专利名称:电离室的制作方法
本发明涉及的是用于测定电离辐射束强度的电离室，特别是但不仅仅是涉及适宜于测定由放射医疗用的直线加速器产生的电子束强度的透射电离室(transmission ionisation Chamber)。
电离室和直线加速器一道使用来测定直线加速器产生的电子束强度，也可以用于测定由电子束打在一个靶上产生的X射线束的强度;将电离室的输出进行积分，则可测定一段工作时期所产生的总辐射剂量，当需要辐射剂量输出时，电离室可偶合一装有关闭直线加线加速器的控制装置。适宜的情况是，先将整个电子束通过任何用以改变电子束特性的吸收或散射材料后再将整个束通过电离室。在使用中如有需要，可使用不同直径的束。
电离室含有可电离的气体，并且含有两个间隔的电极，为了产生电场(例如140V/mm)，在两电极间加以电压。当电离辐电子束进入电离室时，气体的某些原子或分子电离，电流在两极间流动，电流值与辐射的强度和电极间气体的原子或分子数目(即气体的重量)成止比。
电离室可是开式的，也可是闭式的。在开式电离室中，在环境压力和环境温度下电极之间的气体所存在的情况是，当环境压力和环境温度变化时，电极间气体的重量随气体的膨胀或收缩而改变，于是必须对电离室重新校准;或者，为了对于电离室的输出提供电补偿，可以在电离室上接以压力和温度敏感装置。但是具有这杆的装置时，要要想获得希望的精确度(如比1%好)是困难的，这种敏感装置和与其相关的电路构成了潜在的误差来源和在医疗应用中特别不希望有的不安全性。
在闭式电离室中，气体和两个电极均在壁厚足以阻止环境压力和温度对气体变化的影响的密封室内，室中气体的体积和其两极间气体的重量在所希望的操作压力和温度范围内基本上保持衡定，然而，一般来说至少对于测定电子束的强度而言，希望电离室存在有极少量的散射电子束的材料，足以提供基本上坚固的室的材料厚度，可根据在室前补偿电子束的可能性(即在电子束截面上获得均匀的特性)来进行限制。
根据本发明，测定电离辐射束强度的装置包含一密封的室，室内含有约在环境压力下可电离的气体，室内含有两个对置的电极，该电极间加有电压，以便使由于电离辐射进入室内的结果产生电离电流，电离室具有可形变的结构，这样室内所说气体的体积随环境压力和温度而变化，而且在相应的环境温度和压力的操作范围内，在所说电极间的活性区内测得的在与贯穿所说电极的线正交的平面中，单位面积上所说气体的重量基本上是恒定的，在使用中活性区流过电离电流。
如果在所说活性区中气体体积VA小于电离室中的气体的总体积VT，则在活性区中单位横截面积上气体的重量可基本上恒定，如果在所说的操作范围内环境压力和/或温度变化使VA和VT的变化分别为△VT，并且△VA/VA基本等于△VT/VT。
为了有助于在电极间得到一个基本均匀的电场，简化电离室的设计和结构，适宜的办法是使所说的电极基本上是平面的、具有基本上平行的相对的表面，并且所说的相应操作范围内当室中的气体体积和环境在力和温度的变化相适应时，所说的表面依然基本上平面的并且基本上保持平行。
将电极适当置于电离室的相对的两壁之间，此相对的两壁沿着其周边靠一个或多个另外的壁可形变地联接起来，这种排置方式可以使电离室中气体体积能够适应(至少一部分)环境压力和温度的变化。电离室中气体的总体积基本为第一体积V1和第二体积V2的总和，第一体积V1是以所说相对的两壁为边界的，它包含所说活性区的整个体积，第二体积V2是以一个或多个所说的另外的壁为边界的。
当所说电离室的气体体积在所说的相应操纵范围内变化适合环境压力和环境温度变化时，为了简化电离室的设计和结构，VA/V1的比可基本保持不变。
当所说电离室的气体体积在所说的相应操纵范围内适合环境压力和温度变化时，为进一步简化设计和结构，每个所说的相对的两壁的形状和大小可基本上保持不变。
为了使电离室的结构更为简化和紧凑，包含所说另外壁的一个或多个壁可以是可形变薄膜材料。适宜的情况是，所说可形变薄膜材料的另外的壁沿所说的相对的两个壁中的一个壁的四周形成一个环，所说环的内周边固定于所说的一个相对的壁上，所说环的外周边固定于基本上刚性支撑件上。所说可形变薄膜材料的另外一个壁可与另一壁相对，为使活性区的气体重量维持恒定，所说可形变薄膜材料的另一壁应当被一开口所分开，开口的平均宽度基本上小于所说电极之间开口的平均宽度。
为了进一步简化结构，所说的两个电极中至少有一个电极可以处于所说的相对的两壁中相应的一个壁的内表面上。为了使呈现于电离辐射束中的散射材料重量特别低，所说的两相对的壁中至少有一个壁具有电绝缘材料，而所说的两个电极中至少有一个电极应当在其上有导电层。适宜的情况是，该装置含有第一片可形变薄膜材料，形成所说的一个相对壁的内表面固定在相当大的张力下，沿内表面的周边将其固定于框架件上;形成所说的薄膜材料的外表面在相当小的张力下固定在框架件和支撑件之间。该装置可含在相当大的张力下固定的第二片可形变的薄膜材料以形成两相对壁中的另一个壁，沿周边将其固定在框架和支撑件上，所说支撑件连接在所说框架件上。
现在通过实施例并参考附图来介绍本发明的实施方案，在附图中图1是体现本发明的电离室的剖面示意图。
图2是相应图1电离室的剖面图，它的体积增加了(例如由于环境压力的降低)。
示于附图中的电离室是一全场透射电离室(full-field transmission ionisation Chamber)，它与直线加速器一道使用以测定直线加速器产生的电子束的强度和或者使电子束打在透射X-射线靶(transmission x-ray traget)上所生的X-射线束的强度。该电离室在垂直于附图的水平面上呈园形。为清楚起见，电离室的高度(垂直尺寸)相对于它的直径做了放大。此电离室含有两个相对的板1和2，各自是薄的、可形变的塑性材料，每一个板的内表面上有一薄的金属涂层(即彼此相对的面上)。板1和板2例如可从市面上买到，它们为镀铝的聚脂薄膜，聚酯厚度为12μm，铝的光密度为2.5。例如用粘接剂把板1粘接于框架和支撑环3上，框架和支撑环3的适宜材料例如是铝，其粘接方式是，在相当高的张力下至少把板1的一部分固定在环的内周边内。板2例如用粘接剂粘接于框架环4上，框架环4的外径基本上等于环3的内径，其粘接方式是，在相当高的张力下用类似的方式把板2的一部分固定在环4内周边里。板2成辐射状从环4向外延伸到其内径比环4的外径大的支撑环5。按这样一种办法把板2粘接到环5上，在相当低的张力下，在环4和环5之间把板2的环形圈部分6固定。(环3至环5基本上是刚性的)。具有电绝缘材料的环5粘接在环3上，这样电离室的内部(以板1、板2以及环3和环5为边界的区域)是不透气的。此电离室内含有气体，例如在大约环境压力下的空气。(电离室的布局如附图所示，为支撑环4的重量，室内部压力略高于外面的压力。)敷于板1上的金属被靠近环3并和环3同心的环缝(附图中的7)所断开缝7为边界的敷金属的园形区域形成一个电极。被绝源的导体铅(未示出)是连接其上的电线，它通过环5中的孔(未画出)从电离室中引出(在环5中插入铅后将孔密封)。敷于板2上的金属层没有被断开，它在环5内周边中的园形区域形成了第二个电极。板2的一部分(未示出)可延伸超出环5的外周边，另一导体铅(未示出)在电离室的外部与板2上的金属敷层相连。
此电离室适于测定直径不超过环4内径的电子束或X射线束的强度。在测定时，电离辐射束以近似垂直于板1和2的方向通过电离室。在电极间加上电压，板1基本上维持地电位，在板2上施加以负电压;环3和与环3相连并且处于缝7外面板1的金属敷层接地。进入室内的高能电子或X射线使其中的气体电离，在施加电压条件下导致板1和板2上的两极间产生电流，通过连于板1电极上的铅来探测该电离电流。电离电流流动的活性区基本上是延伸在板1和2之间的竖园柱体，该园柱体的一端是板1上的电极。平面平行的电极(在板2上的电极呈辐射状向外延伸超出活性区)和连接电离室内下部分的接地导体表面(据此提供一个“保护环”)确保了电离室活性区内的电场基本上均匀而且垂直于电极，同时还保证了电离室内泄漏的电流基本上不影响沿着连接于板1电极上的铅流出的电流。
电流值与电离辐射的强度及电离室活性区内气体分子的数目(或气体的重量)成正比。
电离室的结构是这样的，要使它内部的气体总体积VT与环境压力和温度的变化相适应。和图1相比，图2所示的是体积增加了的电离室(例如，由于环境压力的降低或环境温度的增加)，为清楚起见，体积的变化在附图中被放大。固定板2环形部分6的张力和固定相对板1和板2相对的园形部分的张力之间的差异导致了温度和压力在典型的操作范围内变化时，这些园形部分的横切面形状(在附图平面中的)基本上保持不变(在这种情况下基本上是平面)。环状部分6的弯曲而造成的体积改变成使延伸到环4外周边的板2的园形部分变得与其本身正交，正如附图中所示的那样。
应当这样布局，以便在电离室中气体的总体积变化时，该装置活性区内气体的分子数(或气体的重量)基本上应保持恒定。由于在这种情况下活性区的体积VA，小于电离室总的内体积VT，所以在VT变化时，通过使VA/VT的比率基本保持恒定来达到上述目的。总的体积VT可认为(参看图1)是第一体积V1和第二体积V2之和;体积V1的竖园柱体直径等于环3的内径，高等于板1和板2之间的空间距离;V2具有环形横切面，它是以板2环状部分6、3的相对表面、环5的内园表面以及体积V1为边界所围定的部分;图1中的虚线标出了V1和V2之间的边界面(环形)。为了简化设计和结构，活性区的体积VA与V1之间成恒定的比(基本上是板1上电极面积与环3内板1的面积之比)。当气体膨胀时(图2)，第一体积V1增加△V1，第二体积V2增加△V2;图2中的虚线标出了△V1和△V2的边界。应当这样装配，使V1的增加的比例△V2/V1基本等于V2增加的比△V2/V2，这个增加的比例也基本等于VA的增加比和VT的增加比。上述情况是使具有环形横切面的体积V2的高度基本小于具有园形横切面的体积V1的高度而得到的，于是补偿了这样的事实，即V2高度跨越环6的变化从V1的高度变化(环6的内周边)到零(环6的外周边)不等。
上述参照附图所介绍的这种实施方案总的来讲已被实现并发现操作可靠而准确，当环境压力在平均值周围波动±10%、温度在平均值周围波动±30℃(周°K表示近似等于典型室温的±10%)下操作时其精确度要比1%好。
包含有作为电子束源用直线加速器的辐射医疗装置，可以包含一对体现本发明的连贯电离室(Succesive ionisation Cham-bess)，这一对电离室可以位于远离能够将发射的靶插入射线束(用于X-射线医疗而不是电子束医疗的位置，紧靠用以改进穿过电子束或X-射线束强度均匀性的一个或多个箔的位置。在这样一个位置上，电子束的直径仍然很小，电子束是从装置真空系统的出口分出的(即在直线加速器很短，与在病人身体上所用的治疗入射线束基本上共线的场合下，为直线加速器本身的出口;或在比较长的直线加速器的场合下，偏转电子束用弯磁场装置的入口)。虽然射线中心部分可以垂直通过每一个室，但是，鉴于束的发散，束的外部区域将按与法线倾斜的方向通过。为了获得不受环境压力和环境温度影响的电离电流，在电极间测定的单位面积(处于与这些方向垂直的平面中)上的气体重量应当基本上不随压力和温度而变化。
作为上述电离室的代替方案，体现本发明的一种电离室例如可以含有两个相对的电极，这两个电极设置在一对相对的、可形变连接的、刚性相当好的材料壁之间(考虑到如何降低单位横切面积上散射材料的重量，最好应当将电离室置于射线束之中)。一个电极不必在一个壁的内表面，但从机械角度来看，它可以有别于壁，在上述实施方案中，电极例如为一在绷紧的可变形薄片上的导电层，该薄片靠壁支撑并借助如上面介绍的那种的环4连接到一壁上(环在电离室内)。
正如上面所指出的那样，根据本发明的电离室设计相当简化，所用的几个部件价格低廉。虽然上面介绍的特殊设计的电离室适宜用作透射电离室来测定直线加速器产生的电子束的强度，但是根据本发明的电离室并不局限于这样的应用，特别鉴于它可以制得结构简单而紧凑，例如它们可用在诊断用的X射线装置中。
权利要求
1.一种测定电离辐射束强度的装置，所说的装置含有一密闭的室，所说的室含有在接近环境压力下可电离的气体，两个相对的电极，所说的两个电极适于在它们之间加以电压、由于电离辐射进入所说的室的结果而产生电离电流，在所说的装置中，所说的室为可形变的结构，这样使得室中所说的气体体积随环境压力和温度的改变而变化在相应的环境压力和环境温度操作范围内，在所说两极间的活性区内在与贯彻所说电极的线正交的平面中单位面积上所说气体重量基本保持恒定，在使用中电离电流流过所说的活性区。
2.根据权利要求
1的一种装置，其中在所说活性区的气体体积VA小于所说室中气体的总体积VT，在所说的操作范围内，由于环境压力和/或环境温度的变化分别使VA和VT产生的变化△VA和△VT，使△VA/VA基本等于△VT/VT。
3.根据权利要求
1或2的一种装置，其中所说的电极基本上是平面、基本上平行的相对表面，由于在所说室内气体的体积在操作的环境温度和环境压力范围与所说温度和压力的变化相适应，所以所说表面基本上仍是平面，并且基本上仍保持平行。
4.根据权利要求
2或从属于权利要求
2的权利要求
3的一个装置，其中电极设置在一对相对的室壁之间，所说壁通过一个或多个其他的壁在其周边可形变连接起来，在室中气体的总体积VT基本上是第一体积V1和第二体积V2之和，所说的第一体积V1是以所说的相对的室壁为边界，并且包含全部所说活性区，所说的第二体积V2是以一个或多个所说的其它的壁为其边界的。
5.根据权利要求
4的一个装置，其中由于室内的气体体积在所说的相应的操作范围内与环境压力和温度的变化相适应，所以VA/V1的比基本上是保持恒定的。
6.根据权利要求
4或5的一个装置，其中，由于室中气体的体积在操作环境温度和环境压力范围内与环境温度和压力变化相适应，所以所说的一对相对的壁的形状和大小基本上保持不变。
7.根据权利要求
4至6中任一权利要求
的一个装置，其中包含所说的其它壁的一个或多个壁具有可形变的薄膜材料。
8.根据权利要求
7的一个装置，其中所说的另外的可形变薄膜材料壁形成绕所说一对相对壁中一个壁的环，所说环的内周边连接到所说的一个相对的壁上，所说环的外周边连接于基本上为刚性的支撑件上。
9.根据权利要求
8中所要求的一个装置，其中，所说的可形变薄膜材料的一个其它壁与另外一个其它壁相对，借助一个平均宽度大大低于所说电极间该缝平均宽度的缝使之从中分开。
10.根据权利要求
4或前面从属于权利要求
4的任一权利要求
的一个装置，其中所说的两个电极中至少有一个电极是在所说的一对相对壁中相应一个壁的内表面。
11.根据权利要求
10中从属于权利要求
7至9中任一权利要求
的一个装置，其中，在所说的一对相对的壁中至少有一个壁具有电绝缘可形变的薄膜材料，至少所说的一个电极是在其上的导电层。
12.根据权利要求
8或9，或根据权利要求
10或11中从属于权利要求
8或9的一个装置，其中含有第一片可形变薄膜材料，所说的薄膜材料片形成所说的一个相对壁的内表面是在比较高的张力下固定的，该片沿该内表面的周边固定在框架件上，形成所说环的外表面是在比较低的张力下固定在框架件和支撑件之间。
13.根据权利要求
12的一个装置，所说的装置包括在比较高的张力下固定的第二片形变的薄膜材料以形成所说一对相对壁中另一个壁，所说的第二个膜片是沿它的周边固定在框架件和支撑件上，所说的支撑件固定在其上。
14.一个测定电离辐射束强度的装置，它基本上和文中参照附图所介绍的装置相同。
15.一个产生在束截面上基本均匀的电子束的设备，其中包含根据前面任何一项权利要求
所述的置于电子束径中的装置。
专利摘要
一用于测定电离辐射束强度和放射治疗的电离室，其输出信号与环境压力及温度无关，在束下单位面积的散射物质重量低。该电离室的结构是可变的，以使室内的气体体积与环境压力及温度适应，和使两极间活性区单位面积的气体重量基本恒定。适宜的是，两电极是可形变塑性膜片(1、2)上的导电层，膜片(2)的外环状部分(6)在两基本是平的、平行的相对室壁间提供了一可形变的连接，以相对的壁为边界并包括活性区的容积的变化比例(ΔV
文档编号H01J47/00GK85106814SQ85106814
公开日1987年3月11日 申请日期1985年9月11日
发明者基思·约翰·拉金 申请人:菲利浦光灯制造公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan