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Vorrichtung zur Änderung der Intensitätsverteilung im Strahlenbündel
einer vorgegebenen harten elektromagnetischen oder korpuskularen Strahlung Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zur Änderung der Intensitätsverteilung im Strahlenbündel
einer vorgegebenen harten elektromagnetllsehen oder korpuskularen Strahlung, wobei
unter harter elektromagnetischer Strahlung Röntgen-und Gammastrahlung verstanden
sein soll.
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Die Intensitätsverteilung der von den üblichen Röntgenröhren ausgesandten
Röntgenstrahlen ist in einem großen Winkelbereich, konstant. Bei den neuerdings
zur Verfügung stehenden Quellen für Röntgenstrahlen hoher Energie ist dies nicht
der Fall; z. B. sind die beim Auftreffen von Elektronen sehr hoher Energie auf die
Antikathode eines Betatrons entstehenden Röntgenstrahlen im wesentlichen parallel
zur Richtung der einfallenden Elektronen gerichtet. Die Winkelverteilung der Intensität
dieser harten Röntgenstrahlen ist also über einen größeren Winkelbereich nicht konstant.
Ahnliches gilt auch für Teilchenstrahlen hoher Energie: z. B. ist die Intensitätsverteilung
eines aus denn Betatron bei Sprengung des Sollkreises austretenden Elektronenstrahls
axialsymmetrisch und daher in der Symmetrieebene des Vakuumgefäßes vom Radius abhängig;
da der Strahl aus dem Gefäß nahezu tangential austritt (s. F ig. i und a), gehören
zu einer den Elektronenstrahl senkrecht
schneidenden Fläche Punkte
mit verschiedenen Radien und daher verschiedenen Intensitäten (Fig. 3). Hieraus
ergeben sich unerwünschte Unterschiede z. B. der Belastung verschiedener Teile von
bestrahltem Gewebe, die durch besondere Vorrichtungen auszugleichen sind.
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Zur Veränderung der Intensitätsverteilung in einem Röntgenstrahlenbündel
ist es bekannt, ein Ausgleichsfilter in den Strahlengang der Röntgenstrahlung einzuschalten.
Durch ein derartiges Ausgleidhsfilter wird das Röntgenstrahlenbündel in verschieden
dicken Materieschidhten verschieden stark absorbiert. Die Anwendung eines Ausgleichsfilters
verbietet sich für sehr harte Röntgenstrahlen im allgemeinen wegen deren sehr viel
größerer Durchdringungsfähigkeit und wegen der von diesen Ausgleichsfiltern bewi.rktenÄnderung
der Strahlenqualität; werden doch die mit relativ starker Intensität auftretenden
langwelligen Teile des Röntgenbremsspektrums viel stärker absorbiert als die kurzwelligen
Teile. Für Elektronenstrahlen verbietet sich die Anwendung solcher Ausgleichsfilter
schlechthin wegen deren geringer Durchdringungsfähigkeit und ebenfalls wegen der
durch diese Filter bewirkten Änderung der Strahlenqualität.
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Es ist weiterhin bekannt, bewegte Blenden in den Strahlengang zwischen
einer Röntgenstrahlenquelle und ein zu bestrahlendes Objekt einzuschalten. Mit diesen
bekannten Blenden wird entweder die Gesamtintensität der auf das zu bestrahlende
Objekt treffenden Strahlung ohne Änderung der Intensitätsverteilung und der Qualität
der Strahlung herabgesetzt (deutsche Patentschrift 28o o63), oder es werden bei
periodischer Änderung der Qualität der von der Strahlenquelle ausgehenden Strahlung
unerwünschte Strahlungsqualitäten - insbesondere Strahlen niedriger Energie - vom
zu bestrahlenden Objekt ferngehalten (deutsche Patentschrift 293 239), oder es wird
durch allmählich sich öffnende oder schließende, eine räumlich feste Symmetrielinie
oder ein räumlich festes Symmetriezentrum aufweisende Blendenanordnungen eine Konzentrierung
der Intensität in eine und nur eine Richtung, verbunden: mit gleichmäßigem Abfall
der Intensität bei zunehmendem Abweichen der Strahlenrichtung von der Richtung maximaler
Intensität, bewirkt (deutsche Patentschrift 341 357). Mit keiner der vorbekannten
Einrichtungen kann aus der vorgegebenen Intensitätsverteilung der von der Strahlenquelle
ausgehenden Strahlung allgemein ,eine gewünschte Intensitätsverteilung hergestellt
werden. So ist es z. B. mit den bekannten. Einrichtungen nicht möglich, eine von
der Strahlungsquelle ausgehende Intensitätsverteilung der Strahlung mit mehreren
Maxima und Minima in verschiedenen Richtungen. in eine über einen. Winkel oderFlächenbereich
konstante Intensitätsverteilung umzuwandeln.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Änderung der Intensitätsverteilung
im Strahlenbündel einer vorgegeberien harten elektromagnetischen oder korpuskularen
Strahlung vermeidet unter Verwendung einer (insbesondere für die Strahlung undurchlässigen)
bewegten Blende die Nachteile der vorbekannten Einrichtungen dieser Art dadurch.,
daß zur Erzeugung einer gewünschten (insbesondere homogenen) Intensitätsverteilung
aus einer vorgegebenen (insbesondere inhomogenen) Intensitätsverteilung im Strahlengang
des Strahlenbündels eine dieses Strahlenbündel in vorgebbaren (insbesondere periodischwiederkehren@den
oder statisch verteilten) zeitlichen Abständen mehrfach abdeckende Blende vorgesehen
ist, wobei die Bewegungen und/oder die (insbesondere zeitlich veränderliche) Form
der Blende derart gewählt sind, daß der die Blende durchsetzende Teil des Strahlenbündels
im zeitlichen Mittel die gewünschte Intensitätsverteilung aufweist. (Unter Intensitätsverteilung
im Strahlenbündel ist hierbei sinngemäß die Intensität pro Raumwinkeleinheit oder
pro Flächeneinheit auf dem zu bestrahlenden Objekt zu verstehen, wobei die Intensität
entweder in physikalischen Einheiten [Energie pro Zeiteinheit] oder in biologischen
Einheiten [Röntgen pro Zeiteinheit] gemessen wird.) Mit einer derartigen ein Strahlenbündel
in der beanspruchten Weise mehrfach abdeckenden Blende kann im zeitlichen Mittel
praktisch jede beliebig inhomogene Intensitätsverteilung in jede andere gewünschte
- selbstverständlich unter Herabsetzung der Gesamtintensität - umgewandelt werden.
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In der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen werden
im Zusammenhang mit den Fig. i und 5 Einzelheiten der Erfindung erläutert.
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Fig. i zeigt das Vakuumgefäß einer Elektronenschleuder und zwei Blenden
in perspektivischer Darstellung; Fig.2 gibt in schematischer Darstellung den Elektronenaustritt
aus dem Vakuumgefäß einer Elektronenschleuder wieder; Fig. 3 zeigt die Intensitätsverteilung
der aus einer Elektronenschleuder austretendenElektronenstrahlung in einem Schnitt
parallel zum Elektronenaustrittsfenster der Elektronenschleuder; Fig. 4 zeigt eine
erfindungsgemäße Blendenanordnung; Fig. 5 stellt eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen
Blendenanordnung dar.
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Nach Fig. i und 2 tritt aus dem Vakuumgefäß i einer Elektronenschleuder
durch das Austrittsfenster 2 ein Elektronenstrahl 3 aus, der zunächst in einer Folie
4 gestreut wird 'und dann auf einen Auffänger 5 trifft. Mit 6 ist der Querschnitt
des Elektronenstrahlenbündels auf dem Auffänger 5 bezeichnet, wie er erscheint,
wenn die Streufolie4 entfernt wird. Der Querschnitt des Elektronenstrahlenbündels
nach Einfügung der Streufolie 4 in den Strahlengang ist Mit 7 bezeichnet. Die' Streufolie
4 dient bei der in Figur i und 2 dargestellten Anordnung zur Erhöhung der Divergenz
des Elektronenstrahles, ohne daß hierdurch eine Verschiebung der Intensitätsverteilung
innerhalb des Elektronenstrahles erzielt wird-.
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Die Intensitätsverteilung I des Elektronenstrahles längs der y-Richtung
(Fig. 2) ist in Fig. 3 angegeben. Wie man ersieht, weist sie einen unregelmäßigen
Verlauf
auf. Entspiechende Inhomogenitäten können auch in der zur y-Richtung senkrechten
z-Richtung auftreten (Fig. i).
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Zur Beseitigung von Inhomogenitäten in der z-Richtung dient eine Blendenanordnung,
wie sie in Fig. 4 schematisch dargestellt ist. Vor dem Austrittsfenster 2 des Vakuumgefäßes
i der Elektronenschleuder ist eine bewegliche Schlitzblende io vorgesehen, deren
Schlitz ii schmaler ist als der Querschnitt des aus dem Austrittsfenster 2 austretenden
Elektronenstrahles. Diese Schlitzblende ist in zwei Schienen 12 und 13 so- geführt,
daß sie senkrecht zur z-Richtung mittels eines Hebefarmes 14, dessen freies Ende
15 in einer Kurbelwelle 16 gelagert ist, periodisch bewegt werden kann.
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Eine rotierendeBlende, die zurHerstellung einer gewünschten Intensitätsverteilung
der von einer quasi punktförmigen Gammastrahlenquelle 2o ausgehenden Strahlung benutzt
werden kann,, ist in Fig. 5 dargestellt. Sie besteht aus einem Führungsring 21,
der in drei Rädern 22, 23 und 24 gelagert ist und der von .einem Antrieb 25, der
an eines der Räder, 22, gekuppelt ist, gedreht werden kann. In dem Führungsring
21 befindet sich eine Gammastrahlen absorbierende Blende 26 , die eine zur Achse
des Führungsringes 21 symmetrische Form aufweist. Das Zentrum des Führungsringes
21 liegt im Zentralstrahl 27 des Gammastrahlenbündel und mit seiner Ebene senkrecht
zu diesem Zentralstrahl 27. Wird der Führungsring 21 gedreht, so dreht sich auch
die Blende 26 und absorbiert die Gammastrahlen, die auf sie fallen, und zwar nach
Maßgabe der Breite der Blende 26. in ihrer Bewegungsrichtung und nach ihrer Geschwindigkeit.
Es ist eine Aufgabe der Rechnung, geeignete Blenden 26 zu finden, um aus der von
der Gammastrahlenquelle ausgehenden Intensitätsverteilung der Strahlung eine gewünschte
Intensitätsverteilung herzustellen.