加速管加速管 磁控管或速调管磁控管或速调管 闸流管闸流管 1.1.2 1.1.2 1.1.2 全密封驻波加速管全密封驻波加速管全密封驻波加速管全密封驻波加速管全密封驻波加速管全密封驻波加速管 这种加速管在出厂前经过整体钎焊、严这种加速管在出厂前经过整体钎焊、严 格的真空检漏、高温真空去气处理，封格的真空检漏、高温真空去气处理，封 离时保持超高真空，工作

33、时，由一台小离时保持超高真空，工作时，由一台小 离子泵离子泵(3(35L/s)5L/s)维持超高真空。维持超高真空。 国产和进口的低能医用加速器国产和进口的低能医用加速器(6MeV)(6MeV)都都 采用全密封驻波加速管。采用全密封驻波加速管。 1.1.3 1.1.3 1.1.3 具有可拆卸密封的驻波加速管具有可拆卸密封的驻波加速管具有可拆卸密封的驻波加速管具有可拆卸密封的驻波加速管具有可拆卸密封的驻波加速管具有可拆卸密封的驻波加速管 高能的驻波加速管，考虑到某些寿命件高能的驻波加速管，考虑到某些寿命件 的可更换性，如电子枪阴极的更换，将的可更换性，如电子枪阴极的更换，将 电子枪的阴极设计成可

34、拆卸的密封结构电子枪的阴极设计成可拆卸的密封结构 但考虑到更换器件后的再次真空启动，但考虑到更换器件后的再次真空启动， 所以配置离子泵的抽速要大所以配置离子泵的抽速要大(20L/s)，同同 时，在电子枪部位又增加了一台离子泵时，在电子枪部位又增加了一台离子泵 (8Ls)， 美国美国Varian公司生产的高能医用加速器公司生产的高能医用加速器 采取了这种形式。采取了这种形式。 1.1.4 1.1.4 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 将加速管的密封设计成可拆卸式

35、金属密封，一旦如果电子枪、将加速管的密封设计成可拆卸式金属密封，一旦如果电子枪、 偏转靶室、离子泵等发生问题，可在医院现场进行更换，都偏转靶室、离子泵等发生问题，可在医院现场进行更换，都 为活动密封结构。为活动密封结构。 考虑到加速管真空需二次启动，配置的离子泵抽速较大，一考虑到加速管真空需二次启动，配置的离子泵抽速较大，一 般配置两台离子泵般配置两台离子泵(均为均为2030Ls)，分别安装在两个耦合器分别安装在两个耦合器 的波导三通上，的波导三通上， 国产的国产的BJ-10、ZJ-10等医用加速器都采取这种真空系统。等医用加速器都采取这种真空系统。 1.1.5 1.1.5 1.1.5 1.1

36、.5 1.1.5 1.1.5 二次真空启动二次真空启动二次真空启动二次真空启动二次真空启动二次真空启动 对于非全密封、可拆卸密封的医用对于非全密封、可拆卸密封的医用 加速器在更换部件后的二次真空启动前加速器在更换部件后的二次真空启动前 (从大气抽到离子泵可以工作从大气抽到离子泵可以工作)，一般要先一般要先 用机械泵加吸附泵的真空泵小车，或分用机械泵加吸附泵的真空泵小车，或分 子泵机组进行抽真空。子泵机组进行抽真空。 1.1.6 XHA6001.1.6 XHA6001.1.6 XHA600系列加速管系列加速管系列加速管系列加速管系列加速管系列加速管 全密封驻波加速管，全密封驻波加速管， 配有配有

37、5L/s 的钛离子真空泵的钛离子真空泵 自己不能更换电子枪，离子泵，靶自己不能更换电子枪，离子泵，靶 损坏时交回厂里返修（必须有专业人损坏时交回厂里返修（必须有专业人 员，专门设备员，专门设备-高温去气、检漏、清洁环高温去气、检漏、清洁环 境）境） 2 2 2 真空的获得真空的获得真空的获得 2.1 2.1 2.1 真空泵分类真空泵分类真空泵分类 用来获得真空的器械称为真空泵，用来获得真空的器械称为真空泵， 真空泵按其工作原理可分为两大类：真空泵按其工作原理可分为两大类： 压缩型真空泵压缩型真空泵 吸附型真空泵吸附型真空泵 真空泵还可分成有油和无油真空泵真空泵还可分成有油和无油真空泵 有油真空

38、泵有油真空泵 旋片式机械泵旋片式机械泵 油扩散泵等油扩散泵等 无油真空泵无油真空泵 分子筛吸附泵分子筛吸附泵 离子泵离子泵 低温泵低温泵 加速器的抽气一般都用无油真空泵，来获得清洁的真空。加速器的抽气一般都用无油真空泵，来获得清洁的真空。 2.1.1 2.1.1 2.1.1 压缩型真空泵压缩型真空泵压缩型真空泵压缩型真空泵压缩型真空泵压缩型真空泵 工作原理是将气体由泵的入口端压缩到出口端，排出工作原理是将气体由泵的入口端压缩到出口端，排出 到泵外。到泵外。 1. 利用膨胀利用膨胀压缩作用的旋片式机械真空泵；压缩作用的旋片式机械真空泵； 2. 利用气体粘滞牵引作用的蒸汽流喷射泵：利用气体粘滞牵引

39、作用的蒸汽流喷射泵： 3. 利用高速表面牵引分子作用的涡轮分子泵等。利用高速表面牵引分子作用的涡轮分子泵等。 2.1.2 2.1.2 2.1.2 吸附型真空泵吸附型真空泵吸附型真空泵吸附型真空泵吸附型真空泵吸附型真空泵 工作原理是利用各种吸气作用将气体吸附排除。例工作原理是利用各种吸气作用将气体吸附排除。例 如：如： 利用电吸气作用的溅射离子泵：利用电吸气作用的溅射离子泵： 利用物理或化学吸附作用的分子筛吸附泵、低温泵等。利用物理或化学吸附作用的分子筛吸附泵、低温泵等。 注意：在这类泵中，气体分子并不排出泵外，而是注意：在这类泵中，气体分子并不排出泵外，而是 被暂时或永久地贮存在泵内。被暂时或

40、永久地贮存在泵内。 2.2 2.2 2.2 溅射离子泵溅射离子泵溅射离子泵溅射离子泵溅射离子泵溅射离子泵 溅射离子泵是维持医用加速器超高真空的主泵。溅射离子泵是维持医用加速器超高真空的主泵。 对于全密封驻波加速管采用抽速对于全密封驻波加速管采用抽速35升升/秒的小型离子泵，秒的小型离子泵， 对于可拆卸金属密封加速管一般采用抽速对于可拆卸金属密封加速管一般采用抽速25升升/秒的离子泵。秒的离子泵。 溅射离子泵的构成：溅射离子泵的构成：溅射离子泵的构成：溅射离子泵的构成：溅射离子泵的构成：溅射离子泵的构成： 阳极阳极阳极阳极阳极阳极薄壁不锈钢筒薄壁不锈钢筒薄壁不锈钢筒薄壁不锈钢筒薄壁不锈钢筒薄壁不

41、锈钢筒 阴极阴极阴极阴极阴极阴极二块钛板二块钛板二块钛板二块钛板二块钛板二块钛板 磁场磁场磁场磁场磁场磁场一块永久磁铁一块永久磁铁一块永久磁铁一块永久磁铁一块永久磁铁一块永久磁铁 高压高压高压高压高压高压37KV 37KV 37KV 直流直流直流直流直流直流 原理：原理：原理：原理：原理：原理： 电磁场正交电磁场正交电磁场正交电磁场正交电磁场正交电磁场正交潘宁放电潘宁放电潘宁放电潘宁放电潘宁放电潘宁放电 2.2.1 2.2.1 2.2.1 溅射离子泵的工作原理（一）溅射离子泵的工作原理（一）溅射离子泵的工作原理（一）溅射离子泵的工作原理（一）溅射离子泵的工作原理（一）溅射离子泵的工作原理（一）

42、 阳极为一薄壁不锈钢筒，阴极是两块钛板，分别置于阳极两边。所以溅射离阳极为一薄壁不锈钢筒，阴极是两块钛板，分别置于阳极两边。所以溅射离 子泵有时简称子泵有时简称“钛泵钛泵”。 阳极、阴极一起装于不锈钢外壳中，整个壳体置于永磁磁场中，磁力线方向阳极、阴极一起装于不锈钢外壳中，整个壳体置于永磁磁场中，磁力线方向 平行于阳极筒轴向，磁场强度为平行于阳极筒轴向，磁场强度为10001500Gs。 工作时阳极、阴极之间加有工作时阳极、阴极之间加有37kV直流高压，产生正交电磁场下的潘宁放电。直流高压，产生正交电磁场下的潘宁放电。 2.2.1 2.2.1 2.2.1 溅射离子泵的工作原理（二）溅射离子泵的工

43、作原理（二）溅射离子泵的工作原理（二）溅射离子泵的工作原理（二）溅射离子泵的工作原理（二）溅射离子泵的工作原理（二） 气体被电离，产生的离子轰击阴极时溅射出钛原子，它们沉气体被电离，产生的离子轰击阴极时溅射出钛原子，它们沉 积于阳极筒内壁及阴极上离子轰击较少的部位，连续形成新积于阳极筒内壁及阴极上离子轰击较少的部位，连续形成新 鲜的钛膜。鲜的钛膜。 新鲜钛膜具有对极性气体分子新鲜钛膜具有对极性气体分子(N2、O2、H2等等)的吸附作用，的吸附作用， 而对惰性气体的排除是靠电清除作用，而对惰性气体的排除是靠电清除作用， 惰性气体被电离后，具有一定能量的惰性气体离子惰性气体被电离后，具有一定能量的

44、惰性气体离子 (如如Ar +) 打进钛膜，随后被新产生的钛膜掩埋。打进钛膜，随后被新产生的钛膜掩埋。 所以，溅射离子泵的抽气作用是基于新鲜钛膜的吸附作用和所以，溅射离子泵的抽气作用是基于新鲜钛膜的吸附作用和 电清除作用。电清除作用。 2.2.2 2.2.2 2.2.2 加速器常用加速器常用加速器常用加速器常用加速器常用加速器常用- - -钛泵钛泵钛泵钛泵钛泵钛泵 钛泵用来吸附加速管内工作过程中放出的气体，从而钛泵用来吸附加速管内工作过程中放出的气体，从而 保持加速管内的高真空保持加速管内的高真空 钛泵工作的好坏影响到管内真空以及真空寿命钛泵工作的好坏影响到管内真空以及真空寿命 加速管真空度在加

45、速管真空度在 10-8 托以上，管子工作时放气也很托以上，管子工作时放气也很 少少 要求关机后最好延迟要求关机后最好延迟15分钟再关钛泵，这样对提高管分钟再关钛泵，这样对提高管 内真空度有好处内真空度有好处 最好不要在关机时，同时关掉钛泵最好不要在关机时，同时关掉钛泵 有一些加速器，尤其中高能机钛泵有一些加速器，尤其中高能机钛泵24小时工作小时工作 2.2.4 2.2.4 2.2.4 钛泵的寿命钛泵的寿命钛泵的寿命钛泵的寿命钛泵的寿命钛泵的寿命& & & 电源电源电源电源电源电源 寿命：寿命： 50A 时时 ，50 多年多年 电流大时则短电流大时则短 电源：电源： 37 KV 外特性软外特性软

46、 电流大时电流大时 ，电压下降，电压下降 加速管暴露在大气中时，放电停止，自动保护加速管暴露在大气中时，放电停止，自动保护 2.2.4.1 2.2.4.1 2.2.4.1 溅射离子泵的寿命溅射离子泵的寿命溅射离子泵的寿命溅射离子泵的寿命溅射离子泵的寿命溅射离子泵的寿命 溅射离子泵的寿命很长，一般额定值是在溅射离子泵的寿命很长，一般额定值是在5mA的工作的工作 电流下，可工作电流下，可工作5000 h，若工作电流在若工作电流在50A，则寿命则寿命 可达可达5l05 h(即即50多年多年)，所以在加速管正常工作的条，所以在加速管正常工作的条 件下，离子泵的寿命大于加速管的寿命件下，离子泵的寿命大于

47、加速管的寿命(加速管的使用加速管的使用 寿命寿命20年年)。 溅射离子泵的阴极板，对着阳极筒的中心区域被溅射击溅射离子泵的阴极板，对着阳极筒的中心区域被溅射击 穿成孔状，丧失了吸气功能，说明离子泵寿命终了。穿成孔状，丧失了吸气功能，说明离子泵寿命终了。 另外影响离子泵寿命的是高压绝缘子，在离子泵工作过另外影响离子泵寿命的是高压绝缘子，在离子泵工作过 程中，尤其是放电电流很大时，溅射的金属原子沉积到程中，尤其是放电电流很大时，溅射的金属原子沉积到 绝缘子上，造成高压漏电，当漏电电流过大时，离子泵绝缘子上，造成高压漏电，当漏电电流过大时，离子泵 也不能工作，造成离子泵寿命终了，必须更换新离子泵。也不能工作，造成离子泵寿命终了，必须更换新离