EP0021441B1 - Electron accelerator for x-ray therapy - Google Patents
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- EP0021441B1 EP0021441B1 EP80103661A EP80103661A EP0021441B1 EP 0021441 B1 EP0021441 B1 EP 0021441B1 EP 80103661 A EP80103661 A EP 80103661A EP 80103661 A EP80103661 A EP 80103661A EP 0021441 B1 EP0021441 B1 EP 0021441B1
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J35/00—X-ray tubes
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
- G21K1/10—Scattering devices; Absorbing devices; Ionising radiation filters
Definitions
- the invention relates to a low-energy electron accelerator for X-ray therapy with an evacuated acceleration tube, with a target exposed to the electron beam made of a material with a high atomic number, with a collimator, with a profiled compensating body arranged centered on the axis of symmetry of the collimator's aperture and with a filter plate.
- the device on which the above-mentioned DE-A-2 727 275 is based is to use a deflection magnet which deflects it by 270 ° and focuses the electrons of predetermined energy in the electron beam. In this way, the target is only hit by electrons of the respectively set (high) acceleration energy. This significantly improves the radiation quality.
- a deflection magnet is extremely complex in its construction and also requires a correspondingly large space between the beam exit window of the acceleration tube and the target. This in turn affects the size of the accelerator in an undesirable manner.
- a deflection magnet will therefore only be provided for electron accelerators that achieve a relatively high energy. A certain inhomogeneity of the energy distribution over the radiation cross-section at different penetration depths can be accepted, since at the high energies under consideration tissue is to be attacked not far in the subcutaneous area, but far below.
- Such a high-energy linear accelerator with a deflection magnet should not be considered in the following.
- the electron accelerator mentioned at the outset is known from the reference “Radiology” 115, pages 475-477, May 1975. This works with an X-ray energy of 4 MeV and does not need a magnet.
- the acceleration tube is followed by a target that generates X-rays when electrons collide. After passing through a primary collimator, this strikes a profiled compensating body which consists of a heavy metal, namely lead. After the throughput of an ionization chamber and a secondary collimator, the X-rays fall on a disk-shaped filter, which is made of a low-order metal, namely brass.
- This filter is intended to remove an unpleasant property of such a low-energy electron accelerator; namely, it is said to level the so-called “hot spots” or “horns” in the energy distribution of the X-ray beam measured across the cross section.
- These "hot spots” or “Hömer” can lead to increased doses and thus to burns during therapy in the subcutaneous area.
- This filter therefore selectively reduces the areas with a high radiation dose at the edges of large radiation fields.
- Such a solution to the problem of "hot spots” or “horns” cannot be used according to the protective provisions of a number of countries that the dose and dose rate changed by the additional filter are not recorded by the monitor.
- DE-A-2 533 348 relates to a target which is composed of three layers. While the first layer consists of a medium atomic number material and is used to generate X-rays, the middle layer consists of a material of low atomic number and serves as an electron absorber. As the last layer, this layer is followed by one made of a material with a high atomic number, which is preferably used to absorb X-ray quanta of lower energy. The use of linear accelerators with low energy is not dealt with in this reference.
- DE-B-2441 986 discloses a large aperture x-ray generator that generates a wide, diffuse x-ray cone.
- the target is applied to a low atomic number plate, preferably aluminum, and there is an aluminum window behind this support plate.
- This publication does not show that the support plate or the window have a function other than allowing the X-ray radiation of the target to pass through well.
- the invention has for its object an electron accelerator of the beginning ge named type, which does not need a magnet and works with an electron energy in the range of 2 to 10 MeV, so that the hardening of the X-rays is achieved with the simplest possible means and at the same time the most uniform possible energy distribution over the radiation cross-section, whereby a practical solution is found should.
- the compensating body is made from a material of a low atomic number
- an electron absorber known per se is connected downstream of the target
- the filter plate is inserted between the electron absorber and the compensating body and is made of heavy metal with high absorption for low-energy X-rays and with low absorption for higher-energy X-rays, the filter plate having an equivalent lead of at least 1 mm at an electron energy of 2 to 10 MeV.
- the compensating body made of a material with a higher atomic number, such as. B. of copper or even lead. Hardening of the X-rays by the compensating body would then have led to an undesired hardening which decreases radially in the cone of radiation due to the different thickness of the profiled compensating body.
- the filter plate is not hit by electrons because of the upstream electron absorber. It cannot therefore appear as a competing target. Under this condition, the choice of filter material can only be based on its suitability for hardening the X-rays. In addition, the compensation body downstream of the filter plate in the beam direction is hit by X-rays, which is largely homogenized by the upstream filter plate.
- a particularly simple construction results if the target is attached to the side of the electron absorber facing the acceleration tube.
- the electron absorber supports whose dimensions must be kept much stronger than that of generally only about 3 mm. strong lead foil existing target, this off. This construction therefore results in an improved mechanical protective function.
- the figure shows a sectional view through the last two cavity resonators of an acceleration tube, through the target and through the collimator.
- the two last, cavity-shaped cavity resonators 1, 2 of an acceleration tube 3 of a linear accelerator are shown cut open along their axis of symmetry 4.
- the axis of symmetry of the cavity resonators coincides with the electron beam 5.
- the outlet opening 6 of the last cavity 2 is closed by a metal plate with high thermal conductivity, the electron absorber 7, in the exemplary embodiment a 20 mm thick copper plate.
- This electron absorber 7 is the last resonant cavity 2 gas-tight up - soldered.
- the electron absorber 7 At the location of the electron absorber 7 where the electron beam 5 would strike, it is provided with a disk-shaped depression, into which a target 8 only a few tenths of a millimeter thick is soldered.
- the electron absorber 7 is provided with cooling channels (not shown) which end in hose connections 9, 10 for connection to a cooling system (not shown here for the sake of clarity).
- the electron absorber 7 carries a filter plate 11 on the side facing away from the target 8.
- the collimator 12 is arranged with a conical opening 13 for the passage of the maximum X-ray field 14 to be used .
- a compensating body 15 is fastened to the collimator 12, by means of which the intensity profile of the X-ray radiation following a Gaussian distribution curve is compensated for over the entire cross-section of the X-ray field 14 that is maximally used.
- the electrons accelerated by the acceleration tube 3 strike the target 8 which closes the exit opening 6 of the acceleration tube 3.
- X-ray brake radiation is generated in the target.
- the waste heat generated in the target is released to the electron absorber via the solder connection between the target 8 and the electron absorber 7 and flows off there to a coolant.
- the electrons passing through the target are braked and absorbed in the material of the electron absorber 7 located behind them. For this reason, in the beam direction behind the electron absorber 7 ordered filter plate 11 also no further X-rays are generated.
- a material has therefore been used for the filter plate 11, which has been selected solely on the basis of its absorption properties - the largest possible absorption factor in the range of low-energy X-ray quanta of 1 to 3 MeV and the smallest possible absorption factor in the range of higher-energy X-ray quanta above 3 MeV.
- the heavy metals lead, tantalum, gold, tungsten and uranium are particularly suitable for this purpose.
- a 2 mm thick filter plate made of lead was used for an electron energy of approx. 4 MeV. Since the filter plate 11 is equally strong over the entire maximum radiation cross section to be used, the hardening effect for the radiation is also uniform over this entire radiation cross section.
- the compensating body following in the beam direction needs and should therefore no longer show any hardening effect. It can therefore be made of a material with a low atomic number. be made, in which the absorption over the entire occurring X-ray energy spectrum is approximately the same size. Aluminum is particularly well suited for this.
- the advantage of this design can be seen in particular in the fact that the disadvantages with regard to the beam quality associated with the omission of the complex and bulky 270 ° deflection and focusing magnet for the electron beam 5 can largely be compensated for by the compensating body 15 made of a material with a low atomic number, e.g. B. aluminum, and a filter plate 11 is used behind the electron absorber 7, the X-ray quanta of lower energy preferably absorbed.
- the design is not only decidedly cheaper, it also leads to devices that are much smaller and easier to position in medical applications.
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen niederenergetischen Elektronenbeschleuniger zur Röntgenstrahlentherapie mit einer evakuierten Beschleunigungsröhre, mit einem dem Elektronenstrahl ausgesetzten Target aus einem Material hoher Ordnungszahl, mit einem Kollimator, mit einem zentriert zur Symmetrieachse der Ausblendöffnung des Kollimators angeordneten profilierten Ausgleichskörper und mit einer Filterplatte.The invention relates to a low-energy electron accelerator for X-ray therapy with an evacuated acceleration tube, with a target exposed to the electron beam made of a material with a high atomic number, with a collimator, with a profiled compensating body arranged centered on the axis of symmetry of the collimator's aperture and with a filter plate.
Durch die DE-A-2 727 275 und den Aufsatz von Dr. Haas in der Fachzeitschrift »Electromedica« Bd 45, Nr. 1, 3-4, 1977, S. 101 bis 106 ist ein vorzugsweise für den Einsatz in der medizinischen Strahlentherapie bestimmter Elektronenbeschleuniger bekannt. Bei diesem Elektronenbeschleuniger ist ein Target dem aus dem Strahlenaustrittsfenster der Beschleunigungsröhre austretenden Elektronenstrahl .ausgesetzt. In Strahlenrichtung hinter dem Target ist ein Elektronenabsorber, durch den die in der Röntgenstrahlung übrig gebliebenen Elektronen herausgefiltert werden, angeordnet. Der Elektronenabsorber besteht aus zwei Teilen, von denen der eine aus Graphit und der andere aus Aluminium gefertigt ist. In Strahlenrichtung hinter dem Elektronenabsorber befindet sich ein Kollimator für die Ausblendung des maximalen zur Anwendung kommenden Röntgenstrahlenfeldes. Zur Ausblendöffnung des Kollimators zentriert, in denselben hineinragend, ist ein aus Eisen (Material verhältnismäßig niedriger Ordnungszahl) gefertigter profilierter Ausgleichskörper am Kollimator befestigt. Durch ihn wird eine ansehnliche Aufhärtung der Röntgenstrahlung und eine niedrige Neutronenproduktion erreicht. Bei einem solchen Elektronenbeschleuniger wäre der unerwünschte niederenergetische Röntgenstrahlenanteil relativ hoch. Zur Reduzierung dieses niederenergetischen Röntgenstrahlenanteils ist bei dem der obengenannten DE-A-2 727 275 zugrundeliegenden Gerät vorgesehen, in den Elektronenstrahl einen diesen um 270° umlenkenden und die Elektronen vorgegebener Energie fokussierenden Umlenkmagneten einzusetzen. Auf diese Weise wird das Target nur noch von Elektronen der jeweils eingestellten (hohen) Beschleunigungsenergie getroffen. Die Strahlenqualität wird dadurch bedeutend verbessert. Ein solcher Umlenkmagnet ist in seiner Konstruktion jedoch außerordentlich aufwendig und benötigt auch einen entsprechend großen Platz zwischen dem Strahlenaustrittsfenster der Beschleunigungsröhre und dem Target. Dieses wiederum beeinflußt die Baugröße des Beschleunigers in unerwünschter Weise. Man wird daher einen Umlenkmagneten nur bei Elektronenbeschleunigern vorsehen, die eine verhältnismäßig hohe Energie erreichen. Eine gewisse Inhomogenität der Energieverteilung über den Strahlungsquerschnitt in verschiedenen Eindringtiefen kann in Kauf genommen werden, da bei den betrachteten hohen Energien nicht im subkutanen Bereich, sondern häufig weit darunter Gewebe angegriffen werden soll. Ein solcher hochenergetischer Linearbeschleuniger mit Umlenkmagnet soll im folgenden nicht betrachtet werden.Through DE-A-2 727 275 and the essay by Dr. Haas in the specialist magazine "Electromedica" Vol. 45, No. 1, 3-4, 1977, pp. 101 to 106 discloses a electron accelerator which is preferably known for use in medical radiation therapy. In this electron accelerator, a target is exposed to the electron beam emerging from the beam exit window of the acceleration tube. An electron absorber, through which the electrons remaining in the X-rays are filtered out, is arranged in the beam direction behind the target. The electron absorber consists of two parts, one of which is made of graphite and the other of aluminum. There is a collimator in the beam direction behind the electron absorber for the suppression of the maximum X-ray field to be used. A profiled compensating body made of iron (relatively low atomic number material), centered on the collimator's blanking opening and projecting into it, is attached to the collimator. It achieves a considerable hardening of the X-rays and a low neutron production. With such an electron accelerator, the undesirable low-energy X-ray component would be relatively high. In order to reduce this low-energy X-ray component, the device on which the above-mentioned DE-A-2 727 275 is based is to use a deflection magnet which deflects it by 270 ° and focuses the electrons of predetermined energy in the electron beam. In this way, the target is only hit by electrons of the respectively set (high) acceleration energy. This significantly improves the radiation quality. However, such a deflection magnet is extremely complex in its construction and also requires a correspondingly large space between the beam exit window of the acceleration tube and the target. This in turn affects the size of the accelerator in an undesirable manner. A deflection magnet will therefore only be provided for electron accelerators that achieve a relatively high energy. A certain inhomogeneity of the energy distribution over the radiation cross-section at different penetration depths can be accepted, since at the high energies under consideration tissue is to be attacked not far in the subcutaneous area, but far below. Such a high-energy linear accelerator with a deflection magnet should not be considered in the following.
Aus der Literaturstelle »Radiology« 115, Seiten 475-477, Mai 1975, ist der eingangs genannte Elektronenbeschleuniger bekannt. Dieser arbeitet mit einer Energie der Röntgenstrahlung von 4 MeV und kommt ohne Umlenkmagnet aus. Der Beschleunigungsröhre ist auch hier ein Target nachgeordnet, das bei Aufprall von Elektronen Röntgenstrahlung erzeugt. Diese trifft nach Durchgang durch einen Primärkollimator auf einen profilierten Ausgleichskörper, der aus einem Schwermetall, nämlich aus Blei besteht. Nach Durchsatz einer lonisationskammer und eines Sekundärkollimators fällt die Röntgenstrahlung auf ein scheibenförmiges Filter, das aus einem Metall von niederer Ordnungszahl, nämlich aus Messing, gefertigt ist. Dieses Filter soll eine unangenehme Eigenschaft eines solchen niederenergetischen Elektronenbeschleunigers beseitigen; es soll nämlich die sogenannten »heißen Flecken« oder »Hörner« in der über den Querschnitt gemessenen Energieverteilung des Röntgenstrahlenbündels einebenen. Diese »heißen Flecken« oder »Hömer« können nämlich bei der Therapie im subkutanen Bereich zu erhöhten Dosen und damit auch zu Verbrennungen führen. Dieses Filter reduziert also ganz selektiv die Gebiete mit hoher Strahlungsdosis an den Rändern von großen Strahlungsfeldern. Eine solche Lösung des Problems der »heißen Flecken« oder »Hörner« kann nach den Schutzbestimmungen einer Anzahl von Ländern nicht verwendet werden, daß die vom Zusatzfilter geänderte Dosis und Dosisleistung vom Monitor nicht erfaßt wird.The electron accelerator mentioned at the outset is known from the reference “Radiology” 115, pages 475-477, May 1975. This works with an X-ray energy of 4 MeV and does not need a magnet. Here, too, the acceleration tube is followed by a target that generates X-rays when electrons collide. After passing through a primary collimator, this strikes a profiled compensating body which consists of a heavy metal, namely lead. After the throughput of an ionization chamber and a secondary collimator, the X-rays fall on a disk-shaped filter, which is made of a low-order metal, namely brass. This filter is intended to remove an unpleasant property of such a low-energy electron accelerator; namely, it is said to level the so-called "hot spots" or "horns" in the energy distribution of the X-ray beam measured across the cross section. These "hot spots" or "Hömer" can lead to increased doses and thus to burns during therapy in the subcutaneous area. This filter therefore selectively reduces the areas with a high radiation dose at the edges of large radiation fields. Such a solution to the problem of "hot spots" or "horns" cannot be used according to the protective provisions of a number of countries that the dose and dose rate changed by the additional filter are not recorded by the monitor.
Die DE-A-2 533 348 hat ein Target zum Gegenstand, das aus drei Schichten aufgebaut ist. Während die erste Schicht aus einem Material mittlerer Ordnungszahl besteht und der Erzeugung von Röntgenstrahlung dient, besteht die mittlere Schicht aus einem Material niedriger Ordnungszahl und dient als Elektronenabsorber. Dieser Schicht folgt als letzte Schicht eine solche aus einem Material hoher Ordnungszahl, die vorzugsweise der Absorption von Rötngenquanten geringerer Energie dient. Auf den Einsatz bei Linearbeschleunigern niederer Energie wird in dieser Literaturstelle nicht eingegangen.DE-A-2 533 348 relates to a target which is composed of three layers. While the first layer consists of a medium atomic number material and is used to generate X-rays, the middle layer consists of a material of low atomic number and serves as an electron absorber. As the last layer, this layer is followed by one made of a material with a high atomic number, which is preferably used to absorb X-ray quanta of lower energy. The use of linear accelerators with low energy is not dealt with in this reference.
Die DE-B-2441 986 offenbart einen Röntgenstrahlungsgenerator großer Apertur, der einen breiten, diffusen Röntgenstrahlenkegel erzeugt. Bei diesem Strahlengenerator ist das Target auf einer Platte niedriger Ordnungszahl, vorzugsweise Aluminium, aufgebracht, und es befindet sich hinter dieser Tragplatte ein Aluminiumfenster. Dieser Druckschrift ist nicht zu entnehmen, daß die Tragplatte oder das Fenster eine andere Funktion haben als die Röntgenstrahlung des Targets gut durchzulassen.DE-B-2441 986 discloses a large aperture x-ray generator that generates a wide, diffuse x-ray cone. In this beam generator, the target is applied to a low atomic number plate, preferably aluminum, and there is an aluminum window behind this support plate. This publication does not show that the support plate or the window have a function other than allowing the X-ray radiation of the target to pass through well.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektronenbeschleuniger der eingangs genannten Art, der ohne Umlenkmagnet auskommt und mit einer Elektronenenergie im Bereich von 2 bis 10 MeV arbeitet, so auszubilden, daß eine Aufhärtung der Röntgenstrahlung mit möglichst einfachen Mitteln und gleichzeitig eine möglichst gleichmäßige Energieverteilung über den Strahlungsquerschnitt erreicht wird, wobei eine praxisgerechte Lösung gefunden werden soll.The invention has for its object an electron accelerator of the beginning ge named type, which does not need a magnet and works with an electron energy in the range of 2 to 10 MeV, so that the hardening of the X-rays is achieved with the simplest possible means and at the same time the most uniform possible energy distribution over the radiation cross-section, whereby a practical solution is found should.
Bei einem Elektronenbeschleuniger der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ausgleichskörper aus einem Material niedriger Ordnungszahl gefertigt ist, daß dem Target in Strahlenrichtung ein an sich bekannter Elektronenabsorber nachgeschaltet ist, und daß die Filterplatte zwischen dem Elektronenabsorber und dem Ausgleichskörper eingesetzt und aus Schwermetall mit höher Absorption für niederenergetische Röntgenstrahlen und mit niedriger Absorption für höherenergetische Röntgenstrahlen gefertigt ist, wobei die Filterplatte bei einer Elektronenenergie von 2 bis 10 MeV einen Blei-Gleichwert von mindestens 1 mm aufweist.In the case of an electron accelerator of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that the compensating body is made from a material of a low atomic number, that an electron absorber known per se is connected downstream of the target, and that the filter plate is inserted between the electron absorber and the compensating body and is made of heavy metal with high absorption for low-energy X-rays and with low absorption for higher-energy X-rays, the filter plate having an equivalent lead of at least 1 mm at an electron energy of 2 to 10 MeV.
Dabei wird die Tatsache ausgenützt, daß die Elemente höherer Ordnungszahl Röntgenquanten niedriger Energie verhältnismäßig stärker schwächen als Röntgenquanten höherer Energie. Das heißt, daß über den gesamten Strahlenquerschnitt hinweg verstärkt jene Röntgenquanten absorbiert werden, deren Energie im Absorptionsmaximum des Materials der Filterplatte liegt. Bei den für die Filterplatte in Frage kommenden Schwermetallen, wie z. B. Uran, Wolfram, Tantal, Gold und bevorzugt Blei, werden auf diese Weise insbesondere Röntgenquanten mit Energien zwischen 1 und 3 MeV verstärkt absorbiert. Diese Lösung bringt den besonderen Vorteil mit sich, daß durch den bevorzugt aus Aluminium gefertigten Ausgleichskörper selbst keinerlei Aufhärtung der Strahlung erfolgt. Dies aber wäre der Fall gewesen, wenn der Ausgleichskörper aus einem Material höherer Ordnungszahl, wie z. B. von Kupfer oder gar Blei, gefertigt wäre. Eine Aufhärtung der Röntgenstrahlung durch den Ausgleichskörper hätte dann wegen der unterschiedlichen Dicke des profilierten Ausgleichskörpers zu einer unerwünschten, im Strahlenkegel radial abnehmenden Aufhärtung geführt.This takes advantage of the fact that the elements of higher atomic numbers weaken X-ray quanta of lower energy comparatively more strongly than X-ray quanta of higher energy. This means that those X-ray quanta whose energy lies in the absorption maximum of the material of the filter plate are increasingly absorbed over the entire beam cross section. With the heavy metals in question for the filter plate, such as. B. uranium, tungsten, tantalum, gold and preferably lead, X-ray quanta with energies between 1 and 3 MeV are particularly strongly absorbed in this way. This solution has the particular advantage that the compensation body, which is preferably made of aluminum, does not itself harden the radiation. But this would have been the case if the compensating body made of a material with a higher atomic number, such as. B. of copper or even lead. Hardening of the X-rays by the compensating body would then have led to an undesired hardening which decreases radially in the cone of radiation due to the different thickness of the profiled compensating body.
Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Filterplatte wegen des in Strahlenrichtung vorgeschalteten Elektronenabsorbers nicht von Elektronen getroffen wird. Sie kann daher nicht als konkurrierendes Target in Erscheinung treten. Unter dieser Voraussetzung kann die Wahl des Filtermaterials ausschließlich auf seine Eignung zur Aufhärtung der Röntgenstrahlung abgestellt werden. Darüber hinaus wird der der Filterplatte in Strahlenrichtung nachgeschaltete Ausgleichskörper von Röntgenstrahlung getroffen, die durch die vorgeschaltete Filterplatte weitgehend homogenisiert ist.Another advantage of this arrangement is that the filter plate is not hit by electrons because of the upstream electron absorber. It cannot therefore appear as a competing target. Under this condition, the choice of filter material can only be based on its suitability for hardening the X-rays. In addition, the compensation body downstream of the filter plate in the beam direction is hit by X-rays, which is largely homogenized by the upstream filter plate.
Eine besonders einfache Konstruktion ergibt sich, wenn das Target auf der der Beschleunigungsröhre zugewandten Seite des Elektronenabsorbers angebracht ist. In diesem Fall stützt der Elektronenabsorber, der in seinen Abmessungen deutlich stärker gehalten werden muß als das im allgemeinen nur aus einer ca. 3 mm. starken Bleifolie bestehende Target, dieses ab. Diese Konstruktion resultiert also in einer verbesserten mechanischen Schutzfunktion.A particularly simple construction results if the target is attached to the side of the electron absorber facing the acceleration tube. In this case, the electron absorber supports, whose dimensions must be kept much stronger than that of generally only about 3 mm. strong lead foil existing target, this off. This construction therefore results in an improved mechanical protective function.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Figur gezeichneten Ausführungsbeispiels erläutert.Further details of the invention will be explained with reference to an embodiment shown in the figure.
Die Figur zeigt eine Schnittdarstellung durch die beiden letzten Hohlraumresonatoren einer Beschleunigungsröhre, durch das Target und durch den Kollimator.The figure shows a sectional view through the last two cavity resonators of an acceleration tube, through the target and through the collimator.
In der Figur sind die beiden letzten, scheibenförmig aufeinander gesetzten Hohlraumresonatoren 1, 2 einer Beschleunigungsröhre 3 eines Linearbeschleunigers längs ihrer Symmetrieachse 4 aufgeschnitten dargestellt. Die Symmetrieachse der Hohlraumresonatoren fällt mit dem Elektronenstrahl 5 zusammen. Die Austrittsöffnung 6 des letzten Hohlraumresonators 2 ist durch eine Metallplatte hoher Wärmeleitfähigkeit, dem Elektronenabsorber 7, im Ausführungsbeispiel eine 20 mm starke Kupferplatte, abgeschlossen. Dieser Elektronenabsorber 7 ist auf den letzten Hohlraumresonator 2 gasdicht aufge- lötet. An der Stelle des Elektronenabsorbers 7, auf der der Elektronenstrahl 5 auftreffen würde, ist dieser mit einer scheibenförmigen Einsenkung versehen, in die ein nur wenige Zehntel mm dickes Target 8 aufgelötet ist. Zugleich ist der Elektronenabsorber 7 mit Kühlkanälen (nicht dargestellt) versehen, die zum Anschluß an ein der Übersichtlichkeit halber hier nicht dargestelltes Kühlsystem in Schlauchanschlüssen 9, 10 enden. Der Elektronenabsorber 7 trägt auf der dem Target 8 abgewandten Seite eine Filterplatte 11. In Strahlenrichtung hinter dem Elektronenabsorber 7 und der auf dem Elektronenabsorber .aufgeschraubten Filterplatte ist der Kollimator 12. mit einer kegelförmigen Öffnung 13 für den Durchtritt des maximale zur Anwendung kommenden Röntgenstrahlenfeldes 14 angeordnet. Am Kollimator 12 ist ein Ausgleichskörper 15 befestigt, durch den der einer Gauß'schen Verteilungskurve folgende Intensitätsverlauf der Röntgenstrahlung über den gesamten Querschnitt des maximal zur Anwendung kommenden Röntgenstrahlenfeldes 14 ausgeglichen wird.In the figure, the two last, cavity-
Beim Betrieb des Elektronenbeschleunigers treffen die durch die Beschleunigungsröhre 3 beschleunigten Elektronen unmittelbar auf das die Austrittsöffnung 6 der Beschleunigungsröhre 3 abschließende Target 8 auf. Dabei wird im Target Röntgenbremsstrahlung erzeugt. Die imTarget entstehende Abwärme wird über die Lötverbindung zwischen Target 8 und Elektronenabsorber 7 hindurch an den Elektronenabsorber abgegeben und fließt dort an ein Kühlmittel ab. Die durch das Target hindurchgehenden Elektronen werden im Material des dahinter befindlichen Elektronenabsorbers 7 abgebremst und absorbiert. Aus diesem Grund kann in der in Strahlenrichtung hinter dem Elektronenabsorber 7 angeordneten Filterplatte 11 auch keine weitere Röntgenstrahlung mehr erzeugt werden. Für die Filterplatte 11 ist daher ein Material verwandt worden, das allein aufgrund seiner Absorptionseigenschaften - einem möglichst großen Absorptionsfaktor im Bereich der niederenergetischen Röntgenquanten von 1 bis 3 MeV und einem möglichst kleinen Absorptionsfaktor im Bereich der höherenergetischen Röntgenquanten oberhalb von 3 MeV - ausgewählt worden ist. Für diesen Zweck eignen sich besonders die Schwermetalle Blei, Tantal, Gold, Wolfram und Uran. Im vorliegenden Fall ist bei einer zur Anwendung kommenden Elektronenenergie von ca. 4 MeV eine 2 mm dicke Filterplatte aus Blei verwandt worden. Da die Filterplatte 11 über den gesamten maximalen zur Anwendung kommenden Strahlenquerschnitt hinweg gleich stark ist, ist der Aufhärtungseffekt für die Strahlung auch über diesen gesamten Strahlenquerschnitt hinweg gleichmäßig, Der in Strahlenrichtung nachfolgende Ausgleichskörper braucht und soll daher keinerlei Aufhärtungseffekt mehr zeigen. Er kann daher aus einem Material niedriger Ordnungszahl. gefertigt sein, bei dem die Absorption über das gesamte vorkommende Röntgenenergiespektrum etwa gleich groß ist. Hierfür ist Aluminium besonders gut geeignet.When the electron accelerator is in operation, the electrons accelerated by the
Der Vorteil dieser Bauweise ist insbesondere darin zu sehen, daß die mit dem Weglassen des aufwendigen und sperrigen 270°-Umlenk- und Fokussierungsmagneten für den Elektronenstrahl 5 verbundenen Nachteile hinsichtlich der Strahlenqualität weitgehend aufgefangen werden können, indem der Ausgleichskörper 15 aus einem Material niedriger Ordnungszahl, z. B. Aluminium, gefertigt und dafür hinter dem Elektronenabsorber 7 eine Filterplatte 11 eingesetzt wird, die Röntgenquanten niedrigerer Energie bevorzugt absorbiert. Die Bauweise ist nicht nur entschieden preiswerter, sondern sie führt außerdem noch zu wesentlich kleineren und in der medizinischen Anwendung leichter zu positionierenden Geräten.The advantage of this design can be seen in particular in the fact that the disadvantages with regard to the beam quality associated with the omission of the complex and bulky 270 ° deflection and focusing magnet for the
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| FR2728472B1 (en) * | 1994-12-27 | 1997-03-28 | Ge Medical Syst Sa | RADIATION THERAPY APPARATUS USING A HIGH FREQUENCY LINEAR ELECTRON ACCELERATOR AND NON-FIELD PROTECTIVE MEANS |
| AU7137300A (en) * | 1999-07-21 | 2001-02-13 | Jmar Research, Inc. | Collimator and focusing optic |
| US6624431B1 (en) | 1999-07-21 | 2003-09-23 | Jmar Research, Inc. | High collection angle short wavelength radiation collimator and focusing optic |
| RU2245588C2 (en) * | 2003-02-14 | 2005-01-27 | Белугин Владимир Михайлович | Penetrating radiation source |
| CN1822239B (en) * | 2005-02-17 | 2010-06-23 | Ge医疗系统环球技术有限公司 | Filter and X-ray imaging device |
| US7483518B2 (en) * | 2006-09-12 | 2009-01-27 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Apparatus and method for rapidly switching the energy spectrum of diagnostic X-ray beams |
| CN101303909B (en) * | 2007-05-11 | 2013-03-27 | Ge医疗系统环球技术有限公司 | Filter unit, X ray tube unit and X ray imaging system |
| FR2926924B1 (en) * | 2008-01-25 | 2012-10-12 | Thales Sa | RADIOGENIC SOURCE COMPRISING AT LEAST ONE ELECTRON SOURCE ASSOCIATED WITH A PHOTOELECTRIC CONTROL DEVICE |
| CN101658429A (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-03 | Ge医疗系统环球技术有限公司 | Regulating device for scattered X-ray blocking vane |
| CN101853710B (en) * | 2009-03-31 | 2014-11-19 | Ge医疗系统环球技术有限公司 | Filter and X ray imaging device using same |
| US20140264065A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Varian Medical Systems, Inc. | Energy degrader for radiation therapy system |
| GB201414393D0 (en) * | 2014-08-13 | 2014-09-24 | Nikon Metrology Nv | Z-ray beam collimator |
| DE102018112054B4 (en) * | 2018-05-18 | 2023-02-09 | Yxlon International Gmbh | X-ray tube with collimator and collimator device for closed X-ray tube |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2533348A1 (en) * | 1974-12-18 | 1976-06-24 | Atomic Energy Of Canada Ltd | TARGET CONSTRUCTED FROM INDIVIDUAL LAYERS TO GENERATE BRAKING RADIATION |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB818182A (en) * | 1955-05-18 | 1959-08-12 | Gen Electric | Improvements in targets for x-ray tubes |
| CA1007767A (en) * | 1973-09-04 | 1977-03-29 | Machlett Laboratories | Broad aperture x-ray generator |
| US4121109A (en) * | 1977-04-13 | 1978-10-17 | Applied Radiation Corporation | Electron accelerator with a target exposed to the electron beam |
| CA1102018A (en) * | 1978-01-09 | 1981-05-26 | Philip Mchugh | Unitary self shielded, self filtered and flattened bremsstrahlung photon source assembly for radiotherapy use |
-
1979
- 1979-07-03 DE DE2926883A patent/DE2926883A1/en not_active Withdrawn
-
1980
- 1980-05-22 US US06/152,349 patent/US4300055A/en not_active Expired - Lifetime
- 1980-06-27 EP EP80103661A patent/EP0021441B1/en not_active Expired
- 1980-06-27 DE DE8080103661T patent/DE3070505D1/en not_active Expired
- 1980-07-02 CA CA000355217A patent/CA1139022A/en not_active Expired
- 1980-07-03 JP JP9119780A patent/JPS5614199A/en active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2533348A1 (en) * | 1974-12-18 | 1976-06-24 | Atomic Energy Of Canada Ltd | TARGET CONSTRUCTED FROM INDIVIDUAL LAYERS TO GENERATE BRAKING RADIATION |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Electromedica Nr. 3. 1979 (Auslieferungsdatum 14.08.79 siehe Eingabe 76 vom 19.05.83), W.E. SCHIEGL "Mevatron - das neue Konzept" S. 124-126 * |
| Radiology Nr. 115, Mai 1975, R.J. BOGE et al."Accessory Beam Flattering Filter for the Varian Clinac-4 Linear Accelerator" S. 475-477 * |
Also Published As
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