醫(yī)用電子直線加速器常用電氣故障診斷及維修方法研究

王建華 梁 琦 袁小燕 楊國珍 武建軍

放療技術飛速發(fā)展，醫(yī)用電子直線加速器廣泛應用于各類醫(yī)院的放療科室，成為放療設備中的佼佼者[1]。采用醫(yī)用電子直線加速器，大大提高了腫瘤治療水平,然而其高精度及高自動化決定了它自身結構的復雜性[2]，因此給設備故障診斷及維修工作增加了難度，對設備維修人員提出了更高的要求。筆者多年來一直從事醫(yī)用電子直線加速器的維修工作，在維修過程中總結出一些實際工作中較常見的診斷故障方法，現(xiàn)將常用故障診斷方法介紹如下。

1 外觀檢查法

這種方法是最常見的，也是首先采用的。維修者應仔細觀察發(fā)生故障時的各種現(xiàn)象，如有無焦糊味、有無火花、有無異常響聲等；觀察元器件是否變色，是否焊接不良，焊點周圍是否有裂痕；印刷板是否有過熱或變焦的痕跡，有無斷線的現(xiàn)象；重點查看熱繼電器、熔斷器、限位開關、保險絲等保護類電器是否已動作等，從而快速確定故障部位。實際工作中發(fā)現(xiàn)，采用這種方法可快速找到某些故障的原因，而采用其他方法可能要花費許多時間，甚至一時解決不了。

我院一臺廣東威達產加速器大機架直流主軸電機采用可控硅直流調速板控制，技術員在操作機器旋轉大機架過程中，電機運轉過程中突然停轉。測量得知無電樞電壓，進一步檢測發(fā)現(xiàn)可控硅未導通。拔下控制板觀察，發(fā)現(xiàn)有一個2 KΩ的碳膜電阻變黑，用萬用表測量阻值為無窮大，更換后恢復正常。

2 靜態(tài)檢查法

在控制系統(tǒng)加入信號之前對主要元器件進行斷電檢查，如二極管、三極管、集成塊、電容等[3]。

2.1 測量三極管。用萬用表R×1檔，基極，集電極和發(fā)射級之間正向阻值約20～50 Ω，阻值大者性能差。反向特性因在路偏置電阻的影響不易確定，但愈大愈好。而集電極與發(fā)射極的正反向電阻應大于2 kΩ，若兩次測量的值都很小，可能是擊穿，焊下再測。

2.2 檢查集成電路芯片。用萬用表R×1檔測量芯片輸入和輸出端引腳對地電阻值，用對比測量方法，如比較的阻值差異大，說明此芯片可能有問題。但芯片故障率一般較小，要先排除芯片外圍元件，然后再更換芯片。

2.3 檢查電解電容。用萬用表R×100檔測量其充放電情況，可疑時焊下測量。當表針擺動到某刻度時不動，或不完全歸零位，則表明電容漏電；當阻值為無窮大，則是開路，阻值很小，則是擊穿；當容量降低時會引起電源濾波不良，致使控制系統(tǒng)抗干擾性能變差，此時可用電容表測量其電容值。

我院一臺西門子加速器在進行注入器系統(tǒng)維修時，觀察到INJ I波形有20 mA的收縮，這種情況發(fā)生幾率很小，絕大多數(shù)情況下INJ I波形很穩(wěn)定。在線量2N6457三極管的b極，e極，用指針表R×1檔，黑表筆接一極，紅表筆接另一極，為34歐。取下來量，黑表筆與紅表筆分別接b極與e極為34歐，e極與b極為100歐。量新的2N6547三極管，黑表筆與紅表筆分別接b極與e極為34歐，e極與b極為無窮大。說明2N6547三極管調節(jié)電流能力下降，這一點能解釋為什么嚴重時出現(xiàn)INJ I波形下降很厲害，輕微時下降20 mA的事實。正是因為變壓器T2的負載2N6547三極管的不穩(wěn)定，造成直流高壓INJ E變動，從而影響INJ I波形。順帶更換U9 OP400，該芯片以前換過。觀察一周，INJ I波形很穩(wěn)。

3 動態(tài)檢查法

采用示波器觀察電路關鍵點的波形對查找故障有很大的幫助，可準確顯示電路及元器件的工作性能。對交變信號產生和處理電路來說，采用示波器觀察信號通路各點的波形是最直觀、最有效的故障檢測方法，可以看波形的有無和形狀，波形是否失真，將波形參數(shù)和正常工作時的參數(shù)進行對照等。檢測時要注意對電路高電壓和大幅度脈沖部位測量不能超過示波器的允許電壓范圍，必要時可用高壓探棒或對測試點采用分壓或取樣等措施。示波器接入電路時本身的輸入阻抗對電路有一定的影響，特別是測量脈沖電路時，要采用有補償作用的10:1探頭，否則觀測的波形和實際不符[4]。

以下是西門子老傳統(tǒng)機測量注入器柵極脈沖信號的例子。拔去主閘流管CX1159的觸發(fā)信號，PC1上的注入器高壓開關S1應關閉，RAD ON。也就是說，測柵極脈沖信號時，需要在注入器的高壓部位（PC4）操作，但此時注入器不能帶高壓。PC4接線端子TB8-3（陰極），4（柵極）間的INJ PULSE信號，示波器測試筆打在10倍衰減的位置，示波器每格5 V代表50 V。示波器接地夾子接3，測試筆接4。RAD ON以前，為-135 V（BIAS）直流信號。RAD ON 后，出現(xiàn)箝位后的柵極脈沖信號，從-135 V向正方向的幅值即為箝位電壓（CLIPPER）的幅值。例如在PC5 TP3和TP1之間的箝位電壓為+215 V，柵極脈沖信號從-135 V向正方向的幅值即為215 V。脈沖頂部寬度為4 μS。這種利用示波器進行的測量在醫(yī)用電子直線加速器中不勝枚舉。

4 系統(tǒng)自診斷功能法

現(xiàn)代的醫(yī)用電子直線加速器具有豐富的自診斷功能，能在CRT上顯示故障報警信息。一類為啟動診斷，指從每次通電開始至加速器進入正常的運行準備狀態(tài)為止，系統(tǒng)內部診斷程序自動執(zhí)行的診斷。通電開始，系統(tǒng)內部自診斷軟件對裝置中的CPU、RAM、ROM等芯片，MDI、CRT、I/O等模塊及監(jiān)控軟件、系統(tǒng)軟件等逐一進行檢測，并將檢測結果在CRT上顯示出來。另一類是故障信息提示，當加速器運行中發(fā)生故障時，在CRT上顯示報警號和故障內容。利用這些信息，能在醫(yī)用電子直線加速器的維修中迅速、準確的查明加速器的大部分故障。

5 備板置換和交換判斷法

利用備用的印刷電路板、集成電路芯片或元器件替換有疑點的部件，觀察加速器是否正常工作，從而快速判斷故障板件。此方法對能插拔部件簡便易行。注意必須斷電進行更換，置換前應確認備板完好，并且與原板狀態(tài)完全一致，否則仍不能使加速器正常工作。許多加速器對于故障較高的電路板都備有備板。

交換判斷法局部交換具有相同功能的控制裝置，觀察故障轉移情況，確定故障部件。運用此法，應將好的裝置換在出故障的加速器上，實際工作中常用此法判斷各種功能控制板是否有故障。我院西門子直線加速器采用的七大微控制器電路板只要改變地址碼和EPROM，完全可以互換。

6 結論

在查找故障過程中盡快找到設備故障根源是維修技術人員的關鍵所在。實踐證明[5]，采用上述介紹的幾種方法取得了很好的效果。我們除了要不斷加強理論知識的學習之外，還要在實際工作中不斷總結維修經驗，在最短的時間內排除故障，使設備早日投入正常運轉，為廣大患者服務。

[1]張中柱.中國腫瘤放療設備的進步-中國醫(yī)用加速器發(fā)展30年紀[J].中國醫(yī)學裝備,2009,6(2):1.

[2]姜瑞瑤，何德華，李斌.醫(yī)用直線加速器的驗收[J].中國醫(yī)療設備,2008,23(4):86-87.

[3]王蘭君.電工實用技術入門[M].北京:人民郵電出版社,2005.6.

[4]顧本廣.醫(yī)用加速器[M].北京：科學出版社,2003.

[5]王建華,陶金柱,張潔昌.PRIMUS加速器運動控制系統(tǒng)分析與故障處理[J].中國醫(yī)療設備,2008,23(6):115-116.