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CN116870373A - 一种用于治疗水平的空腔电离室 - Google Patents

一种用于治疗水平的空腔电离室 Download PDF

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CN116870373A
CN116870373A CN202310693229.7A CN202310693229A CN116870373A CN 116870373 A CN116870373 A CN 116870373A CN 202310693229 A CN202310693229 A CN 202310693229A CN 116870373 A CN116870373 A CN 116870373A
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ionization chamber
electrode
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collector
cavity
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CN202310693229.7A
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English (en)
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程金星
李德红
王庆波
于艾
温伟伟
吴友朋
张悦
成建波
吴锦铁
刘川凤
黄建微
李月
李东阳
刘博�
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23 Units Of Chinese People's Liberation Army 96901 Force
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23 Units Of Chinese People's Liberation Army 96901 Force
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/185—Measuring radiation intensity with ionisation chamber arrangements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1075—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for testing, calibrating, or quality assurance of the radiation treatment apparatus
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Abstract

本发明公开了一种用于治疗水平的空腔电离室，该电离室由电离室灵敏体积、电离室杆以及TNC接口三部分组成，所述电离室灵敏体积由电离室室壁(阳极或高压极)、收集极(中心电极)及保护极构成；所述电离室杆作为介质连接在电离室灵敏体积及TNC接口之间；所述TNC接口包含高压、信号及接地保护接口。所述保护极伸入至电离室灵敏体积底端，且在接近电离室灵敏体积下部位置本发明采用在绝缘材料上使用微米级的铝箔来作为保护极。针对目前现有电离室漏电过大的问题，本发明采用保护极伸入电离室灵敏体积底端，直接从原理上阻断了由于高压极与收集极之间绝缘厚度不够而产生的漏电流，使得电离室漏电流达到了PTW同型号电离室相同的水平。

Description

一种用于治疗水平的空腔电离室
技术领域
本发明涉及电离辐射探测的电离室技术领域，尤其涉及一种用于治疗水平的空腔电离室。
背景技术
电离室是电离辐射探测的重要设备，常作为电离辐射剂量探测的标准装置和工作计量器具。治疗水平的辐射计量范围约为10mGy/h～10Gy/s，其灵敏体积为0.6cc，主要应用于辐射计量和放射医学等领域。50年代以来，英国科学家Farmer设计的电离室以其简洁的外形和优良的性能赢得了广泛的应用，并且在其基础上发展出多种电离室。但不管结构如何改变，其外形均无改变，已在事实上形成了一种标准。
国际上成熟产品主要来自德国PTW公司，国内很多研究制作的电离室也都以此为标杆，市面上已出现多款类似产品都采用经典的Farmer构型，但其漏电指标很难达到与PTW相同的水平。由于国外设计的Farmer构型电离室结构紧凑，电离室高压极、收集极、保护极要在几毫米的范围内实现共轴并相互隔离很困难。现有市面仿制的电离室很难实现与PTW产品相近的性能。国内现有技术中该型电离室主要难点是漏电流较高，难以达到PTW电离室所能达到的技术水平，影响了电离室的探测下限和稳定性。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种用于治疗水平的空腔电离室，极大降低了电离室的漏电水平，其漏电流测试结果达到或优于PTW公布的漏电水平。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种用于治疗水平的空腔电离室，其特征在于：该电离室由电离室灵敏体积、电离室杆以及TNC接口三部分组成，其中：
所述电离室灵敏体积由作为高压极的电离室室壁(阳极或高压极)、收集极(中心电极)及保护极构成，优选的，所述电离室室壁采用石墨材料，收集极采用纯铝材料；
所述电离室杆作为介质连接在电离室灵敏体积及TNC接口之间，优选采用硬铝材料制成；
优选的，在所述保护极与收集极之间设置带有的绝缘层的电阻RL1，以及在所述高压极与保护极之间设置带有的绝缘层的电阻RL2；
所述TNC接口包含高压、信号及接地保护接口。
进一步优选的，所述保护极伸入至电离室灵敏体积内且距底端1～2mm。
进一步优选的，在接近电离室灵敏体积下部位置采用在绝缘材料上使用微米级的铝箔来作为保护极。
本发明的有益效果是：针对目前现有电离室漏电过大的问题，本发明采用保护极伸入电离室灵敏体积底端，直接从原理上阻断了由于高压极与收集极之间绝缘厚度不够而产生的漏电流，使得电离室漏电流达到了PTW同型号电离室相同的水平。
附图说明
图1为本发明电离室结构框图。
图2为本发明电离室组装结构图。
图3为本发明电离室原理图。
图4为本发明电离室结构图。
图5为本发明电离室实物图。
图6为本发明测试电离室伏安特性曲线。
图7为本发明测试电离室能量响应曲线。
图中：1-第三层内侧卡子、2-第三层外侧卡子、3-橡皮垫、4-后端杆、5-套筒、6-第二层内侧卡子、7-第二层外侧卡子、8-套筒、9-内衬套、10-中心电极套管、11-高压套筒、12-前端杆、13-中心电极(收集极)、14-高压极外壁、15-外壳(平衡帽)、16-保护极绝缘环、17-保护极绝缘环、18-保护极铝箔。
具体实施方式
为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。
参照附图1～7所示的一种用于治疗水平的空腔电离室，其特征在于：该电离室由电离室灵敏体积、电离室杆以及TNC接口三部分组成，具体组成结构如图2所示，其中：
所述电离室灵敏体积由作为高压极的电离室室壁(阳极或高压极)、收集极(中心电极)及保护极构成。优选的，所述电离室室壁采用石墨材料，收集极采用纯铝材料。
所述电离室杆作为介质连接在电离室灵敏体积及TNC接口之间，优选采用硬铝材料制成。
所述TNC接口包含高压、信号及接地保护接口，其利用双屏蔽同轴电缆分别与上述各部件连接，将高压极、保护极、收集极分别导通形成完整的电离室探测系统。
本发明中采用保护极伸入电离室灵敏体积底部，具体距离电离室灵敏体积底端1-2mm，来实现保护极对高压极和收集极的完全隔离。在本申请的实际实施过程中由于电离室的紧凑性，采用金属接插件会减小高压极、保护极、收集极之间的绝缘距离，在接近电离室灵敏体积下部位置(内衬套9与保护极绝缘环之间)本发明采用在绝缘材料上使用微米级的铝箔来作为保护极，成功实现了将保护极伸入到电离室灵敏体积的底部。从而再不影响高压极、保护极、收集极之间的绝缘距离的状态下，降低了整个电离室的漏电流。
根据电离室工作原理，电离室最关键的技术指标是漏电流和能量响应。由于电离室结构紧凑且电离室杆不能做的太大，以避免杆散射对电离室测量影响。而通过欧姆定律，由于绝缘距离太小如果没有保护极的隔离，即便使用电阻率达到1018Ω/cm级的材料也会产生fA级以上的漏电离，在加之电离室绝缘材料不可避免受到装配过程中的污染，其表面电阻会进一步降低，这样就会对实际测试产生较大影响。
因此本申请在所述保护极与收集极之间设置带有的绝缘层的电阻RL1，以及在所述高压极与保护极之间设置带有的绝缘层的电阻RL2。电阻RL1和RL2均采用高阻材料制成，如聚三氟氯乙烯、PEEK等，电阻率可达到1017Ω/cm。再加上保护极的隔离，绝缘材料厚度可以降低到毫米级极大降低了电离室杆的直径和杆散射。
本申请的电离室工作原理图如图3所示，图中RL1为保护极与收集极之间的绝缘层的电阻，RL2是高压极与保护极之间绝缘层的电阻。当电离室工作时，RL1两端保护极与中心收集极等电势，理论上RL1不会有电流流过，实际RL1上的压降小于1mV，产生的电流非常小。除电离室灵敏体积外存在保护极的地方全部偏压加在了RL2上，漏电流在RL2通过的电流直接导入大地，不影响测量。静电计上的测量电流IM就几乎完全等于电离室的电离电流IC。
本发明中采用保护极伸入电离室灵敏体积底部，来实现保护极对高压极和收集极的完全隔离。在本方案的实际实施过程中由于电离室的紧凑性，采用金属接插件会减小高压极、保护极、收集极之间的绝缘距离，在接近电离室灵敏体积下部位置本发明采用在绝缘材料上使用微米级的铝箔来作为保护极，成功实现了将保护极伸入到电离室灵敏体积的底部。从而再不影响高压极、保护极、收集极之间的绝缘距离的状态下，降低了整个电离室的漏电流。
通过本发明所设计的电离室保护极结构能够实现对高压极和收集极的隔离。从原理上阻断了从高压极到收集极的漏电流，使得电离室漏电流降到极低的水平。与PTW指标对比，本发明达到的指标如下表1所示：
表1电离室性能指标测试结果及对比
表1可知，与PTW指标相比，本申请电离室达到的指标与PTW治疗水平电离室基本达到了相同的性能指标，其工作电压和电离室能量响应的测试曲线图如图6、图7所示。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (6)

1.一种用于治疗水平的空腔电离室，其特征在于：该电离室由电离室灵敏体积、电离室杆以及TNC接口三部分组成，其中：
所述电离室灵敏体积由作为高压极的电离室室壁、收集极及保护极构成；
所述电离室杆作为介质连接在电离室灵敏体积及TNC接口之间；
所述TNC接口包含高压、信号及接地保护接口。
2.根据权利要求1所述的空腔电离室，其特征在于：所述电离室室壁采用石墨材料，收集极采用纯铝材料。
3.根据权利要求2所述的空腔电离室，其特征在于：所述电离室杆由硬铝材料构成。
4.根据权利要求3所述的空腔电离室，其特征在于：所述保护极伸入至电离室灵敏体积内且距底端1～2mm。
5.根据权利要求4所述的空腔电离室，其特征在于：在所述保护极与收集极之间设置带有的绝缘层的电阻RL1，以及在所述高压极与保护极之间设置带有的绝缘层的电阻RL2。
6.根据权利要求5所述的空腔电离室，其特征在于：所述保护极为在接近电离室灵敏体积下部位置设置的铝箔。
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