加速器(八)控制和保护系统

1、控制和保护系统控制和保护系统医用电子直线加速器医用电子直线加速器医用电子直线加速器医用电子直线加速器医用电子直线加速器医用电子直线加速器医用电子直线加速器医用电子直线加速器医用电子直线加速器医用电子直线加速器 医用电子加速器的安全和精确的操作是由医用电子医用电子加速器的安全和精确的操作是由医用电子加速器控制和联锁系统实现的，控制系统的作用是加速器控制和联锁系统实现的，控制系统的作用是确保加速器确保加速器 (1)给出预选的辐射类型；给出预选的辐射类型； (2)给出预选的辐射能量；给出预选的辐射能量； (3)给出预选的吸收剂量；给出预选的吸收剂量； (4)按辐射束对患者的预选关系进行辐照按辐射束对

2、患者的预选关系进行辐照(例如固定例如固定束治疗、移动束治疗、限束装置等束治疗、移动束治疗、限束装置等)； (5)产生的辐射对患者、操作者、其他人员或周围产生的辐射对患者、操作者、其他人员或周围环境不会造成伤害。环境不会造成伤害。 一、机械系统一、机械系统 1.可以得到满足临床需要的任意大小可以得到满足临床需要的任意大小 和任意形状的辐射束；和任意形状的辐射束； 2.辐射束可以从辐照靶区表面的任何方向入射；辐射束可以从辐照靶区表面的任何方向入射； 3.能方便地操作机器和进行病人摆位；能方便地操作机器和进行病人摆位；二、电气控制系统二、电气控制系统电源分配电源分配高压调制高压调制低压控制低压控制功

3、能控制功能控制运动控制运动控制信号检测信号检测连锁保护连锁保护电源电源 医用加速器一般都有一个电源分配箱，市电进入电医用加速器一般都有一个电源分配箱，市电进入电源分配箱后经断路器、交流接触器和继电器根据需源分配箱后经断路器、交流接触器和继电器根据需要分配到加速器各个系统。要分配到加速器各个系统。 电源电源123456KJP1123456QKP13123456KJP2123456KJP3低压风机三相交流稳压器XN2123XS098910123567XN1123ABC三相调压器XN2456789N4567220VQKP412K7K2KJP1调制器启动QKP112真空电源计时QKP212MCC电QK

4、P312维修电源QKP512低灯QKP612QKP11温控123456KJP2K3QKP712QKP12123456运动电源源压枪电源KJP3KJP4K5K6QKP912高压计时调制器低压磁控管灯丝QKP1012高压灯R3R2R1调制器高压电源CBAKJP4123456QKP812电源电源 低压电源低压电源7812349105614V14V14V0.6A0.3A0.3A817V0.2A0.2A17VT1V1V3V2C 11000uC 20.1uC 31uC 8470uC 41uC 9220uC 102uC 51uC 12100uC 140.33uC 61uC 13100uC 112uC 71u

5、Vin2ADJ1+Vout3A1LM317TVin1GND3+5V2A2MC 7805CVin3GND1-12V2A3MC 7912VCVin1GND3+15V2A4MC 7815CVin3GND1-15V2A5MC 7915CTR 1240R 25kR 35.1k220VNFU11A+12V+5V-12V+15V-15V电源电源 钛泵电源钛泵电源220VN15234T1C10.22u4kVC20.22u4kVR710MCR5CR6R82kR950M1WR1049.9kVACVVACICR15CR16PUMB-电压反馈电流采样电流采样+-VRTN钛泵钛泵同步触发同步触发 加速器工作时，脉冲调制

6、器、AFC系统、栅控枪电源等需要触发脉冲，这些触发脉冲必须满足一定的同步关系。 同步触发脉冲同步触发脉冲456U13B7408外部触发A1B2CLR3Q4Q13Cext14RCext15U2A741238910U11C7432R522kC5+5V(210ms)756IC12B75451R18470+5VU13A7408123U12A75451C170.01L+5VTRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS7VCC8GND1U1555R1100kR2100R3270V1C3C2+5VLR22470kPRF+5VLA9B10CLR11Q12Q5Cext6RCext7U2B74123R418kC4

7、+5VC1HVONL(10ms)S112S2触发脉冲输出12HVONS1-2S2-1U13-4U13-5S2-2t2t1t3t4t5内部触发脉冲由555振荡器产生，可变电阻R1和PRF用来调整脉冲重复频率；外部触发可外接计算机或信号发生器；选择开关S1用来选择触发脉冲来源，S1置2位选择内部触发，选择开关S2在维修时可置1位，触发脉冲可直接输出；选择开关S2一般置2位，治疗时，HVON翻转，上升沿触发单稳态电路U2B，U212输出10ms负脉冲通过U13A禁止触发脉冲通过，从而避免在脉冲调制器充电周期使闸流管直通；治疗结束HVON翻转，U213输出210ms正脉冲使U13A维持导通，从而释放掉

8、脉冲形成网络上的剩余能量。 同步触发同步触发 触发脉冲时序图触发脉冲时序图S1-2S2-1HVONU13-4U13-5S2-2t1t2t3t4t5t1t2t3t4t510s任意10ms实际治疗时间210ms运动控制运动控制在加速器中需要驱动的部件主要有：在加速器中需要驱动的部件主要有： 机架；后指针；束挡块；实时影像装置；机架；后指针；束挡块；实时影像装置；MLC；准直器；靶；散射箔；均整器；反光镜；自动楔准直器；靶；散射箔；均整器；反光镜；自动楔形块；形块； 光阑：光阑： 对称方式：对称方式：X，Y， 非对称方式：非对称方式：X1，X2，Y1，Y2； 治疗床升降；纵向；横向；治疗床公转；治疗

9、床升降；纵向；横向；治疗床公转； 磁控管磁控管AFC电机；能量开关。电机；能量开关。手控器与床控器手控器与床控器控制方式控制方式 继电器控制继电器控制 这种电路简单可靠，成本低，调试方便，定位精度低，调速困难，无法实现动态这种电路简单可靠，成本低，调试方便，定位精度低，调速困难，无法实现动态调整。调整。 分立器件控制分立器件控制 分立器件控制的电动机电路成本低，可靠性稍差一点，保护功能也不完善。分立器件控制的电动机电路成本低，可靠性稍差一点，保护功能也不完善。 交直流变频调速交直流变频调速 交流变频调速是通过改变电动机供电频率进行交流电动机调速的一种方法。变频交流变频调速是通过改变电动机供电频

10、率进行交流电动机调速的一种方法。变频器可分为电压型，电流型，器可分为电压型，电流型，PWM（脉冲宽度调制）型其主要优点是没有中间环节，（脉冲宽度调制）型其主要优点是没有中间环节，故变换效率高。故变换效率高。 驱动器驱动器 专用器件控制的电动机电路（包括专用器件构成的驱动器和成品驱动器）动态特专用器件控制的电动机电路（包括专用器件构成的驱动器和成品驱动器）动态特性好，性能可靠。性好，性能可靠。电路举例电路举例设 计设 计制 图制 图审 核审 核山东新华医疗器械股份有限公司山东新华医疗器械股份有限公司文件名:文件名:D:杨海峰培训纵向原理.schD:杨海峰培训纵向原理.sch标准化标准化批 准批

11、准校 对校 对0 00 0共共第第张张张张27-Feb-200627-Feb-2006XHA6C.工 艺工 艺时 间时 间标记标记 处数处数文件号文件号签字签字日期日期等级标记等级标记数量数量比例比例重量重量日期日期签字签字底图总号底图总号旧底图总号旧底图总号图 号图 号印板代号印板代号LONGCCWLONGCWDCCOMDCCOMDCCOMLONGSPD+24VB+24VBR+50VDCCOM3LONG-LONG+911710864521310K23床面纵向速度911710864521310K25床面纵向CCW911710864521310K24床面纵向CW10FU91A10FU101A10

12、CR151N400710CR161N400710CR171N4007DCCOM10J6-1510J6-3310J6-810J10-1810J10-19DC24VDC24V低速电源高速电源电机电动机正转电动机正转 PW M 脉 宽 调 制 方 波DIR 方 向 控 制B REAK制 动 控 制VSS逻辑控制器A1A2B1B2+-M1MOTORVAVBVCCVSSVCC方 向 控 制 DIR75%占空比A1 ,B2A1 ,B10V0V0VVCCVCCVBVAVA-VB0V输 出 电 流I0电动机反转电动机反转 VCC方 向 控 制 DIR50%占空比A2 ,B1A1 ,B10V0V0VVCCVCC

13、VCCVAVBVA-VB0V输 出 电 流-I0VCC方 向 控 制 DIR75%占空比A2 ,B1A1 ,B10V0V0VVCCVCCVCCVAVBVA-VB0V输 出 电 流-I0步进电机和驱动器步进电机和驱动器可编程驱动器和电机可编程驱动器和电机剂量检测剂量检测 加速器剂量监测系统的作用是显示辐射的输出，表加速器剂量监测系统的作用是显示辐射的输出，表示在一组规定条件下某点的吸收剂量，作为纽带建示在一组规定条件下某点的吸收剂量，作为纽带建立剂量学基准及医学照射时患者所受吸收剂量之间立剂量学基准及医学照射时患者所受吸收剂量之间的量值溯源关系，同时为医用加速器提供控制信号。的量值溯源关系，同时

14、为医用加速器提供控制信号。加速器监测系统是将加速器加速器监测系统是将加速器X或电子辐射应用于放射或电子辐射应用于放射治疗的基础之一，是放射治疗标准化的重要环节。治疗的基础之一，是放射治疗标准化的重要环节。 剂量检测系统剂量检测系统主要包括：电离室、直流高压主要包括：电离室、直流高压电源（一般为负几百伏）、信电源（一般为负几百伏）、信号检测电路等号检测电路等主要作用：主要作用：电离室提供了表征辐射线强度电离室提供了表征辐射线强度的信号的信号检测电路将电离室信号转换成检测电路将电离室信号转换成吸收剂量脉冲信号。吸收剂量脉冲信号。直流高压电源为电离室提供了直流高压电源为电离室提供了工作电源（坪区工作

15、电压）。工作电源（坪区工作电压）。1.1. 根据安全性要求，医用电子直根据安全性要求，医用电子直线加速器必须配备两个独立的线加速器必须配备两个独立的剂量通道和一个时间保护通道。剂量通道和一个时间保护通道。 电离室工作原理电离室工作原理 当射线穿过电离室时当射线穿过电离室时与其中的气体分子相与其中的气体分子相互作用发生电离，正互作用发生电离，正离子被吸向参考电极，离子被吸向参考电极，电子则吸向信号电极，电子则吸向信号电极，所以信号电极实际上所以信号电极实际上变成一个恒流源，在变成一个恒流源，在脉冲期间产生与射线脉冲期间产生与射线强度成正比的输出强度成正比的输出 。 + + + + X射线束 电离

16、室输出信号电离室输出信号被测信号的特点被测信号的特点 是脉冲电流源，脉宽窄是脉冲电流源，脉宽窄( (约约4S4S左右左右) )，重复频率大约，重复频率大约在在30280Hz30280Hz之间，占空比小之间，占空比小( (最大只有千分之一左右最大只有千分之一左右) )； 电流强度弱，脉冲值在电流强度弱，脉冲值在1010-5-5A A，平均值在，平均值在1010-7-7A 10A 10-8-8A A数数量级；量级； 信号源阻抗高。信号源阻抗高。剂量积分板剂量积分板放大后的信号放大后的信号剂量显示剂量显示安全联锁安全联锁联锁信号的分类联锁信号的分类 主要联锁主要联锁 不及时修复能造成机器永久损坏的故

17、障；不及时修复能造成机器永久损坏的故障； 剂量联锁剂量联锁 影响机器输出和测量剂量能力的故障；影响机器输出和测量剂量能力的故障； 次要联锁次要联锁 指你可以很平常地修正的系统状况。指你可以很平常地修正的系统状况。安全联锁安全联锁联锁名称联锁名称故障原因故障原因电离室电源电压电离室电源电压超出预定值的误差范围。偏转磁铁偏转磁铁励磁线圈电流超出预定值误差范围。剂量率剂量率监测系统的读数为正常治疗距离处每相继时间间隔为小于5s内取平均之后的读数，必须设置一欠剂量率联锁，若读数比预期的剂量率相差的量值为厂家在随机文件中规定的值时，该联锁使辐照终止。在辐照的最初10s内剂量率读数可以与其后的值有所不同。

18、累积剂量同步表示第一道累积剂量和第二道累积剂量之间的误差超出规定范围。单脉冲剂量一个单个的剂量脉冲超出默认值。对称性均整性或对称性超出规定范围。旋转治疗旋转治疗时，机架起始角度与实际角度不一致。在旋转治疗中，剂量、角度和每度剂量不匹配；处于移动束治疗中的设备运动没有按需要起动或停止；在任何15的弧内给出的剂量数偏离规定值20以上；累积剂量和旋转角度超出计算剂量率的误差范围。安全联锁安全联锁联锁名称联锁名称故障原因故障原因旋转角度在移动束治疗中，机架角度超出所选范围5时。机架速度在移动束治疗中，机架旋转速度超出正常范围。非正常终止辐照的终止不是因剂量监测系统的动作所致，在控制台处会同时给出一专门

19、的显示，指出终止辐照的原因；该联锁的清除必须在控制台处用一指定的钥匙操作；门治疗室门尚未关闭，或者其它与治疗室门开关串连的开关（如：机柜门开关）未闭合。钥匙出束使能钥匙开关在“禁止”位置；到位治疗头散射箔、均整器、反光镜等部件不到位。附件附件定位错误。治疗室内所做的选择操作与控制台处所做的选择操作不相符。 移位处于固定束治疗中的设备发生运动；手控器手控器运动使能按钮未释放；驱动器机架旋转电机驱动器工作不正常；高压开关主配电箱上的高压开关未合上；安全联锁安全联锁联锁名称联锁名称故障原因故障原因水流量联锁水流量故障；水系统联锁水质、水位、水压、水温等不正常。灯丝电压磁控管、加速管、速调管、闸流管等

20、灯丝电压超出允许范围；灯丝电流磁控管、加速管、速调管、闸流管等灯丝电流超出允许范围；灯丝延时灯丝处于预热延时状态；真空电源电压加速管真空电源电压超出允许范围。真空电源电流真空泵电流大于设定值；此时加速管真空度偏低。高压过流调制器高压过流;反峰调制器反峰联锁；气压波导系统内绝缘气压不正常；电源电源输入不正常。低压电源电源电压输出不正常；位置电位器基准电压波动超过规定范围；当管路中冷却水停止流动或水流量不足额定值时，水流量联锁电路发出相应故障信号。涡轮流量传感器产生脉冲信号，其频率与水流量大小成近似线性关系。 水流量联锁电路举例水流量联锁电路举例0V12G4+12V3L1U6ACR9CR5TGNDR9R10CR5DS1CR1+12VTGNDR32+12VCR6CR7CR8LM2917JC7R4C81211