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Kollimator für Strahlen hoher Energie Gegenstand der Erfindung ist
ein Kollimator zum Formen und Abblenden eines Bündels aus von einer welle hoher
Energie ausgehenden Strahlen. Für diesen Zweck sind bereits Kollimatoren hergestellt
worden, die eine Mehrzahl von in Richtung des Strahlenbündels dicht aufeinanderfolgenden
Sätzen voneinander unabhängiger, in ihren Ebenen beweglicher Blenden mit parallelen
oberen und unteren Flächen aufweisen. Dabei bestand jede der aufeinanderfolgenden
Blenden aus vier flachen Stäben, von denen zwei einander gegenüberliegende feststanden,
während die beiden anderen einander gegenüberliegenden Blendenstäbe mit je einem
Hebel verbunden waren, die gegeneinander verstellt werden konnten. Diese Anordnung
ermöglichte ein Verstellen der Blendenöffnung in einer Richtung, so daß sie in dieser
Richtung bei unveränderlicher Abmessung in der anderen Richtung verändert werden
konnte. Man konnte somit ein quadratisches Bestrahlungsfeld mit maximalen Seitenlängen
und ein rechteckiges Bestrahlungsfeld von unveränderlicher Länge bei veränderlicher
Breite einstellen, dem man aber durch Drehen des Apparates um die Strahlenbündelachse
verschiedene Richtungen geben konnte.
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Es besteht jedoch ein Bedürfnis, die Blendenabmessungen nach zwei
zueinander senkrechten Richtungen ändern zu können, derart, daß verschieden große
quadratische Felder und veränderliche rechteckige Felder mit größter Abmessung in
der einen oder andern Richtung bestrahlt werden können.
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Zwar wurde auch bereits eine Blende vorgeschlagen, die in jeder Richtung
unabhängig von der andern derart verstellt werden kann, daß eine quadratische oder
rechteckige Blendenöffnung mit in der einen oder andern Richtung verlaufender Längsausdehnung
einstellbar ist. Dabei verliefen jedoch die Blendenplatten mit ihren Flachseiten
im wesentlichen parallel zur Achse des Strahlenbündels. Es waren also keine quer
zum Strahlenbündel hintereinandergeschichtete Blendenplatten vorhanden. Außerdem
waren in den Blendenplatten für den Zweck des Verstellens Längsschlitze vorgesehen,
in denen sich an den anstoßenden Blendenplatten angebrachte Führungsstifte bewegen
konnten, so daß also die Blendenplatten nicht einmal durchweg strahlendicht waren.
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Ferner ist auch bereits eine Abblendvorrichtung für Röntgenstrahlen
mit hintereinandergeschalteten mehrfachen Blenden in der Weise hergestellt worden,
daß zwei Sätze von winkelförmigen Blenden gegeneinander beweglich sind, so daß jeweils
zwei dicht übereinanderliegende Winkelblenden mit ihren Schenkeln übereinandergreifen,
wobei durch ihre gegenseitige Bewegung, die in Richtung der zusammenfallenden Mittellinien
der Blendenwinkel stattfindet, die etwa quadratische Blendenöffnung vergrößert oder
verkleinert wird. Bei dieser Blendenausführung befinden sich jedoch die jeweils
eine Blende bildenden Paare von winkelförmigen Blendenplatten, in der Strahlenrichtung
gesehen, in erheblichen Abständen voneinander und sind gemeinsam in starren Rahmen
befestigt, die gegeneinandergeschwenkt werden können. Infolge dieser Anordnung müssen
die Blendenplatten eine um die Schwenkachse gebogene Form haben. Außerdem können
die jeweils zusammengehörigen Blendenplatten, wenn sie dicht übereinanderliegen,
sich leicht ineinander verfangen. Es ist aber für das einwandfreie Abblenden von
Strahlen sehr hoher Energie erforderlich, daß nicht nur die einzelnen Blenden, sondern
auch die Elemente jeder Blende dicht übereinanderliegen.
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Gegenüber den erwähnten bekannten Blendenanordnungen besteht bei dem
den Gegenstand der Erfindung bildenden Kollimator, der in an sich bekannter Weise
eine Mehrzahl von in Richtung des Strahlenbündels dicht aufeinanderfolgenden Sätzen
in ihren Ebenen beweglicher Blenden mit parallelen oberen und unteren Flächen aufweist,
jeder Blendensatz aus mehreren, zweckmäßig vier um entsprechende Winkel gegeneinander
versetzten, flachen, winkelförmigen, strahlenabsorbierenden Blendenplatten, die
so zueinander angeordnet sind, daß bei auswärts gerichtet-zn Scheiteln ihre Schenkel
einander übergreifen und eine Öffnung mit geschlossenem Umfang umgrenzen. Dabei
sind zum gegenseitigen Bewegen der Blendenplatten
mit ihnen gekuppelte
Getriebe vorgesehen. Das gleichzeitige Vorhandensein aller dieser Merkmale ist wichtig
für den einwandfreien Strahlenschutz und für die bestimmungsgemäße Handhabung, wenn
es sich um das Abblenden sehr hoher Strahlenenergien handelt, wie sie z. B. bei
Bestrahlungsbomben mit einer aus Kobalt 60 bestehenden Strahlenquelle vorkommen,
bei denen die Strahlenenergie derjenigen einer Röntgenröhre von einer Betriebsspannung
von 3 Millionen kV entspricht. Bei derartigen Strahlenenergien ist die dichte Aufeinanderfolge
einer großen Anzahl Blenden in der Strahlenrichtung erforderlich. Diese Blenden
müssen aus einem strahlenabsorbierenden schweren --Metall, insbesondere Blei, bestehen,
so daß bei den erforderlichen starken Dickenabmessungen der Blendz-nplatten ein
außerordentlich großes Gewicht zu bewegen ist. Hierfür ist die Anordnung eines mit
den verstellbaren Blendenplatten gekuppelten Getriebes unerläßlich. Erst die vorliegende
Kombination verschiedener Merkmale ergibt ein den schweren Anforderungen entsprechendes
Gerät.
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Wichtig ist darüber hinaus die Verwendung eines dehnbaren Gehäuses,
dessen gegeneinander bewegliche Teile an den Bewegungen der Blendenplatten teilnehmen
und dabei stets den allseitigen dichten Abschluß aufrechterhalten.
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Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
mit Varianten von Einzelheiten.
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Fig. 1 ist eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen verstellbaren
Kollimators mit Teilschnitt, Fig. 2 eine Unteransicht von der Linie 2-2 der Fig.
1 aus, Fig.3 ein senkrechter Längsschnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig.3A
eine vergrößerte Draufsicht einer abweichenden Blendenform, Fig. 3 B ein senkrechter
Schnitt nach der Linie 3 B-3 B der Fig. 3 A, Fig. 4 ein waagerechter Schnitt nach
der Linie 4-4 der Fig. 3 auf der Innenseite des unteren Abschlußdeckels unter dem
ausdehnbaren Tragrahmen für die Blenden und unter den gekreuzten Kabeln, Fig. 5
ein waagerechter Schnitt der durch den verstellbaren Rahmen getragenen Blendensäule
nach der Linie 5-5 der Fig. 3 in der Richtung nach oben, auf die unteren Blenden
gesehen, Fig. 6 ein waagerechter Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 3, Fig.7 eine
Ansicht von unten, ähnlich Fig.4, jedoch bei Anordnung der Blenden in der in Fig.
8 gezeigten aufgeweiteten Stellung, Fig.8 ein senkrechter Schnitt durch Ecken des
Kollimators nach der Linie 8-8 der Fig. 7, Fig. 9 ein waagerechter Schnitt nach
der Linie 9-9 der Fig. 8, Fig. 9 A ein waagerechter Schnitt, ähnlich Fig. 9, durch
eine abweichende Ausführung eines Eckgliedes und einer Federanordnung, Fig.10 ein
senkrechter Schnitt, im allgemeinen nach der Linie 10-10 der Fig. 3, unter Fortlassung
von Teilen zur Erhöhung der Klarheit und unter teilweiser Fortlassung anderer Teile,
Fig. 11 ein waagerechter Schnitt, im allgemeinen nach der Linie 11-11 der Fig. 3,
unter Fortbruch von Teilen und Fortlassung anderer Teile zur Erhöhung der Klarheit,
Fig. 12 ein Schnitt nach der Linie 12-12 der Fig.11; Fig. 13 und 14 sind schaubildliche
Darstellungen der durch Einstellung des Kollimators erzielbaren Form- und Größenbereiche
von Strahlenbündeln, die in Fig. 13 von quadratischer, in Fig. 14 von rechteckiger
Grundform sind.
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Die Erfindung ist beschrieben mit Bezug auf die Verwendung von Strahlen
für therapeutische Zwecke, ist aber natürlich auch zur Regelung der Strahlung hoher
Energie für jeden anderen Zweck verwendbar.
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Die Quelle für Strahlung hoher Energie ist bei der vorliegenden Ausführung
eine Mehrzahl von Kobaltscheiben 20, deren Durchmesser 1 bis 3 cm betragen kann.
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Der verstellbare Kollimator ist so dargestellt and beschrieben, daß
er aus den von der nicht punktförmigen Quelle ausgehenden Strahlen ein Bündel von
quadratischem oder rechteckigem Querschnitt bildet. Jedoch können diese auch zu
einem Bündel von irgendeinem andern Querschnitt mit in sich geschlossenem Umfang
geformt werden. Die erzielte Strahlenbü ndelform hängt von der Gestalt der das Bündel
bestimmenden Flächen sowie von der Anzahl und Anordnung der Blenden des Kollimators
ab.
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Der Kollimator ist mit der Strahlenquelle durch eine Lagerung verbunden,
vermöge deren er um die Achse des Strahlenbündels gedreht werden kann. Hier befindet
sich die Strahlenquelle 20 in einem Schutzgehäuse 21, das aus einer Masse von einhüllendem
Blei, einer Wolframlegierung oder einem anderen Schwermetall besteht, die von einem
Stahlgehäuse 22 umgeben ist. Ein Tragring 24 ist am Gehäuse 22 durch eine Mehrzahl
von über den Umfang verteilten Schrauben 25 befestigt. Mit einem Haupttragring 26
für den Kollimator ist durch Schrauben 28 ein Hilfsring 27 verbunden zur Bildung
des inneren Laufringes eines Kugellagers 29. Natürlich verlaufen die Ringe 24, 26
und 27 sämtlich konzentrisch zur Mittelachse der Strahlenquelle 20, so daß der Hauptring
26 des Kollimators um diese gedreht werden kann.
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Der Hauptring 26 des Kollimators ist an eine Grundhülse 31 (Fig. 3
und 6) des Kollimators durch eine Mehrzahl von auf den Umfang verteilten Schrauben
33 befestigt. Die Basis 32 des Kollimators, die auf irgendeine Weise, z. B. durch
Bolzen (nicht dargestellt), in der Grundhülse 31 befestigt ist, setzt sich zusammen
aus einem oberen Basisteil 32a, der vorzugsweise aus einem dichten Werkstoff, z.
B. Wolframlegierung, besteht, um eine feste öffnung zu bilden und das Entweichen
von Strahlen aus dem Kollimator unter Kontrolle zu halten, und aus einem mit ihm
durch Schrauben 32c verbundenen unteren Teil 32 b und hat eine mittlere kegelförmige
Bohrung 32d zur Ermöglichung des abwärts gerichteten Durchganges der von der Quelle
20 ausgehenden Strahlen.
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Der Kollimator besteht aus der Kollimatorbasis 32 und dem im nachstehenden
im einzelnen beschriebenen Aufbau. Er weist eine Mehrzahl von in Abständen voneinander
liegenden Blendensätzen auf, und zwar handelt es sich nach der Darstellung um 61/2
Sätze aus jeder befriedigenden Anzahl, die säulenförmig in dreizehn Lagen längs
der Strahlenbündelachse in rechtem Winkel zu dieser liegen. Der gesonderte halbe
Satz ist vorgesehen, um bei der speziellen dargestellten Bauart die gewünschten
Abmessungen und charakteristischen Wirkungen zu erhalten.
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Jeder Blendensatz besteht aus einer -Mehrzahl von (hier vier) L-förmigen
strahlenabsorbierenden beweglichen Blenden 35, 36, 37 und 38 (Fig. 3, 5, 7 und 8).
Die Blenden 35 und 36 sind in einer quer zur Strahlenbündelachse verlaufenden Ebene
oder Zone, die Blenden 37 und 38 in einer benachbarten Ebene
oder
Zone angeordnet. In jeder Ebene sind die L-förmigen Blenden paarweise gruppiert,
so daß, wenn sie in der in Fig.5 dargestellten Weise verbunden sind, so zusammenpassen,
daß in der Mitte eine quadratische Öffnung frei bleibt.
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Da alle Blenden im wesentlichen einander gleich sind, braucht nur
die Blende 35 gemäß Fig. 5 in ihren Einzelheiten beschrieben zu werden. Diese Blende
35 besitzt zwei Schenkel 35 a und 35 b, die im Scheitel miteinander verbunden
sind. Der Schenkel 35a ist kürzer, so daß er den waagerechten Schenkel des L bildet.
Die Schenkel weisen innere, das Strahlenbündel begrenzende Kanten 35c und 35d auf,
durch die die von der Strahlenquelle 20 ausgehenden Strahlen zu einem Bündel geformt
werden. Die Blende 35 auf der linken oberen Seite der Fig. 3 besteht aus vereinigten
Lagen, nämlich einer inneren Bleiplatte 35 e mit oberen und unteren Belägen
35f aus rostfreiem Stahl. Ferner ist im Scheitel eine sich in senkrechter
Richtung erstreckende durchgehende Hülse 35g
(Fig.5 und 8) angeordnet, die
vorzugsweise aus Messing besteht.
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Eine abgeänderte Form einer Blende 135 ist in Fig. 3 A und 3 B dargestellt,
die an die Stelle der Blenden in den vier unteren Lagen gemäß Fig. 3 treten kann.
Diese Blende besitzt Einlagen 135 p, 135 q aus einer Wolframlegierung, die
durch Schrauben befestigt sind und das Strahlenbündel begrenzendeKanten 135c, 135d
bilden. Da Wolfram dicht ist, ergibt sich dadurch eine schärfere Begrenzung des
Bündels. Die Belagplatten 135f können Lagerteile 135f' aufweisen, die über
die Außenkanten der inneren Bleiplatte gebogen sind, um als Lagerflächen für eine
Relativbewegung gegenüber der Innenfläche des umgebenden Gehäuses zu dienen. Ähnliche
Lagerteile können auf Wunsch durch abgebogene Verlängerungen der Platten
35f in Fig. 3 gebildet werden.
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In jedem Blendensatz sind die Blenden 35 bis 38 so angeordnet, daß
sie fortschreitend um je 90° um die Strahlenbündelachse herum versetzt sind, nämlich
in Fig. 5 in der Reihenfolge 35, 37, 36, 38. Jedoch braucht diese fortschreitende
Versetzung nicht in unmittelbarer Aufeinanderfolge oder im Sinne des Uhrzeigers
zu geschehen, wie dargestellt. Es ist leicht ersichtlich, daß die Zahl der Blenden
in jedem Satz, die Gestalt der durch ihre Innenkanten gebildeten Öffnung und die
Gestalt der (anders als L-förmigen) Blenden eine Sache der Wahl ist und daß Blenden
verwendet werden können, die eine Öffnung in jeder beliebigen geschlossenen Umfangsform
begrenzen können, die geeignet ist, durch ihre inneren Kanten die von der Strahlenquelle
ausgehenden Strahlen zu einem Bündel zu formen.
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Da jeder Satz vier Blenden enthält, sind vier Blendengruppen vorhanden,
von denen jede entsprechend eingestellte Blenden enthält, d. h. zum Beispiel eine
Gruppe mit allen Blenden 35, eine zweite Gruppe mit allen Blenden 36 usw.
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Der Kollimator ist mit einem Satz von Getrieben für das Bewegen der
Blenden zwischen den in Fig. 3 und 8 gezeigten Stellungen ausgestattet. In der dargestellten
Ausführungsform sind vier Getriebe vorgesehen, die untereinander durch die Basis
32 verbunden sind, wobei jedes Getriebe mit den entsprechend eingestellten Blenden
eines jeden Satzes, der eine der vier Blendengruppen bildet, in Arbeitsverbindung
steht. Jedes Getriebe stellt sämtliche entsprechend angeordneten Blenden in seiner
Gruppe gleichzeitig ein, und ein Einwirken auf alle vier Getriebe wirkt im Sinne
eines Bewegens oder Einstellens aller Blenden. Die Kollimatorbasis 32 hat ein von
ihr getragenes, an ihr hängendes Gehäuse, das die Blenden 35, 36, 37 und 38 trägt.
Dieses Gehäuse hat vier Seiten, die im allgemeinen ein quadratisches Prisma (Fig.
3) bilden, das im wesentlichen zu einer quadratischen Pyramide gemäß Fig.8 aufgeweitet
werden kann unter Aufrechterhaltung einer ununterbrochenen Umhüllung für die Blenden
an seinem Umfang. Die Blenden sind gezwungen, sich mit den Wänden des Gehäuses zu
bewegen, so daß die Form des Gehäuses die Form der Strahlenbündelöffnung 40 bestimmt
(vgl. Fig. 3, 8, 13 und 14).
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Bei der dargestellten Ausführungsform weist das Gehäuse gemäß Fig.5
eine Mehrzahl von Gehäuseseitenwandteilen 41, 42, 43 und 44 auf, die bei 41 a.,
42a, 43a und 44a (Fig. 1, 3 und 5) gelenkig mit der Kollimatorbasis 32 zur
Ermöglichung einer relativen Schwenkbewegung verbunden sind. Die Mittellinien dieser
Gelenke bestimmen ein Quadrat, können jedoch im Rahmen der Erfindung ein anderes
Viereck bestimmen, dessen Seiten parallel zu den Seiten der das Strahlenbündel formenden
Öffnung 40 verlaufen, wobei das Quadrat in einer zur Bündelachse senkrecht verlaufenden
Ebene zentral zur Bündelachse und so nahe wie möglich bei der Strahlenquelle liegt,
so daß die inneren Kanten der Blenden gut mit den Kanten der Strahlenquelle 20 fluchten.
Da jeder Seitenwandteil grundsätzlich in derselben Weise ausgeführt ist, braucht
nur der Seitenwandteil 43 im einzelnen beschrieben zu werden. Dieser hat einen Arm
43b (Fig. 3), der am oberen Ende einen Gelenkzapfen 43d aufweist und am unteren
Ende mit einer Seitenwand fest verbunden ist. Diese wird durch eine Außenplatte
43 c und eine Innenplatte 43 d gebildet, die durch eine Anzahl Zwischenlagen 43
e und Schrauben 43 f miteinander verbunden und in einem Abstand voneinander
gehalten werden.
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Eine Mehrzahl von (hier vier) Eckteilen 51, 52, 53 und 54 verbinden
benachbarte Seitenwandteile zur Vervollständigung des die Blendensätze umschließenden
Gehäuses gemäß Fig.5. Jeder Eckteil ist ein Winkelstück, dessen Flachwände miteinander
so gekuppelt sind, daß sie sich in den Ebenen der benachbarten. Seitenwandteile
bewegen. Da alle Eckteile identisch sind, braucht nur der Eckteil 51 im einzelnen
beschrieben zu werden. Dieser weist zwei in einem Winkel angeordnete Platten 51
a und 51 b auf, die durch einen eine Ecke bildenden Verbindungsteil 51 c
miteinander verbunden sind. Die wirksame Verbindung zwischen dem Eckstück 51 und
den benachbarten Seitenwandteilen 41 und 42 erfolgt dadurch, daß die Platte 51 a
in den Raum zwischen den Platten 41 c und 41 d und die Platte 51
b ebenso in den Raum zwischen den Platten 42 c und 42 d eingreift. Die sich
berührenden Seitenwände dieser Platten sind flach bearbeitet, so daß die Eckteile
und Seitenwandteile relativ zueinander zwischen den Stellungen gemäß Fig. 3 und
8 in der in Fig. 11 durch die gestrichelten und vollen Linien gezeigten Weise sich
ineianderschieben können.
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Wenn auch vier Seitenwandteile und vier Eckteile dargestellt sind,
so ist es doch selbstverständlich, daß jede gewünschte Zahl solcher Teile miteinander
zur Bildung eines Gehäuses vereinigt werden können je nach der ge-vvünschten Art
der Betätigung des Kollimators und der Gestalt der das Strahlenbündel formenden
Öffnung 40.
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Es sind Mittel vorgesehen, um eine Gruppe von entsprechend angeordneten
Blenden mit dem Scheitel eines jeden Eckteiles zu verbinden, so daß die Blenden
gezwungen
werden, den Bewegungen des Gehäuses bei seiner Ausdehnung und Zusammenziehung zu
folgen. Dies ist in Fig.5 so dargestellt, daß sämtliche Blenden 35 mit dem Eckteil
51, sämtliche Blenden 38 mit dem Eckteil 52. die Blenden 36 mit dem Eckteil 53 und
die Blenden 37 mit dem Eckteil 54 verbunden sind. In jeder Ecke ist eine Verbindung
vorgesehen, die Steuerstangen 61, 62, 63 und 64 enthält. Da alle diese Verhindungsvorrichtungen
genau miteinander übereinstimmen, soll nur die Steuerstange 61 in Fig. 8 beschrieben
werden. Diese besitzt einen durchgehenden zylindrischen Stab 61 a mit einem
Anschlagstift 61 b wenigstens an seinem unteren Ende und einer Mehrzahl von abwechselnd
auf ihn aufgeschobenen durchbohrten Kugeln 61 c und Abstandhaltern 61
d. Der Stift 61 b verhindert ein Abgleiten der Teile in der Längsrichtung
des Stabes. Jede Kugel 61c, die vorzugsweise aus Messing oder einem andern Lagerwerkstoff
besteht, bildet den inneren Teil eines Universalgelenks. Jede zweite Kugel 61 c
ist in einer der Gelenkhülsen 35 g untergebracht, während die übrigen Kugeln 61
c in Abstands- und Federhaltehülsen 66 untergebracht sind. Um jede Hülse 66 ist
eine Feder 67 geschlungen, die an ihren entgegengesetzten Enden mit dem Verbindungsteil
51 c des Eckgliedes 51 verbunden ist (Fig. 9). Infolgedessen wird die Steuerstange
61, die durch die aneinandergereihten Löcher in der Gruppe der entsprechend angeordneten
Blenden 35 geht, durch die Federn elastisch gegen das Eckglied 51 gezogen, so daß
die Blenden 35 den Bewegungen des Eckgliedes 51 folgen müssen. Somit werden die
Außenkanten der Blendenschenkel 35 a und 35 b in Fig. 5 gegen die Innenflächen
der Seitenwandteilplatten 42d und 41d gezogen, so daß die Ausrichtung und
Anordnung der strahlenrichtenden Kanten 35d und 35c der Öffnung 40 in jeder Blende
35 durch die Seitenwände 41 und 42 bestimmt wird.
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Bei einer abweichenden Bauart kann die Steuerstange 61 aus einem Stück
bestehen und eine Oberfläche aufweisen, die der zusammengesetzten Form mit aufgeschobenen
Kugeln 61 c und Zwischenlagen 61d entspricht.
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Es ist ein Getriebe vorgesehen für die Erzeugung einer Relativbewegung
zwischen den Seitenwandteilen und den Eckteilen. Dieses Getriebe ist besonders deutlich
in Fig. 3, 6, 10, 11 und 12 dargestellt. Zwei Getriebeeinheiten sind vorgesehen.
Die eine, die durch einen Drehknopf 70 (Fig. 4 und 5) betätigt wird, gibt die Möglichkeit.
die Seitenwandteile 41 und 43 einwärts und auswärts zu bewegen, und die andere,
die durch einen Drehknopf 71 (s. auch Fig. 3) betätigt wird, gestattet die Ein-
und Auswärtsbewegung der Seitenwandteile 42 und 44. Die beiden Getriebe sind itn
wesentlichen übereinstimmend ausgeführt. so daß nur das eine von ihnen, nämlich
das durch den Drehknopf 71 betätigte, beschrieben zu werden braucht. der Knopf 71
treibt auf eine Welle 71 a (Fig. 3), auf der sich ein Ritzel 72 (Fig. 10)
befindet, das in dem Seitenwandteil 41 drehbar gelagert ist. Das Ritzel 72 steht
im Eingriff mit einem Zahnrad 73, das seinerseits auf ein Zahnrad 74 treibt. Die
Zahnräder tragen Ritzel 73a bzw. 74a. Alle Zahnräder sind drehbar
im Seitenwandteil 51 gelagert. Gemäß Fig.11 sind an den Eckteilplatten 51a und 54a
Zahnbögen 75 und 76 befestigt, die durch die Zahnräder 74a und 73a angetrieben werden
können. Durch die @@'aridt; ile 41 drehbar getragene Stützrollen 77 und 78 halten
die Zahnbögen im Eingriff mit ihren Ritzeln. In dem entgegengesetzten Seitenwandteil
43 (Fig.3) sind ähnliche Zahnräder, Ritzel, Zahnbögen und Stützrollen angeordnet,
deren gegenseitige Antriebsverbindung durch Zahnräder 73, 79, 80 und 81 in Fig.
11, Zahnrad 81, Universalgelenk 82, Querwelle 83, Universalgelenk 84 und Zahnrad
85 in Fig. 6 sowie Zahnräder 85, 86 und 87 in Fig. 3 erfolgt.
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Ein ähnliches Getriebe ist zwischen dem Steuerknopf 70 und den Seitenwandteilen
41 und 43 vorgesehen.
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Demgemäß können zwei einander gegenüberliegende Wandteile, wie z.
B. 42 und 44, durch den Knopf 71 unabhängig von den anderen Seitenwandteilen 41
und 43 ein- und auswärts geschwenkt werden, um die das Strahlenbündel bildende Öffnung
40 nur in einer Richtung, z. B. in Richtung der Abmessung A in Fig. 5, zu verengen
oder zu erweitern. Die andere Ab-
messung B wird durch den Knopf 70 geregelt.
Durch Drehen der Zahnräder 73 und 74 (Fig. 11) werden die Eckteilplatten 51a und
54a entweder in ihren entsprechenden Seitenwandteil 41 hinein- oder aus ihm herausbewegt.
Durch richtige gegenseitige Abstimmung der Bewegungen der Steuerknöpfe 70 und 71
kann die Gehäuseform von einem quadratischen Prisma gemäß Fig. 3 entweder in eine
quadratische oder rechteckige Pyramide verwandelt werden, so daß alle verschiedenen
Strahlenbündelformen gemäß Fig. 13 und 1.4 erzielt werden können. Nachdem ein Paar
dieser einander gegenüberstehenden Seitenwände in richtiger Weise in gleichem Abstand
von der Längsmittelachse des Strahlenbündels vereinigt worden sind, halten die Zähne
der Zahnräder 73, 73a, 74, 74a, 75 und 76 dieses gleiche Abstandsverhältnis aufrecht.
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Das Gewicht aller dieser Blenden 35, 36, 37 und 38 wird gleitend getragen
von einem ausdehnbaren Rahmen, wenn das Strahlenbündel von der Strahlenquelle 20
in der in der Zeichnung dargestellten Weise abwärts gerichtet ist. Der Rahmen ist
am besten aus Fig. 3, 5, 7 und 8 zu ersehen. Vier untere Rahmenecken 91, 92, 93
und 94 sind mit vier Paaren von unteren Rahmenführungsstäben 95 und 96 versehen,
die teleskopartig in miteinander fluchtenden Löchern in benachbarten Ecken verbunden
sind, um ihre Ausdehnung zu ermöglichen. Zwischen je zwei benachbarten Ecken ist
ein Scharnier angeordnet. Die vier Scharniere weisen obere Bänder 101, 102, 103
und 104 auf, die durch Scharnierstifte 105 mit unteren Bändern 97, 98, 99 und 100
verbunden sind. Die oberen Bänder dienen als Abstandhalter zwischen den inneren
und äußeren Platten der betreffenden Seitenwandteile 41, 42, 43 und 44, während
die unteren Bänder Träger für den unteren Rahmen sind und jeweils an einem Paar
von Führungsstangen 95 und 96 starr befestigt sind. Infolgedessen bewegen sich die
unteren Rahmenecken 91 bis 94, wenn sich die Seitenwandteile und Eckteile aus der
Stellung gemäß Fig. 3 in die Stellung gemäß Fig. 8 auswärts bewegen, aus der Stellung
gemäß Fig. 4 in Berührung mit den unteren Rahmenteilen 97 bis 100 auswärts in die
Stellung gemäß Fig. 7 durch Gleiten über die zugehörigen Führungsstangen 95 und
96. Der dehnbare Rahmen wird starr durch die Seitenwandteile getragen und in bezug
auf diese zentral mittels der unteren Rahmenträger 97 bis 100 und ihrer zugehörigen
Führungsstangen 95 und 96 eingestellt. Die unteren Rahmenecken 91 bis 94 bilden
einen Träger für die unteren Enden der Steuerstange 61 bis 64 und für die Blenden
35 bis 38.
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Ein unterer Abschluß für den Kollimator wird durch vier Deckplatten
111, 112, 113 und 114 von gleicher Ausführung gebildet, wie aus Fig. 1 und ? ersichtlich.
Beispielsweise hat die Platte 111 eine untere
Wand 111a und einen
aufwärts gerichteten Seitenflansch 111 b gemäß Fig. 1. Die Platten 111, 112, 113
und 114 sind durch Schrauben an den unteren Rahmenträgern 97, 98, 99 und 100 (Fig.
7) befestigt, so daß der Raum zwischen ihnen immer mit der richtigen Öffnung 40
für das Strahlenbündel übereinstimmt, weil diese Deckplatten sich mit dem ausdehnharen
Rahmen ein- und auswärts bewegen.
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Es ist gefunden worden, daß mit der vorliegenden Bauart eine geeignete
Form mit den folgenden Abmessungen erhalten wird. Der Behandlungsabstand von der
Strahlenquelle zur Haut ist etwa 40 cm, während das durch die Deckplatten 111 bis
114 bestimmte untere Ende des Kollimators annähernd 25 cm von der Strahlenquelle
20 liegt. Der Bereich der durch die Öffnung 40 bestimmten Feldgrößen erstreckt sich
von 4 - 4 cm im Ouadrat bis 15 - 15 cm im Ouadrat. Außerdem kann jedes Rechteck
erzielt werden, daß in jeder Abmessung 4 bzw. 15 cm haben kann. natürlich können
Kollimatoren dieser Art für andere Feldgrößen und Behandlungsabstände leicht hergestellt
werden. Jede Feldgröße (quadratisch, rechteckig oder jede andere geeignete Form)
kann erhalten werden. Der Stapel von Blenden 35 bis 38 besteht aus dreizehn Lagen,
die je etwa 13 mm dick sind und je eine Gesamtabmessung von ungefähr 1.1 : 7 cm
aufweisen. Der Stapel ist etwa 16,5 cm hoch. Befinden sich die Kollimatorblenden
in der Stellung gemäß Fig. 3 und 5, so wird ein prismatisches Strahlenbündel C (Fig.
13) erzeugt. Werden sie in die Stellung gemäß Fig. 7 und 8 ausgedehnt, so wird ein
Strahlenbündel von quadratischer Pyramidenform D (Fig. 13) erzeugt, bei dem die
Schräge der Py ramidenseitenflächen gleich der der Seitenwandteile 41 bis 44 des
Gehäuses ist. Bei dieser Pyramidenform verlaufen die Seiten und Kanten der Pyramide
(die Kanten sind durch die Linien D1 und D2 in Fig. 8 dargestellt) durch die Seitenkanten
der Strahlenquelle 20 in der in Fig. 8 dargestellten Art. Dies gilt speziell bei
Verwendung einer nicht punktförmigen Strahlenquelle 20. Es ist zu bemerken, daß
die Seitenflächen des Prismas in Fig.3 ebenfalls in ähnlicher Weise durch die Seitenkanten
der Strahlenquelle gehen. Das gilt auch für die Zwischeneinstellungen des Kollimators.
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Diese Bauart bietet eine gute Abschirmung gegen von der Strahlenquelle
ausgehende Streustrahlen und liefert auch einen Kollimator von gedrungener Gesamtlänge
in der Achensrichtung des Strahlenbündels. Es ist zu bemerken, daß wenigstens einzelne
Teile der Blenden in jedem Blendensatz bei jeder Einstellung einschließlich der
maximalen Spreizstellung gemäß Fig. 7 übereinandergreifen. Diese Blenden übergreifen
sich nicht nur in der axialen Längsrichtung des Strahlenbündels, sondern befinden
sich auch in Berührung mit den axial benachbarten Blenden, so daß ein dichter Abschluß
unter weitgehender Herabsetzung der Möglichkeit des Abirrens von Strahlen erzielt
wird. Die inneren Kanten der Blenden bilden die Öffnung 40 mit einem geschlossenen
Umfang zum Formen des von der Strahlenquelle ausgehenden Bündels. Die Gesamthöhe
oder -länge des Blendenstapels 35 bis 38 in Richtung der Strahlenbündelachse bleibt
beim Einstellen zwischen den Stellungen gemäß Fig. 3 und 8 konstant, weil die Blenden
aufeinander gleiten und der sie von unten tragende ausdehnbare Rahmen durch Sebarnierstifte
105 mit den Seitenwandteilen gelenkig verbunden ist.
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Die Blendensätze sind am einstellbaren Rahmen gleitfähig gelagert
und werden von ihm getragen. Jeder Blendensatz wird durch die 'Nachbarsätze gleitfähig
getragen, wobei die Sätze in Lagen entlang der Längsachse des Strahlenbündels angeordnet
sind. jede Blende ist unten und oben mit Platten von rostfreiem Stahl, z. B. 35f,
belegt, so daß das Gleiten der Lagen an den Berührungsstellen der Stahlflächen mit
einem Mindestmaß von Reibung und Abnutzung vor sich geht, während der mittlere,
aus Blei bestehende Teil 35 e eine maximale Strahlenabsorption sichert. Die Rahmenecken
91 bis 94 stehen in genügender Berührung mit den Endkanten der Blenden, um selbst
in der Auszugsstellung gemäß Fig.8 ihr Gewicht zu tragen.
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Wenn sich die Blenden in voll ausgeweiteter Stellung gemäß Fig. 7
oder 8 befinden, ist es erwünscht, daß zwischen ihnen in der Längsrichtung des Strahlenbündels
Abstandhalter angeordnet sind, um in verschiedenen Lagen entsprechend eingestellte
Blenden zu stützen. Beim Einwärtsbewegen der Blenden entstehen an anderen Stellen
als im Bereich der mittleren Öffnung leere Räume (Fig. 7). Zwei verschiedene Arten
von Abstandhaltern sind vorgesehen, um die nötigen Stützen zu geben.
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Zunächst dienen die die Steuerstangen 61, 62, 63 und 64 umgebenden
Hülsen 66 nicht nur als Federangriff shülsen, sondern auch als Abstandshülsen, weil
die axiale Abmessung einer jeden von ihnen gleich der Dicke der jeweils zugehörigen
quer aneinandergelegten Blenden ist. Diese Abstandshülsen 66 sind in zwei einander
gegenüberstehenden Ecken einer jeden Blendenlage und in allen vier Ecken eines jeden
Blendensatzes vorgesehen. jede Abstandshülse verbleibt in den Stellungen zwischen
Fig. 3 und 8 in derselben relativen Lage zu der zugehörigen Ecke. Sie halten auf
diese Weise den richtigen Abstand zwischen den Blenden in der aufgeweiteten Stellung
aufrecht, die durch die Blenden selbst in der vollständig geschlossenen Lage gemäß
Fig. 3 und 5 vorgesehen ist. jede L-förmige Blende weist einen Ausschnitt, z. B.
35j bei der Blende 35, in der äußeren Fläche ihres längeren Schenkels auf,
um einen freien Raum für das zugehörige Abstandsstück zu schaffen, wenn der Kollimator
völlig geschlossen ist.
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Ferner hilft der kurze Schenkel einer jeden L-förmigen Blende beim
Tragen und beim Aufrechterhalten des Abstandes zwischen den langen Schenkeln und
der benachbarten Blenden mit. Es ist zu beachten, wie der kurze Schenkel 35a in
Fig. 7 zum Tragen des langen Schenkels 38 b der Blende 38 in der voll ausgezogenen
Stellung der Fig. 7 beiträgt. Auch bildet die innere Kante dieses kurzen Schenkels
in allen Stellungen einen Teil der Wand der Öffnung 40 und ist stets kleiner als
die oder gleich der dazu parallelen Abmessung der Öffnung 40. Vergleiche dazu die
--'#binessung B in Fig. 5 mit der waagerechten Abmessung der größten Ouadratöffnung
40 in Fig. 7.
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Die Kanten des Strahlenbündels sind in allen Einstellagen scharf begrenzt.
Dies ist der Fall, weil alle Teile der inneren Kanten der das Strahlenbündel bildenden
L-förmigen Blende in einer zur Achse des Strahlenbündels bei jeder Einstellung senkrechten
Ebene liegen. Infolgedessen sind die Kanten des Strahlenbündels scharf durch eine
flache Scheibe begrenzt, die senkrecht zur Strahlenbündelachse angeordnet ist. Wenn
Teile einer das Strahlenbündel begrenzenden geraden Kante in verschiedenen Ebenen
lägen, würde die dadurch gebildete Strahlenbündelkante verschwommen statt scharf
sein.
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L-förmige Blenden eignen sich wegen gewisser Einstellungschwierigkeiten
in der Regel nicht zur Bildung sowohl von rechteckiger als quadratischer Strahlenbündel.
Jedoch
kann bei der vorliegenden Ausführung eine Abmessung einer rechteckigen Strahlenbündelöffnung
40 geändert werden, während eine andere Abmessung konstant bleibt. Die dargestellte
Bauart gestattet auch das Einstellen einer jeden Blende in zwei verschiedenen senkrechten
Richtungen, die beide in einer gemeinsamen Querebene zur Strahlenbündelachse liegen.
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Zwei verschiedene Arten von Eckteilausführungen sind in Fig.9 und
9a dargestellt. Der grundlegende Unterschied zwischen beiden liegt in den Verbindungsteilen
51 c und 151 c. Der Verbindungsteil 51 c bildet ein Scharnier längs dem Scheitel
der Ecke oder längs der Kante der durch das Gehäuse gebildeten Pyramide. Die Scharnierplatte
51a hat eine im allgemeinen zylindrische Endbuche 51a 1, die einen zylindrischen
Drehzapfen 511) 1 der Scharnierplatte 51 b umfaßt. Diese Bauart gestattet eine Relativbewegung
der Wände 51a und 51b nicht nur in Form eines Schwenkens um die Längsachse des Drehzapfens
51 b i, sondern auch längs dieser Achse, wenn eine solche Bewegung bei der Formänderung
des Gehäuses notwendig wird. Eine auf dem Umfang der Büchse 51a 1 gebildete einwärts
gerichtete Leiste 51a2 besitzt Löcher zur Aufnahme der Enden der Federn 67, durch
die die Steuerstange 61. 62, 63 oder 64 in die durch die zusammengehörigen Scharnierteile
gebildete Ecke gezogen wird.
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Ein oder mehrere Eckteile können starr ausgeführt sein, wenn keine
Relativbewegung, sei es eine Schwenkbewegung oder eine axiale Bewegung, längs der
Scharnierachse verlangt wird. In Fig. 9 ist das Winkelstück zunächst als flache
Platte mit einem in der Längsrichtung eingefrästen Schlitz 151d ausgebildet. Sodann
ist die Platte längs dieses Schlitzes so gefaltet, daß die Plattenteile 151 a und
151 b entsprechend den Platten 51 a und 51 b gemäß Fig. 9 gebildet
werden. Der Schlitz 151d hat den Biegevorgang erleichtert und seine genauere Durchführung
ermöglicht. Der Schlitz, dessen Seitenwände ebenfalls einwärts gebogen sind, bildet
eine über die ganze Länge der Innenseite des Scheitels des Winkeleisens laufende
Schwalbenschwanznut. Ein Gleitstück, hier in Form eines Nietkopfes 152, wird verschiebbar
in der Nut 151d für eine Bewegung in der Längsrichtung gehalten. Die entgegengesetzten
Enden einer jeden Feder 67 können abnehmbar an je einem der Niete 152 befestigt
werden, so daß die Feder 67 die zugehörigen Blenden in den Scheitel des Eckgliedes
hineinzieht. Dieses Eckglied 151 besitzt starre Winkelform, so daß es in seiner
Bauart viel einfacher als das in Fig.9 dargestellte gelenkige Winkelstück ist. Bei
der Bauart der Fig.9a fallen die Krümmungsmittelpunkte der Zahnbögen 75 und 76 in
Fig. 11 und diejenigen in den andern drei Gehäusewandteilen vorzugsweise :nit den
Scharnierachsen der Gelenkstifte 41a bis 44a zusammen, so daß eine Relativbewegung
zwischen den Platten 151 a und 151 b bei der Einstellung des Gehäuses zwischen den
Stellungen der Fig.3 und 8 nicht notwendig ist.
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Jedoch benötigt die Scharnierbauart gemäß Fig. 9 nicht notwendigerweise
dieses Zusammenfallen der Scharnierachsen und der Krümmungsmittelpunkte der Zahnbögen,
weil eine Relativbewegung zwischen den Scharnierplatten in zwei verschiedenen Richtungen
möglich ist.
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Abweichende Bauarten im Bereich der Erfindung ergeben sich von selbst.
Zunächst wird in Fig. 5 die innere Platte 51a durch das Eckglied 51 getragen, während
die sie umfassenden Platten 41c und 41d durch den Seitenwandteil 41 getragen werden.
Jedoch könnte auf Wunsch das Eckglied die umfassenden Platten aufweisen und die
Seitenwand 41 als einfache Zwischenplatte ausgebildet sein. Ferner sind in Fig.
5 entsprechend angeordnete Blenden 35 mit dem Eckglied 51, die Blenden 38 mit 52,
die Blenden 36 mit 53 und 37 mit 54 verbunden, doch können entsprechend angeordnete
Blenden mit einer der zugehörigen Seitenwände, statt mit einem Eckglied verbunden
werden. Dies gilt besonders, wenn die Blenden eine einzige gerade Strahlenbündelbegrenzungskante
haben, statt L-förmig gestaltet zu sein.
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Es sind Anzeiger vorgesehen zum Anzeigen der Größe der Öffnung 40
unabhängig von der Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 11. Es handelt sich um zwei miteinander
übereinstimmende Anzeiger, einen für die durch den Knopf 71 und einen für die durch
den Knopf 70 verstellbaren Seitenwandteile. Da beide Anzeiger gleich sind, ist nur
einer in seinen Einzelheiten dargestellt und nachstehend beschrieben. In der :Nähe
des Knopfes 71 befindet sich in Fig. 10 der Anzeiger 120 zum Registrieren der Bewegung
der Seitenwandteile 41 und 43 mittels des Knopfes 70. Der Anzeiger besitzt eine
Scheibe 121 mit Markierungen (Fig.3 und 10) und Zahlenangaben. Diese Scheibe kann
sich um eine durch den Seitenwandteil 41 getragene Mittelwelle drehen, die mit den
das Strahlenbündel begrenzenden inneren Kanten 35 d entsprechend angeordneter Blenden
35 bewegt wird. Beim Drehen der Anzeigescheibe 121 fallen ihre Markierungen nacheinander
mit einem Skalenstrich an der Kante einer öffnung 122 in der Seitenwand 41 zusammen.
Ein Kabel 123 (Fig. 3) ist um eine durch die Scheibe 121 gleichachsig getragene
Trommel 121a geschlungen, läuft von dieser abwärts um eine auf einem Zapfen 105
gelagerte lose Scheibe 124, Zweiter durch die Mitte der Strahlenbündelöffnung 40,
und ist mit dem andern Ende in einer hufeisenförmigen Feststellmutter 125 verankert,
die den gegenüberliegenden Gelenkzapfen 105 umfaßt und durch die Bodenplatte 113
festgehalten wird. Eine Schraubenfeder 126 ist mit ihren entgegengesetzten Enden
am Seitemvandteil 41 und an der Kabeltrommel befestigt, so daß die Anzeige scheibe
121 umläuft und das Kabel 123 auf die Trommel so weit aufwindet, daß es nicht lose
durchhängt. Da die Ankermutter 125 durch den gegenüberliegenden Seitenwandteil 43
getragen wird, ist seine Stellung eine Funktion der das Strahlenbündel begrenzenden
inneren Kante der Wände 36. Deshalb ist die Ablesung an der Anzeigescheibe in dem
Fenster 122 eine Funktion der Abmessung B (Fig. 5) der Strahlenbündelöffnung 40.
In ähnlicher Weise wird die Abznessung A (Fig. 5) angezeigt durch ihren Anzeiger,
der mit dem Kabel 123' in ähnlicher Weise verbunden ist (Fig. 7). Die Anzeiger geben
die Größe der Öffnung 40 unabhängig von den in Fig. 11 dargestellten Zahngetrieben
wieder, so daß jeder durch toten Gang verursachte Irrtum ausgeschlossen ist, der
bei der Bewegung des Gehäuses zwischen seinen verschiedenen Einstellungen auftreten
kann.
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Die gekreuzten Kabel 123 und 123' haben auch noch eine andere Aufgabe.
Sie kreuzen sich stets in der' Mitte des durch die Öffnung 40 gehenden Strahlenbündels
an dem von der Strahlenquelle 20 am weitesten entfernten Ende des Kollimators (in
Fig. 3 unten), weil jedes Kabel vermöge der zugehörigen Rolle 124 und Mutter 125
zentral hinsichtlich der sich gegenüberstehenden Gehäuseseitenwandteile 41 und 43
bzw. 42 und 44 angeordnet ist. Gemäß Fig. 3 ist eine Lichtquelle 130 in der Basis
32 in der Nähe
der Strahlenquelle 20 vorgesehen, die mit Hilfe eines
sich durch die Basisöffnung 32 d erstreckenden Spiegels 131 ein abwärts gehendes
Lichtbündel durch die Öffnung 40 schickt, das mit dem Strahlenbündel hoher Energie
zusammenfällt. Wirft die Lichtquelle 130 bei der Benutzung des Strahlenbündels hoher
Energie ein Lichtbündel nach unten, so zeigt der durch die sich kreuzenden Kabel
123 und 123' auf eine Zielscheibe geworfene Schatten die Mitte des Strahlenbündels
an, wodurch der Gebrauch erleichtert wird. Das Schattenkreuz wird scharf markiert,
weil die Kabel sich ziemlich nahe an der Zielscheibe und ziemlich weit entfernt
von der Lichtquelle 130 befinden.
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Verschiedene Änderungen in Einzelheiten und in der Anordnung der Teile
können durch einen Fachmann leicht getroffen werden, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen.