医用电子直线加速器中钎焊的应用—实用案例与探讨

粒子加速器是另一种真空电子器件，直线加速器可以看成是一个大的耦合腔行波管，但工作过程和行波管恰恰相反，即高频场将微波能交给被加速的粒子，使粒子动能增加^[8]。

医用电子直线加速器是放射治疗恶性肿瘤的重要设备，随着放疗技术朝着更精确化的方向发展，对加速器有了更高的要求，全身放疗、术中放疗及立体定向放疗等使加速器利用率大大提高^[9]。

钛窗在术中放射治疗电子加速器中起着束流引出的作用。常用的钛窗大都采用钎焊的方法制作，即采用钎料钎焊钛金属箔与无氧铜窗框以构成真空密封。钛窗可采用软钎焊和硬钎焊两种方法制作。软钎焊方法，即采用锡铅钎料钎焊钛金属箔与无氧铜窗框以构成真空密封。这类钛窗受限于锡铅钎料的低熔点，耐热性较差。为避免在电子束辐照下产生漏气现象，需设计水冷系统以降低钎焊接头的工作温度，这样势必造成钛窗结构的复杂。要消除钛窗软钎焊存在的不足，根本性的解决措施是采用硬钎焊工艺代替软钎焊工艺。下面主要介绍某钛窗硬钎焊工艺过程。

钛窗是指在半圆形窗框结构（见图15-13）的圆弧开口处钎焊了一层钛箔。在钛窗制造过程中，使用的主要材料及规格为：窗框为无氧铜TU1；钛窗为工业纯钛TA2箔材，厚度为0.15mm；钎料为BAg72Cu-V的银铜钎料片，厚度为100μm。

图15-13 钛窗窗框结构图 Fig.15-13 Titanium window frame structure

钎焊模夹具采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料制作而成，并在湿氢气炉中经过高温氧化处理，在钎焊时与无氧铜、钎料不易形成粘连。使用厚度约为0.3mm云母片以防止钛箔和模具产生粘连。按图15-14所示的顺序，将预处理过的无氧铜窗框、BAg72Cu-V钎料片、钛箔和云母片装入专门设计的模夹具中，并均匀压紧。(www.xing528.com)

钛窗组件钎焊在真空炉中进行，工艺规范为：室温下系统极限真空度优于5×10^-5Pa，钎焊温度为815℃，保温时间为3min。真空钎焊温度-时间曲线如图15-15所示。

图15-14 钛窗组件钎焊装配图 Fig.15-14 Assembly drawing for titanium window brazing

图15-15 真空钎焊温度-时间曲线 Fig.15-15 Vacuum brazing curve（temperatures vs.time）

上述利用硬钎焊工艺制造的钛窗，将通过钎焊方式制成移动机架部件，之后整体安装于可移动卧式术中放射治疗加速器中。