style="width:3.94655in;height:5.01336in" /> 本文是学习GB-T 34128-2017 15 MeV～30 MeV可变能量强流质子回旋加速器. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了15 MeV～30
MeV可变能量强流质子回旋加速器(简称回旋加速器)的组成、技术要
求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输、贮存和随行文件。
本标准适用于质子能量为15 MeV～30 MeV,最大束流强度为350μA
的回旋加速器。
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 191 包装储运图示标志
GB/T 9969 工业产品使用说明书 总则
GB/T 10257—2001 核仪器和核辐射探测器质量检验规则
GB/T 14436 工业产品保证文件 总则
GB/T 17626.4—2008 电磁兼容 试验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
GB/T 17626.5—2008 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验(IEC
61000-4-5:
2005,IDT)
GB 18871 电离辐射防护与辐射源安全基本标准
GB/T 19661.1—2005 核仪器及系统安全要求 第1部分：通用要求
GB/T 19661.2—2015 核仪器及系统安全要求
第2部分：放射性测量计的结构要求和分级
GB 50303 建筑电气工程施工质量验收规范
IEC 536-2:1992 电工电子设备按电击防护分类 第2部分：对电击防护要求的导则
(Classification of electrical and electronic equipment with regard to
protection against electric shock—
Part 2:Guidelines to requirements for protection against electric shock)
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
回旋加速器 cyclotron
利用磁场使带电粒子作回旋运动，在运动中通过高频电场反复被加速的装置。
3.2
束流能量 beam energy
束流中带电粒子通过回旋加速器装置获得的动能。
3.3
束流强度 beam intensity
单位时间内通过某截面的带电粒子电荷总量。
GB/T 34128—2017
3.4
束流综合效率 beam comprehensive efficiency
回旋加速器束流引出口的束流强度与离子源出口束流强度之比。
3.5
连续供束时间 continuous beam time
回旋加速器每次不间断地提供束流的时间。
3.6
积分滑相 integrated phase slip
带电粒子回旋运动的相位相对于高频电压零相位点之差。
3.7
品质因数 quality factor
在一系统的工作频率下，当信号振幅不随时间变化时，系统储存能量和每个周期外界所提供能量的
比值。
注：实际的测量和计算方法参见附录 A。
3.8
剥离引出 strip eduction
回旋加速器加速的负氢束经过剥离器后转变为质子束的引出方法。
3.9
剥离引出效率 strip eduction efficiency
回旋加速器剥离引出质子束的流强与回旋加速器引出前加速的负氢束流强之比。
回旋加速器主要包括下列组成部分：
a) 离子源及注入系统：
b) 主磁铁系统；
c) 高频系统；
d) 真空系统；
e) 控制系统；
f) 电源系统；
g) 剂量监测安全联锁系统；
h) 剥离引出系统；
i) 束流监测系统；
j) 辐射防护系统。
a) 环境温度：10℃~30℃;
b) 相对湿度：小于60%;
c) 室内外压差：保持负压， —20 Pa～—30 Pa。
GB/T 34128—2017
a) 电源：交流三相五线制电压380 V±38V; 频率50 Hz±1 Hz;
b) 环境温度：+10℃~+30℃;
c) 相对湿度：小于60%。
a) 水质：去离子水，电导率1μS/cm～5μS/cm;
b) 水温：25℃~30℃,长期工作不稳定度±1℃;
c) 压强：0.4 MPa～0.6 MPa;
d) 水流量：10 m³/h～15 m³/h。
过滤和干燥，压强0.5 MPa～0.7 MPa。
工业氮气，供气压强0.05 MPa～0.1 MPa。
防止雷电击符合 GB 50303建筑电气工程施工质量验收规范的要求。
回旋加速器外观应色泽均匀协调，整洁无损伤；设备布局有利于操作人员进行设备检修、运行、调
试、巡视和记录。
回旋加速器应有应符合 GB18871、GB/T 19661.1—2005 和 GB/T 19661.2—2015
规定的电离辐
射、高电压等警示标志。紧急开关应设置在操作人员容易接近的地方，且应有明显的状态标志。安全联
锁标志应在醒目位置。
回旋加速器加速负氢离子，双向引出质子。其质子束流品质满足以下要求：
a) 束流能量：产品技术文件规定的能量，误差范围±5%;
b) 束流强度：10μA～350μA;
c) 束流直径：小于或等于8 mm;
d) 束流综合效率：大于或等于8%。
离子源引出负氢离子束流强度应大于或等于5 mA。
GB/T 34128—2017
高频系统在配备固定工作频率的高频发射机条件下应满足以下要求：
a) 系统的频率不稳定度应小于或等于1×10-⁶ ;
b) D 形加速电极电压不稳定度应小于或等于1×10-3。
主真空室静态真空度好于3×10-4 Pa,动态真空度好于8×10- Pa。
用干燥氮气破坏主真空室真
空后，如果重新启动真空系统，应在2 h 内达到回旋加速器正常供束。
控制系统应具备如下功能：
a) 按自动程序开机和停机；
b) 回旋加速器的主要参数的设定、调节和显示；
c) 回旋加速器工作状态和故障的显示、报警。
剂量监测安全联锁系统应根据现场条件设计，并与控制系统相对独立。
剂量监测安全联锁系统的设计原则是确保工作人员的人身安全。当回旋加速器大厅有人时，回旋
加速器不能开机，开机时任何人员不能进入。剂量监测安全联锁系统应具备以下功能：
a) 与防护门位置的联锁：当防护门被打开时，回旋加速器不能供束；
b)
与现场剂量监测装置联锁：监测回旋加速器大厅内的剂量(包括瞬发伽玛和中子),当监测的
剂量率超过设定的阈值时，系统报警或切断束流供应；
c)
与指示信号灯、警告装置联锁：监测回旋加速器大厅内残余伽玛的剂量率，当监测的剂量率超
过设定的阈值时，触发仪表信号指示灯及蜂鸣器；
d) 与紧急停机按钮联锁：按紧急停机按钮，回旋加速器应能够停止供束；
e)
与指示信号灯联锁：当回旋加速器运行时，安装在防护门外的"回旋加速器运行指示灯"应有明
确显示；
f)
与清场按钮的联锁：回旋加速器大厅内和靶室内应设置"清场按钮",在开机前厅内"清场按钮"
被依次按下时，才能开机。
剥离膜剥离效率应大于或等于95%。
根据IEC 536-2:1992,回旋加速器属于I
类防电击的设备，应设有保护接地，其设备金属表面与接
地端子间的电阻不大于0.1Ω。
在试验电压(交流有效值或直流平均值)为1000 V,
回旋加速器中各独立的供电电气设备各相线
及零线对地的绝缘电阻均不应小于1 MQ。
GB/T 34128—2017
回旋加速器中实施保护接地的电气设备应能承受交流或直流2000 V
的介电强度试验，并在规定
的持续时间内无击穿或重复飞弧现象。
回旋加速器的电气设备在正常使用条件下，可触及零部件与参考试验地之间的漏电流不超过
回旋加速器场所辐射剂量率限值如下：
a)
监督区(通常不需要专门的防护手段或安全措施，但需要经常对职业照射条件进行监督和评价
的区域):1μSv/h;
b) 控制区(需要和可能需要专门防护手段或安全措施的区域):10 μSv/h。
工作场所的放射性表面污染控制水平见表1。
表 1 工作场所的放射性表面污染控制水平 单位为贝可每平方厘米
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浪涌抗扰度要求：试验等级为3(线线间1 kV、 线 地 间 2 kV),
重复率1次/min, 试验结果应达到
GB/T 17626.5—2008 中第9章的 b)的要求。
5.6.2 电快速瞬变脉冲群(EFT) 抗扰度要求
电快速瞬变脉冲群抗扰度要求：试验等级为3(线地间2 kV),
重复频率为5或者100 kHz, 持续时
间为120 s, 试验结果应达到 GB/T 17626.4—2008中第9章的 b)的要求。
回旋加速器在全停机情况下，从开机到正常运行时间小于或等于3
h,在保持正常真空条件下，恢
复正常运行时间小于或等于30 min。
回旋加速器在束流能量为15 MeV～30 MeV、束流强度为200μA±20μA
时连续稳定运行时间大
GB/T 34128—2017
于或等于8 h。
试验应在满足表2的环境条件下进行。
表 2 测试条件
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20 ℃ |
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101.3 kPa | 86 kPa～106 kPa |
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380 V | 380 V±38 V |
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50 Hz | 50 Hz±1 Hz |
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试验所用仪表、设备应经过检定并在有效检定期内，测量仪表的精确度应符合被测参数精确度的
要求。
用目测法检查回旋加速器的外观和警告标志，其结果应满足5.1的要求。
在固定引出半径处用特斯拉计测量该半径处的磁感应强度，束流能量由式(1)计算：
E=48(B ·r)² (1)
式中：
E— 束流能量，单位为兆电子伏(MeV);
B— 磁感应强度，单位为特斯拉(T), 其测量方法可参见附录 B;
r - 为引出半径，单位为米(m)。
计算结果应满足5.2a)的要求。
在回旋加速器束流引出口，利用法拉第筒和微安电流表测试束流强度。
GB/T 34128—2017
测量结果应满足5.2b) 的要求。
在束流引出口采用丝扫描装置进行测量，得到束流截面分布，如图1所示。选定电流最大值
Imax、 0. 1Imx 两个位置为束流截面边缘。两个位置之间的距离 d
即为束流直径，如图2所示。测量结果应满
足5.2c) 的要求。
style="width:3.94655in;height:5.01336in" />
图 1 束流直径测试示意图
style="width:4.38661in;height:4.32674in" />
图 2 束流直径测试结果示意图
采用法拉第筒和微安表分别测量离子源出口束流强度 I
和回旋加速器束流引出口的束流强度
I₃ , 束流综合效率η:是 I₃ 与 I₁ 之比。可用式(2)表示：
style="width:1.89335in;height:0.6534in" /> …………………… (2)
式中：
η .——束流综合效率；
I:— 回旋加速器束流引出口束流强度，单位为微安(μA);
I- 离子源出口束流强度，单位为微安(μA)。
GB/T 34128—2017
计算结果应满足5.2d) 的要求。
测量结果应满足5.2d) 的要求。
采用法拉第筒和微安电流表对引出负氢离子束流强度进行测量。
结果应满足5.3. 1的要求。
6.4.2.1 频率不稳定度测量
从谐振腔体的高频取样端口取一路高频信号送入频率计，连续测量30 min,
每0.5 min 读取 一 次数 据，最大值 fmax 与最小值 fmi 的差与频率平均值
favr 的比值即为高频系统的频率不稳定度λ。可用式
(3)表示：
style="width:3.22675in;height:0.70004in" /> …………………… (3)
式 中 ：
λ — — 频率不稳定度；
fmax — 频率最大值，单位为兆赫(MHz);
fmin 频率最小值，单位为兆赫(MHz);
faer—— 频率平均值，单位为兆赫(MHz)。
结果应满足5.3.2a) 的要求。
6.4.2.2 D 形加速电极电压不稳定度测量
从高频取样端口，用矢量电压表每0.5 min 测量一次，连续测量30 min,D
形回旋加速器电极电压
不稳定度为射频取样电压的最大值Um 和最小值Umim之差与平均值 Uav
的比值，可用式(4)表示：
style="width:3.20677in;height:0.67342in" /> (4)
式 中 ：
t —— 电压不稳定度；
Umax—— 最大取样电压，单位为千伏(kV);
Umin—— 最小取样电压，单位为千伏(kV);
Uaver—— 平均取样电压，单位为千伏(kV)。
结果应满足5.3.2b) 的要求。
用高真空计对主真空室真空度进行测量。测量结果应满足5.3.3的要求。
用干燥氮气破坏主真空室的真空后，重新启动真空系统，达到上述静态真空度的时间，应满足5.3.3
的要求。
6.4.4.1
开机和停机的试验：根据产品使用说明书规定的开机和停机步骤，进行开机和停机演示，结果
应满足5.3.4a) 的要求。
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6.4.4.2
回旋加速器主要参数设定、调节和显示功能的检查：根据产品使用说明书进行检查，主要对真
空系统、水冷系统、气动系统、高频系统、电源(离子源电源、主磁铁电源等)、剥离引出系统进行主要参数
的设定、调节和状态显示。结果应满足5.3.4b) 的要求。
6.4.4.3
回旋加速器工作状态和故障显示、报警的检查：在回旋加速器正常工作状态下，使用目测法对
各子系统设备工作状态显示功能进行检查。在设定故障条件下，使用目测法检查系统显示、报警功能。
结果应满足5.3.4c)的要求。
6.4.5.1
与防护门位置的联锁的检查：当回旋加速器开机时，模仿防护门开关打开，观察回旋加速器是
否停止供束，其结果应满足5.3.5a) 的要求。
6.4.5.2
与现场剂量监测装置联锁的检查：监测回旋加速器大厅内的剂量(包括瞬发伽玛和中子),调整
保护阈值(比本底略高),当监测的剂量率超过设定的阈值时，检查系统已按要求报警或已自动关闭回旋
加速器，其结果应满足5.3.5b)的要求。
6.4.5.3 与指示信号灯、警告装置联锁的检查：
a)
首先检查指示信号灯。当不超过规定剂量率时，显示绿色灯光；剂量率在警告范围内，较低频
率闪烁黄色灯光；剂量率超过设定的上限，较高频率闪烁红色灯光。以上试验可通过修改阈值
进行。
b)
回旋加速器大厅内残余γ的剂量率的监测。当监测的剂量率在警告范围内，蜂鸣器发出频率
较低的鸣叫；当剂量率超出上限时，蜂鸣器则发出频率较高的鸣叫。
上述试验结果应满足5.3.5c) 的要求。
6.4.5.4
紧急停机试验：紧急停止按钮被按下时，回旋加速器应有停止高频系统、离子源和插入束流阻
挡靶的联锁动作，其结果应满足5.3.5d) 的要求。
6.4.5.5
与指示信号灯联锁的检查：当回旋加速器运行时，安装在防护门外的“回旋加速器运行指示灯”
清晰、明亮，其结果应满足5.3.5e) 的要求。
6.4.5.6
与清场按钮联锁的检查：在没有清场时，回旋加速器的离子源束流不能注入，束流阻挡靶处于
阻挡状态，其结果应满足5.3.5f)的要求。
用微安表测量剥离靶上的束流强度 I₂,
用法拉第筒和微安表测量回旋加速器引出口的束流强度
Is, 剥离引出效率 是回旋加速器引出口的束流强度 I₃ 与剥离靶上的束流强度
I₂ 之比。可用式(5)
表示：
式中：
ηex——剥离引出效率；
style="width:2.25333in;height:0.66682in" />
…………
………
(5)
I:— 回旋加速器引出口的束流强度，单位为微安(μA);
I₂— 剥离靶上的束流强度，单位为微安(μA)。
计算结果应满足5.3.6的要求。
用接地电阻测试仪，测试电流25 A,
测量电器设备外壳与接地端子间的电阻，测试结果应满足5.4.1
GB/T 34128—2017
的要求。
用1000 V
绝缘电阻表，检测相线、零线对地及设备金属外壳之间的绝缘电阻，测试结果应满足
5.4.2的要求。
试验电压在10 s 内逐渐升至2000 V, 保持1 min,测试结果应满足5.4.3的要求。
按照GB/T 19661.1—2005 中5.7.2.1的试验方法，用交流电压表并联2kΩ
电阻在回旋加速器正常
运行条件下，直接测量待测可触及零部件与安全接地端子间的电压值，计算的电流应满足5.4.4的
要求。
使用剂量当量率表测量监督区的屏蔽门口、操作工位、设备间等部位的剂量当量率值。其结果应满
足5.5.1a)的要求。
在回旋加速器停机后，使用剂量当量率表测量控制区靠近回旋加速器的墙面、门口部位的剂量当量
率值，其结果满足5.5.1b)的要求。
使用便携式表面污染测量仪测量回旋加速器的工作台、墙壁、地面的表面污染，其结果满足5.5.2
的要求。
浪涌抗扰度试验方法见GB/T 17626.5—2008,其结果应满足5.6.1的要求。
6.7.2 电快速瞬变脉冲群(EFT) 抗扰度试验
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验方法见 GB/T
17626.4—2008,其结果应满足5.6.2的要求。
回旋加速器在全停机情况下，从开机到正常运行时间和在正常真空高频条件下，恢复运行时间等要
求采用演示法进行试验，其结果应满足5.7.1的要求。
在束流能量为15 MeV～30
应满足5.7.2的要求。
MeV,束流强度200μA±20μA 时，测量连续稳定运行的时间。结果
GB/T 34128—2017
7.1.1 回旋加速器的检验按GB/T 10257—2001 的相关规定进行。
7.1.2 回旋加速器的检验分为型式检验和出厂检验。
7.1.3 在下列情况之一时，应进行型式检验：
a) 新产品或转产产品；
b) 正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，考核对产品性能影响时；
c) 出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时；
d) 国家质量监督机构提出进行型式检验的要求时；
e) 连续生产20台时，应进行一次型式检验。
7.1.4
由于回旋加速器的批量较小，无论是型式检验还是出厂检验均应采用全数检验。
回旋加速器的检验项目见表3。
通常，按表3的序号顺序逐项进行检验；需要时，也可以调整部分项目的检验顺序或将一些项目合
并进行检验。
表 3 15 MeV～30 MeV 回旋加速器检验项目
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GB/T 34128—2017
表 3 (续)
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7.3.1
型式检验中如发现不合格项，允许对回旋加速器的相关部件或分系统进行调整或更换，并重新
检验；如仍不合格，则该产品不能定型、投产。
7.3.2
出厂检验中通过所有检验项目的产品为合格品。检验中如发现不合格项，允许对产品的相关部
件或分系统进行返修或返工，并重新检验。
回旋加速器应在显著位置设置字迹清楚的永久性标志或标牌，其内容包括：
a) 制造商名称；
b) 回旋加速器名称、型号；
c) 出厂编号、出厂日期；
d) 产品标准编号。
显示仪表、操作开关、按钮、指示灯等都要有说明其显示或操作对象内容的标志，如名字过长可用缩
略语，并在技术说明中列出缩略语的定义或解释。
8.2.1
回旋加速器应分装于若干包装箱，箱内应有明细的装箱单。包装箱应有防雨、防潮、防振措施。
部件在箱内应牢固定位，压木和部件接触面以及部件间应衬以适当厚度的软性塑料，以防止运输过程中
的松动和相互摩擦。
8.2.2 包装图示标志应符合 GB/T 191 中防倒置、防雨、防碰撞等相关要求。
经包装的回旋加速器及部件可以采用汽车、火车、轮船等运输。
GB/T 34128—2017
应严格按照包装条件标明的运输条件进行装运。装运过程中严禁重放、倒置，防止碰撞，要有防雨、
防冻等措施。
8.4.1
经包装的产品应贮存在环境温度-20℃~+60℃、相对湿度不高于90%、通风良好的室内。室
内应无腐蚀性气体，并无强烈振动、冲击及磁场的作用。
8.4.2 对贮存环境有特殊要求的部件，应在使用说明书规定的环境中存放。
8.4.3 对需要长期保持真空状态的部件，应按使用说明书要求定期抽真空。
使用说明书的编写应符合 GB/T 9969 的规定，并包含以下3项：
a)
技术说明书：产品特点、主要用途及适用范围、简要结构组成及工作原理、主要性能及参数，辐
射安全保障措施、产品的工作条件、使用环境及安装要求等；
b)
操作手册：操作及使用中的安全、辐射安全防护说明及注意事项，操作程序、方法、防范措施，
运行的操作记录等要求；
c)
维修手册：故障现象、原因分析及排除方法，日常运行维护、保养，正常维修程序，周期检修程
序、方法，长期存放时的维护及保养等。
产品合格证的编写应符合GB/T 14436
的规定，包含所执行的产品标准号，检验结果及结论，产品
编号及生产日期，检验员代码及检验部门的签章等。
其他文件包括成套设备清单、备品备件清单和装箱单等。
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(资料性附录)
品质因数的测量
当高频谐振腔体的耦合端口达到临界耦合时，选取谐振腔体的耦合端口和取样端口，与网络分析仪
的1、2端口相连(见图 A. 1) 。 通过网络分析仪可测得S2 曲线(见图 A.2),
曲线的最高点频率为fo, 曲
线的半功率点的频率为 fi 、f₂, 腔体的固有品质因数Q。可用式(A. 1) 表示：
style="width:2.46667in;height:0.70004in" /> … … … … … … … … …(A. 1)
式中：
Qo — 腔体的无载品质因数；
fo — 腔体的谐振频率，单位为兆赫(MHz);
f₁ 、f2 曲线半功率点频率，单位为兆赫(MHz)。
style="width:8.37989in;height:3.68676in" />网络分析仪
端口1
端口2
取样
耦合
图 A.1 谐振腔体与网络分析仪的连接
style="width:6.02681in;height:4.44664in" />
图 A.2 网络分析仪测得 S₂ 曲线
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(资料性附录)
磁感应强度的测量
回旋加速器磁感应强度测量仅需要测量中心平面的磁场，在极坐标系下进行测量。
测量范围：径向测量范围0～r,r 为磁极半径，测量间隔为1.0 cm;
角向测量范围为0°~359°,测量
间隔为1°。
测量精度：径向位置的测量精度为1 mm,
角向位置的测量精度要求为20",磁场的测量精度要好于
假定径向测量点的个数为 m, 角向测量点个数为360,则共得到360m
个点的磁场数据，测量点分
布如图B. 1
所示。对每个半径位置求角度方向上的平均磁场，平均磁感应强度可用式(B. 1)
表示：
style="width:2.35323in;height:0.75328in" /> … … …… (B.1)
式中：
B,— 第 i 个半径上的平均磁感应强度，单位为特斯拉(T);
B,— 第 i 个半径、第j 个角度位置处的平均磁感应强度，单位为特斯拉(T)。
磁场要求：磁场数据要求满足等时性要求，即粒子在加速器运动过程中，滑相保持±30°以内。其
中，滑相定义见式(B.2):
φ=w,t—hθ …… …………… (B.2)
式中：
——高频角频率，单位为赫兹(Hz);
style="width:0.10667in;height:0.19338in" /> 时间，单位为秒(s):
h — 倍频系数；
θ 粒子所在的方位角，单位为度(°)。
style="width:5.61334in;height:5.63332in" />
图 B. 1 加速器中心平面磁场测量点分布示意图
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