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(guó)珍 武建軍

放療技術(shù)飛速發(fā)展，醫(yī)用電子直線加速器廣泛應(yīng)用于各類醫(yī)院的放療科室，成為放療設(shè)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(dòng)化決定了它自身結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性[2]，因此給設(shè)備故障診斷及維修工作增加了難度，對(duì)設(shè)備維修人員提出了更高的要求。筆者多年來(lái)一直從事醫(yī)用電子直線加速器的維修工作，在維修過(guò)程中總結(jié)出一些實(shí)際工作中較常見(jiàn)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(jiàn)的，也是首先采用的。維修者應(yīng)仔細(xì)觀察發(fā)生故障時(shí)的各種現(xiàn)象，如有無(wú)焦糊味、有無(wú)火花、有無(wú)異常響聲等；觀察元器件是否變色，是否焊接不良，焊點(diǎn)周圍是否有裂痕；印刷板是否有過(guò)熱或變焦的痕跡，有無(wú)斷線的現(xiàn)象；重點(diǎn)查看熱繼電器、熔斷器、限位開關(guān)、保險(xiǎn)絲等保護(hù)類電器是否已動(dòng)作等，從而快速確定故障部位。實(shí)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(fèi)許多時(shí)間，甚至一時(shí)解決不了。

我院一臺(tái)廣東威達(dá)產(chǎn)加速器大機(jī)架直流主軸電機(jī)采用可控硅直流調(diào)速板控制，技術(shù)員在操作機(jī)器旋轉(zhuǎn)大機(jī)架過(guò)程中，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中突然停轉(zhuǎn)。測(cè)量得知無(wú)電樞電壓，進(jìn)一步檢測(cè)發(fā)現(xiàn)可控硅未導(dǎo)通。拔下控制板觀察，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)2 KΩ的碳膜電阻變黑，用萬(wàn)用表測(cè)量阻值為無(wú)窮大，更換后恢復(fù)正常。

2 靜態(tài)檢查法

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

2.1 測(cè)量三極管。用萬(wàn)用表R×1檔，基極，集電極和發(fā)射級(jí)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(yīng)大于2 kΩ，若兩次測(cè)量的值都很小，可能是擊穿，焊下再測(cè)。

2.2 檢查集成電路芯片。用萬(wàn)用表R×1檔測(cè)量芯片輸入和輸出端引腳對(duì)地電阻值，用對(duì)比測(cè)量方法，如比較的阻值差異大，說(shuō)明此芯片可能有問(wèn)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(wàn)用表R×100檔測(cè)量其充放電情況，可疑時(shí)焊下測(cè)量。當(dāng)表針擺動(dòng)到某刻度時(shí)不動(dòng)，或不完全歸零位，則表明電容漏電；當(dāng)阻值為無(wú)窮大，則是開路，阻值很小，則是擊穿；當(dāng)容量降低時(shí)會(huì)引起電源濾波不良，致使控制系統(tǒng)抗干擾性能變差，此時(shí)可用電容表測(cè)量其電容值。

我院一臺(tái)西門子加速器在進(jìn)行注入器系統(tǒng)維修時(shí)，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(lái)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(wú)窮大。說(shuō)明2N6547三極管調(diào)節(jié)電流能力下降，這一點(diǎn)能解釋為什么嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)INJ I波形下降很厲害，輕微時(shí)下降20 mA的事實(shí)。正是因?yàn)樽儔浩鱐2的負(fù)載2N6547三極管的不穩(wěn)定，造成直流高壓INJ E變動(dòng)，從而影響INJ I波形。順帶更換U9 OP400，該芯片以前換過(guò)。觀察一周，INJ I波形很穩(wěn)。

3 動(dòng)態(tài)檢查法

采用示波器觀察電路關(guān)鍵點(diǎn)的波形對(duì)查找故障有很大的幫助，可準(zhǔn)確顯示電路及元器件的工作性能。對(duì)交變信號(hào)產(chǎn)生和處理電路來(lái)說(shuō)，采用示波器觀察信號(hào)通路各點(diǎn)的波形是最直觀、最有效的故障檢測(cè)方法，可以看波形的有無(wú)和形狀，波形是否失真，將波形參數(shù)和正常工作時(shí)的參數(shù)進(jìn)行對(duì)照等。檢測(cè)時(shí)要注意對(duì)電路高電壓和大幅度脈沖部位測(cè)量不能超過(guò)示波器的允許電壓范圍，必要時(shí)可用高壓探棒或?qū)y(cè)試點(diǎn)采用分壓或取樣等措施。示波器接入電路時(shí)本身的輸入阻抗對(duì)電路有一定的影響，特別是測(cè)量脈沖電路時(shí)，要采用有補(bǔ)償作用的10:1探頭，否則觀測(cè)的波形和實(shí)際不符[4]。

以下是西門子老傳統(tǒng)機(jī)測(cè)量注入器柵極脈沖信號(hào)的例子。拔去主閘流管CX1159的觸發(fā)信號(hào)，PC1上的注入器高壓開關(guān)S1應(yīng)關(guān)閉，RAD ON。也就是說(shuō)，測(cè)柵極脈沖信號(hào)時(shí)，需要在注入器的高壓部位（PC4）操作，但此時(shí)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(hào)，示波器測(cè)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(cè)試筆接4。RAD ON以前，為-135 V（BIAS）直流信號(hào)。RAD ON 后，出現(xiàn)箝位后的柵極脈沖信號(hào)，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(hào)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(jìn)行的測(cè)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(bào)警信息。一類為啟動(dòng)診斷，指從每次通電開始至加速器進(jìn)入正常的運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)為止，系統(tǒng)內(nèi)部診斷程序自動(dòng)執(zhí)行的診斷。通電開始，系統(tǒng)內(nèi)部自診斷軟件對(duì)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(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果在CRT上顯示出來(lái)。另一類是故障信息提示，當(dāng)加速器運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)，在CRT上顯示報(bào)警號(hào)和故障內(nèi)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(zhǔn)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(diǎn)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(duì)能插拔部件簡(jiǎn)便易行。注意必須斷電進(jìn)行更換，置換前應(yīng)確認(rèn)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(duì)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(zhuǎn)移情況，確定故障部件。運(yùn)用此法，應(yīng)將好的裝置換在出故障的加速器上，實(shí)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(jié)論

在查找故障過(guò)程中盡快找到設(shè)備故障根源是維修技術(shù)人員的關(guān)鍵所在。實(shí)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(qiáng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)之外，還要在實(shí)際工作中不斷總結(jié)維修經(jīng)驗(yàn)，在最短的時(shí)間內(nèi)排除故障，使設(shè)備早日投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)，為廣大患者服務(wù)。

[1]張中柱.中國(guó)腫瘤放療設(shè)備的進(jìn)步-中國(guó)醫(yī)用加速器發(fā)展30年紀(jì)[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)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(yàn)收[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2008,23(4):86-87.

[3]王蘭君.電工實(shí)用技術(shù)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(xué)出版社,2003.

[5]王建華,陶金柱,張潔昌.PRIMUS加速器運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)分析與故障處理[J].中國(guó)醫(yī)療設(shè)備,2008,23(6):115-116.