DE2313010A1 - Vorrichtung zur kollimation eines buendels beschleunigter teilchen - Google Patents
Vorrichtung zur kollimation eines buendels beschleunigter teilchenInfo
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Description
7^015 Paris
Frankreich
Frankreich
Vorrichtung zur
Kolllmatlon eines Bündels beschleunigter !Feilchen
Kolllmatlon eines Bündels beschleunigter !Feilchen
In der Mehrzahl der medizinischen Anwendungen von Bündeln beschleunigter Teilchen besteht die Forderung, daß die dem
Teilchenbündel auszusetzende Fläche mit großer Präzision abgegrenzt werden kann, ferner muß der von den Teilchen gelieferte
Bestrahlungsstrom im wesentlichen homogen sein«
Gewöhnlich geht das aus dem Vakuumgefäß des Beschleunigers austretende Bündel beschleunigter Teilchen durch ein Kollimatorsystem,
bevor es auf die zu bestrahlende Zone auftrifft.
Die von der Kollision der Teilchen an den Inneren Flächen des Kollimators verursachte Diffusion der Teilchen ergibt die
Wirkung, daß die Bestrahlungsdosis an den Rändern der zu bestrahlenden
Zone abgeschwächt wird (Randeffekte). Diese Randeffekte, die von der Energie der Teilchen abhängen, werden
im allgemeinen dadurch kompensiert oder beseitigt, daß dem Kollimator reflektierende oder absorbierende Wände zuge-
Lei/Pe
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ordnet werden. Die Teilchen, die auf diese Wände auftreffen (welche die Seitenwände eines Kegelstumpfes
oder eines Pyramidenstumpfes sein können), werden teilweise absorbiert und teilweise in einem Raumwinkel diffundiert,
der sowohl von der Art des Materials der Wände als auch von dem Auftreffwinkel der Teilchen an diesen Wänden
abhängt. Diese absorbierenden Wände haben jedoch festgelegte Abmessungen, und sie müssen daher ausgetauscht werden,
wenn Flächen mit unterschiedlichen Dimensionen bestrahlt werden sollen. Dies erfordert daher mühsame und
aufwendige Operationen. Ferner erleiden die diffundierten Teilchen einen gewissen Energieverlust, so daß ihre
Eindringtiefe in die zu bestrahlende Fläche geringer als diejenige der nichtdiffundierten Teilchen ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Kollimationsvorrichtung,
die von diesen Nachteilen frei ist.
Nach der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Kollimation eines Bündels beschleunigter Teilchen mit einem ersten
Kollimatorsystem, welches das Teilchenbündel teilweise abfängt, und mit einem zweiten Kollimatorsystem, das die
diffundierten Teilchen des Bündels und die durch das Auftreffen des Bündels auf dem ersten Kollimatorsystem erzeugten
Sekundärelektronen abfängt, wobei das erste Kollimatoreystem
durch bewegliche Träger gebildet ist, die einander paarweise zugeordnete Kollimationselemente tragen, dadurch
gekennzeichnet, daß das zweite Kollimatorsystem Gruppen von metallischen Platten aufweist, die einander paarweise
mechanisch zugeordnet sind, wobei die Platten jedes Paares einander gegenüber angeordnet und starr an Tragstangen befestigt
sind, die fest mit dem ersten Kollimatorsystem verbunden
sind.
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Ein Aueführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung und
Fig. 2 eine perspektivische Gesamtansicht der Vorrichtung nach der Erfindung.
Wie die Zeichnung zeigt, enthält ein erstes Kollimationssystem zwei Paare von Backen, die durch Elemente M1, M2,
M·», M. bzw. Hi1, hu, m», m* gebildet sind, wobei die Elemente M1 und M, einerseits und die Elemente M2 und M. andererseits einander gleich und symmetrisch in Bezug auf
eine die Achse XY der Vorrichtung enthaltende Ebene angeordnet sind; die Elemente m-j und m* einerseits und die
Elemente ι&2,τη, andererseits sind ebenfalls einander
gleich und symmetrisch in Bezug auf eine die Achse ZY
enthaltende Ebene angeordnet, wobei die Symmetrieebene
dieser Elemente Hi1, m,; m2, m, im Winkel von 90° zu der
Symmetrieebene der Elemente M1, M-; M2, M. (die mit der
Zeichenebene zusammenfällt) liegt. Sie beiden Backenpaare '
M1, M,; M2, M. können durch ein System von Kurvengliedern
jeweils auf einem Kreisbogen bewegt werden, dessen Krümmungemittelpunkt im wesentlichen mit der Quelle S des Teilchenbündels F zusammenfällt. Ein zweites Kollimatorsystem ist
durch vier Tragstangen 1, 2, 3, 4 gebildet, die mit dem ersten Kollimatorsystem fest verbunden sind (wobei die in
Figur 1 vorn liegende Tragstange 4 nicht dargestellt ist). Jede dieser Tragstangen ist mit Platten I1, I1; I2* L2;
Ij, L5 bzw. 1., L, verbunden, die Masken bilden. Die
Platten L-,, L2, L5, L4 sind in der Mitte am Ende der
betreffenden Tragstange 1, 2, 3, 4 befestigt, während die
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Platten 1-j, I2, 1*, 1* in einem Abstand d von den
Endplatten L1, L2, L,, L, angeordnet sind; dieser Abstand
hängt von der Art und der Energie der Teilchen ab. Bei dem gewählten Beispiel sind die verwendeten
Teilchen Elektronen.
Die Abmessungen der Platten und die Lage der Zwischenplatten in Bezug auf die Endplatten sind so bestimmt,
daß die durch "Randeffekte" die fundierten Elektronen
beseitigt werden und dadurch eine homogene Verteilung der Bestrahlungsdosis über die zu bestrahlende Fläche
für Elektronen bestimmter Energie gewährleistet wird.
Die Platten I1, I2, 1*, I4 fangen einen beträchtlichen
Teil der aus dem ersten Kollimator austretenden Diffusionselektronen ab und ermöglichen somit eine merkliche
Verringerung der Dicke der Endplatten, wobei diese Dicke von der Dichte des verwendeten Materials und der
maximalen Energie der Primärelektronen abhängt. Die Dicke
der Platten muß einerseits ausreichend groß sein, um den abgefangenen Teil der Primärstrahlung wenigstens um den
Paktor IOO abzuschwächen, und andererseits ausreichend
gering, um die Diffusion der Elektronen auf ein Mindestmaß herabzusetzen, da die Querschnittsabmessungen dieser
Platten für diese Diffusion maßgeblich sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Endplatten durch
drei zusammengefügte Platten gebildet, nämlich eine Bleiplatte von 7mm Dicke, eine Stahlplatte von 4mm Dicke
und eine Aluminiumplatte von 1,5mm Dicke, wodurch eine gute mechanische Festigkeit erhalten wird. Die angegebenen
Dicken wurden für eine Vorrichtung gewählt, bei der ein Elektronenbündel mit einer,Maximalenergie von 22 MeV angewendet
wurde. Die Endplatten sind etwa 30cm lang und 5 cm breit. Die Zwischenplatten I1, I2, 1-, 1. sind in Bezug auf
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die Endplatten zurückgesetzt angeordnet, um zu vermeiden, daß die von den beweglichen Elementen der Backen stammenden
Sekundärelektronen auf die zu bestrahlende Zone auftreffen.Die
verschiedenen Platten haben die Form von Kugelabschnitten, und ihre Verstellung erfolgt um den
gleichen Krümmungsmittelpunkt. Die Platten sind einander paarweise zugeordnet, und jedes Paar bewegt sich auf einer
Kugel mit bestimmtem Durchmesser. Dieses zweite Kollimatorsystem ermöglicht eine sehr genaue Bestrahlung einer Zone
von genau bestimmten Abmessungen, wobei die Bestrahlungsdosis Über diese ganze Zone homogen ist. Sine solche
Kollimationsvorrichtung eigent sich besonders vorteilhaft
für die Verwendung bei einer Bestrahlungsvorrichtung für medizinische Zwecke, die eine präzise und schnalle Einstellung
der Abmessungen der Bestahlungszone erfordert.
Die beschriebene Ausftihrungsform ist natürlich nur als Beispiel anzusehen; insbesondere ist es möglich, mehrere
Plattengruppen nach Art der Platten L1, L«, L,, L. einerseits
und der Platten I1, Ig, I5» I4 andererseits untereinander
anzuordnen.
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Claims (6)
- PatentansprücheVorrichtung zur Kollimation eines Bündels beschleunigter Teilchen mit einem ernten Kollimatorsystem, welches das Teilchenbündel teilweise abfängt, und mit einem zweiten Kollimatorsystem, das die diffundierten Teilchen des Bündels und die durch das Auftreffen des Bündels auf dem ersten Kollimatorsystem erzeugten Sekundärteilchen abfängt, wobei das erste Kollimatorsystern durch bewegliche Träger gebildet ist, die einander paarweise zugeordnete Kollimaionselemente tragen, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kollimatorsystem Gruppen von metallischen Platten aufweist, die einander paarweise mechanisch zugeordnet sind, wobei die Platten jedes Paares einander gegenüber angeordnet und starr an Tragstangen befestigt sind, die fest mit dem ersten Kollimatorsystem verbunden sind.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenpaare eine solche Form haben und derart mit Verstelleinrichtungen verbunden sind, daß sie bei ihrer Bewegung eine Kugelfläche beschreiben, wobei die voneinander zugeordneten Plattenpaare beschriebenen Flächen übereinander liegen.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kollimatorsystem vier Tragstangen aufweist, von denen jede mit wenigstens zwei Platten versehen ist.
- 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ende jeder der Tragstangen befestigten Platten durch drei übereinanderliegende und zusammengefügte Platten gebildet sind, von denen eine Platte aus Blei, die zweite Platte aus Stahl und die dritte Platte aus Aluminium besteht.309838/1OAI
- 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an jeder der Tragstangen oberhalb der Endplatten befestigten Platten aus Stahl bestehen.
- 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ihre Verwendung am Ausgang des Teilchenbeschleunigers eines medizinischen Bestrahlungsgeräts.309838/104 1
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