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Vorrichtung zur Messung der absorbierten Röntgenstrahlendosis
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Röntgenstrahlenmessung mittels einer in das Röntgenstrah- lenbündel gesetzten flachen Ionisationskammer, deren wirksame Oberfläche grösser als der Querschnitt des Röntgenstrahlenbündels ist und deren Ionisationsstrom einem Messgerät zugeführt wird, das zum Mes- sen einer Elektrizitätsmenge eingerichtet ist. Solche Vorrichtungen finden Anwendung zum Messen der
Bestrahlungsdosis bei der diagnostischen Röntgenuntersuchung sowohl zum Durchleuchten als auch zum
Herstellen von Röntgenaufnahmen.
Bisher wurde vielfach der von den Röntgenstrahlen herbeigeführte biologische Effekt auf die Bestrah- lungsdosis bezogen. In einem Bericht der "United Nations Scientific Committee", New York, 1958, mit dem Titel "On the effects of Atomic Radiation" wurde erwähnt, dass ein biologischer Effekt nur infolge einer Energieabsorption im bestrahlten Organismus entstehen kann, so dass wahrscheinlich ist, dass ein deutlicher Zusammenhang zwischen einem biologischen Effekt und der absorbierten Dosis vielmehr als zwischen dem biologischen Effekt und der Bestrahlungsdosis bestehen wird. Die Erfindung bezweckt, die absorbierte Dosis in einfacher Weise zu bestimmen.
Es ist bekannt, dass als absorbierte Dosis die Summierung der Absorption in kleinen Volumenteilchen betrachtet wird. Das für praktische Anwendung unzweckmässige Summieren kann man durch Prüfung des zwischen der Bestrahlungsdosis und der absorbierten Dosis bestehenden Zusammenhanges vermeiden. Mittels einer besonders für diesen Zweck entworfenen Messvorrichtung wurde bereits nachgewiesen, dass die absorbierte Dosis der Bestrahlungsdosis nahezu proportional ist. Mit Hilfe der Ergebnisse dieser Prüfung kann man die Grösse der absorbierten Dosis aus der Bestrahlungsdosis ableiten. Die Anzeige des Messinstrumentes in der oben beschriebenen Messvorrichtung muss dazu um einen bestimmten Wert vervielfacht werden.
Für eine bestimmte Ionisationskammer und das zugeordnete Messgerät ist der Vervielfachungsfaktor von der Intensität des Röntgenstrahlenbündels unabhängig, wenn die Strahlenqualität, d. h. eine bestimmte Kombination der an die Röntgenröhre gelegten Elektrodenspannung und des vor der Strahlenaustritts- öffnung der Röhre verwendeten Filters, sich nicht ändert. Für eine bestimmte Strahlenqualität könnte das Messgerät in der üblichen Einheit der absorbierten Energie geeicht werden. Für andere Kombinationen des Filters und der Röhrenspannung ändert sich die Strahlenqualität und demnach die absorbierte Energie, so dass das Messgerät hiefur korrigiert werden muss.
Wenn daher die Spannung und das Filter bekannt sind, kann man durch Vervielfachung des Ergebnisses einer Messung um einen dieser Strahlenqualität entsprechenden Wert die absorbierte Dosis bestimmen. Dies erfordert eine grosse Aufmerksamkeit, da bei Änderung der Spannung oder Verwendung eines andern Filters mit einem andern Korrekturfaktor gerechnet werden muss. Dies bietet insbesondere Schwierigkeiten, wenn sofort nach dem Durchleuchten eine Aufnahme gemacht wird.
Es ist bereits eine Messvorrichtung zum Betrieb von Röntgenröhren beschrieben, die zur Bestimmung der Sekundendosis dient, bei der das Messgerät die Dosis nicht über eine Ionisationskammer, sondern über die der Röntgenröhre zugeführten Betriebsgrössen (Röhrenstrom und Röhrenspannung) misst. Um dabei ein Ergebnis zu erhalten, das mit dem von der Ionisationskammer erzielten vergleichbar ist, wird ein zum Messen einer Elektrizitätsmenge eingerichtetes Messgerät verwendet, wobei den Spulen der Messvorrich-
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tung, die als Wattmetersystem ausgebildet ist, Spannungen zugeführt werden, die von der Spannung an der Röntgenröhre und von dem im Strahlenbündel angebrachten Filter abhängig sind.
Mit diesem Mess- ergebnis hat man jedoch noch nicht eine Anzeige erhalten, die zur Bestimmung der absorbierten Rönt- genstrahlendosis geeignet ist.
Um eine Vorrichtung zur Messung der absorbierten Röntgenstrahlendosis bei der Bestimmung der bio- logischen Einwirkung der Strahlen zu erhalten, ist erfindungsgemäss eine im Röntgenstrahlenbündel ange- brachte flache Ionisationskammer vorgesehen, deren wirksame Oberfläche grösser als der Querschnitt des
Röntgenstrahlenbündels ist und deren Ionisationsstrom einem Messgerät zugeführt wird, das zum Messen einer Elektrizitätsmenge eingerichtet ist und dem Messkreis des Messgerätes eine Regelgrösse zugeführt wird, deren Wert durch die Einstellung eines Regelorgans oder durch eine Kombination von Einstellungen mehrerer Regelorgane zur Bestimmung der Strahlenqualität in Abhängigkeit des sich mit der Strahlenqua- lität ändernden Absorptionsvermögens des Bestrahlungsgegenstandes bedingt ist.
Bei Verwendung eines konstanten Filters genügt ein Regelelement, dessen Einstellagen mit den La- gen zusammenhängen, welche ein Kilovoltwähler, mittels dessen die Röhrenspannung eingestellt wird, einnehmen kann.
Bei Verwendung verschiedener Filter kann ein zweites Regelelement für die dadurch erforderliche
Korrektur dienen.
Ein zum Durchführen von Durchleuchtungen und zur Herstellung von Aufnahmen eingerichtetes Rönt- gengerät ist meist mit Mitteln versehen, durch die schnell von einem Betriebszustand auf den andern umgeschaltet werden kann. Die angewendete Röhrenspannung ist in beiden Fällen oft sehr verschieden, so dass eine erneute Einstellung des der Spannungseinstellung entsprechenden Regelelementes erforderlich ist. Um Verzögerung zu vermeiden, ist es vorteilhaft, ein drittes Regelelement vorzusehen, dessen
Einstellung entsprechend der Lage des Kilovoltwählers beim Durchleuchten gewählt wird.
Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Fig. 1 zeigt das Prinzip einer Vorrichtung, bei der als Messgerät ein Kilowattstundenmesser dient, und in Fig. 2 sind die wichtigsten Elemente einer elektronischen Messvorrichtung dargestellt.
Die Ionisationskammer 1 kann von einer üblichen Ausbildung sein und besteht aus zwei flachen Wänden 2 und 3 aus Isoliermaterial, die parallel mit einem kleinen Zwischenraum 4 angeordnet sind. Die Wände sind an den einander zugekehrten Seiten mit einer leitenden Schicht 5 bzw. 6 überdeckt. Die Kammer kann mit der Umgebung in Verbindung stehen, oder mit Luft eines andern Druckes oder mit einem andern ionisierenden Gas gefüllt sein.
Mit den leitenden Schichten 5 und 6 sind zwei Stromzuleitungen 7 und 8 verbunden, von denen die Leitung 7 mit einer Klemme einer Gleichspannungsquelle 9 verbunden ist. Die andere Klemme steht durch die Leitung 10 mit der Stromspule 11 eines Kilowattstundenmessers in Verbindung. Das andere Ende der Spule ist mittels der Leitung 8 mit der zweiten Leitungsschicht 6 verbunden. Bei Bestrahlung der Ionisationskammer 1 mit von der Röntgenröhre 12 herrührenden Röntgenstrahlen entsteht in der Kammer eine von der Strahlenintensität abhängige Ionisierung, die einen die Stromspule 11 des Messgerätes durchlaufenden Strom herbeiführt.
Die Spannungsspule 13 des Messgerätes ist mit den verschiebbaren Kontaktarmen 14 und 15 zweier Potentiometer 16 und 17 verbunden, die in Reihe geschaltet sind und an die Klemmen der Spannungquelle 9 oder an eine andere, eine geeignete Spannung liefernde Spannungsquelle angeschlossen sein können. Der Kontaktteil 15 dient als Regelelement, welches eine Spannung liefert, die der Röhrenspannung proportional ist oder wenigstens eindeutig mit ihr zusammenhängt. Der Kontaktteil 14 dient als Regelelement zur Einstellung einer vom gewählten Filter im Röntgenstrahlenbündel der Röntgenröhre 12 abhängigen Spannung. Die Anzeige des Kilowattstundenmessers wird somit durch den Ionisationsstrom, die Bestrahlungsdauer und die Strahlenqualität bedingt.
Ein Teil eines getrennten Potentiometers 19, der durch die Einstellung eines Kontaktteiles 18 bedingt. ist, kann durch das Umlegen der Schalter 20 und 21 mit der Spannungsspule des Messgerätes verbunden werden. Dieser mit der zum Durchleuchten benötigten Spannung einstellbare Kontaktteil 18 braucht nicht von einem zweiten Kontaktteil begleitet zu sein. Die Verwendung irgendeines Filters ist beim Durchleuchten nicht notwendig.
Die Schaltung der elektronisch arbeitenden Messvorrichtung nach Fig. 2 besitzt die gleiche bereits besprochene Ionisationskammer. Die eine leitende Schicht 5 ist dabei mittels der Leitung 7 mit der Spannungsquelle 9 verbunden. Die Leitung 10 verbindet den zweiten Pol dieser Spannungsquelle mit dem Kondensator 22. Die zweite leitende Schicht 6 der Ionisationskammer 1 ist durch die Leitung 8 mit dem zweiten Belag des Kondensators 22 und mittels der Leitung 23 mit dem Eingang des Gleichspannungsver-
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stärkers 24 verbunden. An den Ausgangskreis des Verstärkers 24 ist ein Drehspulenmessgerät 25 angeschlossen. Der Gleichstromverstärker 24 ist mit Rückkopplungskreisen 27,28 und 29 versehen.
Ein Teil der Ausgangsspannung wird dem Eingang des Verstärkers über den Kondensator 22 in Gegenkopplung zurückgeführt. Durch Änderung der Gegenkopplung ändert man den Verstärkungsgrad und somit die vom Verstärker abgegebene Ausgangsspannung.
Die Gegenkopplungen sind je getrennt einstellbar. Der Gegenkopplungskreis 27 kann mittels des
Wählschalters 26 eirgeschaltet werden. Von der Einstellbarkeit dieses Kreises wird beim Durchleuchten
Gebrauch gemacht, um eine von der hiebei gewählten Röhrenspannung abhängige Korrektur der Spannung am Kondensator 22 zu erzielen.
Die übrigen Stellungen des Wählschalters 26 bewirken Verbindungen mit den Rückkopplungskreisen 28 und 29, von denen der Kreis 28 zur Einstellung des Korrekturfaktors dient, der mit der Röhrenspannung bei der Herstellung von Aufnahmen zusammenhängt. Der Ruckkopplungskreis 29 wird bei Anwendung eines Filters im Strahlenbündel hinzugeschaltet, wodurch beide Kreise gleichzeitig im Betrieb sind, und wobei sich der Einstellarm des Wählschalters in der am meisten rechten Lage befindet und die beiden Kontaktstellen verbindet, von denen eine mit dem Rückkopplungskreis 28 und die andere mit dem RUckkopplungskreis 29 verbunden ist.
Die Aufladespannung des Kondensators 22 wird mit Hilfe des Drehspulenmessgerätes 25 gemessen, wobei vom einstel1baren Verstärkungsgrad des Gleichstromverstärkers ein solcher Gebrauch gemacht ist, dass die Messspannung ein Mass für die absorbierte Energie ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Messung der absorbierten Röntgenstrahlendosis bei der Bestimmung der biologischen Einwirkung der Strahlen, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Rontgenstrahlenbündel angebrachte flache Ionisationskammer (1) vorgesehen ist, deren wirksame Oberfläche grösser als der Querschnitt des Röntgenstrahlenbündels ist und deren Ionisationsstrom einem Messgerät (11,13 bzw. 25) zugeführt wird, das zum Messen einer Elektrizitätsmenge eingerichtet ist, und dem Messkreis des Messgerätes eine Regelgrösse zugeführt wird, deren Wert durch die Einstellung eines Regelorgans oder durch eine Kombination von Einstellungen mehrerer Regelorgane (14,15, 18 bzw.
26) zur Bestimmung der Strahlenqualität in Abhängigkeit des sich mit der Strahlenqualität änderndenAbsorptionsvermögens des Bestrahlungsgegenstandes bedingt ist.