Elekta Synergy 系列直线加速器电离室相关的故障分析与维修

张朋

联勤保障部队第九七〇医院医疗保障中心医工科 （山东烟台 264000）

Elekta Synergy 系列直线加速器采用平板充气型透射电离室作为加速器照射剂量的测量元件，射线在穿过电离室时与其中的气体相互作用产生离子对，在外加电场的作用下离子对被收集板收集。收集板电流的大小反映了电离的程度，经过适当处理后即可得到剂量率，从而计算得出吸收剂量[1]。

电离室在工作时需要加载直流电源来形成外加电场，加载在电离室的直流电源称为极化电压。极化电压过低时，电子和离子移动速度缓慢，电离室工作在离子复合区，剂量率测量值会偏低；极化电压过高时，被加速的电荷在运动中进一步电离气体，电离室工作在气体放大区，剂量率测量值会偏高；只有合适的极化电压范围才能保证电离室工作在正常工作区，离子和电子被收集电极全部收集。

此外，电离室作为测量照射量的高精度元件，对工作环境的温度、湿度等均较为敏感，需要工作场所配置温湿度调节和监测装置保证环境条件达标[2]。极化电压的供电电路、监测电路、数据处理链路在长期使用后会因为电路老化、软件故障等导致加速器在工作过程中终止治疗，并发出电离室故障等报错信息[3-5]，熟悉电离室工作原理、熟练掌握电离室供电及电压监测电路是排查此类故障的基础。本文根据多年维修工作经验，总结在维修工作中常见的电离室相关故障。

1 故障一

1.1 故障现象

Elekta Synergy 系列直线加速器在治疗过程中系统报错：item189 -320V Mon，提示-320 V 电离室极化电压异常，进而导致剂量监测失效，设备无法正常工作。

1.2 分析与维修

Elekta Synergy 系列直线加速器电离室极化电压典型值为-320 V，正常范围在-300～-350 V 之间[6]。该电源电压由12区的附属供电电源模块提供，供电模块输出的电源通过同轴电缆线，再经过Sk12FF 和SK25FF 接口，到达电离室的PL25-J1接口。为监测极化电压的实际大小并在异常时发出报警信息，加速器配置有电压监测电路系统，-320 V的极化电压在电离室经两个串联电阻（110 kΩ和5 100 kΩ）分压，经110 kΩ电阻分压后的取样电压约为-6.8 V[7-8]，该电压从PL25-J3端子，经PL25C-14、Sk12F1-2到12区的母板，再到DOSE-A、DOSE-B板，DOSE-A、DOSE-B板对该电压进行监测，当电压不在设定范围内，将报错i506 D1 supply或i456 D2 supply，即剂量板电压异常报警；同时，该电压经DOSE-A板跟随、偏置处理后，在12区通过信号调节板A（signal conditioning card，SCC）进行电压调节，再经过12位模数转换板A（analog input 12-bit，AI12）将模拟电压进行数字化处理后经由信道1（channe 1，CH1）发送到控制系统，具体信息显示为程序条目item 189-320 V Mon，并且在电压异常时加速器系统会出现item189-320V Mon提示信息，即电离室极化电压异常。

出现item189 -320V Mon 提示时，工程师首先测量极化电压实际值，断开SK12-FF 和PL12-FF的连接，使用同轴电缆延长线连接SK12-FF 端子，并用万用表测量该端子实际电压值，发现电压值为0 V；由于-320 V 极化电压来自12区的附属供电电源模块，所以怀疑该模块出现故障或供电电路故障，测量该模块的供电电压异常，判断故障位置在该模块，更换该模块后故障排除。

2 故障二

2.1 故障现象

Elekta Synergy 系列直线加速器在治疗过程中系统报错：item189 -320V Mon；item506 D1 supply，提示-320 V 电离室极化电压异常，剂量板DOSE A监测电压异常。

2.2 分析与维修

首先排查电离室极化电压供电情况，按照故障一中的方法测量空载时电离室极化电压为-320 V 正常值，但是在加载电离室负载时极化电压明显降低，怀疑电离室出现短路故障，导致电源加载至电离室时发生漏电；仔细检查电离室外观，未发现破裂痕迹，检查机房湿度，发现湿度表显示室内湿度处于正常范围，但是明显感觉机房湿度较大，考虑到故障时为阴雨天气，环境湿度较高，怀疑环境湿度超过除湿机的除湿能力范围，且湿度表故障无法准确测量室内湿度；更换湿度表后发现机房湿度已严重超标，怀疑因湿度较大引起电离室漏电，导致加载负载后极化电压异常，通过增配除湿机的方式将机房湿度降低到合适的范围，之后将设备开机数小时，利用设备产生的热量进一步排出电离室湿气，在充分除湿后重新发射射线，故障排除。

3 故障三

3.1 故障现象

Elekta Synergy 系列直线加速器在治疗过程中系统报错：item189 -320V Mon，提示-320 V 电离室极化电压异常。

3.2 分析与维修

首先按照故障一、故障二中的方法测量空载和加负载时电离室的极化电压，发现电压正常，为继续检查监测电路，取下12区的DOSE-A 板，用延长板将其连接至底板，测量PL2-C27（-6.8 V）、PL2-C14（5.1 V）电压正常，检查12区的附属供电电源模块的供电电压、模拟电压正常，怀疑在数字化过程中出现故障。数字化的关键在于AI12，AI12上元器件的损坏或固件程序异常都会导致数字化出错，考虑到12区A、B 侧的AI12完全相同[2]，可以相互置换，采用置换维修法交换12区A、B 侧的AI12排查故障，交换后重新开机出线，故障消除，可见故障原因在于AI12异常导致模拟电压无法转换为准确的数字信号，最终导致设备终止出线并报错。

4 故障四

4.1 故障现象

Elekta Synergy系列直线加速器开机后系统报错：item189 -320V Mon；item506 D1 supply，提示-320 V电离室极化电压异常，剂量板DOSE-A监测电压异常。

4.2 分析与维修

按照故障一、二、三中的方法检查维修后故障依旧，怀疑电离室本身故障或软件故障。电离室硬件故障可能导致设备出现各种报错，包括电离室极化电压异常、剂量板DOSE-A 监测电压异常等。软件方面，监测电压数字化经软件程序发送至控制系统，若软件程序异常，可能导致系统监测的极化电压值与实际值不符，进而出现电离室极电压异常等报错。考虑到电离室价格昂贵，一旦判断失误将会给医院造成不必要的损失，故首先排查软件故障。

软件故障排查步骤如下：首先进行软件校准，校准方法为断开12区的SK12-FF和PL12-FF，进入校准程序，在Cal.item1输入“189”、Cal Value输入“0”，用三通接头连接SK12-FF和PL12-FF，用万用表测量极化电压的实际数值，在校准界面输入相对应的数值，如极化电压实际读数为-321.1 V，则在校准界面输入“-3211”，通过设定item189的P19数值为-3050、P20数值为-3300，指定极化电压的误差范围，设定完成后保存Linac数据，断开三通接头，重新连接SK12-FF和PL12-FF，开机后设备控制系统在启动过程中完成最后的校准程序，设备预热完成后再次出线，未出现item189 -320V Mon；item506 D1 supply报错，故障排除。

5 总结

电离室作为放射剂量监测的核心元件，对湿度较为敏感，湿度过高不仅会影响设备正常工作，还会影响电离室的使用寿命，极端情况下会直接导致电离室损坏。加速器机房内一般都会配置除湿机和湿度表，但是湿度表的计量检定往往容易被忽视，需要工作人员加强责任心，定期将湿度表送至具备检定资质的机构进行检定，最大限度地避免因湿度问题导致的设备故障。此外，由于电离室价格昂贵，在维修的过程中务必对其外围元件和软件进行充分排查，最大程度避免因误判造成的损失。