瓦里安Clinac IX直線加速器高壓調(diào)制柜聲音異響故障處置

李云川

摘 要：電子直線加速器是采用微波電場將電子加速到高能的一類射線裝置，它能夠根據(jù)患者病變部位治療深度的不同要求提供不同能量的光子和電子，從而輸出不同的輻射劑量以達(dá)到治療疾病的目的。目前，醫(yī)用電子直線加速器主要有行波和駐波電子直線加速器，瓦里安企業(yè)生產(chǎn)的Clinac IX 直線加速器，是第三代駐波加速器的代表產(chǎn)品，該設(shè)備能夠較好地對患者進行放射治療，是當(dāng)前市面上效果較好的放射治療設(shè)備之一，特別是對腫瘤患者進行放射治療，具有較好的治療效果。文章主要是結(jié)合相關(guān)理論和故障現(xiàn)象，分析研究導(dǎo)致瓦里安Clinac IX 直線加速器高壓調(diào)制柜內(nèi)異響聲音出現(xiàn)的故障原因，并且采取有效措施處理故障的事件。

關(guān)鍵詞：瓦里安Clinac IX 直線加速器；高壓調(diào)制柜；聲音異響；故障處理

中圖分類號：TH77 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）03-0185-02

Abstract： Electron linear accelerator is a kind of ray device which accelerates electrons to high energy by microwave electric field. It can provide different energy photons and electrons according to the different depth of treatment of patients with lesions. At present， the medical electron linear accelerator mainly has traveling wave and standing wave electron linear accelerators. The Clinac IX linear accelerator produced by Varian is the representative product of the third generation standing wave accelerator. It is one of the most effective radiotherapy equipment on the market， especially for cancer patients. Based on the related theory and fault phenomenon， this paper analyzes and studies the causes of abnormal sound in the high voltage modulation cabinet of Varian Clinac IX linear accelerator. And take effective measures to deal with the failure of the event.

Keywords： Varian Clinac IX linear accelerator； high voltage modulation cabinet； sound abnormal noise； fault treatment

瓦里安Clinac IX直線加速器主要是由加速系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)、劑量檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、恒溫水冷卻和充氣系統(tǒng)等多個部件組合而成。直線加速器的各個系統(tǒng)之間既獨立又緊密聯(lián)系，在使用過程中各個系統(tǒng)除了要能夠安全穩(wěn)定運行外，同時還要互相聯(lián)動配合好才能夠正常運轉(zhuǎn)，加速器也才能對病人有良好的治療效果。

1 瓦里安Clinac IX直線加速器加速系統(tǒng)中高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)的工作原理

瓦里安Clinac IX直線加速器加速器系統(tǒng)主要由加速管、微波功率源、微波傳輸系統(tǒng)、電子注入系統(tǒng)和高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)等組成。對于瓦里安Clinac IX直線加速器的高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)，其安裝于一個獨立的高壓調(diào)制柜內(nèi)，為速調(diào)管提供幾十上百千伏的脈沖峰值電壓，其電路原理圖如圖1。

這種高壓脈沖電路系統(tǒng)主要包括：直流高壓電源、充電電感（L）、充電二極管（CR）、閘流管、脈沖形成網(wǎng)絡(luò)（PFN）等，基本工作原理是：三相交流電經(jīng)過升壓、整流、濾波之后建立直流高壓電源，這時的電壓是直流靜態(tài)電壓（可達(dá)30kV），為了產(chǎn)生所需波形的大功率高壓脈沖，整個系統(tǒng)要經(jīng)過“充電”和“放電”兩個基本過程。首先是充電過程：開始工作時，直流高壓電源的（+）經(jīng)過充電電感（L）和充電二極管（CR）向PFN充電，并經(jīng)過脈沖變壓器原邊線圈返回負(fù)極（-）形成回路，充電結(jié)束后，PFN的電容內(nèi)就儲存了大量的電能，需要放電時，在閘流管的柵極上加一個脈沖信號讓其導(dǎo)通，這時PFN的一端瞬間接地，結(jié)果是地端和負(fù)端兩端同時跨接在脈沖變壓器原邊線圈的兩端，PFN開始向脈沖變壓器放電，與此同時，在脈沖變壓器副邊線圈的同名端上，產(chǎn)生了感應(yīng)脈沖負(fù)高壓，這就是我們所需要的脈沖高電壓。放電結(jié)束后，閘流管斷開，等待下一個充電與放電循環(huán)，因脈沖變壓器副邊線圈的同名端連接速調(diào)管的陰極，另一端通過外殼連接陽極（接地），于是，就在陽極和陰極之間形成了高壓脈沖電場，從而產(chǎn)生并輸出所需要的微波能量，這就是獨立式高壓脈沖調(diào)制系統(tǒng)的工作原理，也是速調(diào)管的基本高壓脈沖原理。當(dāng)充分掌握和了解其工作原理后，才能對其產(chǎn)生故障時進行針對性的故障排除。

2 瓦里安Clinac IX直線加速器的高壓調(diào)制柜內(nèi)聲音異響故障

我院在2015年引進安裝了瓦里安Clinac IX直線加速器，在進行實際使用之后，其性能以及工作狀態(tài)都處于穩(wěn)定。隨著我院收治的腫瘤患者的數(shù)量越來越多，這就相應(yīng)提升了Clinac IX直線加速器的使用頻率，運行中不可避免地會出現(xiàn)故障，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：endprint

2.1 故障現(xiàn)象

在治療病人過程中（點擊Beam On開關(guān)在出束狀態(tài)中），高壓調(diào)制柜內(nèi)突然發(fā)出“噼啪”的脆響聲（響聲大，隔很遠(yuǎn)都能聽到），隨后加速器屏幕報“Hvcb”“Hvoc”等多個連鎖，治療中斷，重新啟機后又可照常使用，起初幾天偶爾發(fā)生一次，稍后一天會發(fā)生幾次，接下來發(fā)展到一個早上就可能發(fā)生多次，嚴(yán)重干擾病人治療，被迫停機檢修。

2.2 故障現(xiàn)象

高壓調(diào)制柜內(nèi)發(fā)出比平時聲音大得多的“嗚嗚”聲（在正常工作狀態(tài)下，會有平穩(wěn)細(xì)小的“ ”的聲音屬正常），此聲音雖不大，但與多年來的待機聲音狀態(tài)明顯不一致。

2.3 故障現(xiàn)象

高壓調(diào)制柜內(nèi)發(fā)出不規(guī)律的“哐”“哐”的異響聲。

3 處理瓦里安Clinac IX 直線加速器高壓調(diào)制柜內(nèi)聲音異響故障

3.1 處理設(shè)備“噼啪”脆響聲故障

根據(jù)故障時是加載有高壓（出束）時才發(fā)生的異響，初步判斷可能與高壓電路有關(guān)，而且其響聲還極其象高壓部件發(fā)生放電、打火的聲音。

打開調(diào)制柜進行查驗，首先查驗了高壓部分高度懷疑的電容（箱）部件，看有否擊穿漏油等現(xiàn)象，未發(fā)現(xiàn)異常后，接著按電路圖中的部件一一逐個查驗，當(dāng)查驗到電路圖中標(biāo)識為CR13-18系列高壓二極管（共6個，圓盤形狀）中的CR14的二極管時（標(biāo)識SEMTECH SA11719 100043960-01），發(fā)現(xiàn)其導(dǎo)通阻值比其余同型號二極管低了一半（參考值約50MΩ），把它拆下來再測量，阻值依然偏小，再仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)其圓盤中心處有一個很細(xì)小的放電小孔（不取出來看，很難發(fā)現(xiàn)），問題就出在它上邊，有擊穿現(xiàn)象，更換此二極管后，設(shè)備故障排除。

3.2 排除設(shè)備“嗚嗚”聲故障

打開調(diào)制柜機殼后，仔細(xì)辨別此“嗚嗚”聲的地點，發(fā)現(xiàn)它從一個系列號為141015-47的繼電器（serial 141015-47， modelE40-nc-40-2-15-bk/var），電路圖上標(biāo)識為K1-Crowbar的部件上發(fā)出來的，這個繼電器是控制高壓導(dǎo)通的繼電器，再看它的線圈包裹的表面有發(fā)黃硬結(jié)的現(xiàn)象，仿佛用久了老化一般，測量其線圈阻值比正常值偏?。▍⒖贾导s40Ω），將它進行更換后此“嗚嗚”聲故障排除。

3.3 排除“哐”聲故障

經(jīng)仔細(xì)檢查“哐”響聲來自調(diào)制柜內(nèi)閘流管下方的一個風(fēng)扇，經(jīng)檢查風(fēng)扇電機及葉片均正常，只是從風(fēng)扇葉片上撿拾出了一些黑色、硬的顆粒狀物質(zhì)，那響聲便是風(fēng)扇撞擊這些顆粒狀物質(zhì)發(fā)出的“哐”聲，但有個疑問——調(diào)制柜平時蓋得嚴(yán)實接近密封，這些黑色顆粒狀物質(zhì)又是哪來的呢？順著風(fēng)扇往上找，吃了一驚，閘流管的橡膠木底座已燒黑并有開裂狀，有一個插腳的電線皮也已烤焦龜裂，就是閘流管底座上的一些脫落物掉到風(fēng)扇葉片上造成了“哐”的異響聲！在撿拾出脫落物的同時，更換了閘流管底座及插腳導(dǎo)線，此故障及故障隱患被徹底排除。

4 瓦里安Clinac IX直線加速器高壓調(diào)制柜內(nèi)聲音異響故障的發(fā)生機理

直線加速器高壓調(diào)制柜內(nèi)聲音異響的發(fā)生原因多種多樣，但都離不開其電氣系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的特殊性，首先，其電氣系統(tǒng)的特殊性在于除有正常的整機24小時待機供電線路外，還有高壓脈沖調(diào)制及開關(guān)系統(tǒng)，高壓電路在電氣設(shè)施的使用中是較易損壞的電路，不論是元器件還是線路，都有被高壓擊穿的可能，一旦擊穿，就有可能造成器件的損壞和設(shè)備的停機，如上邊故障1，就是高壓二極管故障時出現(xiàn)的對空氣（或機殼）的高壓放電現(xiàn)象，在處理這類電路時首要考慮的是高電壓、大電流引起的擊穿、放電（打火）、短路等的故障現(xiàn)象。其次，要考慮的是與高壓電路聯(lián)動的機械部件，因其頻繁開合、導(dǎo)通、截止，除受到電流的沖擊外還要受到機械沖擊力的影響，經(jīng)長時間的運行以后，極易出故障，如上邊故障2，繼電器工作時間長了以后因不同作用力（電流生熱、機械振動磨損等）作用導(dǎo)致其電氣絕緣度下降或機件配合出現(xiàn)偏差后的不正常工作噪聲。第三，一些機械部件的運動在機柜里雖相對封閉，但卻互相影響，如故障3，風(fēng)扇在機柜里運轉(zhuǎn)除了帶走熱量外，它的抽吸作用也會把一些物質(zhì)抽吸過去并撞擊摩擦葉片，造成象故障3一樣的異響現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

綜上所述，在排除瓦里安Clinac IX直線加速器脈沖高壓調(diào)制柜內(nèi)聲音異響故障時，除了解其組成部件和工作原理外，還要仔細(xì)辨別聲音的出處并根據(jù)實際的故障情況采取相應(yīng)的解決措施，同時，不僅要仔細(xì)觀察分析引起異響的原因和可能存在的隱患并及時排除，還要注意在處理這類故障時，一旦打開機殼，要進行有效的放電處理（接地棒要正確放置），以確保設(shè)備和人員的安全，只有提升了設(shè)備的運行安全系數(shù)，才能為臨床治療帶來較大的可靠性，具有十分重要的現(xiàn)實意義和臨床價值。

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[2]何洪林，趙育新，黃文才，等.醫(yī)用放射診療設(shè)備學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2014，11.endprint