医科达SYNERGY直线加速器GTO O/L联锁维修案例

于金科，孙波

烟台毓璜顶医院 医学工程处，山东 烟台 264000

医科达SYNERGY直线加速器GTO O/L联锁维修案例

于金科，孙波

烟台毓璜顶医院 医学工程处，山东 烟台 264000

在我院医科达直线加速器的临床使用过程中，多次出现GTO O/L联锁。本文总结我院Elekta Synergy直线加速器运行过程中出现的GTO O/L联锁，详细分析了故障原因，重点介绍了排除故障的过程，供相关人员参考。

直线加速器；高压发生器；医疗设备维修

引言

我院医科达Synergy医用直线加速器使用3年多来，多次出现GTO O/L（Gate Turn Over Overload）联锁。如果出束时系统检测到发送充电使能脉冲（Charge Enable Pulse）信号过程中次级线圈过流，将终止发送充电使能脉冲，2 s后系统再发送一个充电使能脉冲信号，12 s后如果故障未清除，将终止出束[1-2]，导致出现该联锁。现将我院出现的GTO O/L联锁的可能原因及维修方法总结如下。

1 故障一

1.1 故障现象

治疗病人过程中频繁出现GTO O/L联锁，加速器束流停止。

1.2 故障分析及解决方法

加速器关机，打开Modulator Assy外壳，查看Modulator部分有没有异常，排查高压电缆、反峰组件上的二极管及电阻有无异常，检查发现反峰二极管D1负端到闸流管阳极高压线缆离金属外壳太近，怀疑高压时打火对地短路而出现GTO O/L连锁，用高压绝缘线将该段线缆屏蔽，使其远离金属外壳，开机测试，故障消失。

2 故障二

2.1 故障现象

治疗病人过程中出现GTO O/L联锁，查看联锁描述信息，为Item 83 HT Overload，查找手册为闸流管在错误时间打火。

图1 闸流管电路图

2.2 故障分析及解决方法

首先分析闸流管相关问题，查阅手册得知，闸流管有6.3 V ac电源用来加热阴极释放电子，氢气储存在钛氢化合物粉末中，5.5 V ac加热电源通过加热钛氢化合物粉末容器Replenisher放出氢气，G1+140 V dc用来激励氢电离，当氢离子电离完成，G1的电压会维持在正常工作电压12～22 V之间，随着闸流管使用寿命，气压降低，G1电压降低，需要升高加热电压增加氢气；在Off状态下，阴极和阳极之间存在高电位，G2的电压为-140 V，阻止了阴极电子流向高电位的阳极，而后，G2接受了一个3 μS，+900 V脉冲电压，电子流向阳极，闸流管击穿，处于导通状态；当PFN彻底放电，阴、阳极间的电压差很小，闸流管停止导通，处于Off状态，等待下次循环。正常情况下，闸流管的使用寿限是由于氢气的耗尽，然而，当补充器电压过高，氢气电压过高，设备可能自发性接通（f re through）；如果replenisher电压过低，会对阳极造成损伤。

图2 设备总电路图

图3 闸流管电路图

具体到这次故障，实际测试闸流管相关电压，依次为5.5 V ac，6.3 V ac，16.9 V dc，145 V dc。符合手册上对电压的要求，因此，暂时排除闸流管故障的可能。

然后，对照电路图，查找Item 83故障，在16区HT Control Area（HTCA）的HT PSU Control PCB通过HTCA Optical Receiver的OPTO 8光纤接口与HT Isolation PCB的OPTO2光纤接口相连，控制Item 83 HT overload联锁，具体查看设备时，发现HT Isolation PCB相连的3个光纤接头（OPTO123）通过软管固定到金属支持片上，3股光纤在Gantry的旋转过程中擦到Gantry Base致使光纤松动或轻微损坏，改变金属支持片角度，使光纤不能擦到Gantry Base，开机测试，出束正常，但一段时间后又出故障，怀疑该OPTO 2光纤损坏，更换备用光纤，故障消失[3]。

3 故障三

3.1 故障现象

机架角度在100°左右时频繁报错GTO O/L联锁，束流停止，而其他角度偶报故障。

3.2 故障分析及解决方法

由于在100°左右时故障频繁，考虑与角度相关，首先先从光纤通讯线缆及高压线缆查起，检查光纤通讯线缆没有发现异常；检查高压电缆并未发现有对地打火痕迹；另外，测量高压铜芯线对屏蔽线电阻，为无穷大，也没有发现异常（如果发现高压线缆有打火痕迹或者高压铜芯线与屏蔽线导通，说明存在对地短路问题，需更换电缆或者采取相应措施屏蔽）。

接下来考虑闸流管故障，参考前面分析闸流管的工作原理，闸流管G2在给出一个3 μs，+900 V脉冲电压之后闸流管击穿，阴极至G1放电过渡到阳极，根据阳极电流的大小以及阴极质量的好坏，在闸流管上将会产生70～200 V的管压降，只要维持阳极电压足够高（大于导电时管压降，闸流管继续维持弧光放电），此时栅极将失去控制作用，因管子点火后电极间形成的正离子把栅极负电场完全屏蔽起来了，只有当阳极电压降为0，气体不能维持电离，栅极外的正离子与电子复合，即闸流管的消电离过程。如第一个图，在3 μs触发脉冲之后栅极立刻恢复至-140 V抑制电压，与打开二道门的触发脉冲波形一致，也就是说并没有高压从闸流管通过，脉冲变压器放大出来的高压并没有加到PFN上，而是通过闸流管之前别的环节释放掉。排除了闸流管故障[4]。

然后检查反峰二极管是否击穿，可以使用摇表检查，如果没有摇表可以将二极管摘掉，低剂量出束，看是否正常（此方法只可用于排除故障，不能长时间出束）。检测发现反峰二极管正常。

怀疑问题可能出在17区（充电变压器相关区域）为了更加直接的观察打火点，架设相机出束过程中对17区录像，发现出束时倾泻电阻R2烧红了，伴打火迹象，将该电阻两端摘掉，电阻正常，但两级与地导通，R2电阻明显与外壳击穿导通，S2采样的次级高压并直接倾泻至大地。更换新电阻，开机测试，出束正常。

4 维修总结

出现GTO O/L联锁，首先检查光纤通讯线缆是否有问题，检查HT isolation PCB 上光纤LED OPTO 2是否亮着。如果不亮，检查相关线路，更换故障部分；检查高压控制区光学接收器上的OPTO8是不是亮着，如果不亮，说明光纤故障，更换备用光纤。

然后使用示波器检查PFN是否正常，如果没有波形，需进行如下检查：① 检查放电棒是不是遗忘在放电位置上，导致对地短路；② 检查PFN线路是否低阻抗：关掉接口柜上HT开关，给PFN放电，检查反峰组件上的二极管和电阻是否击穿或对地短路，检查PFN以及相关高压线缆，查看是否有打火或者对地短路现象；③ 检查闸流管是否存在故障，正常情况下，闸流管寿命取决于氢气发生器，氢包的气压随着使用的时间，氢气会慢慢地减少。如果氢包电压过高，氢气气压过高将导致闸流管直接导通，导致报错。此时需要更换新的闸流管。

如果示波器检查PFN波形，还需继续检查PFN是否完全充电，频率是否正常，如果都正常，怀疑有噪声干扰导致报错；如果正常，检查PFN电容是否损坏，例如鼓包或者漏油，若有类似情况需要更换PFN；最后检查充电二极管是否正常，若有故障，考虑更换充电变压器[5]。

最后，排查GTO O/L联锁故障过程中，要特别注意充电变压器与PFN之间高压线缆短路或打火问题。

[1]顾本广.医用直线加速器[M].北京:科学出版社,2003.

[2]胡逸民.肿瘤放射物理学[M].北京:原子能出版社,1999.

[3]陈永东.医科达Precise直线加速器高压控制故障维修[J].医疗装备,2015,28(6):116.

[4]侯吉祥,李全福.基层医院医科达Precise直线加速器故障分析及维修研究[J].科技风,2016,(1):54.

[5]张海成.医科达加速器高压部分的工作原理及应用[J].中国医学装备,2014,(9):64-66.

Troubleshooting Cases of Elekta Synergy Linear Accelerator GTO O/L Interlock

YU Jin-ke, SUN Bo
Department of Medical Engineering, Yantai Yuhuangding Hospital, Yantai Shandong 264000, China

R197.39

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.12.053

1674-1633(2016)12-0178-03

2016-08-16

作者邮箱：13688661691@163.com