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Bestrahlungsvorrichtung, bestehend aus einem Teilchen-Linearbeschleuniger
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bestrahlungsvorrichtung, bestehend aus einem
Teilchen-Linearbeschleuniger, um Objekte mit einer ionisierenden Strahlung für Zwecke
der Forschung, der Therapie, der Sterilisation, der Polymerisation, der Radiographie
u. dgl. zu bestrahlen. Teilchen-Linearbeschleuniger sind ebenso wie Van-de-Graaff-Generatoren
und Resonanztransformatoren Beschleuniger großer Dimensionen und großen Gewichts.
Von normalen Röntgenröhren unterschieden sich Teilchen-Linearbeschleuniger insbesondere
dadurch, daß stets mehrere Beschleunigungsstufen vorgesehen sind. Teilchen-Linearbeschleuniger
lassen sich nur sehr schwierig bewegen.
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Aus der Zeitschrift »The Metropolitan Vickers Gazette«, Bd.25, 1954,
November, Nr.424, S.433 bis 447, und ebenso aus der Zeitschrift »Philips Technical
Review«, Bd. 17, 1955, Nr. 1, Juli, S. 31 bis 33, sind Teilchen-Linearbeschleuniger
mit ortsfester horizontaler Achse und einer um die Achse des Teilchenbeschleunigers
drehbaren Umlenkvorrichtung bekannt, die das aus dem Beschleuniger austretende Teilchenstrahlenbündel
quer zu seiner ursprünglichen Richtung auf das zu bestrahlende Objekt umlenkt. Bei
dieser bekannten Anordnung ist also nur die Umlenkvorrichtung beweglich, um den
Strahl in Querrichtung an verschiedenen Stellen unter verschiedenem Winkel auftreffen
lassen zu können. Es ist jedoch nur sehr beschränkt möglich, die Bestrahlungsanordnung
gegenüber einem in einer bestimmten Stellung angeordneten Bestrahlungsobjekt bezüglich
Abstand und Winkel zu justieren.
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Aus der deutschen Auslegeschrift 1043 527 ist es ferner bekannt, bei
einer Bestrahlungsvorrichtung mit Ladungsträgern den Strahl am Bestrahlungsort aufzufächern
und so die Strahlungsdosis über einen Flächenbereich zu verteilen, indem Ladungsträger
durch zeitlich veränderliche, insbesondere durch senkrecht zur Bewegungsrichtung
der Ladungsträger stehende Magnetfelder derart abgelenkt werden, daß sich im zeitlichen
Mittel in einem vorgegebenen Flächen- bzw. Raumwinkelbereich eine vorgegebene physikalische
Intensität bzw. biologische Wirkung ergibt. Dabei werden insbesondere die variierenden
Magnetfelder durch bewegte, ein zeitlich konstantes Magnetfeld erzeugende Magnete
erzeugt. Eine Lehre zum Justieren einer Teilchenstrahlungsquelle gegenüber einem
Bestrahlungsobjekt oder zum Richten der Strahlungsquelle auf dieses Objekt ist damit
nicht gegeben.
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Aus der Zeitschrift »The Journal of the British Institution of Radio
Engineers«, Bd. 14, 1954, August, Nr. 8, S. 361 bis 375, und aus der bereits genannten
Literaturstelle in der Zeitschrift »Philips Technical Review« sind ferner Bestrahlungsvorrichtungen
mit Teilchen-Linearbeschleunigern bekannt, bei denen der Strahl aus einem vertikal
einstellbaren Linearbeschleuniger ohne Umlenkung auf das zu bestrahlende Objekt
gerichtet wird. Der Linearbeschleuniger ist dabei mittels eines Gerüstes, welches
ihn an seinem dem Bestrahlungsobjekt abgewandten Ende hält, um eine horizontale
Achse so schwenkbar, daß ähnlich wie bei der bereits erwähnten Anordnung mit ortsfest
angeordnetem horizontalem Teilchen-Linearbeschleuniger mit drehbarem Umlenkkopf
für die Strahlung diese unter verschiedenem Winkel gegenüber der Horizontalen auf
verschiedene Stellen gerichtet werden kann. Gegenüber der zuerst genannten bekannten
Anordnung hat diese Anordnung mit dem vertikalstehenden Linearbeschleuniger jedoch
den Nachteil einer übergroßen Bauhöhe des Bestrahlungshauses und eines sehr aufwendigen
Haltegerüstes und schließlich eines bei jedem Stellungswechsel unter verschiedenem
Winkel am Strahlsystem, wie den Blenden der Beschleunigungsstufen, angreifenden
Schwerkraftfeldes, was zu Störungen führen kann.
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Zu erwähnen sind noch horizontal angeordnete leichtgewichtige Röntgenröhren
gemäß dem deutschen Patent 526 555 und dem USA.-Patent 2 913 619,
die
aus ihrer horizontalen Lage in Schräglage verschwenkbar sind, wobei auch eine Verstellung
der horizontalen Anordnung möglich ist. Bei keiner der beiden Anordnungen wird der
Röntgenstrahl umgelenkt. Im erstgenannten Fall tritt lediglich der an einem schräggestellten
Target vom Teilchen-, d. h. Elektronenstrahl erzeugte sekundäre Strahl senkrecht
zur Röhrenachse aus.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bestrahlungsquelle
mit Teilchen-Linearbeschleuniger zu schaffen, die bei geringer Bauhöhe eine gute
Einstellbarkeit der Bestrahlungsquelle gegenüber einem ortsfest angeordneten Bestrahlungsobjekt
ermöglicht und dabei möglichst vielseitig und störunanfällig arbeitet.
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Zum Lösen dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer Bestrahlungsvorrichtung,
bestehend aus einem Teilchen-Linearbeschleuniger mit horizontaler Achse und einer
Umlenkvorrichtung, aus, die das aus dem Beschleuniger austretende Teilchenstrahlbündel
quer zu seiner ursprünglichen Richtung auf das zu bestrahlende Objekt umlenkt, wie
es bei der erstbesprochenen Anordnung der Fall ist.
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Nach der Erfindung ist vorgesehen, daß der Beschleuniger unter Beibehaltung
der horizontalen Achsenlage bewegbar ist.
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Die Erfindung ermöglicht eine niedrigbauende Bauweise der Bestrahlungsvorrichtung,
so daß ohne übermäßig hohe Bestrahlungsräume ausgekommen werden kann. Die Erfindung
gibt die Möglichkeit, den Linearbeschleuniger je nach Bedarf in der Höhe, in der
Winkelrichtung oder in der Seitenlage zu verstellen, ohne daß eine Änderung des
Angriffs des Schwerefeldes am Linearbeschleuniger wirksam wird. Dabei ist je nach
den Erfordernissen ein großer Spielraum der Einstellbarkeit gegeben.
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Grundsätzlich läßt sich die Erfindung sowohl zur Justierung der Bestrahlungsquelle
gegenüber einem Bestrahlungsobjekt als auch bei der Verteilung der Strahlungsdosis
über eine begrenzte Bestrahlungsfläche verwenden. Die Erfindung bietet insbesondere
Vorteile in der Therapie und bei der Bestrahlung von organischen, lebenden Substanzen
und allgemein von lage- oder erschütterungsempfindlichen Substanzen, die, nachdem
sie einmal in eine vorgegebene Position gebracht wurden, nicht mehr bewegt werden
dürfen. So ist die Möglichkeit gegeben, eine Person in normaler Lage auf einem Tisch
von verschiedener Stelle aus zu bestrahlen, ohne die Person der psychischen oder
organischen Belastung einer Verstellung des Lagertisches aussetzen zu müssen. Entsprechendes
gilt im Fall von Substanzen, die während der Bestrahlung nicht bewegt werden sollen.
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Auch bei der Erfindung ist, wie bei der bekannten Anordnung mit stationär
angeordnetem horizontalem Teilchenbeschleuniger, vorzugsweise vorgesehen, daß die
Umlenkvorrichtung um die Achse des Teilchenbeschleunigers drehbar ist. Dies gibt
beispielsweise den Vorteil, eine Grobjustierung mittels des relativ schwerfällig
bewegbaren ganzen Linearbeschleunigers und eine Feinjustierung oder eine Abtastbewegung
mittels der leichter bewegbaren Umlenkvorrichtung vorzunehmen.
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Es versteht sich, daß ein Teilchen-Linearbeschleuniger gemäß der Erfindung
unter Beibehaltung seiner waagerechten Achse waagerecht verschoben werden fiann,
beispielsweise mittels eines Laufwagens. Vorzugsweise ist jedoch, gegebenenfalls
zusätzlich, die Möglichkeit gegeben, daß der Teilchenbeschleuniger vertikal verschiebbar
ist. Hierzu kann der Teilchenbeschleuniger beispielsweise an einem teleskopischen,
druckmittelbetätigten Gestänge aufgehängt sein; welches neben der erforderlichen
Stabilität des schwergewichtigen Beschleunigers auch eine gute Justierungsmöglichkeit
gewährleistet.
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Nach der Erfindung kann auch vorgesehen sein, daß der Teilchenbeschleuniger
um eine zur Beschleunigungsachse parallele, aber mit ihr nicht zusammenfallende
Achse drehbar ist. Bei dieser Bewegungsmöglichkeit setzt sich die Verstellbewegung
des Teilchenbeschleunigers aus einer vertikalen und einer seitlichen Komponente
zusammen, wie es in manchen Justierungsfällen erwünscht sein kann.
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Die Umlenkvorrichtung kann nach der Erfindung an einem frei tragenden
Ende des Teilchenbeschleunigers vorgesehen sein. Dies ermöglicht es, auch mit einem
Teilchen-Linearbeschleuniger Bestrahlungen in hohlen Räumen vornehmen zu können.
Ein weiterer Vorteil kann in einer psychischen Entlastung eines Patienten bestehen,
der bei dieser Anordnung nicht das ganze Haltegestänge des Teilchen-Linearbeschleunigers
über sich sieht, sondern allenfalls den Bestrahlungskopf. Vorzugsweise lenkt die
Umlenkvorrichtung den Teilchenstrahl um 90° um.
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Es ist erwünscht, daß die Umlenkvorrichtung relativ wenig Raum einnimmt
und nicht zu schwer ist. Nach der Erfindung hat es sich gezeigt, daß dies am besten
dadurch gewährleistet wird, wenn der horizontale Teilchenstrahl in der Umlenkvorrichtung
auf einem von dem zu bestrahlenden Objekt wegweisenden Umweg geführt wird.
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Zur Schaffung dieses Umweges haben sich zwei Alternativlösungen bewährt,
die je nach den speziellen Möglichkeiten und Erfordernissen eingesetzt werden können.
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Die eine Alternativlösung besteht darin, daß in der Umlenkvorrichtung
zwei Sektormagnetfelder hintereinander angeordnet sind, von denen das vom Teilchenstrahl
zuerst durchsetzte diesen vom zu bestrahlenden Objekt weg und das nachfolgende zum
Objekt hin lenkt.
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Die andere Alternativlösung besteht darin, daß in der Umlenkvorrichtung
ein magnetisches Sektorfeld vorgesehen ist, das den Teilchenstrahl über eine vom
zu bestrahlenden Objekt wegführende Umkehrschleife auf das Objekt richtet.
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Auch eine Bestrahlungsvorrichtung gemäß der Erfindung kann ähnlich
wie eine Röntgenröhre dazu
verwendet werden, mit dem primären Teilchenstrahl
Sekundärstrahlen zu erzeugen.
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Hierzu ist nach der Erfindung vorgesehen, daß zur Erzeugung von Sekundärstrahlen
in der Umlenkvorrichtung ein Target angeordnet ist.
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Häufig ist es indessen erwünscht, sowohl den Primärstrahl als auch
einen Sekundärstrahl für Bestrahlungszwecke zur Verfügung haben zu können und zwischen
diesen beiden Bestrahlungsmöglichkeiten umschalten zu können. Dies wird nach der
Erfindung dadurch verwirklicht, daß einem mit dem Target versehenen magnetischen
Sektorfeld wahlweise ein anderes Sektorfeld vorschaltbar ist, das den Teilchenstrahl
am Target vorbei durch dessen Sektormagnetfeld zum zu bestrahlenden Objekt lenkt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung
im Zusammenhang mit den Figuren erläutert. Von den Figuren zeigt
F
i g. 1 eine schematische Darstellung einer Bestrahlungsvorrichtung, F i g. 2 eine
Darstellung der Vorrichtung entsprechend den Schnittlinien 2-2 der F i g. 1, F i
g. 3 und 4 weitere Abbildungen der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung, wobei
diese so ausgebildet ist, daß Röntgenstrahlen auf verschiedene Stellen der Innenwandung
eines Zylinderkörpers gerichtet werden, F i g. 5 eine teilweise geschnittene Darstellung
des Bestrahlungskopfes einer Bestrahlungsvorrichtung gemäß den F i g. 1 bis 4, F
i g. 6 eine Seitenansicht einer für therapeutische Zwecke geeigneten Bestrahlungsvorrichtung,
F i g. 7 eine Vorderansicht der in F i g. 6 dargestellten Anlage entsprechend der
Linie 7-7, F i g. 8 eine Seitenansicht einer Ablenkvorrichtung für die Partikeln,
die in dem Apparatekopf einer Bestrahlungsvorrichtung gemäß den F i g. 6 und 7 Anwendung
finden kann, F i g. 9 eine schematische Darstellung einer Ablenkvorrichtung, durch
die der aus den Partikeln bestehende Strahl um 90° in bezug auf seine ursprüngliche
Richtung abgelenkt werden kann und auf einen kleinen Fleck fokussiert werden kann,
F i g. 10 eine schematische Darstellung einer weiteren Anordnung zum Ablenken des
aus den Partikeln bestehenden Strahles um 90° in bezug auf die ursprüngliche Richtung,
F i g. 11 einen Längsschnitt des in F i g. 10 gezeigten, aus Partikeln bestehenden
Strahles entsprechend der Linie 10-10, wobei die Betrachtungsrichtung durch die
Pfeile wiedergegeben ist und der aus Elektronen bestehende Strahl eine gerade Linie
bildet, F i g. 12 eine andere Ausführungsform der in F i g. 10 gezeigten Anordnung,
F i g. 13 einen Querschnitt des in F i g. 12 gezeigten Strahles entsprechend der
Linie 13-13, wobei der Elektronenstrahl in gerader Linie verlaufend angenommen ist,
F i g. 14 eine schematische Darstellung einer anderen Vorrichtung zum Ablenken des
aus den Partikeln bestehenden Strahles, F i g. 15 einen Längsschnitt des in F i
g. 14 gezeigten, aus Partikeln bestehenden Strahles, wobei in F i g. 9.4 die Schnittlinien
und die Richtung durch die Linie 15-15 und die Pfeile gekennzeichnet sind, F i g.
16 einen Längsschnitt des aus Partikeln und Röntgenstrahlen bestehenden in F i g.
14 gezeigten Strahles, entsprechend der Linie 16-16 der F i g. 14.
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Die in den Zeichnungen dargestellten und nachstehend erörterten Bestrahlungsvorrichtungen
sind im wesentlichen dazu bestimmt, einen aus Elektronen bestehenden Strahl auf
eine bestimmte Fläche oder ein zu bestrahlendes Objekt zu richten. Die Objekte können
aber auch mit anderen Partikeln bestrahlt werden, beispielsweise mit Protonen oder
Deuteronen. Ferner können die Bestrahlungsgeräte entweder mit pulsierenden oder
mit kontinuierlichen Strahlen arbeiten.
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Bei den F i g. 1 bis 5 ist ein Bestrahlungskopf 21
drehbar am
Ende eines linearen Beschleunigers 22 angeordnet. Der Partikelbeschleuniger 22 ist
horizontal angeordnet, wobei seine zugehörigen elektronischen Geräte in einem Gehäuse
23 am Ende des vertikal einschiebbaren und drehbaren Trägers 24
angeordnet
sind und das obere Ende des Trägers an einer Laufkatze 25 befestigt ist, welche
in der Längsrichtung und in der Querrichtung des Raumes, in welchem der Beschleuniger
22 aufgestellt ist, verschiebbar ist.
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Dadurch, daß der Bestrahlungskopf drehbar am Ende der horizontal angeordneten
Beschleunigervorrichtung vorgesehen ist, kann der Strahl zur Bestrahlung im wesentlichen
überall hin innerhalb des den Beschleuniger 22 enthaltenden Raumes gerichtet werden.
Wenn daher der Bestrahlungskopf 21 ein Röntgenstrahlenbündel erzeugt, wie es für
die Zwecke der industriellen Radiographie zur Anwendung gelangt, so kann die die
Röntgenstrahlen erzeugende Quelle bei dieser Anordnung näher dem Boden, der Decke
oder den Wänden des Raumes gebracht werden. Es kann ferner, wie die F i g. 3 und
4 zeigen, der Bestrahlungskopf 21 in einen Hohlzylinder eingebracht werden, und
es kann eine Radiographie von innen her dadurch durchgeführt werden, daß der Bestrahlungskopf
21 um die horizontale Achse des Beschleunigers 22 gedreht wird.
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In F i g. 5 ist der Kopfteil 21 eines für industrielle radiographische
Zwecke geeigneten Gerätes dargestellt, wobei der Kopfteil aus einem ersten und einem
zweiten ablenkenden Magneten 26 und 27 besteht, weleche dem Zweck dienen, den Kathodenstrahl
28,
der aus dem Beschleuniger 22 austritt, zunächst um einen kleinen Winkel
abzulenken und dann den aus den Partikeln bestehenden Strahl zur Achse des Beschleunigers
hin abzulenken, so daß er die Beschleunigerachse im wesentlichen rechtwinklig schneidet.
Die Anordnung, welche in dieser Weise den aus den Partikeln bestehenden Strahl ablenkt
und ihn auf einen kleinen Fleck fokussiert, obwohl der Strahl aus Partikeln verschiedener
Energien besteht, wird nachstehend im Zusammenhang mit F i g. 9 erörtert. An der
Stelle, an der der aus den abgelenkten Partikeln bestehende Strahl die Achse des
Beschleunigers schneidet, ist eine Röntgenstrahlenanode 28' angeordnet, beispielsweise
kann dieselbe aus einem durch einen Motor zum Drehen gebrachten Stab 29 bestehen,
so daß infolge der Drehung der Röntgenstrahlenanode 28' sich eine hohe Lebensdauer
der Anordnung ergibt. Die Röntgenstrahlen, die von der Anode 28' ausgehen, durchsetzen
eine Vorrichtung 31, welche das Strahlenbündel gleichmäßiger macht und beispielsweise
aus einem Aluminiumkörper besteht, der in der Mitte eine größere Dicke als an den
Rändern hat und auf diese Weise die Intensitätsverteilung im Querschnitt des Strahlenbündels
gleichmäßig macht. Das Röntgenstrahlenbündel wird durch einen beispielsweise aus
Blei bestehenden Kollimator 32 begrenzt, und der übrige Raum um den zweiten Ablenkmagneten
und die Röntgenstrahlenanode 28' herum wird durch eine Bleiabschirmung 33 abgeschirmt,
so daß weitere Strahlung als durch den Kollimator 32 nicht austreten kann.
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In den F i g. 6 bis 8 ist eine den Zwecken der Therapie dienende Anlage
beschrieben. Ein Bestrahlungskopf 41 ist am Ende der horizontalen Beschleunigeranordnung
42 vorgesehen, wobei die Beschleunigervorrichtung durch eine kranähnliche Anordnung
43 mit Gegengewicht drehbar um die Horizontalachse 55 angeordnet ist; die Horizontalachse
durchsetzt den Punkt 40, der sich an der zu bestrahlenden Stelle des Patienten befindet.
Die Röntgenstrahlung wird senkrecht auf den Punkt 40 gerichtet, der auf der Achse
des kranartigen Traggestelles liegt, und es kann, ohne daß viel Platz oberhalb der
Be-
Strahlungsstelle erforderlich ist, die Anordnung vollständig
um den Punkt 40 rotieren. Eine derartige Anordnung paßt in einen Raum von
nur 51/2 bis 6 m Höhe.
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Der Patient wird auf das Behandlungsbett 44 mit der zu bestrahlenden
kranken Stelle im Punkt 40 gelegt. Das Lagerbett ist vertikal verschiebbar
an einem Pfosten 44' angeordnet, der im Abstand von der Vertikalachse 56
liegt, die den Punkt 40 durchsetzt, so daß der Bestrahlungskopf 41 unterhalb des
Punktes 40 vorbeigeführt werden kann. Der Pfosten 44' ist auf einer
horizontalen Fußplatte 45 angeordnet, welche um eine den Punkt 40 durchsetzende
Vertikalachse 56 gedreht werden kann. Auf diese Weise kann die kranähnliche Tragvorrichtung
um 360° in einer Vertikalebene rotieren, welche den Punkt 40
durchsetzt, und
der Patient kann in der Horizontalebene fast um 360° gedreht werden, so daß praktisch
von jeder Richtung her die erkrankte Stelle bestrahlt werden kann. Es ist offensichtlich,
daß an Stelle des Lagerbettes 44 auch ein Sessel verwendet werden kann.
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Der Bestrahlungskopf 41 enthält eine Magnetenanordnung, die in den
F i g. 10 bis 13 dargestellt ist, wobei der die Beschleunigeranordnung 42 verlassende,
aus Elektronen bestehende Strahl 28 im wesentlichen um 270° umgelenkt wird und auf
die die Anode bzw. Antikathode 47 bildende Fläche gerichtet wird. Die von dieser
Fläche ausgehende Röntgenstrahlung wird auf einen kleinen räumlichen Winkel durch
die Kollimatoranordnung 48 beschränkt und dann zusätzlich auf die gewünschte Fleckgröße
durch zwei Paar beweglicher Blendenbacken 49 begrenzt. Es kann auch ein Licht
51 auf die zu bestrahlende Fläche durch einen im Weg der Röntgenstrahlen liegenden
Spiegel 52 gerichtet werden. Es folgt dann das Licht 51 dem Strahlengang der Röntgenstrahlen.
Ein Keil 53 kann in den Weg der Röntgenstrahlen gebracht werden, wenn der
Patient auf der einen Seite liegt, so daß die Intensität der Röntgenstrahlung auf
der erkrankten Stelle im wesentlichen gleichmäßig ist, obwohl die Röntgenstrahlen
zum Teil eine größere Entfernung in dem Gewebe zu durchsetzen haben.
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In F i g. 9 ist gezeigt, wie die die Beschleunigeranordnung verlassenden
Ladungsträger, die eine Energiestreuung von etwa 10% haben, um einen geringen Winkel
von der Achse der Beschleunigervorrichtung abgelenkt werden, indem sie die Polstücke
eines ersten Ablenkungsmagneten 26 durchsetzen und dann zur Achse der die Partikeln
beschleunigenden Vorrichtung zurückgelenkt werden, nachdem sie die Polstücke eines
zweiten Magneten 27 durchsetzt haben. Auf diese Weise wird der Strahl der Ladungsträger
fokussiert, so daß er die Achse der Beschleunigervorrichtung unter einem rechten
Winkel schneidet und auf einen kleinen Fleck konzentriert ist. Die Ablenkung in
dem ersten Ablenkungsmagneten 26 bewirkt eine Divergenz der Strahlen verschiedener
Energie und bewirkt ferner, daß die Strahlen gleicher Energie horizontal konvergieren..
Der zweite Ablenkungsmagnet 27 lenkt die Strahlen in umgekehrter Richtung ab und
bewirkt, daß Strahlen verschiedener Energien in der Horizontalebene auf einen kleinen
Fleck zusammengezogen werden.
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Die Lage des Energiefokussierungspunktes ist im wesentlichen bestimmt
durch den Eintrittswinkel in den zweiten Ablenkmagneten 27. Die Lage des horizontalen
Fokussierungspunktes kann dadurch verändert werden, daß die Eintrittswinkel oder
die Austrittswinkel oder der Krümmungsradius des ersten Ablenkungsmagneten 26 geändert
wird. .Durch geeignete Abstimmung der Parameter aufeinander können die beiden Fokussierungspunkte
zum Zusammenfallen gebracht werden. Die Lage des vertikalen Fokussierungspunktes
kann dadurch geändert werden, daß das Verhältnis der Spaltradien des zweiten Magneten
geändert wird, wodurch die Ablenkung in den magnetischen Randfeldern beeinflußt
wird. Indem man in geeigneter Weise den vertikalen Fokussierungspunkt verschiebt,
kann er zum Zusammenfallen mit den beiden anderen Fokussierungspunkten gebracht
werden, so daß ein sehr kleiner, die Röntgenstrahlung erzeugender Brennfleck entsteht.
Radiographische Anwendungen erfordern sehr kleine Elektronenbrennflecke, damit eine
punktförmige Röntgenstrahlenquelle entsteht und man eine scharfe Abbildung an dem
Röntgenfilm um die bestrahlte Stelle herum erhält. Dadurch, daß zwei Ablenkungsmagneten
26 und 27 verwendet werden, ist es möglich, Elektronen von 10 MeV und einer Energiestreuung
von 10%, die ursprünglich einen Strahl von 5 mm Durchmesser bilden, auf 1 mm Durchmesser
des Brennfleckes zu konzentrieren.
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Dabei liegt der Elektronenbrennfleck auf der Rotationsachse des Bestrahlungskopfes.
Wenn auf diese Weise, wie die F i g. 3 und 4 zeigen, ein Zylinder von der Innenseite
her bestrahlt wird, wobei ein Röntgenfilm an der Außenseite des Zylinders vorgesehen
ist, so ist die Röntgenstrahlenquelle, welche eine Bestrahlung über 360° bewirkt,
der Punkt auf der Rotationsachse des Bestrahlungskopfes.
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In den F i g. 10 und 11 sind Vertikal- und Horizontalschnitte durch
den aus den Partikeln bestehenden Strahl gezeigt, wobei der Strahl im wesentlichen
um 270° abgelenkt wird, nachdem er die Polstücke des Ablenkungsmagneten 50 durchsetzt
hat. Der aus dem Ablenkungsmagneten 50 austretende Strahl ist ein im wesentlichen
paralles Strahlenbündel, wobei der austretende Strahl einen etwas größeren Querschnitt
als der eintretende Strahl hat. Die Fokussierungseigenschaften in der Vertikalebene
können dadurch beeinflußt werden, daß der Luftspalt geändert wird und dadurch die
Randfelder beeinflußt werden.
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Es kann auch, wie in den F i g. 12 und 13 gezeigt, der Strahl um einen
im wesentlichen 270° betragenden Winkel abgelenkt werden und in einiger Entfernung
von dem Magneten ein Brennpunkt erzeugt werden, in dem der Ablenkungsmagnet 50'
dem zuvor erörterten Magneten 50 ähnlich ist, jedoch eine in geringem Maße
konkave Eintrittspolfläche hat. Mit einer solchen Anordnung wird der Kathodenstrahl
auf einen kleineren Fleck konzentriert, und die von den Elektronen zu treffende
Stelle kann, wie gewnüscht, auf der Achse der Beschleunigervorrichtung liegen.
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Bei Therapiegeräten, bei denen ein Kathodenstrahl auf eine Fläche
gerichtet wird, um Röntgenstrahlen zur Bestrahlung einer erkrankten Stelle hervorzurufen,
ist es besonders wichtig, daß bei geringen Schwankungen in der Energie der Strahlung
der aus den Ladungsträgern bestehende Strahl senkrecht auf die die Röntgenstrahlen
erzeugende Fläche auftrifft, da sonst eine größere Bestrahlungsdosis auf eine Stelle
des Erkrankungsherdes fällt als auf eine andere. Die vorliegende Vorrichtung verwendet
eine Magnetenanordnung, bei der geringe Änderungen
der Energie des
die Beschleunigervorrichtung verlassenden Strahles keine wesentliche Änderung der
Achsrichtung des von der von den Ladungsträgern beaufschlagten Stelle ausgehenden
Röntgenstrahlenbündels zur Folge hat.
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Bei den Magnetenanordnungen gemäß den F i g 10 bis 13 haben Ladungsträger
höherer Energie einen längeren Weg zwischen den ablenkenden Magneten 50 und werden
daher im wesentlichen um den gleichen Winkel abgelenkt wie die Ladungsträger geringerer
Energie. Auf diese Weise treffen die Strahlen aller Energien die Ausgangsstelle
der Röntgenstrahlung im wesentlichen rechtwinklig, und es bleibt daher die Achse
des Röntgenstrahlenbündels senkrecht auf die Fläche gerichtet und direkt so gerichtet,
daß sie auf die zu bestrahlende Stelle des Patienten fällt. Es ist auf diese Weise
ausgeschlossen, daß eine Änderung der Energie der Ladungsträger eine größere Bestrahlungsdosis
an irgendeiner Stelle der zu bestrahlenden Fläche bewirkt.
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In den F i g. 14 bis 16 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt,
wobei entweder der aus den Ladungsträgern bestehende Strahl um 90° in bezug auf
die Achse der Beschleunigervorrichtung abgelenkt und auf das zu bestrahlende Objekt
gerichtet werden kann oder auf eine Fläche gerichtet werden kann, an der Röntgenstrahlen
erzeugt werden, die dann auf das zu bestrahlende Objekt gerichtet werden.
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Für direkte Bestrahlung geht der aus den Ladungsträgern bestehende
Strahl 28, der die Beschleunigervorrichtung verläßt, durch die Polstücke des ablenkenden
Magneten 61, welcher die Ladungsträger von der Achse der Beschleunigervorrichtung
ablenkt. Die Ladungsträger durchsetzen dann die Polstücke eines zweiten ablenkenden
Magneten 62. Zwischen den Polstücken 62 des zweiten Ablenkungsmagneten durchsetzen
die Ladungsträger höherer Energie einen größeren Weg und werden daher einem stärkeren
Magnetfeld unterworfen, so daß sie im wesentlichen um den gleichen Winkel abgelenkt
werden wie die Ladungsträger geringerer Energie. Nach dem Austreten aus den Polstücken
62 des zweiten Ablenkungsmagneten divergiert das Strahlenbündel etwas, so daß eine
Bestrahlung eines breiten Objektes stattfinden kann.
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F i g.15 zeigt eine Draufsicht auf den aus dem Ladungsträger bestehenden
Strahl zwischen den Magneten 61 und 62.
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Wenn Röntgenstrahlen mit der Anordnung gemäß F i g.14 erzeugt werden
sollen, wird der Elektromagnet 61 abgeschaltet, und die Ladungsträger
28
verlaufen längs der Achse der Beschleunigervorrichtung, bis sie in den
Spalt zwischen den Polstücken des zweiten Ablenkungsmagneten 62 eintreten. Wenn
die Eintrittsfläche des Magneten 62 senkrecht zu dem Strahl 28 der Ladungsträger
ist, so ergeben sich horizontale Brennpunkte in einer Ebene, die die Erzeugungsfläche
63 der Röntgenstrahlen enthält. Diese Fläche liegt ungefähr unter 45° sowohl zu
der Eintritts- als auch zu der Austrittsrichtung. Die aus Partikeln geringerer Energie
bestehenden Strahlen werden um 90° auf einem kürzeren Radius abgelenkt, und die
Strahlen, die aus Partikeln höherer Energie bestehen, werden um 90° auf einem größeren
Krümmungsradius abgelenkt. Die Strahlen außerordentlich geringer Energie gehen an
der Fläche vorbei und werden in einer abgeschirmten becherförmigen Elektrode gesammelt.
Auf diese Weise liegt die Achse des Röntgenstrahlenbündels stets in der gleichen
Richtung, auch wenn die Energie der Anlage schwankt; es erzeugt daher eine Schwankung
der Energie der Elektronen keine Asymmetrie in dem Röntgenstrahlenfeld.
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Die Eintrittsfläche des Magneten 62 kann gegebenenfalls etwas schräg
sein, so daß eine geringe Konvergenz in vertikaler Richtung sich in dem durch die
Ladungsträger gebildeten und auf die Erzeugungsfläche der Röntgenstrahlen fallenden
Strahl ergibt, wodurch eine geringe Verzögerung des Strahles in horizontaler Richtung
sich einstellt. F i g. 16 zeigt eine Ansicht des aus den Ladungsträgern bestehenden
Strahles, wenn die Polstücke des Magneten 62 etwas abgeschrägt sind, so daß sich
eine geringe Konvergenz in vertikaler Richtung ergibt. In diesem Fall divergieren
auch die Kathodenstrahlen nach Durchsetzen der Magnetenanordnung 63 nicht so stark.