DE1154881B - Vorrichtung zur Tiefenbestrahlung mit schnellen Elektronen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Tiefenbestrahlung mit schnellen Elektronen Die Durchdringungsfähigkeit schneller Elektronen ist bekanntlich so groß, daß sich diese beispielsweise zur Tiefenbestrahlung des menschlichen Körpers eignen. So erzeugt z. B. ein auf den Körper auftreffendes 30-MeV-Elektronenbündel von 10 cm Durchmesser in 8 cm Tiefe eine Dosis, welche rund 90% der Oberflächendosis beträgt.
• Eine Vergrößerung der Tiefendosis kann mit Hilfe einer sammelnden Elektronenlinse erzielt werden, welche zwischen der Elektronenquelle und dem bestrahlten Körper angeordnet ist und welche eine Konzentration der Elektronen in der gewünschten Tiefe bewirkt. Besonders vorteilhaft ist es, eine solche Linse unmittelbar an der Oberfläche des Körpers anzuordnen, weil so das Verhältnis von Tiefendosis zu Oberflächendosis besonders groß wird. Dies bedingt die Verwendung einer Linse mit verhältnismäßig großer relativer Öffnung; in der Regel wird ihre Brennweite etwa in der Größenordnung des öffnungsdurchmessers liegen müssen. Die Beeinflussung solcher energiereicher Strahlen erfordert sehr starke Magnetfelder, die sich über einen beträchtlichen Querschnitt erstrecken müssen. Es ist bekannt, die daraus resultierenden Schwierigkeiten dadurch zu umgehen, daß eine Ablenkung der Elektronen nur in einer kreisringförmigen Zone bewirkt wird, welche gegen den Rand des Strahlenbündels hin gelegen ist, wobei die Strahlen im zentralen Teil des Bündels unbeeinflußt bleiben. Es läßt sich so mit geringerem magnetischem Fluß eine durchaus zweckmäßige Sammelwirkung erzielen. Die beschriebene Linse ist insbesondere zum Zusammenwirken mit einem Betatron gedacht, wobei zwecks Einschränkung der elektrischen Belastung auf einen noch beherrschbaren Wert die Energiewicklung der Linse mit kurzen Stromimpulsen gespeist wird, die sich im Gleichlauf mit den Impulsen befinden, welche die periodische Ausführung der Elektronen aus dem Betatron bewirken. In vielen Fällen stellen jedoch die zur Speisung einer solchen Linse erforderliche Stromimpulsquelle und die Maßnahmen zur Sicherung des erwähnten Gleichlaufes einen untragbaren Aufwand dar.
• Es ist ferner eine Vorrichtung bekannt, mit welcher die Größe und Lage eines Lichtbandes auf dem Fluoreszenzschirm einer Elektronenstrahlröhre beeinflußt wird, bei der ein Magnetsystem zur Röhre drehbar und verschiebbar angebracht ist, wobei der Elektronenstrahl senkrecht durch die Mitte des Magnetsystems hindurchtritt. Diese Vorrichtung ist zur Tiefenbestrahlung mit schnellen Elektronen nachteilig, da mit der Konzentration des Elektronen-Strahles in der einen Richtung über den Strahlquerschnitt eine Expansion in der dazu senkrechten Richtung verbunden ist und da die zur Beeinflussung eines Strahles schneller Elektronen erforderlichen Magnetfelder eine beträchtliche Stärke aufweisen müssen.
• Es ist schließlich eine Vorrichtung bekannt, die zur Erzeugung einer geforderten insbesondere homogenen Intensitätsverteilung in einem Strahlenbündel von Ladungsträgern ein Teil der Ladungsträger durch zeitlich veränderliche Magnetfelder so ablenkt, daß ein vorgegebener zeitlicher Mittelwert der Intensitätsverteilung entsteht. Auch diese nicht näher beschriebene Vorrichtung ist nicht geeignet, Strahlen schneller Elektronen ohne die Anwendung starker Magnetfelder und entsprechend hoher Erregerströme auf eine Wirkungsfläche kleiner Ausdehnung zu konzentrieren.
• Demgegenüber «eist die Vorrichtung zur Tiefenbestrahlung mit schnellen Elektronen mit einem um die Elektronenstrahlachse drehbaren Ablenkmagneten nach der Erfindung den Vorteil auf, daß nur ein mäßig starkes Magnetfeld erforderlich ist, das mit Gleichstrom oder sogar mit einem Permanentmagneten erzeugt werden kann, und daß eine gleichmäßige Konzentrierung des Elektronenstrahles auf eine geringe kreisförmige Bestrahlungsfläche bewirkt wird.
• Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkmagnet, dessen Magnetfeld in mindestens einem achsenfern angeordneten Luftspalt konzentriert ist, zusammen mit einer Blende um die Strahlachse rotiert, deren Blendenöffnung im wesentlichen von der Achse des Strahles radial nach außen gerichtet ist und in deren Blendenöffnung das Magnetfeld angeordnet ist.
• Die Fig. 1 und 2 dienen zur Erläuterung der mit der beschriebenen Vorrichtung angestrebten Wirkungsweise. Von der Seite L (Fig. 1) her trifft das Strahlenbündel S mit dem Durchmesser D auf die Oberfläche des zu bestrahlenden Körpers K auf. Mittels der Blende B wird ein im wesentlichen in der Zeichnungsebene liegender Teil des Strahlenbündels ausgeblendet. Die Blende weist zu diesem Zweck eine zentralsymmetrische Öffnung auf, die sich im wesentlichen längs eines Durchmessers des Strahlenbündels erstreckt (Fig. 2). Hinter der Blende erzeugt ein zweiteiliger Magnet in den achsenfernen Zonen A 1 und AS Felder, welche die Elektronen nach der Achse hin ablenken; die durch die Zone M tretenden achsennahen Elektronen werden dagegen nicht beeinflußt. Die durch den Magneten in den Zonen A1 und A2 erzeugten Ablenkfelder sind durch Gruppen von kurzen Pfeilen angedeutet. Es wird so in der zu bestrahlenden Zone Z des Körpers K eine Tiefendosis erzielt, die viel größer ist als die Dosis an der Körperoberfläche. Blende und Magnet rotieren in beliebiger Richtung um die Achse, so daß die Oberflächendosis während der Bestrahlungsdauer praktisch gleichmäßig über die betroffene Körperoberfläche verteilt wird. Wird die Drehgeschwindigkeit so hoch gewählt, daß sich während der Bestrahlung eine verhältnismäßig große Anzahl von Umdrehungen ergibt, so ist die Verteilung genügend gleichmäßig, auch dann, wenn die Anzahl der Umdrehungen nicht ganzzahlig ist. Die optimale Gestalt der Blendenöffnung oder -öffnungen ist unter Berücksichtigung von Strahlenausbeute, Gleichmäßigkeit der Verteilung, möglicher Luftspaltlänge unter den durch Strahlenenergie und geforderten Brennweite gegebenen Bedingungen festzulegen.
• Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Vorrichtung von der Magnetseite her gesehen. Der Magnet besteht aus den beiden hufeisenförmigen Teilen Cl und C2, die entweder durch die Wicklungen W erregt werden oder auch als Permanentmagnete ausgebildet sein können. Eine Veränderung der Feldstärke, welche bei gegebener Strahlenenergie die Brennweite der Linse beeinflußt, kann durch Veränderung des Erregerstromes bzw. des Abstandes zwischen den beiden Teilen oder durch magnetische Nebenschlüsse zu den Luftspalten erfolgen. Zweckmäßig ist es, die Blende B leicht auswechselbar anzuordnen, damit für jeden Fall eine Blende mit optimaler Gestalt der Blendenöffnung benutzt werden kann.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zur Tiefenbestrahlung mit schnellen Elektronen mit einem um die Elektronenstrahlachse drehbaren Ablenkmagneten, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkmagnet, dessen Magnetfeld in mindestens einem achsenfern angeordneten Luftspalt konzentriert ist, zusammen mit einer Blende um die Strahlachse rotiert, deren Blendenöffnung im wesentlichen von der Achse des Strahles radial nach außen gerichtet ist und in deren Blendenöffnung das Magnetfeld angeordnet ist.
2. 2. Linse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende leicht auswechselbar angeordnet ist. In. Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 663 201, 725146; deutsche Auslegeschrift Nr. 1043 527; britische Patentschrift Nr. 328 680.