DE2221151B2

DE2221151B2 - Anordnung zur Kontrolle der Lage eines Bündels ionisierender Strahlung mit zwei hintereinander angeordneten Ionisationskammern, die kreissegmentförmige Sammelelektroden aufweisen

Info

Publication number: DE2221151B2
Application number: DE2221151A
Authority: DE
Inventors: Rene Versailles Boux (Frankreich)
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1971-04-30
Filing date: 1972-04-28
Publication date: 1980-07-10
Also published as: NL160657C; DE2221151A1; US3808441A; FR2134296B1; NL160657B; GB1385527A; JPS544634B1; NL7205708A; FR2134296A1

Description

Die Erfindung betrifft eine ,-inordnung der im Oberbegriff des Anspruchs I angegebenen Art

Bei einer aus der US-PS 25 66 684 bekannten Anordnung dieser Art enthält jede Ionisationskammer vier Sammelelektroden, die durch zwei sich rechtwinklig kreuzende Isolierstreifen voneinander getrennt sind, so daß jede Sammelelektrode einen Winkelsektor von 90° erfaßt. Eine Ionisationskammer dieser Anordnung zeigt die Abweichungen der Bündelachse von der durch den Kreuzungspunkt der Isolierstreifen gehenden Symmetrieachse in zwei zueinander senkrechten Koordinatenrichtungen an, und durch die Verwendung von zwei im Weg des Bündels hintereinander angeordneten Ionisationskammern kann zusätzlich die Richtung des Bündels kontrolliert werden. Die Messung der Gesamtintensität des Bündels ist bei dieser bekannten Anordnung nicht vorgesehen.

Auf vielen Anwendungsgebieten ionisierender Strahlungen, insbesondere bei der medizinischen Sirahlentherapie, ist aber eine ständige Messung und Kontrolle der Strahlintensität erforderlich, wobei aus Sicherheitsgründen zwei voneinander unabhängige Meßeinrichtungen vorgeschrieben sind, damit einerseits der Ausfall einer Meßeinrichtung sofort festgestellt werden kann und andererseits auch während des Ausfalls einer Meßeinrichtung eine fortlaufende Messung möglich ist.

tine Vorrichtung /.ur Messung der Strahlintcnsität ist aus der IIS-PS 52 87 560 bekannt, doch ist es mit dieser bekannten Vorrichtung nicht möglich, die Lage des Bündel' /ti kontrollieren.

Schli Lllicb ist aus der S(I-PS I 84 988 cmc Anordnung zur Bestimmung der Lage eines Bündels beschleuniger Elektronen bekannt, hei der zwei Paare von halbkreisförmigen Elektroden vorgesehen sind, die jeweils durch einen einzigen Isolierstreifen voneinander getrennt sind, wobei der Isolierstreifen des einen Elektrodenpaares einen von Null verschiedenen Winkel mit dem Isolierstreifen des anderen Elektrodenpaares bildet. In diesem Fall sind aber keine Ionisationskammern vorhanden, und die halbkreisförmigen Elektroden sind keine Ionen-Sammelelektroden, sondern Sekundäremissionselektroden, die unter dem Aufprall der

tu Elektroden des Elektronenbündels Sekundärelektronen emittieren. Irgendwelche Maßnahmen zur Messung der Strahlintensität siml ebenfalls nicht getroffen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der im Oberbegriff des

ι? Anspruchs 1 genannten Art so auszubilden, daß sie mit zwei voneinander unabhängigen Meßeinrichtungen jeweils auch die Gesamtintensität des Bündels der ionisierenden Strahlung anzeigende Meßsignale liefert Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Ausbildung gelöst

Bei der Anordnung nach der Erfindung ist sonach die Lagekontroiie des Bündeis auf zwei Ionisationskammern von gleichem Aufbau aufgeteilt, wobei jede Ionisationskammer die Lageabweichungen in einer der beiden Koordinat°nrichtungen überwacht Außerdem liefert jede Ionisationskammer unabhängig von der anderen Ionisationskammer ein die Gesamtintensität des Bündels der ionisierenden Strahlung anzeigendes Meßsignal, so daß die durch die Sicherheitsvorschriften gestellte Bedingung zweier voneinander unabhängiger Meßsysteme erföllt ist Dieses Ergebnis wird mit geringem Aufwand gelöst, denn jede Ionisationskammer enthält lediglich zwei Sammelelektroden, die jeweils nur mit einer Subtrahierschaltung und mit einer

*■> Addierschaltung verbunden sind. Es ist auch vorteilhaft, daß die beiden Ionisationskammern den völlig gleichen Aufbau haben.

Ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

■»" Fig. I eine Ausführungsform ei.ier Ionisationskammer,

F i g. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung der Sammelelektroden der beiden Ionisationskammern und

■»'· Fig. 3 das Blockschere der Schaltungen zur Verarbeitung der elektrischen Signale, die von den Sammelelektroden geliefert werden.

Fig. I zeigt eine Ausführungsform einer der Ionisationskammern der Anordnung. Jede Ionisationskammer

^r'ⁿ weist zwei Endplatten 11 und 12 und ein Paar Sammelelektroden 14 und 15, die für das Bündel 1 ionisierender Strahlung durchlässig sind und annähernd senkrecht zu der Richtung dieses Bündels angeordnet sind. auf.

^Γ'^Γ· Das Paar Sammelelektroden 14 und 15 ist auf einem isolierenden Träger angeordnet, der beispielsweise die Form einer sehr flachen Scheibe hat, die auf einer ihrer Seiten halbkreisförmige metallische Überzüge als Sammelelektroden trägt, die voneinander isoliert und

Wi durch Anschlüsse 16 bzw. 17 elektrisch mit den äußeren Schaltungen verbunden sind. Diese Elektroden können durch Aluminiumüberzüge auf einer Folie aus einem Plastikmaterial gebildet sein, fin Isolierstreifen Π trennt die beiden F-Iektroden voneinander.

'" Im Betrieb sind die Endplatten Il und 12 mit der gleichen Klemme einer Hochspannungsqucllc verbunden, während die Sammeleleklroden 14 und 15 mit der anderen Klemme verbunden sind. Bei diesem Aiisfiih-

rungsbeispiel sind die Endplstten auf ein positives Potential von 300 V gebracht, während die Sammelelektroden auf Erdpotential gelegt sind.

Beim Durchgang des Bündels 1 von Strahlung durch die Kammer wird eine Ionisation des darin enthaltenen Gases erzeugt Ober 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 Elektroden und die Sammelelektroden 14 und 15 die Ionen auf, die durch die Ionisation erzeugt werden. Da die Ionen von zwei getrennten Sammelelektroden 14 und 15 aufgefangen werden, liefert ein beispielsweise durch Differenzbildung durchgeführter Vergleich der beim Durchgang des Bündels 1 erhaltenen Ströme an den zugeordneten Anschlüssen 16 und 17 einerseits Informationen über die Homogenität des Bündels 1 und andererseits informationen über die Lage des Bündels in der Richtung senkrecht zu dem Isolierstreifen 13 zwischen den Sammelelektroden 14 und 15.

Die ganze Anordnung zur Kontrolle der Lage des Bündels 1 und zur Messung der Gesamtintensität des Bündels besteht aus zwei Ionisationskammern der in Fig. 1 dargestellten Art, die im Weg des Bündels 1 hintereinander angeordnet sind. Fig.2 zeigt eine schematische Ansicht der gegenseitigen Lagen der Sammelelektroden dieser Ionisationskammern.

In dem Schema von F i g. 2 sind zwei Paare von Sammelelektroden dargestellt, die dem Paar der Sammelelektroden 14 und 15 von F i g. 1 völlig gleich sind; das eine Paar besteht aus den beiden Sammelelektroden 20 und 21 mit den Anschlüssen 22 bzw. 23, und das andere Paar aus den beiden Sammelelektroden 24 und 25 mit den Anschlüssen 26 bzw. 27. Diese Sammelelektroden sind in senkrecht zur Symmetrieachse 2 der Anordnung liegenden Ebenen derart angeordnet, daß die die Sammelelektroden trennenden Isolierstreifen 28 bzw. 29 in senkrecht zueinander stehenden Richtungen Kbzw. f/liegen.

Eine Anoidnung mit zwei Ionisationskammern, deren Sammelelektroden in der in F i g. 2 gezeigten Weise angeordnet sind, hat folgende Wirkungsweise:

Beim Durchgang eines Bündels ionisierender Strahlung in der Richtung der Symmetrieachse 2 erscheinen, wie bereits zuvor erläutert wurde, Ströme C₁, C₂, C₃ bzw. C, an den Sammelelektroden 21,20,24 bzw. 25.

Wie ebenfalls zuvor erläutert wurde, ergibt der Vergleich der Ströme Q und C₂ eine Information über die Lage des Bündels senkrecht zur Richtung V, während ein Vergleich der Ströme C₃ und Q eine Information über die Lage des Bündels senkrecht zur Richtung 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 Ci, C₂, C₃ und G, die von den Sammelelektroden der in Fig.2 gezeigten Anordnung geliefert werden.

Jeder der Ströme Q, C₁, C₃ bzw, Q wird einei Impedanzanpassungsschaltung 31, 32, 33 bzw. 34 zugeführt, die beispielsweise durch einen Verstärker gebildet ist Die Ausgänge der Impedanzanpassungsschaltungen 31 und 32 sind mit den beiden Eingängen einer Addierschaltung 35 und mit den beiden Eingängen einer Subtrahierschaltung 36 verbunden. Die Ausgänge der beiden Impedanzanpassungsschaltungen 33 und 34

ίο sind mit den beiden Eingägngen einer Addierschaltung

37 und mit den beiden Eingängen einer Subtrahierschaltung 38 verbunden. Diese Addier- und Subtrahierschaltungen können in bekannter Weise durch entsprechend geschaltete Differenzverstärker gebildet sein.

Im Betrieb liefern die Addierschaltungen 35 und 37 Ausgangssignale S₁ bzw. S₃, welche die Gesamtintensität des Bündels anzeigen, wobei die Messungen von der ersten Ionisationskammer und von der zweiten Ionisationskammer unabhängig voneinander durchge-

führt werten. Die Information über die Gesamtintensität des Bündels ist nämlich durch df· ί Wert des von dem Sammeieiektrütienpaar empfangenen Gesamtstroms gegeben, was durch die Addition der Ströme der Sammelelektroden ausgedrückt wird. Die Ausgangssi-

gnale S₂ und S₁ der Subtrahierschaltung 36 bzw. 38 liefern dagegen die Informationen über die Lage des Bündels in bezug auf die Symmetrieachse 2 (F i g. 2). Da nämlich die Subtrahierschaltung 36 die Differenz zwischen den Strömen C₂ und C, bildet, zeigt das

jo elektrische Signal S₂ die Unsymmetrie des Bündels in bezug auf die Richtung V(F ig. 2) an. In gleicher Weise zeigt das Signal S* die Unsymmetrie des Bündels in bezug auf die Richtung H an, da die Subtrahierschaltung

38 die Differenz zwischen den Strömen C₃ und Q bildet. Die beschriebene Anordnung macht es somit möglich,

zwei getrennte Messungen der Intensität des Bündels sowie Informationen über die Lage des Bündels mit Hilfe von zwei völlig gleichen Anordnungen (Ionisationskammer und Meßschaltung) zu erhalten.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht in dem erhöhten Störabstand; einerseits ist nämlich das von einer halbkreisförmigen Sammelelektrode gelieferte Signal doppelt so groß wie das von einer viertelkreisförmigen Sammelelcktrode unter den gleichen Bedingungen gelieferte Signal, und andererseits ist das Rauschen für eine halbkreisförmige Elektrode das gleiche wie für eine viertelkreisförmige Sammelelektrode, wenn die Ursachen des Rauschens außerhalb der Lagekontrolle und Intensitätsmessung

w liegen.

Beispielsweise hat eine Anordnung der beschriebenen Art mit zwei Ionisationskammern, deren Endplatten 11 und 12 auf +300V gelegt waren, und durch die im Impi ^betrieb entweder ein Elektronenbündel mit einer Energie zwischen 7 und 32 MeV oder ein Photonenbündel mit einer Encgie von 25 Mev hindurchgeschickt wurde, einen mittleren Strom zwischen 30 nA und 500 nA geliefert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Kontrolle der Lage eines Bündels ionisierender Strahlung mit zwei im Weg des Bündels hintereinander angeordneten Ionisationskammern, von denen jede mit in einer Ebene liegenden kreissegmentförmigen Sammelelektroden ausgestattet ist, die für die Strahlung des Bündels durchlässig und elektrisch voneinander durch diametral verlaufende Isolierstreifen getrennt sind, wobei jeder Isolierstreifen einer Ionisationskammer einen von Null verschiedenen Winkel mit einem Isolierstreifen der anderen Ionisationskammer bildet und jeweils zwei einander diametral gegenüberliegende Sammelelektroden jeder Ionisationskammer mit je einer die Differenz ihrer Ausgangssignale bildenden Subtraktionsschaltung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Ionisationskammern nur zwei durch jeweils einen einzigen Isolierstreifen (28; 29) voneinander getrennte halbkreisförmige Sammelelektroden (20, 21; 24, 25) enthält, und daß die beiden Sainmelclcktroden (20, 21; 24, 25) jeder Ionisationskammer außer mit der ihnen zugeordneten Subtraktionsschaltung (36; 38) mit je einer die Summe ihrer Ausgangssignale bildenden Addierschaltung (35; 37) zum Messen der Intensität des Bündels (1) verbunden sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Isolierstreifen (28, 29) der beiden Ionisationskammern einen rechten Winkel miteinander bilden.