DE2313010A1

DE2313010A1 - Vorrichtung zur kollimation eines buendels beschleunigter teilchen

Info

Publication number: DE2313010A1
Application number: DE19732313010
Authority: DE
Inventors: Jacques Milcamps; Alain Penet
Original assignee: CGR MEV SA
Current assignee: CGR MEV SA
Priority date: 1972-03-15
Filing date: 1973-03-15
Publication date: 1973-09-20
Also published as: JPS491996A; DE2313010B2; FR2175586B1; CA982281A; FR2175586A1; JPS603640B2; GB1412685A

Description

7^015 Paris
Frankreich

Unser Zeichen: 0 2944

Vorrichtung zur
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-

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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

Patentansprüche

Vorrichtung 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.

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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.

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