Varian 23EX直线加速器枪控制单元故障分析检测

杜　毓（汕头大学医学院附属肿瘤医院　设备科，广东汕头515031）



Varian 23EX直线加速器枪控制单元故障分析检测

杜毓
（汕头大学医学院附属肿瘤医院设备科，广东汕头515031）

〔摘要〕本文详细分析了瓦里安高能加速器枪控制单位，因冷端电源故障引起的UDRS联锁。阐述了枪控制板的主要设置方法及步骤，并针对冷端近期多次出现该类故障进行联合统一的分析，找出其根本原因为散热不良，提出对该隐性故障的重视。

〔关键词〕瓦里安加速器；枪控制单元；枪控制板设置；散热不良；故障维修

医用直线加速器是实现远距离精确放射治疗的大型医用设备[1]。本院的Varian 23EX从2009年使用至今，病人量一直很大，平均一天开机时间不少于10h。为了使用安全，处于高压工作的电子枪驱动部分属于近密封装配，散热条件一般。

1　故障现象

在热机情况下，机器突然无法出束，报UDRS连锁。进入维修模式观察，GUN I 6x模式只有12，而该机正常值约为40。 停机10min左右，能正常出束，此时GUN I 正常。约20MU后GUN I 又剩下12，无法出束。再次出束没效果，再等10min才能出束20MU左右。

2　故障分析与处理

打开枪冷端单元，枪控制板并没有故障报错。查看枪控制板监测该部分的状态，灯丝电压为5.3V，灯丝电流为3.7A，属于正常范围内。测量实际的灯丝电压，关闭冷端电源板S3，切断高压模块的交流供电电源。打开枪热端单元，测量Heater（TP3）对Cathode（TP2）的电压，测量值与冷端监测值基本一致，排除枪灯丝本身故障问题[2]。打算关闭冷端电源S1做进一步检查，此时冷端电源板短路着火冒烟，及时按下急停按钮切断整机电源，拆下冷端电源板。发现PS1模块5V输出位置处已被烧焦，该通路的CR3稳压管击穿，对应连接的地线也烧断，而该路的输入保险F2并没有损坏，怀疑是电源模块本身出问题。仔细检查冷端处的电路板，发现枪控制板也出现了集成块部分烧焦的现象，同时枪驱动背板及AFC和枪脉冲控制板均出现部分被熏黑的现象，清洁后并未发现明显烧焦痕迹。更换该电源板后空载测量，TP1+5V、TP2、TP3±15V均正常[3]。插入AFC和枪脉冲控制板，同时更换新的枪控制板（之前已经设置好），能正常开启但枪控制板出现Fil Proc连锁报警。查代码是灯丝电压处理峰值过高。重启冷端电源后，监测灯丝处理电压，发现电压一直上升，直到6.8V后报故障联锁并停止供电。欲将该板重新设定，发现灯丝处理电压无法受控。设置灯丝处理电压值时，在不调节情况下出现自动缓慢上升直到报错，且期间调节无效。在热端测量灯丝的实际电压，存在着同样的情况，跟随着枪控制板的电压一起上升，直到故障出现停止供电为止。更换热端的灯丝电源板[4]，现象依旧，排除热端故障问题。考虑枪控制板各种控制信号是通过枪驱动背板上的光电耦合器，利用光导纤维与热端建立通讯，而背板上的光电耦合器正是由电源板的5V供电，怀疑背板的光纤处理因电源5V短路引起不受控的故障[5]。更换枪驱动背板后，该电压受控，重新设置枪控制板，设置方法后面有详细说明。设置好后各个能量均能正常出束，该次故障排除。

枪控制板有一个专用的微处理器MCU控制电子枪的三种参数：阴极偏置高压，栅极脉冲电压和灯丝电源。高压偏置和栅极脉冲信号由控制台的四位BCD码的改变来选择每一档能量的数值，而灯丝电压则在所有能量下设置一个相同的数值[6]。具体步骤和方法为：

（1）将枪控制板上的W3接上，S2的1～4打到OFF（调整模式）。插上后闭合电源板的S1、S2开关。

（2）将枪控制板旋钮调至Init，按ENTER，初始化处理，清除原先设置。

（3）设置灯丝处理电压：将旋钮S4调至Pr F，拨动S3慢慢将电压调高，注意观察维修界面的GUN VAC数值。当数值升高时，等待其降低至约为零时再调高电压，一般调至6.5即可，enter保存即可。

（4）设置灯丝电压：S4调至Set F，设置到5.3，enter保存即可。

（5）设置栅极处理电压：S4调至Pr G，在no mode 零模式下设置到100，enter保存。

（6）设置栅极电压：S4调至Set G，用手柄设置各个能量档，将栅极值设置到相应的数值。一般在枪控制单位下方标有该机器安装调试好后各个能量档的数值。

（7）设置高压偏置处理电压：S4调至Pr HV，闭合电源板的S3，启动高压模块。将能量设置到任意档，除no mode之外。将高压调至-25kV到-30kV之间保存。

（8）设置高压偏置电压：S4调至Set HV，用手柄调至各个能量档，将HV值设置到相应的数值。可参考该机器近期正常使用时候晨检报告单上的GUN V数值。设置高压时，由于枪控制板上数字位数的限制，无法显示小数点的数字，必须结合维修屏幕上GUN V的数值进行设置。

（9）设置完成后关闭枪电源，取下枪控制板，将W3跳线取掉，S2的1～3保持OFF，S2-4打到ON，整个设置完成。

3　讨论

根据该机的维修记录，在四个月前该部分出现了枪控制板的EEPROM联锁故障，更换了枪控制板。在三个月前该部分也出现了因冷端电源板不稳定导致GUN I 数值异常，同时枪控制板出现MCU A/D+联锁，更换电源板后恢复正常。如今该部分又出现类似的故障且和温度有关，仔细检查发现位于枪冷端底部的散热风扇因轴承问题出现卡死状态，造成该部分无法正常散热。由此可知，近期该部分故障的根本原因就是因散热不良而导致的。该风扇安装于冷端控制单元底部，平时维修时难以发现其使用情况，容易造成遗漏检测，并且风扇卡死问题不会马上造成故障联锁，而是在日常工作中造成散热不良，并且该部分由于高压原因，属于近封闭式装配，仅靠该风扇起到散热作用，加剧了枪冷端部分过热的程度，久而久之造成元器件不稳定，缩短工作寿命从而引起电路板故障，导致在短时间内多次出现该类故障，需更换散热风扇后，故障才能真正解除。

4　小结

大型设备结构复杂，维修前在了解其结构及原理的基础上，根据故障现象结合各主要测试点电压，做出系统的分析一步一步排查。如果出现短时间多次故障，应注意联合分析，特别是一些不易发现的隐性故障，有的放矢，事半功倍，及时使故障得到圆满解决。

［参考文献］

［1］ 张炳昌，李凯，宋强.Varian 23EX医用直线加速器故障分析与维修 [J].中国医疗设备，2015，30（2）:147-148.

［2］ 李陆军，余海坤.瓦里安23EX直线加强器UDRS联锁故障检修一例 [J]. 中华放射肿瘤学杂志，2013，9（5）:373.

［3］ 窦文，王雪峰.瓦里安高能加速器电子枪控制电路的原理和常见故障维修 [J].中国医学装备，2009，6（6）:61-62.

［4］ 陈晓，刘旭红，李文辉.瓦里安2100C直线加速器GFIL联锁故障的检测[J].中国医疗设备，2013，28（10）:137-138.

［5］ 杨绍州，王胜军. 瓦里安2100C加速器GFIL联锁检修方法 [J].中华放射肿瘤学杂志，2002，11（3）:151-152.

［6］ 宋喜国 .VARIAN2300C/D型直线加速器枪控制部分原理剖析[J].医疗装备，2001，12:6-7.

收稿日期：2015-05-05

〔中图分类号〕TL53

〔文献标识码〕C

〔文章编号〕1002-2376（2015）09-0048-02