瓦里安Clinac CX 直線加速器的結構原理和故障維修

王進賢

廣西壯族自治區桂東人民醫院 （廣西梧州 543001）

瓦里安Clinac CX 直線加速器是目前醫院使用量較大的放射治療機型之一，具有照射時間短、劑量率高、照射野大、穩定性好和劑量均勻性高等優點，可行三維適形放射治療、三維立體定向治療、調強放射治療，在腫瘤科具有較高的臨床應用價值。我院的瓦里安Clinac CX直線加速器使用超過5年，各部件開始老化并出現故障，現介紹3 例在使用中出現過的故障和分析處理過程，與同行分享。

1 瓦里安 Clinac CX 直線加速器工作原理和結構簡介

1.1 工作原理

瓦里安 Clinac CX 直線加速器采用兆級電壓使磁控管或者速調管產生高能微波，注入器控制電子槍注入加速管中電子的數量和速度，電子在加速管中獲得微波能量完成加速達到光速，形成高能電子束，經270°偏轉后打靶，從而產生治療所需的高能射線。瓦里安 Clinac CX 直線加速器可產生X 線輻射和（或）電子輻射束。高能X 線具有高穿透性、較低的皮膚劑量、較高的射線均勻度等特點，適用于深部腫瘤的治療。電子束具有一定的射程特性，穿透能力較低，多用于治療淺表腫瘤。

1.2 結構簡介

瓦里安 Clinac CX 直線加速器的基本結構包括加速管、脈沖調制器、電子槍、電源系統、微波系統、真空系統、穩頻、溫控及充氣系統、射線束引出系統、治療床、治療頭、機載影像系統等，見圖1。

圖1 瓦里安Clinac CX 直線加速器的基本結構圖

2 故障案例

2.1 故障一

2.1.1 故障現象

報GFIL（電子槍燈絲）連鎖，無法出束。

2.1.2 故障分析與處理

查看用戶維修手冊資料，可知GFIL 連鎖指向燈絲和偏差電壓低于加速器電子槍所需的正確操作水平。在數字式電子槍驅動器中，電子槍控制器檢測到任何故障時將啟用此安全連鎖，可能的原因為電子槍燈絲電壓低于5 V。

拆開機殼，看到冷端控制部分，GUN CONTROLLER 的顯示屏顯示“HD A/D-”，查看維修手冊可知，故障指向熱端A/D-部分。根據故障提示，檢測熱端部分，先關閉冷端POWER SUPPLLY 的開關S3，用接地絕緣棒勾住熱端部分的金屬外殼再測電壓，低壓電源板的輸入端電壓為交流220 V，輸入電壓正常，接著測量熱端槍燈絲電源板（圖2）的直流電壓，黑筆接TP1，紅筆分別接TP2、TP3、TP4，TP1-TP2 電壓為4.1 V，TP1-TP3 電壓為-12.12 V，TP1-TP4 電壓為12.25 V，電壓偏低。調節LVPS 板上藍色的微調電位器，TP1-TP2、TP1-TP3、TP1-TP4 電壓無變化，由此可判斷熱端的LVPS 板有故障。關閉冷端POWER SUPPLLY 的開關S2、S1，取下LVPS 板進行維修。LVPS 板是開關電源，其故障是輸出電壓偏低，且不受微調電位器的調節。首先檢測藍色的微調電位器，無異常。因無LVPS 板電路圖紙，為安全起見，取下3.15A 保險管（圖3），在3.15A 保險管座的位置串接1 個交流220 V、60 W 的白熾燈泡，然后在輸入端接上交流220 V 電壓，測得高壓部分400 V、100 μF 電容的電壓為300 V，電壓正常，而低壓輸出部分的3 組電壓分別為4.23、12.56、-12.68 V，這3 組電壓異常。斷電，檢測低壓直流部分的元器件，發現VR2 TL431 和CR8 TYN058 故障，更換新的TL431 和TYN058。接著給LVPS 板輸入端接上交流220 V，測得低壓輸出部分3 組電壓為5.4、15.88、-15.82 V，微調藍色的微調電位器，3 組電壓均有變化，LVPS 板已修復。去掉220 V、60 W的白熾燈泡，將3.15A 保險管裝回保險管座。安裝LVPS 板，依次打開冷端POWER SUPPLLY 的開關S1、S2，微調LVPS 板的藍色微調電位器，使槍燈絲電源板的TP1-TP2 電壓為5.01 V，TP1-TP3 電壓為 -15.56 V，TP1-TP4 電壓為15.59 V。關閉冷端POWER SUPPLLY 的S1、S2，再重新依次打開冷端POWER SUPPLLY 的開關S1、S2、S3，GUN CONTROLLER 的顯示屏顯示“RUN OK”。至此，不再報GFIL 連鎖，故障排除。

圖2 熱端槍燈絲電源板

圖3 LVPS 板

2.2 故障二

2.2.1 故障現象

MLC 連 鎖，終 端 軟 件MLCHyper-Hyper Terminal 顯示“Cannot read leaf A01 secondary during leaf testing，Some leaves have problems.”， 無 法 通 過MLC 自檢。

2.2.2 故障分析與處理

根據報錯提示，故障在A01 葉片部位，可能因葉片、灰塵、電機、螺母、小球、螺桿、軟電位板和二次反饋板等引起，需逐個排查。

將大機架旋轉到180°，關閉小機頭內的鎢門，打開機殼，用MLC 的維修手動模式控制葉片運動，拆下A01 葉片，觀察無異常變形。首先，用無水酒精擦拭清潔A01 葉片表面和對應的運動滑槽，給葉片和運動滑槽加專用潤滑劑，重新安裝，進行MLC自檢，故障依舊。為A01 葉片更換全新的螺母和小球，進行MLC 自檢，故障依舊。其次，將A01 的電機和螺桿及附近正常的A03 的電機和螺桿互換，進行MLC 自檢，故障依舊。然后，將A 組的二次反饋板和B 組的二次反饋板互換（見圖4），進行MLC 自檢，終端軟件ML CHyper-Hyper Terminal 顯示“Cannot read leaf B01 secondary during leaf testing，Some leaves have problems.”，故障提示發生變化，由A01 變成B01，由此判斷原A 組的二次反饋板存在問題。為A 組更換新的二次反饋板，進行MLC自檢，終端軟件MLCHyper-HyperTerminal顯示“MLC ready for treatment.”，MLC 自檢成功，MLC 連鎖不再出現，故障排除。

圖4 二次反饋板

2.3 故障三

2.3.1 故障現象

無法出束，報UDRS 連鎖。

2.3.2 故障分析與處理

進入維修模式，待機狀態時P5VPS、P12VPS、M12VPS、P15VPS、M15VPS、P24VPS 的電壓和H2O TEMP（內循環水溫度）正常，然后設置出束參數，出束動作時P5VPS、P12VPS、M12VPS、P15VPS、M15VPS、P24VPS 的電壓和H2O TEMP 也正常。查看用戶維修手冊可知，故障部位可能位于高壓調制柜。關機，斷電，打開高壓調制柜。保證安全，用接地絕緣棒觸碰PFN 線圈、各個大小的變壓器、主閘流管、DQ 閘流管，然后仔細觀察，發現主閘流管的底座有燒焦的痕跡（見圖5），更換全新的主閘流管底座，然后重新將大閘流管，上電，開機，經12 min 自檢，設置好出束參數，扭安全鑰匙，按出束鍵，仍無法出束，報UDRS 連鎖。測量高壓調制柜上TP1、TP2、TP3 測試點電壓，其中TP1-TP2 的電壓為主閘流管燈絲電壓，測得交流為5.3 V，電壓值不正常，考慮主閘流管使用時間不足1 個月，排除主閘流管老化的問題，故障是主閘流管的燈絲供電電壓不正常引起。查看電路圖紙可知，主閘流管燈絲的供電電壓由T4 變壓器提供，T4 變壓器接C1 濾波電容。關機，斷電，打開高壓調制柜的側蓋，找到T4 變壓器，順著線路找到C1 濾波電容，C1 電容外觀較好，標稱值是10 μF、660 V AC，拆下C1 電容，測得C1 電容的容量為2.8 μF，與標稱值相差較遠，不正常。更換全新的10 μF、660 V AC 電容。上電，開機，經12 min 自檢，測得高壓調制柜的TP1-TP2 的電壓為交流6.32 V，主閘流管燈絲電壓恢復正常，設置好出束參數，扭安全鑰匙，按出束鍵，顯示出束正常，不再報UDRS 連鎖，故障排除。

圖5 燒焦的主閘流管底座

3 小結

瓦里安 Clinac CX 直線加速器是一種復雜的、技術含量較高的大型醫療設備。為了順利排除該設備故障，維修人員需具備多學科的知識和技術，包括物理、機械、電子、電工、電磁學、計算機、微波、制冷等。在掌握直線加速器工作原理和結構的基礎上，根據故障報錯代碼，查看用戶維修手冊，通過手冊的故障代碼解釋說明，再結合具體的故障情況查找相關電路圖紙，同時配合相關的電壓電流檢測，找到故障的真正原因，作出相應的維修方案，排除連鎖故障。