DE2533345B2 - RöntgenstrahlenbUndelabflacher - Google Patents
RöntgenstrahlenbUndelabflacherInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Röntgenstrahlenbündelabflacher zur Erzielung eines Röntgenbremsstrahiungsbündels
hoher Energie (mehr als 1 MeV) mit abgeflachter Intensitätsverteilung, der als entsprechend geformter
Körper konzentrisch derart in den Strahlengang einer Strahlungsquelle eingebracht ist, daß die Strahlungsintensität
mit zunehmendem Winkel gegenüber der Mittelachse abnehmend gedämpt wird, wobei der
Körper aus einem Material geringer Atomordnungszahl besteht und auf der Strahlenaustrittsseite mit einer
Schicht aus einem Material hoher Atomordnungszahl versehen ist.
Die von einem Target als Bündel um die Vorwärtsrichtung abgegebene Bremsstrahlung weist gewöhnlich
in der Vorwärtsrichtung eine ausgeprägte Intensitätsspitze auf. Insbesondere für therapeutische Zwecke und
industrielle Anwendungen ist es jedoch erwünscht, ein Strahlungsbündel mit einer im Querschnitt gleichförmigen
Intensitätsverteilung zur Verfügung zu haben. Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, eine derartige
gleichmäßige Intensitätsverteilung über den Querschnitt des Bündels dadurch zu erzielen, daß die
Strahlung ausgehend von der Bündelachse, also der Vorwärtsrichtung mit zunehmenden Winkel in abnehmendem
Maße abgeschwächt wird. Dazu wird ein Röntgenstrahlenbündelabflacher verwendet, der einen
etwa konusförmigen Körper aufweist, welcher symmetrisch um die Bündelachse zwischen die Strahlungsquelle
und das zu bestrahlende Objekt eingefügt wird.
Ein Röntgenstrahlenbündelabflacher der eingangs genannten Gattung ist bereits in der DE-AS S 36 511
VIIIc/21 g beschrieben. Der Filterkörper dieses Abflachers
besteht wenigstens aut der Strahlenaustrittsseite aus einem Material hoher Ordnungszahl (größer als 30),
um den Austritt von durch die Röntgenstrahlung ausgelösten Sekundärelektronen zu verhindern. Als
bevorzugtes Material hoher Ordnungszahl ist dabei Blei angegeben.
Auf diese Weise läßt sich zwar ein Bündelabflacher mit geringen Abmessungen herstellen, da Blei mit seiner
hohen Ordnungszahl schon bei geringer Schichtdicke eine starke Absorption zeigt, die am stärksten im
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Bereich von etwa 4 MeV ausgeprägt ist
Beim Obergang zu höheren Strahlungsenergien, wie es neuerdings in vielen Fällen angestrebt wird, ergeben
sich jedoch hierbei Probleme. Wenn nämlich die Strahlungsenergie beispielsweise auf etwa 25 MeV
erhöht wird, dann wird auch die erforderliche Abflachung des Bündels erhöht, da mit zunehmender
Energie die Spitze in der Bündelachse stärker ausgeprägt wird. Bei Verwendung von Blei oder
ähnlichen Stoffen mit hoher Ordnungszahl läßt sich zwar die erforderliche Abflachung auch hierbei gut
erzielen, doch erweist es sich nunmehr als sehr nachteilig, daß Stoffe wie Blei mit hoher Ordnungszahl
mit zunehmender Strahlungsenergie auch eine stark zunehmende Absorptionsfähigkeit für die hochenergetischen
Photonen aufweisen. Aus diesem Grunde nimmt die Durchlässigkeit des Abflachers mit zunehmender
Energie im Spektrum des Röntgenstrahlenbündels stark ab, so daß gerade der Erhöhung der mittleren
Photonenenergie des Spektrums des Röntgenstrahlenbündels entgegengewirkt wird.
Zur Vermeidung dieses unerwünschten Effektes ist es bereits bekannt (American Journal of Roentgenology,
Band 61, Nr. 5 (Mai 1949), Seiten 604 und 605), als Material für den Bündelabflacher Elemente mit geringer
Ordnungszahl, wie Aluminium und Kupfer zu verwenden, da diese Materialien nicht den unerwünschten
Anstieg der Absorptionsfähigkeit mit zunehmender Photonenenergie zeigen. Bündelabflacher aus derartigen
Materialien sind allerdings wegen der benötigten Absorptionswirkung sehr voluminös, insbesondere lang,
und bereiten daher Schwierigkeiten beim Einbau in das Gerät. Zum anderen erzeugen diese Bündelabflacher
aus Materialien kleiner Ordnungszahl in unerwünschtem Maße Sekundärelektronen, die durch aufwendige
Magnetfelder abgelenkt werden müssen.
Es wurde auch bereits ein Röntgenstrahlenbündelabflacher aus Kupfer zur Verwendung bei Strahlung mit
70 MeV beschrieben (The Review of Scientific Instruments, Band 27, Nr. 8 (August 1956), Seite 584), der
wegen der nötigen präzisen zentrischen Ausrichtung auf die stark ausgeprägte Bündelspitze mittels einer
mechanischen Nachführeinrichtung in seiner genauen Position gehalten wird.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Röntgenstrahlenbündelabflacher der eingangs
genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß bei kurzer Bauweise die mittlere Energie des durchgelassenen
Strahlungsbündels zu höheren Werten hin verschoben und dabei die Strahlung niedriger Energie
(kleiner als 1 MeV) stark abgeschwächt wird.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Material des Körpers aus einer der
Verbindungen Al2O3, BeO, BeAl2O4 oder SiC besteht,
und daß das Material der Schicht eine Atomordnungszahl von Z > 58 aufweist, wobei die Schichtdicke bis zu
0,06 g/m2 beträgt.
Eine bevorzugte Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Schicht Wolfram oder
Gold ist.
Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung wird einerseits die gewünschte Härtung der Strählung
erreicht, wobei die gewählten Materialien wegen ihrer verhältnismäßig hohen Dichte zu einer kurzen Bauform
des Körpers führen, und andererseits sichergestellt, daß die unerwünschte Strahlung geringer Energie wirksam
durch die dünne Schicht hoher Ordnungszahl absorbiert wird.
Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; es zeigt
F i g. 1 eine grafische Darstellung der Strahlungsintensität eines Röntgenstrahlcnbündels über dsm Winkel
von der Mittelachse aus, :
F i g. 3 einen Strahlabflacher mit einer zweiten Form und
In der Fig, 1 ist die Intensität einer Vorwärtsstrah- \o
lung einer typischen Röntgenstrahlenquelle durch die
gestrichelte Linie 1 dargestellt Die erwünschte Intensität der VorwärtsEtrahlung ist durch die durchgezogene Linie 2 dargestellt Die gewünschte Vorwärtsstrahlung kann durch Aluminium- oder Blei-Abflacher
erreicht werden, welche gewöhnlich die in den F i g. 2 und 3 dargestellten Formen aufweisen.
In der Fig.2 ist der Abflacher 20 konusförmig
ausgebildet und konzentrisch in bezug auf dir Achse 21 der durch die Quelle 22 erzeugten Röntgenstrahlen
angeordnet Der Scheitel des Abflachers ist dichter an der Quelle 22 gelegen. In der F i g. 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
Der Strahlenabflacher bzw. Bündelabflacher gemäß der Erfindung kann eine beliebige derselben allgemeinen Formen haben, welche bei bekannten Strahlabflachern verwendet werden, wie sie in den F i g. 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 Ordnungszahl 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 Strahlabflachern bzw. Bündelabflachern, weil die hohe
Dichte des Materials die Qualität des Röntgenstrahlenbündels nicht verringert Bestimmte Verbindungen wie
Aluminiumoxid (Al2O3), Berylliumoxid (BeO), Berylliumaluminat (BeAl2O4X Borcarbid (B4C) und Siliziumcarbid
(SiC) sind ideal geeignet, um gemäß der Erfindung in Abflachern angeordnet zu werden, da ib/ 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 AI2O3 mit einer Länge von etwj 20 cm eine
Abflachung eines Bündels von 25MeV 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 F i g. 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
Röntgenstrahlenbündels angeordnet ist welches durch die Quelle 42 erzeugt wird, wobei der Scheitel des
Konus am nächsten bei der Quelle Hegt Die Grundfläche des konusförmigen Materials, welche dem
bestrahlten Objekt zugewandt ist ist mit einer dünnen Schicht 44 eines Materials mit hohem Züberzogen, d. h.
mit einem Material, welches eine Atomzahl bzw. Ordnungszahl Z > 58 hat beispielsweise mit Wolfram
oder Gold. Die Schicht 44 absorbiert weiterhin Photonen geringer Energie in der Weise, daß die
Eintrittsstrahlungsdosis bei dem bestrahlten Objekt aufgrund der Photonen geringer Energie, d. h.
> 1 MeV, nicht größer ist als diejenige von den Photonen hoher Energie, d. h.
> 1 MeV. Diese Schicht würde etwa 0,06 g/cni2 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 F i g. 4 dargestellte Form, die
Schicht ist jedoch stets zwischen dem Ende des Strahlabflachers bzw. 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 Zaufgebracht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Röntgenstrahlenbündelabflacher zur Erzielung
eines Röntgenbremsstrahiungsbündels hoher Energie (mehr als 1 MeV) mit abgeflachter Intensitäts- j
verteilung, der als entsprechend geformter Körper konzentrisch derart in den Strahlengang einer
Strahlungsquelle eingebracht ist, daß die Strahlungsintensität mit zunehmendem Winkel gegenüber der
Mittelachse abnehmend gedämpft wird, wobei der Körper aus einem Material geringer Atomordnungszahl
besteht und auf der Strahlenaustrittsseite mit einer Schicht aus einem Material hoher Atomordnungszahl
versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Körpers (43) aus
> einer der Verbindungen AI2O3, BeO, BeAI2O4 oder
SiC besteht, und daß das Material der Schicht (44) eine Atomordnungszahl von Z
> 58 aufweist, wobei die Schichtdicke bis zu 0,06 g/m2 beträgt
2. RöntgenstrabJenbündeJabfJacher nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Schicht (44) Wolfram oder Gold ist
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