Elekta Synergy 系列直線加速器電離室相關的故障分析與維修

張朋

聯勤保障部隊第九七〇醫院醫療保障中心醫工科 （山東煙臺 264000）

Elekta Synergy 系列直線加速器采用平板充氣型透射電離室作為加速器照射劑量的測量元件，射線在穿過電離室時與其中的氣體相互作用產生離子對，在外加電場的作用下離子對被收集板收集。收集板電流的大小反映了電離的程度，經過適當處理后即可得到劑量率，從而計算得出吸收劑量[1]。

電離室在工作時需要加載直流電源來形成外加電場，加載在電離室的直流電源稱為極化電壓。極化電壓過低時，電子和離子移動速度緩慢，電離室工作在離子復合區，劑量率測量值會偏低；極化電壓過高時，被加速的電荷在運動中進一步電離氣體，電離室工作在氣體放大區，劑量率測量值會偏高；只有合適的極化電壓范圍才能保證電離室工作在正常工作區，離子和電子被收集電極全部收集。

此外，電離室作為測量照射量的高精度元件，對工作環境的溫度、濕度等均較為敏感，需要工作場所配置溫濕度調節和監測裝置保證環境條件達標[2]。極化電壓的供電電路、監測電路、數據處理鏈路在長期使用后會因為電路老化、軟件故障等導致加速器在工作過程中終止治療，并發出電離室故障等報錯信息[3-5]，熟悉電離室工作原理、熟練掌握電離室供電及電壓監測電路是排查此類故障的基礎。本文根據多年維修工作經驗，總結在維修工作中常見的電離室相關故障。

1 故障一

1.1 故障現象

Elekta Synergy 系列直線加速器在治療過程中系統報錯：item189 -320V Mon，提示-320 V 電離室極化電壓異常，進而導致劑量監測失效，設備無法正常工作。

1.2 分析與維修

Elekta Synergy 系列直線加速器電離室極化電壓典型值為-320 V，正常范圍在-300～-350 V 之間[6]。該電源電壓由12區的附屬供電電源模塊提供，供電模塊輸出的電源通過同軸電纜線，再經過Sk12FF 和SK25FF 接口，到達電離室的PL25-J1接口。為監測極化電壓的實際大小并在異常時發出報警信息，加速器配置有電壓監測電路系統，-320 V的極化電壓在電離室經兩個串聯電阻（110 kΩ和5 100 kΩ）分壓，經110 kΩ電阻分壓后的取樣電壓約為-6.8 V[7-8]，該電壓從PL25-J3端子，經PL25C-14、Sk12F1-2到12區的母板，再到DOSE-A、DOSE-B板，DOSE-A、DOSE-B板對該電壓進行監測，當電壓不在設定范圍內，將報錯i506 D1 supply或i456 D2 supply，即劑量板電壓異常報警；同時，該電壓經DOSE-A板跟隨、偏置處理后，在12區通過信號調節板A（signal conditioning card，SCC）進行電壓調節，再經過12位模數轉換板A（analog input 12-bit，AI12）將模擬電壓進行數字化處理后經由信道1（channe 1，CH1）發送到控制系統，具體信息顯示為程序條目item 189-320 V Mon，并且在電壓異常時加速器系統會出現item189-320V Mon提示信息，即電離室極化電壓異常。

出現item189 -320V Mon 提示時，工程師首先測量極化電壓實際值，斷開SK12-FF 和PL12-FF的連接，使用同軸電纜延長線連接SK12-FF 端子，并用萬用表測量該端子實際電壓值，發現電壓值為0 V；由于-320 V 極化電壓來自12區的附屬供電電源模塊，所以懷疑該模塊出現故障或供電電路故障，測量該模塊的供電電壓異常，判斷故障位置在該模塊，更換該模塊后故障排除。

2 故障二

2.1 故障現象

Elekta Synergy 系列直線加速器在治療過程中系統報錯：item189 -320V Mon；item506 D1 supply，提示-320 V 電離室極化電壓異常，劑量板DOSE A監測電壓異常。

2.2 分析與維修

首先排查電離室極化電壓供電情況，按照故障一中的方法測量空載時電離室極化電壓為-320 V 正常值，但是在加載電離室負載時極化電壓明顯降低，懷疑電離室出現短路故障，導致電源加載至電離室時發生漏電；仔細檢查電離室外觀，未發現破裂痕跡，檢查機房濕度，發現濕度表顯示室內濕度處于正常范圍，但是明顯感覺機房濕度較大，考慮到故障時為陰雨天氣，環境濕度較高，懷疑環境濕度超過除濕機的除濕能力范圍，且濕度表故障無法準確測量室內濕度；更換濕度表后發現機房濕度已嚴重超標，懷疑因濕度較大引起電離室漏電，導致加載負載后極化電壓異常，通過增配除濕機的方式將機房濕度降低到合適的范圍，之后將設備開機數小時，利用設備產生的熱量進一步排出電離室濕氣，在充分除濕后重新發射射線，故障排除。

3 故障三

3.1 故障現象

Elekta Synergy 系列直線加速器在治療過程中系統報錯：item189 -320V Mon，提示-320 V 電離室極化電壓異常。

3.2 分析與維修

首先按照故障一、故障二中的方法測量空載和加負載時電離室的極化電壓，發現電壓正常，為繼續檢查監測電路，取下12區的DOSE-A 板，用延長板將其連接至底板，測量PL2-C27（-6.8 V）、PL2-C14（5.1 V）電壓正常，檢查12區的附屬供電電源模塊的供電電壓、模擬電壓正常，懷疑在數字化過程中出現故障。數字化的關鍵在于AI12，AI12上元器件的損壞或固件程序異常都會導致數字化出錯，考慮到12區A、B 側的AI12完全相同[2]，可以相互置換，采用置換維修法交換12區A、B 側的AI12排查故障，交換后重新開機出線，故障消除，可見故障原因在于AI12異常導致模擬電壓無法轉換為準確的數字信號，最終導致設備終止出線并報錯。

4 故障四

4.1 故障現象

Elekta Synergy系列直線加速器開機后系統報錯：item189 -320V Mon；item506 D1 supply，提示-320 V電離室極化電壓異常，劑量板DOSE-A監測電壓異常。

4.2 分析與維修

按照故障一、二、三中的方法檢查維修后故障依舊，懷疑電離室本身故障或軟件故障。電離室硬件故障可能導致設備出現各種報錯，包括電離室極化電壓異常、劑量板DOSE-A 監測電壓異常等。軟件方面，監測電壓數字化經軟件程序發送至控制系統，若軟件程序異常，可能導致系統監測的極化電壓值與實際值不符，進而出現電離室極電壓異常等報錯。考慮到電離室價格昂貴，一旦判斷失誤將會給醫院造成不必要的損失，故首先排查軟件故障。

軟件故障排查步驟如下：首先進行軟件校準，校準方法為斷開12區的SK12-FF和PL12-FF，進入校準程序，在Cal.item1輸入“189”、Cal Value輸入“0”，用三通接頭連接SK12-FF和PL12-FF，用萬用表測量極化電壓的實際數值，在校準界面輸入相對應的數值，如極化電壓實際讀數為-321.1 V，則在校準界面輸入“-3211”，通過設定item189的P19數值為-3050、P20數值為-3300，指定極化電壓的誤差范圍，設定完成后保存Linac數據，斷開三通接頭，重新連接SK12-FF和PL12-FF，開機后設備控制系統在啟動過程中完成最后的校準程序，設備預熱完成后再次出線，未出現item189 -320V Mon；item506 D1 supply報錯，故障排除。

5 總結

電離室作為放射劑量監測的核心元件，對濕度較為敏感，濕度過高不僅會影響設備正常工作，還會影響電離室的使用壽命，極端情況下會直接導致電離室損壞。加速器機房內一般都會配置除濕機和濕度表，但是濕度表的計量檢定往往容易被忽視，需要工作人員加強責任心，定期將濕度表送至具備檢定資質的機構進行檢定，最大限度地避免因濕度問題導致的設備故障。此外，由于電離室價格昂貴，在維修的過程中務必對其外圍元件和軟件進行充分排查，最大程度避免因誤判造成的損失。