醫(yī)用回旋加速器的靶壓故障分析排除

顏和平

廈門大學(xué)附屬第一醫(yī)院 核醫(yī)學(xué)科，福建 廈門 361003

引言

醫(yī)用回旋加速器在臨床核醫(yī)學(xué)有著廣泛的應(yīng)用[1]，其因?yàn)轶w積較小，能為臨床正電子顯像PET/CT檢查提供短半衰期的正電子核素，如18F，11C，13N和15O等[2-5]。由于醫(yī)用回旋加速器作為臨床大型醫(yī)療設(shè)備，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此掌握好回旋加速器的原理對(duì)回旋加速器的維護(hù)和保養(yǎng)都至關(guān)重要，這樣才能保障臨床的醫(yī)學(xué)檢查工作。本文通過對(duì)回旋加速器的原理進(jìn)行了解，并通過對(duì)回旋加速器經(jīng)常出現(xiàn)的靶壓故障包括電路等進(jìn)行逐步分析，最終成功解決回旋加速器的靶壓故障，保證了回旋加速器的正常運(yùn)行，保障了臨床的工作。

1 醫(yī)用回旋加速器原理

醫(yī)用回旋加速器是正電子顯像劑生產(chǎn)系統(tǒng)中的最大和最復(fù)雜部分，屬于大型醫(yī)療設(shè)備[6]。適合醫(yī)院就地生產(chǎn)短半衰期的正電子核素的小型回旋加速器通常是單一粒子或雙粒子的回旋加速器[7]，其有固定的能量，屏蔽緊湊，安裝容易，操作簡(jiǎn)單，中子的本底水平低，每天可進(jìn)行多次生產(chǎn)以滿足臨床檢查的需要[8]。醫(yī)用回旋加速器一般包括以下幾個(gè)系統(tǒng)：離子源系統(tǒng)、束流提取系統(tǒng)、磁場(chǎng)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、射頻系統(tǒng)、靶系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)[9]。靶系統(tǒng)是回旋加速器的重要組成部分。本文主要針對(duì)回旋加速器的靶壓系統(tǒng)進(jìn)行故障分析和排除。

2 靶壓故障現(xiàn)象

回旋加速器在試圖加水轟靶時(shí)，發(fā)現(xiàn)F靶低壓氦氣（0.5 Mpa）充不上去，靶壓沒有增加，加靶程序報(bào)錯(cuò)，跳過了加水過程，直接充入高壓氦氣（2.5 Mpa）。因?yàn)榇说蛪汉獠粌H是加靶時(shí)需要的，而且傳靶過程也需要，現(xiàn)此故障出現(xiàn)，不能進(jìn)行正常加靶與傳靶動(dòng)作，無法進(jìn)行生產(chǎn)，因而報(bào)修。

3 靶壓故障分析排查

3.1 氣體問題

首先排查此低壓氣體所連接氣瓶是否已用完或是閥門關(guān)閉，經(jīng)檢查此氦氣與高壓氦氣共使用同一氣瓶，同時(shí)氣瓶管路閥門均打開，故排除此原因。

3.2 閥門問題

通過查閱GE維修手冊(cè)中的電路圖紙關(guān)于靶上閥門的電路，于靶支持柜（加速器主機(jī)左側(cè)）內(nèi)找到閥門接線電路（LTF P1，15針接口，圖1）以及控制低壓氣體的閥門[10-11]。

圖1 閥門接線電路

拆開連接電路經(jīng)萬用表測(cè)量以及與控制高壓氦氣的閥門對(duì)比，確認(rèn)閥門沒有問題，同時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量P1的8與12接點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)沒有24 V電壓輸出（此處并沒有拆下負(fù)載閥門），故推測(cè)從PLC輸出的信號(hào)或是控制電路有問題；同時(shí)看到上圖中的P10代碼，以為這是與PLC模塊（GCU）相連的引腳號(hào)。

3.3 PLC輸出問題

在排除后級(jí)硬件故障后，首先懷疑是PLC模塊故障，導(dǎo)致OPEN LP 18F VALVE的信號(hào)輸不出來，便先找到PLC模塊上的P10接口（巧的是此處的P10也是15針），拆下重新裝上，再度測(cè)試閥門，還是不行，故排除插腳松動(dòng)的可能性。懷疑PLC故障的可能性更大，后來再仔細(xì)查看與PLC模塊相接的其他線路，發(fā)現(xiàn)大部份接線都標(biāo)有ACCB字樣，便懷疑是不是線路找錯(cuò)了，為了驗(yàn)證，我們拆下P10連接線，測(cè)試高壓閥門時(shí)，發(fā)現(xiàn)閥門有響應(yīng)動(dòng)作，因?yàn)榈蛪洪y門與高壓閥門同屬一組線中出去的，故說明PLC模塊上的P10并非上圖中的P10。

3.4 電路故障

在排除PLC上的P10非圖中的連接后，再度翻閱其他圖紙找到了下面的圖紙（圖2）[12-13]。

最終發(fā)現(xiàn)了與靶支持柜內(nèi)P10相連的應(yīng)該是CSC電路板（沒有搞明白CSC的簡(jiǎn)寫是指什么，推測(cè)是冷卻系統(tǒng)，因關(guān)掉CSC的電源后，水冷和真空都會(huì)丟失），與此同時(shí)又到另一電路圖（圖經(jīng)修改合并過），見圖3。

圖2 本研究PLC上的P10連接圖紙

通過對(duì)圖紙仔細(xì)閱讀，基本上掌握到其控制原理，同時(shí)，又在空載的情況下測(cè)試了低壓閥門電路，居然發(fā)現(xiàn)會(huì)有電信號(hào)過來，甚感疑惑，在咨詢了廠商后得知，此信號(hào)可能為虛的，驅(qū)動(dòng)不了負(fù)載，由電路中的虛連接引起。

于是開始動(dòng)手拆電路板（位于加速器主機(jī)右側(cè)，水冷的右上方），其電路板如下圖（圖4），為兩塊結(jié)構(gòu)，上層為各類線路的插腳，下層為控制繼電器單元。

針對(duì)繼電器電路板，找到F靶低壓閥的控制繼電器（RE38），并在網(wǎng)上查到RE38的資料接線資料對(duì)引腳的正確認(rèn)識(shí)[14]。

繼電器電路圖，見圖5。根據(jù)電路圖，首先測(cè)量了其8腳與GND（GCU）（P21的a32,b32,c32）的連接，電路連接正常，說明進(jìn)入繼電器前的電路是沒有問題，然后測(cè)量了其4腳與P21的b20腳，發(fā)現(xiàn)也沒有問題，因而將問題的焦點(diǎn)聚集到RE38繼電器的本身，但在前面的空載實(shí)驗(yàn)過程中能夠明顯地聽到其響應(yīng)的聲音。為了最終確定，必須通電驗(yàn)證，由于手頭沒有24 V電源，只能找來16 V的打印機(jī)電源替代，通電前確認(rèn)了其4腳與6腳、13腳與11腳是通的，然后加上電源，再度測(cè)量發(fā)現(xiàn)，13腳與9腳是通的，4腳和8腳是斷路，因而最終確定故障之所在。

圖3 與靶支持柜內(nèi)P10相連的應(yīng)該是CSC電路板

圖4 回旋加速器回旋加速器電路板

圖5 繼電器電路圖

4 故障解決

在發(fā)現(xiàn)了問題的所在，以及對(duì)繼電器的分析，決定對(duì)問題繼電器進(jìn)行更換，然后恢復(fù)電路板連接，經(jīng)測(cè)試低壓閥門已可正常工作，進(jìn)行充靶測(cè)試，正常，進(jìn)而進(jìn)行打靶測(cè)試，沒有問題。維修完成。

5 小結(jié)

通過本次故障的排除分析，發(fā)現(xiàn)因?yàn)榛匦铀倨髟O(shè)備復(fù)雜，設(shè)計(jì)方面廣泛，工作人員要針對(duì)每次的故障進(jìn)行分析和排除，一定要熟悉加速器相關(guān)的原理和加速器相關(guān)的電路圖紙，這樣才能快速解決故障，保障設(shè)備的正常運(yùn)行。

工作人員有必要對(duì)閥門及繼電器等進(jìn)行相關(guān)備份，以備相關(guān)故障再度發(fā)生時(shí)能及時(shí)維修。相關(guān)的維修工具也要配備齊全，以便能夠提高工作質(zhì)量。