班衛(wèi)華，李曉芳，盧海濱，梁兆寧，陶 瑩，梁力文

廣西省百色市人民醫(yī)院放療科，百色市，533000

西門子ONCOR直線加速器脈沖調(diào)制系統(tǒng)故障維修

【作 者】班衛(wèi)華，李曉芳，盧海濱，梁兆寧，陶 瑩，梁力文

廣西省百色市人民醫(yī)院放療科，百色市，533000

該文介紹了西門子ONCOR直線加速器脈沖調(diào)制系統(tǒng)原理，并結(jié)合實(shí)際故障現(xiàn)象，描述了故障分析、維修過(guò)程及方法。

西門子加速器；調(diào)制系統(tǒng)原理；維修

我院2011年初購(gòu)進(jìn)西門子oNcoR直線加速器，醫(yī)用直線加速器是目前放射治療的主要設(shè)備，脈沖調(diào)制系統(tǒng)是直線加速器的重要組成部分，其性能直接影響到束流及射線的質(zhì)量。在加速器的日常使用過(guò)程中，該系統(tǒng)故障相對(duì)較高，調(diào)制器為高壓、大電流部件，維修難度大并且有一定的危險(xiǎn)性，如能詳細(xì)了解系統(tǒng)的原理和構(gòu)造，將有助于及時(shí)地排除設(shè)備故障[1-3]?，F(xiàn)將我院西門子oNcoR直線加速器脈沖調(diào)制系統(tǒng)故障判斷及維修過(guò)程及方法介紹如下，供同行參考。

1 脈沖調(diào)制系統(tǒng)原理

在西門子oNcoR直線加速器中，利用脈沖調(diào)制系統(tǒng)來(lái)得到盡可能高的加速電場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生大功率的微波源，脈沖調(diào)制系統(tǒng)基本原理框架圖如圖1所示。由觸發(fā)器電路觸發(fā)脈沖調(diào)制器，產(chǎn)生一定功率的、一定重復(fù)頻率的和一定寬度、波形合適的高壓脈沖電壓，經(jīng)過(guò)微波傳輸系統(tǒng)進(jìn)入加速管[4]。因此加速器的性能及工作的穩(wěn)定性與脈沖調(diào)制器產(chǎn)生的脈沖質(zhì)量有著直接關(guān)系。

圖1 脈沖調(diào)制系統(tǒng)原理框架圖Fig.1 The frame of the principle of pulse modulation system

西門子oNcoR直線加速器的脈沖調(diào)制系統(tǒng)主要由高壓油箱、高壓抽屜電源、速調(diào)管及速調(diào)管燈絲電源和偏轉(zhuǎn)電源組成，高壓油箱包括：PFN網(wǎng)絡(luò)、低Q電路、脈沖變壓器、閘流管及相關(guān)檢測(cè)、觸發(fā)和保護(hù)電路[5]。系統(tǒng)工作時(shí)，由抽屜電源提供直流高壓電源，當(dāng)有觸發(fā)信號(hào)注入高壓油箱，產(chǎn)生一定功率的脈沖電壓，由速調(diào)管放大微波，經(jīng)過(guò)微波傳輸系統(tǒng)進(jìn)入加速管。

2 故障現(xiàn)象

啟動(dòng)數(shù)字直線加速器后，復(fù)位數(shù)字直線加速器電源，發(fā)現(xiàn)aux Interlock K2抽屜上的Vac SUP DS1指示燈不亮，及速調(diào)管真空(Vac)指示燈、速調(diào)管燈絲電源(FiL e, FIL 1)指示燈、速調(diào)管偏轉(zhuǎn)線圈電源(Sol1 I, Sol2 I, Sol3 I, Sol4 I)指示燈、微波輸入窗檢測(cè)到有反射波(VSWR)指示燈、微波系統(tǒng)內(nèi)有打火(WG aRc)指示燈、偏轉(zhuǎn)電流(Bias current)指示燈、六氟化硫(SF6)指示燈、抽屜電源(charge System, charge Drawer)指示燈、外循環(huán)水(Facility Water)指示燈、速調(diào)管油箱(oil Temp)指示燈這些燈全部顯示紅色，重新復(fù)位數(shù)字直線加速器電源，仍然顯示紅色，此時(shí)數(shù)字直線加速器的操作電腦顯示屏報(bào)30號(hào)連鎖“MoDULaToR INcoMPLeTe”(調(diào)節(jié)器或速調(diào)管的某些連鎖未就緒)，造成數(shù)字直線加速器不能正常運(yùn)行。

3 故障分析

根據(jù)西門子公司提供的維修手冊(cè)以及相關(guān)維修經(jīng)驗(yàn)，與aux Interlock K2調(diào)制器模塊和30號(hào)連鎖的有關(guān)的原因有：①外循環(huán)冷水機(jī)及內(nèi)循環(huán)水機(jī)的水壓、水溫等存在問(wèn)題；②本身的內(nèi)置去離子水自循環(huán)次級(jí)水冷系統(tǒng)對(duì)速調(diào)管油箱、聚焦線圈、加速管、偏轉(zhuǎn)磁鐵、射線靶等高產(chǎn)熱部件的保護(hù)存在問(wèn)題(如：閘流管)等；③與K2調(diào)制器模塊相關(guān)的高壓電源的各個(gè)回路或部件存在問(wèn)題。

4 故障排除

首先，檢查外循環(huán)冷水機(jī)，水壓、水溫是否存在短時(shí)間波動(dòng)現(xiàn)象，未發(fā)現(xiàn)異常。其次，檢查數(shù)字直線加速器內(nèi)循環(huán)水機(jī)，水位、水壓及水溫等各項(xiàng)參數(shù)也都在正常工作范圍，并且對(duì)于內(nèi)循環(huán)次級(jí)水系統(tǒng)進(jìn)行電壓檢查，都未發(fā)現(xiàn)異常。再次，檢查內(nèi)置去離子水自循環(huán)次級(jí)水冷系統(tǒng)對(duì)速調(diào)管油箱、聚焦線圈、加速管、偏轉(zhuǎn)磁鐵、射線靶等高產(chǎn)熱部件的保護(hù)都未發(fā)現(xiàn)異常。

拉出aux Interlock K2抽屜的連鎖板，根據(jù)維修手冊(cè)說(shuō)明檢查開關(guān)S1，各個(gè)開關(guān)所處的狀態(tài)表1所示，處于正常狀態(tài)。

表1 S1各個(gè)開關(guān)所處的狀態(tài)Tab.1 The state of each switch of S1

測(cè)量X47、X52、X36、X48、X49、X50、X5的電壓值分別為：9.51 V、9.53 V、9.49 V、9.52 V、9.51 V、9.50 V、9.52 V，正常。測(cè)量K5 PS3、K5 PS2、K5 PS1、K5 PS4的電壓值為43 V、39 V、32 V、3.5 V，正常。測(cè)量X41至X42的電壓值為1.64 V，正常。aux Interlock K2抽屜上的Vac SUP DS1指示燈不亮，用高壓棒連接萬(wàn)用表測(cè)量由K2調(diào)制器到速調(diào)管的連接線K10 P5的輸出高壓值才有36 V，查看維修手冊(cè)發(fā)現(xiàn)輸出高壓值大約在5 kV左右，由此說(shuō)明K2調(diào)制器給速調(diào)管提供高壓電源損壞。查看電路圖圖紙，如圖2所示，可發(fā)現(xiàn)輸出高壓是由一個(gè)高壓直流電源提供的，具體型號(hào)為UM6P20L，發(fā)現(xiàn)其輸入為24 V/1 a的直流電壓，經(jīng)過(guò)UM6P20L變壓為6 kV/3.33 ma的直流高電壓。檢查測(cè)量點(diǎn)+VIN和-VIN之間有輸入電壓24 V，高壓輸出端HVoUT未有高壓輸出，可以確定直流高壓模塊損壞。另外，采購(gòu)新的電源更換上去，Vac SUP DS1指示燈變亮，檢測(cè)各個(gè)參數(shù)，調(diào)節(jié)優(yōu)化各個(gè)參數(shù)在誤差范圍內(nèi)。復(fù)位數(shù)字直線加速器電源，K2調(diào)制器模塊板面上所有指示燈變綠色，機(jī)器恢復(fù)正常。

圖2 K2調(diào)制器速調(diào)管高壓真空電源電路圖Fig.2 The circuit diagram of high pressure vacuum power of modulator klystron for K2

5 總結(jié)

30號(hào)連鎖是西門子oNcoR直線加速器最為常見(jiàn)的連鎖之一，其出現(xiàn)的頻率較高，如果不能及時(shí)得到解決，勢(shì)必影響到腫瘤患者的治療。本文通過(guò)對(duì)西門子oNcoR直線加速器脈沖調(diào)制系統(tǒng)原理的說(shuō)明，由30號(hào)連鎖現(xiàn)象和aux Interlock K2調(diào)制器模塊板上顯示燈顯示情況來(lái)分析其起因，逐漸排除所有可能產(chǎn)生30號(hào)連鎖以及K2調(diào)制器模塊板上顯示紅燈的所有故障，使設(shè)備盡快得到維修。

總之，西門子oNcoR直線加速器的維修都要進(jìn)入到維修模式，然后根據(jù)原理說(shuō)明和錯(cuò)誤代碼所提示的信息，結(jié)合西門子公司提供的維修資料進(jìn)行分析。找出與故障所有的關(guān)聯(lián)，逐一排查。對(duì)于高端、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的全進(jìn)口西門子數(shù)字直線加速器，作為物理師和維修工程師要透徹理解直線加速器所執(zhí)行步驟的各項(xiàng)原理及工作流程，多積累維修經(jīng)驗(yàn)，盡量借助西門子公司配有的維修資料并多和西門子維修工程師交流吸取他們的經(jīng)驗(yàn)來(lái)檢測(cè)故障所在。當(dāng)機(jī)子出現(xiàn)故障時(shí)，盡可能在最短時(shí)間內(nèi)做出準(zhǔn)確判斷，快速地解決故障，保證機(jī)器正常運(yùn)行[6]。

[1] 孫東. 醫(yī)用電子直線加速器脈沖調(diào)制器檢修流程[J]. 醫(yī)療設(shè)備信息, 2005, 20 (8): 57-58.

[2] 陳俊, 王雪桃. 西門子PrimusH直線加速器脈沖調(diào)制系統(tǒng)原理與故障分析[J]. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備, 2012, 33(12): 146-147.

[3] 雷烈. 醫(yī)用直線加速器調(diào)制器部分原理及故障維修[J]. 中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備, 2007, 4(5) :40-41.

[4] 顧廣本. 醫(yī)用加速器[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2003.

[5] 楊紹洲. 醫(yī)用電子直線加速器[M]. 北京: 人民軍醫(yī)出版社, 2003.

[6] 班衛(wèi)華, 范向華, 等. 西門子oNcoR直線加速器治療床數(shù)顯故障維修[J]. 中國(guó)醫(yī)療設(shè)備, 2014: 29(01): 135-136.

The Maintenance of Pulse Modulation System of Siemens ONCOR Linear Accelerator

【 Writers 】BAN Weihua, LI Xiaofang, LU Haibin, LIANG Zhaoning, TAO Ying, LIANG Liwen
Department of Radiotherapy, Guangxi Province Baise City People's Hospital, Baise, 533000

Siemens linear accelerator, principle of modulator system, maintenance

TL53；TH774

A

10.3969/j.issn.1671-7104.2016.03.021

1671-7104(2016)03-0230-02

2015-12-22

班衛(wèi)華，e-mail：bwh96@163.com

【 Abstract 】This paper mainly introduces the principle of the pulse modulation system of ONCOR Siemens Oncor linear accelerator, then describe the analysis, maintenance processes and methods of faults.