DE2727354B2 - Elektronenbeschleuniger - Google Patents

Elektronenbeschleuniger

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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05H6/00Targets for producing nuclear reactions
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K1/00Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
    • G21K1/10Scattering devices; Absorbing devices; Ionising radiation filters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/112Non-rotating anodes
    • H01J35/116Transmissive anodes

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
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)

Patentansprüche:
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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