DE2118426C3 - Neutronenkollimator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kollimator für energiereiche Strahlen, der zur Abschirmung einer in seinem Innern angerdneten Strahlenquelle gegen die l'mgebung aus einem die Strahlung absehirmenden Material besteht und eine Blende für den Austritt der Nutzstrahlen aufweist, die bis auf den gewünschten, willkürlich wählbaren Durchlaß für das Nutzstrahlbiindel mit einem Absehirmmaterial ausfüllbar ist.

Es sind Neutronenkollimatoren für die Neutronentherapie bekannt, bei denen die Nutzstrahlbündel durch Blendeneinsätze mit verschiedenen Öffnungen ausgeblendet werden. Verschiedene Blendeneinsätze werden im Behandlungsraum bereitgehalten. Da die Blenden zum Teil ein erhebliches Gewicht besitzen (50 bis 100 kg), können sie oft nur durch Benutzung von Hubgeräten in den Kollimator eingesetzt werden. Der Austausch des Blendeneinsatzes kann erst dann erfolgen, wenn der Kollimator in eine bestimmte Lage gefahren worden ist. Diese Arbeit ist zeitraubend und erfordert einige Geschicklichkeit des Bedienungspersonals.

Es sind ferner Kollimatoren für die Strahlentherapie mit Gamma- und oder Elektronen.strahlen hek liiiit. bei denen das Strahlenbündel dur> :i räumlich hintereinander angeordnete bzw. ineinander greifende bewegbare Abschirnihlöcke ausgeblendet wird. j Bedingt durch diese Konstruktion können hiermit nur Rechteckfelder ausgeblendet werden.

In der USA.-Patentschrift 3 114 043 ist ein Kollimator für eiieigiereidie Strahlen beschrieben, bei dem die Blende bis auf den gewünschten, willkürlich

η, wählbaren Durchlaß für da?· Nutzstrahlbiindel mit einem Absehirmmaterial ausfüllbar ist. Die Blendenöffnung ist durch einen ringförmig gebogenen Streiten aus biegsamen Material. /. B. Blei, begrenzt und kann einer gewünschten Form und Gröl'.e durch Veränderung der Strcifenlorm angepaßt werden. Nachteilig ist jedoch, dal' keine automatische Verstellung der Blendenöffnung, sondern praktisch :iur eine Verstellung von Hand möglich ist.

is ist daher Aufgabe der Erfindung, einen KoIhmator für energiereiche Strahlen zu schaffen, mit dem eine automatische Strahlenbehandlung ohne den Wechsel von Blendeneinsätzen möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Blende aus einer Vielzahl von einzelnen Zellen besteht, die zur Erzielung des gewünschten Durchlasses für das Nutzstrahlbündel unabhängig voneinander mit dem Abschirmmaterial ausfüllbar sind. Die Zellen können konisch ausgebildet sein. Bei einem solchen Blcndens\ stern kann die Wandstärke der einzelnen Zellen so gering wie möglich gehalten und die Zellenwandung mit einer die Adhäsion des Abschirmmaterials vermindernden Schicht versehen sein. Zur Änderung der Form und der Größe des austretenden Nulzslrahlenbündels ist an jede Zelle eine mit Ventilen versehene Schlauch- oder Rohrleitung angeschlossen, die zur Einbringung oder Absaugung des Abschirmmaterials ebenen. Ein solches Material kann eine hocln iskose Flüssigkeit, Emulsion oder Paste oder auch eine pulverförmige und oder granulatförmige Substanz sein.

Ein besonderer Vorteil des Kollimators nach der Erfindung liegt bei einer schnell und sicher durchzuführenden Strahlenbehandlung darin, daß das Nutzstrahlbiindel in jeder gewünschten Größe und Form exakt und schnell einstellbar ist. Eine Begrenzung des Duchlaßwertes durch mechanische Mittel ist nicht gegeben. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß ein spezieller Blendeneinsatz eine Vielzahl von verschiedenen Nutzstrahlenbündeln aus/ublenden gestattet, ohne daß es erforderlich ist. Blendeneinsatze auszuwechseln und die erforderliche Schichtdicke für die Abschirmung vergrößern zu müssen. Damit sind wesentlich mehr Variationsmöglichkeiten bezüglich der Einstellung von Form und Größe der Bestrahlungsfelder gegeben. Durch ein definiertes Einbringen des Abschirmmaterials in die einzelnen Zellen kann die Dosisleistung in den einzelnen Teilen des Bestrahlungsfeldes verändert, insbesondere auch die Dosis im gesamten Bestrahlungsfeld homogen gemacht und Randeffekte kompensiert werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Neutronenkollimator mit dem Blendeneinsatz nach der Erfindung,

Fig. 2 den Blendeneinsatz getrennt vom Kollimator und die

3 ⁴

F , ,.3 und 4 Draufsichten , I die Blend.nolf- saug, werden kann. Dieses Absclv.rmmatenal kann

dabei eine mehr oder weniger bei norm er de,

Der Neutionenkollimator weist ein mit 1 bezech- auch erhöhter Temperatur wskosj Hu-s>gke t ι η iinetes Strahlrohr eines lonenheschleunmers mit einem sion. Paste und oder auch eine pulver- und oder uadie Neutronenquelle 2 bildendes Target auf. das im :> nulailV-rmige Substanz scm. As Beispiele im Lcug-Niittelpunkt eines zylindrischen Kollimators aneeord- nele .\l>ehirmmatenalien Mild Öle. vw'>sei. ι ^ . net ist. Der Kollimator besteht vorzugsweise aus line und andere Kunststolle. Pasten nestetieiu, aumeiireren durch 3 angedeuteten Schichten, von denen Kun^toif mit L-.i-en- und oder b.eipulvei sow:e aneine erste Schicht die hocheneruetischen Neutronen deren Zusätzen. Pb-PuKer. I-.isenpuUer usw. /u neiiahbiemst. eine zweite die gestreuten Neutronen wei- io nen. Die-e Substanz k:mn /. B. erst in den /eilen Liter abbremst und absorbiert und eine dritte Schicht stimvn und bei einer \nderung des Besir.iniunfcsiudie erzeuge Gammastrahlune absorbiert. Die Ab- de- wieder ei wärmt und abgepumpt werden. Die die •cliirmuniT\on Neutronen ist" beispielsweise beson- Adhäsion des Ab-chirmmatenals yermmde.iKie des wirksam, wenn sie aus mehreren Schichten auf- Schicht auf der Zellenwandung gewahrleistet eine gebaut ist. von denen die erste „d die dritte Schicht 15 \nllkummende fcnilernung oes Abschirmmateriais aus Stahl und die zweite Schicht aus einem Material aus den Einzelzellen.

mit hohem Wasserstoffgehalt pro Volumeneinheit Die F i g. 3 und 4 geben dLs R.isterlekl wieder, uas bricht. Um die eneruiereiche Wasserstoff- und sich bei der Bestrahlung durch das Blendenssstern [ihen-Einfangstrahluns zu reduzieren, enthalten die nach der Erfindung ergibt. Jedes Quadrat im Kasier zweite und die dritte Schicht darüber hinaus Borzu- 20 feld ist die Abbildung der u ;eren Grund lache einer sätze Der Kollimator weist eine öffnung 4 zur Aul- Zelle 5.1 bis 5.n. Ist keine der Einzelzellen m:t annähme des den Neutronennutzstrahl ausblendenden schirmendem Material gelullt, so tritt das gesa.Tue Blendensystems5auf. Nutzstrahlenbündel der Strahlenquelle 2 aus der Das Blcndensys.tem 5 ist aus einer Vielzahl von Blendenöffnung aus. Dieser Fall ist in l· 1 e. .-> daig.-konischen Zellen 5.1 bis 5.n mit quadratischen 25 : teilt. Soll dagegen das Bestrahlungsteld eine ne-Grundflächen aufgebaut. Die Wandstärke jeder Zelle stimmte Form und Große erhalten, so werden mn ist so gering wie möglich gehalten und die Wandung Hilfe der Fülleinrichtung 8 bis 11 bestimmte z.cl.en mit einer die Adhäsion des Abschirmmaterials vor- des IJIendcns>s-temsS mit Abschirmmaterial ge tu . mindernden Schicht verschen. Diese Zellen sind in F i g. 4 schralficrt dargestellt. Aus der Darstellung nach F i g. 2 ist zu ersehen. 30 Die Strahlen treten jetzt nur noch durch 01c inneren, wie das Blcndcnsystcm5 in einen Blendeneinsatz 6 von Abschirmmatenal freien Zellen aul das ueeinaebant ist. der'in die Öffnun»4 des Kollimators s.trahlungifeld aus. Durch den Grad der l-ulliing der eingesetzt wird. Der Blendeneinsatz besitzt eine Ab- einzelnen Zellen kann insbesondere die Dosisleistung schirmung 7, die auf ihrem äußeren Umfana Stufen in den einzelnen Bereichen des BcstrahUingsieieies und Absätze aufweist, die den Durchtritt von Streu- 35 variiert werden. Insbesondere ist es dadurch aucn strahlen durch die Öffnune des Kollimators vcrhin- möglich, die Dosis im gesamten Bcstrahlungsleldho_dern - mögen zu machen und Randertekte zu ;ompensieien. Jede -Mescr Zellen 5.1 bis S.n ist mit einer Mit einem Kollimator mit dem erfindungsgemaßen Schlauch- bzw. Rohrleitung 8 verbunden, durch die Blcndcnsystem ist ein \ollautomalischer Mrahlcntiieüber Ventile 9 ein die Strahlen gut abschirmendes 40 rapiebetrieb durchführbar. Insbesondere- aßt sieh das Material aus einem Vorratsbehälter 10 mit Hilfe von Strahlenfeld dem zu bestrahlenden Objekt durch Pumpen 11 in die Zellen gedrückt bzw. wieder abge- einen Polygonenzug relativ genau anpassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Pjlculansprüelic:

1. Kollimator für energiereiche Strahlen, der /ur Abschirmung einer in seinem Innern angeordneten SirahleiH|uelle gegen die Umgebung aus ciuuii. die Strahlung abschirmenden Material bezieht und eine Blende für den Austritt der Nulzstrahlen aufweist, die bis auf den gewünschten. \\ iilkü! lieh wählbaren Durchlaß für das Nüi/siniiiiiviridei mit einem Absehirmmaterial auMÜIlbar i > ι. dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (5) aus einer Vielzahl von ein/einen Zellen (5.1 bis 5.;/) besieht, die zur Erzielung des gewünschten Durchlasses für das Nut/strahlbiindel unabhängig voneinander mit dem Abschii mniatenal ausfüllbar sind.

2. Kollimator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich;ki. daß die Zellen konisch ausgebildet sind.

3. Kollimator für energiereiche Strahlen nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß an jede Zelle eine mit Ventilen (9) versehene Schlauchoder Rohrleitung (8) angeschlossen ist. die zur Einbringung oder Absaugung des Abschirmmaterials dienen.

4. Kollimator für· energiereiche Strahlen nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß als abschirmendes Material eine Flüssigkeit, Emulsion oder Paste dient.

5. Kollimator für energiereiche Strahlen nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß als Absehirmmaterial pulver- ui.d oder granulatförmige Substanzen dienen.

6. Kollimator für energiereiche Strahlen nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärken der Zellen so gering wie möglich und die Zellenwandungen mit einer die Adhäsion des Abschirmmaterials vermindernden Schicht \ ersehen sind.