DE2218237C3 - Sicherheitseinrichtung zur Kontrolle eines von einer Strahlungsquelle gelieferten Strahlungsbündels mit zwei im Weg des Strahlungsbündels hintereinander angeordneten Ionisationskammern - Google Patents
Sicherheitseinrichtung zur Kontrolle eines von einer Strahlungsquelle gelieferten Strahlungsbündels mit zwei im Weg des Strahlungsbündels hintereinander angeordneten IonisationskammernInfo
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Description
Ein Meßwert Null bedeutet, daß das zu messende Stahlblech die gleiche Dicke wie das Vergleichsstück
hat, während ein Ausschlag eine Abweichung von der Solldicke anzeigt Bei dieser bekannten Vorrichtung
erfolgt keine Messung der Strahlungsdosis, und es ist vor allem nicht möglich, die Strahlungsquelle beim
überschreiten einer vorbestimmten Strahlungsdosis abzuschalten.*
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Sicherheitseinrichtung der eingangs angegebenen Art
so auszubilden, daß sie unter Erfassung aller praktisch vorkommenden Fehlerquellen eigensicher ist, so daß die
Strahlungsquelle nicht nur beim Erreichen der vorbestimmten Strahlungsdosis, sondern auch beim Ausfall
irgendeines Teils des Geräts mit Sicherheit abgeschaltet wird.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an jede der Ionisationskammern eine eigene
Strahlungsmeßschaltung angeschlossen ist, deren jede eine integrierende Vorverstärkerschaltung enthält,
deren Ausgangssigna] über jeweils einen Verstärker jeweils einer Quantisierungsanordnung zugefuirt wird,
an die jeweils ein speichernder elektromechinischer
Zähler angeschlossen ist, daß die elektromechanischen Zähler Schalter steuern, die in Serie in einem
Sicherheitsstromkreis liegen, daß die Ausgangssignale der beiden Verstärker den beiden Eingängen einer
ersten elektronischen Vergleichsschaltung zugeführt werden, die einen weiteren, in Serie im Sicherheitsstromkreis liegenden Schalter öffnet, wenn die Differenz
ihrer Eingangssignale einen vorbestimmten Wert überschreitet, und daß die Ausgangssignale der beiden
Verstärker den beiden Eingängen einer zweiten elektronischen Vergleichsschaltung zugeführt werden,
die außerdem von einer Spannungsquelle eine der gewünschten Dosis entsprechende Bezugsspannung
empfängt und einen weiteren, in Serie im Sicherheitsstromkreis liegenden Schalter steuert
Bei der Sicherheitseinrichtung nach der Erfindung sind dadurch, daß jede Ionisationskammer mit einer
eigenen Strahlungsmeßschaltung verbunden ist, zunächst zwei voneinander völlig unabhängige Dosimeter
gebildet, so daß bereits durch diese Verdoppelung eine erhöhte Sicherheit erzielt ist, weil beim Ausfall eines der
beiden Dosimeter das andere Dosimeter mit großer Wahrscheinlichkeit voll wirksam bleiben und für sich
allein das Abschalten der Strahlungsquelle beim Erreichen der vorbestimmten Strahlungsdosis abschalten
würde. Zusätzlich ist die Eigensicherheit dadurch gewährleistet, daß die Ausgangssignale der beiden
getrennten Dosimeter in zwei elektronischen Vergleichsschaioingen
einerseits miteinander und andererseits mit einer der gewünschten Dosis entsprechenden
Bezugsspannung verglichen werden; auf diese Weise erfolgt eine Abschaltung der Strahlungsquelle auch vor
dem Erreichen der vorbestimmten Strahlungsdosis, wenn die Ausgangssignale der beiden Dosimeter um
einen gewissen Betrag voneinander oder von der Bezugsspannung abweichen. Dadurch werden insbesondere
alle Gefahrenquellen erfaßt, die auf dem Ausfall eines Teils der Sicherheitseinrichtung selbst beruhen.
Ein Ausführungsbeispiel einer Sicherheitseinrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, die
das Blockschema einer solchen Sicherheitseinrichtung 2eigt.
Die Zeichnung zeigt eine Strahlungsquelle 1, die ein Strahlungsbündel 2 liefen. Diese Strahlungsquelle ist
beispielsweise ein Röntgenstrahlener/ciiger oder ein
linearer Teilchenbeschleuniger Im letzten Fall ist dem Beschleuniger eine Höchstfrequenz-Modulatorschal·
tung zugeordnet, so daß er eine impulsförmige Strahlung liefert
Im Weg des Strahlungsbündels 2 sind nacheinander zwei Ionisationskammern 5 bzw. 6 angeordnet, die mit
Stromversorgung 3 bzw. 4 verbunden sind.
Die Ionisationskammer 5 weist eine einzige Meßelektrode auf. Die Ionisationskammer 6 enthält eine
ίο Meßelektrode, die in vier Sektoren unterteilt ist und
somit die" zusätzliche Funktion einer Zentrierung des
Bündels hat
Der Ausgang der Ionisationskammer.5 ist mit dem Eingang eines Strahlungsmonitors 7 verbunden und die
ι ί Ausgänge der Ionisationskammer 6 sind mit den
Eingängen eines Strahlungsmonitors 8 verbunden. Abgesehen von ihren Eingängen weisen diese Monitoren
den gleichen Aufbau auf, und sie enthalten jeweils eine Strahlungsrneßanordnung.
Der Strahlungsmonitor 7 enthä'/ einen Vorverstärker
9, und der Strahiungsmonito." 8 enthält vier
Vorverstärker 10, 11, 12, 13. Diese Vorverstärker sind
integrierende Vorverstärker herkömmlicher Art, die an ihrem Ausgang eine Gleichspannung abgeben, deren
:5 Amplitude der festgestellten Strahlungsdosis proportional
ist Die Ausgänge der Vorverstärker sind jeweils mit einem Eingang eines Verstärkers 14 bzw. 15
verbunden, der an seinem Ausgang für eine vorbestimmte Strahlur.gsdosis eine vorbesiirpmte Spannung
liefert
Die Ausgänge der Verstärker 14 und 15 sind jeweils mit dem Eingang einer als elektronische Zählanordnung
ausgebildeten Quantisierungsanordnung 16 bzv/. 17 verbunden, die eine quantisierte Messung der zu
dem Ziel geschickten Strahlungsdosis durchführt
Die Quantisierungsanordnungen 16 und 17 sind mit elektromechanischen Zählern 18 bzw. 19 verbunden,
deren Betrieb durch die von den Quantisierun^sanordnungen
16 bzw. 17 abgegebenen Impulse gesteuert werden.
D.i elektromechanischen Zähler 18 und 19, die die
gemessene Dosisangabe speichern, steuern jeweils einen Schalter 21 bzw. 22 des Sicherhsitsstromkreises,
der die Bestrahlungsvorrichtung stillsetzt Dieser Sicherheitsstromkreis wird später genauer beschrieben.
Die von den Verstärkern 14 und 15 erzeugten Signale
werden elektronischen Vergleichsschaltungen 23 und 24 zugeführt, welche weitere Schaker 25 und 26 des
Sicherheitsstromkreises steuern. Eine elektronische Überwachungsschaltung 27 kontrolliert den richtigen
Betrieb der Zähler 18 und 19, wenn sie einen Steuerimpuls abgeben.
Die Vergleichsschaltung 23, die beispielsweise durch einen Differenzverstärker gebildet ist, gibt ein Signal
V) ab, das der Differenz zwischen den von den beiden
Strahlungsmonitoren 7 und 8 gelieferten Signalen proportional ist. Wenn diese Differenz einen vorbestimmten
Wert erreicht, betätigt die Vergleichsschaltung 23 den zugeordneten behälter 25.
mi Die Vergleichsschaltung 24 enthält beispielsweise
zwei Differenzverstärker, die jeweils mit einem Eingang an einen der Strahlungsmonitore / und 8 angeschlossen
sind, während der andere Eingang an eine gemeinsame Quelle 28 angeschlossen ist, die eine ein-
I/, stellbare Bezugsspannung liefert, die der gewünschten
abgegebenen Dosis entspricht. Die Ausgänge der Differenzverstärker sind zusammengefaßt, und das dadurch
gelieferte Signal betätigt den zugehörigen
Ti 18 237
Schalter 26. wenn der Wert dieses Signals von dem vorbestimmten Wert verschieden ist.
Die elektronische Überwachungsschaltung 27 überprüft, ob jeder der Zähler 18 und 19 durch die von den
Quantisierungsanordnungen 16 und 17 abgegebenen Impulse auch richtig betätigt worden ist. Zu diesem
Zweck bildet eine elektronische Anordnung eine zeillich
kontinuierlich ansteigende Spannung, und wenn diese Spannung nicht periodisch durch den Steuerstrom der
Sähler 18 und 19 auf Null zurückgestellt wird, löst sie die Betätigung eines Schalters 29 aus.
Der zuvor beschriebene Sicherheitsstromkreis steuert den Betrieb der gesamten Bestrahlungsvorrichtung
und besteht im wesentlichen aus einem elektrischen Ruhestromkreis, der zwischen den Klemmen 20
und 30 die fünf in Serie geschalteten Schalter 21, 22, 25, 26 und 29 enthalt. Durch das öffnen eines beliebigen
Schalters wird der Betrieb der Bestrahlungsvorrichtung stillgesetzt.
Es ist zu bemerken, daß die fünf Steuersignale für d\c
Schalter auch dazu verwendet werden können, vor der Auslösung des Stillsetzens der Bestrahlungsvorrichtung
ein optisches und/oder akustiscl.es Alarmsystem für die
Betriebsgefahr auszulösen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Sicherheitseinrichtung zur Kontrolle eines von einer Strahlungsquelle gelieferten Strahlungsbündels,
mit zwei im Weg des Strahlungsbündels hintereinander angeordneten Ionisationskammern,
die Signale liefern, die der Intensität der durch die Ionisationskammern gehenden Strahlung proportional
sind, und mit einer an die Ionisationskammern angeschlossenen Meßeinrichtung, die auf die Differenz
der Ausgangssignale der Ionisationskammern anspricht und eine Abschalteinrichtung betätigt,
wenn die sich aus der Differenz ergebende gemessene Strahlungsdosis einen vorbestimmten
Wert überschreitet, dadurch gekennzeichnet,
daß an jede der Ionisationskammern (5 bzw. 6) pine eigene Strahlungsmeßschahung (7 bzw. 8)
angeschlossen ist, deren jede eine integrierende Vorverstärke .schaltung (9 bzw. 10, 11, 12, 13)
enthält, deren Ausganguigna! über jeweils einen
Verstärker (14 bzw. 15) jeweils einer Quantisierungsanordnung (16 bzw. 17) zugeführt wird, an die
jeweils ein speichernder elekiromechanischer Zähler (18 bzw. 19) angeschlossen ist, daß die
elektromechanischen Zähler (IS bzw. 19) Schalter (21 bzw. 22) steuern, die in Serie in einem
Sicherheitsstromkreis (20, 30) liegen, daß die Ausgangssignale der beiden Verstärker (14 bzw.
15) den beiden Eingängen einer ersten elektronisehen Vergleichsschaltung (23) zugeführt werden,
die einen weiteren, in Serie im S'dierheitsstromkreis
(20, 30) liegenden Schalter (23) öffnet, wenn die Differenz ihrer Eingangssignal pinen vorbestimmten
Wert überschreitet, und daß dia Ausgangssignale der beiden Verstärker (14 bzw. 15) den beiden
Eingängen einer zweiten elektronischen Vergleichsschaltung (24) zugeführt werden, die außerdem von
einer Spannungsquelle (28) eine der gewünschten Dosis entsprechende Bezugsspannung empfängt und
einen weiteren, in Serie im Sicherheitsstromkreis (20,30) liegenden Schalter (26) steuert
2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine (6) der Ionisationskammern
eine zur Zentrierung des Bündels in Sektoren unterteilte Elektrode enthält und daß die
dieser Ionisationskammer (6) zugeordnete Vorverstärkerschaltung mehrere integrierende Vorverstärker
(10,11,12,13) enthält, die jeweils mit einem
Elektrodensektor verbunden sind und deren Ausgänge mit mehreren Eingängen des zugeordneten
Verstärkers (15) verbunden sind.
3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltungen
(23, 24) durch Differenzverstärker gebildet sit.'d, die parallel an die beiden Meßschaltungen (7,8)
angeschlossen sind.
4. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die
beiden elektromechanischen Zähler (18, 19) eine eo elektronische Überwachungsschaltung (27) angeschlossen
ist, die so ausgebildet ist, daß sie beim Ausfall eines der Zähler einen in Serie im
Sicherheitsstromkreis (20, 30) liegenden Schalter (29) öffnet. b->
Die Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung zur Kontrolle eines von einer Strahlungsquelle gelieferten
Strahlungsbündels, mit zwei im Weg des Strahlungsbündels hintereinander angeordneten Ionisationskammern,
die Signale liefern, die der Intensität der durch die Ionisationskammern gehenden Strahlung proportional
sind, und mit einer an die Ionisationskammern
angeschlossenen Meßeinrichtung, die auf die Differenz der Ausgangssignale der Ionisationskammern anspricht
und eine Abschalteinrichtung betätigt, wenn die sich aus der Differenz ergebende gemessene Strahlungsdosis
einen vorbestimmten Wert überschreitet
Eine aus der DE-AS 12 43 789 bekannte Einrichtung ■dieser Art zum Messen von Röntgenstrahlen mit zwei
Ionisationskammern ist dazu bestimmt, Fehlbelichtungen des Filmmaterials bei optimal geringer Strahlenbelastung
des Patienten zu vermeiden. Zu diesem Zweck sind die beiden hintereinanderliegenden Ionisationskammern
derart unterschiedlich ausgebildet, daß die eine Ionisationskammer auf harte Röntgenstrahlung
und die andere ionisationskammer auf weiche Röntgenstrahlung anspricht und somit die Differenz der
Kammerströme eine vorgegebene, dem Härtegang des Film-Folien-Materials angepaßte Abhängigkeit von der
Qualität der Strahlung aufweist Maßnahmen zum Schutz des Patienten gegen eine durch Fehler der
Anlage oder Bedienungsfehler verursachte unbeabsichtigte Übergröße der Strahlungsdosis sind nicht vorgesehen;
die Vorrichtung ist auch nicht eigensicher, d. h, sie schaltet die Strahlungsquelle nicht sofort ab, wenn eine
der Ionisationskammern oder die daran angeschlossene Meßeinrichtung ausfällt
Bei einer aus der US-PS 25 66 684 bekannten Anordnung zur Kontrolle der Lage eines Strahlungsbündels mit ebenfalls zwei im Weg des Strahlungsbündels
hintereinander angeordneten Ionisationskammern ist jeweils eine Elektrode jeder Ionisationskammer in
vier Sektoren unterteilt, wobei entweder jeder Sektor mit einer eigenen Strahlungsn?.eßsch,.!:ung verbunden
ist oder jeweils zwei einander gegenüberliegende Sektoren im Sinne einer Differenzbildung mit einer
gemeinsamen Strahlungsmeßschaltung verbunden sind. Jede Ionisationskammer ermöglicht die Kontrolle der
zentrischen Lage des Durchgangspunktes des Strahlungsbündels in bezug auf die in Sektoren unterteilte
Elektrode; durch Verwendung von zwei im Abstand liegenden Ionisationskammern kann die genaue Achsrichtung
des Strahlungsbündels kontrolliert werden. Die Messung der Strahlungsdosis zum Zweck einer
Sicherjjeitsabschaltung ist nich' vorgesehen; auch
werden die von den beiden Ionisationskammern gelieferten Meßsignale nicht miteinander verglichen oder
verknüpft, da dies für die beabsichtigt Lage- und Richtungskontrolle nicht erforderlich ist.
Schließlich ist aus der US-PS 26 47 214 ein Meßgerät mit zwei Ionisationskammern bekannt, das zur Messung
der Dicke von Stahlblechen aufgrund der Abschwächung einer durch das Stahlblech geschickten Röntgenstrahlung
dient; die Messung beruht dabei auf dem Prinzip des Vergleichs mit einem Probestück der
Solldicke. Es sind deshalb im Strahlengang des Röntgenstrahlenbündels zwei nebeneinanderliegende
Ionisationskammern vorgesehen, wobei vor dem Fenster der einen Ionisationskammer das Vergleichsstück
und vor dem Fenster der anderen Ionisationskammer das zu messende Stahlblech angeordnet sind. Eine an die
beiden Ionisationskammern angeordnete MeQschaltung bildet die Differenz der Meßwerte und zeigt diese an.
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