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【齐心合力·团队篇】凝心聚力 为实现质子治疗系统国产化努力奋斗

发布时间: 2020-03-24 来源: 合肥产投集团阅读量:8198


在中科离子,有这样一群人,他们每天迎着朝阳而来,披星戴月而归,舍弃节假日与家人欢聚的时刻,不辞劳苦地投入到工作中,他们凝心聚力,破浪前行,只为早日实现质子治疗系统的国产化这一共同目标。其中,静电偏转板设计团队和旋转机架团队就是他们当中的杰出代表。

静电偏转板冲击至170kV/cm的超高参数


静电偏转板是质子治疗系统回旋加速器中的关键组成产品之一,它的性能直接影响到回旋加速器的束流品质,最终影响加速器的性能。国际上通用的评价静电偏转板性能的关键指标是该产品两极间的电场场强。当前国内外同类型产品大多运行在120~140KV/cm的电场场强水平。

静电偏转板设计团队成立于2017年初,那时,公司成立尚不满一年。裴坤是团队的第一个成员,虽然在自己的技术领域内已拥有丰富的经验和过硬的技术,但对于刚刚接触质子治疗系统的他来说,这项工作仍是一个艰巨的任务,一切都需从零做起。

回旋加速器静电偏转板的研制涉及机械、材料、高压电气、真空、磁场等多学科,难度极大,需要不断挑战新问题。团队的研制过程并不顺利,不断出现的各种状况常常弄得他们焦头烂额。这一年,他们的成绩是70kV/cm,离目标还很遥远。

进入2018年,留给团队的时间更加紧迫,任务更加艰巨。团队成员为了找出提升关键参数的突破口,利用一切时间查阅文献资料,请教技术专家,深入学习理论知识,不断扩大知识边界。在透彻研究理论技术的基础上,团队成员勤于思考,积极创新,大胆应用新工艺、新技术,同时通过一次次的实验对设计加以验证。夏季顶楼钢板制成的电磁屏蔽室内温度高达40多度;冬天,五层楼高的厂房气温常常降至接近冰点。即使是在这样艰苦的实验环境下,团队成员依然努力克服一切困难,只为早日取得突破性进展。

静电偏转板的验证性实验经常需要不分昼夜、连续不间断地做实验,团队成员就轮流值夜班,加班加点,有的团队成员甚至经常连续工作一个多月没有休息。人员与设备的长期高负荷运转对实验安全管理工作提出了新的挑战。

静电偏转板的运行工况有“三高”,指的是该产品实际运行在高磁场、高电压、高真空的环境中。稍有不慎,就可能造成不可挽回的安全事故。团队始终把安全工作放在头等重要的位置,优化、细化工作流程,健全各项规章制度,规范内部管理。同时,在公司的支持下,选派人员参加全国性的安全与防护工作培训,强化团队内部的安全实验意识。在全体成员的共同努力下,团队2018年全年无安全事故发生。良好的内部管控保障了产品研制工作的顺利进行。

历经了多轮实验修改,无数的日夜奋战,设计团队屡败屡战,毫不气馁,不断优化设计,终于将国内首台紧凑型质子回旋加速器——SC200的静电偏转板电场场强稳定提升至国际同类产品水平。值得一提的是,由该团队设计的静电偏转板在实验室中已冲击到170kV/cm的超高参数,为2019年的产品的稳态运行打下了牢固的基础。

2018年,在团队人手有限、产品研制任务重的情况下,除取得了技术参数的大幅提升,静电偏转板设计团队仍有一项发明专利和一项实用新型专利获得国家专利局授权,一部地方标准已通过安徽省质量技术监督局的正式立项。

±185度旋转机架工程调试圆满完成


旋转机架系统是质子治疗系统治疗端的一个关键部件,起到支撑束流偏转磁体、治疗头以及CBCT设备的作用。基于旋转机架的±185度旋转,质子治疗系统可以实现质子束流的多角度照射。因此,旋转机架的精度直接影响着质子束流照射的精度。

2015年10月,中科离子尚未成立,在技术带头人宋云涛的带领下,当时仅由三人组成的旋转机架团队就开始了旋转机架系统调研与前期设计。彼时,旋转机架束流动力学计算尚未确定,旋转治疗室、磁体、CBCT等其余所有部件的设计尚未开始,旋转机架团队走在了质子研发的最前端。

三年的研发周期,团队先后历经了概念设计、工程设计和机械加工阶段。这一路走来,艰辛却充实。在最开始的旋转机架设计分析中,由于实验条件的限制,团队使用小型工作台式机进行有限元分析,算出一个结果都需要一两天时间。就是在这样的条件下,旋转机架的方案经不断优化改进,大大小小四十余场的技术评审会见证了旋转机架从技术思路到部件实物的转化。

大型高精度部件的加工一直是个难题,其水平也体现了一个公司的技术实力。旋转机架的部件直径达7米,总重量达到了160吨,精度要求极高(关键安装面垂直度要求0.05mm),且各个部件形状不规则,一次装夹难以实现所有关键安装面的的加工。经过多轮技术攻关,团队先后解决了大型回转设备高精度高稳定性驱动系统、大跨度支撑下保证变形小于1mm等关键技术难题。2018年11月22日,±185度旋转机架工程调试圆满完成,关键参数指标完全满足治疗需求。

张雯锦

后记

从几个人到一群人,越来越多的人投身到了合肥质子治疗系统研制的伟大事业中。在一次又一次共同应对困难、解决问题的过程中,团队形成了强大的团结互助、甘于奉献的精神。为了抢抓研制进度,团队成员们不计较个人得失,始终把工作放在首位。“没有比人更高的山,没有比脚更长的路!”每一次的付出,都留下他们坚实的脚印,每一个脚印背后都有他们拼抢的干劲和严实的作风。正是通过无数个严寒酷暑,日复一日、夜以继日的勤奋工作,才使得静电偏转板和旋转机架系统的研制取得突破性进展,为实现质子治疗系统国产化努力奋斗。



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