DE600990C - Verfahren zur unmittelbaren und objektiven Bestimmung der durch den Begriff der Halbwertschicht definierten Haerte von Roentgenstrahlen auf optischem Wege - Google Patents

Description

• Verfahren zur unmittelbaren und objektiven Bestimmung der durch den Begriff der Halbwertschicht definierten Härte von Röntgenstrahlen auf optischem Wege Die vorliegende Erfindung gibt ein Verfahren bekannt, durch das die Qualitätsbestimmung von: Röntgenstrahlen jeder Härte mit einfachen optischen Mitteln. und frei von subjektiven Fehlern ermöglicht wird.
• Die bisher bekanntgewordenen Methoden und Apparate zur Bestimmung der Härte von Röntgenstrahlen, wie z. B. der Härtemesser nach Christen-, der Wehneltsche Härtemesser, der Qualitätsmesser nach 2B e n o i s t , der Härtemesser nach Walter sind nicht allein subjektiven, Fehlern unterworfen, sondern sie sind auch, mit Ausnahme der umständlichen ionometrischen Methode, nicht frei von objektiven Fehlern.
• Da von den erwähnten Härtemessern der nach Christen die weiteste Verbreitung gefunden hat und zweifellos auch die besten Meßergebnisse erzielt, seien nur die grundlegenden Fehler dieses Apparates erwähnt.
• i. Das von Christen benutzte Raster, das die Hälfte der eingestrahlten Röntgenstrahlen absorbieren: soll, kann dieser Forderung natürlich nur bei einer bestimmten Strahlung gerecht werden, deren Härte genau definiert ist. Bei härterer Strahlung wird es weniger, bei weicherer Strahlung aber mehr als die Hälfte absorbieren.
• z. Bei der Methode nach C h r i s t e n bleibt der Umstand unberücksichtigt, daß das Raster den Teil der Strahlung, den es durchläßt, qualitativ nicht ändert, während der Vergleichsstrahl durch die Filterung gehärtet wird. Es werden also bei der Anordnung nach Christen die Fluoreszenzbilder von Strahlen verschiedener Härte miteinander verglichen, woraus sich wegen der Wellenlängenabhängigkeit aller Fluoreszenzschirme für Röntgenstrahlen, besonders im Gebiet mittelweicher Röntgenstrahlen, erhebliche Fehler ergeben.
• Eine Modifikation. des Christensch en Härtemessers, wie sie von S c h r e u s angegeben wurde, vermeidet zwar diese Fehler durch Einführung eines optischen Schwächungsmittels und deiner Eichkurve, aber auch dieser Härtemesser ist noch nicht frei von subjektiven Fehlerquellen.. Außerdem hat @er den .Nachteil, da das optische Schwächungsmittel konstant ist, daß bei härteren Röntgenstrahlen durch die zusätzliche Filterung, die zur Erreichung gleicher Helligkeit notwendig ist, die beobachtete Fluoreszenzhelligkeit so stark gemindert wird, daß eine exakte Messung harter Röntgenstrahlen überhaupt nicht mehr möglich ist.
• Bei der vorliegenden Erfindung wird die bekannte Eigenschaft der Röntgenstrahlen, daß sie je nach ihrer Härte von. einem bestimmten Filter verschieden stark geschwächt werden, zur Bestimmung ihrer Härte benutzt. Abb. r zeigt, wie sich die Filterwirkung von beispielsweise o,4mm Kupfer in Abhängigkeit von der Härte der Strahlung auswirkt. Die- Ausnutzung. dieses Effektes zur Bestimmung der Strahlenqualität geschieht in folgender Weise: Ein ausgeblendetes Röntgenstrahlenbündel fällt auf einen: gegen den einfallenden Strahl geneigten Fluoreszenzschirm und erzeugt dort ein fluoresziereädes Bild der Blende. Deckt man die eine Hälfte des Röntgenstrahlenbündels durch ein Meßfilter ab, so wird die Fluoreszenzhelligkeit des Leuchtfeldes auf der gefilterten Seite je nach der Härte der verwendeten Strahlung verschieden stark geschwächt. Der Helligkeitsunterschied gegenüber dem ungefilterten Teil des Leuchtfeldes ist um so kleiner, je härter und um so größer, j e weicher die untersuchte Strahlung ist, was aus der Kurve in Abb. i zu ersehen ist.
• Die Meßmethode besteht erfindungsgemäß darin,- daß der ungefilterte Teil des Leuchtfeldes durch Zwischenschalten eines in ,geeigneter Weise abgestuften optischen Keiles auf gleiche Helligkeit mit dem durch die Filterung verdunkelten Teil des Feldes eingestellt wird.
• Wenn es auch möglich ist, die Einstellung auf gleiche Helligkeit durch Anwendung der Eingrenzungsmethode (heller und dunkler einstellen); nahezu frei von subjektiven Fehlern vorzunehmen, so ist es doch notwendig, das Ergebnis der Messung durch eine weitere Messung mit geänderten Beobachtungsbeding or Cr ungen zu kontrollieren, um allen Anforderungen gerecht zu werden, die an eine objektive Meßmethode gestellt werden müssen. Dies geschieht dadurch, daß man die zu untersuchende Strahlung nacheinander mit zwei verschiedenen. Meßfiltern untersucht, so daß bei der Messung mit dem Filter von geringerer Absorption gleiche Helligkeit des Leuchtfeldes durch eine hellere Stufe des optischen Keiles erzielt wird, als bei der Messung mit dem Filter von größerer Absorption.. Der absolute Betrag der bei beiden Messungen beobachteten Vergleichshelligkeit des Leuchtfeldes ist also verschieden.
• Die einzelnen Helligkeitsstufen des optischen Keiles werden für jedes der beiden verwendeten Meßfilter durch ionometrische Messungen mit einem Normalinstrument (Faßkammer, Küstner usw.) unmittelbar in HWS-Werten, geeicht. Durch diese Eichung fallen erfindungsgemäß die Fehler, die durch die Härtung der Röntgenstrahlen durch das Meßfilter bzw. durch die Wellenlängenabhängigkeit des Fluoreszenzschirms entstehen würden, aus dem Ergebnis der Messungen. heraus. -Durch die Doppelmessung bei verschiedenen Helligkeitsgraden des Leuchtfeldes werden ferner die Fehler vermieden, die dadurch entstehen können, daß die beobachtete Grundhelligkeit unter Umständen in einem Helligkeitsbereich liegt, in dem die subjektive Augenempfindlichkeit des Beobachters die Unterscheidung geringer Helligkeitsunterschiede nicht mehr gestattet oder sehr erschwert.
• Als wesentlicher Vorteil. der Meßmethode an sich ist es auch anzusehen, daß bei stärker vorgefilterter Röntgenstrahlung, wo die Fluoreszenzhelligkeit des Leuchtschirmes schon verhältnismäßig .gering ist, durch das Zwischenschalten des Meßfilters nur noch eine geringe Verdunkelung des Vergleichsfeldes bewirkt wird.
• Durch die stärkere Absorptionswirkung des Meßfilters bei weicheren und durch seine geringere Absorptionswirkung bei härteren Röntgenstrahlen wird erreicht, daß bei etwa gleicher Dosisleistung und sonst gleichen Meßbedingungen auch die Helligkeit des Leuchtfeldes, die nach dem Einstellen des optischen Keiles auf gleiche Helligkeit bei der Messung beobachtet wird, für alle Strahlenqualitäten, mit Ausnahme der Grenzstrahlen, ungefähr die gleiche bleibt, jedenfalls niemals Werte erreicht, bei denen eine einwandfreie Beobachtung der Helligkeitsunterschiede nicht mehr möglich ist.
• In der Praxis wird die Eichung des Instrumentes in der Weise durchgeführt, daß der optische Keil, der eine ausreichende Zahl von Stufen m einem geeigneten Lichtdurchlässigkeitsbereich besitzt, für verschiedene Filtergruppen geeicht wird. Diese Filtergruppen werden bezüglich Material und Dicke so gewählt, daß ihre Absorptionswirkung in einem bestimmten Härtebereich etwa der Lichtabsorption der Stufen des optischen Keiles entspricht. Man verwendet also als Meßfilter > i. für die Messung harter Röntgenstrahlen (Tiefentherapie) Kupferfilter von. verschiedener Dicke, a. für die Messung von weicheren Röntgenstrahlen (Oberflächentherapie) Aluminiumfilter von verschiedener Dicke, 3. für die Messung; von Grenzstrahlen (Grenzstrahltherapie). Cellophan- oder Graphitfilter von verschiedener Dicke.
• Durch die Verwendung von Meßfiltern aus verschieden stark absorbierenden Stoffen, wie sie vorstehend als Beispiel angeführt sind, kann der gesamte Härtebereich von Röntgenstrahlen so weit unterteilt werden, daß mit dem neuen Meßinstrument in jedem beliebigen Härtebereich eine exakte Häi-texnessung vorgenommen werden kann. Abb. z zeigt die schematische Anordnung des neuen Härtemessers. Hierin sind: R=Röntgenstrahl, F = Meßfilter, S =Leuchtschirm, lt = optischer Keil, A= das beobachtende Auge und B = Blende.

Claims (7)

1. PATEN TANSPRÜCHE: i. Verfahren zur unmittelbaren und objektiven Bestimmung der durch den Begriff der Halbw.ertschicht definierten-Härte von Röntgenstrahlen auf optischem Wege mit Hilfe einer Einrichtung, bei der ein Teil eines ausgeblendeten Röntgenstrahlenbündels durch ein auswechselbares, härteabhängiges Filter geschwächt, der andere Teil dagegen umgeschwächt in eine Beobachtungskammer gelangt, in der es auf einen zur Richtung der einfallenden Strahlen geneigten Fluoreszenzschirmauffällt und dort ein fluoreszierendes Bild der Blende erzeugt, dessen Beobachtung in einer Richtung erfolgt, di,e mit der Richtung der Röntgenstrahlen nicht zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem ungeschwächten Teil der Röntgenstrahlen herrührende Helligkeit des Fluoreszenzschirms durch eine zwischengeschaltete, aber außerhalb des Röntgenstrahlenbündels angeordnete und gegen die Einwirkung der Röntgenstrahlen geschützte Vorrichtung, die diese Helligkeit stetig oder stufenweise zu vermindern gestattet, beispielsweise einen optischen Keil betrachtet und mit deren; Hilfe in zweiaufeinanderfolgenden Messungen auf gleiche Helligkeit eingestellt wird mit dem Teil des Fluoreszenzfeldes, dessen. Helligkeit von dem durch Filter geschwächten Teil der Röntgenstrahlen herrührt und nacheinander durch zwei Filter von verschiedener Härteabhängigkeit prozentual verschieden stark geschwächt wird. Die genannte, die Helligkeit vermindernde Vorrichtung wird vermittels einer Eichkurve, die sich auf gleiche FluoDeszenzhelligkeit der beobachteten Felder des Leuchtschirms bezieht; für jedes der beiden zu der Messung benutzten Filter in Beziehung gebracht zu der ionometrisch gemessenen Halbwertschicht der Strahlung und somit eine Beobachtung gleicher Helligkeiten bei verschiedener prozentualer Helligkeitsminderung für die gleiche untersuchte Strahlenhärte vorgenommen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Filter von verschiedener Dicke aus demselben: Material oder Filter gleicher oder auch ungleicher Dicke aus verschiedenem Material benutzt werden, beispielsweise ein Al- und ein Cu-Filter oder ein Cu- und .ein Ag-Filter.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des von; der ungeschwächten Strahlung herrührenden Fluoreszenzfeldes auf gleiche Helligkeit mit dem von der durch die Filter geschwächten Strahlung herrührenden; ein Nikolsches Prisma verwandt wird. q..
4. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Keil in kreisförmiger Anordnung vor dem Fluoreszenzfeld in der Weise vorbeig.e-,dreht werden kann, daß sich dieser Keil dabei in .einem Raum befindet, der von der Beobachtungskammer strahlensicher getrennt und auch vor der direkten Röntgeneinwirkung geschützt ist, und daß die Felder des Keiles bei der Drehung für das Auge des Beobachters nur den Teil des Fluoreszenzfeldes überdecken" dessen Helligkeit von der ungeschwächten Röntgenstrahlung herrührt.
5. 5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die optische Verdunkelungsvorrichtung mit einer Zahlenskala verbunden ist, die es gestattet, die zu gleichen Helligkeiten gehörenden, ionometriseh bestimmten Halbwertschichten für jedes Filter aus einer Eichtafel abzulesen.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, da.ß diese Skala, bezogen auf gleiche beobachtete Helligkeit, durch ionometrische Messungen als Mehrfachskala für verschiedene Meßfilter direkt in Halbwertschichtwerten geeicht ist.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Beobachtung des durch Filterung und des nur optisch. geschwächten Teiles des Fluoreszenzfeldes in Form zweier aneinandergrenzender Beobachtungsfelder und direkt erfolgt. B. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 7 bzw. mit derenAnordnungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeitsänderungen der Stufen der optischen Verdunkelungsvorrichtung etwaumgekehrt proportional der durch die Filter bei gleicher einfallender Röntgenenergie (bei linearer Änderung der Strahlenqualität) absorbierten Röntgenenergie verläuft, so daß die Messungen, stets bei annähernd gleicher Helligkeit und mit ungefähr gleicher prozentualer Genauigkeit erfolgen, wenn die einfallende Röntgenenergie bei den gemessenen Strahlenqualitäten stets ungefähr gleich groß gehalten. wird.