DE1009326B - Messkammer fuer Roentgenstrahlen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, daß Fenster aus Beryllium oder Glimmer für Röntgenstrahlen weiche Strahlen bedeutend weniger absorbieren als Glasfenster. Es werden manche Röntgenröhren verwendet, die solche Fenster aufweisen. Dies bringt es mit sich, daß Meßgerate, die die Menge absorbierter Energie je Volumeinheit eines Gewebes anzeigen, das von Röntgenstrahlen getroffen wird, mit der geänderten Zusammensetzung der Röntgenstrahlung in Einklang gebracht werden müssen.

Die Erfindung betrifft einen Einzelteil eines solchen Meßgeräts,, die sogenannte Meßkammer, die aus einem von Wänden umschlossenen, mit irgendeinem ionisierbaren Gas oder Gasgemisch, zweckmäßig Luft, gefüllten Raum besteht. In diesem Raum sind zwei Elektroden enthalten., an. die eine elektrische Spannung angelegt wird. Unter der Einwirkung der Bestrahlung mit Röntgenstrahlen wird das Gas ionisiert, wodurch ein elektrischer Strom entsteht. Die Größe dieses Stromes ist ein Maß für die Menge absorbierter Röntgenenergie.

Beim Beurteilen der Eigenschaften, einer Meßkammer muß die Wellenlänge der Röntgenstrahlen berücksichtigt werden. Diese Wellenlänge kann man in der sogenannten Halbwertsschicht ausdrücken, unter der die Stärke einer Metallplatte verstanden wird, die in dem Röntgenstrahlenbündel angeordnet, den Ionisierungsstrom bis auf die Hälfte herabsetzt. Bei einem heterogenen Bündel wird auf diese Weise die mittlere Härte der Strahlung ermittelt. Meist wird eine Aluminiumplatte verwendet; für härtere Strahlen findet Kupfer Anwendung. Die Halbwertsschicht nimmt mit der Härte der Strahlen zu.

Die Röntgenstrahlen durchsetzen von der Anode der Röntgenröhre aus zunächst das Strahlenaustrittsfenster und dann die Wand der Meßkammer. Bei den Röntgenröhren mit Glasfenster war die Absorption langwelliger Strahlen im Fenster so> erheblich, daß es wenig Mühe kostete^ die Wand der Meßkammer auf solche Weise auszubilden, daß die Strahlenabsorption in ihr verhältnismäßig gering blieb. Bei der späteren Röhrenbauart werden diese Strahlen in erheblich geringerem Maße vom Fenster absorbiert und infolgedessen, von der Wand der Meßkammer verhältnismäßig in bedeutend stärkerem Maße. Dieser Nachteil wurde dadurch vermieden,, daß die Wand der Meßkammer auf der Eintrittseite der Röntgenstrahlen, besonders dünn gestaltet wurde. Eine Wand aus Polystyrolfolie von annähernd 20 μ Stärke wird in diesem Fall als vorteilhaft angesehen. Diese Wand ist jedoch sehr zerbrechlich. Auch kann sie leicht deformiert werden, so daß das Volumen der Kammer bei der geringsten Berührung der Wand Veränderungen unterliegt, was die Messung ungenau macht.

Meßkammer für Röntgenstrahlen

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 9. August 1951

Wybe Johannes Oosterkamp, Eindhoven (Niederlande), ist als Erfinder genannt worden

Die Ionisierung der Gasfüllung wird von sekundären Elektronen herbeigeführt. Diese können sowohl im Gas entstehen als auch aus der Wand der Kammer ausgelöst werden. Für sehr weiche Strahlen, wird die Ionisierung so gut wie ganz durch in der Gasfüllung erzeugte Sekundärelektronen bewirkt, und bei zunehmender Härte nimmt, der Einfluß der aus den Wänden ausgelösten, Elektronen fortwährend zu. Infolgedessen wird die Wirkungsweise der Meßkammer stark abhängig von der Wellenlänge. Wenn, nämlich die Zahl der je Volumeinheit in der Gasfüllung ausgelösten. Elektronen, von jener dar aus der Wand ausgelösten verschieden ist, so hat dies zur Folge, daß sich bei Strahlungen von unterschiedlicher Härte der Ionisierungsstrom nicht mehr proportional der insge^- samt absorbierten Energie ändert. Man kann dies durch eine Zahl ausdrücken, welche die Empfindlichkeit der Kammer bezeichnet und das Verhältnis zwischen der tatsächlichen Ionisierung und der Ionisierung darstellt, die ohne die Wirkung der Wand in demselben Gasvolumen bewirkt würde.

Es ist nun bereits angeregt worden, durch zweckmäßige Beschränkung des Kammervolumens den, wellenlängenabhängigen Einfluß der photoelektrischen Wandemission zu kompensieren.

Außer dem Wellenlängenbereich, in dem Ionisierung ganz im Gasvolumen herbeigeführt wird, und dem Bereich, in dem die" Wandelektronan die Ionisierung unterstützen, wird nach der Seite der harten Strahlung noch, ein Bereich unterschieden, in dem die Ionisierung so gut wie ganz· von Wandelektronen herbeigeführt wird. : ... -

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Die Elektronenemission aus den Wänden der Meßkammer hängt in starkem Maße von. der atomaren Zusammensetzung des Wandmaterials ab. Sie ist proportional der dritten Potenz der Atomnummer.

trittsfenster wird jener Teil der Wand der Meßkammer verstanden, durch den die Röntgenstrahlen in den Ionisierraum eintreten.

Eine Fensterdicke von 0,2 mm macht die Wirkungsi d Mß

Damit die Unterstützung der Ionisierung durch die 5 weise der Meßkammer unabhängig von der Wellen-

Wandelektronen verhältnismäßig die gleiche ist wie durch die im Gas erzeugten Elektronen, wird die Zusammensetzung des Wandmaterials derart gewählt, daß die wirksame Atomnummer jener der Gasfüllung weitestgehend entspricht.

Ein Nachteil hierbei ist der, daß der vorwiegende Teil der Wand mit einer leitenden Schicht überzogen ist. Als solche wird zweckmäßig Graphit oder Aquadag verwendet, ein. Stoff, der jedoch, eine nied-

länge bis zu einer Halbwertsschicht von 0,02 mm Al. Ein Eintrittsfenster, das 0,5 mm dick ist, hat den Vorzug, wesentlich kräftiger zu sein,, aber die Unabhängigkeit von der Wellenlänge geht dabei nicht ίο weiter als 0,04 mm Al.

In der Zeichnung ist ein Beispiel einer Meßkammer nach der Erfindung in einer besonders geeigneten Gestalt dargestellt.

Die sogenannte flache Meßkammer, die in der Figur rigere Atomnummer hat als Luft und andere Gase, 15 dargestellt.ist, besteht aus einem Innengehäuse 1 und die in der Meßkammer verwendet werden können. einem Außengehäuse 2, die winkelförmig abgebogen Durch Versetzung des Graphits mit einem Stoff mit sind und zwischen, denen etwas Spiel vorhanden, ist. höherer Atomnummer, z. B. 6% Silicium, kann dieser Der Innenraum 3 ist mit leitendem Kohlenstoff 4, z.B. Nachteil vermieden, werden. Einer solchen Mischung Graphit oder Aquadag, ausgefüllt, und es ist ein dieser Stoffe, daß auch, bei Ausbreitung zu einer sehr 20 Leiiter 5 in ihm angeordnet. Das Innengehäuse 1 weist dünnen Schicht eine gleichmäßige Verteilung des Zu- eine mittlere Bohrung 6 auf, deren Wand gleichfalls satzstoffes erhalten wird, stellen sich Schwierigkeiten. mit einer leitenden Kohlenstoffschicht 7 überzogen entgegen. ist, die den Leiter 8 einschließt. Das eine Ende des

Durch Anwendung der Erfindung werden die er- Innengehäuses 1 weist eine Aussparung 9 auf, deren wähnten Nachteile vermieden und eine Meßkammer 25 Tiefe annähernd 1 mm und deren Durchmesser anerhalten, deren Wirkungsweise über einen großen nähernd 10 mm beträgt. Aus praktischen Gründen Bereich so gut wia unabhängig von der Wellenlänge wird das Volumen dieses Raums a,uf etwa 0,1 cm³ beist. Die Erfindung betrifft eine Meßkammer für messen. Der Boden der Aussparung ist mit einer Röntgenstrahlen mit einer Gasfüllung und einem leitenden Kohlenstoffschicht 10 überzogen, die in elekzwischen zwei flachen parallelen Wänden befindlichen 30 trisch leitender Verbindung mit dem Kohlenstoff 7 in lonisationsraum, bei der die Wände mit einem leiten- der Bohrung 6 und infolgedessen mit dem Leiter 8 den Überzug versehen sind, dessen, wirksame Atom- steht. Die Aussparung 9 ist mit einer Wand 11 übernummer niedriger als jene der Gasfüllung ist, und bei deckt. Ihre Dicke ist z. B. 0,2 mm, und sie ist an der der eine der Wände das Eintrittsfenster für die zu nach innen gewandten. Oberfläche mit einer leitenden messenden Strahlen bildet und der Wellenlängen- 35 Kohlenstoffschicht 12 überzogen. Diese steht in elekabhängige Einfluß der photoelektrischen Wand- trisch leitender Verbindung mit dem Wandüberzug 4 emission durch Verringerung des Kammervolumens des Zwischenraums 3 und infolgedessen mit dem kompensiert wird. Leiter 5. Das Material, aus dem die Kammerwände

Gemäß der Erfindung beträgt die Tiefe des Ioni- und das Fenster 11 hergestellt sind, muß isolierend sationsraumes etwa 1 mm und ist die Dicke des Fen.- 40 sein und zweckmäßig annähernd den gleichen. Absterssogroß.daßdiewellenlängenabhängigeAbsorption Sorptionskoeffizienten für Röntgenstrahlen aufweisen, der Röntgenstrahlen, im Fenster diejenige noch ver- _wie die leitende Schicht. Polystyren hat sich als ein bleibende Wellenlängenabhängigkeit kompensiert, die geeigneter Stoff dafür erwiesen. Die Kammer ist mit auf dem Unterschied zwischen den in einander ent- Luft gefüllt. Zwischen den Leitern wird eine durch gegengesetztem Sinne wirksamen wellenlängenabhän- 45 ein Meßgerät zu liefernde Spannung angelegt. Wenn gigen Einflüssen der durch die Strahlung und die die durch die Wand 11 eintretenden Röntgenstrahlen photoelektrische Wandemission herbeigeführten Ioni- die Luft in der Kammer ionisieren, entsteht ein eleksation beruht. Dadurch kann, eine von der Wellen- irischer Strom zwischen den Wan düb er zügen, der ein länge der Röntgenstrahlen nahezu unabhängige Maß für die in Luft absorbierte Röntgenenergie ist, Empfindlichkeit in einem Gebiet, das mit einer Halb- 50 wobei dieses Maß infolge der besonderen Bauart der wertschicht von 0,04 bis 1,5 mm Al übereinstimmt, Meßkammer so gut wie unabhängig von der Wellencrzielt werden. Die Stärke des Eintrittsfensters beträgt 0,2 bis 0,5 mm.

Unterschreitet die Atomnummer der leitenden Schicht jene der Gasfüllung, so wird, da für harte Strahlen in dem erwähnten Bereich die Ionisierung durch hauptsächlich in der leitenden Schicht ausgelöste Sekundärelektron en erfolgt, diese Ionisierung je cm³ kleiner sein als für eine Wand, die die gleiche Atomnummer wie die Gasfüllung hat. Bei weichen Strahlen wird die Ionisierung besonders durch in der Gasfüllung entstandene Elektronen bewirkt, und die Ionisierung auf den cm³ ist somit höher. Die relative Empfindlichkeit der Kammer steigt infolgedessen an,, wenn die Wellenlänge der Strahlung größer wird. Dadurch, daß die Stärke des Eintrittsfensters derart bemessen wird, daß die in ihm auftretende Strahlenabsorption die Zunahme der Empfindlichkeit gerade ausgleicht, kann die beabsichtigte Unabhängigkeit von der Wellenlänge erhalten werden. Unter Ein-

länge der Strahlen innerhalb des für Oberflächentherapie brauchbaren Bereichs ist.

Claims (1)

1. Patentanspruch :

   Meßkammer für Röntgenstrahlen mit einer Gasfüllung und einem zwischen zwei flachen parallelen Wänden befindlichen Ionisationsraum, bei der die Wände mit einem leitenden Überzug versehen sind, dessen wirksame Atomnummer niedriger als jene der Gasfüllung ist, und bei der eine der Wände das Eintrittsfenster für die zu messenden Strahlen bildet und der wellenlängenabhängige Einfluß der photoelektrischen Wandemission durch Verringerung des Kammervolumens kompensiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des lonisationsraumes etwa 1 mm beträgt und die Dicke des Fensters so groß ist, daß die wellenlängenabhängige Absorption der Röntgenstrahlen

   im Fenster diejenige noch verbleibende Wellenlängenabhängigkeit kompensiert, die auf dem Unterschied zwischen den in eineinander entgegengesetztem Sinne wirksamen wellenlängenabhängigen Einflüssen der durch die Strahlung und die photoelektrische Wandemission herbeigeführten Ionisation beruht, so daß eine von der hängige Empfindlichkeit in einem Gebiet, das mit einer Halbwertschicht von 0,04 bis 1,5 mm Al übereinstimmt, erzielt wird.

   Wellenlänge der Röntgenstrahlen nahezu unab- S. 906.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 695 965;
   »Review of Scientific Instruments«, Bd. 20, 1949,

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen