KR20120105440A - 에너지 빔의 라인 제어를 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 빔의 라인 제어 영역에 관한 것이고, 특히, 상기 빔의 영역 및 이온화 빔에 의해 놓인 선량의 측정을 가능하게 하는, 복수의 이온화 챔버들을 포함하는 장치에 관한 것이다. 적어도 하나의 이온화 챔버는 100nm 이하의 두께를 가지는 지지 필름들로 형성된다.

Description

에너지 빔의 라인 제어를 위한 장치 및 방법 {DEVICE AND METHOD FOR LINE CONTROL OF AN ENERGY BEAM}

본 발명은 온라인 빔 모니터링에 대한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 이온화 빔에 의해 놓인 선량(dose) 및 이러한 빔의 영역의 측정을 허용하는 몇몇 이온화 챔버들을 포함하는 장치에 관한 것이다.

하드론-치료(hadron-therapy)는 목표 공간, 종양에 정확한 투여로 전달을 허용하면서, 주변 건강한 조직들을 보존하는 방사선 치료의 일종이다. 하드론-치료 장치는 충전된 입자들의 빔을 생성하는 가속기, 빔 및 방사 유니트를 이송하기 위한 수단을 포함한다. 방사 수단은 목표 공간으로 선량 분배를 전달하고 일반적으로 분배된 선량을 모니터링하기 위한 수단을 포함한다. 입자들의 빔들을 전달하기 위한 두 가지 주요 모드들이 하드론-치료에 사용된다: 하나의 제1 전달 모드는 일명 수동 빔 산란 기술을 포함하고 제2 더 정교한 처리 모드는 동적 빔 산란 기술들을 포함한다.

수동 산란 방법들은 조사되는 영역의 최대 깊이 포인트까지 입자들의 경로를 조정하는 에너지 저하기에 의지한다. 에너지 저하기는 또한 목표 공간과 최대로 일치하는 얻어진 선량 분포를 허용하는 환자-특정 콜리메이터(collimator), 보상기 및 범위 이동 휠(range shifter wheel)과 조합되어 사용된다. 이러한 기술의 일 주요 단점은 목표 공간의 외측 및 상류에 위치된 이웃하는 건강한 조직들이 또한 높은 빔 선량들에 놓일 수 있다는 것이다. 게다가, 환자의 종양 및 조사 각도에 특정한 콜리메이터 및 보상기를 사용할 필요성은 이러한 과정이 복잡하고 고가이게 만든다.

동적 빔을 전달하기 위한 일 모드는 스캔 자석에 의해 목표 공간 위 z 축에 직교하는 평면 위에 z 축을 따라 향하는 입자들의 좁은 빔이 스캔되는 일명 "PBS" 방법들(펜슬 빔 스캐닝; Pencil Beam Scanning)을 포함한다. 입자들의 빔의 에너지가 변하도록 유발함으로써, 목표 공간 내 다른 층들은 연속해서 조사될 수 있다. 이러한 방식에서 방사 선량은 목표 공간의 전체 위로 전달될 수 있다.

일명 펜슬 빔 스캐닝 기술의 제1 방법은 점 스캐닝(spot scanning)으로 불리는 방법이다. 이러한 방법으로, 목표 공간의 층들의 조사는 이러한 공간의 별개의 위치에 규정된 빔 선량을 전달하고 각각의 위치의 변화 사이 빔을 중단시킴으로써 얻어진다.

다른 펜슬 빔 스캐닝 방법은 빔이 규정된 패턴을 따라 연속하게 스캔되는 일명 연속하는 스캔 기술이다. 층의 스캔 동안, 빔의 강도는 매 순간 변할 수 있어서, 처리 계획에서 특정된 바와 같이, 목표 공간 내 그 위치에서 정확한 선량을 전달한다. 다른 더 개선된 빔 전달 기술들에서, 스캔율(scanning rate)은 순간순간 조절될 수 있어서, 빔의 강도를 조절하는 추가적인 자유도를 가진다.

PBS 기술로 등질의(homogeneous) 분포 선량들뿐만 아니라 비-등질의 선량들이 목표 공간에 전달될 수 있다. 대체적으로, 다른 방향들로부터의 빔들을 가진 몇몇 처리들의 조합이 이웃하는 건강한 조직을 보호하면서 목표 공간 내 선량을 최대화하는 "맞춰진(tailored)" 방사 선량을 생성하는데 필요하다. 단일 방향 내 방사로부터 기인하는 목표 공간 내 3-차원 선량 분포가 균일하지 않을 수 있더라도, 몇몇 방향들 내 각각의 방사의 기여가 목표 공간 내 균일한 선량을 생성하도록 제공된다. 각각의 빔 기여의 통합이 등질의 선량이 목표 공간 내에 얻어지도록 허용하는 비-등질의 선량들을 놓는 빔들을 전달하는 처리가 세기 조절 입자 치료(Intensity Modulated Particle Therapy; IMPT)로 불린다. 치료의 세목(specification)은 조사되는 각 층 내 각 포인트에 전달되는 입자 강도들 및 빔 처리들의 방향 및 수를 특정하는 최적화 알고리즘을 사용하는 시스템을 계획하는 향상된 처리에 의해 준비된다.

동적 기술의 다른 예는 PBS와 다른 방사 기술이고 균일한 선량이 층층으로 목표 공간에 전달되고 빔이 기하학적 패턴의 형태를 가정하여 연속하게 스캔되는 균일한 스캔 기술로 불린다. 빔은 목표 공간의 윤곽의 형상을 가정하지 않지만 미리정의된 기하학적 표면 위로 스캔되고 측면 상사(conformity)가 몇몇 플레이트들을 포함하는 콜리메이터 또는 환자-특정 구멍에 의해 얻어진다.

이러한 다른 기술들의 복잡성을 통해, 환자에게 보내지는 선량은 중대한 점이다. 하드론-치료 장치의 측정은 표준화되고 물로 채워진 큰 용기 내에서 움직일 수 있거나 없는, 일반적으로 이온화 챔버 또는 픽셀들의 배열인, 탐지기를 주로 포함하는 물 팬텀(water phantom)을 이용하여 만들어지고, 물의 밀도 및 저지능(stopping power)는 인간의 조직들의 것들과 유사하다. 이러한 측정은 처리 전에 수행되고 처리 계획이 이러한 측정에 기초하여 준비된다.

이온화 챔버들은 일반적으로 방사선치료에 사용되는 표준 선량측정 탐지기들이다. 이온화 챔버는 어떠한 형태의 유체를 포함하는 간격에 의해 수집하는 전극으로부터 분리된 분극 전극을 포함한다.

평행한 플레이트들을 포함하는 이온화 챔버들 및 일명 원통형 이온화 챔버들과 같은 이온화 챔버들의 몇몇 형태들이 있다. 원통형 이온화 챔버들은 중공의 원통형 형상의 제2 전극으로부터 절연된 매우 얇은 실린더의 형태인 중심 또는 축방향 전극 또는 상기 중심 또는 축방향 전극을 둘러싸는 모자-형상을 포함한다. 평행한 플레이트들을 포함하는 이온화 챔버들은 분극 전극을 지지하는 제1 플레이트를 구비하고, 이러한 제1 플레이트는 분극 전극에 대향하게 위치된 하나 이상의 수집 전극들을 포함하는 제2 플레이트로부터 분리된다. 플레이트들은 어떠한 형태의 유체를 포함하는 간격에 의해 분리된다. 플레이트들 상에 놓인 각각의 수집 또는 분극 전극의 주변은 경계 전극에 의해 둘러싸인 절연 수지에 의해 둘러싸인다.

방사선량 측정에 이용되는 이온화 챔버의 수집 및 분극 전극들을 분리하는 간격 내에 포함된 유체는 대부분 종종 가스이다. 이온화 빔이 이온화 챔버를 통해 지나갈 때, 전극들 사이에 포함된 가스는 이온화되고 이온-전자 쌍들이 형성된다. 전기장이 이온화 챔버의 두 전극들 사이의 전위차를 가함으로써 생성된다. 전기장의 존재는 이러한 이온-전자 쌍들이 분리되어 그것들이 개별적인 전극들 위로 표류하도록 야기하여서, 탐지되고 측정될 이러한 전극들에 전류를 유도한다.

처리 동안, 환자에 전달된 선량을 모니터하는 것이 또한 필수적이어서, 예를 들어 이온화 챔버와 같은, 처리 계획 내에 규정된 선량에 그것이 대응함을 보증한다. 빔의 일탈(deviation)을 탐지할 수 있는 것이 또한 가능해야 한다. 문헌: Nucl. Instr. & Methods in Phys. Reas. A 519 (2004) 674-686의 "하드론 치료에서 빔 성능들을 모니터하기 위한 픽셀 챔버"는 알루미늄이 증착되는 마일러(mylar) 필름으로 구성된 25㎛ 두께 캐소드(cathode) 및 각각 35㎛ 두께 구리의 두 필름들 사이에 끼워진 두께 100㎛의 베트로나이트(Vetronite)로 구성된 어노드(anode)를 포함하는 이온화 챔버를 기술한다. PBC 기술을 이용하여, 상기 어노드는 일 측면 상에 32 x 32 픽셀들로 구획화되고 각 픽셀은 베트로나이트 필름을 통해 어노드의 다른 측면 상에 위치된 전도성 트레이스(conductive trace)로 지나가는 것을 거침으로써 연결된다. 그러나, 이러한 픽셀 이온화 챔버는 제1이 기계적 불안정성인 일부 단점들을 가진다. 두 전극들 사이의 거리는 외부 전기자(amature)에 의해 정의된다. 기계적 변형 또는 마이크로포닉(microphonic) 효과가 두 전극들 사이의 거리에 상당한 영향을 미칠 수 있어서, 측정의 정밀성 및 정확성에 영향을 미친다. 이러한 장치가 가진 다른 문제는 빔에 대한 <<투명도(transparency)>>의 부족이다. 어노드 상에 존재하는 구리의 무시할 수 없는 두께는 빔 산란을 유도한다.

문헌 WO 2006126084는 흑연 층들에 의해 각 픽셀을 형성하는 구리 층들을 대체함으로써 이러한 문제들을 부분적으로 해결한다. 또한 각 픽셀을 둘러싸는 구멍들로 뚫린 중간 층이 어노드와 캐소드 사이에 제공되어서 복수의 챔버들을 형성한다. 부착 점들은 어노드와 캐소드에 중간 층을 고정하여서 공기가 어노드와 캐소드 사이 거리를 지나가고 안정화하도록 허용한다. 그럼에도 불구하고, 이러한 형태의 탐지기는 항상 각의 그리고 길이방향 빔 산란을 유도하여서, 가장 가능한 <<투명한>> 탐지기의 가능한 제공에 대한 필요성을 유도하고, 다시 말해서 그것의 물 등가 두께(water equivalent thickness(WET))는 최소화되어 빔의 특성들을 저하하지 않는다.

일반적으로, 주어진 에너지의 입자의 주어진 빔이 지나가는 두께(l_m)의 물질(m)의 부분의 물 등가 두께는 두께(l_m)의 물질(m)의 부분과 빔의 에너지의 동일한 손실을 생성하는 물 두께로서 정의된다. 에너지 빔이 지나간 부분(l_m)의 물질(m)의 물 등가 두께는 다음의 식에 의해 주어진다:

여기서:

ρ_m은 물질의 밀도이고, g/cm³;

ρ_w는 물의 밀도이며, g/cm³;

l_m은 물질의 두께이고, cm;

는 물질(m)의 밀도에 대한 빔 상의 물질의 저지력이고, MeV*cm2/g;

는 물의 밀도에 대한 빔 상의 물의 저지력임, MeV*cm2/g.

이온화 챔버에 대한 물 등가 두께의 최소화는 전극들을 지지하는 플레이트들의 두께를 감소시키고 비교적 낮은 평균 원자량의 이러한 플레이트들에 대한 물질들을 이용함으로써 얻어질 수 있다. 그러나, 몇몇 문제들이 발생할 수 있는 이러한 전극-지지 플레이트들에 대한 두께 제한이 있다.

고려되어야 하는 하나의 제1 문제는 지지 필름 상의 전극들에 정전용량 내 증가이다. 하나의 동일한 필름의 두 측면들 사이의 매우 높은 충전 차이들은 필름의 파손을 야기할 수 있다. 평평한 커패시터(capacitor)에 대해, 정전용량은 다음과 같이 주어진다.

여기서:

εo: 진공 유전율;

εr: 물질의 상대 유전율;

A: 전극의 평판의 영역;

d: 전극의 평판의 두께.

제2 문제는 전극들 사이 거리에 영향을 미치고 측정의 정밀도 및 정확성을 감소시키는 마이크로포닉 소음의 존재이다.

추가적으로, 감소된 두께의 지지 플레이트로 플레이트의 기계적 안정성에 영향을 미치지 않으면서 하나 이상의 전도성 트레이스들을 가진 하나 이상의 수집 또는 분극 표면들을 연결하도록 플레이트를 통해 지나가도록 하는 것이 어렵게 된다.

문헌 US 6,011,265는 간격에 의해 서로 분리되고 평행하게 배열된 복수의 지지 필름들을 포함하는 단일 이온화 챔버를 포함하는 탐지기에 대해 기술한다. 기술된 이온화 챔버는:

- 전극(DE)를 포함하는 제1 지지 필름;

- 복수의 요소 어노드들로 구성된 수집 전극(CE)을 포함하는 제2 지지 필름;

- 상기 제1 및 제2 지지 필름들 사이에 포함된 하나 이상의 지지 필름들(10), 상기 지지 필름들(10)은 절연 물질로 만들어지고 그것들의 두 측면들 상에 금속화되어서 제1 금속 클래딩(11) 및 제2 금속 클래딩(12)을 형성하고, 상기 금속 외피 필름들(10)은 복수의 천공된 구멍들을 포함하며, 전체는 전자 배율기(multiplier)를 형성함;

- 제1 필름 상에 위치된 전극(D2)을 분극하기 위한 제1 분극 수단(B1);

- 응집된 전기장이 생성되는 전기장 응집 영역을, 각 구멍에서, 형성하도록 상기 제1 금속 클래딩(11) 및 상기 제2 금속 클래딩(12) 사이에서 전기 분극 전압을 형성하도록 되는 제2 분극 수단(B2), 상기 응집된 전기장은 상기 광전자로부터 전자 쇄도를 생성하도록 기능하고, 주요 전자로 고려됨;

- 상기 전자 쇄도의 탐지를 허용하도록 상기 수집 전극(CE)에 가해지는 전자 분극 전압을 형성하도록 되는 제3 분극 수단(B3)을 포함한다.

US 6,011,265에 기술된 탐지기는 또한 2-차원 탐지기를 형성하도록 제2 지지 필름의 제2 측면 상에 배열된 요소 어노드들의 제2 어셈블리를 또한 포함할 수 있다. 그러나, 고 강도의 빔 전류들을 명백히 이용하는 하드론 치료 기술들에서, 사용되는 빔 모니터링 장치들은 충전 수집의 최대 효율을 위한 포화에서 작동하는 이온화 챔버들이다. 그러므로, 충전 재조합의 현상이 이온화 챔버 내측에 존재하는 가스의 이온화에 뒤이어 최소가 되어야 하고, 이는 챔버의 포화 및 측정의 정밀성에 불리할 수 있다. 결과적으로, 문헌 US 6,011,265에 기술된 바와 같은, 가스의 이온화에 뒤이어 생성된 충전들의 증폭이 있는 이온화 챔버를 사용하는 이러한 형태의 빔이 불가능하다.

그러므로 방사선치료 빔에 충분히 투명하여서 선량이 정밀하고 정확하게 환자에게 전달되고 빔의 산란 및 악화 현상을 최소화하는 것이 필요하다. 상기 탐지기의 구조는 또한 용량, 마이크로포닉 효과 및 기계적 안정성의 문제를 고려해야 한다.

환자에게 향하는 빔의 선량의 모니터링을 가능하게 하는 이온화 챔버들의 어셈블리를 포함하는 방사선량측정 장치를 얻는 것이 본 발명의 목적 중 하나이며, 상기 장치는 종래 장치들의 단점을 구비하지 않는다.

더 구체적으로, 본 발명의 목적은 방사선량 장치의 물 등가 두께를 최소화하여서 가능한 가장 정밀하고 정확한 환자에게의 선량을 전달하는 것이다.

본 발명의 추가적인 목적은, 특히 지지 플레이트들의 두께를 감소시키면서 이온화 챔버들의 지지 플레이트들의 고유한 정전용량을 제거하거나 감소 시킴으로써, 양호한 탐지 동역학을 얻는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 강한 전기장에 놓인 좁은 두께의 지지 플레이트들의 변형을 방지함으로써 전체 표면 위로 균일한 응답을 유지하는 수집 전극들을 구비한 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 빔에 의해 놓인 선량 및 이러한 동일한 빔의 영역을 정밀하게 측정할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 수동 전달 기술 및 동적 기술 모두를 이용하여 얻어진 빔의 특징들의 측정을 허용하는 <<보편적(universal)>> 장치를 제공하는 것이다.

제1 태양에 따르면, 본 발명은 방사원에 의해 생성되고 목표에 전달되는 이온화 빔의 온라인 모니터링을 위한 장치에 관한 것이고, 상기 장치는 평행하게 배열되고 간격에 의해 서로 분리된 복수의 지지 필름들을 포함하며; 상기 지지 필름들은 이온화 빔의 중앙 축에 대해 수직하게 위치되고 적어도 하나의 이온화 챔버가 100㎛ 또는 그 미만의 두께를 가지는 지지 필름들을 이용하여 형성되는 연속하는 이온화 챔버들을 형성하고; 각각의 지지 필름들은 그것의 두 표면들 상에 각각의 지지 필름들의 두 측면들이 동일한 극성을 가지는 전위에서 하나 이상의 전극 세트를 구비하며; 지지 필름들은 연속하는 지지 필름들이 교대의(alternate) 분극을 가지도록 배열되고; 상기 장치는 100㎛ 또는 그 미만의 두께를 가지는 지지 필름들을 이용하여 형성된 상기 이온화 챔버 내측에 존재하는 정전기 힘들을 평형시킬 수 있는 추가적인 수단을 더 구비한다.

바람직하게, 본 발명의 장치에서, 적어도 하나의 이온화 챔버는 20㎛ 미만, 바람직하게 15㎛와 동일하거나 그 미만, 더 바람직하게 10㎛와 동일하거나 그 미만, 더욱 바람직하게 5㎛와 동일하거나 그 미만, 더더욱 바람직하게 1㎛와 동일하거나 그 미만의 두께를 가지는 지지 필름들을 이용하여 만들어진다.

바람직하게 본 발명의 장치에서, 추가적인 수단은 견고한 플레이트를 포함하고, 이는 그것의 각 측면들 상에 수집 전극을 포함하는 지지 필름을 향하도록 위치되고 이에 평행하며, 100㎛와 동일하거나 그 미만의 두께를 가지는 지지 필름을 이용하여 만들어진 이온화 챔버 형태의 부분을 가지며; 견고한 플레이트는 이온화 챔버 내측에 존재하는 정전기 힘들을 평형시킬 수 있는 전위에 위치된 적어도 하나의 전극을 더 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 장치에서, 추가적인 수단은, 측면들 상에 분극화 전극을 포함하는 지지 필름에 대향하고 평행한, 그리고 100㎛와 동일하거나 그 미만인 두께를 가지는 지지 필름을 이용하여 준비된 이온화 챔버 형태의 부분을 취하는, 바람직하게는 유연한, 견고하거나 유연한 플레이트를 포함하고; 견고하거나 유연한 플레이트는 이온화 챔버 내측에 존재하는 정전기 힘을 평형시킬 수 있는 전위에 위치된 적어도 하나의 전극을 더 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 장치에서, 각각의 지지 필름 사이의 간격들은 일정하다.

바람직하게, 본 발명의 장치에서, 100㎛와 동일하거나 그 미만의 두께를 가지는 지지 필름들 중 적어도 하나는 그것의 표면들 중 적어도 하나 상에 전극을 포함하고, 바람직하게는 수집 전극이며, 이는 측면이 전극을 포함하는 지지 필름의 동일한 측면 상에 위치된 전도성 트레이스를 거쳐 전자기기를 측정하도록 연결되어서, 상기 지지 필름의 기계적 안정성이 불리하게 영향을 받지 않는다.

바람직하게, 본 발명의 장치는 두 표면들 상에 분극화 전극들을 구비하는 지지 필름들과 교대하는 두 표면들 상의 수집 전극들을 구비하는 지지 필름들을 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 장치에서, 각각의 수집 전극은 측면이 상기 수집 전극을 포함하는 지지 필름의 동일한 측면 상에 위치된 전도성 트레이스에 의해 측정 전자기기들에 연결된다.

바람직하게, 본 발명의 장치에서, 일부 수집 전극들은 평행하게 배열된 길쭉한 조각들의 형상을 취한다.

다른 태양에 따르면, 본 발명은 이온화 빔들을 측정하도록 의도된 장치에 관한 것이고, 상기 장치는 두 표면들을 구비하고 100㎛ 이하의 두께, 바람직하게 20㎛ 미만, 더 바람직하게 15㎛ 이하, 더 바람직하게 10㎛ 이하, 더더욱 바람직하게 5㎛ 이하, 더더욱 바람직하게 1㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름을 포함하고; 지지 필름은 그것의 표면들 중 적어도 하나 상에 전극을 포함하고, 바람직하게는 수집 전극이며, 이는 측면이 전극을 포함하는 지지 필름의 동일한 측면 상에 위치된 전도성 트레이스에 의해 측정 전자기기에 연결된다.

바람직하게, 본 발명의 장치에서, 전극은 지지 필름의 나머지 위로 연장하는 경계 층으로부터 절연 수지 또는 간격에 의해 분리되는 주변부를 가지는 디스크의 형상을 취하고, 디스크-형상의 전극은 측면이 디스크-형상의 전극을 포함하는 상기 지지 필름의 동일한 측면 상에 위치된 트레이스에 의해 측정 전자기기에 연결되며, 트레이스는 절연 수지로 코팅되고, 절연 수지는 경계 층 위로 연장하는 전도성 물질의 얇은 층으로 코팅된다.

다른 태양에 따르면, 본 발명은 방사원에 의해 생성되고 목표로 전달되는 이온화 빔의 온라인 모니터링을 위한 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

a) 간격에 의해 서로 분리되고 평행하게 배열된 복수의 지지 필름들을 제공하는 단계; 상기 지지 필름들은 이온화 빔의 중앙 축에 대해 수직하게 위치되고 100㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름들을 이용하여 적어도 하나의 이온화 챔버가 형성되는 연속하는 이온화 챔버들을 형성하고, 각각의 지지 필름들은 그것의 두 표면들 상에 하나 이상의 전극들을 구비함;

b) 각 지지 필름들의 두 표면들이 동일한 극성을 가지는 전위에 지지 필름들 각각을 위치시키는 단계;

c) 연속하는 지지 필름들이 교대하는 분극을 가지도록 지지 필름들을 배열하는 단계;

d) 100㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름들에 의해 형성된 이온화 챔버 내측에 존재하는 정전기 힘들을 결정하는 단계;

e) 추가적인 수단에 의해 정전기 힘들을 평형시키는 단계.

바람직하게, 본 발명의 방법에서, 적어도 하나의 이온화 챔버는 20㎛ 미만, 바람직하게 15㎛ 이하, 더 바람직하게 10㎛ 이하, 더 바람직하게 5㎛ 이하, 더더욱 바람직하게 1㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름들을 이용하여 만들어진다.

바람직하게, 본 발명의 방법에서, 100㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름들 중 적어도 하나는 그것의 표면들 중 적어도 하나 상에 전극을 포함하고, 바람직하게 수집 전극이고, 이는 측면이 상기 전극을 포함하는 지지 필름의 동일한 측면 상에 위치된 트레이스에 의해 측정 전자기기들에 연결되어서, 상기 지지 필름의 기계적 안정성은 불리하게 영향을 받지 않는다.

바람직하게, 본 발명의 방법에서, 추가적인 수단은 상기 이온화 챔버 내측에 존재하는 정전기 힘들을 평형시킬 수 있는 전위에 위치된 적어도 하나의 전극을 포함하는 견고하거나 유연한 플레이트를 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 방법에서, 평형 단계는 지지 필름들에 적절한 전압의 인가를 더 포함한다.

다른 태양에 따르면, 본 발명은 수동 전달 기술을 이용하여 얻어진 입자들의 빔들의 온라인 모니터링을 위해 상술한 바와 같은 장치의 이용에 관한 것이다.

다른 태양에 따르면, 본 발명은 동적 전달 기술을 이용하여 얻어진 입자들의 빔들의 온라인 모니터링을 위한 상술한 바와 같은 장치의 이용에 관한 것이다.

본 명세서 내에 포함되어 있음.

다음의 도면들은 설명의 목적들로 주어지고 본 발명의 범위를 제한하려는 것으로 해석되지 않는다. 또한, 다른 도면들의 비율들은 축적으로 그려지지 않는다.
도 1은 단부에 위치된 지지 필름들 중 하나가 유연하거나 견고한지에 따라 하나 또는 두 개의 통합된 이온화 챔버들을 포함하는 본 발명의 제1 실시예를 도시한다.
도 2는 측정 전자기기들에 연결된 수집 전극을 포함하는 지지 필름의 하나의 표면을 도시한다.
도 3은 측정 전자기기들에 연결된 디스크-형상인 수집 전극을 포함하는 지지 필름의 일 표면을 도시한다.
도 4는 모든 지지 필름들이 유연한 본 발명의 제2 실시예를 도시한다.
도 5는 두 개의 통합된 이온화 챔버들 및 길쭉한 조각 형태의 두 개의 이온화 챔버들을 포함하는 본 발명의 제3 실시예를 도시한다.
도 6은 두 쌍의 통합된 이온화 챔버들 및 두 쌍의 길쭉한 조각 이온화 챔버들을 포함하는 본 발명의 제4 실시예를 도시한다.
도 7은 통합된 이온화 챔버들, 길쭉한 조각 이온화 챔버들 및 두 개의 참조 이온화 챔버들을 포함하는 본 발명의 제5 실시예를 도시한다.
도 8은 통합된 이온화 챔버들, 길쭉한 조각 이온화 챔버들, 참조 이온화 챔버들 및 디스크 형상 수집 전극들을 포함하는 이온화 챔버들을 포함하는 본 발명의 제6 실시예를 도시한다.
도 9는 참조 이온화 챔버들의 각 측면 상에 위치된 이온화의 두 개의 어셈블리들에 의해 둘러싸인 두 개의 참조 이온화 챔버들을 포함하는 제6 실시예를 도시하고, 이온화 챔버들의 제1 어셈블리는 길쭉한 조각 이온화 챔버들 및 통합된 이온화 챔버들을 포함하고, 제2 어셈블리는 길쭉한 조각 이온화 챔버들을 포함하고 이온화 챔버들은 디스크-형상 수집 전극들을 포함한다.

도 1은 20 미만의 평균 원자량을 가진 낮은 밀도의 물질로 만들어진 <<지지 필름들>>(10, 20)로 불리고 하나 이상의 전극들을 지지하는 적어도 두 개의 유연한 필름들을 포함하는 적어도 두 개의 이온화 챔버들을 포함하는 본 발명의 방사선량측정 장치를 도시하고, 상기 물질은 양호한 유연성 및 방사에 양호한 저항을 가지며, 마일러(mylar)로 더 잘 알려진 두 개의 축으로-향하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 또는 캡톤으로 더 잘 알려진 폴리 (4,4'-옥시디페닐렌-파이로멜리티미드(poly (4,4'-oxydiphenylene-pyromellitimide)일 수 있으며, 이러한 물질들은 본 발명을 제한하려는 것이 아니다. 바람직하게, 적어도 두 개의 지지 필름들은 일 마이크로미터 및 일 밀리미터 사이, 더 바람직하게 일 마이크로미터 및 백 마이크로미터 사이, 더 바람직하게 일 마이크로미터 및 20 마이크로미터 사이의 두께를 가진다.

제1 이온화 챔버를 형성하는 적어도 두 개의 지지 필름들(10, 20)은 전극으로 작용하는 전도성 물질의 층을 가진 그것들의 두 개의 표면들 상에 코팅된다. 바람직하게, 상기 전도성 물질은 증착 기술에 의해 지지 필름 상에 증착되어서 일 나노미터 및 일 미크론 사이, 바람직하게 100 나노미터 및 일 미크론 사이, 더 바람직하게 100 및 500 나노미터 사이의 전도성 물질의 층을 얻는다. 바람직하게 상기 전도성 물질은 금속 또는 흑연이고, 더 바람직하게는 금속이다.

일반적으로 PCB 기술을 이용하여 얻어지고 최신의 알려진 지지 플레이트들과 비교하여, 본 발명의 지지 필름들은 그것들이 빔의 특성들의 더 작은 산란 및 악화를 생성하는 이점을 가진다. 그럼에도 불구하고 최신에 일반적으로 사용되는 것들과 비교하여 지지 필름들의 두께 내 감소는 새로운 문제들을 초래하며, 하나의 제1 문제는 신호 측정 장치에 신호를 귀환시키는 트레이스(trace)의 위치화이고, 제2 문제는 필름들에서의 주요 용량 효과이며, 제3 문제는 그것들이 전위(electric potential)에 놓일 때 필름들의 진동이다.

종래에는, 수집 전극이 지지 플레이트와 전극의 표면 사이에 배열된 절연층을 통해 지나감으로써 트레이스에 연결되고, 상기 트레이스는 신호를 측정 장치로 복귀시킨다. 두께가 최소화되기 원해지는 지지 필름에 대해, 이러한 배열은 바람직하지 않다. 도 2는 동적 기술을 이용하여 전달되는 빔을 측정하도록 의도된 수집 전극(11)을 포함하는 본 발명의 지지 필름을 도시하고, 이러한 형태의 전극은 <<통합된 수집 전극(integral collecting electrode)>>로 불리고, 상기 수집 전극(11)은 전극(11)과 동일한 측의 지지 필름 상에 위치된 트레이스(13)에 의해 측정 전자기기들(9)에 연결된다. 상기 트레이스는 전극들을 증착하기 위해 사용되는 것과 동일한 증착 기술을 이용하여 각각의 지지 필름 상에 증착된다. 바람직하게, 각각의 수집 전극 및 그것을 측정 장치에 연결하는 트레이스는 수집 전극의 주변을 둘러싸는 절연 수지(14) 또는 진공(14)에 의해 경계 층(12)으로부터 분리된다. 도 3은 수동 기술에 의해 전달된 빔의 측정을 위해 의도된 디스크-형상 전극을 포함하는 지지 필름을 도시한다. 이러한 수집 전극의 트레이스가 빔에 노출되지 않아야 하며 그렇지 않으면 그것은 이러한 빔의 영역에 따른 측정을 제공할 수 있고, 이러한 상기 트레이스는 절연 수지의 얇은 층으로 코팅되고, 경계 층 위로 연장하는 전도성 물질의 얇은 층으로 코팅된다.

커패시터의 정전용량은 커패시터의 영역에 직접 비례하고 커패시터의 플레이트들을 분리하는 거리에 반비례한다. 일 측면 상에 수집 전극 및 다른 측면 상에 분극 전극을 포함하는 지지 필름은 커패시터에 비유될 수 있다. 필름의 두 측면들 상에 위치된 두 전극들 사이의 전위차를 가진, 본 발명의 장치와 같은 두께를 가지는 지지 필름에 대해, 필름의 파손 위험은 매우 높다. 필름의 파손은 커패시터의 일 측면 상에 많은 전하들이 축적될 대 커패시터의 두 개의 절연된 플레이트들 사이에서 일어나는 방전이고, 방전은 커패시터의 절연 층을 손상시킨다.

또한, 지지 필름에서의 주요 정전용량성 효과는 측정 전자기기들을 향한 전하들의 전달을 지연하고 탐지기 응답 시간을 증가시키는 결과를 초래할 것이다. 그러므로 빔에 의해 놓인 선량의 탐지가 필요한 선량이 이미 환자에게 보내진 시간에 시작될 것이고, 초과 선량이 건강한 조직들을 손상시키도록 보내지는 위험이 있다.

도 1에 도시된 장치에서, 지지 필름들 상의 전극들의 배열은 이러한 정전용량 문제들을 해결한다. 두 표면들 상의 각각의 지지 필름(10, 20)은 동일한 분극을 가지는 전극을 포함한다. 제1 지지 필름(10)은 바람직하게 지면에 가까운 분극을 가지는 수집 전극(11, 15)을 그것의 두 표면들 상에서 포함한다. 제2 지지 필름(20)의 두 표면들 각각은 양 또는 음 전위에 위치된 발전기에 트레이스에 의해 연결된 분극 전극(21, 22)을 포함한다. 분극 전극을 발전기에 연결하는 각각의 전도성 트레이스는 상기 분극 전극과 같은 지지 필름의 상기 측면 상에 위치된다. 이러한 방식에서 두 개의 지지 필름들(10, 20)은 하나의 동일한 지지 필름의 두 표면들이 유사하게 분극되도록 얻어지고, 이는 정전용량 효과가 지지 필름의 일 측면에서 크게 감소되게 허용한다.

각각의 지지 필름(10, 20)은 예를 들어 에폭시 수지 내 지지부와 같은 지지부 내에 유지되고, 상기 지지는 지지 필름의 양호한 절연 및 양호한 기계적 인장을 보증한다. 두 개의 지지 필름들은 간격이 그 사이에 형성되도록 고정된다. 지지부는 예를 들어 높은 전기 저항을 가지는 스페이서(spacer)들을 포함하고, 그것의 치수들은 매우 작은 공차들로 측정된다. 지지 필름들을 분리하는 간격들은 높은 보증된 정밀성을 가져야 하는데, 장(field) 및 정전기 힘이 가해진 전압 및 각각의 지지 필름 사이의 거리에 따라 달라지기 때문이다.

바람직하게, 비교적 좁은 두께의 유연한 지지 필름들을 포함하는 탐지기의 생성은 마이크로포닉(microphonic) 효과를 또한 고려해야 한다. 본 발명의 것들만큼 얇은 두 지지 필름들 사이에 형성된 전위 차이는 이러한 지지 필름들을 비틀고(buckling) 및/또는 진동시키는 효과를 가지고, 이는 빔이 통과하는 두 개의 지지부 사이에 포함된 가스의 이온화에 의해 생성된 전하들의 탐지를 악화시키는데, 이는 이러한 두 지지 필름들 사이의 간격이 연속해서 변하기 때문이다. 유사하게, 외부 소음은 또한 상기 이온화 챔버 상의 마이크로포닉 효과를 생성하며; 그러므로 상기 장치는 또한 외부 소음에 의한 것을 최소화해야 한다.

이러한 마이크로포닉 효과를 감소시키기 위해 그리고 더 구체적으로 수집 전극의 전체 표면 위로 수집 전극의 균일한 응답을 얻기 위해, 두 개의 플레이트들 또는 필름들(16, 18)은 두 지지 필름들(10, 20)에 의해 형성된 이온화 챔버(1)의 양 측 중 하나에 위치된다. 이러한 두 플레이트들 또는 필름들(16, 18)은 이온화 챔버(1)의 지지 필름들(10, 20)의 분극에 의해 형성된 정전기 힘(F_E1)과 평형시키는 정전기 힘(F_E1)을 설정하기 위해 선택된 전위에 위치된 전극들(17, 19)을 포함한다.

바람직하게 견고한, 제1 플레이트(16)는 이온화 챔버(1)의 외측을 향해 위치된 수집 전극(15)을 향하고 평행하게 위치된다. 이러한 플레이트(16)는 이온화 챔버(1) 내측을 향해 위치된 분극 전극(21) 및 수집 전극(11) 사이 극성 차이에 의해 설정된 전기장으로부터 기인하고 지지 필름(10)에 가해진 정전기 힘(F_E1)을 평형시키기 위해 선택된 전위에 위치된 전극(17)을 포함한다. 바람직하게, 지지 필름(10) 상에 포함된 전극(15)으로부터 제1 플레이트(16) 상에 포함된 전극(17)을 분리하는 간격은 이온화 챔버(1) 내측에 포함된 수집(11) 및 분극(21) 전극들을 분리하는 간격과 동일하다. 더 바람직하게, 플레이트(16)의 전극(17)에 가해진 전압은 지지 필름(20)의 분극 전극들(21, 22)에 가해진 전압과 동일하다.

견고하거나 견고하지 않을 수 있는, 제2 플레이트(18)는 분극 전극들(21, 22)을 포함하는 지지 필름(20)을 향하고 평행하게 위치된다. 이러한 제2 플레이트(18)는 지지 플레이트(20)의 전극들(21, 22)의 분극에 의해 형성된 정전기 힘(F_E1)을 평형시키도록 선택된 전위에 놓인 전극(19)을 포함한다. 이러한 플레이트(18) 상에 포함된 전극(19)이 수집 전극이 아니라면 이러한 제2 플레이트(18)가 견고할 필요는 없고, 그러므로 전극(22)과 함께 이러한 전극(19)은 이온화 챔버를 형성하지 않는다.

지지 필름(10)이 그것의 두 표면들 상에 수집 전극(11, 15)을 포함하기 때문에, 빔에 의해 가스의 이온화에 의해 형성된 전하는 이러한 필름의 두 측면들 상에 수집된다. 하나의 동일한 필름의 두 측면들 상의 전하들의 차이는 약간의 정전용량 효과를 야기할 수 있고, 측정 전자기기들에서 측정 시간에 간섭할 수 있다. 이러한 불편을 피하기 위해, 가스의 이온화로부터 초래하고 두 수집 전극들(11, 15)에서 생성된 전기 신호는 바람직하게 측정 전자기기들에 보내지기 전에 물리적으로 합해진다. 이러한 동일한 필름의 양 측면 상에 위치된 두 수집 전극들(11, 15)을 포함하는 지지 필름(10)은 두 이온화 챔버들에 공통이고, 제1 이온화 챔버(1)는 두 지지 필름들(10, 20)에 의해 형성되고 제2 이온화 챔버(2)는 견고한 플레이트(16) 및 수집 전극들을 포함하는 지지 필름(10)에 의해 형성된다. 그러므로 이러한 경우 이러한 상기 이온화 챔버들(1, 2)이 동일한 간격을 가져야 함이 바람직하다. 이는 지지 필름(10)의 수집 전극(15)을 향하게 위치된 플레이트(16)가 견고한 플레이트이기 때문이며, 그에 의해 정확하고, 정밀한 선량 측정에 필요한 두 이온화 챔버들(1, 2) 내 일정한 간격을 보증하고 마이크로포닉 효과들을 감소시킨다.

도 4는 견고한 플레이트(!6)가 그것의 두 표면들 상에 분극 전극을 구비하는 지지 필름(30)에 의해 대체된 본 발명의 일 실시예를 도시하고, 이러한 지지 필름은 바람직하게 그것의 두 표면들 상의 분극 전극을 포함하는 지지 필름(20)과 동일하다. 이는 동일한 양의 전하들을 수집하고 이러한 두 이온화 챔버들에 공통인 수집 전극을 포함하는 두 이온화 챔버들(1, 2)의 어셈블리를 제공한다. 두 필름들(18, 40)은 바람직하게 동일한 전위에 놓이고 수집 전극들의 전위에 가깝게 놓인 각각 전극들(19 및 41)을 포함한다. 이러한 필름들(18, 40)은 이온화 챔버들의 상기 어셈블리의 측면 중 하나에 위치되고 그것들의 전극들은 예를 들어 음 전위에 놓인 분극 전극들을 포함하는 지지 필름들(10, 30)에 가해진 정전기 힘들(F_E1)에 반대 방향의 평형시키는 정전기 힘(F_E2)을 형성한다. 이온화 챔버들(1, 2)의 상기 어셈블리의 양 측면 중 하나에 위치된 필름들(18, 40)은 필수적으로 견고할 필요는 없는데, 전하가 이러한 필름들(18, 40)에 의해 형성되고 지지 필름들(20, 30)에 반대로-향하는 공간 내에 수집되지 않기 때문이다.

앞선 경우와 같이, 이온화 챔버(1 및 2)의 수집 전극 상에 수집된 신호들은 합해지고 예를 들어 전하 적분기와 같은 측정 전자기기들을 향해 보내진다.

도 5는 일명 펠슬 빔 스캔(Pencil Beam Scanning) 기술로 사용되는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 장치는 평행한 이온화 챔버들의 어셈블리를 포함하고, 각각의 이온화 챔버는 수집 또는 분극 전극으로서 작용하는 증발(evaporation) 공정에 의해 얇은 층의 전도성 물질이 증착되는 유연하고 얇은 지지 필름을 포함한다. 전극이 증발 증착에 의해 증착되는 두 지지 필름들(40, 18)은 바람직하게 접지되고 이온화 챔버들의 상기 어셈블리의 양 측면 중 하나와 평행하게 위치된다. 이온화 챔버들의 어셈블리는 이온화 챔버들의 두 개의 서브-어셈블리(sub-assembly)들을 포함한다. 이온화 챔버들의 제1 서브-어셈블리는 빔에 의해 증착된 선량을 측정하는 두 개의 통합 이온화 챔버들(203, 204)을 포함한다. 이온화 챔버들의 이러한 제1 서브-어셈블리는 다음을 포함한다:

- 두 표면들 상에 분극 전극을 포함하는 제1 지지 필름(105);

- 두 표면들 상에 수집 전극을 포함하는 제2 지지 필름(104), 이러한 지지 필름은 이온화 챔버들의 제1 서브-어셈블리의 두 이온화 챔버들(203, 204)에 공통되고, 수집 전극은 지지 필름의 적어도 90%를 덮고, 경계 전극에 의해 둘러싸이고 그것의 구조는 도 2에 도시된 것임;

- 두 표면들 상에 분극 전극을 포함하는 제3 지지 필름(103), 이러한 지지 필름은 이온화 챔버들의 제1 서브-어셈블리의 이온화 챔버(203) 및 이온화 챔버들의 제2 서브-어셈블리의 이온화 챔버들(202) 중 하나와 공통됨.

상기 수집 및 분극 전극들은 그것들의 지지 필름의 적어도 90%를 덮는 영역 위로 연장하여서 최대 전하의 양을 형성하고 수집한다. 두 이온화 챔버들(201, 202)의 제2 서브-어셈블리는 다음을 포함한다:

이온화 챔버들(203, 204)의 제1 서브-어셈블리는 이온화 챔버들(201, 202)의 제2 서브-어셈블리에 인접하게 놓이고, 제1 서브-어셈블리의 일 이온화 챔버(203)는 이온화 챔버들의 제2 서브-어셈블리의 이온화 챔버(202)와 공통인 지지 필름(103)을 구비한다. 이온화 챔버들의 제1 서브-어셈블리는 표면 측 상의 분극 전극을 포함하는 지지 필름(103, 105)에 의해 형성된 두 개의 통합 이온화 챔버들(203, 204)를 포함하고, 지지 필름(104)은 두 이온화 챔버들(203, 204)와 공통이고, 지지 필름(104)은 각 표면 상에 수집 전극을 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 장치의 이온화 챔버의 어셈블리는 도 6에 도시된 바와 같은 이온화 챔버들의 제3 및 제4 서브-어셈블리를 포함한다. 바람직하게, 통합 이온화 챔버들(203, 204, 205, 206)은 장치의 내측을 향해 위치되고 길쭉한 조각(strip)들의 형태인 전극들을 포함하는 이온화 챔버들(201, 202, 207, 208)은 장치의 단부들을 향해 위치된다. 이러한 배열로 빔에 의해 증착된 선량을 측정하는 통합 이온화 챔버들(203, 204, 205, 206) 내 안정적인 정밀한 신호를 가질 수 있다. 바람직하게, 각 측면 상에 접지되고 수집 전극을 포함하거나 하지 않는 지지 필름은 각 측면 상의 분극 전극을 포함하는 지지 필름과 교대로 된다. 이온화 챔버들의 이러한 반복은 측정의 반복을 허용하고 장치가 정확하게 기능하는지 보증하여서 환자에게 전달되는 선량의 최대 안정적 측정을 보증한다. 지지 필름들 중 하나의 파손의 경우, 환자에게 보내는 선량을 항상 제어할 수 있다.

도 6은 두 개의 인접한, 통합 이온화 챔버들(203, 204, 205, 206)의 서브-어셈블리들을 도시한다:

- 지지 필름(104)은 두 이온화 챔버들(203, 204)에 공통이고 그것의 두 표면들 상에서 그것은 수집 전극을 포함한다;

- 지지 필름(105)은 두 이온화 챔버들(204, 205)에 공통이고 그것의 두 표면들 각각은 분극 전극을 포함한다;

- 지지 필름(106)은 두 이온화 챔버들(205, 206)에 공통이고 그것의 두 표면들 각각은 수집 전극을 포함한다.

길쭉한 조각 내 수집 전극들을 포함하는 공통의 지지 필름(102) 내 두 이온화 챔버들(201, 202)의 일 서브-어셈블리는 그것의 두 표면들 각각 상에 형성한다. 이러한 서브-어셈블리의 일 이온화 챔버(202)는 통합 이온화 챔버(203)에 인접하게 위치되고 이러한 이온화 챔버(202)와 공통되게 그것의 두 표면들 각각 상에 분극 전극을 포함하는 지지 필름(103)을 구비한다.

두 이온화 챔버들(207, 208)의 제2 서브-어셈블리는 그것의 두 표면들 각각 상의 길쭉한 조각 형태의 수집 전극들을 포함하는 공통의 지지 필름(108) 내에 구비한다. 명확화를 위해, 전극들에 연결된 오직 두 개의 측정 전자기기 장치들만이 도시된다. 이러한 서브-어셈블리의 일 이온화 챔버(207)는 통합 이온화 챔버(206)에 인접하게 위치되고 이러한 이온화 챔버(206)와 공통으로 그것의 두 표면들 각각 상에 분극 전극을 포함하는 지지 필름(107)을 구비한다. 마지막으로, 이온화 챔버들의 어셈블리의 단부들에 위치된 이온화 챔버들(201, 208)의 외측을 향하게 위치된 분극 전극들을 향하는 전극을 포함하는 일 지지 필름(18, 40)은 전극들(101, 103, 105, 107, 109)의 분극으로 인해 전기력들의 평형화를 허용하고 어셈블리의 각 이온화 챔버의 지지 필름들을 안정화시키는 것에 기여한다.

두 이온화 챔버들(301, 302)의 추가적인 서브-어셈블리가 도 7에 도시된 바와 같이 이온화 챔버들의 상기 어셈블리 내에 삽입될 수 있다. 바람직하게, 이온화 챔버들(301, 302)의 이러한 서브-어셈블리는, 통합 이온화 챔버들(203, 204 및 205, 206)의 두 서브-어셈블리들 사이에서, 장치의 중간에 배열된다. 이온화 챔버들(301, 302)의 이러한 추가적인 서브-어셈블리는 전극이 그것의 표면의 두 측면들 상에 증착되는 지지 필름을 포함하고, 이러한 전극은 장치 내측 정전기 장들을 평형시키고, 물 팬텀(water phantom)에서, 상기 팬텀 내 측정 시간에서 입자들의 흐름의 전체를 방해하도록 되는 비-스캔 빔을 측정할 때 참조 신호를 제공하는 수집 전극들로서 사용된다. 물 팬텀 내 종래 측정에 대해 참조 챔버의 측정을 흔들지 않고서 입자들의 흐름 내 참조 챔버를 위치시키는 것은 어렵다. 장치 내 하나 이상의 참조 챔버들로, 상기 측정이 더 이상 흔들리지 않는다.

바람직하게 장치의 입력에 위치되고 빔이 통과하는 이온화 챔버들(201, 202)의 제1 서브-어셈블리는, 빔의 축에 직교하는 x축을 따라 향하는 길쭉한 조각 형태의 수집 전극들을 포함한다. 빔이 통과하는, 이온화 챔버들(207, 208)의 마지막 스브-어셈블리는 상기 축(x)에 그리고 빔의 축에 직교하는 축(y)을 따라 향하는 길쭉한 조각 형태의 수집 전극을 포함한다.

이러한 장치는 방사 유니트의 출력에 위치될 수 있고 그것의 낮은 물 등가 두께(water equivalent thickness)를 고려하여 빔 특성들을 거의 흔들지 않고, 각의 그리고 길이방향 산란의 영향들을 최소화한다. 도 6의 마지막 예를 고려함으로써 본 발명의 탐지기의 물 등가 두께를 예를 들어 계산할 수 있고, 도 6의 마지막 예는, 예를 들어 200nm 두께의 알루미늄 또는 금의 얇은 층으로 두 측면들 상에 코팅되고 예를 들어, 2.5㎛ 두 개의 축으로 향하는(biaxially-oriented) 폴리에틸렌 테레프탈레이트(마일러)로 만들어진 13 지지 필름들을 포함하고, 각각의 지지 필름은 예를 들어 5mm의 공기 간격에 의해 서로 분리된다. 이러한 본 예의 다른 파라미터들은 장치의 이러한 예를 통해 지나가는 200MeV의 빔에 대한 표 1에 재연된다.

본 발명의 이러한 예는 13 마일러 필름들, 12 층들의 금 및 12 공기 간격들을 포함한다. 그러므로 상기 탐지기의 물 등가 두께는 약 6.13cm의 탐지기 길이에 대해 (13*2, 25E-04)+(26*1, 94E-04)+(12*5), 20E-04) = 0.014cm이다. 다른 물질들의 두께는 오직 예들로서 주어지고, 다른 두께들 및 다른 물질들은 본 발명을 수행하도록 선택될 수 있다. 유사하게, 일부 지지 필름들은 선택된 물질들 및 두께에 대해 서로 다를 수 있다.

일명 수동 전달 기술을 이용하여 얻어진 빔의 선량 및 장(field)의 측정을 허용하는 장치는 선행하는 실시예들에 기술된 장치 중 하나로서 동일한 구조를 재생함으로써, 그리고 지지 필름들 상에 포함된 수집 전극들이 디스크-형상인 이온화 챔버들에 의해 지지 필름들의 표면 거의 모두를 덮는 수집 전극들을 가진 통합 이온화 챔버들을 대체함으로써 얻어질 수 있다.

도 8은 동적 기술들을 이용하여 얻어진 입자들의 빔들의 선량측정 및 수동 기술들을 이용하여 얻어진 빔들의 선량측정 모두를 허용하는 본 발명의 다른 실시예를 설명한다. 도 8에 도시된 이러한 실시예는 디스크-형상인 수집 전극들을 가진 이온화 챔버들(401, 402, 403, 404) 및 통합 이온화 챔버들(203, 204, 205, 206) 양자를 포함한다. 이러한 실시예에서, 디스크-형상 수집 전극들을 구비한 두 이온화 챔버들의 두 서브-어셈블리들 및 두 내부 이온화 챔버들의 두 서브-어셈블리들은, 예를 들어 두 참조 이온화 챔버들(301, 302)의 어셈블리에 대해 대칭으로, 장치의 중앙을 향해 배열된다. 상기 장치는 길쭉한 조각들의 형태인 전극들을 포함하는 이온화 챔버들(201, 202, 207, 208)을 계산하는 14 이온화 챔버들의 어셈블리를 포함할 수 있다. 장치는 또한 이온화 챔버들의 이러한 어셈블리의 측면 중 하나에 위치되고 각 지지 필름 사이 거리의 안정화 및 정전기 힘들의 평형화를 허용하는 두 지지 필름들(18, 40)을 포함한다.

동적 및 수동 전달 방법들 양자로 얻어진 측정 빔들의 가능성 및 장치의 여분 특징들을 유지하면서, 이온화 챔버들 및 지지 플레이트들의 수를 감소시키기 위해, 통합 이온화 챔버의 그리고 감소된 크기의 전극을 구비한 이온화 챔버의 지지 필름 상에 포함된 각 수집 전극은 그것 자체의 측정 전자기기들에 연결된다. 본 발명의 일 실시예는 도 9에 도시되고 다음을 포함한다:

?길쭉한 조각 형태인 수집 전극들을 포함하는 두 개의 제1 이온화 챔버들(201, 202), 상기 이온화 챔버들은 다음에 의해 형성됨:

- 두 표면들 상에 분극 전극을 포함하는 제1 지지 필름(101), 각 전극은 전압 생성기(HV2)에 연결됨;

- 두 표면들 상에 동일한 방식으로 배열된, 두 표면들 상의 길쭉한 조각 형태의 수집 전극들을 포함하고 제1 지지 필름(101)을 향하게 위치된 제2 지지 필름(102), 일 표면의 각각의 길쭉한 조각 및 지지 필름의 표면의 다른 측면 상의 각각의 길쭉한 조각은 하나의 동일한 측정 전자기기들에 연결됨;

- 제2 지지 필름(102)을 향하게 위치되고 두 표면들 상에 분극 전극을 포함하는 제3 지지 필름(103), 각 전극은 전압 생성기(HV2)에 연결됨;

?다음에 의해 형성된 제3 이온화 챔버(501):

- 상기 제3 지지 필름(103) 및;

- 제3 지지 필름(103)을 향하게 위치되고 지지 필름(103)을 향하는 측면 상에서 그것 자체의 측정 전자기기들에 연결된 통합 수집 전극을 포함하는 제4 지지 필름(119);

?다음에 의해 형성된 제4 이온화 챔버(502):

- 제4 지지 필름(119)을 향하게 위치되고 전압 생성기(HV3)에 연결된 분극 전극을 그것의 두 표면들 상에 포함하는 제5 지지 필름(120);

- 그것 자체의 측정 전자기기들에 연결된 통합 수집 전극을 제5 지지 필름(120)을 향하는 측면 상에 포함하는 제4 지지 필름(119);

?다음에 의해 형성된 제5 및 제6 참조 이온화 챔버(301, 302):

- 상기 제5 지지 필름(120);

- 제5 지지 필름(120)을 향하게 위치되고 그것의 두 표면들 상에 수집 전극을 포함하는 제6 지지 필름(111);

- 제6 지지 필름(111)을 향하게 위치되고 그것의 두 표면들 상에서 고전압 생성기(HV2)에 연결된 분극 전극을 포함하는 제6 지지 필름(121);

?다음에 의해 형성된 제7 이온화 챔버(503):

- 상기 제7 지지 필름(121);

- 제7 지지 필름(121)을 향하게 위치되고 경계에 의해 둘러싸인 디스크-형상의 수집 전극을 포함하는 제8 지지 필름(122), 상기 전극은 절연 수지로 코팅된 트레이스에 의해 그것 자체의 측정 전자기기들에 연결됨, 상기 전극은 상기 제7 지지 필름을 향함;

?다음에 의해 형성된 제8 이온화 챔버(504):

- 제8 지지 필름(122)을 향하게 위치되고 그것 자체의 표면들 상에 분극 전극을 포함하는 제9 지지 필름(123);

- 경계에 의해 둘러싸이고, 디스크-형상의 수집 전극을 포함하는 상기 제8 지지 필름(122), 상기 전극은 절연 수지로 코팅된 트레이스에 의해 그것 자체의 측정 전자기기들에 연결됨, 상기 전극은 상기 제9 지지 필름을 향함;

?길쭉한 조각 형태의 전극들을 포함하는 제9 및 제10 이온화 챔버(207, 208), 이러한 이온화 챔버들은 다음에 의해 형성됨:

- 그것의 두 표면들 상에 분극 전극을 포함하는 상기 제9 지지 필름(123), 각 전극은 전압 생성기(HV3)에 연결됨;

- 제9 지지 필름(123)을 향하게 위치되고 그것의 두 표면들 상에서 두 표면들 상에 동일한 방식으로 배열된 길쭉한 조각의 수집 전극들을 포함하는 제10 지지 필름(108), 지지 필름의 일 표면의 각각의 길쭉한 조각 및 지지 필름의 표면의 다른 측면 상의 그것의 반대로 향하는 길쭉한 조각은 하나의 동일한 측정 전자기기들에 연결됨;

- 제10 지지 필름(108)을 향하게 위치되고 그것의 두 표면들 상에 분극 전극을 포함하는 제11 지지 필름(109), 가가 전극은 전압 생성기(HV3)에 연결됨.

이러한 이온화 챔버의 어셈블리는 수집 전극과 동일한 전위에 미리 놓이고 제1 및 제10 이온화 챔버의 지지 필름들을 향하게 위치된 전극을 각각 포함하는 두 지지 필름들(40, 18) 사이에 포함된다.

그러므로 이러한 실시예는 전반적으로 13 지지 플레이트들을 포함하고 약 6cm를 측정하는 장치를 위한 0.014cm의 물 등가 두께를 가지며 다른 형태의 빔의 선량 및 장을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 단일의 고전압 생성기가 모든 분극 전극들을 극성화시키기에 충분하더라도, 본 발명의 이러한 실시예는, 여분의 이온화 챔버들을 가지기 위해 그리고 분극 전극을 포함하는 지지 필름들 중 하나의 파손 시 또는 두 생성기들 중 하나의 문제 시 선량의 측정을 보증하기 위해, 상술한 방식의 분극 전극에 연결된 두 개의 고전압 생성기들(HV2, HV3)을 포함한다.

10: 지지 필름
11: 수집 전극
12: 경계 층
13: 트레이스

Claims (18)

1. 방사원에 의해 생성되고 목표 상으로 전달되는 이온화 빔의 온라인 모니터링을 위한 장치에 있어서, 상기 장치는 간격에 의해 서로 분리되고 평행하게 배열된 복수의 지지 필름들을 포함하고; 상기 지지 필름들은 이온화 빔의 중심축에 대해 수직하게 위치되고 적어도 하나의 이온화 챔버가 100㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름들을 이용하여 형성되는 연속하는 이온화 챔버들의 형성하며; 각각의 지지 필름들은 두 표면들 상에 각 지지 필름들의 두 표면들이 동일한 극성을 가지는 전위에 하나 이상의 전극들 세트를 구비하고; 상기 장치는 100㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름들을 이용하여 형성된 상기 이온화 챔버 내측에 존재하는 정전기 힘들을 평형시킬 수 있는 추가적인 수단을 더 구비하는, 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 이온화 챔버는 20㎛ 미만, 바람직하게 15㎛ 이하, 더 바람직하게 10㎛ 이하, 더 바람직하게 5㎛ 이하, 더 바람직하게 1㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름들을 이용하여 형성되는 장치.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 추가적인 수단은, 각 표면들 상에 수집 전극을 포함하는 지지 필름에 평행하고 향하며, 100㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름들을 이용하여 형성된 상기 이온화 챔버의 형태 일부를 가지는, 견고한 플레이트를 포함하고; 상기 견고한 플레이트는 상기 이온화 챔버 내측에 존재하는 정전기 힘을 평형시킬 수 있는 전위에 적어도 하나의 전극 세트를 더 포함하는, 장치.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 추가적인 수단은, 각각의 표면들 상에 분극 전극을 포함하는 지지 필름에 평행하고 향하며, 100㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름을 이용하여 형성된 상기 이온화 챔버의 형태 일부를 가지는, 견고하거나 유연한 플레이트를 포함하고; 상기 견고하거나 유연한 플레이트는 상기 이온화 챔버 내측에 존재하는 정전기 힘을 평형시킬 수 있는 전위에 적어도 하나의 전극 세트를 더 포함하는, 장치.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   각 지지 필름 사이의 간격은 일정한 장치.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   100㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름들 중 적어도 하나는 표면들 중 적어도 하나 상에 전극을 포함하고, 바람직하게 상기 전극을 포함하는 측면과 동일한 지지 필름의 측면 상에 위치된 트레이스에 의해 측정 전자기기에 연결된 수집 전극을 포함하는, 장치.
   
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   두 표면들 상에 분극 전극들을 가지는 지지 필름들과 교대하는 두 표면들 상에 수집 전극들을 구비하는 지지 필름들을 포함하는, 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   각 수집 전극은 상기 수집 전극을 포함하는 측면과 동일한 지지 필름의 측면 상에 위치된 트레이스에 의해 측정 전자기기에 연결되는 장치.
   
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   일부 수집 전극들은 평행하게 배열된 길쭉한 조각들의 형상을 취하는 장치.
   
10. 이온화 빔을 측정하는 장치로서, 상기 장치는 두 표면들을 가지고 100㎛ 이하, 바람직하게 20㎛ 미만, 더 바람직하게 15㎛ 이하, 더욱 바람직하게 10㎛, 더 바람직하게 5㎛ 이하 그리고 가장 바람직하게 1㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름을 포함하고; 상기 지지 필름은 적어도 하나의 표면들 상에 전극을 포함하고, 바람직하게 상기 전극을 포함하는 측면과 동일한 지지 필름의 측면 상에 위치된 트레이스에 의해 측정 전자기기에 연결된 수집 전극을 포함하는, 장치.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 전극은 지지 필름의 여분 위로 연장하는 경계 층으로부터 절연 수지 도는 간격에 의해 분리되는 주변을 가진 디스크-형상이고, 상기 디스크-형상의 전극은 상기 디스크-형상의 전극을 포함하는 측면과 동일한 상기 지지 필름의 측면 상에 위치된 트레이스에 의해 측정 전자기기에 연결되며, 상기 트레이스는 절연 수지로 코팅되고, 상기 절연 수지는 상기 경계 층 위로 연장하는 전도성 물질의 얇은 층으로 코팅되는, 장치.
    
12. 방사원에 의해 생성되고 목표에 전달되는 이온화 빔의 온라인 모니터링을 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    a) 간격에 의해 서로 분리되고 평행하게 배열된 복수의 지지 필름들을 제공하는 단계; 상기 지지 필름들은 이온화 빔의 중심축에 대해 수직하게 위치되고 적어도 하나의 이온화 챔버가 100㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름들을 이용하여 형성되는 연속하는 이온화 챔버들을 형성함; 각각의 지지 필름들은 두 표면들 상에 하나 이상의 전극들을 구비함;
    b) 각각의 지지 필름들의 두 표면들이 동일한 극성을 가지는 전위에 지지 필름들 각각을 배치하는 단계;
    c) 연속하는 지지 필름들이 교대 분극을 가지도록 지지 필름들을 배열하는 단계;
    d) 100㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름들을 이용하여 형성된 상기 이온화 챔버 내측에 존재하는 정전기 힘을 결정하는 단계;
    e) 추가적인 수단에 의해 상기 정전기 힘을 평형시키는 단계;
    를 포함하는 방법.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 이온화 챔버는 20㎛ 미만, 바람직하게 15㎛ 이하, 더 바람직하게 10㎛ 이하, 더 바람직하게 5㎛ 이하, 더더욱 바람직하게 1㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름들을 이용하여 형성되는, 방법.
    
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    100㎛ 이하의 두께를 가지는 지지 필름들 중 적어도 하나는 적어도 표면 중 하나 위에 전극을 포함하고, 바람직하게 상기 전극을 포함하는 측면과 동일한 지지 필름의 측면 상에 위치된 트레이스에 의해 측정 전자기기에 연결된 수집 전극을 포함하는 방법.
    
15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가적인 수단은 상기 이온화 챔버 내측에 존재하는 정전기 힘을 평형시킬 수 있는 전위에 적어도 하나의 전극 세트를 포함하는 견고하거나 유연한 플레이트를 포함하는 방법.
    
16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    평형시키는 단계는 지지 필름들의 적절한 전압의 적용을 더 포함하는 방법.
    
17. 수동 전달 기술들을 이용하여 전달된 입자들의 빔들의 온라인 모니터링을 위한 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 장치의 이용 방법.
    
18. 동적 전달 기술들을 이용하여 전달된 입자들의 빔들의 온라인 모니터링을 위한 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 장치의 이용 방법.
    

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