DE2221151A1

DE2221151A1 - Anordnung zur Messung der Strahlungsdosis eines ionisierenden Strahlungsbuendels

Info

Publication number: DE2221151A1
Application number: DE19722221151
Authority: DE
Inventors: Rene Boux
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1971-04-30
Filing date: 1972-04-28
Publication date: 1972-11-16
Also published as: FR2134296A1; NL7205708A; NL160657B; GB1385527A; NL160657C; DE2221151B2; US3808441A; JPS544634B1; FR2134296B1

Description

Anordnung zur Messung der Strahlungsdosis eines ionisierenden Strahlungsbündels

Die Erfindung bezieht sich auf Bestrahlungssysteme und insbesondere auf Anordnungen zur Messung der Strahlungs* dosis von Strahlungsbündeln nach Art von ß-Strahlung oder γ-Strahlung*

In der. Folge sollen solche Bündel als "ionisierende Strahlungen" bezeichnet werden, ohne daß zwischen den beiden Arten unterschieden wird, da ihre physikalischen Wirkungen, die bei der erfindungsgemäßen Anordnung eine Rolle spielen, gleich sind.

Die Strahlungsdosis solcher Strahlungsbündel ist durch die in Röntgen ausgedrückte Menge oder "Dosis" der (elektromagnetischen) Strahlung definiert, die pro Zeiteinheit von einem Ziel empfangen wird, auf das das Bündel auftrifft.

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ORIGINAL INSPECTED

Eine Anordnung zur Messung der Strahlungsdosis eines Bündels muß außer den Informationen über die Messung der Strahlungsdosis auch Informationen hinsichtlich der Lage und der Homogenität des Bündels liefern. Die zu diesem Zweck üblicherweise verwendeten Anordnungen bestehen aus Ionisationskammern mit einer zwischen zwei Platten angeordneten isolierten Fangelektrode von kreisrunder Form, wobei die ganze Anordnung _etwa senkrecht zu der Richtung des Bündels liegt. Die Information über die Lage des Bündels wird durch Vergleich der elektrischen Signale erhalten, die jeweils von einem der vier isolierten Quadranten geliefert v/erden, welche die Fangelektröde bilden; die Information über die Strahlungsdosis wird durch Addition der von allen vier Quadranten gelieferten elektrischen Signale erhalten.

Aus Sicherheitsgründen schreiben die auf diesem Gebiet geltenden internationalen Bestimmungen vor, daß jede Strahlungsdosismeßanordnung zwei getrennte Meßsysteme für die Strahlungsdosis enthalten muß, damit ein eventueller Ausfall eines der Systeme sofort festgestellt werden kann. Dies wird im allgemeinen dadurch erreicht, daß eine zweite Ionisationskammer hinzugefügt wird, deren Fangelektrode nicht notwendigerweise in vier isolierte Quadranten unterteilt sein muß, da diese zweite Ionisationskammer ausschließlich zur Messung der Strahlungsdosis bestimmt ist.

Der Hauptnachteil einer solchen Anordnung besteht darin, daß zwei Ionisationskammern mit völlig verschiedenem Aufbau benötigt werden, die verschiedeilen Schaltungen zugeordnet sind, wodurch die Herstellung

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kompliziert und insbesondere der Fertigungspreis merklich erhöht wird.

Nach der Erfindung ist eine Anordnung zur Messung der Strahlungsdosis und zur Kontrolle der Lage eines ionisie renden Strahlungsbündels mit zwei Paaren von isolierten Fangelektroden, die im V/eg des Bündels angeordnet sind, und mit Einrichtungen zur Verarbeitung der von diesen Elektroden gelieferten elektrischen Signale dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektrodenpaare jeweils in einer von zwei gleichen Ionisationskammern angeordnet sind, von denen jede zwei Endplatten aufweist, wobei die Elektroden und die Endplatten für das Bündel durchlässig sind, daß die Elektroden des gleichen Paares jeweils voneinander durch einen isolierenden Streifen getrennt sind, und daß die Ionisationskammern entlang der gleichen Achse so angeordnet sind, daß die isolierenden Streifen jedes Elektrodenpaares einen von Null verschiedenen Winkel miteinander bilden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:

Fig.1 eine Ausführungsform einer Ionisationskammer der Meßanordnung nach der Erfindung,

Fig.2 eine schematische Darstellung der Anordnung der Farigelektroden der Ionisationskammern der Meßanordnung nach der Erfindung und

Fig.3 das Blockschema der Schaltungen zur Verarbeitung der elektrischen Signale, die von den Fangelektroden der Meßanordnung nach der Erfindung geliefert v/erden.

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Fig.1 zeigt' eine Ausführungsform einer der Ionisationskammern, aus denen die Meßanordnung besteht. Jede Ionisationskammer enthält zwei Endplatten 11 und 12 und ein Paar Fangelektroden 14 und 15, die für das ionisierende Strahlungsbündel 1 durchlässig sind und annähernd senkrecht zu der Richtung dieses Bündels angeordnet sind.

Das Paar von Fangelektroden 14 und 15 ist durch einen isolierenden Träger gebildet, der vorzugsweise die Form einer sehr flachen Scheibe hat, die auf einer ihrer Seiten halbkreisförmige metallische Überzüge trägt, die voneinander isoliert und durch Anschlüsse 16 bzw. 17 elektrisch mit den äußeren Schaltungen verbunden sind. Diese Elektroden können durch Aluminiumüberzüge auf einer Folie aus einem unter der Bezeichnung "Mylar" bekannten Plastikmaterial gebildet sein. Ein Isolierstreifen 13 trennt die beiden Elektroden voneinander.

Im Betrieb sind die Endplatten 11 und 12 mit der gleichen Klemme einer Hochspannungsquelle verbunden, während die Fangelektroden 14 und 15 mit der anderen Klemme verbunden sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind 'die Endplatten auf ein positives Potential von 300 V gebracht, v/ährend die Fangelektroden auf Erdpotential gelegt sind.

Beim Durchgang des Bündels 1 durch die Kammer wird eine Ionisation des darin enthaltenen Gases erzeugt. Über die geeignet vorgespannten Elektroden fließt ein elektrischer Strom, der durch die aufgefangenen geladenen Teilchen verursacht wird; bei dem zuvor angegebenen Beispiel fangen die Endplatten 11 und 12 die Elektronen und die Elektroden 14 und 15 die Ionen auf, die durch die Ionisation erzeugt werden. Da das Ionenfangelement zwei Elektroden 14 und 15 aufweist,liefert ein beispielsweise

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durch Differenzbildung durchgeführter Vergleich der beim Durchgang des Bündels 1 erhaltenen Ströme an den zugeordneten Anschlüssen 16 und Vf einerseits Informationen über die Homogenität des Bündels 1 und andrerseits Informationen über die Lage des Bündels in einer Richtung senkrecht zu dem Isolierstreifen 13 zwischen den Elektroden 14 und 15.

Die ganze Anordnung zur Messung der Strahlungsdosis des ionisierenden Strahlungsbündels besteht aus zwei Ionisationskammern, die der in Pig.1 dargestellten völlig gleich sind. Fig.2 zeigt eine schematische Ansicht der gegenseitigen Lagen der Fangelektroden dieser Ionisationskammern.

In dem Schema von Fig.2 sind zwei Paare von Fangelektroden dargestellt, die dem Elektrodenpaar 14 und 15 von Fig.1 völlig gleich sind; das eine Paar besteht aus den beiden Elektroden 20 und 21 mit den Anschlüssen 22 bzw. 23, und das andere Paar aus den beiden Elektroden 24 und 25 mit den Anschlüssen 26 bzw. 27. Diese Elektroden sind senkrecht zur Symmetrieachse 2 des Systems angeordnet, so daß die die Elektroden trennenden Isolierstreifen V für das erste Fangelektrode-npaar und H für das zweite Fangelektrodenpaar senkrecht zueinander stehen.

Eine Anordnung mit zwei Ionisationskammern, deren Fangelektroden die in Fig.2 gezeigte Anordnung aufweisen, hat folgende Wirkungsweise:

Beim Durchgang eines ionisierenden Strahlungsbündels in der Richtung der Achse 2 erscheinen, wie bereits zuvor erläutert wurde, Ströme C₁, C₂, C*, C^' an den Elektroden 20,. 21, 22 bzw. 23. ' "' '

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Wie ebenfalls zuvor erläutert wurde, ergibt der Vergleich der Ströme C^ und C₂ eine Information über die Lage des Bündels in Bezug auf die Achse V ( zu beiden Seiten dieser Achse), während ein Vergleich der Ströme C* und C^ eine Information über die Lage des Bündels in Bezug auf die Achse H ergibt. Die Lage des Bündels in Bezug auf die Symmetrieachse 2 der Anordnung ist somit vollkommen bestimmt.

Fig.3 zeigt schematisch die Schaltungen zur Verarbeitung der Ströme C^, C₂, C, und C^, die von den Fangelektroden der beschriebenen Strahlungsdosis -Meßanordnung geliefert werden.

Jeder der Ströme C₁, C₂, C, und C^ wird einer Impedanzanpassungsschaltung 31, 32, 33 bzw. 34 zugeführt, die beispielsweise durch einen Verstärker gebildet ist, und auf die ein Differenzverstärker 35, 36, 37 bzw. 38 mit zwei Eingängen folgt. An den Ausgängen dieser Differenzverstärker werden die Informationen S^, S₂, S, bzw. S^ erhalten.

Im Betrieb werden die Differenzverstärker 35 und 37 als Addierschaltungen verwendet, so daß die Ausgangssignale S^ und S, die Werte der Strahlungsdosis liefern, wobei die Messungen von der ersten Ionisationskammer und von der zweiten Ionisationskammer unabhängig voneinander durchgeführt werden. Wie bereits zuvor erwähnt wurde, ist nämlich die Information über die Strahlungsdosis durch den Wert des von dem Fangelektrodenpaar empfangenen Gesamtstroms gegeben, was durch die Addition der Ströme der Elektroden ausgedrückt wird. Die Ausgangssignale S₂ und S^ liefern die Informations*; über die Lage des Bündels in Bezug

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auf die Symmetrieachse 2 (Fig.2). Da nämlich der Differenzverstärker 36 die Differenz zwischen den Signalen C₂ und C^ .bildet, zeigt das elektrische Signal S₂ die Unsymmetrie des Bündels in Bezug auf die Achse V(Fig.2) an. In gleicher Weise zeigt das Signal S^ die Unsymmetrie des Bündels inEfezug auf die Achse H an, da der Differenzverstärker 38 die Differenz zwisehen den Signalen C-* und C^ bildet.

Die beschriebene Meßanordnung macht es somit möglich, zwei getrennte Messungen der Strahlungsdosis sowie Informationen über die Lage des Bündels mit Hilfe von zwei völlig gleichen Anordnungen (Ionisationskammer und Meβschaltung)zu erhalten.

Die beschriebene Anordnung ergibt auch eine Verringerung der Anzahl der Impedanzanpassungsanordnungen im Vergleich zu dem Stand der Technik, bei dem vier Impedanzanpassungsschaltungen für die erste Ionisationskammer und eine weitere Impedanzanpassungsschaltung für die zweite Ionisationskammer, die nur die Messung der Strahlungsdosis durchführt, benötigt wurden.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht in der Verbesserung des 'Störabstands; einerseits ist nämlich das von einer Elektrode gelieferte Signal doppelt so groß wie das von einem Quadrant unter den gleichen Bedingungen gelieferte Signal, und andrerseits ist das Rauschen für eine Elektrode das gleiche wie für einen Quadrant,wenn die Ursachen des Rauschens außerhalb der Strahlungsdosismessung liegen.

Beispielsweise hat eine. Anordnung der beschriebenen Art . mit zwei Ionisationskammern, deren Endplatten 11 und 12 auf + 300 V gelegt waren, und durch die im Impulsbetrieb entweder ein Elektronenbündel mit' einer Energie zwischen 7 und ■ 32 MeV oder ein Photonenbündel mit einer Energie von 25 MeV

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hindurchgehen, einen mittleren Strom zwischen 30 nA und 500 nA geliefert.

Die beschriebene Anordnung kann für die Messung der Strahlungsdosis jedes ionisierenden Strahlungsbündels verwendet v/erden, das aus geladenen oder nicht geladenen Teilchen besteht, beispielsweise für die in den medizinischen Beschleunigern erzeugten Bündel.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

/ 1 ή Anordnung zur Messung der Strahlungsdosis und zur Kontrolle der Lage eines ionisierenden Strahlungsbündels mit zwei Paaren von isolierten Pangelektroden, die im Weg des Bündels angeordnet sind, und mit Einrichtungen zur Verarbeitung der von diesen Elektroden gelieferten elektrischen Signale, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Elektrodenpaare jeweils in einer von zwei gleichen ■ Ionisationskammern angeordnet sind, von denen jede zwei Endplatten aufweist, wobei die Elektroden und die Endplatten für das Bündel durchlässig sind, daß die Elektroden des gleichen Paares jeweils voneinander durch einen isolierenden Streifen getrennt sind, und daß die Ionisationskammern entlang der gleichen Achse so angeordnet sind, daß die isolierenden Streifen jedes Blektrodenpaares einen von Null verschiedenen Winkel, miteinander bilden,
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatten und die Elektrodenpaare in zueinander parallelen Ebenen angeordnet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen einen rechten Winkel miteinander bilden.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatten kreisrund sind, und daß die Elektroden im wesentlichen halbkreisförmig sind.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Abnahme der Signale, die von den Elektroden geliefert werden, wenn das Bündel durch die Ionisationskammern geht«

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6. Anordnung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch Schaltungen, die jeweils einer der Kammern zugeordnet sind, um die von jedem Elektrodenpaar gelieferten Signale einerseits zu addieren und andrerseits voneinander zu subtrahieren.

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