电子加速器的技术维护

工业辐照直线电子加速器技术维护要点与实践

王超其陆锐锋

舟山雷大电子科技有限公司

【摘要】根据工业辐照直线电子加速器系统特点和工作条件的特殊性，分析了技术维护工作中应注意的要点与常见故障的排除方法，提出了保障其安全可靠运行的几项技术维护和改造措施。

【关键词】电子加速器技术维护电真空器件

1 前言

应用于食品、医疗用品辐照灭菌和其他大剂量、连续工作用途的直线电子加速器，由于输出束功率大、连续工作时间长、系统复杂，技术维护工作稍有不慎，便有可能产生重大故障。况且，直线电子加速器系统牵涉多方面的专业，技术上实现的方法多种多样，工作状态和环境也各不相同，又很少有综合性的技术维护方面的资料可供参考，故障停机时如未能及时修复后果影响严重，维护工作的难度可想而知。

根据我们多年来在电子加速器技术维护过程中所碰到的各种问题以及维修、局部改造经验，在对整个系统深入了解的基础上，分门别类有针对性地实施技术维护工作，防患于未然，是能够掌握主动权，保证设备安全可靠运行的。即使出现故障，也能很快找到问题所在，快速排除。对于速调管、电子枪等大型电真空器件，注意其合适的工作条件和维护措施，还能大幅度提高其工作寿命，节约可观的运行成本。

2真空系统常见故障与解决办法

电子加速器必须在高真空条件下运行，要求真空度要达到1×10-8P a左右，平时由数个溅射离子泵维持其需要的真空度。由于连接部件多，形状复杂，以及材料缺陷等原因，真空系统的故障随时都有可能出现，而且一旦真空出现问题，查找起来非常困难。真空系统容易出问题的是焊接部位，两个厚薄不一的部件如厚法兰与薄壁管焊接时，不管用氩弧焊还是电弧焊，都存在受热不匀冷却后在材

料内部残留内应力的问题。这种情况开始用仪器检漏都检不出来，但随着使用时间的增加，设备开关机多次重复温差变化，就有可能产生细微裂缝而导致系统真空变坏。

平时可以通过观察溅射离子泵的工作电流来判断系统的真空度情况。一般在几个uA时说明真空度还是不错的。如果逐渐变大在几十到几百uA以上，那就基本可以肯定有地方漏气了。真空出问题是比较麻烦的，除了把系统拆开逐件用仪器检漏外，最常用的办法就是“怀疑部位涂有机溶剂法”。有机溶剂渗到微裂缝时能把漏气的通道暂时堵住，所以只要发现将溶剂涂到某处时离子泵的工作电流马上变小，便基本可以肯定此处就是漏点。我们有一次发现靠近电子枪部位的离子泵工作电流从平时的1～2uA慢慢增加到5～6uA，加速器的输出束流也在逐步变小，说明系统真空度变差，电子枪已轻度中毒，发射电流下降。当时我们仅化了2个小时就用上述方法找到了漏点并堵上，电子枪发射能力也在几十小时后慢慢恢复。还有一段时间我们发现每次开机前离子泵电流有数百uA，开机出束后泵电流渐渐变小，关机后又变大，初步分析是开机后温度升高物体膨胀使渗漏处裂缝变小减少了气体分子的渗漏量，如此快的温升最有可能就是出束时散射的低能电子打到漂移管壁上引起，结果在漂移管与法兰的焊接部位查到了漏点。

用真空封泥或硅橡胶修补堵漏的效果还是不错，两者抗辐射老化性能也都过得去，可以维持1年以上。

3 高压系统的维护

电子加速器系统离不开高压，通常电子枪上就加有几十KV的高压，脉冲调制器中的充放电回路也有一、二十KV以上的高压，速调管上更是加有一百二、三十KV以上的高压。任何设备中高电压、大电流部位历来都是技术维护保养的重点，对于加速器来说也不例外。高压部位最常见的故障现象便是打火，有时候甚至会出现炸雷一样的打火声，且很难找到打火的地方和原因，重复出现打火故障时往往打火点也不在同一处。高压打火的原因通常有绝缘和某些部件故障引起。我们曾遇到过因充电电感绝缘子问题以及高压过荷保护电路同时故障引起的调制器内到处打火并打坏许多零件的现象。也有闸流管到寿命失效引起的机架内到处打火的现象。

高压系统的维护重点是清洁、环境与绝缘处理。设备运行期间空气中的灰

尘会逐渐沉积在各高压部件的表面，受潮后很容易引起高压拉弧；另外，去电子枪的是直流高压，在潮湿的空气环境中很容易产生电化学作用而腐蚀接点、吸附灰尘和潮气。因此，要防止高压系统的故障，必须做到勤维护，保持高压绝缘零件表面的清洁；机房环境尽量做到干净、密闭、干燥。设备关机后在高压部位加红外线灯泡烘烤是个有效的办法，可以防止高压部件表面结露引发爬电打火。

对于有些易打火的高压部件，能将其置于绝缘油中是一劳永逸的办法。我们起初用的一台电子枪灯丝隔离变压器，其高压侧绕组原来用环氧树脂整体封固，使用中出现了环氧绝缘击穿而报废，后来改用多层厚有机玻璃做骨架，但仍经常发生爬电打火现象，以至打坏过多个电子枪。后来我们做了1个铁箱，将该隔离变压器放入其中并灌满25#变压器油，问题彻底得到了解决。

在脉冲变压器内部，有供速调管工作的125KV高压，尽管所有部件都是浸在变压器油中，但还会有打火的可能。平时可以用手电筒从脉冲变压器观察窗照进去观察，如果发现有黑褐色絮状物附着在绕组上，或发现油液浑浊，就可以基本肯定脉冲变压器内部有打火现象。我们曾好几次发现过脉冲变压器内部环氧层压板支架夹层内打火烧焦的故障，起初不严重时很难发现，仅感觉油液中有烟灰，后来严重时就出现了高压过荷，将脉冲变压器吊出来切除打坏的环氧板才使故障排除。

4电真空器件的使用与维护

大型电子管、电子枪等电真空器件是高功率直线电子加速器中的重要部件，其工作状态直接关系到电子加速器设备运行的稳定性、可靠性、效率和运行成本。而电真空器件又是有一定寿命的消耗性部件，价格昂贵，如何用好、维护好这些器件是技术维护工作中非常重要的一部分，这里面也有许多值得研究和探索的课题。

4.1工作状态的观察和调整。每个电真空器件都有它特定的工作条件，例如速调管的灯丝电压电流、收集极电压电流、聚焦磁场线圈的电流，闸流管的氢发生器电压，充电控制电子管的灯丝电压和控制栅、帘栅极偏压等，可以通过这些工作参数变化情况来判断其工作状态和故障所在。电真空器件的性能指标通常都有一定的离散性，所以观察、分析、调整相当重要。我们曾发现用于主回路充电控制的大功率四极陶瓷管TM702FT更换后经常出现加速器输出束流往小的方向波动，