PHILIPS SL-18 直線(xiàn)加速器微波系統(tǒng)故障分析

李 巖，黃禮戰(zhàn)

(解放軍第210醫(yī)院 放射科，遼寧大連116021)

PHILIPS SL-18 直線(xiàn)加速器微波系統(tǒng)故障分析

李 巖，黃禮戰(zhàn)

(解放軍第210醫(yī)院 放射科，遼寧大連116021)

通過(guò)直線(xiàn)加速器治療過(guò)程中機(jī)架旋轉(zhuǎn)角改變而導(dǎo)致射線(xiàn)束流不穩(wěn)定、劑量率變化現(xiàn)象的測(cè)試、檢查和分析，確定故障原因是加速器微波頻率自動(dòng)控制系統(tǒng)中移相器老化。

微波系統(tǒng)；移相器

微波系統(tǒng)是醫(yī)用電子直線(xiàn)加速器的重要組成部分，其微波產(chǎn)生、微波傳輸、微波器件及微波控制部分的穩(wěn)定性直接關(guān)系到直線(xiàn)加速器射線(xiàn)束流的穩(wěn)定性。我院PHILIPS SL-18直線(xiàn)加速器1995年裝機(jī)使用后，我們一直十分注重對(duì)微波系統(tǒng)的維護(hù)。

故障現(xiàn)象：2011年初，我院SL-18直線(xiàn)加速器出現(xiàn)機(jī)架角在180°附近出束不穩(wěn)定，劑量率下降的現(xiàn)象。數(shù)周后，加速器出束時(shí)劑量率下降所對(duì)應(yīng)機(jī)架角范圍不斷擴(kuò)大，機(jī)架角在45°～315°范圍

內(nèi)出束時(shí)頻繁報(bào)Phase Err 329，嚴(yán)重地影響了放射治療工作特別是適型放射治療工作。

故障檢查：由加速器原理可知，加速器出束時(shí)劑量率不穩(wěn)定涉及到高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)、電子發(fā)射系統(tǒng)、微波源及微波傳輸系統(tǒng)、微波相位檢測(cè)及頻率自動(dòng)控制系統(tǒng)等。所以，在查找分析故障原因時(shí)，按以下步驟進(jìn)行：

1.首先檢查高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)，將高頻示波器連接到加速器MI信號(hào)測(cè)試端口， 分別在加速器機(jī)架角0°和機(jī)架角180°時(shí)進(jìn)行6M X線(xiàn)出束，測(cè)試磁控管電流波形，對(duì)比發(fā)現(xiàn)機(jī)架角0°、出束劑量率穩(wěn)定時(shí)的MI波形與機(jī)架角180°、出束劑量率下降至報(bào)錯(cuò)時(shí)的MI波形沒(méi)有差別，由此可以判斷高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)工作狀態(tài)正常，不隨機(jī)架角位置變化而改變，排除該系統(tǒng)存在故障的可能。

2.檢查電子發(fā)射系統(tǒng)，在加速器機(jī)架角為0°時(shí)，將Tuner調(diào)節(jié)控制項(xiàng)置于手動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行6M X線(xiàn)出束并調(diào)至劑量率最大，記下Tuner posn 431、Gun aim I 581、Slit high 434、Slit low 435的值,再將加速器機(jī)架角轉(zhuǎn)至180°，保持機(jī)架角0°時(shí)的Tuner值不變，進(jìn)行6M X線(xiàn)出束，記下Gun aim I、Slit low、Slit high的值，對(duì)比發(fā)現(xiàn)槍電流及2個(gè)slit值沒(méi)有明顯變化，由此可以判斷電子發(fā)射系統(tǒng)工作狀態(tài)正常，不隨機(jī)架角位置改變而改變，排除該系統(tǒng)存在故障的可能。

3.檢查微波源和微波傳輸系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，由于M5028磁控管工作時(shí)產(chǎn)生頻率高達(dá)3GHz的微波信號(hào)，測(cè)量微波信號(hào)需要使用價(jià)格昂貴的高頻微波功率計(jì)，由于無(wú)法低成本得到高頻微波功率計(jì)，用微波二極管與示波器組合來(lái)替代高頻微波功率計(jì)，對(duì)磁控管及加速管中微波功率是否隨加速器機(jī)架角旋轉(zhuǎn)而改變進(jìn)行判斷。①將微波二極管正極連接在“GUN”端微波信號(hào)采集點(diǎn)“RF3”上，微波二極管負(fù)極連接在示波器上；將加速器機(jī)架角置于0°，Tuner調(diào)節(jié)控制項(xiàng)置于手動(dòng)狀態(tài)，進(jìn)行6M X線(xiàn)出束并調(diào)至劑量率最大，鎖定Tuner posn 431 的值，觀(guān)察示波器波形幅值約0.8V；再將加速器機(jī)架角轉(zhuǎn)至180°，用鎖定的Tuner posn 431 值進(jìn)行6M X線(xiàn)出束，觀(guān)察示波器波形幅值約0.8V，與加速器0°機(jī)架角出束時(shí)比較無(wú)明顯變化，由此可以判斷磁控管產(chǎn)生微波時(shí)輸出功率穩(wěn)定，不受加速器機(jī)架角轉(zhuǎn)動(dòng)位置的影響。②將微波二極管正極連接在“CJ”端微波信號(hào)采集點(diǎn)“RF4”上(見(jiàn)圖1)，微波二極管負(fù)極連接在示波器上；測(cè)量方法同上，結(jié)果發(fā)現(xiàn)加速器0°機(jī)架角出束與加速器180°機(jī)架角出束時(shí)示波器波形幅值相比較無(wú)明顯變化，由此可以判斷微波源和微波傳輸系統(tǒng)工作正常、穩(wěn)定，不受加速器機(jī)架角轉(zhuǎn)動(dòng)位置的影響。

4.微波相位檢測(cè)及頻率自動(dòng)控制系統(tǒng)的檢查，該系統(tǒng)包括的部件主要有低通濾波器、移相器、3DB耦合器、2個(gè)微波二極管。因?yàn)榈屯V波器、3DB耦合器及微波二極管工作狀態(tài)隨其物理位置變化而發(fā)生改變的可能性不存在，檢查的重點(diǎn)應(yīng)該放在移相器上。將加速器機(jī)架角置于0°， Tuner調(diào)節(jié)控制項(xiàng)置于自動(dòng)狀態(tài)，示波器探頭分別連接到3DB耦合器輸出端X、Y后面的2個(gè)微波二極管負(fù)極，出束時(shí)觀(guān)察2個(gè)微波二極管輸出波形幅值均為0.7V左右；將加速器機(jī)架角置于180°，重復(fù)上述檢查發(fā)現(xiàn)2個(gè)微波二極管X端輸出波形幅值略高于Y端輸出波形幅值，大約有0.2V左右的不穩(wěn)定差值，觀(guān)察記錄Tuner posn 431的數(shù)值與機(jī)架角置于0°時(shí)該項(xiàng)的數(shù)值比較沒(méi)有發(fā)生變化，這說(shuō)明磁控管頻率自動(dòng)控制系統(tǒng)在加速器機(jī)架角置于180°調(diào)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題。

故障分析與排除：本機(jī)應(yīng)用行波控相自動(dòng)穩(wěn)頻系統(tǒng)，見(jiàn)圖1。其原理是，3DB耦合器雙輸入端A、B輸入同相位微波信號(hào)，雙輸出端X、Y輸出等幅信號(hào)；3DB耦合器雙輸入端A、B輸入異相位信號(hào)，雙輸出端X、Y輸出不等幅信號(hào)；既同相輸入，等幅輸出；異相輸入，不等幅輸出。根據(jù)上述第4步檢測(cè)結(jié)果，3DB耦合器輸出波形幅值X端略高于Y端，說(shuō)明其輸入端A的信號(hào)相位超前于輸入端B的信號(hào)相位，而輸入端A的信號(hào)來(lái)自于可調(diào)式移相器，可調(diào)式移相器主要由2根長(zhǎng)約90mm，直徑約2mm的銅質(zhì)管腔和2根連為一體并由調(diào)節(jié)螺桿調(diào)控位置的金屬活塞桿組成，2個(gè)銅質(zhì)管腔的外端子一個(gè)連接GUN端微波探針，另一個(gè)連接3DB耦合器輸入端A。由于我院直線(xiàn)加速器的移相器已使用16年，長(zhǎng)期使用導(dǎo)致管腔與活塞間隙擴(kuò)大，調(diào)節(jié)螺桿旋轉(zhuǎn)空回加大，加速器機(jī)架旋轉(zhuǎn)時(shí)，移相器也跟隨機(jī)架旋轉(zhuǎn)，使移相器管腔與活塞間相對(duì)物理位置發(fā)生了細(xì)微變化，導(dǎo)致微波相位調(diào)節(jié)不穩(wěn)定。分析后我們認(rèn)為故障出自可調(diào)式移相器，更換移相器后故障排除。

[1]宮良平，放射治療設(shè)備學(xué) [M].人民軍醫(yī)出版社，2010.3.

[2]顧本廣，醫(yī)用加速器 [M].科學(xué)出版社，2003.10.

2013-12-24

TH774

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1002-2376(2014)04-0160-02