医科达Versa HD容积调强加速器高压电路故障检修

2020-08-10赵永军陈晓

中国医疗器械杂志 2020年4期

赵永军，陈晓

云南省癌症中心；云南省肿瘤医院（昆明医科大学第三附属医院）放疗中心，昆明市，650118

0 引言

医科达容积调强加速器Versa HD设计有 600多个“联锁”,当机器出现故障时均有相应的“联锁”提示,为排除故障提供了相当大的帮助。但当机器出现高压电路故障时,有时没有对应的“联锁”提示，这给检修高压电路造成极大困难。只能根据高压电路的工作原理分析检修，困难较大。若抓住高压电路的关键点检测检修，能较快排除故障。

1 高压电路的工作原理

高压电路由充电回路、放电回路构成，每部分都分别由各自的检测电路、控制电路和保护电路构成[1]，高压电路构造如图1所示。

图1 高压电路简图Fig.1 Schematic diagram of high voltage circuit

1.1 充电回路工作原理

三相交流电经600 V PSU（三相接触器、滤波器、全波桥式整流器、升压电容组）升压为600 V直流电提供给开关器件（达林管对），当开关器件导通时，600 V加到充电变压器的初级线圈，这使得初级线圈中电流以线性形式增加di=V/L.dt。在此期间，充电变压器次级线圈的电压为负，充电二极管反相截止，充电变压器储存能量，储存的能量与电流的平方成正比。当开关器件截止时，储存的能量使充电变压器次级线圈上的电压反相，充电二极管正相导通，充电变压器储存能量经充电二极管给高压脉冲形成网络PFN（特性阻抗Ro=8 Ω）充电，通过控制电路控制PFN上的所充实际电压值14 kV（低能）或19 kV（高能），在此过程中闸流管处于截止状态。

1.2 放电回路的工作原理

当充电完毕，闸流管导通，储存在PFN中的电能经闸流管、脉冲变压器初级放电，再经脉冲变压器升压后在次级产生38 kV（低能模式）或52 kV（高能模式）的高压脉冲。此高压脉冲一路加到磁控管阴极（磁控管是一种电真空微波器件，用于产生微波），使磁控管工作，另一路提供给电子枪的阴极，电子枪用来发射电子。

1.3 监测控制保护电路

采用互感器从充电变压器和脉冲变压器取出监测信号供给控制电路实现控制和保护。控制电路主要由PPG PCB电路板、HTC PCB电路板、HTCA Optical receiverg电路板构成。保护电路监测Spurious signals 杂散信号、Excess current过流、Excess voltage过压、Reverse diode overload反相二极管过载、高温等信号，任何一路信号出现异常，高压驱动脉冲通过HTC PCB 控制板切断高压，从而实现保护。

2 故障检修

2.1 故障现象

机器开机治疗病人过程中，按下“出束”键，无剂量率显示。

2.2 故障检修关键点

在出束状态，先用剂量检测仪检测有没有射线。若有，则检查剂量监测电路，重点检查电离室是否完好，理论上电离室坏也能出一点射线。若没射线，则进入维修模式，将item181转到手动，在“出束”状态下，调枪灯丝电流，若正常，故障可判定在高压电路。

（1）进入维修模式检查AFC是否偏离。

点击Display Service Pages →AFC → 97 Tuner Rest输入180，按下出束键，调节观察161 Tuner ctrl的值。若调节起作用，但故障依旧，可排除因AFC偏离调谐点和AFC调节装置故障。

（2）在维修端子板上检测磁控管波形MI和PFN波形PFN V，实测MI正常波形如图2所示，实测PFN V波形如图3所示。

图2 实测MI正常波形Fig.2 Measured MI normal waveform

图3 实测PFN V正常波形Fig.3 Measured PFN V normal waveform

PFN V波形正常，MI波形不正常，故障可能在磁控管及其相关电路。

PFN V波形不正常，故障可能在闸流管及其触发电路、PFN电路、脉冲变压器、充电二极管、600 V HVPSU电路等高压电路[2-3]。

（3）检测闸流管波形，实测闸流管正常波形，如图4所示。

PFN波形不正常、闸流管波形正常，可判定故障在PFN电路、脉冲变压器。

PFN波形不正常、闸流管波形不正常，故障可能在HT PSU 600 V直流或闸管及其触发电路。

图4 实测闸流管正常波形Fig.4 Measured normal waveform of thyratron

（4）检查闸流管供电电压。灯丝电压：6.3 V；G1:12～140 V，闸流管填充物氢化钛加热电压（通过增加其加热电压，可以提高气体压力，当氢电离，G1电压降至12～22 V）：5.5 V；G2：-140～900 V，若供电正常，故障可能是闸流管故障引起。不正常，故障可能在HT PSU 600 V。

（5）检测HT PSU 600 V直流是否正常。如600 V直流不正常，故障在整流、滤波、升压电路等。如600 V直流正常，故障可能在开关器件（达林管对）、充电变压器、PPG PCB电路板、HTC PCB电路板、HT CA Optical receiverg电路板及其传输光缆。

3 故障检修实例

3.1 故障现象

在治疗病人的过程中，治疗完第一个病人，第二个病人摆好位，设置好，按下“出束”键，无剂量率显示。

3.2 故障检修

进入维修模式，在“出束”状态下，观察枪灯丝电流，正常，用剂量检测仪检测没有射线，故障可判定在高压电路。按照故障检修关键点：①进入维修模式检查AFC是否偏离，点击Display Service Pages →AFC → 97 Tuner Rest输入180，按下出束键，调节观察161 Tuner ctrl的值可从90调到260，说明调节起作用，但故障依旧，可排除故障不是因AFC偏离调谐点和AFC调节装置故障引起。②在控制室维修端子板上检测观看磁控管波形MI和PFN波形PFN V，实测磁控管MI波形（打火）如图5所示，实测PFN V波形如图6所示。

图5 实测磁控管MI波形（打火）Fig.5 Measured magnetron MI waveform (lighting)

图6 实测PFN V波形Fig.6 Measured PFN V waveform

根据检测高压电路这两个关键点，可判定磁控管打火或其相关电路故障，检查其相关电路均正常，可确定磁控管故障造成打火，不能出束。更换磁控管后，进行AFC调节，进入Display Service Pages →AFC → 97 Tuner Rest输入180，按下出束键，调节观察161 Tuner ctrl的值，当调到238时，机器剂量率达到最大值。至此，故障排除。