DE1191047B - Vorrichtung zum Messen des Energiestromes in einem Roentgenstrahlenbuendel - Google Patents

Vorrichtung zum Messen des Energiestromes in einem Roentgenstrahlenbuendel

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DE1191047B
DE1191047B DEN19534A DEN0019534A DE1191047B DE 1191047 B DE1191047 B DE 1191047B DE N19534 A DEN19534 A DE N19534A DE N0019534 A DEN0019534 A DE N0019534A DE 1191047 B DE1191047 B DE 1191047B
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DE
Germany
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ionization
chambers
filter
ionization chambers
measuring
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Pending
Application number
DEN19534A
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English (en)
Inventor
Klaas Reinsma
Klaas Bronsema
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/185Measuring radiation intensity with ionisation chamber arrangements

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Description

  • Vorrichtung zum Messen des Energiestromes in einem Röntgen strahlenbündel Bei Messungen des Energiestromes eines Röntgenstrahlenbündels begegnet man der Schwierigkeit, daß meistens die Empfindlichkeit der Meßvorrichtung, die aus einer Ionisationskammer besteht, von der Strahlenqualität, also von der durch die Anodenspannung an der Röntgenröhre bedingten Strahlenhärte, abhängig ist. Diese Erscheinung hat man dazu benutzt, um eine Meßvorrichtung zu schaffen, die geeignet ist, eine bessere Reproduzierbarkeit des Strahlenbündels herbeizuführen. Diese bekannte Vorrichtung besteht aus zwei Ionisationskammern, die in Richtung des Strahlenbündels hintereinander angeordnet und durch eine strahlenabsorbierende Wand voneinander getrennt sind. Die Ionisationsströme in den beiden Kammern werden in entgegengesetztem Sinne einem Meßinstrument zugeführt.
  • In der Röntgendiagnostik wird praktisch die gesamte während der Untersuchung einen Querschnitt des Röntgenstrahlenbündels durchströmende Energie von dem Patienten absorbiert. Mit der Bezeichnung Energiestrom wird die pro Zeiteinheit den Bündelquerschnitt durchfließende Energie gemeint. Es hat sich herausgestellt, daß die biologische Wirkung der Strahlung von der absorbierten Energie abhängig ist, so daß bei der Messung des Energiestromes die Strahlenqualität in Betracht gezogen werden muß.
  • Die Erfindung bezweckt somit, eine Vorrichtung zum Messen des Energiestromes in einem Röntgenstrahlenbündel zu schaffen, bei der das Meßergebnis von der jeweiligen Strahlenqualität wenigstens nahezu unabhängig ist. Eine derartige Vorrichtung, bestehend aus zwei Ionisationskammern, die in Richtung des Strahlenbündels hintereinander angeordnet sind und durch ein strahlenabsorbierendes Filter voneinander getrennt sind, wobei die Ionisationskammern größere wirksame Oberflächen haben als der Bündelquerschnitt und die in beiden Kammern erzeugten Ionisationsströme einem Meßgerät in entgegengesetztem Sinne zugeführt werden, so daß der Unterschied den Meßstrom bildet, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Material und die Stärke des strahlenabsorbierenden Filters und die Elektrodenabstände in beiden Kammern derart gewählt sind, daß das Verhältnis dem Verhältnis zwischen mindestens zwei verschiedenen Strahlenqualitäten entsprechenden Massenabsorptionskoeffizienten des Mediums entspricht, mit dem die Ionisationskammern gefüllt sind, und wobei 1 und « 2 die Übertragungskoeffizienten des Filters bei den gegebenen Strahlenqualitäten sind und d, und d. die Elektrodenabstände der Ionisationskammern bezeichnen.
  • In der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels wird die Vorrichtung nach der Erfindung in Einzelheiten erörtert.
  • Der gemessene Ionisationsstrom ist proportional mit der Dosisleistung. Letztere ändert sich mit der Strahlungsqualität. Der Ionisationsstrom wird von der in der Ionisationskammer pro Zeiteinheit absorbierten Dosis hervorgerufen und ist somit proportional mit dem Produkt der Intensität der Röntgenstrahlen und des Energieabsorptionskoefhzienten des Inhaltes der Kammer. Letztere ändern sich beide mit der Strahlungsqualität. Werden die Intensitäten durch Intl und 1nut2, die Energieabsorptionskoeffizienten durch ui und un und die absorbierten Dosen durch D1 und2. bezeichnet, so ist: D2 ~~ Int2 82 D1 Intl 81 und das Verhältnis zwischen den Intensitäten: Int2 ~ D2 zum Intl D1 82 Die pro Zeiteinheit absorbierte Dosis in dem Bereisch der in der Rãntgendiagnostik auftretenden Strahlungsqualitäten ist proportional mit der Dosisleistung, also mit dem Ionisationsstrom. Für D2 und D1 können somit die Ionisationsströme gewählt werden. Daraus ergibt sich, daß der Ionisationsstrom nicht als Maß für die Intensität der Röntgenstrahlen dienen kann infolge des Faktors µ1/µ2.
  • Es wurde gefunden, daß ein elektrischer Strom als Maß für diese Größe benutzt werden kann, der durch die Vorrichtung nach der Erfindung erhalten wird.
  • Der für Röntgenstrahlen empfindliche Teil der Vorrichtung besteht aus den Ionisationskammern 1 und 2, zwischen denen ein Filter 3 angeordnet ist.
  • Die Röntgenstrahlenquelle 4 ist schaubildlich angedeutet sowie das Röntgenstrahlenbündel 5, das die Ionisationskammern 1 und 2 trifft. Das Röntgenstrahlenbündel 5 wird durch die Blende 6 auf einen Querschnitt beschränkt, der an der Meßstelle kleiner ist als die Oberfläche der Ionisationskammern.
  • Bei einer bestimmten Strahlungsqualität und bei einer mit r1 bezeichneten Dosisleistung kann der Ionisationsstrom durch die Kammer 1 durch lti = C1r1 angegeben werden, wobei C1 ein Proportionlitätsfaktor ist. Unter Dosisleistung wird die Bestrahlungsdosis pro Zeiteinheit verstanden. Der Faktor C1 wird durch Eichung bestimmt und ist im wesentlichen von der Art des benutzten Gases der Ionisationskammer und von dem Gasvolumen abhängig.
  • Der Übertragungskoeffizient des Filters 3 für Röntgenstrahlen bei der gegebenen Strahlungsqualität wird a1 genannt, so daß der Strom 1t2 durch die zweite Ionisationskammer 2 wie folgt angedeutet werden kann: d1 12= C1a1r1 d2 wobei d1 und d2 die betreffenden Elektrodenabstände der Ionisationskammern 1 und 2 bezeichnen.
  • Der Meßstrom li, d. h. der Unterschied zwischen den beiden Ionisationsströmen, ist dabei: I1 (ai d: - 1).
  • Dieser Strom wird durch das Anzeigeinstrument 7 eines Elektrometers 8 gemessen. Die Einzelheiten eines solchen Meßgeräts sind bekannt, so daß dies nicht näher erläutert wird. Der zu messende Strom fließt durch den Widerstand 9, der parallel zu dem Elektrometer 8 liegt. Ein Ende des Widerstandes 9 ist durch den Leiter 10 mit einer Elektrode 11 und einer Elektrode 12 jeder der Ionisationskammern verbunden. Das andere Ende des Widerstandes 9 ist bei 13 mit Erde verbunden.
  • Die Elektrode 14 in der Ionisationskammer 1, die der Elektrode 11 gegenüberliegt, ist mit einem Ende 15 der Spannungsquelle 16 und die Elektrode 17 in der Ionisationskammer 2, die der Elektrode 12 gegenüberliegt, ist mit dem anderen Ende 18 der Spannungsquelle 16 verbunden. Die Mittel9 der Spannungsquelle 16 ist mit Erde verbunden. Beide Kammern bilden somit samt dem Widerstand 9 einen geschlossenen Stromkreis, wobei in den Kammern die Ionisationsströme entgegengesetzt gerichtet sind, so daß der Widerstand 9 von dem Differenzstrom durchflossen wird.
  • Die Spannung über dem Widerstand 9 ist proportional zu diesem Strom.
  • Für eine andere Strahlungsqualität hat der Übertragungskoeffizient des Filters 3 den Wert a2, und der Proportionalitätsfaktor wird durch C2 bezeichnet. Bei einer r, bezeichneten Dosisleistung ist der Ionisationsstrom in der Kammer 1: I21=C2r2, und in der Kammer 2: 122 = d2 122 = C2 °t2 Der Meßstrom wird in diesem Falle Die Ionisationsströme der Kammer 2, in die infolge des Filters eine geschwächte Strahlung eintritt sind proportional zu den örtlichen Dosisleistungen, und da die pro Zeiteinheit absorbierte Dosis auch proportional zu der Dosisleistung ist, folgt daraus, daß: Int2/Int1 = I22/I11 # µ1/µ2, so daß das Verhältnis zwischen den Intensitäten: C2α2r2 # µ1/µ2 C1α1r1 entspricht, da das Filter gleichbleibt und die Intensität nicht beeinflußt wird.
  • Die Bedingung, welche die Meßströme erfüllen sollen, damit: I2 = Int2 11 - Int folgt somit aus: und weiter: Aus der im Bericht der »International Commission on Radiological Units and Measurements« (I.C.R.U.) 1956 veröffentlichten Tabelle 1 können die Energieabsorptionskoeffizienten für verschiedene Strahlungsqualitäten abgelesen werden.
  • Die Übertragungskoeffizienten al und a2 sind von dem Material und der Stärke des zwischen den Ionisationskammern 1 und 2 angeordneten Filters 3 abhängig. Bei der Wahl des Filters kann davon ausgegangen werden, daß in der Röntgendiagnostik meist ein Aluminiumfilter mit einer Stärke von 1 mm bis einigen Millimetern vor der Strahlenaustrittsöffnung der Röntgenröhre angeordnet wird. Dieses Filter kann somit ganz oder teilweise durch das Filter der Meßvorrichtung ersetzt werden.
  • Der Abstand zwischen den Elektroden 11 und 14 der Kammer 1 ist dl, und der Abstand zwischen den Elektroden 12 und 17 der Kammer 2 ist db,. Bei gleichen Oberflächen der beiden Ionisationskammern ist das Volumen jeder Kammer durch den Abstand zwischen den Elektroden gegeben.
  • Durch passende Wahl der Stärke des Filters und der Elektrodenabstände kann dafür gesorgt werden, daß die vorstehend erwähnte Bedingung erfüllt wird.
  • Die Meßströme bei den gewählten Strahlungsqualitäten sind dabei proportional mit der Intensität der Röntgenstrahlen. Für andere als die gewählten Strahlungsqualitäten kann die Meßvorrichtung geeicht werden.
  • Die Ionisationskammern 1 und 2 sind zu einem Ganzen zusammengefügt, und zwischen ihnen ist ein spaltförmiger Raum vorgesehen, in dem das Filter angebracht ist.
  • Zum Messen der integralen, absorbierten Dosis muß der Meßstrom zeitlich integriert werden. In diesem Falle muß der Widerstand 9 entfernt und durch einen Kondensator ersetzt werden. Es kann auch ein Umschalter angebracht werden, der den zum Elektrometer 8 führenden Leiter 10 nach Wahl mit dem Widerstand 9 oder mit einer Platte eines Kondensators verbindet.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Messen des Energiestromes in einem Röntgenstrahlenbündel, bestehend aus zwei Ionisationskammern, die in Richtung des Strahlenbündels hintereinander angeordnet sind und durch ein strahlenabsorbierendes Filter voneinander getrennt sind, wobei die Ionisationskammern größere wirksame Oberflächen haben als der Bündelquerschnitt und die in beiden Kammern erzeugten Ionisationsströme einem Meßgerät in entgegengesetztem Sinne zugeführt werden, so daß der Unterschied den Meßstrom bildet, dadurch gekennzeichnet. daß das Material und die Stärke des Filters (3) und die Elektrodenabstände in beiden Kammern derart gewählt sind daß das Verhältnis dem Verhältnis zwischen mindestens zwei verschiedenen Strahlenqualitäten entsprechenden Massenabsorptionskoeffizienten des Mediums entspricht. mit dem die Ionisationskammern gefüllt sind, und wobei xt und zO die tlbertragungskoeffizienten des Filters bei den gegebenen Strahlenqualitäten sind und dl und d9 die Elektrodenabstände der Ionisationskammern bezeichnen.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationskammern (1, 2) zu einem Ganzen zusammengefügt sind und zwischen ihnen ein spaltförmiger Raum gelassen ist, in dem das Filter (3) angeordnet ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Filter benachbarten Elektroden (11 und 12) der Ionisationskammern durch eine gemeinsame Verbindung zu der einen Eingangsklemme einer Anzeigevorrichtung (7, 8) geführt sind, deren andere Eingangsklemme geerdet ist, und daß ferner die beiden Pole einer in der elektrischen Mitte (19) geerdeten Spannungsquelle (16) mit je der zweiten Elektrode (14 bzw. 17) der Ionisationskammern verbunden sind.
    Tn Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2643 343; »Kernenergie«, Bd. 1, 1958, Nr. 10, S. 867.
DEN19534A 1960-02-06 1961-02-02 Vorrichtung zum Messen des Energiestromes in einem Roentgenstrahlenbuendel Pending DE1191047B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2430758A1 (fr) * 1978-07-14 1980-02-08 Siemens Ag Appareil de radiodiagnostic permettant de realiser des tomographies

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2643343A (en) * 1950-05-05 1953-06-23 Atomic Energy Commission Balanced double ionization chamber X-ray monitor

Patent Citations (1)

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