加速器(七)温控、充气及真空系统教材

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
氟压控制器 氟压表
冷凝器
过滤器
毛细管
蒸发器
压 缩 机 氟压表 氟压控制器
恒 温 水 循 环 系 统
3.2.1 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 F-22或F-12 • 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, 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 光气等有毒气体,所以要特别避免氟制冷 剂与明火接触。
进气阀 电接点压力表 去充 气波 导
过滤器 安全阀
气瓶
放气阀
1 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 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 提高波导击穿强度的阈值。
1.1 充气系统示意图
• 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。
1.1.1
常用的电真空器件
• 加速管 • 磁控管或速调管 • 闸流管
1.1.2 全密封驻波加速管
• 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 离时保持超高真空,工作时,由一台小 离子泵(3~5L/s)维持超高真空。 • 国产和进口的低能医用加速器 (6MeV) 都 采用全密封驻波加速管。
2.1 加速管
• 加速管是由无氧铜制成,无氧铜的线 膨胀系数βT =1.65×10-5 ℃ 。 • 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 而导致加速管谐振频率的变动,影响 加速管的工作。
2.2 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/f0≈1.65×10-5 f0=2998×106 可以得出当温度上升1℃时,频率降低约 50kHz; 按照IEC标准要求:Δf< 20KHz
2 真空的获得
2.1 真空泵分类
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: • 压缩型真空泵 • 吸附型真空泵 真空泵还可分成有油和无油真空泵 • 有油真空泵 • 旋片式机械泵 • 油扩散泵等 • 无油真空泵 • 分子筛吸附泵 • 离子泵 • 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。
3 温控机组
温控机组是温控系统的核心部件,它主 要由三部分组成: 3.1 恒温水循环系统 3.2 制冷循环系统 3.2 电控系统
3.1 恒温水循环系统
恒温水循环系统分类: • 一次恒温水循环系统 • 二次恒温水循环系统
3.1.1 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 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 的储水箱中。 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。
3.2.2 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。 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, 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,从而获得低温,以此达到制冷目的。
• 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。
• 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。
2.2 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。 • 对于全密封驻波加速管采用抽速3~5升/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25升/秒的离子泵。 溅射离子泵的构成: • 阳极——薄壁不锈钢筒 • 阴极——二块钛板 • 磁场——一块永久磁铁 • 高压——3~7KV 直流 原理: • 电磁场正交——潘宁放电
2.1.1 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 到泵外。 1. 利用膨胀——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: 3. 利用高速表面牵引分子作用的涡轮分子泵等。
2.1.2 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 如:
真空系统
内容提要
1 真空概述 2 真空获得
3 真空检漏
Fra Baidu bibliotek
1 真空概述
1.1 真空技术在医用加速器中的应用 1.2 真空技术中基本的真空物理概念
1.1 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、 甚至超高真空的条件下运行。 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 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kV,所以要求加速管要维持高真空、甚至超高真空的状 态。 (2) 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 极中毒,对真空的要求更高 (3) 减少电子与残余气体的碰撞损失
3.1.4 恒温水循环系统的组成
• • • • • • 储水箱 水泵 过滤器 分流阀 换热器 加速器的恒温部件
3.1.5 恒温水循环系统组成
蒸发器 四 端 环 流 器 及 波 导 水 负 载
储 水 箱
制冷系统
分流阀
加 速 管 靶
加 速 管 其 它 组 件
磁 控 管
阀门
水泵
过滤器
水压表
3.1.6 恒温水循环系统各部件的作用
• 国产的BJ-10、ZJ-10等医用加速器都采取这种真空系统。
1.1.5 二次真空启动

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 (从大气抽到离子泵可以工作),一般要先 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。
1.1.6 XHA600系列加速管
全密封驻波加速管, 配有5L/s 的钛离子真空泵 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 员,专门设备-高温去气、检漏、清洁环 境)
• 储水箱 使温控系统的恒温水源有一定的蓄冷蓄热能力; • 水泵 保证恒温水流的流量或压力 • 过滤器; 把恒温水中所含的杂质颗粒控制在一定的范围; • 分流阀 调节恒温水流的流量或压力; • 换热器 调节恒温水的温度使水温保持恒定; • 加速器的恒温部件 需要保持恒温的部件。
3.2 制冷循环系统及组成
自动温控系统和充气系统
自动温控系统
1. 2. 3. 概述 加速器对温度稳定性的要求 温控机组
1. 2. 恒温水循环系统 制冷循环系统
4.
温控系统的维护
1 概述
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。 • 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 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, 使其内部保持恒定的工作温度。
4.2 对制冷系统的定期维护
• 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。 • 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。 • 如果是高压指示偏高: – 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: – 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。 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。
4.3 电控系统的维护
• 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。
• 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 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 带病工作,以免造成更大的事故。
充气系统
1 充气系统的功能与作用 2 充气系统所使用的气体 3 充气系统的维护
1.1.3 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 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拆卸的密封结构 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 (20L/s) ,同 时,在电子枪部位又增加了一台离子泵 (8L/s), • 美国 Varian 公司生产的高能医用加速器 采取了这种形式。
2.2 六氟化硫
• 氟利昂对臭氧层的破环作用。 • 到2005年6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 。 • 使用六氟化硫替代氟利昂,依旧直接充 以0.15~0.18MPa的压强。 • 二者均可单独使用,但不能混合使用。
3 充气系统的维护
• 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 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 的气体。 • 气体不纯、含水、含油都会引起微波打 火!!!
进气阀 限压阀
0.2 0.1 0 . 3 0.4
至充气波导
储气管
0
过滤器
气压表
压力保护阀 联锁复 位按钮
放气口
排气阀
联锁继电 器
1.2 充气系统气压保护
• 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 控管等 • 欠压会引起系统打火
2 充气系统所使用的气体
• 所充的气体,一般多为干燥高纯氮 (N2)、氟利昂F12或六氟化硫等。
4 温控系统的维护
1. 对温控机组恒温水循环系统的定期 维护 2. 对温控机组制冷系统的定期维护 3. 电控系统的维护
4.1 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2~3 个月更换一次,循环水应使用蒸馏水或 去离子水; • 水过滤器的过滤网一般1个月左右要清洗 一次; • 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。
• 千万不能用氟利昂F22,会引起微波打 火,而损坏整个微波系统、加速管、磁 控管或速调管
2.1 氟利昂
• 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 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F12。 • 实践证明,对于干燥高纯氮,直接向波导内充以 0.20~0.25MPa的压强; • 对氟里昂F12,直接充以0.15~0.18MPa的压强,即 可保证高功率微波的正常传输。 • 故国产医用电子直线加速器一般常把F12直接充到 0.15~0.18MPa作为微波传输波导的充气范围。
1.1.4 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 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 般配置两台离子泵 ( 均为 20~30L / s) ,分别安装在两个耦合 器的波导三通上,
1.1 温控系统分布图
加速管及组件 磁控管及组件 四端环流器及波导水负载 其他需要冷却的部件
分 流 器
汇 流 器
温控系统
2 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
3.1.2 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 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 系统。
3.1.3 二次恒温水循环系统特点
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
到±0.5℃左右。
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. 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。 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 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。 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。
相关文档
最新文档