DE2727354B2 - Elektronenbeschleuniger - Google Patents
ElektronenbeschleunigerInfo
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- H01J35/112—Non-rotating anodes
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektronenbeschleuniger
mit einem dem Elektronenstrahl ausgesetzten Target zur Erzeugung von Röntgenbremsstrahlung
und mit einem im Röntgenstrahlenkegel zentriert angeordneten massiven kegelförmigen Ausgleichskörper.
Bei Elektronenbeschleunigern, bei denen durch Abbremsung der Elektronen in einem sog. Targ-jt
Röntgenbremsstrahlung erzeugt wird, ist es bekannt, die
Dosisleistung dadurch in einem vorgegebenen Rauniwinkelbereich
der aus dem Target austretenden Röntgenstrahlung auszugleichen, daß man in den
interessierenden Teil des Röntgen'.'rahlenkegels einen
Ausgleichskörper einbringt. Dieser Ausgleichskörper hat einen kegelförmigen Aufbau. Sein Höhenlinienverlauf
ist dem Verlauf der Strahlungsintensität an seiner Einsatzstelle angepaßt. Da die Dosisleistung hinter dem
Target sehr stark mit dem Abstand zum Zentralstrahl abfällt, sind die Flanken des Ausgleichskörpers entsprechend
steil und ist die Spitze des Ausgleichskörpers äußerst er.akt zum Zentralstrahl zu positionieren. Ein
solcher Ausgleichskörper ist in der DE-OS 2J 33 345, eine weniger geeignete Vorstufe dazu in dem American
ίο journal of Roentgenology, Band 61. Nr. 5 (1949) auf den
Seiten 604 bis 605 offenbart.
Bei richtig eingesetztem Ausgleichskörper wird die in der F i g. 1 gestrichelt angedeutete Intensitätsverteilung,
Ίίε der aus dem Target austretende Strahlenkegel sonst
in der Patientenebene aufweisen würde, in den ausgezogenen Verlauf der F i g. 1 geändert. Der
Ausgleichskörper absorbiert die im Zentrum gegenüber den Rändern eines vorgegebenen Strahlenkegels
überhöhte Strahlungsintensität. Der Teil des Strahlenkegeis,
in dem die Intensitätsverteilung den ausgezogenen horizontalen Verlauf hat, läßt sichlür Bestrahlungszwecke nutzen. Dabei wird es als besonders nachteilig
empfunden, daß selbst bei exaktester Positionierung, infolge von geringfügigen Schwankungen von Lage und
Richtung des aus dem Beschleuniger austretenden Elektronenstrahls, bereits Dejustierungen mit allen
negativen Folgen für den Dosisausgleich eintreten.
Um diese Schwierigkeiten beim Justieren des Ausgleichskörpers zu verringern, ist bereits vorgeschlagen
worden, den Ausgleichskörper weiter vom Target entfernt in einem Bereich des Straiilenkegels anzuordnen,
wo dieser bereits deutlich aufgeweitet ist. Das bringt aber den Nachteil mit sich, daß der Ausgleichskörper
dann näher zum Patienten angeordnet ist. Damit ist aber der im Ausgleichskörper unvermeidlich
erzeugte Streustrahlenanteil mil seiner Quelle ebenfalls näher zum Patienten hin verlegt. Wegen des quadratischen
Abstandsgesetzes hat das eins erhöhte Strahlenbelastung
des Patienten mit einer verhältnismäßig niederenergetischen Strahlenkomponente zur Folge.
Außerdem wird durch die Vergrößerung des Abstandes des Ausgleichskörpers vom Target der gesamte
Strahlerkopf größer und Schwerer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, wie die Dosisleistung im nutzbaren
Röntgenstrahlenkegel in einer Weise ausgeglichen werden kann, bei der die Justierung des Ausgleichskörpers
zum Zentralstrahl weniger kritisch ist.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Elektronenbeschleuniger dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der Ausgleichskörper im verjüngten Teil in einen Zylinder übergeht, und die im zylindrischen Teil des Ausgleichskörpers gegenüber der rein kegelförmigen Ausführung zusätzlichen Strahlwegstrecken durch das Material des Ausgleichskörpers für jede Strahlenrichtung durch eine in der Basis des Ausgleichskörpers eingelassene und in ihrer Tiefe örtlich angepaßte Ausnehmung kompensiert sind. Damit wird erreicht, daß das der Strahlenquelle zugewandte Ende des
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Elektronenbeschleuniger dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der Ausgleichskörper im verjüngten Teil in einen Zylinder übergeht, und die im zylindrischen Teil des Ausgleichskörpers gegenüber der rein kegelförmigen Ausführung zusätzlichen Strahlwegstrecken durch das Material des Ausgleichskörpers für jede Strahlenrichtung durch eine in der Basis des Ausgleichskörpers eingelassene und in ihrer Tiefe örtlich angepaßte Ausnehmung kompensiert sind. Damit wird erreicht, daß das der Strahlenquelle zugewandte Ende des
Μ Ausgleichskörpers stumpf und daher wenig empfindlich
gegen Justierungsfehler ist. Dagegen sind jene Bereiche mit starken Änderungen d^r Absorptionswerte in eine
senkrecht zur Strahlenrichtung liegende Ebene mit größerem Abstand vom Fokus und somit in einen
•A Bereich verlegt, in dem der Strahlenkegel bereits
starker aufgeweitet ist.
Eine weitere Reduzierung der Genauigkeit, mit der der Ausgleichskörper im .Strahlenkegel justiert werden
muß, wird erreicht, wenn in Weiterbildung der
Erfindung die dem Target zugewandte Stirnfläche des zylindrischen Teils des Ausgleichskörpers an ihren
Rändern verrundet ist und der äußere Rand der Ausnehmung an der Basis des Ausgleichskörpers zum
Ausgleich der Absorption geringfügig überhöht ist. Dadurch wird die Justierung des Ausgleichskörpers
auch für jenen Bereich des Strahlenkegels, der dem Rand der oberen Stirnfläche des zylindrischen Teils
entspricht, unkritischer.
Die Ausdehnung des Ausgleichskörpers kann fertigungstechnisch erleichtert werden, wenn sich in
Weiterbildung der Erfindung der zylindrische Teil über etwa ein Drittel der Ausgleichskörperhöhe erstreckt.
Dadurch entsteht ein genügend langer und auch genügend starker zylindrischer Teil, an dem der
Ausgleiciiskörper auf der Drehbank zur weiteren Bearbeitung eingespannt werden kann.
Bei einem Elektronenbeschleuniger der eingangs genannten Art kann aber auch erfindungsgemäß ein sich
spitzwinklig verjüngender, kegelförmiger Ausgleichskörper in der kegelförmigen Durchlaßöffnung des
Primärkollimators angeordnet sein, wobei die Spitze des Ausgleichskörpers vom Target abgewandt und die
Basis des Ausgleichskörpers dem Target zugewandt ist, und in einer entsprechend angepaßten Ringnut des
Primärkollimators eingespannt sein. Dies hat den Vorteil, daß die so exakt zu zentrierende Spitze weiter
vom Target entfernt angeordnet werden kann, wo der Strahlenkegel schon etwas mehr aufgeweitet ist und das
Maximum der Dosisleistung nicht mehr ganz so spitz verläuft, ohne daß dabei der Abstand des Ausgleichskörpers
vom Target insgesamt geändert zu werden braucht. Darüber hinaus hat die Spannung in einer Ringnut den
besonderen Vorteil, daß man seine Zentrierung mit einem Schraubenzieher durch unterschiedlich starkes
Anspannen der Schraubengewinde sehr exakt und feinfühlig am endgültigen Aufstellungsort des Linearbeschleunigers
vornehmen kann. Zwar ist in der DE-OS 25 33 345 bereits ein Ausgleichskörper gezeigt, der mit
seiner Spitze vom Target wegweist. Dieser Druckschrift ist jedoch kein Hinweis zu entnehmen, der diese
Maßnahme in bezug zu Justierungsschwierigkeiten bringt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 Diagramm des Intensitätsverlaufes im Strahlenkegel
mit und ohne Aü~gleichskörper,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines teilweise
aufgebrochsnen Strahlerkopfes mit dem Target, dem Primärkollimator und dem im Primärkollimator eingesetzten
Ausgleichskörper,
Fig.3 eine vergrößerte Darstellung des Ausgleichskörpers der Fig. 1, und
Fig. 4 eine andere Art der Anordnung eines Ausgleichskörpers.
Die F i g. 2 läßt in anschaulicher Weise die gegenseitigen
Zuordnungen des Austrittsfensters 1 des Strahlführungsgefäßes 2, iles Targets 3, des Primärkollimators 4,
der verstellbaren Blendenplatten 5, 6, 7 und des Ausgleichskörpers 8 im teilweise aufgebrochenen
Strahlerkopf 9 erkennen. Das Target 3 ist in Strahlenrichtung unmittelbar hinter dem Austrittsfenster
1 des Strahlführungsgefäßes angeordnet. Es ist in
einer Bohrung einer Tr? .-platte IO befestigt. In dieser
Bohrung befindet sich in Strahleinrichtung unmittelbar
hinter dem Target 3 ein F.lektronenabsurber für die im
Target nicht absorbierten, übriggebliebenen Elektronen. In Strahlenrichtung unmittelbar hinter der Tragplatte 10
für das Target 3 befindet sich der Primärkollimaior 4. Seine konische Durchlaßöffnung 12 für die Strahlung ist
im Durchmesser um einige Millimeter weiter gehalten als der maximal nutzbare Strahlenkegel 13. Sie ist zum
Zentralstrahl 14 des Strahlenkegels 13 justiert. In Strahlenrichtung hiter dem Primärkollimator sind die
verstellbaren Blendenplatten 5, 6, 7 zur Anpassung der
ίο Weite des Strahlenkegels an die jeweiligen therapeutisch
geforderten Feldgrößen angeordnet Zwischen Primärkollimator 4 und verstellbare Blendenplatten 5,6,
7 ist die Ionisationskammer 16 zur Überwachung des Strahlenaustritts angeordnet. An der dem Target 3
abgewandten Seite des Primärkoilimators 4 ist eine Eisenplatte 15 mit dem darauf befestigten Ausgleichskörper 8 angeschraubt
Dieser Ausgleichskörper 8 ist in der F i g. 3 vergrößert dargestellt. Er besteht im weser»Jichen aus einem
?n zunehmend spitz zulaufenden, kegelförmigen Körper,
dessen oberer, üblicherweise in eine gestrichelt eingezeichnete Spitze, auslaufender Abschnitt durch
einen zylindrischen Abschnitt 17 ersetzt ist Die der Strahlenquelle zugewandten Ränder der Stirnflächen
des zylindrischen Abschnittes sind verrundet An der Basis des Ausgleichskörpers ist eine ringförmige,
spitzwinklig in den Ausgleichskörper hineinragende Ausnehmung 18 angeordnet. In der F i«». 3 sind mehrere
ausgewählte Strahlen 14, 19, 20 des Strahlenkegels mit strichpunktierten Linien eingezeichnet. Aus deren
Verlauf läßt sich erkennen, daß die ringförmige Ausnehmung 18 so ausgebildet ist, daß sie jene
Wegstrecken, die die divergierend aus dem Target 3 austretenden Röntgenstrahlen im zylindrischen Abschnitt
17 des Ausgleichskörpers 8 gegenüber einem Spitz zulaufenden Ausgleichskörper zusätzlich durchlaufen,
kompensiert. Dadurch ergibt sich, daß der
äußere Rand der ringförmigen Ausnehmung einen Wulst 21 aufweisen muß, um die Verrundung 22 am
oberen Rand des zylindrischen Teils auszugleichen.
Bei der Justierung des Ausgleichskörpers 8 ist jene senkrecht zum Zentralstrahl ausgerichtete Ebene 23
von Bedeutung, in der die ringförmige Ausnehmung 18 im Ausgleichskörper 8 spitzwinklig ausläuft Diese
Ebene befindet sich in einem Abstand von der Basis 24 des Ausgleichskörpers, der gleich der Höhe des
zylindrischen Abschnitts 17 ist. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels, mit einem zylindrischen
Abschnitt, der ein Drittel der gesamten Höhe des Ausgleichskörpers umfaßt, ist sie um zwei Drittel der
Höhe des Ausgleichskörpers vom Target 3 weittr entfernt, als bei einem herkömmlichen, spitzwinklig
zulautenden Ausgleichskörper. Ir. dieser Ebene 23 ist der Strahlenkegel Π bereits stärker aufgeweitet, so daß
die Justierung im selben Maße unkritischer ist.
Die Fig. 4 zeigt eine andere Lösung für das gleiche
Problem. Im aufgebrochenen Strahlerkopf 25 erkennt man das Austrittsfenster 26 des Strahlführungsgefäßes
27, das dem Elektronenstrahl 28 ausgesetzte, in einer
bo Tragplatie 29 eingelassene Target 30 und den in
Strahlenrichtung hinter dem Target 30 ingeordneten Primärkolimator 31 mit den verstellbaren Blendenplatten
32, 33, 34 ur'd der Ionisationskammer 35. Hier wird der sonst in weitgehend vorbekannter Weise ausgeführ-
t5 te Ausgleichskörper 36 bei sonst gleicher Ausbildung
des Strahlerkopfes 25 auf den Kopf gestellt, d. h. mit dem Target 30 abgewandter Spitze 37 in der
Durchlaßöffnung 38 des Primärkollimators 31 einge-
baut. Dadurch wird die kritische lustierebene 39 im Bereich der Spitze J/ des Ausgleichskörpers 36. ohne
Verschiebung des Ausgleiehskörpers, um die volle Höht
des Ausgleichskörpers weiter vom larget 30 entfernt
Bei dieser Anordnung sollte ein spitzer Ausgleichskör per 36 ohne in der Basis eingefrästc Ringnut verwendet
werden. Wegen der Drehung des AusiMeichskörpcrs um
180° und wegen der Divergenz der Strahlung sind alle Flanken des Ausgleichskörpers 36 um den zweifachen
Winkel der Strahlendivergenz, steiler zu halten. Γ-'iir die
Befestigung des Ausglcichskörpers ih im Material de1-
Primärkollimators 31 ist die kegelförmige Durchlaßöff niing 38 im mittleren Bereich des l'rirriarkolliniaiors
zylindrisch ausgedreht und in ihrem oberen Abschnitt mit einer Kingmit 40 groUcrcn Durchmessers versehen.
Diese Ringnut ist sonnt in einer Kbenc senkrecht zur
Symmetrieachse des Primärkollimators 31. die mit dem
Zeiitralstrahl 28 übereinstimmt, angeordnet. In ihr sind
jeweils lim I 2'>
versetzte, konisch über Schraubengewinde 4) (nur eines dargestellt) verstellbare Spannh.ikken
42, 4} angeordnet, /.wischen diesen Spannbacken
kann die mit tier li.isis des Ausgleichskörpers 3b
verbundene Tragplatte 44 eingespannt werden. Dabei ist der Rand 45 der Tragplatte in Richtung auf die Spitze
des Ausgleii hsköi'pers hin in einen Winkel ν. 11 -, '·
konisch abgeschrägt. Die kleiiimflächeii der Νμ.ιηπΚί.,
ken 42,4' mikI dieser Neigung angcpalH.
Hierzu 2 Hhiti Zeiclininmen
Claims (6)
1. Elektronenbeschleuniger mit einem dem Elektronenstrahl ausgesetzten Target zur Erzeugung von
Röntgenbremsstrahlung und mit einem im Röntgenstrahlenkege!
zentriert angeordneten massiven kegelförmigen Ausgleichskörper, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgleichskörper (8) im verjüngten Teil in einen Zylinder übergeht und die
im zylindrischen Teil (17) des Ausgleichskörpers gegenüber der rein kegelförmigen Ausführung
zusätzlichen Strahlwegstrecken durch das Material des Ausgleichskörpers für jede Strahlenrichtung
durch eine in der Basis (24) des Ausgleichskörpers eingelassene und in ihrer Tiefe örtlich angepaßte
Ausnehmung (18) kompensiert sind.
2. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Target (3)
zugewandte Stirnfläche des zylindrischen Teils (17) des Ausglfcichskörpers (8) an ihren Rändern (22)
verrundet ist und der äußere Rand (21) der Ausnehmung (18) an der Basis (24) des Ausgleichskörpers zum Ausgleich der Absorption geringfügig
überhöht ist
3. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zylindrische
Teil (17) über etwa ein Drittel der Ausgleichskörperhöhe erstreckt.
4. Elektronenbeschleuniger mit einem dem Elektronenstrahl aasgesetzten Target zur Erzeugung von
Röntgenbremsstrahlung und mit einem im Röntgenstrahlenkegel zentriert angeordneten kegelförmigen
Ausgleichskörper, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich spitzwinklig verjüngender, I igelförmiger Ausgleichskörper
(36) in der kegelförmigen Durchlaßöffnung (38) des Primärkollimators (31) angeordnet
ist, wobei die Spitze (37) des Ausgleichskörpers vom Target (30) abgewandt und die Basis des Ausgleichskörpers dem Target zugewandt und in eine
entsprechend angepaßte Ringnut (40) des Primärkollimators eingespannt ist.
5. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch I oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskörper
(8,36) aus rostfreiem Stahl gefertigt ist.
6. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kegelförmige
Teil des Ausgleichskörpers (8,36) mehrere Abschnitte mit unterschiedlicher Flankenneigung aufweist,
wobei diese mit zunehmendem Abstand von der Basis (24) steller sind.
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