ES2293893T3 - Camara de ionizacion para haces de iones. - Google Patents
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Abstract
Cámara de ionización para haces de iones (1) con una carcasa de cámara (2), con una ventana de entrada de haces (3), con un volumen de cámara (5) relleno de gas de recuento, con un ánodo de alta tensión (6) y con un cátodo de alta tensión (7), en la que la cámara de ionización (8) está constituida en forma de sándwich a partir de estructuras planas de superficies grandes de los componentes anteriores, que están alineados ortogonalmente al eje del haz de iones, en la que un ánodo de recuento (9) plano de superficie grande, alineado ortogonalmente, dispuesto en el centro está rodeado por ambos lados por un cátodo de alta tensión (7) plano de superficie grande, que está constituido por dos superficies paralelas de cátodos (10) y la carcasa de la cámara (2) está constituida por un bastidor de carcasa (11), que enmarca de forma casi cuadrada un volumen de la cámara de ionización (12), caracterizada porque una ventana de entrada del haz (3) y una ventana de salida del haz (4) están colocadas en alineación ortogonal con respecto al haz de iones (1) de forma hermética al gas y de forma conductora de electricidad sobre el bastidor de la carcasa (11), en la que la ventana de entrada del haz (3) y la ventana de salida del haz (4) están metalizadas hacia el volumen de la cámara de ionización (12) y en la que el ánodo de recuento (9) y el cátodo de alta tensión (7) están constituidos por un tejido que presenta fibras de plástico recubiertas de metal y están empotrados en bastidores (20), que se apoyan, aislados eléctricamente, en el bastidor de la carcasa (11), en la que unos elementos distanciadores (21) aislantes de electricidad definen la distancia entre el ánodo de recuento (9) y el cátodo de alta tensión (7).
Description
Cámara de ionización para haces de iones.
La invención se refiere a una cámara de
ionización para haces de iones de acuerdo con el preámbulo de la
reivindicación 1.
Tales cámaras de ionización se conocen también
como tubos de recuento de iones a partir del estado de la técnica.
La carcasa de la cámara se forma habitualmente por un tubo, en el
que una de las dos secciones extremas del tubo sirve como ventana
de entrada del haz y el otro extremo del tubo sirve como ventana de
salida del haz. El tubo está relleno con un gas de recuento a
presión reducida y presenta un cátodo de alta tensión cilíndrico,
que está dispuesto coaxial y aislado de la pared del tubo en el tubo
de recuento. En el centro del tubo se encuentra un ánodo de alta
tensión cilíndrico, que está aislado del cátodo de alta tensión y
del tubo circundante. Entre el cátodo de alta tensión y el ánodo de
alta tensión se aplica una tensión para el funcionamiento de la
cámara de ionización y se mide la corriente entre el cátodo y el
ánodo. Si se conducen partículas cargadas como iones a través de la
cámara de ionización o se capturan desde la cámara de ionización,
entonces se eleva la corriente entre el cátodo y el ánodo en
función del número de los iones, que pasan a través de la cámara de
ionización. Las cámaras de ionización cilíndricas más complejas
presentan una pluralidad de ánodos alineados axialmente, para
medir, por ejemplo, el recorrido de una partícula cargada o de un
ion a través de una cámara de ionización en forma de tubo con
ánodos distribuidos sobre la sección transversal en dirección
axial.
Tales cámaras de ionización cilíndricas tienen
el inconveniente de una extensión axial grande y de una estructura
relativamente compleja de los ánodos de recuento. Además, la
necesidad de espacio de tales cámaras de ionización en la dirección
de la propagación de un rayo es relativamente grande. El espacio
disponible en la salida del haz en una sala de tratamiento de
pacientes está, sin embargo, estrechamente limitada. Además, en
tales sistemas terapéuticos, en los que un haz de iones es
escaneado sobre toda la extensión de un tejido de tumor, debe estar
disponible una cámara de ionización, que adopta medidas no conocidas
hasta ahora en la dilatación transversal y en la dilatación
longitudinal. En general, todas las mediciones en el haz deben
realizarse delante del paciente en el modo de transmisión. En este
caso, hay que evitar necesariamente un empeoramiento de la calidad
del haz, como por ejemplo a través de fragmentación del proyectil y
dispersión del ángulo de las partículas del haz.
El cometido de la invención es, por lo tanto,
indicar una cámara de ionización para haces de iones, que soluciona
los inconvenientes de las cámaras de ionización conocidas hasta
ahora, que es adecuada para la supervisión y control de la
radiación de un paciente en el marco de una terapia de tumor con
iones pesados, que están concentrados con alta energía en un haz de
lápiz, que presenta dimensiones reducidas del detector en la
dirección del haz, que posibilita una alta seguridad, especialmente
con respecto a la formación de plasma y de chispas y que se puede
emplear en el campo médico.
Este cometido se soluciona con el objeto de la
reivindicación 1.
A tal fin, la cámara de ionización para haces de
iones está constituida por una carcasa de cámara, una ventana de
entrada del haz y una ventana de salida del haz, un volumen de la
cámara relleno con gas de recuento y por un ánodo de alta tensión y
un cátodo de alta tensión. La cámara de ionización está constituida
plana y en forma de sándwich por estructuras en forma de placas de
superficies grandes de estos componentes, que están alineados
ortogonalmente al eje del haz de iones. En este caso, un ánodo de
recuento en forma de placa, alineado ortogonalmente, de superficie
grande, dispuesto en el centro, está rodeado por ambos lados por un
cátodo de alta tensión en forma de placas de superficie grande, que
está constituido por dos placas de cátodos paralelas. La carcasa de
la cámara está constituida por un bastidor de carcasa, que enmarca
de forma casi cuadrada el volumen de la cámara de ionización, y
sobre el que están colocadas de forma hermética al gas la ventana de
entrada del haz y la ventana de la salida del haz. Un dispositivo
de este tipo tiene la ventana de una elevada facilidad de
mantenimiento, puesto que la construcción de placas se puede extraer
desde el bastidor de la carcasa a través de simple desmontaje o
extracción de diferentes estructuras de placas y se puede sustituir.
Las placas se pueden sustituir fácilmente y se pueden conservar en
reserva en número de piezas correspondiente. La estructura de
placas posibilita también una fabricación en masa de piezas
individuales y de cámaras de ionización acabadas.
En una forma de realización preferida de la
invención, el gas de recuento es una mezcla de argón o criptón y
dióxido de carbono, que presenta con preferencia una relación entre
la mezcla y el volumen de gas de 4 : 1, que está adaptada al haz de
iones con respecto a la energía y la intensidad y se introduce en la
cámara de ionización. Un gas de recuento compuestos de esta manera
tiene, frente a las cámaras de ionización cilíndricas llenas de
aire habituales, la ventaja de una elevada capacidad de reproducción
de las mediciones, puesto que aquí la humedad del aire no influye
sobre la sensibilidad de la cámara de ionización. Con un gas de
recuento de este tipo se asegura una relación entre señal y ruido
buena y se pone a disposición una zona dinámicas alta en las tasas
de las partículas. Además, con el gas de recuento preferido se
asegura una resistencia al impacto suficiente.
Un gas de recuento de este tipo es con
preferencia de la máxima pureza, puesto que la sensibilidad de la
señal es influenciada negativamente en su altura y su desarrollo
debido a las impurezas. Además, con preferencia, dentro del volumen
de la cámara para los elementos individuales de la placa y otros
elementos de protección y de aislamiento así como para los
agregados auxiliares y sensores se emplean materiales no gaseosos o
se introducen elementos y componentes gaseosos en la resina
epóxido.
En otra forma de realización preferida, la
cámara de ionización presenta sensores, que están montados en
orificios de paso cerrados a prueba de gas en el bastidor de la
carcasa y que miden la presión del gas de recuento y la temperatura
del gas de recuento. La cámara de ionización es accionada con
sobrepresión ligera frente al aire ambiental, con lo que se
dificulta de una manera ventajosa una penetración de gases extraños.
A tal fin, el tamaño del reflujo de gas desde las cámaras es
supervisado a través de una instalación de detección en la zona de
salida de gas de recuento o bien en la salida. A través de la
medición de la presión del gas y de la temperatura del gas se puede
supervisar de una manera más ventajosa la densidad del gas, que
entra directamente en la determinación del número de partículas del
haz de iones y, en caso necesario, se puede mantener constante.
La ventana de entrada del haz y la ventana de
salida del haz, que son esencialmente cuadradas, están constituidas
esencialmente por láminas de plástico no polarizables resistentes a
la radiación. Estas láminas están fijadas en bastidores metálicos
en forma de placa, que cierran, por su parte, por medio de juntas
tóricas en el bastidor de la carcasa el volumen de la cámara de
ionización de forma hermética al gas hacia la ventana de entrada
del haz y la ventana de salida del haz. La estructura hermética al
gas mantiene las contaminaciones alejadas del gas de recuento y se
reduce al mínimo el intercambio de gas del volumen de la cámara con
el medio ambiente debido a difusión, también cuando las cámaras de
ionización no están en servicio.
La ventana de entrada del haz y la ventana de
salida del haz presentan con preferencia láminas de poliimida o de
poliéster, con lo que va unida la ventaja de que se exponen
exclusivamente materiales resistentes a la radiación y no
polarizables al haz de iones y, se reduce al mínimo la repercusión
sobre el haz de iones y la intensidad del haz de iones.
En otra forma de realización preferida de la
invención, la ventana de entrada del haz y la ventana de salida del
haz están metalizadas hacia el volumen de la cámara de ionización.
Con una metalización de la ventana de entrada del haz y de la
ventana de salida del haz se impide una carga de la ventana y, por
lo tanto, una falsificación de los valores de medición, puesto que
las cargas se pueden derivar directamente a través de la
metalización de las ventanas y a través del marco de las ventanas
hasta la carcasa de la cámara de ionización. La carcasa de la
cámara de ionización está, por lo tanto, puesta a tierra.
Tales metalizaciones se pueden realizar a través
de aluminización o a través de plaqueado de níquel de uno de los
lados de la ventana de entrada del haz o de la ventana de salida del
haz. Tales láminas metalizadas con aluminio presentan una capa
conductora para evitar densidades de campo eléctrico altas como
puntos de activación de descargas de gas, de manera que se reduce
al mínimo la aparición de descargas de gas. Además, las láminas
metalizadas forman una superficie lisa, que sirve de la misma manera
para evitar densidades de campo eléctrico altas a partir de puntos
de activación de descargas de gas.
El ánodo de recuento en forma de placa de
superficie grande y el cátodo de alta tensión en forma de placa de
superficie grande están constituidos con preferencia por un tejido,
que está empotrado en un bastidor, que se apoya, aislado
eléctricamente, en un bastidor de la carcasa. En este caso, unos
elementos distanciadores aislantes de electricidad definen la
distancia entre el ánodo de recuento y el electrodo de alta tensión.
El empleo de tejido en lugar de láminas para el ánodo y el cátodo
tiene la ventana de que se puede trabajar con una tensión previa
mecánica mayor para los planos de detectores de material de tejido.
En este caso, se mejora la uniformidad de la señal sobre el lugar y
sobre la dilatación de la lámina del detector de la cámara de
ionización, lo que repercute de una manera ventajosa especialmente
con secciones transversales relativamente grandes de la cámara en
las zonas marginales del volumen activo de las cámaras.
Frente a las láminas de superficies grandes como
superficies de ánodos de recuento o de superficies de cátodos de
recuento, los tejidos tienen la ventaja de que presentan, en virtud
de la posibilidad de tensión previa más elevada, una flexión más
reducida especialmente en el caso de que se aplique alta tensión.
Una flexión de este tipo es provocada a través de la atracción
electrostática mutua de las láminas extendidas paralelas entre sí o
bien de los electrodos del tejido extendidos paralelos entre sí. Sin
embargo, en el caso de empleo de tejidos, la distancia de los
electrodos entre sí se mantiene relativamente constante, sobre todo
en el centro, de manera que las densidades de campo se pueden
mantener localmente constantes de una manera ventajosa.
En lugar de un tejido de fibras metálicas se
empela con preferencia para el ánodo de recuento en forma de placa
de superficie grande y para el cátodo de alta tensión en forma de
placa de superficie grande un tejido de fibras de plástico
recubiertas de metal. Un tejido de este tipo de fibras compuestas de
recubrimiento de plástico y de metal tiene la ventaja de que, con
un peso más reducido, se puede cargar con tensiones previas más
elevadas y presenta un índice de carga nuclear reducido para los
hilos de soporte. A través del recubrimiento metálico se realiza la
función de los electrodos y a través del núcleo de plástico de las
fibras se consigue una capacidad de carga mecánica alta, que es,
por su parte, una condición previa para una tensión previa mecánica
grande de los electrodos de placas de alta
tensión.
tensión.
El cátodo de alta tensión en forma de placa de
superficie grande y el ánodo de recuento en forma de placa de
superficie grande están constituidos de una manera preferida de
tejido de plástico recubierto con níquel o de tejido de poliéster
recubierto con níquel. Este material compuesto no sólo tiene la
ventaja de que su porción de plástico está constituida por
materiales resistentes a la radiación y no polarizados, sino que
garantiza también una superficie lisa, que permite la alta densidad
de campo eléctrico, sin que se provoquen descargas de gas.
El gas de recuento es alimentado, en una forma
de realización preferida, en la zona más baja con relación a la
fuerza de la gravedad del volumen de la cámara de ionización y se
descarga en la zona más alta. A tal fin, el bastidor de la carcasa
de la cámara de ionización presenta un orificio de entrada de gas de
recuento y un orificio de salida de gas de recuento. Con esta forma
de realización preferida, se consigue de una manera ventajosa que
se pueda asegurar un flujo laminar del gas de recuento a través de
la cámara de ionización sobre el orificio de entrada de gas de
recuento y sobre el orificio de salida de gas de recuento. En el
interior de la cámara se conduce el gas de recuento con preferencia
a través de tubos de acero noble con taladros de entrada y de
salida variables.
Un sensor de flujo de gas está dispuesto con
preferencia para la supervisión del flujo de gas de recuento fuera
del volumen de la cámara de ionización, para mantener lo más pequeño
posible el volumen de la cámara. Además de la simple supervisión
del flujo de gas de recuento, se puede llevar a cabo también una
regulación del gas de recuento con la ayuda de sensores de flujo de
gas de este tipo en colaboración con sensores de presión y sensores
de temperatura.
De una manera preferida, el ánodo de recuento
central y el cátodo de alta tensión respectivo están dispuestos a
una distancia de 3 a 13 mm, especialmente de 5 mm, entre sí y se
pueden accionar a altas tensiones sobre 1.500 V. A tal fin, los
electrodos en forma de placa deben aislarse por medio de piezas
aislantes, como el bastidor, las piezas distanciadoras, masas de
encolado y masas de relleno unos de otros, donde estas piezas
aislantes poseen valores de resistencia eléctrica alta en el volumen
y en la superficie entre 10^{12} y 10^{14} \Omega/cm^{3} o
bien 10^{16} y 10^{18} \Omega/cm^{3}. De esta manera se
reducen de una forma ventajosa las corrientes de fuga o las
corrientes parásitas, que falsificarían en otro caso la medición y
empeorarían la sensibilidad de todo el sistema.
En otra forma de realización preferida, la
cámara de ionización se configura en un sistema de cámaras de
ionización para haces de iones. A tal fin, se disponen varias
cámaras de ionización del tipo acorde con la invención unas detrás
de otras en la dirección del haz y se emplean para formar un sistema
para la supervisión de la intensidad de un haz terapéutico de iones
de pesados. En virtud de las altas normas de seguridad, que deben
cumplirse en los haces terapéuticos, se disponen al menos dos
cámaras de ionización en la dirección del haz de ionización en
serie unas detrás de otras para la supervisión de las dosis
individuales de un elemento de volumen y de la dosis de capa de una
capa escaneada y se emplean para la supervisión independiente de una
dosis general de un ciclo de tratamiento de una manera
independiente de la cámara de ionización para la supervisión de la
dosis individual y de la dosis de capa.
En virtud del tipo de construcción plano de una
cámara de ionización individual, este sistema de cámara de
ionización tiene la ventaja de que presenta la necesidad de espacio
mínimo en la dirección del haz, mientras que se extiende
transversalmente al haz sobre toda la superficie de exploración.
Puesto que con un escáner reticular, el haz de iones explora el
volumen de destino por elementos de volumen y por capas, se
supervisa de una manera ventajosa con una primera cámara de
ionización en el sistema de cámaras de ionización la dosis
individual por elemento de volumen y a través de la suma de todas
las dosis individuales de una capa explorada se supervisa la dosis
de la capa. Una segunda cámara de ionización independiente de la
primera cámara de ionización puede supervisar de una manera
ventajosa la dosis total de un ciclo de tratamiento. En lugar de las
dos cámaras de ionización preferidas se pueden conectar también
tres cámaras de ionización unas detrás de otras, que supervisan
entonces en cada caso la dosis individual de un elemento del
volumen, la dosis de capa de una capa explorada y la dosis total de
un ciclo de tratamiento.
En otra forma de realización preferida, la
primera y la segunda cámaras de ionización supervisan la dosis de
píxeles y la dosis de capa. La segunda cámara de ionización
supervisa de esta manera la primera cámara de ionización. Una
tercera cámara de ionización está conectada en otra electrónica y
supervisa valores integrales, para determinar si no se alcanza una
dosis máxima en el plan de tratamiento.
Para la elevación de la seguridad, se puede
medirla dosis individual para un elemento de volumen en la primera
y en la segunda cámara de ionización de un sistema de cámaras de
ionización, que comprende tres cámaras de ionización y se comparan
los resultados de la primera y de la segunda cámaras de ionización,
de manera que en el caso de una desviación de los datos de medición
de la primera y de la segunda cámara de ionización más allá de una
zona de tolerancia predeterminada, se puede activar una desconexión
rápida del sistema terapéutico de iones. Una comparación de este
tipo eleva la seguridad funcional de la primera y de la segunda
cámaras de ionización. De la misma manera, se puede medir y
comparar la dosis de capa de una capa a irradiar (llamada también
capa de radiación) con la segunda y la tercera cámaras de ionización
del sistema de cámaras de ionización con tres cámaras de
ionización, de manera que en el caso de que se exceda una zona de
tolerancia predeterminada de los resultados de la medición de la
segunda y de la tercera cámaras de ionización, se puede activar una
desconexión de seguridad del sistema terapéutico de haces de
iones.
Un dispositivo para la supervisión de un haz de
iones pesados con cámaras de ionización de acuerdo con la invención
o con el sistema de cámaras de ionización de acuerdo con la
invención presenta las siguientes características:
- a)
- medios para la medición de la dosis de intensidad de un elemento de volumen de radiación de un retículo de radiación planificado para una capa de radiación por medio de una primera cámara de ionización,
\newpage
- b)
- medios para la supervisión del valor medido de la dosis de intensidad de un elemento de volumen de radiación a través de una segunda cámara de ionización dispuestas en serie detrás de la primera cámara de ionización,
- c)
- medios para la comparación del valor de medición de la primera cámara de ionización con el valor de supervisión de la segunda cámara de ionización y liberación para la radiación del siguiente elemento del volumen de radiación de un retículo de radiación planificado de una capa de radiación en el caso de coincidencia con una amplitud predeterminada del valor teórico de la intensidad de la radiación de los dos valores,
- d)
- medios para la desconexión de emergencia del tratamiento de radiación en el caso de que se exceda la amplitud de los valores teóricos predeterminados y regulación posterior de la intensidad en el caso de que no se alcance la amplitud predeterminada del valor teórico,
- e)
- medios para la repetición de las etapas para las capas de tratamiento planificadas siguientes, hasta que se ha explorado el volumen de tejido a irradiar,
- f)
- medios para la integración de todas las dosis de radiación medidas de los valores de supervisión en una tercera cámara de ionización, que está dispuesta en serie detrás de la primera y de la segunda cámaras de ionización, para la supervisión de la carga total de radiación de un volumen de tejido durante un ciclo de tratamiento.
Con este dispositivo se mide de una manera
ventajosa el número de las partículas o iones pesados, que se
extraen por segundo desde un acelerador y se emplean como haz de
iones para la terapia del tumor. El número de las partículas está
sometido a fuertes oscilaciones temporales y, por lo tanto, debe
medirse en tiempo real directamente con estas cámaras de ionización
durante la radiación. La corriente, que se mide en la salida de las
cámaras, es proporcional a la corriente de haces de iones
manteniendo la energía de las partículas. Con corrientes típicas
del haz del acelerador, las corrientes, que proceden desde las
cámaras de ionización, están en el intervalo de \muA.
La velocidad de reacción de las cámaras de
ionización se limita a través del tiempo de desviación de las
moléculas ionizadas del gas de recuento en la cámara de ionización
y tiene una constante de retardo en el orden de magnitud de
aproximadamente 10 \mus. Una electrónica de medición convierte la
corriente que procede desde la cámara de ionización en una
frecuencia proporcional de impulsos. A tal fin, se generan a partir
de la señal de la corriente señales de tensión y a través de una
conversión de la frecuencia de la amplitud se forman a partir de la
señal de la tensión unos impulsos, cuya frecuencia es proporcional a
la tensión. De acuerdo con ello, un impulso corresponde a una carga
determinada, que ha sido generada en la cámara de ionización, siendo
generada ésta por un índice de partículas determinado del haz de
iones. El número de los impulsos es, por lo tanto, proporcional al
número de los iones, que fluyen a través de la cámara de
ionización.
Por lo tanto, con el dispositivo se pueden
supervisar de una manera ventajosa la dosis de intensidad de un
elemento de volumen de radiación, la dosis de intensidad de toda la
capa de radiación y, por último, la dosis de intensidad de un ciclo
de tratamiento completo. El dispositivo contiene también una
redundancia relevante para la seguridad, siendo medidas en la
práctica en dos cámaras de ionización tanto la dosis de intensidad
de un elemento de volumen de radiación como también la dosis de
intensidad de una capa de radiación y siendo comparados los valores
medidos directamente entre sí, de manera que en el caso de
desviaciones no tolerables, se puede provocar una desconexión de
emergencia de la instalación. También es posible montar en cada una
de las tres cámaras de ionización una electrónica de suma, de
manera que todas las tres cámaras de ionización pueden supervisar
al mismo tiempo y en paralelo la dosis total de un ciclo de
radiación de un volumen de radiación. De esta manera, se consigue a
través de las cámaras de ionización de acuerdo con la invención y
especialmente a través de l sistema de cámaras de ionización de
tres cámaras de haces de iones dispuestas unas detrás de otras en
la dirección del haz de iones una seguridad y una fiabilidad máximas
posibles durante la radiación de un volumen de tumor con haces de
iones.
En un desarrollo preferido, se realiza la
función de supervisión de la primera y de la segunda cámaras de
ionización por una única cámara de ionización. De esta manera, se
reduce, en efecto, la redundancia de la supervisión de la
intensidad, pero se reduce de una manera ventajosa la necesidad de
espacio para el sistema de detector en forma de cámaras de
ionización.
Otras ventajas, características y posibilidades
de aplicación de la invención se explican en detalle ahora con la
ayuda de ejemplos de realización con referencia a los dibujos
adjuntos.
La figura 1 muestra una estructura de principio
en vista en perspectiva de una forma de realización preferida de la
cámara de ionización de acuerdo con la invención.
La figura 2 muestra una sección transversal
esquemática de la forma de realización preferida según la figura
1.
La figura 3 muestra la homogeneidad del
comportamiento de reacción local de una forma de realización de la
cámara de ionización de acuerdo con la invención en
dirección-Y.
\newpage
La figura 4 muestra la homogeneidad del
comportamiento de reacción de una forma de realización de la cámara
de ionización de acuerdo con la invención.
La figura 5 muestra la estructura de principio
de un sistema de cámaras de ionización en la sección trans-
versal.
versal.
La figura 1 muestra una estructura de principio
en vista en perspectiva de una forma de realización preferida de la
cámara de ionización 8 de acuerdo con la invención. La cámara de
ionización de placas 8 paralelas mostrada aquí sirve para la
supervisión y control de la radiación del paciente en el marco de la
terapia de tumor con iones pesados. Está constituida esencialmente
por una carcasa de cámara 2, una ventana de entrada del haz 3 y una
ventana de salida del haz 4, por un volumen de la cámara 5 lleno con
gas de recuento, por un ánodo de alta tensión 6 y por un cátodo de
alta tensión 7, que está dispuesto a ambos lados del ánodo de alta
tensión 6. La cámara de ionización está pensada para el sector
médico y está constituida en forma de sándwich plana por
estructuras en forma de placas de superficies grandes de los
componentes individuales, que están alineados ortogonalmente al haz
de iones 1. A los componentes pertenece un ánodo de recuento 9 en
forma de placa de superficie grande, dispuesto en el centro,
alineado ortogonalmente, que está rodeado por un cátodo de alta
tensión 7 en forma de placa de superficie grande, que está
constituido por dos placas de cátodos paralelas 10. La carcasa de
la cámara 2 está constituida esencialmente por un bastidor de
carcasa 11, que enmarca un volumen de cámara de ionización cuadrada
12 y sobre el que están colocadas de una manera hermética al gas la
ventana de entrada de haz 3 y la ventana de salida del haz 4. Una
cámara de ionización 8 de este tipo debe presentar en el sector
médico una alta seguridad, una alta fiabilidad y una facilidad de
mantenimiento grande. Por lo tanto, la presente forma de
realización cumple las siguientes condiciones y requerimientos
básicos, siendo decisivos para esta forma de realización los
siguientes parámetros de la radiación:
\newpage
Durante una fase de extracción de
aproximadamente 2 s, los iones de carbono extraídos desde un sistema
acelerador de iones, como un sincrotrón de iones pesados, fluyen a
través de la cámara de ionización y emite, al chocar con el gas de
recuento, una parte de su energía cinética a este gas de recuento.
Una parte de esta energía conduce a la generación de parejas de
electrón - ion. El número de las parejas de electrón - ion es
proporcional a la cantidad de los iones en circulación de la
corriente de iones. Las cargas generadas de esta manera en el
volumen de la cámara de ionización activa 12 son separadas en un
campo eléctrico aplicado y son registradas y evaluadas por la
electrónica de medición siguiente. A tal fin, la zona activa está
constituida solamente por los espacios entre los electrodos.
Solamente de registran y se miden las cargas generadas allí. Las
cargas generadas en las zonas entre electrodos y ventanas de las
cámaras son aspiradas sobre los planos de alta tensión 7 o bien
sobre las ventanas 3, 4 y de esta manera no contribuyen a la
formación de la señal. Se excluyen de la medición, puesto que en
estas zonas las in homogeneidades de campo condicionadas por la
geometría no permiten mediciones representativas de la
intensidad.
En un sistema de cámaras de ionización 30 de
tres cámaras de ionización 22, 23 y 24 se lleva a cabo la evaluación
en dos de estas cámaras de ionización 22 y 23 casa 12 \mus. A
través de una comparación de estos valores con los valores teóricos
calculados previamente en el marco de una planificación de la
radiación, esta información sirve para la regulación de la
velocidad de exploración de un escáner reticular en el lugar de
tratamiento. La tercera cámara de ionización 24 mostrada en la
figura 5 es del mismo tipo de construcción y sirve para la
determinación del número total de partículas para una etapa de
isoenergía, es decir, para una capa de radiación, así como para
toda la dosis de radiación de un ciclo de radiación para un volumen
de tumor. A través de la supervisión de estos valores integrales, a
saber, de la capa de radiación y del volumen de radiación se
consigue una seguridad adicional para la exploración del volumen
del tumor en el paciente.
A través del aparato de exploración, un escáner,
se cubre en el lugar de las cámaras de ionización 22, 23, 24 una
zona de aproximadamente 190 x 190 mm^{2}. Por lo tanto, las
cámaras de ionización 22, 23, 24 de esta forma de realización
preferida presentan una sección transversal activa grande con una
anchura de la abertura para la ventana de entrada del haz 3 y para
la ventana de la salida del haz 4 de 210 x 210 mm^{2}. A través
del empleo de materiales con módulo de elasticidad relativamente
alto se pueden dominar con ventaja estas dimensiones especialmente
en la estructura del contador.
Las cámaras de ionización 8, 22, 23, 24 están
configuradas en cada caso como jaula de Faraday, con lo que se
evitan de una manera ventajosa las dispersiones electromagnéticas.
En el cableado de los electrodos de alta tensión 6 y 7 en forma de
placas de superficie grande se evitan con la construcción los bucles
de toma de tierra fuera de las cámaras de ionización, para reducir
al mínimo las dispersiones electromagnéticas.
El bastidor de la carcasa 11 de la cámara de
ionización 8 está constituido en esta forma de realización por un
material macizo de aluminio, los marcos de las ventanas 18 están
constituidos por acero noble y las láminas de la ventana de entrada
del haz 3 y de la ventana de salida del haz 4 están constituidas por
láminas de plástico metalizadas de aproximadamente 25 \mum de
espesor, que están encoladas de forma conductora de electricidad en
el marco 18 de las ventanas. Todas las partes conductoras, que no
conducen tensiones eléctricas, están puestas a tierra en el centro
a través de la conexión de puesta a tierra 25. En la medida de lo
posible, para los materiales, a través de los cuales debe pasar el
haz de iones 1 en el volumen de la cámara de ionización activa 12,
se emplean materiales con índices de carga nuclear bajo, con
preferencia plásticos de hidrógeno y carbono y con un espesor lo
más reducido posible y, por lo tanto, con una ocupación de masa en
la trayectoria propiamente dicha de los haces de iones. Esto tiene
la ventaja de que se reduce al mínimo un empeoramiento de la
calidad del haz a través de estos materiales, como por ejemplo
debido a la fragmentación del proyectil y a la dispersión angular
de las partículas de haz. Además, para tales materiales solamente se
han empleado en esta forma de realización materiales resistentes a
la radiación y no polarizables.
Las partes aislantes, que se muestran en la
figura 2, como el bastidor 20 del ánodo de recuento 6 y del cátodo
de alta tensión 7 así como los elementos distanciadores entre este
bastidor y las masas adhesivas y las masas de relleno presentan un
valor de resistencia eléctrica alta en el volumen y en la superficie
entre 10^{12} y 10^{14} \Omega/cm^{3} o bien 10^{16} y
10^{18} \Omega/cm^{3}. Esta alta resistencia de la superficie
y del volumen tiene la ventaja de la reducción de las corrientes
oscuras, que falsificarían las mediciones y empeorarían la
sensibilidad de todo el sistema.
Las partes conductoras están equipadas, en esta
forma de realización con superficies lisas, con lo que se evitan de
una manera ventajosa densidades de campo eléctrico altas como puntos
de activación de descargas de gas. Las láminas para la ventana de
entrada del haz 3 y para la ventana de salida del haz 4 están
metalizadas, por lo tanto, con aluminio y el ánodo de alta tensión
6 o bien el ánodo de recuento 9 y el cátodo de alta tensión 7 o
bien las placas de cátodos de alta tensión 10 están fabricados, por
lo tanto, de tejido con un índice de malla alto y están recubiertos
con níquel, para realizar también aquí superficies relativamente
lisas.
La figura 2 muestra una sección transversal
esquemática de la forma de realización preferida de acuerdo con la
figura 1. De acuerdo con la geometría plana de la radiación, la
cámara de ionización 8, como se muestra en la vista en perspectiva
de la figura 1, está configurada como cámara de ionización de placas
paralelas 8, 22, 23, 24. La cámara de ionización 8, como se muestra
en la figura 2, tiene una estructura simétrica de su ánodo de
recuento 9 entre dos placas de cátodos de alta tensión 10 con una
distancia de 5 mm, respectivamente, en la dirección del haz. Esto
garantiza de una manera ventajosa una definición exacta del volumen
activo. Además, con el mismo tiempo de desviación de las parejas de
electrón y ion, la señal y, por lo tanto, también la relación entre
la señal y el ruido tienen de una manera más ventajosa doble tamaño
que en el caso de una estructura no simétrica de dos láminas, por
ejemplo. La zona inactiva y, por lo tanto, muerta de la cámara de
ionización tiene entre 8 y 22 mm en la dirección del haz, de manera
que en la dirección del haz existe una extensión total de la cámara
de ionización 8 entre 18 y 32 mm en esta forma de realización.
Los ánodos de recuento 9, los elementos
distanciadores 21 y los planos de los cátodos de alta tensión 10
están alineados entre sí, con el fin de conseguir una definición
exacta del volumen activo 12. A tal fin, se disponen estos planos
paralelos al plano y perpendiculares al haz de iones 1 por medio de
puntos de suspensión comunes, de tolerancias estrechas, de los
planos en la dirección del haz a través de piezas distanciadoras
correspondientes.
Las corrientes de fuga inevitables entre las
partes conductoras de alta tensión, como las placas de cátodos 10 y
el ánodo de recuento 9, se mantienen alejadas de los electrodos de
las señales y desviadas a través de electrodos de protección de
puesta a tierra.
Para la realización de los planos de las
cámaras, como las placas de cátodos 10 y el ánodo de recuento 9, se
ha empelado en esta forma de realización un tejido de poliéster
recubierto con níquel. De esta manera se consigue una alta
resistencia de los planos de las cámaras, especialmente de los
electrodos de las cámaras, contra densidades de ionización grandes
debido a las altas densidades de las partículas y a las altas tasas
de las partículas en el haz de iones 1 durante la extracción desde
un sincrotrón.
El tejido de poliéster recubierto de níquel de
los electrodos está constituido de una manera preferida por un
tejido impreso con tamiz de seda con un espesor de las fibras de 38
\mum, una distancia entre las fibras de 54 \mum y una
superficie abierta de 34,45%. En este caso, el espesor de las fibras
de compone de un núcleo de poliéster de 36 \mum con un
recubrimiento de níquel de 1 \mum de espesor. El espesor medio del
tejido de poliéster recubierto de níquel tiene 62 \mum y el
alcance máximo equivalente de las partículas de haz de carbono en
este tejido tiene aproximadamente 100 \mum.
Tanto el empleo de tejido en sí como también la
selección de poliéster como soporte y de níquel como material de
recubrimiento ofrecen ventajas, que se describen a continuación.
Por una parte, en caso de utilización de planos
de tejido frente a láminas, se obtienen las siguientes ventajas:
- a)
- La configuración de los planos de detección implicados en la formación de la señal de material de tejido permite una tensión previa mecánica mayor de más de 10 Ncm frente a los planos de láminas.
- b)
- De esta manera, se mejora la uniformidad de la señal sobre el lugar, lo que repercute de forma positiva especialmente en las secciones transversales relativamente grandes de las cámaras en las zonas marginales del volumen activo de la cámara de ionización 8.
La figura 3 muestra a tal fin la homogeneidad
del comportamiento de reacción local de una forma de realización de
la cámara de ionización 8 de acuerdo con la invención en
dirección-Y y la figura 4 muestra a tal fin la
homogeneidad del comportamiento de reacción local de una forma de
realización de la cámara de ionización 8 de acuerdo con la
invención en dirección-X.
En las figuras 3 y 4 se representa sobre la
abscisa la distancia respectiva en mm desde el centro de la cámara
de ionización 8 y sobre la ordenada se muestra la altura de la señal
relativa alcanzada en %. La línea de puntos en la zona superior de
las figuras 3 y 4 simboliza el tejido recubierto con níquel de los
electrodos 26 y 27, que se extiende entre el bastidor 20, que
presenta una anchura interior w de 210 mm. Se puede reconocer
claramente que sobre una anchura de volumen activa b de 190 mm, el
comportamiento de reacción local de la cámara, es decir, la señal,
es extraordinariamente homogéneo, y solamente hacia el borde, es
decir, hacia el bastidor de empotramiento del tejido 26 y 26 cae de
forma empinada. Esta uniformidad y homogeneidad de la señal se
aprecia especialmente con valores absolutos grandes de la alta
tensión aplicada, en los que las cámaras de ionización con láminas
tienden ya a una flexión apreciable de los planos debido a la
atracción electrostática mutua. Debido a la tensión previa mecánica
elevada del tejido en sus bastidores 20, la flexión de tales
electrodos es menor que en los electrodos de láminas. Especialmente
porque apenas se reduce la distancia de los electrodos entre sí en
el centro frente a los electrodos de láminas y, por lo tanto, en los
electrodos de tejido las densidades de campo se mantienen
localmente constantes.
La provocación de chispas especialmente en el
punto de flexión máxima en el centro de la cámara de ionización 8
se desplaza hacia altas tensiones mayores, en las que se podría
producir una destrucción de la metalización en el caso de cámaras
de láminas dentro de un tiempo mínimo.
Esto tiene comparativamente la ventaja de
tensiones de funcionamiento máximas más elevadas de las cámaras de
tejido de aproximadamente 1.900 V frente a las cámaras de tejido con
la misma distancia entre los electrodos de láminas de
aproximadamente 1.000 V. Tales tensiones de funcionamiento más
elevadas repercuten de una manera favorable sobre el comportamiento
de acumulación de carga de la cámara de ionización 8, puesto que se
acortan los tiempos de desviación, con lo que se posibilita de una
manera ventajosa un tiempo de respuesta/reacción reducido de todo
el sistema. esta ventaja es importante sobre todo por razones de
seguridad, para las que se requiere una interrupción rápida de la
extracción en caso de fallo.
\newpage
Por otro lado, a través de la tensión mecánica
más elevada y la masa mayor de los electrodos de tejido en esta
forma de realización preferida, se desplaza la frecuencia propia de
la cámara de ionización 8 hacia frecuencias más elevadas. En las
cámaras de ionización con electrodos de tejido de esta forma de
realización está aproximadamente en 500 Hz. Esta frecuencia alta es
esencialmente más favorable que en las cámaras de ionización con
electrodos de láminas, en las que ya las vibraciones mínimas
debidas a locución alta o a oscilaciones inevitables del sonido
corporal a través de las bombas de vacío pueden conducir a una
falsificación parcialmente considerable de la señal de
medición.
De esta manera, a través de los electrodos de
tejido de esta forma de realización preferida de la invención se
evita el efecto de microfonía por otro lado perturbador en las
cámaras de ionización 8, 22, 23, 24.
Otra ventaja de los electrodos de tejido reside
en la permeabilidad al gas de esta construcción. De esta manera se
mejora considerablemente el flujo laminar del gas de recuento a
través y entre los planos de alta tensión y los planos de la señal,
lo que sirve de la misma manera para la estabilidad de larga
duración. Además de estas ventajas, el empleo de tejidos de
poliéster metalizados frente a tejidos de metales macizos ofrece la
ventaja de una influencia más reducida sobre el haz, puesto que
debido al índice de carga nuclear menor del material compuesto y a
la ocupación de masa más reducida en el centro, se producen menos
productos secundarios o fragmentos durante el paso del haz de iones
a través del tejido y también se reduce la dispersión angular, lo
que reduce la carga de tejido sano durante una radiación del tumor o
durante una terapia del tumor.
En virtud del punto de fusión alto y de la
adherencia característica de una metalización de níquel, el tejido
recubierto con níquel tiene, además, la ventaja de mayor seguridad
funcional, puesto que el daño a través de las chispas ocasionales
aparece menor que en el caso de un recubrimiento de aluminio. De
esta manera, también la buena resistencia química del recubrimiento
de níquel reduce los efectos de envejecimiento debido a los gases
de recuento craqueados, como se producen en la activación de
descargas de gas. De este modo, la resistencia química del níquel o
del recubrimiento de níquel conduce a la elevación de la duración de
uso o duración de vida útil de los electrodos de tejido empleados
y, por lo tanto, a la elevación de la duración de vida útil de las
cámaras de ionización.
El tejido de impresión con tamiz de seda
empleado en esta forma de realización es de coste
extraordinariamente favorable frente a los tejidos metálicos, por
ejemplo de titanio. Además, los tejidos de impresión con tamiz de
seda presentan una calidad constante, lo que representa de la misma
manera una gran ventaja para la fabricación de cámaras de
ionización 8, 22, 23, 24.
La figura 5 muestra la estructura de principio
de un sistema de cámaras de ionización 30 en la sección transversal.
Este sistema de cámaras de ionización 30 está compuesto por tres
cámaras de ionización 22, 23 y 24, colocadas unas detrás de las
otras en la dirección de un haz de iones 1, que corresponden a las
cámaras de ionización 8 representadas en las figuras 1 y 2. Con
estas tres cámaras de ionización 22, 23 y 24 independientes entre
sí se consigue una redundancia necesaria según la técnica de
seguridad de la medición de la corriente del haz.
El lugar disponible en la salida del haz en un
espacio de radiación delante de un paciente es estrechamente
reducido. Por lo tanto, estas cámaras de ionización 22, 23, 24 están
instaladas estrechas en la dirección del haz (con 35 mm de
profundidad, respectivamente) y en una estructura compacta. El
sistema de cámaras de ionización 30 está montado sobre una placa de
base común colocada lateralmente, no mostrada, de manera que la
placa de base no cubre la superficie del detector o bien la ventana
de entrada del haz 3 o la ventana de salida del haz 4.
Sobre la placa de base común se pueden sustituir
de forma separada las cámaras de ionización 8, 22, 23, 24. Para la
alineación sobre el centro del haz, se hacen coincidir las fisuras
iniciales centrales en el bastidor respectivo de la carcasa 11 y
sobre las ventanas de las cámaras de ionización 22, 23 y 24 con el
sistema de coordenadas reproducido por un sistema de laboratorio en
el espacio de radiación médica. En este caso, se coloca el sistema
de cámaras de ionización 30 como un conjunto por medio de tornillos
de ajuste aislantes en la placa de base. La exactitud alcanzable en
este caso es \pm 1 mm.
En cada cámara de aislamiento 8, 22, 23, 24
están dispuestos unos dispositivos de ajuste, que garantizan una
reproducción del ajuste después de una eventual ampliación de
cámaras de ionización 22, 23, 24 individuales. Cada una de las
cámaras de ionización 22, 23 y 24 presenta en dos lugares unas
piezas roscadas de latón encoladas de forma conductora con una
resistencia de paso menor que 3 \Omega. Por medio de estas piezas
roscadas de latón se garantiza una buena puesta a tierra de todo el
sistema.
La alimentación de alta tensión de los cátodos
de alta tensión 7 dispuestos de forma simétrica es conducida a
través de aberturas de alta tensión 32 correspondientes en el
bastidor de la carcasa 11, en los cátodos de alta tensión 7, que
están dispuestos como placas de cátodos 10 simétricamente al ánodo
de recuento 9 del volumen de la cámara de ionización activa 12. La
supervisión de la alta tensión a través del elemento sensor 39
descrito a continuación incluye también la determinación de una
rotura del cable dentro de la cámara a través de la medición de la
resistencia de paso entre las conexiones 11 y el divisor de la
tensión (no representado) en el plano 10. La alta tensión se
estabiliza a través de un elemento de filtro 31 con condensador
tampón 33, 34, como se muestra en las figuras 1, 2 y 5, estando
dispuesto el elemento de filtro 31 en la cámara de ionización 8,
22, 23, 24. Con este elemento de filtro 31 en la cámara de
ionización 8, 22, 23, 24 se evitan de una manera ventajosa las
oscilaciones de la señal y las falsificaciones del valor de medición
debido a las oscilaciones de las tensiones de funcionamiento en el
caso de altas corrientes de medición.
La resistencia de salida de la alimentación de
alta tensión es típicamente 10 M\Omega. La constante de tiempo de
la combinación del aparato de alta tensión más el cable más la
cámara de ionización está en el orden de magnitud de 1 ms, que es
esencialmente más largo que la constante de tiempo típica de la
infraestructura de extracción, que está formada, por ejemplo, por
un sincrotrón de algunos 100 \mus. Como carga acumulada aparecen
en 1 ms aproximadamente 10^{-8} As. Con una caída máxima de la
tensión por debajo de 1 V en el condensador tampón 33, 34, es
suficiente la capacidad de 10 nF. En las formas de realización
preferidas de las figuras 1, 2 y 3, están dispuestos condensadores
de alta tensión con 50 nF como condensadores tampón 33, 34.
Adicionalmente, la cámara de ionización 8, 22, 23, 24 de la forma
de realización según las figuras 1, 2 y 5 presenta en el volumen de
la cámara 5 un filtro T 35, que está constituido por dos
resistencias 36, 37 de 1 M\Omega cada uno y un condensador 38,
por ejemplo, de 1,2 nF. Este filtro F 35 tiene la ventaja de que
mantiene las dispersiones de zumbidos alejadas de los electrodos de
alta tensión a través de tamices.
Para la medición y supervisión de la alta
tensión se realiza la alta tensión a través de un divisor de tensión
fijo de alta tensión con relación de división fija (por ejemplo 1 :
1000) en la forma de realización de acuerdo con las figuras 1, 2 y
5. La medición de la tensión de funcionamiento se realiza
directamente en el cátodo de alta tensión 7 por medio de un sensor
de alta tensión 39. La supervisión de la alta tensión por medio del
sensor 39 se emplea con preferencia para la supervisión de la
eficiencia de acumulación de la carga de la cámara de ionización 8,
22, 23, 24, puesto que de la altura de la tensión de funcionamiento
depende el índice de partículas del haz registrado.
En las formas de realización según las figuras
1, 2 y 3, la cámara de ionización 8, 22, 23, 24 presenta una
alimentación de gas especial con gas de recuento de calidad y
composición constantes. Frente a un relleno de aire, que influye,
en virtud de la humedad del aire, sobre la sensibilidad de una
cámara de ionización y que reduce la capacidad de reproducción de
las mediciones, se emplea aquí como gas de recuento una mezcla de
gas seco. Como gas de recuento o gas de la cámara se utiliza en esta
forma de realización según las figuras 1, 2 y 5 un argón o una
mezcla de criptón y CO_{2} 80/20%. Esta mezcla de gas tiene la
ventaja de que presenta un valor W suficiente como gas de recuento.
Este valor W de esta mezcla de gas es suficientemente bajo para la
consecución de señales suficiente con tasas de partículas pequeñas
(por ejemplo, mínimo 10^{6} T/s) y para una buena relación entre
la señal y el ruido así como suficientemente alto para la cobertura
de una zona dinámica mayor en las tasas de partículas (por ejemplo
factor 100, es decir, máximo 10^{8} T/s).
El volumen de la cámara 5 está cerrado de forma
hermética frente al medio ambiente, de manera que el gas de
recuento se puede mantener puro debido a la sensibilidad de la señal
frente a la contaminación. Por lo tanto, también cuando no se
utiliza, no puede tener lugar un intercambio de gas debido a la
difusión con el medio ambiente o sólo en una medida mínima. La
obturación hermética del volumen de la cámara 5 se consigue por
medio de juntas tóricas 19 de la ventana de entrada del haz 3 y de
la ventana de salida del haz 4 frente al bastidor de la carcasa
11.
Además, en el bastidor de la carcasa 11 están
previstas conducciones de gas de cierre automático, a prueba de
confusión en los orificios de entrada de gas de recuento 13 y en los
orificios de salida de gas de recuento 14 así como están
incorporados orificios de paso eléctricos herméticos 32 y orificios
de paso 45 para la instalación de detección en el bastidor de la
carcasa 11. Las láminas de ventana 40 de la ventana de entrada del
haz 3 y de la ventana de salida del haz 4 están encoladas de forma
hermética al gas en el marco 18 de las ventanas. Para todos los
componentes, que se emplean en el volumen de las cámaras 5, se
utilizan materiales no gaseosos.
El orificio de entrada del gas de recuento 13
está dispuesto en la parte inferior con respecto a la fuerza de la
gravedad y el orificio de salida del gas de recuento 14 está
dispuesto de una manera correspondiente en la parte superior.
Además, las cámaras de ionización 8, 22, 23, 24 presentan tubos con
taladros de diferente diámetro, de manera que en colaboración de
estos taladros en la disposición del orificio de entrada del gas de
recuento 13 y del orificio de salida del gas de recuento 14 se puede
garantizar un flujo laminar entre los planos de detección. Un flujo
laminar suficiente del gas de recuento de más de dos l/h a través de
las cámaras de ionización tiene la ventaja de conseguir valores de
medición reproducibles y estables a largo plazo. Puesto que la
densidad de la mezcla de gas utilizada es más alta que la del aire
normal, la disposición especial del orificio de entrada del gas de
recuento 13 y del orificio de salida del gas de recuento 14 es
importante, además, para la consecución de un flujo laminar, puesto
que en otro caso los colchones de aire no eliminables impedirían un
flujo laminar y reducirían la pureza del gas de recuento.
Para dificultar una contaminación del gas de
recuento a través de la penetración de gases extraños, se accionan
las cámaras de ionización 8, 22, 23, 24 con sobrepresión reducida
frente al aire ambiental. La magnitud del reflujo de gas desde las
cámaras de ionización 8, 22, 23, 24 es supervisada por medio de un
sensor en la salida, de manera que se pueden determinar las
fugas.
En las cámaras de ionización 8, 22, 23, 24 están
incorporados en el volumen de la cámara 5 unos sensores para la
presión del gas 15 y para la temperatura del gas 16. A partir de
estos valores de medición se puede determinar directamente la
densidad del gas, que entra de nuevo en el valor del índice de
partículas del haz. A través del sensor para la presión del gas 15
y del sensor para la temperatura 16 se puede supervisar de esta
manera el llenado en las cámaras de ionización 8, 22, 23, 24 con
gas de recuento y se puede mantener constante o bien se puede tener
en cuenta en el cálculo durante la evaluación.
Claims (15)
1. Cámara de ionización para haces de iones (1)
con una carcasa de cámara (2), con una ventana de entrada de haces
(3), con un volumen de cámara (5) relleno de gas de recuento, con un
ánodo de alta tensión (6) y con un cátodo de alta tensión (7), en
la que la cámara de ionización (8) está constituida en forma de
sándwich a partir de estructuras planas de superficies grandes de
los componentes anteriores, que están alineados ortogonalmente al
eje del haz de iones, en la que un ánodo de recuento (9) plano de
superficie grande, alineado ortogonalmente, dispuesto en el centro
está rodeado por ambos lados por un cátodo de alta tensión (7) plano
de superficie grande, que está constituido por dos superficies
paralelas de cátodos (10) y la carcasa de la cámara (2) está
constituida por un bastidor de carcasa (11), que enmarca de forma
casi cuadrada un volumen de la cámara de ionización (12),
caracterizada porque una ventana de entrada del haz (3) y una
ventana de salida del haz (4) están colocadas en alineación
ortogonal con respecto al haz de iones (1) de forma hermética al gas
y de forma conductora de electricidad sobre el bastidor de la
carcasa (11), en la que la ventana de entrada del haz (3) y la
ventana de salida del haz (4) están metalizadas hacia el volumen de
la cámara de ionización (12) y en la que el ánodo de recuento (9) y
el cátodo de alta tensión (7) están constituidos por un tejido que
presenta fibras de plástico recubiertas de metal y están empotrados
en bastidores (20), que se apoyan, aislados eléctricamente, en el
bastidor de la carcasa (11), en la que unos elementos distanciadores
(21) aislantes de electricidad definen la distancia entre el ánodo
de recuento (9) y el cátodo de alta tensión (7).
2. Cámara de ionización de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque el gas de recuento
está constituido por una mezcla de gas de argón o criptón y dióxido
de carbono, con preferencia en una relación de mezcla y del volumen
de la cámara de gas de 4 : 1.
3. Cámara de ionización de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el bastidor de la
carcasa (11) presenta un orificio de entrada de gas de recuento
(13) de efecto hermético propio y un orificio de salida de gas de
recuento (14) de efecto hermético propio.
4. Cámara de ionización de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
cámara de ionización (8) presenta sensores (15, 16), que están
montados en orificios (17) cerrados de forma hermética al gas en el
bastidor de la carcasa (11), para la presión del gas de recuento
(15) y/o para la temperatura del gas de recuento (16) y/o la alta
tensión (39).
5. Cámara de ionización de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
ventana de entrada del haz (3) y la ventana de salida del haz (4)
están constituidas por láminas de plástico resistentes a la
radiación, no polarizadas, que están fijadas en bastidores (18)
metálicos, en forma de placas, que cierran, por su parte, por medio
de juntas tóricas (19) en el bastidor de la carcasa (11) el volumen
de la cámara de ionización de forma hermética al gas hacia la
ventana de entrada del haz (3) y hacia la ventana de salida del haz
(4).
6. Cámara de ionización de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
ventana de entrada del haz (3) y la ventana de salida del haz (4)
presentan láminas de poliimida o láminas de poliéster.
7. Cámara de ionización de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
ventana de entrada del haz (3) y la ventana de salida del haz (4)
están aluminizadas hacia el volumen de la cámara de ionización (12)
y están plaqueadas con níquel.
8. Cámara de ionización de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el
ánodo de recuento (9) y el cátodo de alta tensión (7) están
constituidos por tejido de plástico recubierto con níquel, con
preferencia por tejido de poliéster recubierto con níquel.
9. Cámara de ionización de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque a
través de orificios (13, 14) en el bastidor de la carcasa se puede
alimentar el gas de recuento en la zona inferior con respecto a la
fuerza de la gravedad del volumen de la cámara de ionización y se
puede descargar en la zona superior.
10. Cámara de ionización de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque un
sensor del flujo de gas para la supervisión del flujo de gas de
recuento está dispuesto fuera del volumen de la cámara de
ionización (12).
11. Cámara de ionización de acuerdo con una de
las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la
cámara de ionización (1) se puede accionar a una distancia de 5 mm
entre el cátodo de alta tensión (7) y el ánodo de recuento central
(9) con una tensión alta sobre 1.500 V, en virtud de la distancia
entre el cátodo de alta tensión (7) y el ánodo de recuento central
(9) así como en virtud de la composición del gas de recuento, que
está formado por una mezcla de argón/dióxido de carbono o
criptón/dióxido de carbono en la relación 80 : 20%.
12. Sistema de cámaras de ionización para haces
de iones que está constituido por varias cámaras de ionización (22,
23, 24) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque el sistema se puede aplicar para la
supervisión de la intensidad de un haz de iones pesados, en el que
al menos dos cámaras de ionización (22, 24) están dispuestas en la
dirección del haz de iones en serie una detrás de otra para la
supervisión de la dosis individual de un elemento de volumen y de la
dosis de capa de una capa explorada, así como para la supervisión
de una dosis general de un ciclo de tratamiento de una manera
independiente de la cámara de ionización para la supervisión de la
dosis individual y de la dosis de capa.
13. Dispositivo para la supervisión de la
intensidad de un haz terapéutico de iones pesados con cámaras de
ionización de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,
con:
- a)
- medios para la medición de la dosis de intensidad de un elemento de volumen de radiación de un retículo de radiación planificado para una capa de radiación por medio de una primera cámara de ionización (22),
- b)
- medios para la supervisión del valor medido de la dosis de intensidad de un elemento de volumen de radiación a través de una segunda cámara de ionización (23) dispuesta en serie detrás de la primera cámara de ionización,
- c)
- medios para la comparación del valor de medición de la primera cámara de ionización con el valor de supervisión de la segunda cámara de ionización y liberación para la radiación del siguiente elemento del volumen de radiación de un retículo de radiación planificado de una capa de radiación en el caso de coincidencia con una amplitud predeterminada del valor teórico de la intensidad de la radiación de los dos valores,
- d)
- medios para la desconexión de emergencia del tratamiento de radiación en el caso de que se exceda la amplitud de los valores teóricos predeterminados y regulación posterior de la intensidad en el caso de que no se alcance la amplitud predeterminada del valor teórico,
- e)
- medios para la repetición de las etapas para las capas de tratamiento planificadas siguientes, hasta que se ha explorado el volumen de tejido a irradiar,
- f)
- medios para la integración de todas las dosis de radiación medidas de los valores de supervisión en una tercera cámara de ionización (24), que está dispuesta en serie detrás de la primera y de la segunda cámaras de ionización, para la supervisión de la carga total de radiación de un volumen de tejido durante un ciclo de tratamiento.
14. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
13, caracterizado porque la función de supervisión de la
primera (22) y de la segunda cámara de ionización (23) se realiza
desde una única cámara de ionización.
15. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 13 ó 14, caracterizado porque el dispositivo
está configurado para la supervisión de intensidades de iones para
haces de iones con iones más pesados que protones.
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