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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Absolutintensität des vom Fokus einer Röntgenröhre ausgesandten Primärstrahlbündels in einer Anordnung zur Erfassung der Intensität der Röntgenstrahlen, die durch hinter einemKollimationssystem angeordnete Versuchskörper unter kleinen Winkeln gestreut werden, bei der ein Zählrohr vorgesehen ist, vor dem ein zur Herabsetzung der Intensität des auf das Zählrohr treffendenRöntgenstrahlenbündels ein fokusferner Spalt angeordnet ist, dessen Längserstreckung senkrecht zur Längserstreckung des Fokus der Röntgenröhre verläuft, wobei in der Nähe des Fokus der Röntgenröhre parallel zum fokusfernen Spalt ein zweiter, fokusnaher Spalt angeordnet ist.
Für die Auswertung der gemessenen Röntgenkleinwinkel-Streukurven müssen diese auf eine absolute Skala bezogen werden, d. h. dass jede gemessene Streuintensität durch die Primärintensität nach deren Schwächung durch das Streupräparat dividiert werden muss (Absolutintensität).
Da die Primärintensität bzw. die Intensität des Primärstrahlbündels pro cm Länge die Belastbarkeit der Zählrohre um ein Vielfaches überschreitet, ist deren exakte Messung mit grössten Schwierigkeiten verbunden,
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die Primärstrahlintensität jeder Registrierebene in der Grössenordnung von 108 Quanten/s liegt. Um derart grosse Intensitäten messen zu können, ist es erforderlich, die Strahlung um einen derart hohen Betrag zu schwächen, dass eine Überlastung des Zählrohres mit Sicherheit vermieden wird.
Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wurde hiefür als indirekte Bestimmungsmethode die Messung der Streuung eines geeichten Standardpräparates bei einem festgelegten Winkel (z. B. Lupolen bei einem 15 nm entsprechenden Winkel) herangezogen. Da aber auf diese Weise nur die ungeschwächte Primärintensität erfasst werden konnte, musste der Schwächungsfaktor des Streupräparates separat bestimmt werden. Es musste dazu an einer Stelle, von der aus es nicht zur Streuung beitragen konnte, in den Primärstrahl gebracht und die dadurch eingetretene Verminderung der Streuintensität eines Hilfspräparates bei beliebigem Winkel gemessen werden.
Die dabei nötige zweimalige Justierung an zwei verschiedenen Stellen des Strahlenganges stellt aber eine schwer abzuschätzende Fehlerquelle dar, die bei einer direkten Messung der durch ein Präparat geschwächten Primärintensität entfällt.
Um die das Zählrohr treffende Intensität gegenüber der vom Fokus ausgesandten Strahlung um einen definierten Betrag herabzusetzen besteht an sich die Möglichkeit der Zwischenschaltung von Filtern, was aber den Nachteil hat, dass die Absorption solcher Filter wellenlängenabhängig ist, wodurch sich eine schwer kontrollierbare Fehlerquelle ergibt.
Es ist auch bereits bekanntgeworden, vor dem Zählrohr einen Spalt anzuordnen. Ein derartiger Spalt kann aber mit hinreichender Genauigkeit nicht kleiner als 50 am hergestellt werden. Ein solcher Spalt schwächt die Strahlung jedoch nur auf etwa 1/200, was keineswegs hinreicht, um eine Überlastung des Zählrohres zu verhindern, weil sich mit einem solchen Spalt beieiner Frimärstrahlintensität P vonetwalO Impulsen/s immer noch 5. 105 Impulse/s ergeben, was die Belastbarkeit eines Zählrohres immer noch um mehr als eine Grössenordnung überschreitet.
Zur direkten Messung der Primärintensität wurde der sogenannte Rotator bekannt, bei dem ein vor dem Zählrohr angeordnetes Loch in einer Scheibe vorgesehen wurde, durch deren Rotation das Loch am Zählrohr vorbeibewegt wurde, so dass das Primärstrahlbündel das Zählrohr nur in Bruchteilen der Umlaufzeit der Scheibe impulsartig traf und das Zählrohr damit nur mit diesem Bruchteil der Primärintensität belastet wurde. Diese Massnahme weist jedoch denNachteil auf, dass die hiefür erforderliche Vorrichtung äusserst aufwendig ist und eine exakte Erfassung der Umdrehungszahl der Scheibe und eine sehr hohe Konstanz derselben benötigt.
Das Ziel der Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Messung der Intensität des Primärstrahlbündels nicht nur mit der unerlässlich hohen Genauigkeit, sondern auch in einfachster Weise ermöglicht wird.
Erfindungsgemäss ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art der fokusnahe Spalt zur Erfassung der von der gesamten Fokuslänge emittierten Strahlung senkrecht zur Richtung des Primärstrahlbündels insbesondere linear bewegbar angeordnet.
Durch den fokusnahen Spalt wird erreicht, dass nur ein kleiner Ausschnitt des Fokus wirksam ist, wodurch eine weitereAbscbwächung erzielt wird. Dadurch, dass der fokusnahe Spalt senkrecht zur Richtung des Primärstrahlbündels bewegt wird, wandert der durch beide Spalte ausgeblendeteAusschnittüberdie Fokuslänge und es ergibt sich eine genaue Integration über die von jeder Fokusstelle abgestrahlte Intensität.
Vorteilhafterweise erfolgt die Bewegung des fokusnahen Spaltes mit gleichförmiger Geschwindigkeit.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert, deren Fig. 1 bis 3 beispielsweise Strahlengänge der erfindungsgemässen Vorrichtung zeigen, wobei die Berechnung der Primärintensität ?, die in Quanten pro Sekunde auf einem Zentimeter Primärstrahllänge in der Registrierebene angegeben wird, erläutert wird.
In Fig. 1 ist der Fokus der Länge L in der Fokusebene --1-- und die im Abstand r befindliche Registrierebene --2-- dargestellt. Jeder Abschnitt Ax des Fokus sendet durch das Kollimaiionssystem, das
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in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, eine bestimmte Strahlungsenergie, die auf einem Zentimeter Pri-
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ist E jene vom Fokus emittierte Energie in Quanten pro Sekunde und Zentimeter Fokuslänge, die auf einem Zentimeter des Primärstrahls in derRegistrierebene einfällt (E = Quanten/s, cm Fokuslänge, cm. Primär- strahllänge in der Registrierebene). Diese Grösse ist über die Fokuslänge L nicht konstant, sondern folgt einer Funktion E = f (x), deren Kenntnis für diese Problemstellung jedoch nicht interessiert.
Die vom ganzen Fokus auf 1 cm des Primärstrahler in der Registrierebene eintreffende Strahlung Po ist SAx < E bzw.
Po = JEdx. (1)
In Fig. 2 ist die Anordnung mit zwei Spalten Lz und LF aufgezeichnet. Beide Spalten bestimmen ein
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strierebene einfallende Energie ist nach obiger Definition, wenn sich die Mitte von Leff an der Stelle x befindet :
P=E (x). Lef. Lz (Quanten/s). (2)
In einem Zeitintervall At werden demnach AN = P. At Quanten hinter dem Spalt Lz registriert. Mit Gleichung (2) ist differentie ausgedrückt :
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Bewegt sich nun, durch Verschieben des Spaltes LF der Abschnitt Leff mit der Geschwindigkeit x Uber
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zu
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Um den Abschnitt Leff am Fokus zu berechnen, ist in Fig. 3 der Strahlengang durch die Spalte noch einmal dargestellt.
Am Fokus ist der Bereich zwischen den Strahlen --3 und 4-- unabgeschattet wirksam.
Darüber hinaus gelangt noch Strahlung von den Teilen zwischen den Strahlen --3 und 6 bzw. 4 und 5-- teil- weise abgeschattet in die Registrierebene. Statt dieser trapezförmigen Abstrahlcharakteristik wird ein Fokusabschnitt Leff mit rechteckiger Abstrahlcharakteristik definiert, der dem Trapez entspricht. Mit den Abständen u und r zwischen Fokus L und dem fokusnahen bzw. fokusfernen Spalt erhält man nach einer einfachen geometrischen Beziehung den Ausdruck
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Da man eine möglichst grosse Abschwächung erreichen will, soll Leff möglichst klein sein. Das kann bei gegebenem LF erreicht werden, indem man mit dem Spalt LF möglichst nahe an den Fokus rUckt, d. h. u klein macht.
Weiters kann die Geschwindigkeit x, mit der der Fokus überstrichen wird, nach dem Strahlensatz aus der Geschwindigkeit v, mit der der Spalt LF bewegt wird, berechnet werden
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in Gleichung (4)
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oder
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Die Wirksamkeit der Erfindung soll an einem praxisnahen Beispiel demonstriert werden.
Die Intensität Po an üblichen Anlagen beträgt zirka 108 Quanten/s und cm. Da Spalte mit 50 jeu, d. i.
5. 10-3 cm, noch einwandfrei hergestellt werden können, sei diese Grösse für beide Spalte Lz und LF ange- nommen. An einer bestehenden Anlage wurden die Spalte im Abstand von u = 6 cm und r = 30 cm ange-
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=-gesetztrechnet man mit obigen Werten
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und mit pro = 108 eine Zählrate von 3100 Quanten/s.
Diese Belastung liegt weit unter den bei gängigen Zählrohrtypen erlaubten Zählraten.
Wird der Spalt LF mit v = 0, 1 cm/s bewegt, so werden bei einem Durchgang
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Quanten gezählt. Ist diese Zahl für eine Auswertung unter Berücksichtigung des statistischen Fehlers von Quantenmessungen zu klein, so können mehrere Durchgänge zur Messung herangezogen werden.
Bei i Durchgängen werden Ni Quanten gezählt, man erhält jedoch wieder die richtige Beziehung, wenn für N = Ni/i gesetzt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Messung der Absolutintensität des vom Fokus einer Röntgenröhre ausgesandten Primärstrahlbündels in einer Anordnung zur Erfassung der Intensität der Röntgenstrahlen, die durch hinter einem Kollimationssystem angeordnete Versuchskörper unter kleinen Winkeln gestreut werden, bei der ein Zählrohr vorgesehen ist, vor dem ein zur Herabsetzung der Intensität des auf das Zählrohr treffenden Rönt-
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streckung des Fokus der Röntgenröhre verläuft, wobei in der Nähe des Fokus der Röntgenröhre parallel zum fokusfernen Spalt ein zweiter, fokusnaher Spalt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der fokusnahe Spalt (LF)
zur Erfassung der von der gesamten Fokuslänge emittierten Strahlung senkrecht zur Richtung des Primärstrahlbiindels insbesondere linear bewegbar angeordnet ist.