JPH01223384A

JPH01223384A - 透過電離箱組立体、電離放射線ビームのずれ検出、補正装置とずれ検出方法、及び線形電子加速器

Info

Publication number: JPH01223384A
Application number: JP63327498A
Authority: JP
Inventors: Norbert Barthelmes; ノルベルト、バルテルメス
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1988-12-23
Publication date: 1989-09-06
Also published as: EP0322656A1; US4803368A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、電離放射線ビームを監視するための装置と
方法、特にかかるビームの横位置を検出するための透過
電離箱組立体を備えたビーム偏向装置に関する。

［従来の技術］種々の適用分野において特に放射線治療において、実際
のビーム位置をモニタし意図されたビーム位置からの偏
差を補正することが必要である。

これを実施するために透過電離箱と呼ばれる数多くの装
置が開発されてきた。

例えばメディカル　フィジックス（ＭｅｄｉｃａｌＰｈ
ｙｓｉｃｓ　）　、第１１巻（１９８４年）、第１０５
〜１２８ページ、第Ｎ、Ｂ、＠には、交互に高電圧分極
電極とイオン捕集電極とを支持する５枚の平行板の多重
電離箱構造が記載されている。四つの別個の薄片状の捕
集容積が設けられるように。

各捕集電極は四つの扇形に分割されている。特定の扇形
対の電流信号を加算及び減算することにより、ビームの
線量と位置とが測定される。調整不良の補正のために位
置信号は電子ビームの周りに群を成して置かれたビーム
偏向コイルを付勢するために用いられる。

欧州特許第４０５８１１号明細書には、八つのセグメン
トに分離されたただ一つの捕集電極を用いるという点で
前記の電離箱とは関連部分で異なっている変形された電
離箱組立体が記載されている。

これら電離箱装置のすべてにおいて、ビーム位置は異な
るビーム領域から導き出された信号の間の差異を検出す
ることにより決定される。それゆえに箱は大きいビーム
断面により照射されなければならず、すなわち箱はビー
ムを拡大する（かつ弱める）すべての要素の下流に置か
れなければならない、その結果信号及び特にＳＮ比が弱
くなり、許容できる感度を得るために高性能の信号処理
装置を必要とする。更に放射線域がビームを拡大するの
ではなく走査することにより形成される場合には、かか
る電離箱は利用できない、更に電離箱組立体は多数の電
極を備え多数の信号を提供するので、電離箱組立体は機
械的に複雑となり、それを製作するために非常に多くの
電子部品が必要となる。

［発明が解決しようとする課題］この発明は、比較的低いノイズレベルを有する強い信号
を発生する透過電離箱装置を提供することを一つの目的
とする。

この発明の別の目的は、種々の種類のビーム（例えば電
子ビーム又はＸ線ビーム）とビーム直径（例えば掃引さ
れた又は拡散されたビーム）を処理でき用途の広い透過
電離箱組立体を提供することである。

この発明の更に別の目的は、簡単で製作費の安い透過電
離箱組立体を提供することである。

この発明のなお別の目的は、電離ビームの位置をモニタ
しかつ補正するための機械的及び電子的に簡単な装置を
提供することである。

この発明の更に別の目的は、電離ビームの横位置の調整
不良を測定しかつ補正するための簡単で正確な方法を提
供することである。

この発明のまた更に別の目的は、この種の知られたビー
ム偏向装置を改良することである。

［課題を解決するための手段］この発明の一つの主な特徴によれば、電離放射線の入射
ビームの横位置のずれを検出するための透過電離箱組立
体が、ビームの通過する二つの電離箱を相前後して備え
る。各節は上流側の底壁と下流側の底壁とこれらの両底
壁を隔てる側壁とを備える。各節は一対の電極すなわち
捕集電極と高電圧電極とを備える０両電極は箱固有の測
定軸に沿って望ましくはこの軸に沿って電極全域にわた
り徐々に変化する間隔だけ相互に引き離されている０両
箱が定められた位置に置かれたとき、両箱の測定軸は相
互にかつビーム経路に対し角度を成す、関連する測定軸
に沿ったビームの位置に依存する電流信号を捕集電極か
ら導き出すために手段が設けられる。

この発明は下記の効果に基づいている。各電離箱は電離
放射線ビームに照射されたときにイオン化される気体を
内蔵する。気体の電子は正電極へ移動し、気体イオンは
負電極で捕えられる０通常信号を提供するために用いら
れるイオン電流の振幅は、種々のパラメータ特に電離放
射線の種類、充填気体の種類、気体圧力、電極の間の電
圧降下及び照射された気体体積に依存する。ビーム全体
が電極により遮られるので、照射された気体体積の断面
はビーム断面に相応しそれゆえに実際上−定である。こ
うして電流信号は基本的に電極間の間隔の関数であり、
実際上間隔と共にほぼ線形に変化する。従ってもしこの
場合のように電極間隔が成る軸に沿って変化するならば
、信号振幅はこの軸に沿ったビーム位置を反映するので
、交差する二つの箱を用いることによりビーム軸に対し
垂直な平面上でのビーム位置を検出できる。

有利な実施態様において、捕集電極と高電圧電極との間
の間隔はこれらの電極の全長に沿って線形に変化し、ま
た測定軸は相互にかつビームに垂直に延びる。

正確な測定のための一つの前提条件は既に述べたように
、ビームの調整不良の程度にかかわらずビームの全断面
積が箱の電極に当たることができるということである。

このことは電極が望ましくはビーム断面積の少なくとも
２倍の大きさであるということを意味する。しかしなが
ら箱を第１のビーム拡大要素のすぐ下流に置くことがで
きるの１１で、この電離箱は従来の形式に比べてまだ一
層コンパクトにすることができる。

この発明に基づく電離箱組立体のすべての部品は容易に
作りかつ組み立てることができる。最も［Ｑｉな場合に
は、二つの電離箱は電極板すなわち導電性の層をコーテ
ィングされた基板を備えかつ一つの電極板を共用する。

モニタされるビームが電子ビームにより発生される場合
には、各電流信号は一般的に、電子ビームの両側に置か
れた一対の偏向コイルを付勢するように処理される。こ
の目的のためにこの発明の別の特徴に基づき、電流信号
をまず増幅器の中で増幅しそして比較器の中で基準信号
から減算する信号処理ユニットが設けられる。基準信号
は基準信号源により供給される。基準信号の値は、ビー
ムが中央にあるときに増幅された信号が有する振幅に相
応する。関連する測定軸に沿ったビームの調整不良を示
す比較器出力信号は、偏向コイルの対を流れ６電流を制
御する駆動ユニットに与えられる。

この発明の別の特徴によれば、電離放射線ビームの横位
置のずれを検出するための方法が提案される。この方法
の第１段階は、それぞれ捕集電極と高電圧電極とを備え
活性化された二つの透過電離箱を貫いてビームを導くこ
とである０両電極の′　間の間隔は箱に固有の測定軸に
沿って徐々に変化し、両輪は相互にかつビームに垂直で
ある。そして電流信号が捕集電極から導き出される。こ
れらの信号は関連する測定軸に沿ったビームの位置に相
応する。この方法は、各電流信号を関連する測定軸に沿
ったビームのずれを示すエラー信号へ単純に変換し、か
つビームを囲む一対のビーム偏向コイルを付勢するため
にこのエラー信号を用いることにより、ビームの調整不
良を補正するように拡張することができる。

〔実施例］次にこの発明に基づく装置の一実施例を示す図面により
、この発明の詳細な説明する。

明瞭にするためにそれ自体本質的に知られた部品は略示
されている。全図面にわたって同じ要素は同じ符号が付
けられている。

第１図は、ビーム軸４に沿って窓３を貫通して電子ビー
ム２を投射する偏向磁石１を備えた線形加速器を示す、
数ＩＬＳのパルス長さと数ｍｓのパルス繰り返し速度と
により実際に脈動するビームは、約１ｍｍの直径を有し
かつ１０ＭｅＶの範囲の電子から成る。窓３を通過した
後にビーム２はＸ線ビームを発生するターゲット５に衝
突する。

このビームは遮蔽ブロック６の中と二対の向かい合うあ
ご７，８．９から成るあご装置の中とで形成される。タ
ーゲット５と遮蔽ブロック６との間には電離箱組立体１
０が配置されている。

紙面に沿った断面を示す第２図と紙面に直交する断面を
示す第３図とに示すように、電離箱組立体１０は三つの
板１１．１２．１３から成る。これらの板は間隔リング
１４．１５により相互に離されている。外側板は中央板
に対して傾けられているので、両者の間隔はそれぞれ測
定軸３３．３４に沿って線形に変化する０図に示すよう
に両軸はビーム軸４に垂直な平面上で相互に直交する。

外側板１１．１３は捕集電極１６．１７として働く導電
層によりそれらの内面をコーティングされ、中央板１２
は高電圧電極１８．１９としてそれぞれ働く導電層を各
面に支持する。

電離箱組立体１０の各部品は従来の材料から作ることが
できる。これらの板はキャブトン（Ｃａｐ−ｔｏｎ　）
という商品名で知られたポリエステルから成ることがで
き、数ミル（１ミル＝　０．０２５層層）の厚さを有す
る。電極には金の層をスパッタリングできる。これらの
板と間隔リングとにより画成された箱には空気が充填さ
れる。かかる組立体は電子ビーム並びにガンマ線に対し
て非常に低い自己吸収性を有する。大気の温度及び／又
は圧力の変化によりポリエステル薄片が曲がる。すなわ
ち相応の電極間の間隔が変化するのを防ぐために、箱は
間隔リングの中の孔（ＵｇＪ示されていない）を通して
大気に連通している。これらのパラメータにおけるすべ
ての変動は電子的に補償される。このことを達成するた
めの手段は当業者に知られており、それゆえに図示され
ていない。

電離箱組立体はビームの位置を補正するためのフィード
バック系の一部である。第４図に大要を示したこの系の
中では、高電圧電極１８．１９が高電圧源２０に接続さ
れている。捕集電極１６゜Ｉ７から導き出されビームパ
ルスの一つのパルスにより作られたイオンの量を表す信
号が増幅器２１．２２で増幅され、そして比較器２３．
２４で基準信号から減算される。基準信号は基準信号供
給源２５又は２６により供給される。基準信号、の値は
、ビームが正しい位置にある場合に増幅された信号が有
する振幅に等しい、基準信号は、独自に測定され供給源
２５．２６へ通知される実際のビーム強さに依存する。

増幅された信号と基準信号との間の差異は駆動段２７．
２８を経由して、電子ビーム２が偏向磁石１の中で向き
を変える前に電子ビーム２の両側に設けられた一対の偏
向コイル２９．３０．３１．３２の中の電流を制御する
。この電流は横向きの磁界をビームに与え、この磁界が
ビーム軸及び磁界方向に垂直な補正力を加える。電流は
、差信号が消えるすなわちビームが正しい位置に来るよ
うに変化される。

一実施例を特に参考にしてこの発明を説明したが、この
発明を理解した後に請求の範囲により限定されたこの発
明の趣旨と範囲とから外れることなく種々の変更又は修
正を行うことは当業者にとって容易である０例えばＸ線
ビームではなくて電子ビームをモニタすることができる
。この場合には入射ビームははるかに強力であるばかり
でなく比較的大きい立体角にわたり広がるので、もし必
要ならば例えば高電圧を下げることにより気体を容易に
その飽和領域以下に保つことができる。

更に場合によっては対応する電極間の間隔を非線形の関
数に従って、又は理想のビーム位置で極値を有する曲線
と共に変化させるのが望ましい、後者は基準信号を必要
とせずビーム全体の強さの単純な測定で済む、電流信号
を発生するために、イオン化された気体のイオンではな
くむしろ電子を利用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は線形電子加速器のこの発明に基づく装置の一実
施例を備えたビーム画成部の断面略図。第２図及び第３図はそれぞれ第１図に示す電離箱組立体
の図の紙面に沿った及び図の紙面に垂直な断面図、第４
図はこの発明に基づくビームモニタ兼偏向装置全体のブ
ロック線図である。２・・・入射ビーム４・・・ビーム軸５・・・ターゲット６・・・コリメータ１０・・・透過電離箱組立体１１，１２．１３・・・底壁　　　１４．１５・・・側壁１６．１７・・・捕集電極１８．１９・・・高電圧電極２１．２２・・・増幅器２３．２４・・・比較器２５．２６・・・基準信号供給源２７．２８・・・駆動段２りないし３２・・・偏向コイル３３．３４・・・測定軸ＦＩＧ　Ｉ

Claims

【特許請求の範囲】１）ビーム軸（４）に沿って投射される電離放射線の入
射ビーム（２）の横位置のずれを検出するための透過電
離箱組立体（１０）において、それぞれ二つの底壁（１
１、１２及び１２、１３）と両底壁の間に延びる側壁（
１４、１５）とを有しビーム軸（４）に沿って相前後し
て置かれた二つの電離箱と、それぞれ捕集電極（１６、
１７）と高電圧電極（１８、１９）とを備え各電離箱の
中に配置された一対の電極と、関連する測定軸（３３、
３４）に沿って前記ビーム（２）の位置の関数としての
電流を各捕集電極（１６、１７）から導き出すための手
段（２１ないし２６、２７ないし３２）とを備え、両電
極が入射ビームの断面より大きくかつ固有の測定軸（３
３、３４）に沿って徐々に変化する間隔だけ引き離され
、両電離箱の測定軸がビーム軸（４）に関してかつ相互
に傾斜されていることを特徴とする透過電離箱組立体。２）各電離箱の両電極（１６、１８；１７、１９）の間
の間隔が測定軸（３３、３４）に沿って線形に変化する
ことを特徴とする請求項１記載の電離箱組立体。３）各電離箱の両電極（１６、１８；１７、１９）の間
の間隔が関連する測定軸（３３、３４）に沿って電極全
域にわたって変化することを特徴とする請求項１記載の
電離箱組立体。４）前記電極（１６、１８；１７、１９）が少なくとも
入射ビーム（２）の断面と同じ大きさであることを特徴
とする請求項１記載の電離箱組立体。５）前記電極（１６、１８；１７、１９）が円形である
ことを特徴とする請求項１記載の電離箱組立体。６）電離箱組立体が更に中央板（１２）と二つの外側板
（１１、１３）とを備え、中央板（１２）が電離箱のう
ち関連する一つの電離箱の底壁であり各外側板（１１、
１３）が電離箱のうちの関連する一つの電離箱の他の底
壁であり、各外側板（１１、１３）がその内面上に前記
捕集電極（１６、１７）の一つを支持し、中央板（１２
）が各面上にそれぞれ前記高電圧電極（１８、１９）の
一つを支持することを特徴とする請求項１記載の電離箱
組立体。７）電子ビーム（２）により発生されビーム軸（４）に
沿って投射される電離放射線の入射ビームの横位置のず
れを検出かつ補正するための装置において、透過電離箱
組立体（１０）と二対の偏向コイル（２９、３０；３１
、３２）と信号処理ユニット（２１ないし２６、２７、
２８）とを備え、透過電離箱組立体は、それぞれ二つの
底壁（１１、１２、１３）と両底壁の間に延びる側壁（
１４、１５）とを有しビーム軸（４）に沿って相前後し
て置かれた二つの電離箱と、それぞれ捕集電極（１６、
１７）と高電圧電極（１８、１９）とを備え各箱の中に
配置された一対の電極（１６、１８；１７、１９）と、
関連する測定軸（３３、３４）に沿った前記ビームの位
置の関数としての電流信号を各捕集電極（１６、１７）
から導き出すための手段（２１ないし２６、２７ないし
３２）とを備え、両電極が入射ビームの断面より大きく
かつ固有の測定軸（３３、３４）に沿って徐々に変化す
る間隔だけ引き離され、両電離箱の測定軸（３３、３４
）がビーム軸（４）に関しかつ相互に傾斜され、各偏向
コイル対（２９、３０；３１、３２）のコイルは電子ビ
ームの両側に配置され、信号処理ユニットは各電離箱に
対して、前記電離箱から導き出される電流信号を増幅す
るための増幅器（２１、２２）と、基準信号を供給する
ための基準信号供給源（２５、２６）と、増幅された電
流信号を基準信号と比較し前記比較の結果を表すエラー
信号を出す比較器（２３、２４）と、前記エラー信号に
より起動されコイル対（２９、３０；３１、３２）を通
る電流を制御するための駆動部（２７、２８）とを備え
ることを特徴とする電離放射線ビームのずれ検出、補正
装置。８）電子ビーム（２）から電離放射線ビームを発生する
ための要素（５）と、電離放射線ビームを平行にするコ
リメータ（６）と、前記要素（５）及び前記コリメータ
（６）との間に配置された透過電離箱組立体（１０）と
を備え、前記電離箱組立体は、それぞれ二つの底壁（１
１、１２、１３）と両底壁の間に延びる側壁（１４、１
５）とを有しビーム軸（４）に沿って相前後して置かれ
た二つの電離箱と、それぞれ捕集電極（１６、１７）と
高電圧電極（１８、１９）とを備え各電離箱の中に配置
された一対の電極（１６、１８；１７、１９）と、関連
する測定軸（３３、３４）に沿った前記ビームの位置の
関数としての電流信号を各捕集電極（１６、１７）から
導き出すための手段（２１ないし２６、２７ないし３２
）とを備え、両電極が入射ビームの断面より大きくかつ
固有の測定軸（３３、３４）に沿って徐々に変化する間
隔だけ引き離され、両電離箱の測定軸（３３、３４）が
ビーム軸（４）に関しかつ相互に傾斜されていることを
特徴とする線形電子加速器。９）第１の電離箱と第２の電離箱とを通ってビーム（２
）を導き、各電離箱の電極（１６、１８；１７、１９）
の間に電圧降下を加え、関連する測定軸（３３、３４）
に沿って入射ビームの位置を表す電流信号を各捕集電極
（１６、１７）から導き出すという段階から成り、各電
離箱が電離箱固有の測定軸（３３、３４）に沿って徐々
に変化する間隔だけ引き離された捕集電極（１６、１７
）と高電圧電極（１８、１９）とを有し、両電離箱の測
定軸（３３、３４）がビーム軸（４）に対しかつ相互に
垂直であることを特徴とする電離放射線ビームのずれ検
出方法。