DE10031134A1

DE10031134A1 - Liquid ionization chamber for radiation measurement, has matrix array of collector electrodes surrounded by protection electrodes and opposing high voltage electrodes

Info

Publication number: DE10031134A1
Application number: DE10031134A
Authority: DE
Inventors: G H Hartmann; Denis Haspel; Heinrich Keim; Joachim Engler
Original assignee: Deutsches Krebsforschungszentrum DKFZ; Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Deutsches Krebsforschungszentrum DKFZ; Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2001-04-05

Abstract

Liquid ionization chamber has a matrix array of collector electrodes (1) surrounded by protection electrodes (2) and opposing high voltage electrodes (3). The protection and high voltage electrodes are parallely arranged. An Independent claim is also included for the operation of the liquid ionization chamber.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigionisationskammer sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Flüssigionisationskammer.The invention relates to a liquid ionization chamber and a method for operating a liquid ionization chamber.

Es ist bekannt, Strahlungen mittels Flüssig- bzw. Luftionisationskammern, Szintillationsdetektoren, ortsempfindlichen Vieldrahtkammern bzw. Filmen zu messen. Hierbei haben Filme zwar eine relativ hohe Ortsauflösung, jedoch müssen diese zunächst entwickelt werden, bevor sie abgelesen werden können. Weiterhin sind Filme in einem Wasserphantom wegen der Wasserempfindlichkeit der Filmemulsion nur unter Einschränkungen einsetzbar. Ebensolche Einschränkungen gelten für ortsempfindliche Vieldrahtkammern, bei welchen ein Stahl in dem Zellgas auseinander läuft, wodurch die Ortsauflösung reduziert wird. Szintillationsdetektoren eignen sich vornehmlich für das Messen monochromatischer Strahlen, während häufig, insbesondere in der Hadronentherapie, Strahlen mit einer Gauß- Verteilung Verwendung finden. Die bekannten Luft- bzw. Flüssigionisationskammern sind in ihrer räumlichen Auflösung beschränkt.It is known to use liquid or air ionization chambers, Scintillation detectors, location-sensitive multi-wire chambers or films measure up. Films have a relatively high spatial resolution, however these must first be developed before they are read can. Furthermore, films are in a water phantom because of the Water sensitivity of the film emulsion only with restrictions applicable. The same restrictions apply to location-sensitive ones Multi-wire chambers in which a steel diverts in the cell gas, whereby the spatial resolution is reduced. Scintillation detectors are suitable primarily for measuring monochromatic rays while often, especially in hadron therapy, radiation with a Gaussian Find distribution. The well-known air or Liquid ionization chambers are limited in their spatial resolution.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Flüssigionisationskammer sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Flüssigionisationskammer bereitzustellen, welche eine hohe räumliche Auflösung bei der Strahlungsmessung ermöglichen. It is an object of the present invention, a liquid ionization chamber and to provide a method for operating a liquid ionization chamber, which has a high spatial resolution when measuring radiation enable.

Diese Aufgabe wird einerseits durch eine Flüssigionisationskammer, die wenigstens einen Array bzw. wenigstens eine Matrix an Sammelelektroden, die von einer Schutzelektrode oder mehreren Schutzelektroden umgeben und einer Hochspannungselektrode gegenüberliegend angeordnet sind, gelöst.This task is accomplished on the one hand by a liquid ionization chamber which at least one array or at least one matrix of collecting electrodes, which are surrounded by a protective electrode or several protective electrodes and are arranged opposite a high-voltage electrode.

Hierbei dienen die Schutzelektrode bzw. die Schutzelektroden einer Homogenisierung des elektrischen Feldes im Bereich der Sammelelektroden. Diese Homogenisierung ermöglicht einerseits eine hohe räumliche Auflösung und andererseits eine genaue Bestimmung des Messvolumens zwischen Sammelelektrode und Hochspannungselektrode, welches für eine quantitative Messung notwendig ist.The protective electrode or the protective electrodes serve one Homogenization of the electric field in the area of the collecting electrodes. On the one hand, this homogenization enables a high spatial Resolution and on the other hand an exact determination of the measuring volume between collecting electrode and high voltage electrode, which for a quantitative measurement is necessary.

Während der Messung werden die Sammel- und Schutzelektroden annähernd auf gleichem Potential gehalten.During the measurement, the collecting and protective electrodes kept approximately at the same potential.

Das Feld zwischen der Schutzelektrode bzw. den Schutzelektroden und der Hochspannungselektrode lokalisiert darüber hinaus Verunreinigungen in der Flüssigionisationskammer, insbesondere elektronegative Verunreinigungen. Hierdurch wird die Auflösung der Flüssigionisationskammer darüber hinausgehend in unerwartender Weise erhöht.The field between the protective electrode or the protective electrodes and the High voltage electrode also localizes impurities in the Liquid ionization chamber, in particular electronegative contaminants. This will dissolve the liquid ionization chamber above it going beyond that in an unexpected way.

Es versteht sich, dass die Hochspannungselektrode auch aus einzelnen Teilelektroden bestehen kann, die jeweils den Sammel- und Schutzelektroden gegenüberliegend angeordnet sind und auf gleichem Potential gehalten werden. It is understood that the high voltage electrode is also made up of individual Sub-electrodes can exist, each of the collecting and Protective electrodes are arranged opposite and on the same Potential.

Durch wenigstens zwei parallel zueinander angeordnete Hochspannungselektroden, gegenüber welchen jeweils ein Array bzw. eine Matrix von Sammelelektroden, die jeweils von einer Schutzelektrode oder mehreren Schutzelektroden umgeben sind, angeordnet ist, lässt sich die Dimension der Messung gegenüber einer Einzelanordnung aus Array bzw. Matrix um Eins erhöhen. So kann durch mehrere parallel angeordnete Arrays eine 2-D Dosisverteilung und durch mehrere parallel angeordnete Matrixen eine 3-D Dosisverteilung gemessen werden.By at least two arranged parallel to each other High-voltage electrodes, against which an array or one Matrix of collecting electrodes, each of a protective electrode or several protective electrodes are surrounded, the Dimension of the measurement compared to a single arrangement of an array or Increase matrix by one. Thus, several can be arranged in parallel Arrays a 2-D dose distribution and by several arranged in parallel Matrixes a 3-D dose distribution can be measured.

Ein konstruktiv einfacher Aufbau folgt, wenn die Sammelelektroden und die Schutzelektrode bzw. die Schutzelektroden auf einer Trägerplatte angeordnet sind. Hierzu kann beispielsweise auf der Trägerplatte eine Schutzelektrode vorgesehen sein, die Ausnehmungen aufweist, in welcher die Sammelelektroden angeordnet sind.A structurally simple structure follows when the collecting electrodes and the Protective electrode or the protective electrodes on a carrier plate are arranged. For this purpose, for example, a Protective electrode can be provided which has recesses in which the collecting electrodes are arranged.

Die Sammelelektroden können mit einer Signalleitung auf der Rückseite der Trägerplatte verbunden sein. Ebenso können die Schutzelektrode bzw. die Schutzelektroden mit entsprechenden Zuleitungen, die auf der Rückseite der Trägerplatte angeordnet sind, verbunden sein. Diese Verbindung kann durch geeignete Durchführungen durch die Trägerplatte gewährleistet sein. Durch eine derartige Anordnung lässt sich die Homogenität des Messfeldes erhöhen.The collecting electrodes can be connected to a signal line on the back of the Carrier plate to be connected. The protective electrode or the Protective electrodes with corresponding leads on the back the support plate are arranged to be connected. This connection can be ensured by suitable bushings through the carrier plate. Such an arrangement enables the homogeneity of the measuring field increase.

Ähnliches gilt auch für eine entsprechende Zuleitung zu der Hochspannungselektrode oder zu weiteren Elektroden. The same applies to a corresponding supply line to the High voltage electrode or to other electrodes.

In der Flüssigionisationskammer kann eine Auffangelektrodenanordnung vorgesehen sein, die zumindest zwei einander gegenüberliegende Elektroden umfasst, deren Feld inhomogener als das Feld zwischen den Hochspannungs- und Sammel- bzw. Schutzelektroden ist. Durch ein derartiges, inhomogenes Feld können Verunreinigungen, insbesondere elektronegative Verunreinigungen, lokalisiert werden. Hierdurch lassen sich Leckströme verringern, so dass die räumliche Auflösung der Flüssigionisationskammer entsprechend erhöht wird. Darüber hinaus kann durch eine derartige Auffangelektrodenanordnung die Lebensdauer der Flüssigionisationskammer verlängert werden, da bei bekannten Flüssigionisationskammern durch in der Ionisationskammer gelagerte und sich lösende Verunreinigungen bzw. durch in der Ionisationskammer entstehende Verunreinigungen deren Lebensdauer begrenzt ist.A collecting electrode arrangement can be located in the liquid ionization chamber be provided, the at least two opposite electrodes includes whose field is more inhomogeneous than the field between the High voltage and collecting or protective electrodes. Through a such an inhomogeneous field can contaminants, in particular electronegative contaminants. This allows Reduce leakage currents so that the spatial resolution of the Liquid ionization chamber is increased accordingly. Furthermore, can by such a collecting electrode arrangement, the life of the Liquid ionization chamber can be extended, as in known Liquid ionization chambers through and in the ionization chamber contaminants that come off or in the ionization chamber resulting impurities whose lifespan is limited.

Eine derartige Auffangelektrodenanordnung ist auch unabhängig von den übrigen Merkmaien der Flüssigionisationskammer vorteilhaft zum Reinigen der Flüssigkeit und somit zur Lebensdauererhöhung einsetzbar.Such a collecting electrode arrangement is also independent of the other features of the liquid ionization chamber advantageous for cleaning the liquid and can therefore be used to increase the service life.

Dementsprechend schlägt die Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb einer Flüssigionisationskammer vor, bei welchem, bevor in der Flüssigionisationskammer ein elektrisches Feld zum Messen der ionisierten Partikel ausgebildet wird, ein inhomogenes elektrisches Feld erzeugt wird, dessen Inhomogenität größer als die des elektrischen Feldes zum Messen der ionisierten Partikel ist. Accordingly, the invention also proposes a method of operation a liquid ionization chamber in which, before, in the Liquid ionization chamber is an electric field for measuring the ionized Particle is formed, an inhomogeneous electric field is generated, whose inhomogeneity is greater than that of the electric field for measurement of the ionized particle.

Um die Homogenität des Messfeldes möglichst wenig zu beeinflussen, kann die Auffangelektrodenanordnung sowohl hochspannungselektrodenseitig als auch sammelelektrodenseitig jeweils von der Hochspannungselektrode und von der Sammelelektroden bzw. den Sammelelektroden getrennt sein. Auf diese Weise lässt sich einerseits die Spannung der Auffangelektrodenanordnung sowie andererseits das Potenzial beider Elektroden unabhängig von den übrigen Elektroden einstellen. Hierbei werden die Potenzialwerte derart gewählt, das sich eine möglichst große Reinigung der Flüssigkeit ergibt. Durch die Trennung von den übrigen Elektroden der Flüssigionisationskammer werden darüber hinaus Leckströme und Inhomogenitäten des Messfeldes vermieden.In order to influence the homogeneity of the measuring field as little as possible, the collecting electrode arrangement both on the high-voltage electrode side and also on the collecting electrode side of the high voltage electrode and be separated from the collecting electrodes or the collecting electrodes. On this way the tension of the Collecting electrode arrangement as well as the potential of both Set electrodes independently of the other electrodes. Here the potential values are chosen in such a way that the largest possible Cleaning the liquid results. By separating from the rest Electrodes of the liquid ionization chamber are also used Leakage currents and inhomogeneities in the measuring field avoided.

Der Abstand der Auffangelektrodenanordnung zu den Sammelelektroden wird ausreichend groß gewählt, so dass dieses Feld das Messfeld nicht messerheblich beeinflusst.The distance of the collecting electrode arrangement to the collecting electrodes is chosen large enough so that this field is not the measuring field significantly influenced.

Um den Verunreinigungsgrad der Flüssigkeit ermitteln zu können, körnen Mitteln zum Messen eines Nullstromes vorgesehen sein. Mit diesen kann, nachdem ein inhomogenes elektrisches Feld erzeugt wurde, der Nullstrom gemessen werden. Unterschreitet der Nullstrom und/oder der Gradient bzw. die Änderung des Nullstromes einen gewählten Wert, so wird das Feld zum Messen der ionisierten Partikel ausgebildet.To be able to determine the degree of contamination of the liquid, grit Means for measuring a zero current can be provided. With these, after an inhomogeneous electric field has been generated, the zero current be measured. Falls below the zero current and / or the gradient or the change in the zero current a selected value, the field becomes Measure the ionized particles.

Als zu messender Nullstrom eignet sich insbesondere ein zwischen Hochspannungselektrode und Sammelelektroden fließender Strom, wenn zwischen diesem eine Spannung besteht. An intermediate between is particularly suitable as the zero current to be measured High voltage electrode and collecting current flowing when there is a tension between them.

Die erfindungsgemäße Flüssigionisationskammer sowie das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich insbesondere für die Messung von Dosisverteilungen bei der Hadronentherapie.The liquid ionization chamber according to the invention and the Methods according to the invention are particularly suitable for the measurement of Dose distributions in hadron therapy.

Wird als Flüssigkeit für die Ionisationskammer Tetramethylpentan (TMP) verwendet, so eignet sich die Flüssigionisationskammer sowohl zur Messung der Dosisverteilung schwach ionisierender Teilchen (Leptonen, wie Elektronen) als auch zur Messung der Dosisverteilung stark ionisierender Teilchen (Hadronen, wie a-Teilchen, Kohlenstoff-Ionen). Durch die Auswahl geeigneter Materialien für die Kammer selbst, wie Gold, Edelstahl, Kupfer, Keramik (Al₂O₃), Multipol-Glasdurchführungen und Polymere lassen sich Verunreinigungen weiter reduzieren und die Lebensdauer weiter verlängern.If tetramethylpentane (TMP) is used as the liquid for the ionization chamber, the liquid ionization chamber is suitable both for measuring the dose distribution of weakly ionizing particles (leptons, such as electrons) and for measuring the dose distribution of strongly ionizing particles (hadrons, such as a-particles, carbon Ions). By selecting suitable materials for the chamber itself, such as gold, stainless steel, copper, ceramic (Al ₂ O ₃ ), multipole glass feedthroughs and polymers, contamination can be reduced further and the service life can be extended.

Vorzugsweise ist das TMP (auch Isononan) in geeigneter Weise vorbehandelt, um eine besonders hohe Auflösung zu erzielen. Hierbei wird vorgeschlagen, dass das TMP vor dem Befüllen der Ionisationskammer durch ein Molekularsieb gefiltert wird. Vorzugsweise weist ein derartiges Molekularsieb eine Porengröße von maximal 20 Å, insbesondere von 10 Å, auf. Insofern wird vorzugsweise als Flüssigkeit für die Ionisationskammer TMP verwendet, welches einer Vakuumdestillation über wenigstens ein Molekularsieb unterzogen wurde.Preferably the TMP (also isononan) is suitable pretreated to achieve a particularly high resolution. Here will suggested that the TMP before filling the ionization chamber is filtered through a molecular sieve. Preferably such a Molecular sieve with a maximum pore size of 20 Å, in particular 10 Å, on. In this respect, it is preferably used as a liquid for the ionization chamber TMP used which is a vacuum distillation over at least one Molecular sieve was subjected.

Es versteht sich, dass die Verwendung von TMP auch unabhängig von den übrigen Merkmalen der Flüssigionisationskammer vorteilhaft ist, um mit einer geeigneten Bandbreite hochauflösende Messungen durchführen zu können.It is understood that the use of TMP is also independent of the other features of the liquid ionization chamber is advantageous to with of a suitable bandwidth to carry out high-resolution measurements can.

Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand folgender Beschreibung der anliegenden Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft eine Flüssigionisationskammer dargestellt ist. In der Zeichnung zeigen:Further advantages, goals and characteristics of the present invention will become apparent explained using the following description of the accompanying drawings, in which is exemplified a liquid ionization chamber. In the Show drawing:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Elektrodenanordnung, Fig. 1 is a schematic illustration of the electrode arrangement,

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine Trägerplatte mit einer Auffangelektrode, einer Schutzelektrode und Sammelelektroden, Fig. 2 is a plan view of a carrier plate with a collecting electrode, a guard electrode and collecting electrodes,

Fig. 3 eine Vergrößerung von Fig. 2, Fig. 3 is an enlargement of Fig. 2,

Fig. 4 eine Detailansicht aus den Fig. 2 und 3, Fig. 4 is a detailed view of Figs. 2 and 3,

Fig. 5 eine Schnitt durch Fig. 4, Fig. 5 is a sectional view of Fig. 4,

Fig. 6 die Rückseite der Trägerplatte nach Fig. 2 bis 5, Fig. 6 shows the back of the support plate of FIG. 2 to 5,

Fig. 7 eine Trägerplatte mit einer Auffangelektrode und einer Hochspannungselektrode, Fig. 7 is a carrier plate having a collecting electrode and a high voltage electrode,

Fig. 8 die Rückseite der Trägerplatte nach Fig. 7, Fig. 8 shows the back of the support plate according to Fig. 7,

Fig. 9 einen Schnitt durch eine Flüssigionisationskammer mit mehreren Elektrodenanordnungen, Fig. 9 shows a section through a Flüssigionisationskammer with a plurality of electrode assemblies,

Fig. 10 eine schematische Darstellung einer einer zweiten Ausführungsform entsprechenden Elektrodenanordnung, Fig. 10 is a schematic representation of a second embodiment of a corresponding electrode arrangement,

Fig. 11 eine schematische Darstellung einer einer dritten Ausführungsform entsprechenden Elektrodenanordnung, Fig. 11 is a schematic representation of a third embodiment of a corresponding electrode arrangement,

Fig. 12 eine Aufsicht auf eine Trägerplatte für die Elektrodenanordnung nach Fig. 11, Fig. 12 is a plan view of a carrier plate for the electrode arrangement of FIG. 11,

Fig. 13 die Rückseite der Trägerplatte nach Fig. 12, Fig. 13 shows the back of the support plate according to Fig. 12,

Fig. 14 eine Trägerplatte für eine Hochspannungselektrode der Ausführungsform nach Fig. 11 bis 13, Fig. 14 is a support plate for a high voltage electrode of the embodiment of FIGS. 11 to 13,

Fig. 15 eine Aufsicht auf die Flüssigionisationskammer der Ausführungsform nach Fig. 11 bis 14 und Fig. 15 is a plan view of the Flüssigionisationskammer the embodiment of FIGS. 11 to 14 and

Fig. 16 einen Schnitt durch die Flüssigionisationskammer nach Fig. 15. Fig. 16 is a section through the Flüssigionisationskammer to Fig. 15.

Bei der in den Figuren dargestellten Flüssigionisationskammer sind Sammelelektroden 1, die von einer Schutzelektrode 2 umgeben sind, einer Hochspannungselektrode 3 gegenüberliegend angeordnet. Die Schutzelektrode 2 wird über eine Zuleitung 20 geerdet und mit einer Hochspannungsquelle 6 verbunden, die ihrerseits über eine Zuleitung 30 mit der Hochspannungselektrode 3 verbunden ist. Die Sammelelektroden 1 sind über Signalleitungen 10 mit entsprechenden Messgeräten 12 verbunden, die ein Relativsignal zwischen den Sammelelektroden 1 und der Schutzelektrode 2 dedektieren.In the liquid ionization chamber shown in the figures, collecting electrodes 1 , which are surrounded by a protective electrode 2 , are arranged opposite a high-voltage electrode 3 . The protective electrode 2 is grounded via a feed line 20 and connected to a high-voltage source 6 , which in turn is connected to the high-voltage electrode 3 via a feed line 30 . The collecting electrodes 1 are connected via signal lines 10 to corresponding measuring devices 12 , which detect a relative signal between the collecting electrodes 1 and the protective electrode 2 .

Von der Elektrodenanordnung aus Sammelelektrode 1, Schutzelektrode 2 und Hochspannungselektrode 3 elektrisch getrennt, ist eine Auffangelektrodenanordnung aus zwei gegenüberliegenden Auffangelektroden 4 und 5 vorgesehen. Die Auffangelektroden 4 und 5 sind unterschiedlich breit, so dass sich zwischen diesen ein inhomogenes elektrisches Feld ausbilden kann, welches insbesondere inhomogener als das Feld zwischen Hochspannungselektrode 3 und Sammelelektroden 1 bzw. Schutzelektrode 2 ist. Die Auffangelektroden 4, 5 sind über entsprechende Zuleitungen 40, 50 mit einer Spannungsquelle 7 verbunden. Darüber hinaus ist das Potenzial der unteren Auffangelektrode 4 gegenüber der Erde einstellbar.A collecting electrode arrangement consisting of two opposite collecting electrodes 4 and 5 is provided electrically separated from the electrode arrangement consisting of collecting electrode 1 , protective electrode 2 and high-voltage electrode 3 . The collecting electrodes 4 and 5 are of different widths, so that an inhomogeneous electric field can form between them, which is in particular more inhomogeneous than the field between the high-voltage electrode 3 and collecting electrodes 1 or protective electrode 2 . The collecting electrodes 4 , 5 are connected to a voltage source 7 via corresponding supply lines 40 , 50 . In addition, the potential of the lower collecting electrode 4 with respect to the earth can be adjusted.

Die Auffangelektrodenanordnung ist derart von den übrigen Elektroden beabstandet, dass das inhomogene Feld das Messfeld nicht wesentlich beeinflusst.The collecting electrode arrangement is of the other electrodes spaced that the inhomogeneous field is not essential to the measuring field influenced.

Wie insbesondere aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, sind die Sammelelektroden 1 in Form einer Matrix auf einer Keramikplatte 8 angeordnet und jeweils von der Schutzelektrode 2 umgeben. Die Schutzelektrode 2 weißt hierzu Ausnehmungen auf, in welchen die Sammelelektroden 1 angeordnet sind. Außen um die Schutzelektrode 2 herum ist, in entsprechendem Abstand, die untere Auffangelektrode 4 auf derselben Keramikplatte 8 aufgebracht. As can be seen in particular from FIGS. 3 and 4, the collecting electrodes 1 are arranged in the form of a matrix on a ceramic plate 8 and each surrounded by the protective electrode 2 . For this purpose, the protective electrode 2 has recesses in which the collecting electrodes 1 are arranged. The lower collecting electrode 4 is applied to the same ceramic plate 8 on the outside around the protective electrode 2 at a corresponding distance.

Wie insbesondere Fig. 5 zeigt, sind in der Trägerplatte 8 Durchgangsverbindungen 13 vorgesehen, welche die Sammelelektroden 1 jeweils mit einer Signalleitung 11 verbinden. Ebensolche Durchgangsverbindungen sind auch für die Schutzelektrode 2 sowie für die Auffangelektrode 4 vorgesehen. Diese sind mit entsprechenden Zuleitungen 21 bzw. 41 (exemplarisch in Fig. 6 beziffert) verbunden.As shown in FIG. 5 in particular, through connections 13 are provided in the carrier plate 8 , which each connect the collecting electrodes 1 to a signal line 11 . The same through connections are also provided for the protective electrode 2 and for the collecting electrode 4 . These are connected to corresponding supply lines 21 and 41 (numbered as an example in FIG. 6).

Ein ähnlicher Aufbau folgt für die Hochspannungselektrodenseite. Hierbei ist die Hochspannungselektrode 3 auf einer Keramikplatte 35 als Trägerplatte aufgebracht und von der Auffangelektrode 5 umgeben. Die entsprechenden Zuleitungen 31 und 51 sind auf der in Fig. 8 dargestellten Rückseite der Keramikplatte 35 angeordnet. Hierbei sind ebenfalls entsprechende Durchführungen durch die Keramikplatte 35 vorgesehen.A similar structure follows for the high voltage electrode side. Here, the high-voltage electrode 3 is applied to a ceramic plate 35 as a carrier plate and surrounded by the collecting electrode 5 . The corresponding supply lines 31 and 51 are arranged on the rear side of the ceramic plate 35 shown in FIG. 8. Corresponding bushings through the ceramic plate 35 are also provided here.

Sämtliche Elektroden sind als Kupferbeschichtungen auf die Keramikplatten 8 bzw. 35 aufgebracht. Sie sind im Pastedruckverfahren hergestellt und haben eine Stärke von 17 µm. Die Durchgangsverbindungen sind ebenfalls aus Kupfer, weisen einen Durchmesser von 0,2 mm auf und werden durch ein Siebdruckverfahren hergestellt.All electrodes are applied to the ceramic plates 8 and 35 as copper coatings. They are made using the paste printing process and have a thickness of 17 µm. The through connections are also made of copper, have a diameter of 0.2 mm and are produced by a screen printing process.

Die beiden Trägerplatten 8 und 35 sind im montiertem Zustand einander gegenüberliegend angeordnet. Wie unmittelbar nachvollzogen werden kann, beeinflussen die Signalleitungen 11 bzw. die Zuleitungen 21, 31, 41 und 51 das Messfeld nicht. The two carrier plates 8 and 35 are arranged opposite one another in the assembled state. As can be seen immediately, the signal lines 11 and the feed lines 21 , 31 , 41 and 51 do not influence the measuring field.

Bei der in Fig. 9 dargestellten Flüssigionisationskammer sind fünf derartig angeordnete Elektronenanordnungen in einem Gehäuse 9 vorgesehen. Durch diese Anordnung werden fünf parallel zueinander angeordnete Hochspannungselektroden 3 bereitgestellt, gegenüber welchen jeweils eine Matrix von Sammelelektroden 1, die jeweils von einer Schutzelektrode 2 umgeben sind, angeordnet ist. Hierbei stützt sich die Elektrodenanordnung mittels Sockel 91 an dem Gehäuse 8 ab. Die einzelnen Trägerplatten 8, 35 sind über Abstandshalter 92, 93 fixiert. Die Sockel 91 sowie die Abstandshalter 92 und 93 bestehen, wie das Gehäuse 9, aus Edelstahl. In dem Gehäuse 9 sind Multipol-Glasdurchführungen 94 vorgesehen, durch welche die Signalleitungen 11 und die Zuleitungen 21 bis 51 aus dem Gehäuse 9 geführt werden. Das Gehäuse 9 weist des weiteren einen Flansch 90 auf, auf welchen ein entsprechender Deckel mit einem Kammerfenster angebracht werden kann. Zwischen diesem Deckel und dem Gehäuse 9 wird eine Dichtungsplatte aus einem Polymer (Vectra Typ A 530 der Firma Höchst) angeordnet.In the liquid ionization chamber shown in FIG. 9, five electron arrangements arranged in this way are provided in a housing 9 . This arrangement provides five high-voltage electrodes 3 arranged parallel to one another, opposite each of which a matrix of collecting electrodes 1 , each of which is surrounded by a protective electrode 2 , is arranged. The electrode arrangement is supported on the housing 8 by means of a base 91 . The individual carrier plates 8 , 35 are fixed via spacers 92 , 93 . The base 91 and the spacers 92 and 93 , like the housing 9 , are made of stainless steel. Multipole glass bushings 94 are provided in the housing 9 , through which the signal lines 11 and the feed lines 21 to 51 are led out of the housing 9 . The housing 9 also has a flange 90 on which a corresponding cover with a chamber window can be attached. A sealing plate made of a polymer (Vectra type A 530 from Höchst) is arranged between this cover and the housing 9 .

Darüber hinaus weist das Gehäuse 9 noch einen Ventilausgang als Flüssigkeitsein- bzw. -auslaß auf.In addition, the housing 9 also has a valve outlet as a liquid inlet or outlet.

Bei dieser Flüssigionisationskammer wird die durch einen Teilchendurchgang erzeugte, primäre Ionisation gemessen. Die Kammer kann entweder als Impulsionisationskammer oder Stromionisationskammer betrieben werden, wobei entweder der durch ein einzelnes Teilchen verursachte Impuls oder der durch eine konstante Intensität einfallender Teilchen erzeugter Strom gemessen wird.In this liquid ionization chamber, the through a Particle passage generated, primary ionization measured. The chamber can be used as either an impulse chamber or a current ionization chamber operated, either by a single particle caused impulse or the one falling through a constant intensity Particle generated current is measured.

Die Kammer weist, wenn als Nachweismedium Tetramethylpentan (TMP) verwendet wird, eine außerordentlich hohe Lebensdauer bei einer hohen räumlichen Auflösung auf. Insbesondere ist das Nachweismedium auch bei Raumtemperatur flüssig, so dass die Kammer ohne weitere Maßnahmen betrieben werden kann.The chamber, if tetramethylpentane (TMP) is used, an extremely long life at a high spatial resolution. In particular, the detection medium is also at Room temperature liquid, so the chamber without further action can be operated.

Bevor mit dieser Flüssigionisationskammer gemessen wird, wird zunächst ein Auffangfeld zwischen den Auffangelektroden 4, 5 erzeugt. In regelmäßigen Abständen wird im Anschluss hieran ein elektrisches Feld zwischen den Hochspannungselektroden 3 und den Sammelelektroden 1 und der Schutzelektrode 2 angelegt und ein fließender Nullstrom gemessen. Erst wenn dieser Nullstrom sowie die Änderung des Nullstromes einen bestimmten Wert unterschreiten, wird das eigentliche Messfeld angelegt. Hierbei wird das Potenzial der Auffangelektrode geeignet bezüglich der Erde bzw. bezüglich der übrigen Elektrodenanordnung eingestellt.Before measurements are made with this liquid ionization chamber, a collecting field is first generated between the collecting electrodes 4 , 5 . At regular intervals, an electrical field is then applied between the high-voltage electrodes 3 and the collecting electrodes 1 and the protective electrode 2 , and a flowing zero current is measured. The actual measuring field is only created when this zero current and the change in the zero current fall below a certain value. The potential of the collecting electrode is suitably set with respect to the earth or with respect to the rest of the electrode arrangement.

Bei der in Fig. 10 dargestellten zweiten Ausführungsform, welche im wesentlichen der ersten Ausführungsform entspricht, ist die Auffangelektrode 4 gewölbt ausgebildet, um die Inhomogenität des Auffangfeldes zu erhöhen. Darüber hinaus sind bei dieser Ausführungsform die Messgeräte 12 als Operationsverstärker mit einem differenziellen Glied 14 ausgebildet. In the second embodiment shown in FIG. 10, which essentially corresponds to the first embodiment, the collecting electrode 4 is curved in order to increase the inhomogeneity of the collecting field. In addition, in this embodiment, the measuring devices 12 are designed as operational amplifiers with a differential element 14 .

Die in den Fig. 11 bis 15 dargestellten Ausführungsformen entspricht im wesentlichen den ersten beiden Ausführungsformen. Bei dieser dritten Ausführungsform wurde jedoch auf die Auffangelektroden 4 und 5 verzichtet. Darüber hinaus erstreckt sich, wie insbesondere aus Fig. 12 ersichtlich, die Schutzelektrode 2 lediglich um den Array aus Sammelelektroden 1 herum, so dass bei dieser Ausführungsform die Sammelelektroden 1 unmittelbar nebeneinander liegend auf der Trägerplatte 8 angeordnet sind. Die Schutzelektrode 2 ist bei dieser Ausführungsform über Leitungen 22 unmittelbar mit der Gerätemasse auf der Vorderseite der Trägerplatte 8 verbunden, während Zuleitungen 15 zu den einzelnen Sammelelektroden 1 auf der Rückseite der Trägerplatte 8 angeordnet sind (siehe Fig. 13). Diese Zuleitungen umgreifen an der Trägerplattenkante die Trägerplatte 8, um eine sehr große Anschlussfläche zur Verbindung mit Messkabeln 16 (siehe Fig. 15) zu ermöglichen.The embodiments shown in FIGS. 11 to 15 essentially correspond to the first two embodiments. In this third embodiment, however, the collecting electrodes 4 and 5 have been omitted. Furthermore, as can be seen in particular from FIG. 12, the protective electrode 2 only extends around the array of collecting electrodes 1 , so that in this embodiment the collecting electrodes 1 are arranged directly next to one another on the carrier plate 8 . In this embodiment, the protective electrode 2 is connected via lines 22 directly to the device ground on the front of the carrier plate 8 , while leads 15 to the individual collecting electrodes 1 are arranged on the rear of the carrier plate 8 (see FIG. 13). These supply lines encompass the support plate 8 on the edge of the support plate in order to enable a very large connection area for connection to measuring cables 16 (see FIG. 15).

Die Elektrodenkonfiguration ist als 10 µm dicke Kupferschicht, welche mit 1 µm Gold bzw. Aluminium bedampft ist, auf der 0,63 mm dicken Trägerplatte 8 aus Keramik aufgebracht.The electrode configuration is applied as a 10 μm thick copper layer, which is coated with 1 μm gold or aluminum, on the 0.63 mm thick carrier plate 8 made of ceramic.

In Fig. 13 ist eine Rahmenplatte 36 aus Keramik dargestellt, welche ein Loch 37 aufweist, über welches ein Hochspannungsgitter gespannt wird. Dieses ist bei dieser Ausführungsform als fast masseloses Nickelgitter ausgebildet, welches auf einen die Öffnung 37 umgebenden Zuleitungsring 38 aufgelötet wird. In Fig. 13 a frame plate is shown ceramic 36 having a hole 37 through which a high-voltage grid is tensioned. In this embodiment, this is designed as an almost mass-free nickel grid, which is soldered onto a supply ring 38 surrounding the opening 37 .

Wie insbesondere auch aus Fig. 15 ersichtlich, sind bei dieser Ausführungsform jeweils zwei der Trägerplatten 36 mit den Hochspannungselektroden zwischen je zwei Trägerplatten 8 mit den Sammelelektroden 1 angeordnet. Das Gehäuse 9 des Ausführungsbeispiels nach Fig. 11 bis 15 umfasst einen Deckel 95, welcher an dem Flansch 90 befestigt ist. Dieser Deckel weist vier Öffnungen 94 auf, die Multiplolglasdurchführungen für die Zuleitungen 16 aus dem Flüssigkeits volumen heraus umfassen. Eine zentrale Öffnung des Deckels 95 ist mit einem elastischen Eintrittfenster aus VECTRA verschlossen, welches thermische Volumenänderungen ausgleicht. Dieses Fenster 96 ist mittels eines Flansches 97 an dem Deckel 95 befestigt.As can also be seen in particular from FIG. 15, in this embodiment two of the carrier plates 36 with the high-voltage electrodes are arranged between two carrier plates 8 with the collecting electrodes 1 . The housing 9 of the exemplary embodiment according to FIGS. 11 to 15 comprises a cover 95 which is fastened to the flange 90 . This lid has four openings 94 , which comprise multi-pin feedthroughs for the supply lines 16 from the liquid volume. A central opening of the lid 95 is closed with an elastic entry window made of VECTRA, which compensates for thermal changes in volume. This window 96 is fastened to the cover 95 by means of a flange 97 .

Der gesamte Raum des Gehäuses 9 ist vollständig mit TMP befüllt, wobei zum Befüllen ein Anschluss 98 vorgesehen ist und eine Öffnung 99 in dem Deckel 95 als Luftausmaß bzw. Überlauf genutzt werden kann. Hierbei ist die Öffnung 99 auch zur Einleitung der Hochspannung genutzt.The entire space of the housing 9 is completely filled with TMP, a connection 98 being provided for filling and an opening 99 in the cover 95 being able to be used as an air dimension or overflow. Here, the opening 99 is also used to introduce the high voltage.

Claims

1. Liquid ionization chamber, characterized by at least one array or at least one matrix of collecting electrodes ( 1 ) which are surrounded by a protective electrode ( 2 ) or more protective electrodes ( 2 ) and a high-voltage electrode ( 3 ) are arranged opposite one another.

2. Liquid ionization chamber according to claim 1, characterized by at least two mutually parallel high-voltage electrodes ( 3 ), against each of which an array or a matrix of collecting electrodes ( 1 ), each surrounded by a protective electrode ( 2 ) or more protective electrodes ( 2 ) are arranged.

3. liquid ionization chamber according to any one of the preceding claims, characterized gekennzeiclznet that the collecting electrodes ( 3 ) and the protective electrode ( 2 ) or the protective electrodes ( 2 ) are arranged on a carrier plate ( 8 ).

4. Liquid ionization chamber according to claim 3, characterized in that on the support plate ( 8 ) a protective electrode ( 2 ) is provided which has at least one recess in which at least one collecting electrode ( 1 ) is arranged.

5. Liquid ionization chamber according to claim 3 or 4, characterized in that the collecting electrodes ( 1 ) are each connected to a signal line ( 11 ) on the back of the carrier plate ( 8 ).

6. Flüssigionisationskammer according to any one of the preceding claims, characterized by a collecting electrode assembly (4, 5) at least two mutually opposite electrodes (4, 5) whose field inhomogeneous as the field between the high voltage electrode (3) and collection or guard electrodes ( 1 , 2 ).

7. Liquid ionization chamber according to claim 6, characterized in that the collecting electrode arrangement ( 4 , 5 ) is separated from the high-voltage electrode ( 3 ) and from the protective electrode ( 2 ) both on the high-voltage electrode side and on the collecting-electron side.

8. liquid ionization chamber according to one of the preceding claims, characterized by means for measuring the zero current.

9. liquid ionization chamber according to one of the preceding claims, characterized by the use of tetramethylpentane (TMP).

10. A method of operating a liquid ionization chamber, in which ionized particles measured using an electrical measuring field be characterized in that before in the Liquid ionization chamber the measuring field is formed, an inhomo genes, electric field is generated, the inhomogeneity greater than that of the measuring field.

11. The method according to claim 10, characterized in that a Zero current is measured and the measuring field is only formed when the Zero current and / or the gradient of the zero current a selected value falls below.