清华同⽅威视技术股份公司⽥新智
⼀、系统概述（略）
节流阀体系统主要由驻波X机头、准直器、调制器柜、恒温⽔系统机组及其净化电源组成。其主要功能是产⽣X射线。
⼆、X机头
组成：加速管、微波传输系统、脉冲变压器、磁控管、AFC系统、真空系统、充⽓系统、恒温⽔系统、穿透电离室及其前置放⼤电路等。 加速管：加速管长约1.4⽶，为⼀驻波管。其故障体现⼀般在于：
a、剂量率下降
b、⽆剂量输出
剂量率下降的原因⼀般集中在以下⼏个⽅⾯：
1、电⼦⾼压有所降低；
2、电⼦中毒或⽼化，使得阴极发射不⾜；
3、真空问题的影响；
4、磁控管微波输出功率下降；
5、磁控管磁钢磁场强度变低；
6、恒温系统引起加速管恒温⽔温度发⽣变化，从⽽导致加速管本振频率发⽣偏移，偏移量超去AFC调节范围；
7、AFC系统失效，导致磁控管输出微波频率漂移；
8、De-Q坏，调制器输出电压幅值上升，微波输出功率随之增加、发射流强增加；AFC前向波幅值增加，导致AFC失去本来的调节功能；系统不能保持在谐振状态。
9、脉冲电压波形变坏；
10、长期使⽤后，加速管的总衰减量增加；
11、聚焦线圈、导向线圈等电参数变化
对于电⼦⾼压本⾝⽽⾔，⼀般情况下是不会出现⾼压突然降低的情况的，主要担⼼的是其⾼压传输线经长时间使⽤后绝缘强度不够，导致加在电⼦本⾝的⾼压下降。这时候我们可以通过⾼压分压器对其予以测量，其结果将有助于我们判断和分析故障原因。如果确有下降现象，可采取适当措施增加传输线的绝缘强度。⾼压变化的另外⼀个原因是调制器⾼压输出有变化或者脉冲变压器性能有变（可能性稍低）。
电⼦⽼化的原因主要是其使⽤寿命的问题，故障现象主要体现在阴极发射能⼒上。可以通过增加灯丝电流来临时性的处理该故障，但这⾥存在两个问题，⼀是由于空间电荷场的影响，（在⾼压不变的情况下）发射电流随灯丝电流的增加并不总是线形增加（见《电⼦》⼀⽂），所以我们会发现有时增加灯丝电流对剂量影响⼤，有时并不显着；⼆是灯丝电流过⾼，对的寿命有影响。所以我们在处理这⼀故障时⼀定要把握好尺度。 ⼀般情况下，驻波加速管的电⼦中毒的可能性较⼩，因为驻波和⾏波不⼀样，它通常是采⽤全密封结构，电⼦是不可拆卸的，因⽽如果发⽣加速管真空突然变⼤的话，⼀般来说是加速管陶瓷窗的问题。对于⾏波管，由于电⼦等部件可以拆卸，不是全密封的，所以电⼦中毒的⼏率较驻波管⼤。⼀旦电⼦发⽣中毒问题，可以通过电⼦激活等⼿段暂时性的解决该问题。
真空问题对于发射的影响⽐较明显，⼀则是因为电⼦在传输过程中会与空⽓分⼦碰撞损失能量，严重的没有电⼦引出，⼆则主要的也是因为在真空状态不好的情况下加上灯丝电压，易导致阴极部分或完全中毒，从⽽影响的发射能⼒。在完全中毒的情况下，就不会有电⼦的
引出。对⼀根新管⼦⽽⾔，如果加速管内的真空状态尚不⾄于对阴极造成破坏性的影响，我们可以通过对加速管的不断⽼练改善加速管的真空状况。值得注意的是，⼀旦我们发现电⼦出现中毒现状，我们⼀定要出故障所在，到底是波导窗漏⽓还是别的原因，彻底的解决问题，不要盲⽬的增加灯丝电流（如前所述）。加速器运⾏中最严重的是陶瓷窗破裂和钛窗打穿。对驻波加速管⽽⾔，⼀般波导窗漏⽓的概率⽐靶漏⽓的概率⼤，主要原因是因为波导中过⾼压的绝缘⽓体可能压碎波导窗，或者因为微波打⽕可能将其打坏；对于靶部，⼀则是担⼼加速管流强太⼤，靶部散热不均匀，⼆则是担⼼靶部热膨胀系数与管体不⼀致。所以要随时监控靶的⽔冷却。其它⽅⾯应该不会有太⼤的问题。在这⾥应该提醒的是不⼀定真空电流偏⼤就是加速管真空被破坏，从⽽轻易去断定加速管陶瓷窗漏⽓，它可能是由于钛泵电源漏电或者是钛泵接头漏电所致。判别的⽅法是做波导系统的充放⽓实验，看真空电流有⽆变化，有就是陶瓷窗漏⽓，没有或者因为量程过⼩看不出来的话，可以将加速管钛泵接头拿掉，使之悬空，再加电观察真空读数，在检查接头⽆误的情况下多做⼏次该实验可以断定钛泵电源及其接头有⽆漏电现象。
磁控管使⽤⼀段时间后，会发⽣⽼化问题，发射功率下降，导致微波输出功率也持续下降，从⽽加速
器的剂量率也就随之下降。事实上，如果磁控管⽼化，也会伴随磁控管频繁的打⽕的出现。这些都将造成系统⼯作的不稳定。
影响磁控管⼯作稳定性的原因和稳定的⽅法如下：
①管⼦打⽕的问题
磁控管打⽕是经常性的问题，只是我们不要求其过密。因为打⽕过密使得磁控管容易损坏，即破坏磁控管的阴极发射能⼒，避免的办法是：
避免突然改变磁控管的⼯作状态（频率、幅值与脉宽）；
存放太久的磁控管在规定的条件下适当作⽼练⼯作
灯丝预热不够或阳极电流过⼤都会导致磁控管⼯作不稳定和打⽕的发⽣
②阳极电压、磁场和负载的变化对磁控管也会有⼀定的影响
⼀般要求，阳极电压变化应⼩于2~5%，有时要求⼩于1%；磁场要保持稳定，勿靠近铁磁性物质，四端环流器隔离度要好，以免反射波溃⼊磁控管。细胞骨架
③温度变化对磁控管影响很⼤
多腔磁控管的阳极块⼏何尺⼨随温度升⾼⽽膨胀，致使磁控管的⾃然频率随温度升⾼⽽下降。其影响度对⼗厘⽶波段的磁控管⽽⾔，⼤约为0.05兆周/度，对三厘⽶波段的磁控管⽽⾔为
0.15兆周/度。
④磁控管振荡频率偏移可分为快变化和慢变化两类
慢变化发⽣在脉冲与脉冲之间，引起该变化的原因为电源电压不稳、负载变化产⽣的频率牵引、阳极块温度变化、设备移动造成阴极对阳极位置变化、灯丝变形使阳极温度不均匀等。慢变化可以通过AFC系统来调整。
快变化是指⼀个脉冲内发⽣的变化。如电⼦频移，为此要求脉冲电压平顶⼩于2~5%，有时甚⾄要求⼩于1%，这样就可以限制电流变化到10%或更⼩⼀些。再⼀个就是跳模，这与脉冲电压的前沿和后沿上升和下降速度太慢有关，这有可能激励起低压型振荡。脉冲前沿要求在脉冲宽度的10~20%之间，后沿要求在20~30%之间。在整个脉冲内发⽣模式跳跃频率的快变化会使得微波频谱的包络失真，并使集中脉冲能量的主要部分的频带展宽，使⼤量能量分散。
特别的，频率牵引是指反射波稳不住，造成的原因基本上是由于四端环流器内的相位迭加模式不合适
以致微波对四端环流器造成较⼤的温度效应。这点在PPS较⾼的时候⽐较容易暴露出来。PPS⽐较低时，由于微波对四端环流器的温度效应不很明显，基本上体现不出来，AFC也能缓解这⼀问题。PPS较⼤了，温度的效应会使得AFC超出其调节范围；解决的⽅法是换四端环流器（最终是换四端环流器的铁氧体。
磁控管MG93的⼯作要求磁场强度⼀般在1550⾼斯的地⽅，如果它变低了，就会出现过流现象，磁控管的电⼦转换效率降低。解决的办法是换磁钢或对其充磁。
AFC的作⽤就是⽤来协调加速管的本振频率和微波的输⼊频率的。但它的调节范围有⼀定的限度，超出其调节范围，AFC将形同虚设。这就是为什么我们对恒温⽔系统要求其具有⼀定的响应能⼒的原因。经过⼀段⽐较长的时间后，AFC应该有必要的适当调整，以适应环境的变
化。关于AFC系统，其具体的⼯作原理和调试⽅法见《AFC⼯作原理及其调试⽅法》⼀⽂。
⽆剂量输出的原因⼀般在以下⽅⾯：新型太阳能热水器
1、微波失谐，AFC系统不起作⽤或AFC系统中某组件坏；
2、加速管出现事故，如真空破坏，电⼦中毒；
3、电⼦灯丝短路或断路；
4、磁控管⽆微波功率输出或输出功率不够；磁控管灯丝烧坏或磁控管损坏不能起振；
5、调制器⽆⾼压脉冲输出；
6、联锁保护，如⽓压、⽔压、安全防护开关、调制器过流或过压保护等
造成微波失谐的原因，这⾥不再罗嗦。要注意的是有的微波失谐的主要问题并不在于磁控管及加速管本⾝的温度漂移效应，如果AFC系统的检波⼆极管坏⼀个，AFC电路⼀定会使得磁控管输出微波的频率偏离加速管的本振频率，两个⼆极管坏了的话，AFC系统肯定失效。
⼀般的情况下，电⼦短路的情形⽐较少见。发⽣的原因可能是因为电⼦灯丝电流偏⼤，使得过热的灯丝和灯丝套筒之间有某点融合在⼀起；更多的情况下是电⼦灯丝电流过⼤使得灯丝熔断。所以在剂量率稍低的情况下不主张以提⾼灯丝电流的⽅法来提⾼剂量。因为究竟超过多⼤电流会使得⼯作中的灯丝处于临烧断状态是不⼤清楚的，除⾮有特别的需要。
磁控管灯丝如果是⽤交流电压⼀般在8.5V左右，直流电压⼀般是7.5V左右，D车的⽤到了8.5V 左右的原因可能是因为考虑到PPS（30HZ）较低，在PPS超过140HZ时，为保护其灯丝，系统将⾃动将灯丝电压退去，这时候主要利⽤磁控管内的电⼦回轰来保持阴极块的温度，以保护灯丝。如果灯丝烧断或短路，则磁控管阴极不能发射电⼦，管⼦不能起振。磁控管⼀旦⽼化，其微波输出功率会持续下降，打⽕现象增多，⼯作状态不稳定。这时候可以从它的⼯作电流波形状况来判断。
如果磁控管上⽆⾼压加上，可以先观察调制器，看是否调制器问题。实际上该问题直观⽐较明显。调制器闸流管如果触发不了，肯定的⼈⼯线不能输出⾼压脉冲，检查闸流管灯丝电流、氢压⼤⼩、偏压、栅极脉冲的幅值和脉宽等参数，确定⽆误后，排除⽆直流⾼压的可能，可以断定闸流管坏。
如果闸流管⼯作正常，充电电压波形正常⽽脉冲变压器次级⽆输出，可以怀疑该变压器。但该故障不常见。
关于X机头的其它故障如真空保护、钛泵⽋压等，⾸先我们要排除线接头的问题，这样我们才能有把握确定加速管真空问题。
微波功率输出系统打⽕可能的原因是：波导充⽓压⼒不够，加速管、耦合器和波导匹配状态变坏以致于反射增加，隔离器、定向耦合器、终端吸收负载等波导组件损坏。打⽕打坏了的波导在掉换时⼀定要细⼼，要⼒求波导内的⼲净和联接处的光滑平整，不然的话，可能还会出现波导打⽕。特别注意的是要防⽌四端环流器内铁氧铁松脱，如果它脱落，四端环流器将发⽣激励的打⽕现象，对设备影响较⼤。四端环流器除了起隔离的作⽤外，还可以调整微波馈⼊加速管的相位，办法就是在四端环流器上贴半⼯字型铁⽚。如果发现第四端发热，铁⽚可以对称贴，以解决问题。
总之，在运⾏和维护驻波加速管时，我们要注意以下⼏点：
①、⾸先加速管内部必须保持良好的真空状态。真空度降低会导致电⼦阴极中毒和加速腔⾼频击穿。
②、加速管闲置时间过长时必须对加速管进⾏⽼练，⽼练时微波功率逐步增加。
③、电⼦灯丝电流不宜太⼤，否则把灯丝烧断将导致整根密封加速管报废。
④、微波功率传输系统的充⽓压⼒不宜过⼤，以防压碎密封加速管的波导窗，导致密封加速管报废。
⑤、注意密封加速管的束流引出窗的⽔冷或吹风系统，以免钛窗因过热或因臭氧长期的氧化作⽤⽽损坏，导致加速管报废。
⑥、对冷却⽔的⽔质严格控制，以防对加速管长期腐蚀作⽤降低冷却效果。
⑦、采取措施保证加速管内的暗电流⾜够低。
⑧、注意磁控管或速调管的灯丝加热电流，要防⽌超脉冲功率或平均功率运⾏。
⑨、保证冷却⽔的流量和温度。
科技创新导报⑩、当磁控管的磁钢磁场低于要求值时，应该对磁钢充磁。
三、调制器
调制器⼀般由直流⾼压电源、充电回路、放电回路、闸流管、触发同步电路、De-Q电路、RC 匹配电路等组成。调制器故障⼀般体现在以下⽅⾯：
a、⾼压打⽕
b、⾼压过流
c、反峰故障
d、De-Q故障
e、闸流管⽆触发
f、灯丝电流（⽋流和过流）保护
出现⾼压打⽕的故障⼀般是由于电压过⾼、⾼压⾛线不当或者是⾼压接点出现⽑刺，其它的原因还有：
1、磁控管⽼化
国企再掀反腐风暴2、电⼦⽼化
3、微波系统打⽕
4、波导窗负载功率不匹配
5、环境湿度⾼
磁控管⽼化后的打⽕主要是在磁控管内部打⽕，在外⾯看不到，但通过电流波形检测能看到。磁控管打⽕其实很正常，⼀般情况下3~5/1000次是可以接受的，实际上要远远好于这个数；但如果很频繁了，⼜没有参数不当的原因，⼀般就要考虑⽼化的问题。⾼压过流的原因相对⽐较多
1、闸流管氢压过⾼
2、负载正失配
3、负载严重负失配
4、磁控管磁钢磁场强度低
5、负载打⽕
6、保护电路参数设置不当
过⾼的氢压使得闸流管内的氢离⼦浓度⼤，不易消电离，容易导致闸流管的连通，从⽽引起⾼压过流现象，解决的⽅法是将闸流管氢压调到合适的值。当负载正失配时，从脉冲电压看，由于⾼压脉冲后沿拖的很长，导致闸流管不能及时关断，也容易引起连通现象。
⼀般情况下，我们将加速器的⼯作状态放到稍微有点负失配的条件下⼯作，其⽬的是为了有利于闸流管的消电离。但如果负失配过于严重，会引起加在闸流管上的直流电压增加。例如说，通常⼈⼯线两端的电压⼀般是直流⾼压的2倍，在完全负失配的情况下将达到3.6 倍，这⾃然增加了⾼压过流的频率和可能性；负载打⽕就是⼀种完全失配的状态，⾃然会出现过流的现象。
刘振利如果说过流现象是因为保护电流参数限制过窄所致，我们在排除其它原因的条件下，可以将参数设置放宽，这种现象我们称之为“假过流”。这⼀过程主要在调试过程中实⾏。
还有⼏种过流现象，如反峰⼆极管击穿，⼈⼯⽹络电容击穿等。在这种情况下，不需要触发闸流管，只要加上⾼压就会出现过流故障。
反峰故障主要在负载负失配的情况下出现。反峰电路从某种意义上来说，就是⼀种对负载状况的监控电路。⽆论是负载（如磁控管）内部打⽕还是⾼压线对地打⽕，都可能会出现该故障现象。因此，⼀
般情况下，偶尔出现是正常的，或者可能是因为参数设置的问题呢；但如果在参数设置正常的情况下还经常性的出现就⼀定是负载状况有变化了，就是说负载变轻了。（当然，如果是在调试中经常出现，还是有可能是设置问题，此时⼀旦放宽设置就可以了）相对⽽⾔，该故障出现的可能性和频率远远不及过流现象多。
De-Q电路是⽤来对直流⾼压稳幅的，⽬的是使得脉冲负⾼压的峰值不受输⼊电源电压的影响，所以⼜称稳幅电路，它实际上就是⼀个反馈电路。它⼀般由De-Q电阻、可控硅、变压器、互感器等组成。如果说De-Q触发电路没有故障的话，引起De-Q电路失效的原因基本上集中在可控硅的质量上。
在保证了触发脉冲的幅值和脉宽的基础上，⼀般来说直流⾼压在2~3KV左右的时候，闸流管就应该导通，否则的话，就要检查它的灯丝电流和氢压是否合适。灯丝、氢压过低闸流管不会导通，在保证了这些的情况下，我们可以怀疑闸流管的质量。
特别的，图像上如果出现⿊的竖条，⼀般的我们从漏脉冲⼊⼿。但事实上还有两种被忽视的情况能导致⿊竖条的出现。
1、磁控管脉冲电压前沿过陡或过缓：过陡能引起磁控管的⾼压低电流打⽕，过低引起磁控管低电压低电流打⽕，称为磁控管“跳模”。这种现象导致磁控管⼯作状态不稳定，从⽽在图像上出现⿊竖条。
2、磁钢强度为1550⾼斯，这个磁场强度是根据磁控管⼯作在100A的情况下设计的。但我们⼀般让磁控管⼯作在90A左右，这样的话，磁控管内电⼦回轰增加，电能转换成微波能的转换效率降低，多余的电能将以打⽕的形式释放，这样管⼦内打⽕的可能性增加。在新管⼦上打⽕现象可能不明显，使⽤⼀段时间后管⼦性能有所下降，它将促使管⼦内部打⽕频率的增加，对管⼦的使⽤寿命可能有影响。
2003年1⽉18⽇
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