瓦里安Clinac CX 直线加速器的结构原理和故障维修

王进贤

广西壮族自治区桂东人民医院 （广西梧州 543001）

瓦里安Clinac CX 直线加速器是目前医院使用量较大的放射治疗机型之一，具有照射时间短、剂量率高、照射野大、稳定性好和剂量均匀性高等优点，可行三维适形放射治疗、三维立体定向治疗、调强放射治疗，在肿瘤科具有较高的临床应用价值。我院的瓦里安Clinac CX直线加速器使用超过5年，各部件开始老化并出现故障，现介绍3 例在使用中出现过的故障和分析处理过程，与同行分享。

1 瓦里安 Clinac CX 直线加速器工作原理和结构简介

1.1 工作原理

瓦里安 Clinac CX 直线加速器采用兆级电压使磁控管或者速调管产生高能微波，注入器控制电子枪注入加速管中电子的数量和速度，电子在加速管中获得微波能量完成加速达到光速，形成高能电子束，经270°偏转后打靶，从而产生治疗所需的高能射线。瓦里安 Clinac CX 直线加速器可产生X 线辐射和（或）电子辐射束。高能X 线具有高穿透性、较低的皮肤剂量、较高的射线均匀度等特点，适用于深部肿瘤的治疗。电子束具有一定的射程特性，穿透能力较低，多用于治疗浅表肿瘤。

1.2 结构简介

瓦里安 Clinac CX 直线加速器的基本结构包括加速管、脉冲调制器、电子枪、电源系统、微波系统、真空系统、稳频、温控及充气系统、射线束引出系统、治疗床、治疗头、机载影像系统等，见图1。

图1 瓦里安Clinac CX 直线加速器的基本结构图

2 故障案例

2.1 故障一

2.1.1 故障现象

报GFIL（电子枪灯丝）连锁，无法出束。

2.1.2 故障分析与处理

查看用户维修手册资料，可知GFIL 连锁指向灯丝和偏差电压低于加速器电子枪所需的正确操作水平。在数字式电子枪驱动器中，电子枪控制器检测到任何故障时将启用此安全连锁，可能的原因为电子枪灯丝电压低于5 V。

拆开机壳，看到冷端控制部分，GUN CONTROLLER 的显示屏显示“HD A/D-”，查看维修手册可知，故障指向热端A/D-部分。根据故障提示，检测热端部分，先关闭冷端POWER SUPPLLY 的开关S3，用接地绝缘棒勾住热端部分的金属外壳再测电压，低压电源板的输入端电压为交流220 V，输入电压正常，接着测量热端枪灯丝电源板（图2）的直流电压，黑笔接TP1，红笔分别接TP2、TP3、TP4，TP1-TP2 电压为4.1 V，TP1-TP3 电压为-12.12 V，TP1-TP4 电压为12.25 V，电压偏低。调节LVPS 板上蓝色的微调电位器，TP1-TP2、TP1-TP3、TP1-TP4 电压无变化，由此可判断热端的LVPS 板有故障。关闭冷端POWER SUPPLLY 的开关S2、S1，取下LVPS 板进行维修。LVPS 板是开关电源，其故障是输出电压偏低，且不受微调电位器的调节。首先检测蓝色的微调电位器，无异常。因无LVPS 板电路图纸，为安全起见，取下3.15A 保险管（图3），在3.15A 保险管座的位置串接1 个交流220 V、60 W 的白炽灯泡，然后在输入端接上交流220 V 电压，测得高压部分400 V、100 μF 电容的电压为300 V，电压正常，而低压输出部分的3 组电压分别为4.23、12.56、-12.68 V，这3 组电压异常。断电，检测低压直流部分的元器件，发现VR2 TL431 和CR8 TYN058 故障，更换新的TL431 和TYN058。接着给LVPS 板输入端接上交流220 V，测得低压输出部分3 组电压为5.4、15.88、-15.82 V，微调蓝色的微调电位器，3 组电压均有变化，LVPS 板已修复。去掉220 V、60 W的白炽灯泡，将3.15A 保险管装回保险管座。安装LVPS 板，依次打开冷端POWER SUPPLLY 的开关S1、S2，微调LVPS 板的蓝色微调电位器，使枪灯丝电源板的TP1-TP2 电压为5.01 V，TP1-TP3 电压为 -15.56 V，TP1-TP4 电压为15.59 V。关闭冷端POWER SUPPLLY 的S1、S2，再重新依次打开冷端POWER SUPPLLY 的开关S1、S2、S3，GUN CONTROLLER 的显示屏显示“RUN OK”。至此，不再报GFIL 连锁，故障排除。

图2 热端枪灯丝电源板

图3 LVPS 板

2.2 故障二

2.2.1 故障现象

MLC 连 锁，终 端 软 件MLCHyper-Hyper Terminal 显示“Cannot read leaf A01 secondary during leaf testing，Some leaves have problems.”， 无 法 通 过MLC 自检。

2.2.2 故障分析与处理

根据报错提示，故障在A01 叶片部位，可能因叶片、灰尘、电机、螺母、小球、螺杆、软电位板和二次反馈板等引起，需逐个排查。

将大机架旋转到180°，关闭小机头内的钨门，打开机壳，用MLC 的维修手动模式控制叶片运动，拆下A01 叶片，观察无异常变形。首先，用无水酒精擦拭清洁A01 叶片表面和对应的运动滑槽，给叶片和运动滑槽加专用润滑剂，重新安装，进行MLC自检，故障依旧。为A01 叶片更换全新的螺母和小球，进行MLC 自检，故障依旧。其次，将A01 的电机和螺杆及附近正常的A03 的电机和螺杆互换，进行MLC 自检，故障依旧。然后，将A 组的二次反馈板和B 组的二次反馈板互换（见图4），进行MLC 自检，终端软件ML CHyper-Hyper Terminal 显示“Cannot read leaf B01 secondary during leaf testing，Some leaves have problems.”，故障提示发生变化，由A01 变成B01，由此判断原A 组的二次反馈板存在问题。为A 组更换新的二次反馈板，进行MLC自检，终端软件MLCHyper-HyperTerminal显示“MLC ready for treatment.”，MLC 自检成功，MLC 连锁不再出现，故障排除。

图4 二次反馈板

2.3 故障三

2.3.1 故障现象

无法出束，报UDRS 连锁。

2.3.2 故障分析与处理

进入维修模式，待机状态时P5VPS、P12VPS、M12VPS、P15VPS、M15VPS、P24VPS 的电压和H2O TEMP（内循环水温度）正常，然后设置出束参数，出束动作时P5VPS、P12VPS、M12VPS、P15VPS、M15VPS、P24VPS 的电压和H2O TEMP 也正常。查看用户维修手册可知，故障部位可能位于高压调制柜。关机，断电，打开高压调制柜。保证安全，用接地绝缘棒触碰PFN 线圈、各个大小的变压器、主闸流管、DQ 闸流管，然后仔细观察，发现主闸流管的底座有烧焦的痕迹（见图5），更换全新的主闸流管底座，然后重新将大闸流管，上电，开机，经12 min 自检，设置好出束参数，扭安全钥匙，按出束键，仍无法出束，报UDRS 连锁。测量高压调制柜上TP1、TP2、TP3 测试点电压，其中TP1-TP2 的电压为主闸流管灯丝电压，测得交流为5.3 V，电压值不正常，考虑主闸流管使用时间不足1 个月，排除主闸流管老化的问题，故障是主闸流管的灯丝供电电压不正常引起。查看电路图纸可知，主闸流管灯丝的供电电压由T4 变压器提供，T4 变压器接C1 滤波电容。关机，断电，打开高压调制柜的侧盖，找到T4 变压器，顺着线路找到C1 滤波电容，C1 电容外观较好，标称值是10 μF、660 V AC，拆下C1 电容，测得C1 电容的容量为2.8 μF，与标称值相差较远，不正常。更换全新的10 μF、660 V AC 电容。上电，开机，经12 min 自检，测得高压调制柜的TP1-TP2 的电压为交流6.32 V，主闸流管灯丝电压恢复正常，设置好出束参数，扭安全钥匙，按出束键，显示出束正常，不再报UDRS 连锁，故障排除。

图5 烧焦的主闸流管底座

3 小结

瓦里安 Clinac CX 直线加速器是一种复杂的、技术含量较高的大型医疗设备。为了顺利排除该设备故障，维修人员需具备多学科的知识和技术，包括物理、机械、电子、电工、电磁学、计算机、微波、制冷等。在掌握直线加速器工作原理和结构的基础上，根据故障报错代码，查看用户维修手册，通过手册的故障代码解释说明，再结合具体的故障情况查找相关电路图纸，同时配合相关的电压电流检测，找到故障的真正原因，作出相应的维修方案，排除连锁故障。