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Meßgerät zur Erfassung energiereicher Strahlen Bekannt sind Dosimeter
für Röntgen-, Radium-oder ähnliche Strahlungen, die mit mechanischen Zählwerkes
arbeiten. An eine Ionisationskammer wird über einen Kondensator eine Spannung gelegt.
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Durch die Ionisation wird dieser Kondenssator entladen, und die Entladungszeit
bzw. die Zeit für die \ATiederaufladung des Kondensators wird jeweils zur Betätigung
eines mechanischen Relais verwendet. An Stelle der mechanischen Relais werden neuerdings
auch elektronische Zählsvsteme iiber die dazugehörigen monostabilen oder bistabilen
Kippschaltungen mit Doppeltrioden als Impulsformer angewendet. Die Kondensatorauf-
und -entladung wird hierbei zur Steuerung auch über entsprechende Verstärker von
elektronischen Zähiwerken ausgenutzt, wobei die Zeitkonstante einer Kondensator
-Viderstand-Schaltung die Mindestdosis tiir einen Zähisprung begrenzt. Die Nachteile
derartiger Einrichtungen liegen vor allem in der Ungenauigkeit. Bei mechanischen
Zählwerkes ist eine größere eingestrahlte Dosis von beispielsweise 3 bis 5r zwischen
den einzelnen Sprüngen des Zei;gerwerkes erforderlich. Die Ungenauigkeit wird noch
erhöht durch die Fehlerquellen mechanischer Zählwerk wie Trägheit und Störanfälligkeit.
Bei elektronischen Zählwerken stellt die Zeitkonstante der Kondensatorentladung
eine Begrenzung der Zählsprünge, welche an den elektronischen Zählröhren angezeigt
werden, dar.
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Alle derartigen Dosismeßgeräte messen jeweils nur die Dosisleistung
oder aber als integrierende Meßinstrumente die gesamte applizierte Dosis. Durch
Verwendung von lonisationskammern, die im Strahlungsfeld dicht oberhalb der Haut
angeordnet sind, wird zwar die Rückstreuung mitgemessen, doch ist die Genauigkeit
wegen der vielfachen Fehlerquellen, wie Isolationsverluste, Spannungsschwankungen
der Ladespannung. wegen der langen Meßzeit und der Abhängigkeit der Sättigungsspannung
der Kammer und somit des Spannungsintervalls von der Zeit, für die moderne Bestrahlungstherapie
mit hohen Momentandosen viel zu gering. Bei Dosisleistiingsmessern wird lediglich
die in der Zeiteinheit einfallende Dosis angezeigt und die gesamte Ä\tirkungsdosis
unter der Voraussetzung der Konstanthaltung von Spannung und Strom (bei spielsweise
der Rontgenröhre) errechnet.
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5 trahlungsmeßgeräte mit elektronischer Zählung und gleichzeitiger
Anzeige von Dosis und Dosisleistung sind zwar gleichfalls bekannt, jedoch wird bisher
die Dosisleistung nicht vollelektronisch gemessen. Hierdurch ergeben sich aber die
beschriebenen Nachteile ganz besonders für die viel wichtigere Messung der Dosisleistung.
Bei großen einfallenden Energien reicht die Sättigung der Kammer für die Ablaufzeit
nicht mehr aus, so daß hierbei zusätzliche Fehlerquellen auftreten. Eine nicht elektronische
Zählung
der Dosis in einer langen Zeit mit niedrigerer Finstrahlungsenergie würde weit geringere
Fehlerquellen ergeben, als eine kurzzeitige Einstrahlung von hohen Dosen, welche
in Bruchteilen der Zeiteinheit ausgemessen werden müssen.
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Um die oben angegebenen Nachteile zu vermeiden, wird ein Meßgerät
zur Erfassung energiereicher Strahlen insbesondere Röntgenstrahlen oder radioaktiver
Strahlen, bei dem die von einer strahlungsempfindlichen Meßvorrichtung gelieferten
Impulse unmittelbar am Critter einer Doppeitriodenkippschalttmg wirksam werden,
deren Ausgangsimpulse zur gleichzeitigen Anzeige der Dosisleistung und der Gesamtdosis
je einem Anzeigegerät zugeführt werden, u-obei zur Anzeige der Gesamtdosis ein rein
elektronisohes Zählsystem dient, erfindungsgemäß so aulsgebildet, daß zur Anzeige
der Dosisleistung ebenfalls ein rein elektronisches Zählsvstem dient und ein elektronischer
Zeitgeber volrgesehen ist, der je nach der gewählten Zeiteinheit den Dosisleistungsmesser
abschaltet. Das Gerät enthält keinerlei relais oder sonstige mechanische Vorrichtungen
Bei dem Gerät besteht darüber hinaus keine obere Grenze innerhalb der technisch
überhaupt bestehenden Möglichkeiten soohl für die Größenordnung der einfallenden
Strahlenquantität als auch für die Unterteilung in Bruchteile von r für den Zählsprung.
Bei einem mechanischen Zählwerk für den Dosisleistungsmesser werden bei hoher Einfalldosis
die Spriinge des Zählwerkes bereits so schnell, daß Fehlschaltungen. möglich sind.
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Sobald die Zåhlgeschwindigkeit an die Grenze des Auflosungssermögens
der mechanischen Zählwerk kommt, sinkt die Genauigkeit derartiger Dosismesser noch
weiterhin auf ein Maß, welches die Geräte bereits als unbrauchbar kennzeichnet.
Bei dem erfindungsgemäß
beschriehenen Gerät bestehen derartige
Grenzen nicht. Die Genauigkeit ist völlig unabhängig von der Höhe der einfallenden
Dosis, und darüber hinaus können die einzelnen Zählsprünge auf Bruchteile eines
r festgelegt werden. Auch bei elektronischen Zählwerken, welche nach dem gleichen
Prinzip wie die mechanischen Zählwerke arbeiten und bei denen lediglich die mechanischen
Zählwerk durch elektronische ersetzt werden, ist die Genauigkeit und die Unterteilung
der Zählsprünge in der gleichen Weise begrenzt. I,ediglich die Fehlermöglichkeiten,
welche aus den mechanischen Teilen resultieren, kommen in Wegfall. Die strahlungsempfindliche
Meßvo.-richtung liegt in bekannter Weise direkt am Gitter einer Doppeltriode in
Kippschaltung. Die Ladekapazität des Gitterkreises wird so bemessen, daß Zehntausendstel
r oder, falls erwünscht, auch ein Zwanzigtausendstel oder eine noch höhere anteilige
Zahl durch die Entladung der Kapazität und die Änderung der Gitterspannung einen
Kippvorgang dieser Doppeltriode herbeiführt. An dem Arbeitswiderstand der Anode
des zweiten Triodensystems werden direkt die Zählimpulse entnommen. Die aus der
Kippschaltung entnommenen Impulse werden gleichzeitig zwei elektronischen Zählsystemen
zugeführt. Das eine elektronische Zählsystem arbeitet in bekannter Weise als reiner
Summenzähler und zeigt die insgesamt gemessene Dosis an. Das andere Zäblsystem arbeitet
als Impulszähler für eine bestimmte Zeit von beispielsweise 0.001, 0,1 oder 1 Sekunde.
Dieses elektronische Zäh!-system zeigt daher die jeweilige Dosis in der gewählt
ten Zeiteinheit (Dosisleistnng) an. Auf diese Weise zeigt das gesamte Dosismeßgerät
unabhängig votleinander und gleichzeitig sowohl die Dosisleistung als auch die applizierte
Gesamtdosis vollelektronisch an.
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Die elektronischen Zählsysteme werden entweder aus Kathodenstrahl-Oszillographen-Zähl
röhren oder aus elektronischen Dekadenzählröhren aufgebaut. Werden beispielsweise
elektronische Dekadenzählröhren für eine maximale Zählfrequenz von 30000 Impulsen
pro-Sekunde verwendet, so kann man damit entweder eine Dosis von 30 000 r pro Sekunde
messen, wenn man für jeden Kippvorgang und damit für jede Meßzeit für eine Entladung
des- Gitterkreises 1 r wählt. Wählt man jede Entladungszeit zu 1/iooo r, so beträgt
die höchste meßbare Einfallsdosis noch immer 30r pro Sekunde.
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Selbstverständlich kann man auch jeden dazwischenliegenden Wert zugrunde
legen oder auch Röhren mit höheren zulässigen Zählfrequenzen verwenden. Die erzielbare
Meßgenauigkeit ist daher selbst mit derartig einfachen Dekadenzählröhren so hoch,
daß sie mit den (ienauigkeiten, die mit allen bisher bekannten Konstruktionen erreichbar
waren, überhaupt nicht verglichen werden kann. Bei Verwendung von Kathodenstrahlimpulszählern,
die noch Zählgeschwindigkeitel in der Größenordnung von Megahertz zulassen, ist
selbstverständlich eine noch weit feinere Unterteilung der Zählsprünge ohne weiteres
möglich. Zwischen den einzelnen Zählsprüngen liegt keinerlei Verzögerung.
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Spannungsschwankungen können sich auf die Meßgenauigkeit praktisch
nicht auswirken.
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Der Aufbau des elektronischen Zählsystems für die Messung der Gesamtdosis
erfolgt in bekannter Weise so, daß entsprechend viele Dekadenzähiröhren oder Kathodenstrahlimpulszählröhren
vorgesehen sind, wie es der höchsten zu messenden Dosis entspricht. Zweckmäßig ist
es für die Unterteilung der Impulszahl im \ierhältnis zum »r«, eine durch zehn teilbare
Zahl zu wählen, da man dann am Zählgerät direkt die Dosis
in r ablesen kann. Durch
Verwendung von Zählgeräten mit automatischer Voreinstellung kann man dem Gerät auch
die Steuerimpulse zur Abschaltung des Bestrahlungsapparates oder zum Schließen der
Blende, die den weiteren Durchtritt von Strahlen verhindert, entnehmen.
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Das Zählsvstem für die Momentandosis ist in der Weise aufgebaut,
daß ein Zeitgeberzählsystem das eigentliche Impulszählsystem steuert. Zu diesem
Zweck wird einer oder mehreren Zählröhren, je nach der zugrunde gelegten Zeiteinheit,
über einen Normalgenerator oder einen Generator, in anderer geeigneter Frequenz
schwingend, die Impulszahl zugeführt, die der Zeit entspricht. Die Impulse aus dem
Generator werden in dem Zeitgeber gezählt und nach Erreichen der gewählten Zeit
gibt der Zeitmesser einen Impuls an das Zählsystem, welches die Dosisleistung angibt,
und schaltet dieses System ab. An dem Zählsystem kann damit also die Dosisleistung
abgelesen werden.
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Die Zählröhren bleiben zweckmäßigerweise für eine gewisse Zeitspanne,
welche zur Ablesung erforderlich ist, auf dem Wert stehen. Beide Zählsysteme, das
System für die Dosisleistung und für die Zeitgebung, werden über eine Verzögerungsschaltung
auf Null zurückgestellt, und der nächste Zählvorgang für die Zeit und die Dosisleistung
wird wieder eingeschaltet. Auf diese Weise ist eine laufende Kontrolle der Dosisleistung
in beliebig gewählten Zeitabständen möglich.
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Mit den gleichen Zählsystemen für die Zeit und Dosisleistung können
darüber hinaus auch Halbwertschicht-und Halbwertzeitmessungen zur Bestimmung der
Strahlungsqualität vorgenommen werden. Die Vorrichtungen hierfür, wie Blenden, Filter
und Filterzusätze, werden automatisch in der vorgesehenen Reihenfolge nach erfolgter
Rückstellung vor der Einleitung eines neuen Meßvorganges mitgesteuert und eingeschaltet.
Da die Dosis in der gewählten Zeit einheit nur einen im Verhältnis zur Gesamtdosis
entsprechend niedrigeren \Vert erreichen kann und als Zeiteinheit gleichfalls nur
eine sehr kurze Zeit zugrunde gelegt werden kann, genügen für diese Zählsysteme
nur wenige Zählröhren.
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Durch Verwendung von Registriersystemen können die Dosen auch dokumentarisch
festgehalten werden, so daß jederzeit ein Beleg vorhanden ist. An das Gerät können
alle geeigneten Impulsgeber zur Messung von energiereichen Strahlungen angesohlossen
werden. Die Tmpulsgeber werden jeweils so aufgebaut, daß eine bestimmte Menge der
zu messenden Strahlung an der Doppeltriodenkippschaltung zu einem Kippimpuls, der
auf die Zählsvsteme gegeben wird, führt. Es ist hierbei ohne Bedeutung, ob als strahlungsempfindliches
Organ selbst Tonsationskammern, Geigerzählröhren, Photozellen oder sonstige für
den speziellen Zweck geeignete Detektoren Verwendung finden.