电子直线加速器可靠性评估方法技术

本发明专利技术涉及医疗器械领域，具体涉及一种电子直线加速器可靠性评估方法，包括如下步骤：1)根据电子直线加速器结构，对其进行功能层次划分；2)对各部分进行可靠性测试，获得各部分失效率；3)建立电子直线加速器可靠性评估模型，λs＝λhx+λjx+λdy+λkz+λsl+λcq+λwb+λfz，其中，λs是电子直线加速器的故障率，λhx是核心部件的失效率，λjx是机械系统的失效率，λdy是电源系统的失效率，λkz是控制系统的失效率，λsl是水冷系统的失效率，λcq是充气系统的失效率，λwb是微波系统的失效率，λfz是辐照系统的失效率。本发明专利技术大大提高电子直线加速器可靠性评估的准确性。

【技术实现步骤摘要】
电子直线加速器可靠性评估方法
本专利技术涉及医疗器械领域，具体涉及一种电子直线加速器可靠性评估方法。
技术介绍
当前，放射治疗装备可靠性水平不高是我国放疗行业存在的一个突出问题，与进口装备相比，整机故障率较高，核心部件寿命较短，导致在医院运行的开机率得不到保障，并且部分创新能力强的研发企业出现因新研产品可靠性不过关而导致工程化推进缓慢的局面。综合分析这一现象的关键原因：整个行业缺乏可靠性标准要求，缺乏可靠性设计分析方法与工具，可靠性测试不充分且缺乏有效的手段，企业没有健全的可靠性管理体系。因此，当前放疗装备行业可靠性现状无法满足国产装备可靠性和工程化需求。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于：提供一种电子直线加速器可靠性评估方法，建立可靠性评估模型，大大提高电子直线加速器可靠性评估的准确性，有利于设备可靠性的提高。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案为：所述电子直线加速器可靠性评估方法，包括如下步骤：1)根据电子直线加速器结构，对电子直线加速器进行功能层次划分，将其分为核心部件、机械系统、电源系统、控制系统、水冷系统、充气系统、微波系统和辐照系统8部分；2)对各部分进行可靠性测试，获得各部分的失效率；3)建立电子直线加速器可靠性评估模型，λs＝λhx+λjx+λdy+λkz+λsl+λcq+λwb+λfz，其中，λs表示电子直线加速器的故障率，λhx表示核心部件的失效率，λjx表示机械系统的失效率，λdy表示电源系统的失效率，λkz表示控制系统的失效率，λsl表示水冷系统的失效率，λcq表示充气系统的失效率，λwb表示微波系统的失效率，λfz表示辐照系统的失效率。上述方法根据电子直线加速器的结构及功能，将加速器简化为一个单功能系统的串联模型，建立电子直线加速器可靠性评估模型，将各部分的失效率带入该模型以获得电子直线加速器的可靠性。其中，优选方案为：所述核心部件包括加速管和调制器；所述机械系统包括机架、传动链和连接组件；所述电源系统包括调制器电源、磁控管灯丝电源、电机电源、闸流管电源、风扇、野灯、测距灯电源、加速管电源和电离室电源；所述控制系统包括运动控制系统、反馈调节系统、连锁保护系统和输入设备；水冷系统包括恒温水机组、散热管路和水流连锁电路；充气系统包括气瓶、减压阀、过滤网、充气阀、放气阀和安全阀；微波系统包括充气波导、软波导和取样波导；辐照系统包括准直器、均整器、电离室和测距灯。所述各部分失效率均由疲劳试验获得，经疲劳试验后，计算出各系统的平均故障间隔时间MTBF，根据公式，失效率＝1/MTBF计算出各部分的失效率。例如，机械系统可以进行运动试验，测量机械系统的机械精度；电源系统、控制系统、辐照系统可以进行通电测试，测试运行情况；水冷系统可以进行水循环测试，测试是否有漏水，水温是否正常；充气系统可以进行充气试验，测试是否有漏气发生；微波系统进行微波功率试验，测试是否有打火、漏气发生。所述核心部件的失效率通过核心部件可靠性测试平台测得。所述核心部件可靠性测试平台包括加速管加速试验装置和调制器加速试验装置，所述加速管加速试验装置包括测试微波系统和功率源，所述功率源通过测试微波系统连接至加速管，所述调制器加速试验装置包括假负载，市电经稳压电源和调压器接入调制器，调制器通过高压电缆连接至假负载，同时，控制平台通过信号线连接至调制器。加速管加速试验装置工作原理：进行加速管可靠性试验时，由功率源提供微波功率，经测试微波系统传递后进入加速管，在加速管内部对电子枪发射的电子进行加速并最终打靶产生射线，由此可以对加速管的性能进行测试，并且可以利用该加速试验装置对加速管进行疲劳测试，以便对加速管的可靠性进行充分的测试。调制器加速试验装置工作原理：市电网经稳压电源、调压器接入调制器，调制器将交流电整流，变压为直流高压，调压器可以调整该直流高压的电压值，控制平台向调制器发送触发信号，以此来控制调制器的功率输出，调制器输出的高压脉冲通过高压电缆作用到假负载上，该高压脉冲的电压值可以通过调压器进行调节。假负载对应设有电流采样装置，电流采样装置连接至示波器，直接通过示波器观察假负载电流波形，表征调制器的工作性能，直观明了。调压器位于稳压电源与调制器之间，可以调节调制器的输入电压。稳压电源位于市电网和调压器之间，可保证输出电压的稳定性。本专利技术工作时，首先通过调制器加速试验装置对调制器进行加速试验，利用假负载进行测试，假负载是理想状态的负载，不会出现打火等故障，因此可以用来测试调制器的性能，对调制器进行可靠性测试。然后通过加速管加速试验装置对加速管进行加速试验，由微波功率源提供微波功率，经测试微波系统传递后进入加速管，在加速管内部对电子进行加速并最终打靶产生射线。通过实验可以对加速管的性能以及可靠性进行充分的测试。最后将测试合格的调制器、加速管进行联合测试，确保整套系统稳定工作，无故障。由此便完成了医用电子直线加速器核心部件调制器、加速管的可靠性测试，可以确保调制器、加速管安装到整机上后可以稳定工作，不会产生故障。所述测试微波系统包括充气波导、软波导、三端环流器、水负载、定向耦合器，所述功率源通过定向耦合器连接至三端环流器一端，三端环流器另外两端分别连接至水负载和软波导，软波导通过充气波导连接至加速管，充气波导上设置充气嘴，充气波导通过法兰与加速管连接，定向耦合器是具有方向性的功率采样器，用于功率，频率等参量的监测及提供控制电路需要的信号；软波导是一段有弹性可变形的波导，其作用是减少各微波元件在安装时的机械应力，使各微波元件的法兰连接接触良好，保护加速管的波导氩弧焊接口不致变形，同时使系统便于机械安装；三端环流器作用是防止传输系统中的反射波进入微波功率源，其利用了各向异性的铁氧体材料，在外加磁场的作用下，对微波呈现方向性，入射波可无衰减通过，反射波则被吸收；水负载是一种吸收负载，可以将加速管反射回来的微波吸收，防止反射波返回微波功率源而造成功率源无法正常工作；由充气嘴向测试微波系统中冲入SF6气体，其目的是为了增加波导内气体的密度，以缩短气体分子运动的平均自由程，从而提高波导击穿强度的阈值。所述三端环流器、水负载、功率源、加速管均设置有冷却水路，冷却水路通过水管与水冷机组相连，对三端环流器、水负载、功率源和加速管进行冷却。所述加速管加速试验装置还包括微波测试台，所述测试微波系统和功率源通过微波测试台固定，所述测试微波系统和功率源固定在微波测试台上。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术结构设计合理，通过对核心部件的可靠性测试，以及对其他各部分可靠性的局部测试，建立可靠性评估模型，大大提高电子直线加速器可靠性评估的准确性，有利于设备可靠性的提高。附图说明图1本专利技术流程示意图。图2是电子直线加速器的系统划分示意图。图3是加速管加速试验装置立体图。图4是加速管加速试验装置俯视图。图5是调制器加速试验装置结构示意图。图中：1、功率源；2、加速管；3、测试用充气波导；4、测试用软波导；5、三端环流器；6、水负载；7、定向耦合器；8、充气嘴；9、微波测试台。具体实施方式下面结合附图对本专利技术实施例做进一步描述：实施例1：如图1-2所示，本专利技术所述电子直线加速器可靠性评估方法，包括如下步骤：1)根据电子直线加速器结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子直线加速器可靠性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据电子直线加速器结构，对电子直线加速器进行功能层次划分，将其分为核心部件、机械系统、电源系统、控制系统、水冷系统、充气系统、微波系统和辐照系统8部分；2)对各部分进行可靠性测试，获得各部分的失效率；3)建立电子直线加速器可靠性评估模型，λs＝λhx+λjx+λdy+λkz+λsl+λcq+λwb+λfz，其中，λs表示电子直线加速器的故障率，λhx表示核心部件的失效率，λjx表示机械系统的失效率，λdy表示电源系统的失效率，λkz表示控制系统的失效率，λsl表示水冷系统的失效率，λcq表示充气系统的失效率，λwb表示微波系统的失效率，λfz表示辐照系统的失效率。

【技术特征摘要】
1.一种电子直线加速器可靠性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据电子直线加速器结构，对电子直线加速器进行功能层次划分，将其分为核心部件、机械系统、电源系统、控制系统、水冷系统、充气系统、微波系统和辐照系统8部分；2)对各部分进行可靠性测试，获得各部分的失效率；3)建立电子直线加速器可靠性评估模型，λs＝λhx+λjx+λdy+λkz+λsl+λcq+λwb+λfz，其中，λs表示电子直线加速器的故障率，λhx表示核心部件的失效率，λjx表示机械系统的失效率，λdy表示电源系统的失效率，λkz表示控制系统的失效率，λsl表示水冷系统的失效率，λcq表示充气系统的失效率，λwb表示微波系统的失效率，λfz表示辐照系统的失效率。2.根据权利要求1所述的电子直线加速器可靠性评估方法，其特征在于，所述核心部件包括加速管和调制器；所述机械系统包括机架、传动链和连接组件；所述电源系统包括调制器电源、磁控管灯丝电源、电机电源、闸流管电源、风扇、野灯、测距灯电源、加速管电源和电离室电源；所述控制系统包括运动控制系统、反馈调节系统、连锁保护系统和输入设备；水冷系统包括恒温水机组、散热管路和水流连锁电路；充气系统包括气瓶、减压阀、过滤网、充气阀、放气阀和安全阀；微波系统包括充气波导、软波导和取样波导；辐照系统包括准直器、均整器、电离室和测距灯。3.根据权利要求1所述的电子直线加速器可靠性评估方法，其特征在于，所述机械系统、电源系统、控制系统、水冷系统、充气系统、微波系统和辐照系统均由疲劳试验获得，经疲劳试验后，计算出...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟超，王爱涛，任旗，苗青，宋迎新，
申请(专利权)人：山东新华医疗器械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37