DE2653058C2 - Anordnung einer Vielzahl von Ionisationskammerzellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung einer Vielzahl von Ionisationskammerzellein gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In den älteren Patentanmeldungen gemäß DE-OS 07 801 und DE-OS 26 42 741 sind Anordnungen dieser Art offenbart. Solche Anordnungen sind besonders geeignet für eine Verwendung in Computer-gestützten axialen Röntgenstrahlen-Tomographiesystemen.

Die DE-AS 19 19 824 und die DE-AS 20 25 136 beschreiben einen Neutronendetektor bzw. einen Röntgendetektor mit einer Vielzahl von für Ionisationskammerbetrieb geeigneten Detektorzellen, bei denen die Kathoden und die Anoden in sich gegenüberliegenden Flächen angeordnet sind zum Nachweis von in einer Ebene senkrecht zu diesen Flachen eintretender Strahlung.

Die parallelen Plattenelektroden der in den älteren Anmeldungen vorgeschlagenen Anordnungen arbeiten in geringem Abstand bei relativ großen Potentialdifferenzen. Deshalb können auf die Platten übertragene mechanische Schwingungen die Kapazität zwischen den Elektroden wesentlich verändern und somit mikrophonische Stromänderungen erzeugen, die in der den Strom nachweisenden Elektronik festgestellt werden und Fehler in eine Röntgenstrahlenmessung einbringen können.

Glas- und Keramikisolatoren, die üblicherweise zur Befestigung von Elektroden in Ionisationskammern verwendet werden, können leicht derartige mechanische Schwingungen auf die Detektorelektroden übertragen.

Die DE-AS 11 82 360 beschreibt eine Strahlenmeßkammer eines Röntgenbelichtungsautomaten, bei dem die großflächigen, nur an ihren Kanten befestigten dünnen Platten dazu neigen, bei mechanischem Erschütterungen zu schwingen. Deshalb ist der Raum zwischen den Kammerwänden außerhalb des Meßfeldbereichs mit einer leichten festen Kunststoffmasse in Gestalt von aufgeschäumten Polystyrol ausgefüllt.

Es sind auch Kunstharze und ähnliche Materialien verwendet worden, um Elektroden in lonisationskammern zu haltern und zu isolieren. Viele dieser bekannten dielektrischen Materialien weisen eine relativ hohe Photoleitfähigkeit in Gegenwart der elektromagnetischen Energie der Röntgenstrahlen auf. Diese PhG'.oströme vereinigen sich mit dem lonisationsstrom in dem Xenongas und erzeugen Fehler in den Ausgangssignalen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Anoden und Kathoden so gehaltert sind, daß keine störenden Fehlerströme durch mikrophonische Vibration und durch Photoleitfähigkeit auftreten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die US-PS 33 85 988 beschreibt eine viele Platten enthaltende Ionisationskammer mit Schutzringelektroden, die den Randeffekt des elektrischen Feldes um die Ränder der Sammelelektroden herum im wesentlichen eliminieren und Streuströme möglichst klein halten sollen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Empfindlichkeit gegenüber mikrophonischen und photoelektrischen Stromfehlern um mehrere Größenordnungen verhindert ist. Das SiIikonharz ist dabei genügend elastisch, um mechanische Schwingungen zu dämpfen, die anderenfalls entlang der Detektoranordnung übertragen wurden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 ist eine Draufsicht auf eine Anordnung gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung. F i g. 2 ist eine Seitenansicht der in F i g. 1 gezeigten Anordnung.

Fig.3 ist eine Teilschnittansicht der Halterung, die bei der Anordnung gemäß den Fi g. 1 und 2 verwendet ■st.

Die in F i g. 1 gezeigte lonisationskammeranordnung enthält parallele Elektrodenplatten, die innerhalb von Xenon als Detektorgas mit einem Druck von etwa 10—50 bar gehaltert sind. Die auf das Detektorgas aufprallenden Photonen erzeugen Elektronen-Ionenpaarc zwischen den Elektrodenplatten. Ein zwischen benachbarten Platten angelegtes elektrisches Potential treibt die Elektronen und Ionen zu entgegengesetzten Elektroden und erzeugt zwischen diesen einen resultierenden elektrischen Stromfluß. Der elektrische Stromfluß zwischen den Elektroden ist somit eine Funktion der Gesamtzahl von Röntgenstrahl-Photoncn. die in der Nähe dieser Elektroden mit dem Gas in Wechselwirkung treten. Im Ionisationskammcrbereich ist der elektrische Stromfluß in einer Detektor/eile eine lineare Funktion der Röntgenstrahlintcnsität in dieser Zelle;

das elektrische Feld reicht nicht aus, um eine Ladungsträgermuitiplikation zu bewirken.

Bei der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten lonisationskammeranordnung sind zahlreiche parallele, aus Metallplatten bestehende Kathoden 12 auf Halterungsstäben 20 zwischen parallelen, aus Metallplatten bestehenden Anoden 10 aufgestapelt Die Anoden 10 und Kaihoden 12 sind durch dielektrische Platten 16 und 19 getrennt was im folgenden noch näher beschrieben wird, um im wesentlichen parallele Ionisationskammer- to zellen 13 zu bilden. Schutzelektroden 14 sind in den Platten ?.6 und 19 zwischen den parallelen Elektroden 10 und 12 angeordnet um Oberflächenströme abzuleiten, die anderenfalls die Detekiormessungen stören könnten. Die Anoden 10, Kathoden 12, Platten 16, 19 und Schutzelektroden 14 sind auf den metallischen Halterungsstäben 20 aufgestapelt und durch Muttern 22 unter Druck gehalten. Jede Anode 10 ist elektrisch mit einer strommessenden Schaltung 26 verbunden, die ein Ausgangssignal erzeugt das dem aus der jeweiligen Anode fließende?! Strom proportional ist. Die Kathoden 12 sind parallel an den negativen Anschluß einer Pote^r,tialquel-Ie 28 geschaltet Die positive Klemme der Potentialquelle 28 ist mit den Schutzelektroden 14 und der Schaltung 26 verbunden, die mit den Anoden in Reihe geschaltet ist. Die Polarität der Elektroden könnte jedoch auch umgekehrt sein.

Die Platten 16 und 19 bestehen aus Silikonharz, das mit Glasfasern verstärkt ist Es wurde gefunden, daß dieses Material relativ unempfindlich ist, was Photoströmen anbelangt die durch Röntgenstrahiphotonen induziert werden. Beispielsweise sind die Photoströme, die durch einen 90-kV-Röntgenstrahl mit einer Dosisleistung von 2 ■ lO-'Ckg-'S-¹ in Proben von üblichen Isolatoren in Vakuum induziert werden, in der Tabelle I angegeben.

Tabelle 1

Material

Spannung Photostrom

0.75 mm Blatt aus 400 V

Polytetrafluorethylen (Tcflon^R)
Kunststoffstab aus Acryl 400 V
Blatt aus Silikonharz 400 V

mit Glasfasern

1,1 XiO-" A amid oder einem anderen dielektrischen Material isoliert sein.

Eine typische Reihenanordnung weist 127 Detektorzellen auf, die im Abstand von etwa 3,7 mm angeordnet sind. Die einzelnen Kathoden- und Anodenplatten bestehen aus 0,05 mm dickem Wolfram oder Molybdän. Jede vierte Silikonharz-Glasfaserplatte 19 ist sich verjüngend geschliffen, um eine leichte Krümmung zu erzeugen, wodurch die Anordnung auf eine punktförmige Röntgenstrahlenquelle gerichtet werden kann, wie sie für die axiale Röntgenstrahlen-Tomographie verwendet wird.

40

1,6 χ 10-" A

Die Silikonharz-Glasfaser-Isolierung hat eine um I —2 Größenordnungen kleinere Röntgenstrahlen-Pholoieiuähigkeii als übliche bekannte isolierende Kunststoffe. Das Dielektrikum ist weiterhin relativ elastisch und dämpft daher Schwingungen in den Elektrodenplatlen.

Es ist häufig erwünscht lonisationskammeranordnungen zu krümmen, so daß Röntgenstrahiphotonen, die von einer etwa punktförmigen Quelle austreten, relativ parallel zu den Elektrodenplatten in die verschiedenen Zellen eintreten. Das Volumen des Detektorgases, das mit den Röntgenstrahiphotonen 8 in Wechselwirkung tritt, und der Wirkungsgrad der Anordnung werden dadurch vergrößert. Die Reihenanordnung kann in der Weise gekrümmt sein. Maß einige oder alle dielektrischen Scheiben 19 verjüngt sind, um für eine Winkeltrennung zwischen be*>achbarten Zellen zu sorgen. Die es metallischen Halterungsstäbe 20 können gekrümmt sein, um mit der Krümmur^ der Anordnung übereinzustimmen und sie können mit einer Hülse 24 aus PoIy-Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung einer Vielzahl von Ionisationskammerzellen (13) zur Erfassung einer Verteilung von Röntgenstrahlintensitäten in einer Ebene mit aus im wesentlichen parallelen Metallplatten bestehenden Kathoden (12), die mit Hilfe isolierender Abstandsstücke äquidistant zwischen aus im wesentlichen parallelen Metallplatten bestehenden Anoden (10) in einem Stapel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden Abstandsstücke in Form von dielektrischen Platten (16, 19) aus einer Zusammensetzung von Silikonharz und Glasfasern zwischen den Anoden und Kathoden angeordnet sind und daß die dielektrischen Platten sich entlang der gesamten Länge der Kathoden und Anoden im wesentlichen parallel zur Richtung eines auftreffenden Röntgenstrahl erstrecken.

2. Anordnang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der dielektrischen Platten (16,19) in einer Ebene im wesentlichen parallel zu einem auftreffenden Röntgenstrahl verjüngt sind derart, daß eine winklige Trennung zwischen benachbarten Ionisationskammerzelien erzielbar ist zum Nachweis eines von einer etwa punktförmigen Quelle ausgehenden Röntgenstrahlenbündels.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß leitende Schutzelektroden (14) in den dielektrischen Platten (16, 19) zwischen den Anoden (10) und Kathoden (12) angeordnet sind und eine elektrische Poteriialque!'e (28) derart geschaltet ist, daß die Anoden find Schutzelektroden in bezug auf die Kathoden auf eine ~t Potential gehalten werden, so daß zwischen den Kathoden und den Anoden erzeugte Elektronen und Ionen zu diesen angezogen und Oberflächenströme auf den dielektrischen Platten von den Schutzelektroden abgeleitet werden.