CN102782799A - 用于能量束的在线控制的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及束的在线控制领域和所述束领域，尤其涉及一种装置，该装置包括多个电离室，能够测量由离子束沉积的剂量。至少一个电离室由厚度等于或小于100nm的支撑膜形成。

Description

用于能量束的在线控制的装置和方法

技术领域

本发明涉及在线束监控领域。更具体地，本发明涉及一种包括多个电离室的装置，其允许测量由离子束沉积的剂量和该束的场。

背景技术

强子疗法是放射治疗的一个分支，其允许将剂量精确地配送到靶体、肿瘤，同时保护周围的健康组织。强子疗法设备包括产生带电粒子束的加速器、用于传输束的部件以及辐射单元。辐射单元向靶体配送剂量分布，并通常包括用于监控配送的剂量的部件。在强子疗法中使用两种主要的用于配送粒子束的模式：第一种配送模式包括所谓的被动束散射技术，第二种更精细的治疗模式包括动态束扫描技术。

被动散射方法依靠降能器，其调整粒子的通路远至待照射区域的最大深度点。降能器还与射程调节器轮、补偿器、患者专用准直仪结合使用，允许获得与靶体最相符的剂量分布。该技术的一个主要缺陷在于，位于靶体上游和外部的邻近健康组织可能也受到高束剂量。另外，需要使用对患者的肿瘤和辐射角度专用的补偿器和准直仪，使得该过程复杂且成本高。

用于配送动态束的一种模式包括所谓的“PBS”方法（笔形束扫描），其中，借助于扫描磁铁，在靶体上与z轴正交的平面内，扫描沿z轴定向的窄粒子束。通过使得粒子束的能量改变，能够相继辐射靶体中的不同层。这样，可以在整个靶体配送辐射剂量。

所谓的笔形束扫描技术的第一种方法是被称为点扫描的方法。借助于该方法，通过将规定的束剂量配送到该体的离散位置并在每次位置变化之间中断束，获得了靶体的层的辐射。

另一种笔形束扫描方法是所谓的连续扫描技术，其中，遵循预定图样连续扫描束。在扫描层期间，束的强度在每个瞬间可能有所不同，以在比如治疗计划中指定的靶体中的正确位置配送精确计量。在其他更先进的束配送技术中，可以即时调整扫描速度，以具有额外的自由度来调整束的强度。

借助于PBS技术，不仅均匀分布的剂量，还有非均匀分布的剂量，也能够配送到靶体。通常，几个来自不同方向的光束治疗相结合是必要的，以产生“定制”辐射剂量，其将靶体中的剂量最大化同时保护邻近的健康组织。尽管从单个方向辐射产生的靶体中的三维剂量分布可能不均匀，但是采取了准备，使得多个方向的每个辐射的作用在靶体中产生均匀剂量。配送束沉积非均匀剂量（其中，每个束作用的整合允许在靶体中获得均匀剂量）的治疗称为强度调控粒子治疗（IMPT）。通过使用优化算法来指定束治疗的数量和方向以及待配送到待辐射的每层中的每个点的粒子强度的高级治疗计划系统，准备治疗的规范。

动态技术的另一实例是不同于PBS的称为均匀扫描技术的辐射技术，其中，该技术逐层向靶体配送均匀剂量，并且其中，通过采取几何图案的形式来连续扫描束。束不采取靶体的轮廓形状，而是在预定的表面区被扫描，并通过包括几个板的准直仪或通过患者专用孔径的装置来获得横向一致性。

考虑到这些不同技术的复杂性，发送到病人的剂量的验证是关键点。强子治疗设备的校准是标准化的，并使用水模体来进行，其主要包括通常是电离室或像素阵列的检测器，该检查器可能或可能无法在装满水的大容器中移动，水的密度和阻滞力与人体组织类似。校准在治疗之前执行，并且基于该校准来准备治疗计划。

电离室是通常用于放疗的标准剂量测定检测器。电离室包括极化电极，极化电极通过包含任意类型的流体的间隙与集电极隔开。

有几种类型的电离室，诸如所谓的圆柱形电离室和包括平行板的电离室。圆柱形电离室包括通常是非常薄的圆柱形式的中央或轴电极，中央或轴电极与围绕它的中空圆柱形或帽形的第二电极隔离。包括平行板的电离室具有支撑极化电极的第一板，该第一板与包括位于极化电极对面的一个或多个集电极的第二板隔开。板通过包含任意类型的流体的间隙隔开。设置在板上的每个集电极或极化电极的周边由绝缘树脂围绕，绝缘树脂本身由保护电极围绕。

将剂量测定中使用的电离室的集电极和极化电极隔开的间隙中包含的流体最常见的是气体。当离子束穿过电离室时，电极之间包含的气体被电离，形成离子电子对。通过在电离室的两个电极之间施加电势差来生成电场。电场的存在允许这些离子电子对被分离，使得它们飘移到各自的电极上，从而在这些电极诱导出将被检测并测量的电流。

在治疗中，例如借助于电离室来监控配送到病人的剂量，以确保其对应于治疗计划中规定的剂量，也是至关重要的。还必须能够检测束的任何偏离。文献“A pixel chamber to monitor the beam performances in hadrontherapy”,R.Bonin et al.,Nucl.Instr.& Methods in Phys.Reas.A 519(2004)674-686描述了一种电离室，包括：25μm厚的阴极，由上面沉积了铝的聚酯薄膜组成，以及阳极，由夹于均35μm厚的两个铜膜之间的100μm厚的Vetronite膜组成。使用PCB技术，所述阳极在一侧被分成32X32个像素，并且每个像素都通过穿过Vetronite膜的通路（via）连接至位于阳极另一侧的导电线路。每条线路都将像素连接至信号测量器件。然而，该像素电离室具有一些缺点，第一个缺点是机械不稳定性。两个电极之间的距离由外部电枢限定。机械变形或颤噪效应可能严重影响两个电极之间的距离，从而影响测量的准确度和精密度。该器件的另一问题是其关于束缺乏“透明度”。阳极中存在的铜的不可忽略的厚度引起了束散射。

文献WO 2006126084通过用石墨层代替形成每个像素的铜层部分地解决了这些问题。每个像素周围的刺穿有孔的中间层设置在阳极和阴极之间，从而形成多个室。附着点将中间层固定到阳极和阴极，以允许空气穿过，并稳定阳极和阴极之间的距离。然而，该类型的检测器总是引起角和纵向束散射，因此，需要有可能提供一种尽可能最“透明”的探测器，换句话说，水等效厚度（water equivalent thickness，WET）最小的探测器，以便不降低束的性能。

一般地，给定能量的给定粒子束穿过厚l_m的材料m的一部分的水等效厚度，被定义为产生与厚l_m的材料m的一部分相同的束能量损失的水厚度。通过以下等式给出能量束穿过厚l_m的材料m的一部分的水等效厚度：

（等式1）

其中：

ρ_m为材料m的密度，单位是g/cm³；

ρ_w为水的密度，单位是g/cm³；

l_m为材料的厚度，单位是cm；

为相对于材料m的密度的材料对束的阻滞力，单位是MeV*cm2/g；

为相对于水的密度的水对束的阻滞力，单位是MeV*cm2/g。

通过减小支撑电极的板的厚度并对这些板使用具有相对低的平均原子量的材料，可以获得电离室的水等效厚度的最小化。然而，这些电极支撑板有限制厚度，低于限制厚度可能会引发一些问题。

第一个必须考虑的问题是支撑膜上的电极的电容的增大。同一个膜的两面之间的电荷差异过高可能导致膜的破裂。对于平面电容器，电容通过 $C={\mathrm{\ϵ}}_0\·{\mathrm{\ϵ}}_r\·\frac{A}{d}$ 给出。

其中：

ε₀：空介电常数；

ε_r：材料的相对介电常数；

A：电极的板的面积；

d：电极的板的厚度。

第二个问题是颤噪噪声的存在，其影响电极之间的距离，并降低了测量的精确度和精确性。

另外，使用减小厚度的支撑板，变得难以在不影响板的机械稳定性的情况下，穿过板经由一通道将一个或多个集电表面或极化表面连接至一个或多个导电线路。

文献US 6,011,265描述了一种包括单个电离室的检测器，该电离室包括多个并行排列并通过间隙彼此隔开的支撑膜。所描述电离室包括：

包括电极DE的第一支撑膜；

包括由多个初级阳极组成的集电极CE的第二支撑膜；

包含在所述第一支撑膜和第二支撑膜之间的一个或两个支撑膜10，支撑膜10由绝缘材料制成，并且其两面被金属化，以形成第一金属镀层11和第二金属镀层12，金属包覆膜10包括多个穿孔，整个形成电子倍增器；

第一极化部件B1，用于极化位于第一膜上的电极D2；

第二极化部件B2，适于在上述第一金属镀层11和第二金属镀层12之间建立电极化电压，以便在每个孔形成电场凝结区，在电场凝结区中生成凝结电场，所述凝结电场运作，以便由所述光电子生成电子雪崩，被认为是主要电子；

第三极化部件B3，适于产生电极化电压，其被施加到所述集电极CE，以允许检测所述电子雪崩。

US 6,011,265中描述的检测器还可以包括排列在第二支撑膜的第二侧上的初级阳极的第二组件，以形成二维检测器。然而，在尤其是使用高强度的束电流的强子治疗技术中，所使用的束监控装置是以饱和态运行用于最大效能的聚集电荷的电离室。因此，在电离存在于电离室内部的气体之后，必须最小化电荷重组的现象，这可能不利于室的饱和，因此不利于测量的精确度。因此，诸如文献US 6,011,265中描述的，该类型的束不可能使用其中在气体电离之后产生的电荷被放大的电离室。

因此，有必要能够制造一种检测器，其对放疗束足够透明，以便剂量被准确和精确地配送到病人，使散射现象和束的劣化最小化。所述检测器的结构还必须考虑容量、颤噪效应和机械稳定性的问题。

本发明的一个目标是获得包括电离室组件的剂量测定装置，其能够监控导向病人的束的剂量，该装置没有现有技术的装置的缺点。

更具体地，本发明的目标是使剂量测定装置的水等效厚度最小化，以尽可能准确和精确地将剂量配送到病人。

本发明的另一目标是获得良好的检测动态，特别是通过消除或减小电离室的支撑板的固有电容同时减小这些支撑板的厚度。

本发明的另一目标是提供一种装置，通过防止受到强电场的这些窄厚度的支撑板变形，使其集电极在其整个表面保持均匀响应。

本发明的另一目标是提供一种装置，能够精确地测量束沉积的剂量和该相同束的场。

本发明的另一目标是提供一种“通用”装置，其允许测量使用被动配送技术和动态技术获得的束的性能。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及用于在线监控由辐射源生成并配送到靶的离子束的装置，该装置包括并行排列并通过间隙彼此隔开的多个支撑膜；支撑膜被放置为相对于离子束的中心轴垂直，并且形成连续的电离室，其中，至少一个电离室使用厚度等于或小于100μm的支撑膜形成；每个支撑膜都在其两个表面上具有一个或多个电极，该电极被置于使得每个支撑膜的两侧都具有相同极性的电势；支撑膜被排列为使得连续的支撑膜具有交替的极化；上述装置还具有附加部件，其能够平衡存在于使用厚度等于或小于100μm的支撑膜形成的电离室内部的静电力。

优选地，在本发明的装置中，该至少一个电离室使用厚度小于20μm的支撑膜形成，优选地等于或小于15μm，更优选地等于或小于10μm，进一步优选地等于或小于5μm，更进一步优选地等于或小于1μm。

优选地，在本发明的装置中，附加部件包括刚性板，该刚性板平行且被放置为面向在其每侧都包括集电极的支撑膜，并参与使用厚度等于或小于100μm的支撑膜制成的电离室的形成；刚性板还包括至少一个电极，该电极被置于能够平衡存在于电离室内部的静电力的电势。

优选地，在本发明的装置中，附加部件包括刚性或柔性板，优选地为柔性的，刚性或柔性板平行且位于在其每个表面上都包括极化电极的支撑膜的对面，并参与使用厚度等于或小于100μm的支撑膜形成的电离室的形成；刚性或柔性板还包括至少一个电极，该电极被置于能够平衡存在于电离室内部的静电力的电势。

优选地，在本发明的装置中，每个支撑膜之间的间隙是恒定的。

优选地，在本发明的装置中，厚度等于或小于100μm的支撑膜中的至少一个在其至少一个表面上包括电极，优选地是集电极，其通过位于支撑膜的与包括上述电极的侧相同的侧上的导电线路连接至测量电子设备，使得上述支撑膜的机械稳定性没有受到不利影响。

优选地，本发明的装置包括在其两个表面上具有集电极的支撑膜，该支撑膜与在其两个表面上具有极化电极的支撑膜交替。

优选地，在本发明的装置中，每个集电极都通过位于支撑膜的与包括集电极的侧相同的侧上的导电线路，连接至测量电子设备。

优选地，在本发明的装置中，一些集电极采取并行排列的条形。

根据另一本发明，本发明涉及一种用于测量离子束的装置，该装置包括支撑膜，该支撑膜具有两个表面，并且厚度等于或小于100μm，优选地小于20μm，更优选地等于或小于15μm，进一步优选地等于或小于10μm，更进一步优选地等于或小于5μm，并且最优选地等于或小于1μm；支撑膜在其至少一个表面上包括电极，优选地是集电极，其通过位于支撑膜的与包括电极的侧相同的侧上的导电线路，连接至测量电子设备。

优选地，在本发明的装置中，电极采用盘形，其外围与在支撑膜的其余部分延伸的保护层被间隙或绝缘树脂隔开，并且盘形电极通过位于支撑膜的与包括盘形电极的侧相同的侧上的线路，连接至测量电子设备，线路涂覆有绝缘树脂，并且绝缘树脂涂覆有在保护层上延伸的导电材料薄层。

根据另一方面，本发明涉及一种用于在线监控由辐射源生成并配送到靶的离子束的方法，该方法包括以下步骤：

a）提供并行排列并通过间隙彼此隔开的多个支撑膜；支撑膜被放置为相对于离子束的中心轴垂直，并且形成一系列电离室，其中，至少一个电离室使用厚度等于或小于100μm的支撑膜形成；每个支撑膜都在其两个表面上具有一个或多个电极；

b）将每个支撑膜置于使得每个支撑膜的两个表面都具有相同极性的电势；

c）排列支撑膜，使得连续的支撑膜具有交替的极化；

d）确定存在于使用厚度等于或小于100μm的支撑膜形成的电离室内部的静电力；

e）通过附加部件平衡静电力。

优选地，在本发明的方法中，至少一个电离室使用厚度小于20μm的支撑膜形成，该厚度优选地等于或小于15μm，更优选地等于或小于10μm，进一步优选地等于或小于5μm，更进一步优选地等于或小于1μm。

优选地，在本发明的方法中，厚度等于或小于100μm的支撑膜中的至少一个在其至少一个表面上包括电极，优选地是集电极，其通过位于支撑膜的与包括电极的侧相同的侧上的线路，连接至测量电子设备，使得上述支撑膜的机械稳定性没有受到不利影响。

优选地，在本发明的方法中，附加部件包括刚性或柔性板，刚性或柔性板包括至少一个电极，该电极被置于能够平衡存在于电离室内部的静电力的电势。

优选地，在本发明的方法中，平衡步骤进一步包括对支撑膜施加适当的电压。

根据另一方面，本发明涉及上述装置的用途，用于在线监控使用被动配送技术配送的粒子束。

根据另一方面，本发明涉及上述装置的用途，用于在线监控使用动态配送技术配送的粒子束。

附图说明

为了说明的目的给出以下附图，其不以任何方式被解释为限制本发明的范围。此外，不同附图的比例不是按比例绘制的。

图1示出了本发明的第一实施方式，根据位于端部的支撑膜之一是柔性的还是刚性的，包括一个或两个集成电离室。

图2示出了包括连接至测量电极的集电极的支撑膜的一个表面。

图3示出了包括连接至测量电极的盘形集电极的支撑膜的一个表面。

图4示出了本发明的第二实施方式，其中，所有的支撑膜都是柔性的。

图5示出了本发明的第三实施方式，包括两个集成电离室和两个条状电离室。

图6示出了本发明的第四实施方式，包括两对集成电离室和两对条状电离室。

图7示出了本发明的第五实施方式，包括集成电离室、条状电离室、和两个基准电离室。

图8示出了本发明的第六实施方式，包括集成电离室、条状电离室、基准电离室和包括盘形集电极的电离室。

图9示出了第七实施方式，包括被两个电离室组件围绕的两个基准电离室，两个电离室组件位于这些基准电离室的两侧，电离室第一组件包括条状电离室和集成电离室，第二组件包括条状电离室和包括盘形集电极的电离室。

具体实施方式

图1示出了本发明的剂量测定装置，该剂量测定装置包括至少两个电离室，电离室包括至少两个支撑一个或多个电极的柔性膜，称为支撑膜10、20，其由平均原子量小于20的具有良好的柔韧性和良好的抗辐射性的低密度材料制成，诸如双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯薄膜更广为人知）、或者聚（4,4’-氧二亚苯-苯均四酸）（聚酰亚胺更广为人知），这些材料不以任何方式构成对本发明的限制。优选地，至少两个支撑膜的厚度在一微米至一毫米之间，更优选地在一微米和一百微米之间，进一步优选地在一微米和二十微米之间。

形成第一电离室的至少两个支撑膜10、20在其两个表面上涂有用作电极的导电材料层。优选地，上述导电材料通过沉积技术沉积在支撑膜上，以获得一纳米和一微米之间的导电材料层，优选地，在100纳米和一微米之间，更优选地在100纳米和500纳米之间。优选地，所述导电材料是金属或石墨，更优选地为金属。

相比于现有技术中已知的通常使用PCB技术获得的支撑板，本发明的支撑膜具有如下优点：产生较少的散射以及光束的性能劣化。然而，相比于通常在现有技术中使用的那些，支撑膜厚度的减小导致出现了新的问题，第一个问题是将信号返回到信号测量装置的线路的定位，第二个问题是膜的大电容效应，第三个问题是当膜受到电势时的振动。

传统上，集电极通过穿过排列在电极表面和支撑板之间的绝缘层的通路连接至线路，所述线路将信号返回到测量设备。对于希望使其厚度最小化的支撑膜，这种安排是不可取的。图2示出了本发明的支撑膜，其包括旨在测量使用动态技术配送的束的集电极11，该类型的电极称为“集成集电极”，所述集电极11通过位于支撑膜的与电极11相同侧的线路13连接至测量电子设备9。所述线路使用与用于沉积电极的相同沉积技术，沉积在每个支撑膜上。优选地，每个集电极和将其连接到测量设备的线路通过集电极边缘周围的真空14或者绝缘树脂14与保护层12隔开。图3示出了包括用于测量通过被动技术传送的束的盘形电极的支撑膜。由于该集电极的线路决不能外露于束，否则，其将依赖于该束的场来提供测量，因此该线路涂有绝缘树脂的薄层，绝缘树脂本身涂有在保护层延伸的导电材料的薄层。

电容器的电容与电容器的面积成正比，并且与电容器的板隔开的距离成反比。包括一个表面上的集电极以及其他表面上的极化电极的支撑膜可以比作电容器。对于具有如同本发明装置中的厚度的支撑膜，由于位于膜两侧的两个电极之间的电势差，膜破裂的风险非常高。膜的破裂是在电容器的一侧上累积了过多电荷时发生在电容器的两个绝缘板之间的放电，放电破坏了电容器的绝缘层。

此外，支撑膜的大电容效应将导致向测量电子设备输送电荷的延迟，并增大检测器响应时间。因此，有在已经向病人发送了必要的剂量时发起对由束沉积的剂量的检测的风险，发送过剩剂量会破坏健康组织。

在图1示出的装置中，支撑膜上的电极的排列解决了这些电容问题。每个支撑膜10、20在其两个表面上都包括具有相同极化的电极。第一支撑膜10在其两个表面上包括极化优选地接近地面的集电极11、15。第二支撑膜20的两个表面每个都包括优选地通过线路连接至置为正电势或负电势的发生器的极化电极21、22。将极化电极连接至发生器的每条导电线路都位于支撑膜的与所述极化电极相同的侧。这样，获得了两个支撑膜10、20，其中，同一个支撑膜的两个表面被类似地极化，这允许在支撑膜的两侧大大减少电容效应。

每个支撑膜10、20都容纳在支撑件中，例如，环氧树脂的支撑件，该支撑件保证了每个支撑膜的良好的机械张力和良好绝缘性。固定这两个支撑膜，使得其间有间隙。支撑件包括例如具有高电阻的间隔件，其尺寸用非常小的公差校准。由于场以及静电力依赖于所施加的电压和每个支撑膜之间的距离，因此将支撑膜隔开的间隙必须具有高保精度。

有利的是，制造包括相对窄厚度的柔性支撑膜的检测器还必须考虑颤噪效应。像本发明中那样薄的两个支撑膜之间产生的电势差具有扭曲和/或振动这些支撑膜的效果，由于这两个支撑膜之间的间隙不断变化，这使对通过束穿过的包含在两个支撑膜之间的气体电离产生的电荷的检测恶化。类似地，外部噪声也对上述电离室产生颤噪效应；因此，该装置还必须使外部噪声的作用最小化。

为了降低该颤噪效应，更特别地，为了在其整个表面获得集电极的均匀响应，两个板或膜16、18位于由两个支撑膜10、20形成的电离室1的两侧。这两个板或膜16、18包括置于以下电势的电极17、19：选择该电势以便建立与由电离室1的支撑膜10、20极化产生的静电力F_E1平衡的静电力F_E2。

优选为刚性的第一板16被放置为面向并平行于定位为朝向电离室1外部的集电极15。该板16包括电极17，电极17置于被选择以便平衡静电力F_E1的电势，静电力F_E1被施加到支撑膜10，并且因集电极11和定位为朝向电离室1内部的极化电极21之间的极性差异建立的电场而产生。优选地，将第一板16上包含的电极17与支撑膜10上包含的电极15隔开的间隙与将电离室1内部包含的集电极11和极化电极21隔开的间隙相同。更优选地，施加到板16的电极17的电压等于施加到支撑膜20的极化电极21、22的电压。

可以是或不是刚性的第二板18被放置为面向并平行于包括极化电极21、22的支撑膜20。该第二板18包括电极19，电极19置于被选择以便平衡由支撑板20的电极21、22极化产生的静电力F_E1的电势。如果该板18上包含的电极19不是集电极，则该第二板18不必为刚性的，因此，该电极19和电极22不形成电离室。

由于支撑膜10在其两个表面上包括集电极11、15，因此在该膜的两侧聚集束对气体电离产生的电荷。同一个膜各板上的电荷差异可能会导致轻微的电容效应，可能会干扰测量电子设备的测量时间。为了避免这种不便，由于气体的电离而在两个集电极11、15处产生的电信号优选地在被发送到测量电子设备之前进行物理求和（sum）。因此，包括位于支撑膜10两侧的两个集电极11、15的支撑膜10被两个电离室共用，第一电离室1由两个支撑膜10、20形成，并且第二电离室2由包括集电极的支撑膜10和刚性板16形成。因此，优选地，在该情况下，上述这些电离室1、2应该具有相同的间隙。这就是为何被定位为面向支撑膜10的集电极15的板16是刚性板，从而减小颤噪效应，并保证准确、精确的剂量测量所需的两个电离室1、2中的恒定间隙。

图4示出了本发明的一个实施方式，其中，刚性板16已被两个表面上均具有极化电极的支撑膜30代替，该支撑膜优选地与在其两个表面上均包括极化电极的支撑膜20相同。这给出了两个电离室1、2的组件，电离室1、2包括这两个电离室共用的集电极，并收集相同数量的电荷。两个膜18、40分别包括优选地置于相同电势或接近集电极电势的电极19和41。这些膜18、40位于所述电离室组件的两侧，并且其电极产生与施加到支撑膜10、30的静电力F_E1反方向的平衡静电力F_E2，支撑膜10、30例如包括置于负电势的极化电极。由于没有在由这些膜18、40和对面的支撑膜20、30形成的空间中聚集电荷，因此位于上述电离室1、2的组件两侧的膜18、40不必是刚性的。

像上一种情况一样，在电离室1和2的集电极聚集的信号被归纳并发送到测量电子设备，例如，电荷积分器。

图5示出了本发明的另一实施方式，专用于所谓的笔形束扫描技术。该装置包括并行电离室组件，每个电离室都包括柔性的薄支撑膜，上面通过蒸镀处理沉积了用作集电极或极化电极的导电材料薄层。上面通过蒸镀处理在其上沉积了电极的支撑膜40、18优选地接地，并且被放置在平行于所述电离室组件的两侧。该电离室组件包括两个电离室子组件。电离室第一子组件包括测量由束沉积的剂量的两个集成电离室203、204。该电离室第一子组件包括：

-第一支撑膜105，在其两个表面上包括极化电极；

-第二支撑膜104，在其两个表面上包括集电极，该支撑膜被电离室第一子组件的两个电离室203、204共用，集电极覆盖支撑膜的至少90%，被保护电极包围，其结构是图2示出的结构；

-第三支撑膜103，在其两个表面上包括极化电极，该支撑膜被电离室第一子组件的电离室203和电离室第二子组件的一个电离室202共用。

该集电极和极化电极在覆盖其支撑膜的至少90%的区域上延伸，以产生并聚集最大数量的电荷。两个电离室201、202的第二子组件包括：

-所述支撑膜103；

-第二支撑膜102，在该第二支撑膜上以条的形式沉积有集电极，被通过绝缘材料与这些电极隔开的保护层围绕，以测量束场，支撑膜的一个表面的每个条都通过位于该第二支撑膜同一侧的导电线路连接至测量电子设备；

-第三支撑膜101，在其两个表面上包括极化电极。

电离室203、204的第一子组件位置与电离室201、202的第二子组件相邻，第一子组件的一个电离室203具有与电离室第二子组件的电离室202共用的支撑膜103。电离室第一子组件包括由在表面侧包括两个集成电离室203、204，集成电离室203、204由极化电极的支撑膜103、105以及两个电离室203、204共用的支撑膜104形成，支撑膜104在每个表面上都包括集电极。

优选地，如图6所示，本发明的装置的电离室组件包括电离室第三和第四子组件。优选地，集成电离室203、204、205、206被定位为朝向装置的内部，而包括条状电极的电离室201、202、207、208被定位为朝向装置的端部。借助于该排列，可以在测量由束沉积的剂量的集成电离室203、204、205、206中具有稳定精确的信号。优选地，无论是否包括集电极并在每侧都接地的支撑膜与在每侧都包括极化电极的支撑膜交替。这种电离室的冗余性允许重复测量，并确保装置正确地运行，从而保证对配送到病人的剂量的最大精确测量。在一个支撑膜破裂的情况下，也可以控制发送到病人的剂量。

图6示出了两个相邻的集成电离室203、204、205、206的两个子组件，其中：

-支撑膜104被两个电离室203、204共用，并在其两个表面上包括集电极；

-支撑膜105被两个电离室204、205共用，并且其两个表面均包括极化电极；

-支撑膜106被两个电离室205、206共用，并且其两个表面均包括集电极。

两个电离室201、202的一个子组件共有支撑膜102，支撑膜102在其两个表面上均包括条状的集电极。该子组件的一个电离室202被放置为与集成电离室203相邻，并且与该电离室203共有支撑膜103，支撑膜103在其两个表面上均包括极化电极。

两个电离室207、208的第二子组件共有支撑膜108，支撑膜108在其两个表面上均包括条状的集电极。为了清楚起见，仅仅示出了连接至电极的两个测量电子装置。该子组件的一个电离室207被放置为与集成电离室206相邻，并与该电离室206共有支撑膜107，支撑膜107在其两个表面上均包括极化电极。最后，包括面向被放置为朝向位于电离室组件端部的电离室201、208外部的极化电极的电极的支撑膜18、40，允许平衡由于电极101、103、105、107、109的极化引起的静电力，并有助于稳定组件的每个电离室的支撑膜。如图7所示，可以插入在电离室的所述组件中的两个电离室301、302的附加子组件。优选地，电离室301、302的该子组件排列在装置的中间，在集成电离室203、204以及205、206的两个子组件之间。电离室301、302的附加子组件包括支撑膜，该支撑膜上的电极沉积在其表面两侧上，这些电极平衡装置内部的静电场并且能够被用作集电极，以在水模体中测量非扫描束时提供基准信号，对于非扫描束，在所述模体中进行测量时拦截全部粒子流是理想的。对于传统的水模体中的测量，难以在不扰乱粒子测量的情况下在粒子流中定位基准室。借助于该装置中的一个或多个基准室，将不再扰乱所述测量。

优选地，束穿过的且位于装置入口的电离室201、202的第一子组件，包括沿与束的轴正交的x轴定向的条状集电极。束穿过的最后的电离室207、208的子组件，包括沿与束的轴和x轴正交的y轴定向的条状集电极。

该装置可以放置在辐射单元的输出，并且因为其低的水等效厚度，几乎不扰乱束性能，使角和纵向散射的影响最小化。例如，通过考虑图6中的最后一个实例，可以计算本发明的检测器的水等效厚度，图6中的最后一个实例包括例如由2.5μm厚的双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯（聚酯薄膜）制成、并且在两面涂有例如厚度为200nm的金或铝的薄层的13个支撑膜，每个支撑膜例如都通过5mm的气隙彼此隔开。对于穿过装置的该实例的200MeV的束，在表1中再现了该实例的不同参数。

表1；

本发明实施方式的该实例包括13个聚酯薄膜、26层金、以及12个气隙。因此，对于长度大约为6.13cm的检测器，该检测器的水等效厚度为(13*2,25E-04)+(26*1,94E-04)+(12*5,20E-04)=0.014cm。不同材料的厚度仅仅作为实例给出，可以选择其他厚度和其他材料来实施本发明。类似地，在选择的厚度和材料方面，一些支撑膜可以彼此不同。

通过再制造与前面的实施方式中描述的装置之一相同的结构，并且通过替换其集电极几乎覆盖支撑膜的全部表面的集成电离室、通过其支撑膜上包含的集电极是盘形的电离室，可以获得允许测量使用所谓的被动配送技术获得的束的剂量和场的装置。

图8示出了本发明的另一实施方式，允许对使用动态技术获得的粒子束的剂量测定和对使用被动技术获得的束的剂量测定。图8中示出的该实施方式包括集成电离室203、204、205、206和其集电极为盘形的电离室401、402、403、404。在该实施方式中，两个集成电离室的两个子组件和具有盘形集电极的两个电离室的两个子组件朝装置的中间排列，例如，关于两个基准电离室301、302的组件对称。该装置可以包括十四个电离室的组件，将包括条状电极的电离室201、202、207、208计算在内。该装置还包括位于该电离室组件两侧并允许平衡静电力以及稳定每个支撑膜之间的距离的两个支撑膜18、40。

为了减少电离室和支撑板的数量，同时保持装置的冗余特性以及测量使用动态和被动配送方法获得的束的可能性，具有减小尺寸的电极的电离室和集成电离室的支撑膜上包含的每个集电极都连接至其自己的测量电子设备。本发明的一个实施方式在图9中示出，并且包括：

包括条状集电极的两个第一电离室201、202，这些电离室由以下形成：

-第一支撑膜101，在其两个表面上包括极化电极，每个电极都连接至电压发生器HV2；

-第二支撑膜102，被放置为面向第一支撑膜101，并且在其两个表面上包括在这两个表面上以相同方式排列的条状集电极，支撑膜的一个表面上的每个条和另一侧表面的每个条都连接至相同的测量电子设备；

-第三支撑膜103，被放置为面向第二支撑膜102，并且在其两个表面上包括极化电极，每个电极都连接至电压发生器HV2；

第三电离室501，由以下构成：

-所述第三支撑膜103；以及

-第四支撑膜119，被放置为面向第三支撑膜103，并且在面向支撑膜103的一侧包括连接至其自身的测量电子设备的集成集电极；

第四电离室502，由以下构成：

-第五支撑膜120，被放置为面向第四支撑膜119，并且在其两个表面上包括连接至电压发生器HV3的极化电极；

-第四支撑膜119，在面向第五支撑膜120的一侧包括连接至其自身的测量电子设备的集成集电极；

第五和第六基准电离室301、302，由以下构成：

-所述第五支撑膜120；

-第六支撑膜111，被放置为面向第五支撑膜120，并且在其两个表面上包括集电极；

-第七支撑膜121，被放置为面向第六支撑膜111，并且在其两个表面上包括连接至高压发生器HV2的极化电极；

第七电离室503，由以下构成：

-所述第七支撑膜121；

-第八支撑膜122，被放置为面向第七支撑膜121，并包括被保护层围绕的盘形集电极，该电极通过涂有绝缘树脂的线路连接至其自身的测量电子设备，该电极面向所述第七支撑膜；

第八电离室504，由以下构成：

-第九支撑膜123，被放置为面向第八支撑膜122，并且在其两个表面上包括极化电极；

-所述第八支撑膜122包括被保护层围绕的盘形集电极，该电极通过涂有绝缘树脂的线路连接至其自身的测量电子设备，该电极面向所述第九支撑膜；

第九和第十电离室207、208包括条状电极，这些电离室由以下构成：

-所述第九支撑膜123，在其两个表面上包括极化电极，每个电极都连接至电压发生器HV3；

-第十支撑膜108，被放置为面向第九支撑膜123，并且在其两个表面上包括在这两个表面上以相同方式排列的条状集电极，该支撑膜一个表面的每个条和该支撑膜另一侧表面上的其对面的条连接至同一个测量电子设备；

-第十一支撑膜109，被放置为面向第十支撑膜108，并且在其两个表面上包括极化电极，每个电极都连接至电压发生器HV3。

这些电离室组件包含在两个支撑膜40、18之间，各支撑膜分别包括先前置于与集电极相同的电势并且被放置为面向第一和第十电离室的支撑膜的电极。

因此，该实施例总体上包括十三个支撑板，并且具有用于测量大约6cm的装置的0.014cm的水等效厚度，并且能够用于测量不同类型的束的剂量和场。虽然单个高压发生器足以极化所有的极化电极，但是为了具有电离室的冗余性，确保在两个发生器之一出现问题时或者在包括极化电极的支撑膜之一出现破裂时的剂量测量，本发明的实施例包括以上述方式连接至极化电极的两个高压发生器HV2、HV3。

Claims (18)

1.一种用于在线监控由辐射源生成并配送到靶的离子束的装置，所述装置包括并行排列并通过间隙彼此隔开的多个支撑膜；所述支撑膜被放置为相对于所述离子束的中心轴垂直，并且形成连续的电离室，其中，至少一个电离室使用厚度等于或小于100μm的支撑膜形成；每个所述支撑膜都在其两个表面上具有一个或多个电极，所述电极被设定在使得每个所述支撑膜的两个表面都具有相同极性的电势；所述支撑膜被排列为使得连续的支撑膜具有交替的极化；所述装置还具有附加部件，其能够平衡存在于使用厚度等于或小于100μm的支撑膜形成的所述电离室内部的静电力。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个电离室使用厚度小于20μm的支撑膜形成，所述厚度优选地等于或小于15μm，更优选地等于或小于10μm，进一步优选地等于或小于5μm，更进一步优选地等于或小于1μm。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述附加部件包括刚性板，所述刚性板平行且面向在其每个表面上都包括集电极的支撑膜，并参与使用厚度等于或小于100μm的支撑膜形成的所述电离室的形成；所述刚性板还包括至少一个电极，所述电极被设定在能够平衡存在于所述电离室内部的静电力的电势。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述附加部件包括刚性或柔性板，优选为柔性的，所述刚性或柔性板平行且面向在其每个表面上都包括极化电极的支撑膜，并参与使用厚度等于或小于100μm的支撑膜形成的所述电离室的形成；所述刚性或柔性板还包括至少一个电极，所述电极被设定在能够平衡存在于所述电离室内部的静电力的电势。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，每个支撑膜之间的所述间隙是恒定的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，厚度等于或小于100μm的支撑膜中的至少一个在其至少一个表面上包括电极，优选地是集电极，其通过位于所述支撑膜的与包括所述电极的侧相同的侧上的线路连接至测量电子设备。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，包括在其两个表面上具有集电极的支撑膜，所述支撑膜与在其两个表面上具有极化电极的支撑膜交替。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，每个集电极都通过位于所述支撑膜的与包括所述集电极的侧相同的侧上的线路连接至测量电子设备。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的装置，其中，一些集电极采取并行排列的条形。

10.一种用于测量离子束的装置，所述装置包括支撑膜，所述支撑膜具有两个表面，并且厚度等于或小于100μm，优选地小于20μm，更优选地等于或小于15μm，进一步优选地等于或小于10μm，更进一步优选地等于或小于5μm，并且最优选地等于或小于1μm；所述支撑膜在至少一个表面上包括电极，优选地是集电极，其通过位于所述支撑膜的与包括所述电极的侧相同的侧上的线路，连接至测量电子设备。

11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述电极是盘形的，其外围与在所述支撑膜的其余部分延伸的保护层被间隙或绝缘树脂隔开，其中，所述盘形电极通过位于所述支撑膜的与包括所述盘形电极的侧相同的侧上的线路连接至测量电子设备，所述线路涂覆有绝缘树脂，并且所述绝缘树脂涂覆有在所述保护层上延伸的导电材料薄层。

12.一种用于在线监控由辐射源生成并配送到靶的离子束的方法，所述方法包括以下步骤：

a）提供并行排列并通过间隙彼此隔开的多个支撑膜；所述支撑膜被放置为相对于所述离子束的中心轴垂直，并且形成连续的电离室，其中，至少一个电离室使用厚度等于或小于100μm的支撑膜形成；每个所述支撑膜都在其两个表面上具有一个或多个电极；

b）将每个所述支撑膜设定在使得每个所述支撑膜的两个表面都具有相同极性的电势；

c）排列所述支撑膜，使得连续的所述支撑膜具有交替的极化；

d）确定存在于使用厚度等于或小于100μm的支撑膜形成的所述电离室内部的静电力；

e）通过附加部件平衡所述静电力。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述至少一个电离室使用厚度小于20μm的支撑膜形成，所述厚度优选地等于或小于15μm，更优选地等于或小于10μm，进一步优选地等于或小于5μm，更进一步优选地等于或小于1μm。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，厚度等于或小于100μm的支撑膜中的至少一个在其至少一个表面上包括电极，优选地是集电极，其通过位于所述支撑膜的与包括所述电极的侧相同的侧上的线路连接至测量电子设备。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，所述附加部件包括刚性或柔性板，所述刚性或柔性板包括至少一个电极，所述电极设定在能够平衡存在于所述电离室内部的静电力的电势。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其中，所述平衡步骤进一步包括对所述支撑膜施加适当的电压。

17.根据权利要求1至11中任一项所述的装置的用途，用于在线监控使用被动配送技术配送的粒子束。

18.根据权利要求1至11中任一项所述的装置的用途，用于在线监控使用动态配送技术配送的粒子束。

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