DE2727354C3 - Elektronenbeschleuniger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Flektronenbe Ichleuniger mit einem dem Elektronenstrahl ausgesetzten Target zur Erzeugung von Röntgenbremsstrahlung ■nd mit einem im Röntgenstrahlenkegel zentriert angeordneten massiven kegelförmigen Ausgleichskör· (►er.

Bei Elektronenbeschleuniger^ bei denen durch Abbremsung der Elektronen in einem sog. Targel Röntgenbremsstrahlung erzeugt wird, ist es bekannt, die Dosisleistung dadurch in einem vorgegebenen Raumwinkelbereich der aus dem Target austretenden Röntgenstrahlung auszugleichen, daß man in den interessierenden Teil des Röntgcnstrahlenkcgels einen Ausgleichskörper einbringt. Dieser Ausgleichskörper hat einen kegelförmigen Aufbau. Sein Höhenlinienverlauf ist dem Verlauf der Strahlungsintensität an seiner Einsalzstelle angepaßt Da die Dostsleistung 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 exakt zum Zentralstrahl zu positionieren. Ein solcher Ausgleichskörper ist in der DE-OS 25 33 345, eine weniger geeignete Vorstufe dazu in dem American 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, die der aus dem Target austretende Strahlenkegel sonst in der Patienteneben«; 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 ^trahlenkegeis, in dem die Intensitätsverteilung den ausgezogenen horizontalen Verlauf hat, läßt sich für Bestrahlungszwecke nutzen. Dabei wird es als besonders n?chteilig 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 Schvierigkeiten beim Justieren des Ausgleichskörpers zu verringern, ist bereits vorgeschlagen worden, den Ausgleichskorper weiter vom Target entfernt in einem Bereich des Strahlenkegels anzuordnen, wo dieier bereits deutlich aufgeweitet ist. Das bringt aber den Nachteil mit sich, daß der Ausgleichskorper dann näher zum Patienten angeordnet ist. Damit ist aber der im Ausgleichskörper unvermeidlich erzeugte Streustrahlenanteil mit seiner Quelle ebenfalls näher zum Patienten hin verlegt. Wegen des quadratischen Abstandsgesetzes hat das eine erhöhte Strahlenbelastung des PatK-nien mit einer verhältnismäßig niederenergetischen .Strahlenkomponente zur Folge. Außerdem wird durch die Vergrößerung des Abstandes des Ausgleichskörptrs vom Target der gesamte Strahlerkopf größer und Schwerer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu weisen, wie die Dosisleistung im nutzbaren Röntgenstrahlen!« gel in einer Weise ausgeglichen werden kann, bei ic-r die justierung des Ausgleichskor pers zum /cntralstrahl weniger kritisch ist

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Elektronenbeschleuniger dadurch gelost, daß crfin dungsgemaßder Ausgleichskorper im verjungten Ieil in einen Zylinder übergeht, und die im zylindrischen Teil des Ausgleichskorpers gegenüber der rein kegelformigen Ausführung zusätzlichen Sirahlwegstrecken durch das Material des Ausgleichskorpers fur jede Strahlen richtung durch eine in der Basis des Ausgleichskorpers eingelassene und in ihrer Tiefe ortlich angepaßte Ausnehmung kompensiert sind Damit wird erreicht, daß das der Strahlenquelle zugewandte Ende des Ausgleichskorpers stumpf und daher wenig empfindlich gegen |ustierungsfehler ist. Dagegen sind |tnc Bereiche mit starken Änderungen der Abuirptiomuertc in eine senkrecht zur Strahlcnrichtung liegende Ebene mit größerem Abstand vom Fokus und somit in einen Bereich verlegt, in dem der Strahlenkegcl bereits stärker aufgeweitet ist.

Eine weitere Reduzierung der Genauigkeit, mil der der Ausgleichskorper 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 Ausgieichskörper 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 Durclilaßöffnung des Primärkollimators angeordnet sein, wobei d^: * Spitze des Ausgleichskörpers vom Target abgewandt und die Basis des Ausgleichskorpers dem Target zugewandt ist. und in einer entsprechend angepaßten Ringnut des Primärkollimators eingespannt sein. Dies hai 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 spit/ verläuft, ohne daß dabei dei 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 I.inearbeschleunigers 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 /u lustierungsschwierigkeiten bringt.

Weitere Fin/elheiten der Erfindung werden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es reigt

Fig. 1 Diagramm des Intensitätsverlaufcs im Strahlenkegel mit und ohne Ausgleichskörper.

F ι g. 2 eine schematische Darstellung eines teilweise aufgebrochenen Strahleriopfes mit dem Target, dem Pnmarko'limutor und dem im Primärkollimator eingese'/ten Auspleichskörper.

F ι g i eine vergrößerte Darstellung des Ausgleicnskörpers der F ι g. 2. und

F ig 4 eine andere Art der Anordnung eines Ausgleichskörpers.

Die Y ι g 2 läßt in anschaulicher Weise die gegenseitigen Zuordnungen des Austrittsfensters ! des .Strahlführungsgefäßes 2. des 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 Strahlcnrichtung unmittelbar hinter dem Austrittsfenster I des Strahlführungsgefäßes angeordnet. Es ist in einer Bohrung einer Tragplatte 10 befestigt. In dieser Bohrung befindet siel, in .Strahlenrichtung unmittelbar hinter dem Target 3 ein Flektronenabsorber für die im Target nicht absorbierten, übriggebliebenen Elektronen. In Strahlenrichtung unirittelbar hinter der Tragplatte 10 für das Target 3 befindet sich der Primörkollimator 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 Primärkollimators 4 ist eine Eisenplatte 15 mit dem darauf befestigten Ausgleichskörper 8 angeschraubt.

Dieser Ausgieichskörper 8 ist in der F i g. 3 vergrößert dargestellt. Er besteht im wesentlichen aus einem zunehmend spitt zulaufenden, kegelförmigen Körper, dessen oberer, üblicherweise in ^ine gestrichelt eingezeichnete Spitze, auslaufender Abschnitt durch einen zylindrischen Abschnitt 17 ersetze ist. Die der Strahlenquelle zugewandten Ränder der Stirnflächen des zylindrischen Abschnittes sind verrundet. A:: der Basis des Ausgleichskörpers ist eine ringförmige, spitzwinklig in den Ausgleichskörper hineinragende Ausnehmung 18 angeordnet. In der F i g. 3 sind mehrere ausgewählte Strahlen 14, 19, 20 des Strahlenkegels mit strichpunktierten Linien eingezeicl.net. 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 Ausgleichskorpers 8 gegenüber einem Spit/ zulaufenden Ausgieichskörper 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 de: Basis 24 des Ausgleichskörpers. der gleich der Höhe des zylindrischen Abschnitts 17 ist. Im Falle des vorliegen den Ausführungsbeispiels, mit einem zylindrischen Abschnitt, der ein Drittel der gesamten Höhe des Ausgleichskörpers umfaiit. ist sie um zwei Drittel der Höhe des Ausgleichskorpers vom Target 3 weiter entfernt, als bei eit.tm herkömmlichen, spitzwinklig zulaufenden Ausgleichskörper. In dieser Ebene 23 ist der Strahlenkegel 13 bereits stärker aufgeweitet, so daß di'. Justierung im selben Maße unkritischer ist.

Die F ι g. 4 zeigt eine andere Lösung für das gleiche Problem. Im aufgebrochenen Strahlerkopf 2S erkennt man das Austrittsfenster 26 des Strahlführungsgefäßes 27. das dem Elektronenstrahl 28 ausgesetzte, in einer Tragplatte 29 eingelassene Target 30 und den in Strahlenrichtung hinter dem Target 30 angeordneten Primärköl(mätör31 mit den verstellbaren Blendenplatten 32, 33, 34 und der Ionisationskammer 35. Hier wird der sonst in weitgehend vorbekannter Weise ausgeführte Ausgleichskörper 36 bei sonst gleicher Ausbildung des Strahlcrkopfcs 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 lustiercbenc .19 im Bereich der Spitze 37 des Ausgleichskörpcrs 36. ohne Verschiebung des Ausglcichskörpers, um die volle I lohe des Ausgleichskörpers weiter vom Target 30 entfernt. Bei dieser Anordnung sollte ein spitzer Ausglcichskörper 36 ohne in der Basis eingefräste Ringnut verwendet werden. Wegen der Drehung des Ausgleichskörpers um 180" und wegen der Divergenz der Strahlung sind alle Flanken des Ausgleichskörpers 36 um den zweifachen Winkel der Strahlendivergenz steiler zu halten. Für die Befestigung des Ausgleichskörpers 36 im Material des Primärkollimators 31 ist die kegelförmige Durchlaßöffnung 38 im mittleren Bereich des Primärkollimators zylindrisch ausgedreht und in ihrem oberen Abschnitt mit einer Ringnut 40 größeren Durchmessers versehen. Diese Ringnut ist somit in einer F.bene senkrecht zur Symmetrieachse des Primärkollimators 31. die mit dem /.cntralstrahl 28 übereinstimmt, angeordnet. In ihr sind jeweils um 120 versetzte, konisch über Schraubengewinde 41 (nur eines dargestellt) verstellbare Spannbakken 42, 43 angeordnet. Zwischen diesen Spannbacken kann die mit der Basis des Ausgleichskörpers 3f> verbundene Tragplatte 44 eingespannt werden. Dabei ist der Rand 45 der Tragplatte in Richtung auf die Spitze des Ausgleichskörpcrs hin in einen Winkel von 45 konisch abgeschrägt. Die Klcmmflächen der Spannbak< ken 42,43 sind dieser Neigung angepaßt.

llic./ii 2 HIaIt Ze

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektronenbeschleuniger mit einem dem Elektronenstrahl ausgesetzten Target zur Erzeugung von Röntgenbremsstrahlung und mit einem im Röntgen-Strahlenkegel 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 Ausgleichskörpers (8) an ihren Rändern (22) verrundet -st 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 ausgesetzten Ta^rget zur Erzeugung von Röntgenbremsstrahlung und mit einem im Röntgen-Strahlenkegel zentriert angeordneten kegelförmigen Ausgleichskorper, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich spitzwinklig verjüngende . kegelförmiger Ausgleichskörper (36) in de. kegelförmigen Durchlaß- « Öffnung (38) des Primärkollimai vs (31) angeordnet ist, wobei die Spitze (37) des Ausgleichskörpers vom Target (30) abgewandt und die Basis des Ausgleichskorpers dem Target zugewandt und in eine entsprechend angepaßte Ringnut (40) des Primär- w kollimators eingespannt ist.

5. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch I oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskör per (8,36) aus rostfreiem Stahl gefertigt ist.

6. Elektronenbeschleuniger nach Anspruch I oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß der kegelförmige Teil des Ausgleichskörpers (8, 36) mehrere Abschnit · te mit unterschiedlicher Flankenneigung aufweist, wobei diese mit zunehmendem Abstand von der Basis (24) steiler sind y>