瓦里安Clinac ix型醫用直線加速器劑量率過低的維修

張勇

四川省自貢市第四人民醫院設備科 （四川自貢 643000）

醫用直線加速器所產生的X線、電子束主要用于治療癌癥和一些良性病變，其工作原理為：以高能量的X線或電子線照射病灶部位，破壞病變細胞[1]。加速器劑量率（dose rate，D/R）作為單位時間內加速器根據計劃系統指令，在目標野內所投放的有效劑量，其在放射治療中至關重要[2]。現就瓦里安Clinac ix型醫用直線加速器一例D/R過低故障進行維修分析，報道如下。

1 故障現象

加速器開機、預熱、自檢正常；在出束狀態下，有束流提示音；監視窗口出束時長與計數顯示正常；出束可維持5 s，監視窗口隨即顯示劑量率低1（under dose rate1，UDR1）、劑量率低2（under dose rate1，UDR2）故障聯鎖，其間D/R值顯示為5 MU/min；手動屏蔽故障聯鎖后可繼續出束，D/R值保持在5 MU/min，UDR聯鎖情況見圖1。經測試，切換不同出束能量，故障現象無變化。

圖1 UDR聯鎖情況

2 故障分析

進入維修模式，屏蔽出現的次要聯鎖，選擇適當能量出束。維修模擬儀表顯示脈沖調制電壓（pulse-forming networks volta，PFN V）為22.42 V，見圖2。切換不同出束能量，PFN V值無變化。

圖2 維修模式模擬儀表

觸發UDR1、UDR2聯鎖的故障種類較多，從圖2可見槍電壓（GUN V）值顯示為正常的-15.80 kV，可排除槍燈絲供電電路故障。通過調閱加速器正常晨檢報告（圖3），可知故障發生時PFN V值過低，雖高能量出束與低能量出束時PFN V略有不同，但均不應低于40 V，正常晨檢報告見圖3。PFN V電壓值過低，應首先考慮核對PFN V預設值并測量高壓電源電流（high voltage power supply current，HVPS I）波形。

圖3 正常晨檢報告

經核對，PFN V預設值為正常的41.5 V。通過示波器測量HVPS I波形有失真（圖4），由此推斷故障由高壓系統引發，故障范圍劃定在：（1）高壓電容漏電；（2）高壓二極管擊穿；（3）晶閘管（dequeng，DeQ）自身故障；（4）DeQ控制電路故障；（5）DeQ反饋電路故障。

圖4 HVPS I失真波形

3 故障維修

在調制柜中，依次檢測高壓電容和高壓二極管，均正常。DeQ無法直接檢測，且未在備件庫預備范圍，嘗試先行更換備有的晶閘管柵極控制電路板，但故障依舊。考慮到DeQ是耗損件，且裝機6年以來從未更換，遂將故障判定為其老化。但更換后故障依舊。此時劃定的故障范圍集中到了DeQ反饋電路上。再次進入維修模式，發現在未出束的情況下應為0 V的PFN V有23.55 V的顯示值。查閱DeQ反饋電路（圖5），該PFN V顯示值來源于高壓分壓補償電路板。根據圖紙，測量此板反饋放大器HA3-5020-5第J3測試點第4腳。此腳作為檢測端，在未出束時電壓值應為0 V，但實際測得電壓值15.1 V。測量第J3測試點的第1腳和第5腳，分別有正常的-15 V和+15 V電壓。由此判斷電流反饋放大器HA3-5020-5損壞，更換后故障排除，檢測到HVPS I波形恢復正常（圖6），同時D/R恢復正常。

圖5 DeQ反饋電路

圖6 HVPS I正常波形

4 討論

高壓分壓補償電路板前級接入38 kV（峰值）高壓，承擔取樣和反饋工作。由于電流反饋放大器HA3-5020-5短路損壞，導致同相輸入端的+15 V電壓短路到輸出端，其錯誤的取樣結果一方面輸出到PFN V監測窗口，另一方面作為D/R的檢測依據反饋到DeQ控制回路，使其誤判為D/R已達到預設值，造成實際D/R低[3]。

5 小結

DeQ長期工作在高電壓、大電流、高熱的環境下，其在設計之初就被定義為耗損件。在實際維修工作中如出現D/R達不到預設值且HVPS I波形異常的情況，普遍為DeQ老化甚至損壞[4]。但實踐表明，HVPS I波形異常作為DeQ工作情況的一個反饋，只能表明其工作在非正常狀態，還需詳加分析是其自身損壞或是控制電路與檢測電路故障。