西门子M型医用直线加速器故障维修与分析

李军，张西志

苏北人民医院 放疗科， 江苏 扬州 225001

西门子M型医用直线加速器故障维修与分析

李军，张西志

苏北人民医院 放疗科， 江苏 扬州 225001

文介绍了西门子M型医用直线加速器Controller板、AFC控制板、注入器保险丝、注入器电源模块故障的分析与维修过程。

直线加速器；故障维修

随着科学技术的不断发展，肿瘤治疗手段也在不断进步，特别是目前医用直线加速器的应用，由于其能量高，射线深度剂量大，皮肤反应小，同时可以产生X射线和电子束，因此已经成为肿瘤治疗的主要手段之一，但由于医用直线加速器电路结构复杂，加上高压、磁场、微波、水循环、机械控制、辐射剂量学、真空等因素，在使用过程中难免发生故障，下文总结了笔者在工作中碰到的西门子M型医用直线加速器出现的几例常见故障及维修方法，供同行参考。

1 Controller板故障

1.1 故障现象

加速器在出束结束后，状态栏显示“ERROR”，并出现“55 interlock circuits”联锁。

1.2 维修与分析

进入维修菜单，发现slave#6的报告提示为 “2H”,先对slave#6进行check ,结果check后仍为“2H”（正常状态应为“0H”），并观察“55 interlock circuits”联锁提示为“Failure detected in interlock circuits”，显示代码为“852 interlock complete chain failure ”。由于“ERROR”状态依旧，并check失败，由“ERROR”的状态“2H”可知，故障出在剂量系统，但同时又出现“55 interlock circuits ”联锁，说明interlock 系统也存在问题，于是检查interlock 板，否则无法检测剂量系统。检查S33B PC1 Function controller 6(interlock)板及其PC2，PC3，PC4三个interlock 显示板，这三个板对调后未发现问题，估计controller 6板存在问题，将controller 6与controller 7 板对调后，确定controller 6板上的LD8255A数据传输块已坏掉，更换后“55 interlock circuits”联锁消失。

对于“ERROR”的状态情况，说明controller 6板及interlock PC2、 PC3、PC4板上仍有联锁信号存在，因此要查找错误信号的来源，分别加延长板到PC2、PC3、PC4板上，并分别给这三个板模拟联锁，然后在显示屏上观察联锁显示，结果PC3、PC4板上的联锁与图纸完全一致，惟有PC2板上的“BMI”未报联锁和“P.S check ”时报时不报联锁，经过反复试验，当对slave#6进行check通过时，“P.S check” 联锁在屏幕上显示，check未通过，“P.S check ”无显示，而“BMI”一直无显示，由此判定check通过与否与“P.S check”联锁有关，这更说明问题是出在剂量系统，分析S33B PC2（interlock）板的图纸，“P.S check”信号来自G42 ,其走向为：G42-P21-5→ G49TB5-6→G49-J2-6 →S33-J5-5,测量G42-P21-5与 S33B-J5-5及延长板上对应点D6，结果导通，那么问题肯定就出在G42剂量板上。

由于“P.S check”信号的测试由G42 PC5(dose servo)剂量伺服板完成，其信号详细走向为+15VB →PSTST→R76→U16（HCPL2731） →R82 →U17（74HC14）→R84 →P.S CHECK INTERLOCK →J1-D4 ,依次检查各个点的信号，结果发现光耦U16（HCPL 2731）工作不正常，更换U16后经检测信号正常，而PSTST信号导通，“ERROR”也未出现，机器恢复工作，分析此故障，由于U16（HCPL 2731）性能不好导致“P.S check”联锁产生，在经过controller 6板时产生“ERROR”最终导致该故障的发生。

2 AFC控制板故障

2.1 故障现象

在照射6MV X线时，出现“Dose rate (sw)”和“Dose rate(hw)”联锁。

2.2 维修与分析

在维修模式下，旁路相关联锁，检查有关的参数及波形，发现INJ I、Pulse I、Beam I等波形均正常，惟独射频反射波RF-REFL的波形严重失调，同时AFCP（AFC预置）值与AFCM（AFC电机）值的参数相差过大，以至AFCP值给定后，AFCM值不能很好地跟随，也就是说AFC的调谐电机无法很好地控制磁控管的调谐频率。比如在自动模式（AUTO）下，调AFCP值为6000，而AFCM的值达到9500之多，由于两者相差太多，机器无法正常出束。但是在手动模式（MANUAL）下，AFCP和AFCM值能够比较好地跟随，能够出束。由于机器在治疗时为自动模式，所以即使手动模式下AFC能跟随也不能在治疗模式下使机器正常运行。

由反映出的MANUAL/AUTO（手动/自动）模式下的现象，可以断定MANUAL/AUTO转换开关电路存在问题，因此检查MANUAL/AUTO的信号通道，由图纸得知此信号依次通过MANUAL/AUTO(J1-4)、U2、R6、U1、TP2、TB1-10（AFC-MTR-PWR），最后到AFC调谐电机。由于U2为一电子开关AD7512，而其他元件均不存在选通问题，经过分析后，确定故障就是U2有问题。随后，更换了一只新的AD7512到U2上，联锁随后消失。在MANUAL/AUTO档时，AFCM能很好地跟随AFCP，机器出束平稳，随后对不同能量的X线和电子束进行AFC的优化，使射线质达到最佳，最后使加速器投入临床应用中。

3 注入器保险丝故障

3.1 故障现象

早上开机治疗一段时间后。突然出现“Dose rate (hw)”剂量率联锁，最后无剂量输出，机器无法继续工作。

3.2 维修与分析

让机器进入维修模式，旁路掉相应联锁，用示波器观察X线的波形，发现Pulse I、 PFN、 Bean I、RF-REFL波形均有，但检测不到INJ I波形。

由于没有INJ I 波形，初步断定注入器（INJ）系统存在问题。查看INJ电路，首先查看PS1（PM565 ±15V 200mA）电源模块，发现有±15VDC输出，说明 PS1电源模块正常。第二步，检查INJ处的大功率三极管，是否因散热不良导致其烧坏，结果均为正常。第三步再检查PS2（PM505 ±5V 100mA）电源模块，发现其输出端JP2上的3、 4、5脚电压不对（正常状态下，4脚为公共端，3、5脚对4脚间电压应为+15V和-15V），而此时，3、5脚对4脚电压为0。后将机器上的PS2电源模块拆下检查，结果发现已烧坏。随后换上新的PS2电源模块，此时JP2上输出电压恢复正常，但仍无INJ I波形。第四步继续检查INJ处的PC1电路板。从图纸上看到，PC1板的F3（保险丝）和PS2电源模块，检测结果发现F3（2A，200V）保险丝开路。F3只有在H.V.CONT.PWR(高压控制电源)加上高压（在出射线时）后才起作用。在分析图纸后知道，由于在高压状态下，PC1板上TB3的4脚“120V，H.V.CONT.PWR”异常，才导致PC1板上F3烧断，继而将PS2电源模块烧坏。而在待机状态下，PS2电源模块由PC6板上1、2脚供给电压，因此在换上新的PS2电源模块后，在待机状态下，可以测到PS2的输出电压，但在加上高压后，由于F3烧断，此时PS2电源模块就没有输入电压，也就没有输出电压了，继而不能产生INJ I。在查出F3保险丝烧断后，更换同型号（2A，200V）保险丝后，故障排除。

4 注入器电源模块故障

4.1 故障现象

加速器在照光途中，发现剂量率突然非常低，并出现“Dose rate(sw)”和“Dose rate(hw)”联锁，并且不受调，直到后来不能出束。

4.2 维修与分析

通过示波器检测RF-REFL,Pulse I，INJ I，Beam I等波形时发现，看不到INJ I波形，断定为注入器故障。西门子M型加速器的注入器由7部分组成：① 附件及G45母板。② Lv Control.pri control-INJ-G2 G45pc1板。③ Regulator injector，G45PC2板。 ④ Grid-pulser-INJ-G2 G45 PC3板。⑤ INJ HV Pulser-G2 G45 PC4板。⑥ Current control-INJ-G2 G45 PC5板。⑦ power supply-INJ-G2 G45 PC6板。在清楚注入器控制部分后，首先从电源部分查起，先检测G45 PC1的TB4的8、9、13三个供电端口，发现电源PS1（PM565，±15V， 200mA）无±15V输出，而将PS1负载断开后，仍无电压输出，而PS1的输入端TB3的1、3端有120Vac电压，说明PS1电源损坏，更换PS1后，TB4的8、9、13端恢复正常，由于G45PC1为PS1的负载，说明G45的PC1为正常，但机器仍无INJ I 波形。继续检测G45各个子板，发现PC2、PC3、PC6板均正常，但PC4板的电源模块PS2（PM505±15V 100mA）无输出，断掉负载仍无输出，说明PS2已损坏，更换PC2后，PS2的负载PC4板的输入端JP2的3、4、5（其中4为公共端，3、5对4电压为-15V和+15V），断开JP2后用万用表测量三点间电阻，发现JP2的3、4间电阻为0，找到其中-15V 电压下电容C1（1μF）击穿，导致-15V接地，再继续检查PC5板 +15V电压的负载，确认+15V电压的稳压二极管CR1（IN751）完好后，再查+15V的走向，它由JP2-5到PC5板，切断JP2-1后电路，在正常通电后，测试点TP2的电压范围为0～10V，与此对应TP3点电压按比例为0～+340V，所以软件编程使TP2点电压为5V ，此时测得TP3点电压为63.5V（正确值应为170V左右），再使TP2点电压为9V，测得TP3点电压为107V（正确值应为304V左右），由于实测值与正确值之间的差异，可以断定PC5板的TP2与TP3两测试点之间有元器件损坏，经排查后，确定大功率三极管Q2（MJ12004）放大倍数失真，更换Q2后，TP3点电压恢复正常。

同时继续查PC4板上JP2-1以后的电路，发现由变压器T1、R8、CR5 和 TP1间的信号有误，通过测量，确认二极管CR5（IN5399）双向导通，说明CR5已击穿，因此由经过CR5的clipper信号没有控制好电子枪栅极，所以没有INJ I，更换CR5后，仔细检查其他地方无误后，连接好JP2-1，开机后，机器恢复正常。由于此次故障损坏元器件比较多。而且彼此相关，分析其原因是由于电源块损坏后，低压控制高压出错，最终导致相关电路无法控制电子枪栅极，从而使机器无法工作。

5 讨论与总结

以上四个维修实例，分别用对调线路板或元器件的方法对故障现象进行比较，此时要非常清楚地知道各种电路或系统的工作原理与流程，熟悉各个测试点的参考数据和元器件在不同位置所起的作用。在维修时，一方面要仔细分析电路图，另一方面要确定可能引起故障的元器件，然后用替换法、对照法等方法进行确定，从而最终解决问题。通过这些方法可以快速、有效地解决故障，降低零配件费用，节约大量的资金和时间。

[1] 周振远.GK-06-100直线加速器维修实例[J].医疗设备信息, 2007,22(5):86.

[2] 黄建军,李平.国产直线加速器的维修维护和保养[J].医疗装备,2006(2):49-51.

[3] 胡作怀,缪炜烈,何年馨.医用直线加速器维护、保养和常见故障排除[J].医疗卫生装备,2008(10):144-145.

Failure Analysis and Troubleshooting to Simens M Linear Accelerator

LI Jun,ZHANG Xi-zhi
Radiotherapy Department,Subei People's Hospital,Yangzhou Jiangsu 225001,China

TL53

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.07.044

1674-1633(2010)07-0109-03

2009-11-09

作者邮箱：liajun.2007@yahoo.com.cn