瓦里安C系列加速器枪系统与联锁原理分析和典型案例

瓦里安C系列高能直线加速器均采用三极(栅极控制)电子枪系统,其故障率较高、解决难度较大,多表现为剂量率不稳定甚至不能出束,报GFIL枪灯丝联锁。本研究以iX平台的代表——Clinac iX为例,结合典型案例和技术图纸阐述枪控制系统的工作原理,通过分析电源电路和枪驱动等关键模块内部和模块之间的信号处理的流程和方向,发现问题症结并处理元器件解决问题,为工程师安全高效解决C系列乃至电路集成度和数字化程度非常高、以VitalBeam为代表的新一代高端技术平台的加速器的同类问题,提供解决思路和方法借鉴。

瓦里安Clinac 21EX直线加速器GFIL连锁的故障分析与维修

本文对本院瓦里安Clinac 21EX直线加速器9年内发生的GFIL连锁故障进行了总结。GFIL连锁故障的发生主要是由冷端Power Supply板、热端小电源板、热端Hot Deck Filament Power supply板、热端backplane板以及机架内Patch Panel板故障引起的。故障发生后,控制台会出现红色GFIL连锁警报,据详细的硬件状态分析故障原因并进行故障排除处理。本文阐述的5种故障类型基本囊括了与GFIL连锁相关的大部分硬件,根据硬件原理指出了快速有效的故障解决办法,为直线加速器维修提供参考。

改进电流丝法及其在感应线圈炮场路结合分析中的应用

对线圈炮路方法——电流丝法进行了修改,通过对激励线圈进行剖分提高了等效网络中的互感计算精度,使电流丝法能够更准确地分析线圈炮的性能。为了验证修改后电流丝法的有效性并对线圈炮的电磁暂态进行研究,将电流丝模型计算得到的激励线圈电流加载到对应的场模型中,实现对线圈炮的场路结合分析。线圈炮的场模型基于三维组合网格法建立,组合网格法使用2套网格分别离散静止和运动区域,2套网格之间没有拓扑约束从而克服了常规有限元法在处理运动导体涡流场问题时需要重剖分的麻烦。通过电流丝法改进前后场路结合法计算结果的对比可知,对激励线圈进行剖分可以提高场分析和路分析结果的一致性。提出的场路结合法使感应线圈炮的精细化分析成为可能。

面源电子枪灯丝的热均匀性分析和设计

测试像增强器荧光屏的亮度均匀性,需要能够发射均匀电子的面源电子枪,设计面源电子枪要对灯丝各点发射的电子数量、电场分布、电子轨迹,以及均匀电子垂直轰击荧光屏几个方面进行理论分析和计算。指出在真空系统中面源电子枪灯丝的热均匀性是使灯丝各点发射的电子数量相等的先决条件,也是灯丝造型设计首先要解决的问题。在真空系统中,热辐射是影响面源电子枪灯丝各点温度的主要因素。参考相关资料,对热辐射均匀性进行了理论分析,推导出3种几何形状的热辐射公式;通过计算和比较,得出了锥状螺旋灯丝的热平衡较好的结论,为下一步电场分析和电子轨迹分析做好了准备。

感应线圈炮性能的场路结合分析

线圈炮性能分析对于线圈炮的实验研究和电磁结构优化非常重要。本文使用电流丝模型对线圈炮进行路仿真,电流丝模型将线圈炮控制方程归结为非线性变系数常微分方程组的初值问题,路模型易于编程实现,从中可发现系统性能对可变参数的依赖关系。使用组合网格法建立线圈炮场模型,组合网格法使用两套相互独立的网格对场域进行离散,克服了常规有限元法在处理运动电磁问题上需要重剖分的麻烦。文中使用路模型和场模型相结合的方法对三级同轴感应线圈炮进行了仿真,实现了对线圈炮这类复杂的运动导体涡流场的三维场分析,获得了线圈炮发射过程中空间磁场分布和电枢涡流分布。通过对比两种模型的仿真结果,证实了它们的一致性和有效性。

微通道板(MCP)电子清刷用电子枪的设计

为了满足Φ30 mm MCP大束流短时间电子清刷新工艺要求,以轴向电子枪工作原理为基础,利用静电场对电子的作用理论,分析了电子的运动轨迹,并对电子的偏转进行了计算。根据计算结果,设计了电子枪的基本结构,确定了电子枪的各种参数:灯丝材料为Φ0.05 mm的钨(75%)铼(25%)合金丝;灯丝形状为"∨"字型;电子枪外径为Φ35 mm,高度为20 mm,最大加热功率为12.6 W时,电子发射电流密度达到1.26×10-5A/cm2。用该电子枪对4块性能相近的Φ30 mm MCP电子清刷4 h后,MCP的增益值达到500±50。这表明:用新电子枪可以代替原RUS-A型电子枪。

闷热式电子枪阴极加热电源的研制

介绍间热式电子枪阴极加热电源的工作特点，提出对加热功率进行间接检测的方法。为了实现加热功率的稳定控制，给出了一种有效的方法，即对轰击电源采取稳压调节，依靠调节灯丝电流来穗定轰击电流。

一种辐照加速器用电子枪的结构设计

本文针对于辐照加速器用电子枪的使用环境及自身的特点,在结构设计过程中,重点考虑了阴极热子组件的相关设计及电子枪对中性的保证方法,从而设计出了一种能够随时更换阴极热子组件的辐照加速器用电子枪,同时根据其结构特点设计了相关的模夹具,减少了在装架过程中产生的累计误差,保证了电子枪的对中性。通过试验验证,在高压为60–65 kV,采用该结构的加速器用电子枪的电子束通过率均在99.99%以上,具有良好的特性,能够满足用户的使用要求。

高压型低能大功率辐照加速器电子枪研制

低能大功率辐照加速器广泛用于辐照加工产业。本工作研制出一台二极电子枪作为高压型低能大功率辐照加速器的电子源,并通过出束实验对其加以优化,最后确定了二极电子枪的最佳结构、尺寸及运行参数等。结果表明,从电子枪引出电子束的能量为5-25 keV,流强为60-100 mA,束斑为15-30 mm,半散角为0.6°-1.6°,不稳定度好于±0.6%。该电子枪工作稳定,寿命长于5 000 h。

Elekta Synergy VMAT电子直线加速器枪灯丝的更换与质控

Elekta Synergy VMAT电子直线加速器的基本三大要素分别是加速管、微波源和电子枪,当枪灯丝通电发热后,发射出电子,随着使用次数的增加,灯丝会逐渐老化、断裂。维修时,电子枪灯丝的更换过程较为复杂,需要保持良好的真空环境来延长灯丝的寿命,更换后还需要对设备进行质控。

基于厚板窄间隙双丝焊机理研究的焊枪优化设计

通过对双丝窄间隙焊接过程中的三种双熔池组合进行温度场有限元分析,结合有限元温度场云图分析,设计了具有并列偏心焊丝电极的窄间隙焊枪。通过焊接测试证实,该焊枪在焊接过程中不堵枪、不断弧,电极头部的弧形导电嘴设计既有利于熔池在有限空间内实现偏向侧壁,又能保证焊丝在电极出丝口电接触良好;通过对实际焊接试件的焊道取样分析,侧壁熔合状态良好、焊道无缺陷。新型焊枪在厚板窄间隙焊接效率提升方面有一定的应用价值。