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Vorrichtung zum Messen von Strahlen, insbesondere von Röntgenstrahlen
Bei der Ausübung der Röntgentherapie wird man vor die Aufgabe gestellt, zu ermitteln,
welche Wirkung Röntgenstrahlen in einer bestimmten Tiefe des Körpers ausüben. Um
diese: Aufgabe zu lösen, benutzt man kleine Meßkammern, sogenannte Fingerhut-' kammern,
die unterhalb der Oberfläche eines Wasserbehälters (Wasserphantom) angeordnet sind.
Der Ionisationsgrad des Gases in der Kammer bei einer bestimmten Eintauchti@efe
gibt ein Maß - für die physiologische Wirkung der Strahlung auf ein Organ des Körpers,
das sich in einer entsprechenden Tiefe unterhalb der Epidermis befindet.
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Die Abb. i stellt eine Vorrichtung bekannter Ausbildung zur Vornahme
derartiger Messungen dar. Unterhalb des Wasserspiegels a befindet sich die Ionisationskamm.er
b,
die an dem Kammerträger c befestigt ist. Die eine Elektrode e geht durch
den Kammerträger c in die - Ionisationskammer b; die zweite Elektrode der Ionisationskammer
b wird .durch die Wandung dieser Kammer gebildet.
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Es hat sich nun ergeben, daß die Anzeige eines mit dieser Ionisationskammer
verbundenen Meßsystems der tatsächlichen Intensität der Strahlung innerhalb des
Körpers nicht mit hinreichender Annäherung entspricht. Die Folge davon ist falsche
Dosierung bei der Strahlentherapie.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Ursache der Fehlmessung
in den geometrischen Konstruktionsverhältnissen sowie in den von Wasser abweichenden
Absorptions- und Streuungsverhältnissen der Vorrichtung liegt, und sie gibt Mittel
an, um die hierdurch entstehenden Meßfelder weitgehend herabzusetzen.
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Bei der bekannten Vorrichtung gemäß Abb. i ruft der Kammerträger c
einen starken Strahlungsschatten hervor, so daß im Bereich des Strahlungsschattens
die Sekundärstrahlung schwächer ist als an jenen Stellen des Wasserraumes, die nicht
durch den Kammerträger abgeschirmt werden. Der Ionisationsgrad des in der Kammer
b enthaltenen Gases läßt demnach auf eine schwächere Wirkung der Strahlung im Körper
schließen als diejenige, welche tatsächlich stattfindet.
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Eine weitere Fehlerquelle der bekannten Vorrichtung liegt darin, daß
durch die Strahlung nicht nur das in der Ionisationskammer b, sondern auch das im
Kammerträger c enthaltene Gas ionisiert wird. Dieser Übelstand kann durch Auskleidung
des Kammerträgers c mit einer dicken Bleifolie behoben werden. Bei Anwendung einer
solchen Folie
wird aber der Schatteneffekt vergrößert, so daß wieder
eine Fälschung des Meßergebnisses stattfindet.
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Eine weitere Fehlerquelle der bekannten Vorrichtung liegt ferner darin,
daß der Baustoff derselben von Wasser abweichende Streuungseigenschaften hat: Schließlich
wird eine Fehlerquelle dadurch hervorgerufen, daß der Weg der diffus vom Wasserraum
ausgehenden Sekundärstrahlen in der Ionisationskammer ungleich läng ist.
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Es ist auch bereits eine Vorrichtung zum Messen von Strahlen durch
den Ionisationsgrad eines Gases bekannt, bei der um die elektrische Zuleitung im
rohrartigen Kammerträger zur Vermeidung von Strahlverlusten ein Mantel aus Bernstein
angeordnet ist.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, den Kammerträger mit einem
hochisolierenden Baustoff auszufüllen, der annähernd die gleichen Strahlungseigenschaften
(Absorptions- und Streuungsverhältnis) wie Wasser hat, und so auszubilden, daß er
die Strahlungsverhältnisse in der Umgebung der Ionisationskammer kaum beeinträchtigt.
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Wie Abb. i zeigt, benutzt man bei den bekannten Meßvorrichtungen,
ausgehend von Überlegungen hinsichtlich der mechanischen Festigkeit derselben, stark
ausgebildete Kammerträger: Gerade den entgegengesetzten Weg schlägt die Erfindung
ein. Sie geht von der Erkenntnis aus, daß der mechanischen Festigkeit des Kammerträgeers
nur ganz untergeordnete Bedeutung zukommt; ihr zufolge soll der Kammerträger wenigstens
in der Nähe der Ionisationskammer möglichst kleine Abmessungen haben, weil hierdurch
sämtliche Fehlerquellen herabgesetzt werden. Der Erfindung zufolge soll der Querschnitt
des starren Teils des Kammerträgers kleiner sein als der Querschnitt der Ionisationskammer.
Es ist zwar bereits bei ähnlichen Meßeinrichtungen bekannt, zum Anschluß der Innenelektrode
der Ionisationskammer ein biegsames Kabel von kleinerem Querschnitt als demjenigen
der Ionisationskammer zu benutzen, doch eignet sich ein solches Kabel nicht als
Kammerträger. Man hat daher die Kabel in Hülsen eingelegt und ist hierdurch zu einem
Querschnitt des Kammerträgers gelangt, der weitaus größer als derjenige der Ionisationskammer
ist.
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Die Aufgabe, den unerwünschten Einfluß der Sekundärstrahlung zu beseitigen;
die von den Baustoffen der bekannten Vorrichtung ausgeht, wird gemäß der Erfindung
durch Anwendung besonderer Baustoffe gelöst: Ihr zufolge sollen jene Bauteile der
Vorrichtung, aus denen sonst durch den Einfluß der auf sie auftreffenden Röntgenstrahlen
eine unerwünschte Sekundärstrahlung ausgelöst wird, mit sogenannterLuftmasse überzogenwerden.
Hierunter ist eine Masse zu verstehen, von der unter dem Einfluß von Röntgenstrahlen
eine Sekundärstrahlung ähnlicher Beschaffenheit ausgeht wie von der atmosphärischen
Luft. Die sogenannte Luftmasse erhält man durch Mischung von Kohlenstoff (Graphit)
und Silicium in einem Verhältnis von etwa 97 3.
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Die Abbildungen 2 bis 4 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung:
Abb. 2 ist ein Längsschnitt durch eineVorrichturig mit einer Normalkammer.
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Abb. 3 ist ein Längsschnitt durch ein Bauelement der Kammer gemäß
Abb. 2, und Abb-. 4 ist ein Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit einer Kammer
für Rückstreuungsmessungen.
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Gemäß Abb. 2 ist unterhalb des Wasserspiegels a die Ionisationskammer
b angeordnet, die an einem Kammerträger c möglichst geringen Querschnittes befestigt
ist. Der Kammerträger c ist durch zylindrische Bauteile d aus Bernstein ausgefüllt.
Statt Bernstein könnte man beispielsweise auch Schwefel zur Ausfüllung des Kammerträgers
c benutzen. Benutzt man Schwefel, so erfolgt die Füllung des Kammerträgers c zweckmäßig
durch Ausgießen.
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Die Bernsteinstücke d gemäß Abb. 2 sind mit einer Bohrung versehen,
durch die eine leitende Verbindung zur Elektrode e der Kammer b geführt ist. Die
zweite Elektrode der Ionisationskammer b wird durch eine Schicht aus Luftmasse gebildet,
welche die Kammer b auskleidet. Da größere Bernsteinstücke im Verhältnis zur Nachfrage
nach ihnen selten sind, so daß ihr Preis verhältnismäßig hoch ist, benutzt man zur
Ausfüllung des Kammerträgers c vorteilhaft kurze, ineinanderschiebbare Bauteile
gemäß Abb. 3.
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Bei der Vornahme von Messungen muß man zwischen Normalmessungen und
Rückstreüungsmessungen unterscheiden. Bei erste- j ren wird die Ionisatiönskammer
in Wasser eingetaucht, und bei einer Entauchtiefe von einigen Zentimetern ist die
Ionisation des in der Kammer enthaltenen Gases etwa zur einen Hälfte auf unmittelbare
und zur anderen Hälfte auf Ionisation durch Sekundärstrahlung zurückzuführen. Es
hat sich ergeben, daß die durch die Verschiedenheit der Weglänge der Strahlen innerhalb
der Ionisationskammer bedingte Fehlerquelle bei Normalmessurigen auf ein Mindestmaß
verkleinert wird, -vvenn man bei ihrer Vornähme eine Ionisationskammer der bekannten
kugelförmigen Gestalt benutzt.
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Oft ist es wichtig zu wissen, welche Strahlungsverhältnisse an der
Wasseroberfläche bestehen, insbesondere wie groß der Strahlungsanteil
der
Rückstreuung der Oberfläche ist. Bei solchen Messungen an der Wasseroberfläche,
sogenannten Rückstreuungsmessungen, wird zweckmäßig erfindungsgemäß an den Kammerträger
die an sich bekannte flache dosenförmige Ionisationskammer angeschlossen, wie sie
in Abb. q. dargestellt ist.
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Die Kammer b nach Abb. q. wird durch einen zylinderringförmigen Bauteil
gebildet, der oben und unten durch Platten, etwa aus einem Phenolkondensationsprodukt,
abgeschlossen ist. Die Innenseite der Platten wird zur Verhütung unerwünschter Sekundärstrahlung
mit Luftmasse überzogen. Abgesehen von der Ionisationskammer ist die Vorrichtung
nach Abb. q. ebenso ausgebildet wie die Vorrichtung nach Abb. 3, und die einander
entsprechenden Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.