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Die Erfindung betrifft eine kleinvolumige Ionisationskammer mit einem
dreipoligen, koaxialen Zuleitungskabel, welche zur Messung der Dosis bzw. Dosisleistung
von Röntgen- und Gammastrahlung in der Strahlentherapie, der Strahlendiagnostik
sowie zu Strahlenschutzmessungen verwendet werden kann.
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Es sind kleinvolumige Ionisationskammern mit dreipoligem Zuführungskabel
bekannt, bei denen das Kabel aus einem metallischen Innenleiter, einem dazu konzentrischen
Isolator, auf den ein Graphitbelag als zweiter Leiter aufgerieben ist, dessen Leitfähigkeit
mittels eines mit großer Steigung aufgewickelten metallisch blanken Drahtes erhöht
ist, und als drittem Leiter aus einem isolierten Draht, ebenfalls in großer Steigung
aufgewickelt, besteht.
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Bei einer zweiten bekannten Ionisationskammer ist das Kabel dreipolig
koaxial aufgebaut und besteht aus einem metallischen Innenleiter, einem zweiten
Leiter und einem dritten als Außenleiter, die den Innenleiter konzentrisch umgeben
und durch Isolatoren getrennt sind.
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Der zweite Leiter wirkt in beiden Ausführungen als Schutzring. Als
Kabelwerkstoffe finden für den Innenleiter Kupferdraht, für die Isolatoren oft Hochdruckpolyäthylen
und für den zweiten und dritten Leiter unter anderen Kunststoffe, die durch Beimengungen
von Ruß leitfähig gemacht sind, Anwendung. Es ist gebräuchlich, im Ionisationskammeraufbau
den Kabelinnenleiter mit der Innenelektrode, welche von der Außenelektrode konzentrisch
umgeben ist, und den Kabelaußenleiter mit der Außenelektrode über spezielle Konstruktionselemente
elektrisch anzuschließen und mechanisch zu befestigen.
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Weiterhin sind Ionisationskammern bekannt, deren Elektroden aus leitfähigem
und luftäquivalentem Material bestehen.
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Der Nachteil des erstgenannten Zuführungskabels liegt darin, daß sich
bei Biegebeanspruchung der Graphitbelag lösen kann und damit das Schutzringprinzip
gestört werden kann. Weiterhin ist die Kabelsteifigkeit oft zu groß, um für den
Aufbau von Kleinionisationskammern in Schlauchausführung, wie sie für inkorporale
Messungen notwendig sind, geeignet zu sein.
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Die bekannten Kleinstionisationskammern besitzen zusätzliche Konstruktionselemente
zur Verbindung der Elektroden mit den Zuführungsleitern und weisen größere Abmessungen
auf, dadurch ist der Anwendungsbereich z. B. für Körperhöhlenmessungen eingeschränkt.
Durch ihren Aufbau sind sie relativ störanfällig und fertigungsaufwendig, besonders
ist die Kontaktsicherheit mit den Zuführungsleitern infolge oft geringer Kontaktflächen
und möglicher Veränderung des Kontaktdruckes während des Einsatzes der Ionisationskammer
gefährdet.
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Nachteilig ist weiterhin, daß eine zum Abgleich der Kammerempfindlichkeit
auf den Sollwert notwendige Veränderung des effektiven Volumens nur durch erhöhten
Konstruktionsaufwand möglich ist.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kleinvolumige Ionisationskammer
bei weitestgehender Vermeidung der Mängel bekannter Kammeraufbauten unter Verwendung
eines geeigneten Kabels zu schaffen. Sie muß in Verbindung mit dem Zuführungskabel
eine geringe Eigenstörspannung und eine geringe strahleninduzierte Leitfähigkeitsänderung
aufweisen und konstruktiv derart gestaltet sein, daß ein direkter Aufbau der Ionisationskammerelektroden
auf dem Kabel ohne weitere Befestigungs- und Kontaktelemente möglich ist.
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Insbesondere soll durch diese Anordnung eine einfache und sichere
Verbindung zwischen dem Zuführungskabel und den Kammerelektroden gewährleistet und
eine einfache Änderung des Kammervolumens zur Sollwerteinstellung der Kammerempfindlichkeit
ermöglicht werden.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine fertigungstechnisch
einfache Konstruktion zu schaffen, die insbesondere für kleinvolumige Ionisationskammern
mit möglichst kleinem Außendurchmesser, wie sie zur Messung in Körperhöhlen notwendig
sind, geeignet ist. Die dazu benötigten Zuführungselemente, welche zur Weiterleitung
des in der Ionisationskammer entstehenden Ionisationsstroms und zur Zuführung der
notwendigen Saugspannung notwendig sind, müssen das bekannte Schutzringprinzip zur
Vermeidung von Störströmen bei der Messung kleiner Ionisationsströme einhalten,
eine sehr hohe Isolation zwischen der Sammelelektrodenzuführung und dem Schutzring
gewährleisten und eine ausreichende Isolation und Spannungsfestigkeit zwischen dem
Schutzring und dem Masseleiter besitzen. Die Kontaktierung zwischen den Elektroden
der Ionisationskammer und den Zuführungselementen muß derart erfolgen, daß die Energieunabhängigkeit
der vorwiegend luftäquivalenten Elektrodenmaterialien dadurch nicht verschlechtert
wird. Des weiteren müssen die unter Bestrahlung auftretenden strahleninduzierten
Leitfähigkeitsänderungen der Zuführungselemente so klein bleiben, daß die dadurch
bedingten Störungen nur einige Prozent des Ionisationsstroms ausmachen.
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Die Aufgabe wird bei einer kleinvolumigen Ionisationskammer mit einem
dreipoligen, koaxialen Zuleitungskabel, das in der Reihenfolge von innen nach außen
aus einem metallischen Innenleiter, einer Isolatorschicht, einer durch Rußzusätze
leitfähig gemachten Polyäthylenschicht, die als Schutzring dient, einer zweiten
Isolatorschicht, einer zweiten, den Außenleiter bildenden leitfähig gemachten Polyäthylenschicht
und einem Schutzmantel aus Weichpolyvinylchlorid besteht, wobei die Sammelelektrode
der Ionisationskammer durch einen Paßsitz auf dem Innenleiter des Kabels befestigt
und mit ihm kontaktiert ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Außenelektrode
der Ionisationskammer ein Innengewinde aufweist und mit dem am Kabelende mit einem
Gewinde versehenen Außenleiter des Kabels oder mit der am Kabelende mit einem Gewinde
versehenen zweiten Isolatorschicht verschraubt und mit dem Außenleiter leitend verbunden
ist, wobei die Verbindung zwischen der Außenelektrode und dem Kabel nach mittels
des Gewindes erfolgter Justierung des Ionisationskammervolumens durch Verkleben
der Teile durch einen Kleber gesichert ist.
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Zweckmäßigerweise ist dabei das Gewinde auf dem Außenleiter oder auf
der zweiten Isolatorschicht des Kabels thermoplastisch eingeformt. Als Elektrodenmaterial
wird in an sich bekannter Weise leitfähiges, luftäquivalentes Material eingesetzt.
Um mit kleinsten Kammerdimensionen betriebssicher arbeiten zu können, wird der Außenleiter
am Kabelende über eine gewisse Länge entfernt, so daß der zweite Isolator über diese
Länge frei liegt.
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Die Kleinheit der Ionisationskammer nach der
Erfindung
erschließt für diese erweiterte Anwendungsgebiete, z. B. in der Halbtiefen- und
Tiefentherapie (Schlauchkammerausführung). Es sind minimale Dimensionen bei größter
Betriebssicherheit und bei medizinischem Einsatz größte Patientensicherheit gegeben.
Das Konstruktionsprinzip ermöglicht im Vergleich mit bekannten Kammerausführungen
sehr einfachen Kammeraufbau und gewährleistet geringen Fertigungs- und Kostenaufwand,
insbesondere durch den Wegfall von zusätzlichen Konstruktionselementen zur Verbindung
der Zuführungsleitungen mit den Kammerelektroden, wodurch Störquellen entfallen
und die Funktionssicherheit steigt. Das sonst sehr aufwendige Abgleichen des Kammervolumens
auf einen notwendigen Sollwert ist einfach durchführbar. Es können hierdurch Fertigungstoleranzen
gut ausgeglichen werden, und das Arbeiten mit den Anzeigegeräten kann einfacher
und für verschiedene Kammern einheitlich erfolgen. Der spezielle Aufbau erbringt
besondere vorteilhafte Eigenschaften, wie nahezu punktförmige Strahlungsmessung,
gute Richtungsabhängigkeit und geringe Energieabhängigkeit.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand
einer Zeichnung näher erläutert werden.
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Ein dreipoliges, koaxiales Zuführungskabel ist an seinem kammerseitigen
Ende so abisoliert, daß sein metallischer Innenleiter 1 abgestuft von dem ihn umgebenden
Isolator 2 freigelegt ist. Weiterhin ist eine durch Rußzusätze leitfähig gemachte,
als Schutzring dienende Polyäthylenschicht 3 und ein sie umhüllender Isolator 4
gegenüber einer ebenfalls leitfähig gemachten, als Außenleiter dienenden Polyäthylenschicht
5 mit am Ende eingeformtem Gewinde abgestuft freigelegt. Das Kabel weist einen Schutzmantel
6 auf, der noch weiter vom Ende abgesetzt beseitigt ist.
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Auf dem metallischen Innenleiter 1 ist die Sammelelektrode 7 der Ionisationskammer
durch einen Paßsitz befestigt und kontaktiert. Sie besteht aus einem leitfähigen,
luftäquivalenten Material. Dieser gesamte Aufbau wird von einer kappenförmigen,
mit Innengewinde versehenen Außenelektrode 8 abgeschlossen, die auf dem Außenleiter
5 über das Gewinde verstellbar angeordnet ist und die somit ein effektives Volumen
9 der Ionisationskammer begrenzt. Durch das abgesetzte Abisolieren sind das Schutzringprinzip
sowie eine ausreichende Spannungsfestigkeit gewährleistet. Die plastischen Eigenschaften
des Außenleiters 5 mit dem am Ende eingeformten Gewinde gewährleisten einen großflächigen
Kontakt und eine ausreichende Lagefixierung der Außenelektrode B. Nach erfolgter
Justierung des Kammervolumens wird die Außenelektrode 8 mit einem Kleber
10 in ihrer Lage gesichert.