-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transmissionsionisationskammer für den Ultrahochdosisbereich und deren Herstellung sowie Nutzung. Eine Transmissionsionisationskammer der erfindungsgemäßen Art wird z.B. in der medizinischen Anwendung von ionisierender Strahlung wie z.B. Protonenstrahlen, z.B. zur Krebstherapie, und dort z.B. zur Bestimmung von Dosis und Dosisleistung im zu bestrahlenden Gewebe, verwendet.
-
Stand der Technik
-
Transmissionsionisationskammern für ionisierende Strahlung sind im Stand der Technik bekannt. In der
WO 00/49639 A1 ist eine solche, gattungsgemäße Transmissionsionisationskammer offenbart.
-
Transmissionsionisationskammern werden zur Detektion verschiedener ionisierender Strahlungsarten eingesetzt und können damit auch zur Messung von Protonenstrahlung eingesetzt werden. Der Aufbau der Kammern kann unterschiedlichen Geometrien entsprechen, ist aber im Grunde immer auf einen Kondensatoraufbau zurückführbar. Bei der flachen Transmissionsionisationskammer (Parallelplattenkammer) handelt es sich um zwei parallele Kondensatorplatten, die über eine Spannungsquelle entsprechend gepolt sind. Beide Platten sind durch ein bestimmtes Volumen (Kammervolumen) voneinander getrennt, welches mit einem Gas gefüllt sein muss (Füllgas). Dies wird durch die zu messende Strahlung ionisiert.
-
In vielen Fällen werden Ionisationskammern mit Luft befüllt, jedoch kommen auch oft Edelgase zum Einsatz. Die Gasmoleküle werden durch Wechselwirkungen mit der Strahlung in negative und positive Ladungsträger (Elektronen und Ionen) aufgespalten. Die entstehenden geladenen Teilchen bewegen sich zwischen Anode (positiv geladen) und Kathode (negativ geladen) entlang des elektrischen Feldes, wobei die Elektronen für einen Stromfluss sorgen, welcher über ein Elektrometer registriert wird. Dabei steht jedes gemessene Elektron für eine registrierte Ionisation. Die Ladungssammlung ist dabei von dem elektrischen Feld abhängig, da dieses für die Transportgeschwindigkeit der Ladungsträger verantwortlich ist.
-
Parallelplattenkammern gibt es in verschiedenen Ausführungen. In den gattungsgemäßen Transmissionsionisationskammern bzw. Durchstrahlkammern zur Dosismessung bestehen die Kondensatorelektroden aus strahlendurchlässigen Folien, welche mit einem leitenden Material wie Aluminium oder ähnlichem dünn bedampft sind. Die Einstrahlrichtung bei dieser Bauart ist senkrecht zu den Elektrodenplatten bzw. den Folien. Anwendungsbereiche von Transmissionsionisationskammern sind der Einsatz als Monitorkammern bei medizinischen Beschleunigern, sowie Kammern zur Messung des Dosisflächenproduktes oder zur Belichtungssteuerung in der radiologischen Diagnostik. Eine andere Bauform ist die Flachkammer, bei der nur eine Seite des Kondensators strahlendurchlässig ist (meist Folien mit Graphit beschichtet), während die andere Elektrode mit dem Kammergehäuse verbunden ist. Flachkammern haben einen fest definierten effektiven Messort, welcher sich mittig direkt hinter der Strahleintrittselektrode befindet. Je nach Messvolumen werden sie z.B. auch zur Weichstrahldosimetrie, zur Dosimetrie von Betastrahlung sowie zur Dosimetrie schneller Elektronenstrahlung eingesetzt.
-
In den letzten Jahren haben Forschungsstudien eine Technik zum Vorschein gebracht, die eine Strahlendosis noch einmal deutlich verträglicher für Normalgewebe in das Ziel einbringt. Das Schlüsselwort für diese Technik lautet „Flash-Effekt“, wobei die Technik eine geringere biologisch toxische Wirkung auf Normalgewebe ohne Einbruch der Tumorkontrollwahrscheinlichkeit verspricht. Erreicht wird dieser Umstand zum einen durch das Herabsetzen der Expositionszeit auf unter eine halbe Sekunde oder weniger. Um in dieser Zeit die benötigte Dosis in das Ziel zu applizieren, muss die therapeutische Dosisleistung zum anderen um mehrere Zehnerpotenzen erhöht werden. Der Bereich dieser sogenannten Ultrahochdosisraten-Strahlentherapie (Flash-Bestrahlung) umfasst den Bereich ab 40 Gy/s aufwärts. In dem Aufsatz 1 von M. Durante et al. (Faster and safer? FLASH ultra-high dose rate in radiotherapy, The British journal of radiology, Jg. 91, Nr. 1082, 2018, 20170628) ist die Ultrahochdosisraten („Flash“)-Bestrahlung näher erläutert. Eine Therapie in einem solchen Bereich setzt allerdings voraus, dass die Applikation voll kontrollierbar und möglichst fehlerfrei durchführbar sein kann. Nur wenige der bisher konventionell eingesetzten lonisationsmesskammern sind für einen solch hohen Dosisleistungsbereich konstruiert und ausgelegt. Flachkammern wie bspw. die Advanced Markus®-Kammer von PTW-Freiburg kommen zwar in Frage, da sie auch bei sehr hohen Dosisraten nicht in Sättigung gehen, allerdings beeinflussen sie durch ihre Bauart den Therapiestrahl zu sehr und wirken daher nicht strahlerhaltend, weshalb sie während der Therapie nicht eingesetzt werden können. Daher verwendet man bei medizinischen Bestrahlern eine Durchstrahlkammer bzw. Transmissionsionisationskammer als Monitorkammer zur Dosisüberwachung. Diese sind so konstruiert, dass sie den Therapiestrahl kaum verändern. Konventionell eingesetzte Transmissionsionisationskammern weisen wiederum im Ultrahochdosisbereich (≥ 40 Gy/s) deutliche Sättigungseffekte auf, wodurch Messungen vermehrt fehlerbehaftet sein können und damit die applizierte Dosis vom Plan abweichen kann, wie es z.B. in dem Aufsatz 2 von A. C. Kwamou Ngongang (Sättigungseffekte bei hoher Dosisleistung an einer T-REF Kammer, Bachelorarbeit, Beuth Hochschule für Technik, Berlin, 2020) dargestellt ist.
-
Unkonventionelle Transmissionsionisationskammern, welche speziell für den Ultrahochdosisbereich konzipiert sind und nicht sättigen, sind zudem zurzeit nur sehr hochpreisig herstellbar.
-
Aufgabenstellung
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Transmissionsionisationskammer anzugeben, welche unter Ultrahochdosisbedingungen Sättigungseffekte von kleiner 1 % bis zu einer Dosisleistung in der Größe von 380 Gy/s aufweist und im Vergleich zum Stand der Technik kostengünstiger herstellbar ist.
-
Die Aufgabe wird durch die Merkmale einer Transmissionsionisationskammer für den Ultrahochdosisbereich gemäß des Anspruchs 1 gelöst. Weiterhin wird ein Verfahren für die Fertigung einer Transmissionsionisationskammer für den Ultrahochdosisbereich gemäß der Ansprüche 1 und 2 angegeben und deren Nutzung.
-
Die erfindungsgemäße Transmissionsionisationskammer für den Ultrahochdosisbereich umfasst mindestens die im Folgenden aufgeführten Bauteile.
-
Ein äußeres modulares Gehäuse zur Schirmung, ausgestattet mit Schirmfolien für eine Transmission ionisierender Strahlung. Das äußere Gehäuse ist in vorteilhafterweise aus Aluminium oder einem Material mit ähnlichen Schirmungseigenschaften gefertigt, wie z.B. Nichteisenmetalle wie Kupfer, ferromagnetische Materialien und Eisen-Nickel-Legierungen wie z.B. das sogenannte „MuMetall“.
-
Ein inneres modulares Gehäuse aus einem Material mit einem spezifischen Widerstand ≥ 107 Ω·cm. Das innere Gehäuse umfasst dabei formschlüssige Halterungen für zwei Elektroden und in vorteilhafter Weise Ausgänge für Leitungen.
-
Die Elektroden sind aus metallbeschichteten Kunststofffolien gefertigt. Die Halterungen für die zwei Elektroden sind durch einen, zwischen den Elektroden angeordneten Isolierring aus elektrisch isolierendem Material, der eine Dicke in einem Bereich von 0,5 mm bis 1,5 mm aufweist, elektrisch getrennt angeordnet und beabstandet.
-
Des Weiteren umfasst sind eine Signalleitung und eine Spannungsleitung für die Elektroden sowie eine Masseleitung für die Schirmfolien bzw. das äußere Gehäuse, die in vorteilhafter Weise durch hierfür vorgesehene Ausgänge für die Leitungen aus dem inneren und äußeren Gehäuse nach außen geführt sind.
-
Die Elektroden und die Schirmfolien sind auf Trägerringen aufgespannt.
-
Die Bauteile für das innere Gehäuse sind aus einem Material gefertigt, dass einen spezifischen Widerstand ≥ 107 Ω·cm aufweist. Insbesondere sind hier Kunststoffe oder Keramiken geeignete Materialien. In besonders vorteilhafter Weise ist das innere Gehäuse aus einem Material mit entsprechendem Widerstandswert gefertigt, dass zugleich in einer additiven Fertigung verwendet werden kann, wie es auch einer Ausführungsform entspricht. Die additive Fertigung gewährleistet eine kostengünstige und individuell anpassbare Fertigung. Als additive Fertigung, auch als sogenannter 3D-Druck anzusprechen, sind erfindungsgemäß alle Verfahren anzusehen, in denen Material Schicht um Schicht aufgetragen wird unabhängig von etwaigen nach dem Druck erfolgenden Verfahrensschritten.
-
Die Abmessungen des inneren und äußeren Gehäuses, bis auf den Abstand der Elektroden zueinander (siehe unten) sind dabei den Anforderungen der angedachten Verwendung der Transmissionsionisationskammer anzupassen.
-
In den, in dem äußeren Gehäuse vorgesehenen Fenstern zum Durchtritt eines Protonenstrahls werden sogenannte Schirmfolien angeordnet. Die Schirmfolien bilden einen Teil der Abschirmung der Transmissionsionisationskammer gegen sämtliche Einflüsse äußerer elektromagnetischer Felder. Die gesamte Schirmung verhindert insbesondere auch ohne die Schirmung zu beobachtende Bildladungseffekte in dem Gehäuse bzw. der Transmissionsionisationskammer, die die Stabilität der Messung mit der Transmissionsionisationskammer beeinträchtigen. Die Schirmfolien sind aus metallbeschichteten Folien, insbesondere Kunststofffolien gebildet und auf einem Rahmen (Trägerring) aufgespannt.
-
Die zwei in dem inneren Gehäuse anzuordnenden Elektroden, welche zwischen den Schirmfolien angeordnet sind, sind ebenfalls aus metallbeschichteten Folien, insbesondere Kunststofffolien gebildet und auf einem Rahmen (Trägerring) aufgespannt.
-
Ein Protonenstrahl, der bei einer Passage durch die Transmissionsionisationskammer durch beide Schirmfolien und beide Elektroden durchtritt, erfährt durch Wechselwirkung mit den metallbeschichteten Folien einen Energieverlust, insbesondere durch den Kunststoff der Folien. Bei der Ausführung der metallbeschichteten Folien ist diese Abschwächung zu berücksichtigen und möglichst gering zu halten. Die Abschwächung wird durch die sogenannte wasseräquivalente Dicke aller in der Kammer verbauten Folien beschrieben und sollte nicht mehr als 200 µm betragen.
-
Die Schirmfolien sind durch den Kontakt zu dem äußeren Gehäuse kontaktiert und dadurch, durch die Kontaktierung des äußeren Gehäuses mit einem Massekabel zur Erdung, geerdet. Von den Elektroden ist eine zur Signalleitung und eine zur Spannungsleitung verkabelt. Als Kabel sind ausschließlich geschirmte Kabel mit Außen- und Innenleiter einzusetzen, wobei der Außenleiter zur Schirmung dient und zur Erdung verwendet wird.
-
Die Schirmung der Transmissionsionisationskammer ist durch das äußere Gehäuse zur Schirmung gegeben. Das äußere Gehäuse ist in vorteilhafterweise aus Aluminium oder einem Material mit ähnlichen Schirmungseigenschaften gefertigt, wie z.B. Nichteisenmetalle wie Kupfer und Aluminium, ferromagnetische Materialien und Eisen-Nickel-Legierungen wie z.B. das sogenannte „MuMetall“. Das äußere Gehäuse ist zusammen mit den Schirmfolien über das Massekabel geerdet, so dass das Gehäuse und die Folien zusammen einen vollumfassenden Käfig zur Abschirmung bilden und somit das innere Gehäuse mit den Elektroden vor unerwünschten, insbesondere hochfrequenten (HF-) Signalen und Ladungseinflüssen von außen abgeschirmt ist.
-
Die Elektroden sind über einen Isolierring, der aus elektrisch isolierendem Material (Widerstand ≥ 107 Ω·cm) gebildet ist voneinander beabstandet. Der Isolierring weist dabei erfindungsgemäß eine Dicke in einem Bereich von 0,5 mm bis 1,5 mm auf, in besonders vorteilhafter Weise von 1 mm.
-
Die erfindungsgemäße Beabstandung der Elektroden erfolgt, um die Ladungsträger möglichst schnell aus dem Messvolumen zwischen den Elektroden abzuziehen, und so die Rekombinationsrate und damit Sättigungseffekte gering zu halten. Mit der Verringerung des Elektrodenabstands verringert sich der Weg, den die Elektronen vom lonisationsort bis zur Elektrode zurücklegen müssen. Allerdings verringern sich dadurch auch das Messvolumen und damit die Messausbeute, was aber durch die erhöhte Dosisrate im Ultrahochdosisbereich mehr als kompensiert wird. Durch eine Erhöhung einer an den Elektroden anliegenden Spannung (≥ 300 V), wird die Beschleunigung der Elektronen zudem erhöht, wodurch weniger Zeit zum Rekombinieren bleibt und Sättigungseffekte minimiert werden. Die erfindungsgemäße Ausführung verhindert dabei zudem, dass es zu Spannungsentladungen (Überschlägen) zwischen den Elektroden, auch bei erhöhter Spannung von ≥ 300 V kommt.
-
Im Vergleich zu anderen Messgeräten, die Transmissionsionisationskammern zur Dosismessung verwenden, weist die erfindungsgemäße Transmissionsionisationskammer zudem einen größeren Linearitätsbereich zwischen Messstrom und Dosisleistung auf, nämlich bis zu einer Dosisleistung von 380 Gy/s. Der Bereich der Linearität hängt dabei insbesondere von der Beabstandung der Elektroden und der bei der Nutzung der Transmissionsionisationskammer verwendeten Spannung ab. Eine Überprüfung oder Optimierung dieser Werte ist gegebenenfalls vorzunehmen. Der Messfehler bei hohen Dosisraten ist durch die sehr gute Linearität reduziert und Dosisleistungsschwankungen tragen nicht zur Fehlmessung der applizierten Dosis bei. Durch die Linearität bleibt der Gradient über den gesamten abstrahlbaren Leistungsbereich gleich, wodurch weniger Kalibrierungen im hohen Dosisleistungsbereich erforderlich werden. Das System ist dadurch weniger fehleranfällig und insgesamt robuster.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung Transmissionsionisationskammer für den Ultrahochdosisbereich umfasst mindestens die folgenden Schritte.
-
In einem 1. Schritt erfolgt eine additive Fertigung eines inneren, modular aufgebauten Gehäuses aus Kunststoff mit zwei Fenstern für die Passage von Strahlen. Das innere Gehäuse umfasst dabei Halterungen für zwei Elektroden. Das äußere Gehäuse ist aus Aluminium gefertigt und weist zwei Halterungen für die Schirmfolien auf. Die Halterungen für die Elektroden sind dabei so auszuführen, dass diese formschlüssig mit Rahmen für die Elektroden sind und dabei die Halterung für die Elektroden zur formschlüssigen Aufnahme eines Isolierrings zwischen den Elektroden ausgeführt ist. Zudem sind in vorteilhafter Weise Ausgänge für Leitungen zur Kontaktierung der Elektroden als Aussparungen in den Bauteilen oder Öffnungen in den Bauteilen des inneren und äußeren Gehäuses vorzusehen.
-
In einem weiteren Schritt erfolgt die Fertigung der Elektroden und Schirmfolien aus mit Metall bedampften Folien. Die metallbedampften Folien werden erfindungsgemäß in einem Vorspannrahmen zunächst vorgespannt und die Folien dann anschließend, unter behalt der Vorspannung, mit Rahmen für die Elektroden und Schirmfolien beklebt. Die Rahmen samt Folien werden nach Verfestigung des Klebers aus den vorgespannten Folien ausgeschnitten. Ein Überstand der Folien über die Rahmen ist dabei vorteilhaft zur Kontaktierung der Folien. Das hier vorgeschlagene Verfahren der Aufspannung der Folien garantiert, bei dem erfindungsgemäß vorgesehenen sehr geringen Abstand zwischen den Elektroden, dass die Folien der Elektroden, aber auch der Schirmfolien, ohne Unebenheiten (glatt), die lokale Abstandsveränderungen zwischen den Elektroden bedeuten könnten, sind. Lokale Abstandsveränderungen, insbesondere Verringerungen, zwischen den Elektroden sind zu vermeiden, um Überschläge zwischen den Elektroden auszuschließen.
-
Die Elektroden und Schirmfolien werden mit elektrischen Leitungen kontaktiert, in dem auf über die spannenden Rahmen der Folien hinaus überstehende Folie mit z.B. klemmbaren Lötösen versehen werden, wobei die Klemmverbindungen durch Festigungsmittel, z.B. elektrisch isolierendes Klebeband, Klebstoff oder andere härtende Materialien versteift werden. Die Leitungen sind als koaxiale Kabel (siehe auch oben) ausgeführt. Ein Isolierring zur Trennung der Elektroden und formschlüssigem Einfügen in das innere Gehäuse, in einer Dicke im Bereich von 0,5 mm bis 1,5 mm ist bereitzustellen. Die Bauteile, die das innere und äußere Gehäuse bilden sowie die Schirmfolien, die Elektroden und der Isolierring nebst Kontaktierungen werden letztendlich zusammengefügt und mechanisch, z.B. über Verschraubung oder chemisch, z.B. über Verklebung, aneinander fixiert.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine kostengünstige, konfektionierbare und dabei dennoch individuell anpassbare Herstellung der erfindungsgemäßen Transmissionsionisationskammer für den U ltrahochdosisbereich.
-
Ausführungsbeispiel
-
Die Erfindung soll in einem Ausführungsbeispiel und anhand von 2 Figuren näher erläutert werden.
-
Die Figuren zeigen:
- 1: Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Transmissionsionisationskammer für den Ultrahochdosisbereich als Explosionszeichnung einzelner Bauteile.
- 2: Diagramm des Messstroms vs. Protonenstroms und der zugehörigen Dosisleistung der erfindungsgemäßen Transmissionsionisationskammer für den Ultrahochdosisbereich.
-
Die 1 zeigt eine Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Transmissionsionisationskammer für den Ultrahochdosisbereich als Explosionszeichnung einzelner Bauteile. Die Bauteile sind wie folgt anzusprechen: 1a, 1b sind die modularen Bauteile, die das äußere Gehäuse bilden, zusammen mit Ausgängen für Leitungen 4. Diese sind im Ausführungsbeispiel aus Aluminium gefertigt. Weiterhin gezeigt sind die Halterungen zur formschlüssigen Aufnahme für die Elektroden 2a, 2b, -die Elektroden sind nicht gezeigt- die auch zur Beabstandung der Elektroden zu den Schirmfolien (nicht gezeigt) dienen. Diese bilden die äußere Begrenzung des inneren Gehäuses. Für die Schirmfolien sind in den Gehäusehälften 1a, 1b ebenfalls Halterungen zur formschlüssigen Aufnahme vorgesehen 1c, 1d, in der Figur nur für die untenliegende Hälfte sichtbar (1c). Die Elektroden werden durch einen Isolierring 3 beabstandet, welcher zwischen ihnen angeordnet wird. Die Abmessungen sind so gestaltet, dass die Elektroden, die Schirmfolien und der Isolierring 3, formschlüssig so in den Gehäusen mit den Halterungen 1c, 1d, 2a, 2b anordenbar sind, dass zwischen den Bauteilen an möglichen Berührungspunkten der Bauteile Kontakt hergestellt ist.
-
Die Ausführung des inneren Gehäuses als Bausatz mit einzelnen, zusammenzusetzenden Bauteilen 2a, 2b, 3, gezeigt in 1, wird mithilfe der 3D- Konstruktions-Software „Fusion 360“ (Autodesk, San Rafael, USA) als geometrisches Modell entworfen. Im Ausführungsbeispiel sind für die Wände des äußeren Gehäuses zwei, nach Zusammenbau außenliegende Hälften 1a, 1b, mit Aussparungen als Fenster und einer Aussparung für eine Kabeldurchführung 4 aus Aluminium vorgesehen. Zur Halterung der Elektroden sind zwei innenliegende Halterungen 2a, 2b vorgesehen, die das innere, modular aufgebaute Gehäuse bilden, die zugleich auch die Elektroden von den Schirmfolien, welche in die beiden Schalen des äußeren Gehäuses 1a, 1b eingepasst werden, beabstanden. Zwischen die Elektroden wird ein Isolierring 3 eingefügt, der die Elektroden voneinander elektrisch isoliert und diese auch mit einem Abstand von 1 mm, entsprechend der Dicke des Isolierrings 3, beabstandet.
-
Als Träger für die metallbeschichteten Folien, zur Fertigung sowohl der Elektroden als auch der Schirmfolien, werden Ringe mit 1 mm Stärke, 50 mm Innendurchmesser und 70 mm Außendurchmesser konstruiert, wodurch auch im Wesentlichen die Abmessungen der Transmissionsionisationskammer im Ausführungsbeispiel bestimmt sind. Sie werden mitsamt der auf den Ringen fixierten Folien in die dafür vorgesehenen Aussparungen bzw. Halterungen im Gehäuse eingepasst.
-
Das innere Gehäuse und der Isolierring 3 sind im Ausführungsbeispiel aus PLA (von engl. polyactid acid, dt. Polymilchsäuren) gefertigt. PLA besitzt je nach Zusammensetzung einen spezifischen Widerstand von bis zu 1016 Ωm. Alle Teile werden in additiver Fertigung (als 3D-Druck) ausgeführt.
-
Zur Fertigung der geträgerten Schirmfolien und Elektroden, als Bauteile der erfindungsgemäßen Transmissionsionisationskammer, werden die metallbeschichteten Folien auf Trägerringe, ebenfalls aus PLA additiv gefertigt, gebracht. Die verwendete Folie weist eine Dicke von 25 µm auf und besteht aus dem Kunststoff Polyimid und ist mit einer 30 nm dicken Aluminiumschicht metallisiert. Zur Spannung bzw. Straffung der Folien werden diese in einer Spannvorrichtung aus drei Aluminiumrahmen, welche durch eine geschickte Anordnung von Erhöhungen und Vertiefungen auf eine Art ineinandergreifen, so dass die Folien zwischen den Rahmen straff eingespannt wird, aufgespannt. Mithilfe von Schrauben werden die Aluminiumrahmen fixiert, sodass im Anschluss die gestraffte Folie bearbeitet werden kann.
-
Sobald die Folie gestrafft in der Spannvorrichtung fixiert ist, werden vier der ebenfalls aus PLA und im 3D-Druck gedruckten Trägerringe auf die Folie aufgelegt und gleichmäßig verteilt. Folie und Trägerringe sollten in vorteilhafter Weise vor dem Aufkleben der Ringe auf die Folie gründlich mit Isopropanol gereinigt und entfettet werden. Die Ringe werden anschließend mit einem Zwei-Komponenten-Klebstoff auf der Folie befestigt. Es ist wichtig, dass die Trägerringe auf die Kunststoffseite der Folie derart geklebt werden, so dass sich die metallbedampften Seiten der Elektroden nach dem Einbau in das innere Gehäuse gegenüberstehen.
-
Dem Aushärten des Klebers ist in vorteilhafter Weise genügend Zeit zu gegeben, so dass der gespannte Zustand der Folie nach Lösen der Spannvorrichtung aufrecht erhalten bleibt. Eine hohe Spannung auf den Folien ist essentiell, damit ein homogener Abstand über die gesamte Fläche zwischen den Elektroden möglich ist. Nach dem Aushärten des Klebers wird die Folie aus der Spannvorrichtung gelöst und die beklebten Ringe werden einzeln ausgeschnitten. Beim Ausschneiden wird etwas Folie über den Ring hinausstehen gelassen, um hier die Kabelleitungen kontaktieren zu können.
-
Zur Kontaktierung der Elektroden mit Kabeln, wird eine mechanische Kontaktierung per angeklemmter Lötöse, kombiniert mit Löten mit Lötsilber verwendet. Die Kontaktierung wird zudem durch Isolierband verstärkt. Die Schirmfolien sind durch direkten Kontakt zum äußeren Gehäuse aus Aluminium elektrisch kontaktiert. Das äußere Gehäuse wiederum ist auch mit Kabeln kontaktiert.
-
Alle Folienträger werden nacheinander in die Gehäuseteile eingesetzt und mit gegebenenfalls Drahtleitungen (Kabeln) kontaktiert, bis alle Komponenten verbaut sind.
-
Die an den Elektroden kontaktierten Kabel, ausgeführt als Koaxialkabel, werden durch die Kabelführung 4 aus dem inneren Gehäuse ausgeführt. Die Elektroden werden seitlich zueinander versetzt kontaktiert. Durch die unterschiedlichen Positionen werden Kurzschlüsse unter den Kontaktstellen vermieden. Es sind im Ausführungsbeispiel Koaxialkabel in einer Ausführung von einem Millimeter Durchmesser und handelsüblichen Steckverbindungen zum weiteren Anschluss zur Signalauslesung der Transmissionsionisationskammer. Bei den verwendeten Kabeln ist die innere Leitung von einer geflochtenen Masseleitung abgeschirmt. Die Schirmung der Kabel ist essentiell, um die Aufnahme von Störsignalen streuender Elektronik oder elektrischer Felder zu minimieren. Eine Signalleitung und eine Spannungsleitung werden auf die Elektroden gelegt, wobei jeweils die Kabel-Seele verwendet wird, und eine Masseleitung wird mit dem äußeren Gehäuse und damit auch mit den beiden Schirmfolien verbunden, wobei der Außenleiter verwendet wird. Die Außenleiter aller Kabel werden auf Masse gelegt.
-
Als äußeres Gehäuse ist im Ausführungsbeispiel ein Aluminium-Gehäuse verwendet 1a, 1b, welches zusammen mit den Schirmfolien und den geschirmten Kabeln einen vollumfassenden Käfig bildet und zur Abschirmung des gesamten Systems vor unerwünschten hochfrequenten (HF-) Signalen und Ladungseinflüssen von außen dient.
-
Im Ausführungsbeispiel ist die Transmissionsionisationskammer mit Luft gefüllt. Ein Belüftungszugang zum Messvolumen zwischen den Elektroden ist zusätzlich vorgesehen. Somit ist sie wie eine luftgefüllte offene Transmissionsionisationskammer zu behandeln (Korrektur nach Temperatur und Luftdruck).
-
In der 2 sind Messwerte der erfindungsgemäßen Transmissionsionisationskammer gezeigt, die das Ansprechverhalten wiedergeben. Der Linearitätsbereich erstreckt sich bis zu 10 nA Protonenstrom, was einer Dosisleistung von ca. 380 Gy/s entspricht. In der 2 gezeigt sind die Stromwerte, die mit der Transmissionsionisationskammer gemessen wurden und zusätzlich eine lineare Regression der Messwerte bis 10 nA Protonenstrom in verlängerter Darstellung. Anhand von Vergleichsmessungen mit einem bereits kalibrierten Messgerät des Standes der Technik, das nicht im Transmissionsmodus arbeitet, wird das Messsignal der erfindungsgemäßen Transmissionsionisationskammer (linke Skala) auf die Dosis (rechte Skala) kalibriert.
-
Es ist festzustellen, dass die erfindungsgemäße Transmissionsionisationskammer einen Linearitätsbereich, bei Nutzung unter 300 V Betriebsspannung, bis zu einer Dosisleistung von 380 Gy/s mit Sättigungseffekten unterhalb von einem Prozent aufweist.
-
Die erfindungsgemäße Transmissionsionisationskammer für den Ultrahochdosisbereich ist mithin geeignet im Ultrahochdosisbereich bis 380 Gy/s valide Messdaten unter Nutzung hoher Spannungen zu liefern und ist zudem kostengünstig
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
