高压物理学报

瓦里安维修故障一例

 

引言

直线加速器利用具有一定能量的电子与微波电磁场的相互作用下,加速电子以获得更高的能量并且具有直线运动[1]。其根据所采用的加速磁场形态的不同分为:行波加速器和驻波加速器两类。它具有复杂和丰富的控制和保护系统,涉及气路、水路和电路。加速器是一种技术复杂而精密的设备,在实际医院放疗治疗中应用广泛,不仅可以进行常规放疗还能够进行图像引导放疗、复杂适型放疗、容积调强等技术。它适应症广泛,可以用于头颈、胸腔、腹腔、盆腔、四肢等部位的原发或继发肿瘤,以及手术前的术前治疗或手术后残留的病灶治疗等,也可以进行单纯根治的肿瘤或与化疗结合治疗肿瘤[2-3]。

1 设备信息

我院自2012 年1 月起开始启用美国瓦里安Trllogy 直线加速器,是现今我院进行放射放疗工作设备中不可缺少的部分[4],设备使用至今整体性能相对稳定,但常见故障还时有发生。

2 设备故障

2.1 故障现象

治疗过程中出现GFIL 报错,无法进行消除连锁操作。当电子枪出现异常情况时会出现此连锁[5]。查找瓦里安手册根据报错信息“GFIL”主要原因一般为枪灯丝或者栅极偏置电压太低[6]。有时候转动机架在122 度附近和313 度附近位置连锁能够消除。发生故障时,检查机架电子枪控制电路冷端电路[7](图1),发现POWER SUPPLY 电源板仅有DS1 指示灯常亮,DS2 和DS3 指示并未亮,与此同时,GUN CONTROLLER 板显示“HD A/D +”,怀疑为热端+5 V电压有异常情况[8]。再进行重新启动POWER SUPPLY 电源板的MASTER、HOT DECK 、HIGH VOLTAGE 电源之后GFIL 报错消掉,调试后恢复正常,但治疗一个患者之后故障又重复出现GFIL 报错。

2.2 故障分析

电子枪的控制电路可分为低压冷端和高压热端两部分[9]。根据以上故障现初步判断,可能的原因有:① 由于热端高压部分的hot deck 板或者电源板有问题,导致通讯不连贯或电压不稳定;② 由于在122℃左右和313℃左右位置报错“GFIL”可以消掉[10],判断故障可能是因控制线或电源线接触不良导致电压不稳。

图1 POWER SUPPLY部分电路图

2.3 故障维修

2.3.1 操作一

将选择万用表伏安选项,将万用表一端接触要测量端,将另一表棒接地(可靠接地)。测量冷端POWER SUPPLY板子上的TEST TP1、TEST TP2、TEST TP3 电压,分别为4.9、14.95、-14.97 V,而它们的标准电压分贝为5、15、-15 V,根据《电能质量供电电压允许偏差》GB l2325-90 规定中,允许电压偏差为额定电压的±5%,测量电压属于正常误差范围之内,排除+5 V 和±15 V 电源故障。

2.3.2 操作二

先将热端高压电源断电,然后机架打至合适操作位置,并将机架热端封盖打开,先用机架上放电棒进行高压外壳放电,为安全考虑可以在放电结束后再用万用表金属外壳测下电压。拆除外壳后,更换Hot deck 板子后,重新上电,GUN CONTROLLER 板显示“HVPS OFF”和“Errs...”[11-12],关闭POWER SUPPLY 电源,等待5 min,重启故障报错故障依旧存在,重新插拔板子检查跳线,并将光纤重新对接口放置,上电后报错消除测试正常,原以为故障因此修复,可两天后连锁依旧存在。枪控制板报错信息表,见表1。

表1 枪控制板报错信息表序列 报错内容 可能原因1 HD A/D+ 热端灯丝电源+5 V异常2 HD A/D- 热端灯丝电源-5 V异常3 HVPS off 高压电源关闭4 BIAS- 电子枪栅极电压过低5 HD GND HOT DECK A/D接地测试失败6 PWM FAIL 脉冲调制看门狗超时

2.3.3 操作三

进行测量hot deck 板子,可仅打开POWER SUPPLY 电源板MASTER 电源,关闭HOT DECK 、HIGH VOLTAGE电源,随后进行放电操作,进行测量hot deck 板子(图2),将表棒一端接P1(接地),红表棒分别测试P2、P3、P4,分别测出电压(5 根光纤板子的左上角,P1 为接地)。P2为4.75 V;P3 为-15.24 V;P4 为15.73 V(表2),因此怀疑热端小电源故障才导致电压不稳定,将小电源板进行放电处理,随后重新上电,GFIL 报错消除[13],进行6 MV出束测试时,故障还是出现,最后检查接口线时,发现Harness Hot Deck W4 线缆中的PS2CN1 电源端子线的铜片形态歪曲,使得接触不紧密。经过以下步骤:首先使用橡皮擦去铜片上的灰尘,其次用刀片刮去表面的氧化物,最后调整铜片高度和角度,恢复最佳形态。经过多次模拟测试,电压值均在正常误差范围之内。

2.4 小结

经过以上三步骤排查检修故障,最终通过更换Hot Deck 电路板和处理铜片形变问题,解决故障。运行1 个月后未出现此故障,就更换全新W4 线缆。经过设备实际运行6 个月后未出现此故障,表明此次维修成功。