医用电子直线加速器常用电气故障诊断及维修方法研究

王建华 梁 琦 袁小燕 杨国珍 武建军

放疗技术飞速发展，医用电子直线加速器广泛应用于各类医院的放疗科室，成为放疗设备中的佼佼者[1]。采用医用电子直线加速器，大大提高了肿瘤治疗水平,然而其高精度及高自动化决定了它自身结构的复杂性[2]，因此给设备故障诊断及维修工作增加了难度，对设备维修人员提出了更高的要求。笔者多年来一直从事医用电子直线加速器的维修工作，在维修过程中总结出一些实际工作中较常见的诊断故障方法，现将常用故障诊断方法介绍如下。

1 外观检查法

这种方法是最常见的，也是首先采用的。维修者应仔细观察发生故障时的各种现象，如有无焦糊味、有无火花、有无异常响声等；观察元器件是否变色，是否焊接不良，焊点周围是否有裂痕；印刷板是否有过热或变焦的痕迹，有无断线的现象；重点查看热继电器、熔断器、限位开关、保险丝等保护类电器是否已动作等，从而快速确定故障部位。实际工作中发现，采用这种方法可快速找到某些故障的原因，而采用其他方法可能要花费许多时间，甚至一时解决不了。

我院一台广东威达产加速器大机架直流主轴电机采用可控硅直流调速板控制，技术员在操作机器旋转大机架过程中，电机运转过程中突然停转。测量得知无电枢电压，进一步检测发现可控硅未导通。拔下控制板观察，发现有一个2 KΩ的碳膜电阻变黑，用万用表测量阻值为无穷大，更换后恢复正常。

2 静态检查法

在控制系统加入信号之前对主要元器件进行断电检查，如二极管、三极管、集成块、电容等[3]。

2.1 测量三极管。用万用表R×1档，基极，集电极和发射级之间正向阻值约20～50 Ω，阻值大者性能差。反向特性因在路偏置电阻的影响不易确定，但愈大愈好。而集电极与发射极的正反向电阻应大于2 kΩ，若两次测量的值都很小，可能是击穿，焊下再测。

2.2 检查集成电路芯片。用万用表R×1档测量芯片输入和输出端引脚对地电阻值，用对比测量方法，如比较的阻值差异大，说明此芯片可能有问题。但芯片故障率一般较小，要先排除芯片外围元件，然后再更换芯片。

2.3 检查电解电容。用万用表R×100档测量其充放电情况，可疑时焊下测量。当表针摆动到某刻度时不动，或不完全归零位，则表明电容漏电；当阻值为无穷大，则是开路，阻值很小，则是击穿；当容量降低时会引起电源滤波不良，致使控制系统抗干扰性能变差，此时可用电容表测量其电容值。

我院一台西门子加速器在进行注入器系统维修时，观察到INJ I波形有20 mA的收缩，这种情况发生几率很小，绝大多数情况下INJ I波形很稳定。在线量2N6457三极管的b极，e极，用指针表R×1档，黑表笔接一极，红表笔接另一极，为34欧。取下来量，黑表笔与红表笔分别接b极与e极为34欧，e极与b极为100欧。量新的2N6547三极管，黑表笔与红表笔分别接b极与e极为34欧，e极与b极为无穷大。说明2N6547三极管调节电流能力下降，这一点能解释为什么严重时出现INJ I波形下降很厉害，轻微时下降20 mA的事实。正是因为变压器T2的负载2N6547三极管的不稳定，造成直流高压INJ E变动，从而影响INJ I波形。顺带更换U9 OP400，该芯片以前换过。观察一周，INJ I波形很稳。

3 动态检查法

采用示波器观察电路关键点的波形对查找故障有很大的帮助，可准确显示电路及元器件的工作性能。对交变信号产生和处理电路来说，采用示波器观察信号通路各点的波形是最直观、最有效的故障检测方法，可以看波形的有无和形状，波形是否失真，将波形参数和正常工作时的参数进行对照等。检测时要注意对电路高电压和大幅度脉冲部位测量不能超过示波器的允许电压范围，必要时可用高压探棒或对测试点采用分压或取样等措施。示波器接入电路时本身的输入阻抗对电路有一定的影响，特别是测量脉冲电路时，要采用有补偿作用的10:1探头，否则观测的波形和实际不符[4]。

以下是西门子老传统机测量注入器栅极脉冲信号的例子。拔去主闸流管CX1159的触发信号，PC1上的注入器高压开关S1应关闭，RAD ON。也就是说，测栅极脉冲信号时，需要在注入器的高压部位（PC4）操作，但此时注入器不能带高压。PC4接线端子TB8-3（阴极），4（栅极）间的INJ PULSE信号，示波器测试笔打在10倍衰减的位置，示波器每格5 V代表50 V。示波器接地夹子接3，测试笔接4。RAD ON以前，为-135 V（BIAS）直流信号。RAD ON 后，出现箝位后的栅极脉冲信号，从-135 V向正方向的幅值即为箝位电压（CLIPPER）的幅值。例如在PC5 TP3和TP1之间的箝位电压为+215 V，栅极脉冲信号从-135 V向正方向的幅值即为215 V。脉冲顶部宽度为4 μS。这种利用示波器进行的测量在医用电子直线加速器中不胜枚举。

4 系统自诊断功能法

现代的医用电子直线加速器具有丰富的自诊断功能，能在CRT上显示故障报警信息。一类为启动诊断，指从每次通电开始至加速器进入正常的运行准备状态为止，系统内部诊断程序自动执行的诊断。通电开始，系统内部自诊断软件对装置中的CPU、RAM、ROM等芯片，MDI、CRT、I/O等模块及监控软件、系统软件等逐一进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。另一类是故障信息提示，当加速器运行中发生故障时，在CRT上显示报警号和故障内容。利用这些信息，能在医用电子直线加速器的维修中迅速、准确的查明加速器的大部分故障。

5 备板置换和交换判断法

利用备用的印刷电路板、集成电路芯片或元器件替换有疑点的部件，观察加速器是否正常工作，从而快速判断故障板件。此方法对能插拔部件简便易行。注意必须断电进行更换，置换前应确认备板完好，并且与原板状态完全一致，否则仍不能使加速器正常工作。许多加速器对于故障较高的电路板都备有备板。

交换判断法局部交换具有相同功能的控制装置，观察故障转移情况，确定故障部件。运用此法，应将好的装置换在出故障的加速器上，实际工作中常用此法判断各种功能控制板是否有故障。我院西门子直线加速器采用的七大微控制器电路板只要改变地址码和EPROM，完全可以互换。

6 结论

在查找故障过程中尽快找到设备故障根源是维修技术人员的关键所在。实践证明[5]，采用上述介绍的几种方法取得了很好的效果。我们除了要不断加强理论知识的学习之外，还要在实际工作中不断总结维修经验，在最短的时间内排除故障，使设备早日投入正常运转，为广大患者服务。

[1]张中柱.中国肿瘤放疗设备的进步-中国医用加速器发展30年纪[J].中国医学装备,2009,6(2):1.

[2]姜瑞瑶，何德华，李斌.医用直线加速器的验收[J].中国医疗设备,2008,23(4):86-87.

[3]王兰君.电工实用技术入门[M].北京:人民邮电出版社,2005.6.

[4]顾本广.医用加速器[M].北京：科学出版社,2003.

[5]王建华,陶金柱,张洁昌.PRIMUS加速器运动控制系统分析与故障处理[J].中国医疗设备,2008,23(6):115-116.