DE2533345A1

DE2533345A1 - Roentgenstrahlenbuendelabflacher

Info

Publication number: DE2533345A1
Application number: DE19752533345
Authority: DE
Inventors: Stanley O Schriber
Original assignee: Atomic Energy of Canada Ltd AECL
Current assignee: Atomic Energy of Canada Ltd AECL
Priority date: 1974-12-18
Filing date: 1975-07-25
Publication date: 1976-06-24
Also published as: GB1473802A; SE7508682L; SE406240B; DE2533345B2; DE2533345C3; US4006361A; FR2295673A1; JPS5178189A; CA1009382A

Description

MÜLLER-BORE · GROENING · DEUFEI. · S Cxi ON · HERTEL

PAT KKTAXWlLTE

MÜJVCHEX · JillATJKSCIIWEIG - KÖLN

25. JUL11975

DR. W. MÜLLER-BORS · BPAUNSCMVVEtQ

DR. p. OEUFEL, DfPL-CHCM. · MÖNCHEN DR. A. SCtIUN, DlPU-CHEM. · MÜNCHEN WERNER HERTCL, DIPL-PHYS, · KÖLN

Hl/We-th - A 2429

ATOMIC ENERGY OF CANADA LIMITED Ottawa, Ontario,
Kanada

Röntgenstrahlenbündelabflacher

Die Erfindung betrifft Röntgenstrahlenbündelabflacher und bezieht sich insbesondere auf einen Bündelabflacher, welcher die Winkelverteilung der Strahlung über einen bestimmten Bereich ausgleicht.

Strahlung von dem Target weist bei einem Bremsstrahlungsvorgang gewöhnlich in Vorwärtsrichtung eine starke" Spitze auf. Für therapeutische Zwecke ebenso wie für industrielle Anwendungen ist es jedoch erwünscht, über eine bestimmte Fläche eine Winkelverteilung mit einer flachen Dosierungsrate zu haben. Die flache Verteilung wird erreicht durch Dämpfung der Strahlung in abnehmenden Beträgen, wenn der Winkel von der Mittelachse aus zunimmt, und zwar mit Hilfe einer konusförmig ausgebildeten Einrichtung, welche symmetrisch um die Achse des Röntgenstrahlenbündels herum zwischen der Strahlungsquelle und dem Patienten oder dem zu bestrahlenden Objekt angeordnet ist.

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Gegenwärtig werden in solchen Abflachern Blei oder Aluminium als Material verwendet. Weil Blei ein Material mit hohem Z ist, kann der Abflacher kurz sein, es besteht jedoch dabei die Tendenz, daß die Strahlung weicher wird, wodurch die effektive Energie des Röntgenstrahlenbundels abnimmt. Andererseits wird durch einen Aluminiumabflacher mit niedrigem Z das Strahlungsbündel nicht weicher, ein solcher.Abflacher ist jedoch hinderlich lang, insbesondere bei therapeutischen Anwendungen mit hoher Energie, wobei der Raum ein größeres Problem ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Bündelabflacher zu schaffen, durch welchen die Bremsstrahlung härter wird und v/elcher zugleich bei kurzer Bauweise einen außerordentlich guten Wirkungsgrad aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Röntgenstrahlenbündelabflacher vorgegebener Form zur Dämpfung der Strahlungsintensität des Bündels in abnehmenden Beträgen vor, wenn der Winkel von der Mittelachse aus zunimmt, wobei ein Material mit geringem Z und hoher Dichte verwendet wird. Aufgrund des niedrigen Z des Materials wird die Bremsstrahlung härter, und die Länge des Abflachers ist durch die hohe Dichte des Materials begrenzt. Abflacher gemäß der Erfindung können aus Berylliumoxid (BeO), Berylliumaluminat (BeAl₂O^), Borcarbid (B^C), Siliziumcarbid (SiC) oder Aluminiumoxid (AIoO₇) bestehen.

Weiterhin kann eine dünne Schicht aus einem Material mit hohem Z wie Gold oder Wolfram in der Vorwärtsrichtung in bezug auf das symmetrisch geformte Material mit hohem Z angeordnet werden, um Photonen geringer Energie in dem Röntgenstrahlenbündel zu absorbieren, bevor es aus dem Bündelabflacher austritt.

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Die Erfindung wird nachfolgend "beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine grafische Darstellung der Strahlungsintensität eines Kontgenstrahlenbundels über dem Winkel von der Mittelachse aus,

Fig. 2 einen Strahlabflacher mit einer ersten Form, Fig. 3 einen Strahlabflacher mit einer zweiten Form und Fig. 4- einen Strahlenabflacher gemäß der Erfindung.

In der Fig. 1 ist die Intensität einer Vorwärtsstrahlung einer typischen Eöntgenstrahlenquelle durch die gestrichelte Linie 1 dargestellt. Die erwünschte Intenstität der Vorwärtsstrahlung ist durch die durchgezogene Linie 2 dargestellt. Die gewünschte Vorwärtsstrahlung kann durch Aluminium- oder Blei-Abflacher erreicht werden, welche gewöhnlich die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Formen aufweisen.

In der Fig. 2 ist der Abflacher 20 konusförmig ausgebildet und konzentrisch in bezug auf die Achse 21 der durch die Quelle 22 erzeugten Röntgenstrahlen angeordnet. Der Scheitel des Abflachers ist dichter an der Quelle 22 gelegen. In der Fig. 3 ist der Abflacher'30 glockenförmig ausgebildet und auf der Achse 31 der durch die Quelle 32 erzeugten Röntgenstrahlen angeordnet. Die Basis des Abflachers liegt am nächsten bei der Quelle 32.

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Der Strahlabflacher "bzw. Bündelabflacher gemäß der Erfindung kann eine beliebige derselben allgemeinen Formen haben, welche bei bekannten Strahlabflächern verwendet werden, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt sind, er besteht Jedoch aus einem Material hoher Dichte und geringer Ordnungszahl bzw. Atomzahl, d. h., aus einem Material, welches eine 0rdnungs2ahl bzw. Atomzahl Z <25 aufweist* Da Z des Materials klein ist, führt dies zu einer größeren Dämpfung von Photonen geringer Energie als von Photonen hoher Energie. Dadurch wird das Strahlungsspektrum härter. Die Eigenschaft hoher Dichte gestattet die Herstellung von kurzen und dennoch wirksamen Strahlabflächern bzw. Bündelabflachern, weil die hohe Dichte des Materials die Qualität des Röntgenstrahlenbündels nicht verringert. Bestimmte Verbindungen wie Aluminiumoxid (AIoO,), Berylliumoxid (BeO), Beryllium alumina t (BeAIpO^), Borcarbid (B^C) und Siliziumcarbid (SiC) sind ideal geeignet,, um gemäß der Erfindung in Abflachern angeordnet zu werden, da ihr Z gering ist und sie eine hohe Dichte aufweisen und außerdem gegen Strahlung beständig und leicht zu bearbeiten sind.

Beispielsweise bewirkt ein gerader Kreiskonusabflacher aus AIpO^ mit einer Länge von etwa 20 cm eine Abflachung eines Bündels von 25 MeV für eine kreisförmige Fläche mit 40 cm Durchmesser, und zwar auf einem Abstand von 100 cm von der Strahlungsquelle entfernt.

In einer weiteren Verbesserung gemäß Fig. 4 kann ein Bündelabflacher 40 aus einem konusförmigen Material 43 mit geringem Z und hoher Dichte bestehen, welches symmetrisch in bezug auf die Achse 41 eines Röntgenstrahlenbündeis angeordnet ist, welches durch die Quelle 42 erzeugt wird, wobei der Scheitel des Konus am nächsten bei der Quelle liegt. Die Grundfläche des

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konusförmigen Materials, welche dem bestrahlten Objekt zugewandt ist, ist mit einer dünnen Schicht 44 eines Materials mit hohem Z überzogen, d. h. mit einem Material, welches eine Atomzahl bzw. Ordnungszahl Z>58 hat, beispielsweise mit Wolfram oder Gold. Die Schicht 44 absorbiert weiterhin Fhotonen geringer Energie in der V/eise, daß die Eintrittsstrahlungsdosis bei dem bestrahlten Objekt aufgrund der Photonen geringer Energie, d. h. «c 1 MeV, nicht größer ist als diejenige von den Photonen hoher Energie, d. h. > 1 MeV. Diese Schicht würde etwa 0,06 g/cm" dick sein.

Die dünne Schicht aus Material mit großem Z kann bei Strahlabflachern bzw. Bündelabflachern gemäß der Erfindung verwendet werden, welche andere Formen aufweisen als die in der Fig. 4 dargestellte Form, die Schicht ist jedoch stets zwischen dem Ende des Strahlabflachers bzv/. Bündelabflachers und dem bestrahlten Objekt angeordnet. Zusätzlich ist vorzugsweise die dünne Schicht auf das Material in dem Strahlabflacher bzw. Bündelabflacher mit hoher Dichte und kleinem Z aufgebracht.

609826/0624 ~ Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche

M./Röntgenstrahlenbundelabflacher mit einem Material zur Dämpfung der Strahlungsintensität eines Röntgenstrahlenbündels, welches konzentrisch in bezug auf eine Mittelachse in das Material eintritt, wobei das Material eine vorgegebene Form, zur Dämpfung der Strahlungsintensität des Bündels in abnehmenden Mengen aufweist, wenn der Winkel von der Mittelachse aus zunimmt, dadurch gekennzeichnet, daß Z des Materials gering und die Dichte des Materials groß sind, wobei Z die Atom-Ordnungszahl ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Form in bezug auf die Mittelachse symmetrisch ausgebildet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material aus der Gruppe AIp(K, BeO, BeAl₀O₂,, B₂-C und SiC ausgewählt ist.
A-. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Schicht aus einem Material mit hohem Z in der Vorwärtsrichtung in bezug auf das Material mit niedrigem Z zum Absorbieren von Photonen geringer Energie in dem Röntgenstrahlenbündel angeordnet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Schicht auf dem Material mit niedrigem Z bis zu einer

Dicke von 0,06 g/cm angeordnet ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit hohem Z Wolfram oder Gold ist.

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