隨著癌癥發(fā)病率的不斷攀升,我國自主研發(fā)的放射治療設(shè)備也在蓬勃發(fā)展。放療設(shè)備是對可靠性要求極高的產(chǎn)品,國外的放療設(shè)備由于高可靠性,占據(jù)了國內(nèi)的大部分市場。為了提高國內(nèi)放療設(shè)備的競爭力、保障患者及醫(yī)護人員的安全,提升國產(chǎn)放療設(shè)備的可靠性勢在必行。醫(yī)用直線加速器是使用比例最高、范圍最廣的放療設(shè)備。脈沖調(diào)制器是醫(yī)用直線加速器的核心部件之一,是為微波源提供合適的脈沖電壓的電子設(shè)備,是保障脈沖質(zhì)量及加速器治療射線質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。故障物理方法是一種常見的評估電子產(chǎn)品可靠性的方法。它借助對產(chǎn)品的故障模式與機理的分析,確定產(chǎn)品的薄弱點及相應(yīng)的故障物理模型,并借助應(yīng)力仿真分析確定所需參數(shù),最后計算得到薄弱點的壽命。在壽命數(shù)據(jù)不足時,利用故障物理方法可以獲得精確度較高的可靠性評估結(jié)果。本文利用故障物理方法及有限元仿真方法確定薄弱點的壽命,借助蒙特卡洛法對脈沖調(diào)制器進行可靠性評估,為國產(chǎn)脈沖調(diào)制器及醫(yī)用直線加速器的可靠性研究提供一些參考。本文的研究工作包括以下幾個方面:(1)結(jié)合脈沖調(diào)制器的產(chǎn)品信息,分析脈沖調(diào)制器的結(jié)構(gòu)與功能,繪制結(jié)構(gòu)、功能層次框圖,并根據(jù)故障統(tǒng)計信息分析脈沖調(diào)制器的常見故障原因。(2)根據(jù)脈沖調(diào)制器的故障原因,并結(jié)合廠家工程師的意見確定脈沖調(diào)制器的關(guān)鍵故障機理、潛在故障點、以及相應(yīng)的故障物理模型。(3)根據(jù)確定的故障物理模型,對脈沖調(diào)制器進行有限元仿真分析,得到脈沖調(diào)制器的溫度分布以及鍍通孔應(yīng)變值,并分析得到脈沖調(diào)制器各個故障點的壽命分布規(guī)律。(4)建立脈沖調(diào)制器的可靠性模型,利用脈沖調(diào)制器的可靠性模型并結(jié)合故障點的壽命分布規(guī)律利用蒙特卡洛仿真方法對脈沖調(diào)制器進行可靠性評估,并分析得到脈沖調(diào)制器的壽命分布規(guī)律,計算出調(diào)制器的預(yù)期壽命。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH77
【部分圖文】：

8圖 2-1 醫(yī)用直線加速器外觀圖用直線加速器由 380V 三相市電提供能量，由高壓電源模塊接收電能壓處理并使電壓升至 12KV，并借助整流電路將輸入的高壓交流電轉(zhuǎn)需的直流電，并輸送到調(diào)制器當中。脈沖調(diào)制器接入高壓直流電之后充電電路進行儲能，在儲能電壓達到臨界值后，儲備的能量被以脈沖沖變壓器負載釋放以驅(qū)動微波源及加速管。在接收到脈沖激勵后，微管會產(chǎn)生特定頻率的微波功率，并通過微波傳輸系統(tǒng)將微波傳輸?shù)郊又�。加速管在脈沖電壓以及微波的作用之下產(chǎn)生具有特定能量的高能轟擊重金屬靶，產(chǎn)生治療用射線并由束流系統(tǒng)使其以合適的角度及位，以進行放射治療。同時，自動穩(wěn)頻系統(tǒng)也會收集處理從加速管中采RF（Radio Frequency）反饋信號并控制使加速管與微波源的共振頻率線加速器的工作流程如圖 2-2 所示。

圖 2-3 某型號加速器所用脈沖調(diào)制器實物圖脈沖調(diào)制器中的電路包含高壓電源、充電電路、放電電路、DeQ 電路、削峰電路、RC 匹配電路以及保護電路，各電路簡介如下。（1）高壓電源高壓電源是有三相交流電通過變壓器轉(zhuǎn)換并整流而得到的，用于對脈沖形成網(wǎng)絡(luò)（Pulse-forming Networks, PFN）進行充電。（2）充電電路充電電路是調(diào)制器中在不進行脈沖輸出時通過高壓直流電對儲能器件進行儲能的模塊，以便在儲能完成時可以向負載輸出電能。其構(gòu)成多為電源、存儲電能元器件及負載。（3）放電電路放電過程時間較短，所以電路中各元件的作用與充電電路差別很大。放電電路包括：PFN、閘流管，脈沖電纜及脈沖變壓器等。其中，PFN 是由一系列電感與電容組成的儲存單個脈沖所需能量并將能量以一定波形向負載釋放的電路，又稱

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文32而后對元器件及散熱器進行建模。散熱器為異形幾何體，其模型如圖4-2所示。元器件名稱、封裝及其三維模型如表 4-2 所示。圖 4-2 叉齒散熱器 CAD 模型表 4-2 調(diào)制器元器件及散熱器名稱、封裝及模型所屬電路板 元器件代號 元器件型號 元器件封裝 元器件模型1-柵極電源板CR11 US1G DO-214AC2-觸發(fā)放大板CR12、CR1A2、CR221N5408 DIODE0.4Q22、Q32 C1942 TO-33-DeQ 觸發(fā)板Q23 3DA
【參考文獻】

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本文編號：2879304