瓦里安Clinac IX直线加速器高压调制柜声音异响故障处置

李云川

摘 要：电子直线加速器是采用微波电场将电子加速到高能的一类射线装置，它能够根据患者病变部位治疗深度的不同要求提供不同能量的光子和电子，从而输出不同的辐射剂量以达到治疗疾病的目的。目前，医用电子直线加速器主要有行波和驻波电子直线加速器，瓦里安企业生产的Clinac IX 直线加速器，是第三代驻波加速器的代表产品，该设备能够较好地对患者进行放射治疗，是当前市面上效果较好的放射治疗设备之一，特别是对肿瘤患者进行放射治疗，具有较好的治疗效果。文章主要是结合相关理论和故障现象，分析研究导致瓦里安Clinac IX 直线加速器高压调制柜内异响声音出现的故障原因，并且采取有效措施处理故障的事件。

关键词：瓦里安Clinac IX 直线加速器；高压调制柜；声音异响；故障处理

中图分类号：TH77 文献标志码：A 文章编号：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统、应用系统、剂量检测系统、控制系统、恒温水冷却和充气系统等多个部件组合而成。直线加速器的各个系统之间既独立又紧密联系，在使用过程中各个系统除了要能够安全稳定运行外，同时还要互相联动配合好才能够正常运转，加速器也才能对病人有良好的治疗效果。

1 瓦里安Clinac IX直线加速器加速系统中高压脉冲调制系统的工作原理

瓦里安Clinac IX直线加速器加速器系统主要由加速管、微波功率源、微波传输系统、电子注入系统和高压脉冲调制系统等组成。对于瓦里安Clinac IX直线加速器的高压脉冲调制系统，其安装于一个独立的高压调制柜内，为速调管提供几十上百千伏的脉冲峰值电压，其电路原理图如图1。

这种高压脉冲电路系统主要包括：直流高压电源、充电电感（L）、充电二极管（CR）、闸流管、脉冲形成网络（PFN）等，基本工作原理是：三相交流电经过升压、整流、滤波之后建立直流高压电源，这时的电压是直流静态电压（可达30kV），为了产生所需波形的大功率高压脉冲，整个系统要经过“充电”和“放电”两个基本过程。首先是充电过程：开始工作时，直流高压电源的（+）经过充电电感（L）和充电二极管（CR）向PFN充电，并经过脉冲变压器原边线圈返回负极（-）形成回路，充电结束后，PFN的电容内就储存了大量的电能，需要放电时，在闸流管的栅极上加一个脉冲信号让其导通，这时PFN的一端瞬间接地，结果是地端和负端两端同时跨接在脉冲变压器原边线圈的两端，PFN开始向脉冲变压器放电，与此同时，在脉冲变压器副边线圈的同名端上，产生了感应脉冲负高压，这就是我们所需要的脉冲高电压。放电结束后，闸流管断开，等待下一个充电与放电循环，因脉冲变压器副边线圈的同名端连接速调管的阴极，另一端通过外壳连接阳极（接地），于是，就在阳极和阴极之间形成了高压脉冲电场，从而产生并输出所需要的微波能量，这就是独立式高压脉冲调制系统的工作原理，也是速调管的基本高压脉冲原理。当充分掌握和了解其工作原理后，才能对其产生故障时进行针对性的故障排除。

2 瓦里安Clinac IX直线加速器的高压调制柜内声音异响故障

我院在2015年引进安装了瓦里安Clinac IX直线加速器，在进行实际使用之后，其性能以及工作状态都处于稳定。随着我院收治的肿瘤患者的数量越来越多，这就相应提升了Clinac IX直线加速器的使用频率，运行中不可避免地会出现故障，主要表现在以下几个方面：endprint

2.1 故障现象

在治疗病人过程中（点击Beam On开关在出束状态中），高压调制柜内突然发出“噼啪”的脆响声（响声大，隔很远都能听到），随后加速器屏幕报“Hvcb”“Hvoc”等多个连锁，治疗中断，重新启机后又可照常使用，起初几天偶尔发生一次，稍后一天会发生几次，接下来发展到一个早上就可能发生多次，严重干扰病人治疗，被迫停机检修。

2.2 故障现象

高压调制柜内发出比平时声音大得多的“呜呜”声（在正常工作状态下，会有平稳细小的“ ”的声音属正常），此声音虽不大，但与多年来的待机声音状态明显不一致。

2.3 故障现象

高压调制柜内发出不规律的“哐”“哐”的异响声。

3 处理瓦里安Clinac IX 直线加速器高压调制柜内声音异响故障

3.1 处理设备“噼啪”脆响声故障

根据故障时是加载有高压（出束）时才发生的异响，初步判断可能与高压电路有关，而且其响声还极其象高压部件发生放电、打火的声音。

打开调制柜进行查验，首先查验了高压部分高度怀疑的电容（箱）部件，看有否击穿漏油等现象，未发现异常后，接着按电路图中的部件一一逐个查验，当查验到电路图中标识为CR13-18系列高压二极管（共6个，圆盘形状）中的CR14的二极管时（标识SEMTECH SA11719 100043960-01），发现其导通阻值比其余同型号二极管低了一半（参考值约50MΩ），把它拆下来再测量，阻值依然偏小，再仔细观察后发现其圆盘中心处有一个很细小的放电小孔（不取出来看，很难发现），问题就出在它上边，有击穿现象，更换此二极管后，设备故障排除。

3.2 排除设备“呜呜”声故障

打开调制柜机壳后，仔细辨别此“呜呜”声的地点，发现它从一个系列号为141015-47的继电器（serial 141015-47， modelE40-nc-40-2-15-bk/var），电路图上标识为K1-Crowbar的部件上发出来的，这个继电器是控制高压导通的继电器，再看它的线圈包裹的表面有发黄硬结的现象，仿佛用久了老化一般，测量其线圈阻值比正常值偏小（参考值约40Ω），将它进行更换后此“呜呜”声故障排除。

3.3 排除“哐”声故障

经仔细检查“哐”响声来自调制柜内闸流管下方的一个风扇，经检查风扇电机及叶片均正常，只是从风扇叶片上捡拾出了一些黑色、硬的颗粒状物质，那响声便是风扇撞击这些颗粒状物质发出的“哐”声，但有个疑问——调制柜平时盖得严实接近密封，这些黑色颗粒状物质又是哪来的呢？顺着风扇往上找，吃了一惊，闸流管的橡胶木底座已烧黑并有开裂状，有一个插脚的电线皮也已烤焦龟裂，就是闸流管底座上的一些脱落物掉到风扇叶片上造成了“哐”的异响声！在捡拾出脱落物的同时，更换了闸流管底座及插脚导线，此故障及故障隐患被彻底排除。

4 瓦里安Clinac IX直线加速器高压调制柜内声音异响故障的发生机理

直线加速器高压调制柜内声音异响的发生原因多种多样，但都离不开其电气系统和机械系统的特殊性，首先，其电气系统的特殊性在于除有正常的整机24小时待机供电线路外，还有高压脉冲调制及开关系统，高压电路在电气设施的使用中是较易损坏的电路，不论是元器件还是线路，都有被高压击穿的可能，一旦击穿，就有可能造成器件的损坏和设备的停机，如上边故障1，就是高压二极管故障时出现的对空气（或机壳）的高压放电现象，在处理这类电路时首要考虑的是高电压、大电流引起的击穿、放电（打火）、短路等的故障现象。其次，要考虑的是与高压电路联动的机械部件，因其频繁开合、导通、截止，除受到电流的冲击外还要受到机械冲击力的影响，经长时间的运行以后，极易出故障，如上边故障2，继电器工作时间长了以后因不同作用力（电流生热、机械振动磨損等）作用导致其电气绝缘度下降或机件配合出现偏差后的不正常工作噪声。第三，一些机械部件的运动在机柜里虽相对封闭，但却互相影响，如故障3，风扇在机柜里运转除了带走热量外，它的抽吸作用也会把一些物质抽吸过去并撞击摩擦叶片，造成象故障3一样的异响现象。

5 结束语

综上所述，在排除瓦里安Clinac IX直线加速器脉冲高压调制柜内声音异响故障时，除了解其组成部件和工作原理外，还要仔细辨别声音的出处并根据实际的故障情况采取相应的解决措施，同时，不仅要仔细观察分析引起异响的原因和可能存在的隐患并及时排除，还要注意在处理这类故障时，一旦打开机壳，要进行有效的放电处理（接地棒要正确放置），以确保设备和人员的安全，只有提升了设备的运行安全系数，才能为临床治疗带来较大的可靠性，具有十分重要的现实意义和临床价值。

参考文献：

[1]顾本广.医用加速器[M].北京：科学出版社，2004.

[2]何洪林，赵育新，黄文才，等.医用放射诊疗设备学[M].北京：科学出版社，2014，11.endprint