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直线加速器AFC系统工作原理及常见故障

来源:论文汇编
摘要:直线加速器中AFC(AutomaticFrequencyControl)系统是保证出束的关键所在。PHILIPSSL75-14直线加速器的AFC系统采用探针在矩形波导中提取检测信号,通过比较、放大后形成调谐信号驱动磁控管调谐电机,控制磁控管产生相应的微波频率及相位。AFC系统的作用是让所选能量的电子束落入相应的电磁场的加速区上,获得最大电子能......

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  直线加速器中AFC(Automatic Frequency Control)系统是保证出束的关键所在。PHILIPS SL75-14直线加速器的AFC系统采用探针在矩形波导中提取检测信号,通过比较、放大后形成调谐信号驱动磁控管调谐电机,控制磁控管产生相应的微波频率及相位。由于电子枪产生的电子束能量低,必须进行加速才能获得所需的能量。电子的加速是在电磁场中进行的,而电磁场的强度由微波控制。AFC系统的作用是让所选能量的电子束落入相应的电磁场的加速区上,获得最大电子能量,打靶后输出最大剂量率。

  AFC系统由频率自动控制(CAVITY)和相位自动控制(PHASE)两部分系统组成。直线加速器输出可选择不同能量档的X线与电子线。当输出为X线时,频率自动控制系统(CAVITY)起作用。当输出为电子线时,频率自动控制系统(CAVITY)先进行粗调,再由相位自动控制系统(PHASE)进行细调。频率自动控制系统(CAVITY)是由矩形波导中的微波频率检测探针将频率信号f0分别送入高低谐振腔谐振后输出:△f1=f1-f0、△f2=f2-f0(f1和f2是高低谐振腔的谐振频率,其数值分别由高低谐振腔内的活塞位置来确定),经微波二极管D1、D2检波输出脉冲波形,由峰值电平检测电路进行取样,经比较放大器IC1后得出实际微波频率所对应电平与预置微波频率所对应电平的差值。当二者相等时,高低谐振腔输出的脉冲波形峰值相等(即△f1与△f2绝对值相等),比较放大器IC1的输出为零。当其不相等时,高低谐振腔输出的脉冲波形峰值不相等(△f1与△f2绝对值不相等),比较放大器IC1输出差异电压信号送入自动调谐驱动电路,对磁控管调谐电机进行调节,以达到频率一致。相位自动控制系统(PHASE)是在矩形波导的前端(磁控管端)和后端(吸收负载端)各设有一根探针,检测出相位信号Φ1与Φ2,经比较放大器IC2输出相位差电位信号,送入自动调谐驱动电路,对磁控管调谐电机进行伺服调节。

  AFC系统设有自动调谐和手动调谐两种方式。正常时,调节切换键K1处于自动位,AFC系统处于自动伺服调节方式,在矩形波导中的实际微波频率与预置微波频率(或前后端相位差)差异不大的情况下,可以调谐至相等。但是在两种频率(相位)差异过大而超出伺服系统的调节范围,自动调谐方式就不起作用,这就需要使K1处于手动位,调谐电路处于手动调谐方式,由手动调节磁控管调谐电机将系统强行拉入伺服系统控制范围。

  AFC系统常见故障现象及处理如下:

  1. 输出剂量率达不到最大

  将K1切换至手动位,通过手动调谐电路调整磁控管调谐电机,可以使剂量率达到最大,由此可以判断是自动调谐环路状态设置有误,即高低谐振腔预置的谐振频率(f1与f2)不对,使波导管内实际微波频率f0与剂量率达到最大时波导管内微波频率f0′ 之间有差异。通过活塞预置电路,调整高低谐振腔内活塞的位置,使其谐振频率调整至f1′与f2′,从而改变△f1与△f2的值,使其不相等,通过调谐驱动电路来调整磁控管调谐电机,使矩形波导内的微波频率由f0调整至f0′,剂量率输出达到最大。

  2. 输出剂量率为零

  这是开机时,机器及加速管等组件由冷态变为热态,磁控管调谐电机受某些瞬时脉冲电压信号的干扰而造成误动作,使磁控管生产的微波频率与所需微波频率差异很大,超出了AFC系统自动调谐的控制范围,电子枪输出的电子束不能被有效地加速,输出剂量率为零。处理方法是将K1切换至手动位,调谐电路处于手动调谐方式,由手动调节磁控管调谐电机将该系统强行拉入伺服系统控制范围,再将K1切换回自动位。通常应按要求将机器预热为15~30分钟。

  3 时而输出剂量,时而不输出剂量

  这是由于AFC系统某通道的频率检测信号强度不够,使自动驱动电路不能输出足够的电压去驱动磁控管调谐电机,微波频率不能被自动伺服所造成。此时可以适当改变波导管中频率检测探针的深度,增强高低谐振腔的频率信号的输入强度。但是要注意使微波检波二极管D1、D2输出的脉冲波形峰值电压在0.2V~0.5V之间,否则会烧坏微波检波二极管。同时还应调节放大电路的增益,使自动调谐驱动电路输出足够的电压来驱动磁控管调谐电机,达到自动调节磁控管输出频率的目的。■

作者: 自动采集 2005-1-1
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