Brevet FR2134296A1 — publié le 19721208

La présente invention se rapporte aux appareils utilisant des faisceaux de "rayonnements ionisants", et concerne plus particulièrement les dispositifs de mesure des "débits de dose" de ces faisceaux. béta, constitués d'électrons, ou à celle des rayons gamma, constitués de photons£ Dans toute la suite, on désignera par "rayonnements ionisants" de tels faisceaux sans distinguer entre les 10 aisposx"cxx sexon _i_ * invention étant les mêmes. le "débit de dose" de tels faisceaux de rayonnements est connu dans la technique comme étant la quantité de rayonnement électromagnétique exprimée en Roentgens,(ou "dose") reçue, par unité de temps, par une cible bombardée par ce faisceau. 15 Un dispositif de mesure du débit de dose d'un faisceau doit fournir, outre des informations de mesure de débit, des informations sur la position et l'homogénéité du faisceau, les dispositifs habituellement employés à cet effet sont des chambres d'ionisation,constituées d'une électrode collectrice isolée, 20 de forme circulaire, et placée entre deux plaques, l'ensemble étant approximativement perpendiculaire à la direction du faisceau. l'information de positionnement est obtenue par comparaison des signaux électriques fournis par chacun des quatre quadrants, isolés, de l'électrode collectrice ; l'information de débit est 25 fournie par addition des signaux électriques fournis par lesdits quadrants. Pour des raisons de sécurité, les règlements internationaux régissant ce domaine prescrivent que tout dispositif de mesure de débit de dose comporte deux systèmes de mesure de débit de 30 dose séparés, afin de permettre une détection immédiate de l'éventuelle défaillance d'un des systèmes. Gela est obtenu en général par l'adjonction d'une seconde chambre d'ionisation dont l'électrode collectrice n'est pas nécessairement fractionnée en quadrants isolés, cette seconde chambre étant destinée uniquement à la 35 mesure du débit de dose. 5 Ces rayonnements peuvent appartenir à la famille des rayons physiques respectifs mis en Jeu dans 7, 15608 * - ■ " ZI34296 Les principaux inconvénients connus d'un tel dispositif sont de faire appel à deux chambres d'ionisation de structures totalement différentes, associées à des circuits distincts, compliquant la fabrication et augmentant notablement son prix de 5 revient industriel. La présente invention a pour objet un dispositif de mesure du débit de dose d'un faisceau de rayonnements ionisants comportant deux systèmes de mesure de débit de dose séparés, et évitant les inconvénients précédents. Plus précisément, ce dispositif est 10 constitué de deux chambre d'ionisation identiques, assurant chacune Xr, mesure du débit de dose du faisceau, et comportant chacune deux demi-électrodes collectrices isolées situées entre deux plaques j ces chambres sont placées perpendiculairement au faisceau, de telle -sorte que les lignes de séparation des demi-électrodes 15 soient orientées perpendiculairement l'une par rapport à l'autre, afin de fournir de plus, par comparaison des signaux électriques obtenus, des informations sur la position du faisceau. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins s'y rapportant où. : 20 _ la figure 1 représente un mode de réalisation d'une chambre d'ionisation du dispositif de mesure selon l'invention ; - la figure 2 représente schéaatiquement la disposition des électrodes collectrices des chambres d'ionisation du dispositif de mesure selon l'invention ; 25 - la figure 3 est le schéma des chaînes de traitement des signaux électriques fournis par les électrodes collectrices du dispositif de mesure selon l'invention. La figure 1 représente un mode de réalisation d'une des chambres d'ionisation constituant le dispositif de mesure selon 30 l'invention. Cette chambre comporte deux plaques métalliques 11 et 12 et une électrode collectrice 13, placées approximativement perpendiculairement à la direction du faisceau de rayonnements ionisants 1. L'électrode collectrice 13 est constituée d'^un support 35 isolant, dont la forme est de préférence celle d'un disque très plat, recouvert sur chacune de ses deux faces de dépôts métalliques 14 et 15, de forme semi-circulaire et reliés électriquement 71 15608 2134296 à l'extérieur par des connexions 16 et 17. Cette électrode peut être réalisée par dépôts d'aluminium sur une feuille d'une matière plastique connue sous le nom de "Mylar". En fonctionnement, les plaques 11 et 12 sont reliées à la 5 même borne de la haute tension, l'électrode collectrice 13 étant reliée à l'autre borne ; dans un exemple de réalisation, les plaques sont portées à un potentiel positif de 300 volts et l'électrode collectrice à un potentiel égal à celui du sol. L'ionisation produite par le passage du faisceau 1 à travers 10 la chambre crée, sur les électrodes, un courant électrique dû à la collection des particules chargées ; dans l'exemple de polarisation donné ci-dessus, les plaques 11 et 12 collectent les électrons et l'électrode 13 collecte les ions produits par l'ionisation. L'électrode 13 étant séparée en deux demi-électrodes 14 et 15, 15 la comparaison, par différentiation. par exemple, des courants obtenus lors du passage du faisceau 1 sur les connexions 16 et 17, fournit des informations d'une part sur l'homogénéité du faisceau 1 et d'autre part sur la position de ce faisceau dans une direction perpendiculaire à la ligne de séparation des demi-électrodes 14 et 20 15. Le dispositif, selon l'invention, de mesure de débit de dose du faisceau de rayonnements ionisants, est constitué par deux chambres d'ionisations identiques à celle représentée figure 1» La figure 2 donne une vue schématique des positions respectives 25 des électrodes collectrices de ces deux chambres d'ionisation. Sur ce schéma sont représentées deux électrodes collectrices identiques à l'électrode 13 de lè figure 1, respectivement constitués d'une part par deux demi-électrodes 20 et 21 et leurs connexions 22 et 23, et d'autre part par deux demi-électrodes 24 30 et 25 et leurs connexions 26 et 27. Ces électrodes sont placées perpendiculairement à l'axe de symétrie 2 du système, de façon que les axes de séparation des demi-électrodes, respectivement Y et H pour les première et seconde électrodes collectrices., soient perpendiculaires entre eux. 35 le fonctionnement d'un dispositif comportant deux chambres . d'ionisation, dont les électrodes collectrices présentent la con- 71 15608 4 2W296 figuration décrite figure 2, est le suivant : lors du passage d'un faisceau de rayonnements ionisants dans la direction de l'axe 2, il apparaît, ainsi qu'il a été montré plus haut, des courants sur les demi-électrodes 20, 21, 22 et 23, 5 respectivement , C^-, C^ et C^ . la comparaison des courants et ,ainsi qu'il a été également dit plus haut, fournit une information sur la position du faisceau par rapport à l'axe H, perpendiculaire à la ligne de séparation des demi-électrodes 20 et 21. De même, les courants C, et C. 3 4 10 fournissent par comparaison, la position du faisceau sur l'axe V. La position du faisceau est ainsi parfaitement déterminée par rapport à l'axe de symétrie 2 du dispositif. La figure 3 représente-- schématiqw,eïaen.t ' des chaînes de traitement des courants , C0^ et C^, fournis par les demi-électro-15 des collectrices du dispositif de mesure de débit de dose selon l'invention. Chacun des courants C^ , , C^ et C^ est traité par une chaîne composée d'un dispositif adaptateur d'impédance, par exemple un amplificateur, respectivement 31, 32, 33 et 34, en série 20 avec un amplificateur différentiel à deux entrées, respectivement 35, 36, 37 et 38 ; les informations obtenues en fin de chaîne sont appelées respectivement Sj ,3g , et En fonctionnement, les amplificateurs différentiels 35 et 37 étant utilisés en additionneurs, sont obtenuescomme sorties et 25 les mesures de débit de dose, effectuées indépendamment respectivement par les première et seconde chambres d'ionisation î en effet, comme il a été dit plus haut, l'information de débit de dose est fournie par la variation de potentiel de l'ensemble de l'électrode collectrice, ce qui se traduit par l'addition des 30 potentiels des demi-électrodes. Comme sorties S2 et sont obtenues les informations de positionnement du faisceau par rapport à l'axe de symétrie 2 (figure 2). En effet, l'amplificateur différentiel 36 effectuant la différence entre les signaux Cg et C^ , le signal électrique représente le déplacement du faisceau 35 par rapport à l'axe 2 le long de l'axe H (figure 2). De même, l'amplificateur différentiel 38 effectuant la différence entre les 71 15608 2134296 signaux et 0^ , le signal représente le déplacement du faisceau par rapport à l'axe 2 le long de l'axe V. Le dispositif de mesure selon l'invention permet ainsi d'obtenir deux mesures de débit de dose séparées et des informations 5 de positionnement du faisceau à l'aide de deux ensembles (chambre d'ionisation et chaînes de mesure) identiques, structure dont les principaux avantages sont une simplification de réalisation du dispositif, un découpage et"une implantation des fonctions facilitées. 10 Ce dispositif permet également la réduction du nombre de dispositifs adaptateurs d'impédance de cinq à quatre : .... .an effet, les dispositifs connus dans la technique en nécessitent quatre pour la première chambre et un pour la seconde chambre, cette dernière effectuant seulement la mesure du débit 15 de dose. Un autre avantage du dispositif selon l'invention est une amélioration du rapport signal/bruit j en effet , d'une part le signal fourni par une demi-électrode est double de celui fourni par un quadrant dans les mêmes conditions, et d'autre part le 20 bruit est le même pour une demi-électrode que pour un quadrant si les causes sont extérieures à la mesure de débit » A titre d'exemple, le dispositif selon l'invention, comportant deux chambres d'ionisation dont les plaques sont portées à + 300 Volts, traversé en régime impulsionnel soit par un faisceau 25 d'électrons dont l'énergie est comprise entre 7 et 32 MeV , soit par un faisceau de photons d'énergie égale à 25 MeV,, a fourni un courant moyen compris entre 30 nA et 500 nA. Le dispositif selon l'invention peut être utilisé pour la mesure du débit de dose de tout faisceau de rayonnement s 30 ionisants tels que, par exemple, les faisceaux produits dans les accélérateurs médicaux. 71 15608 6 2T 7*296- BBvmniUAnnom 1 - Dispositif de mesure de débit de dose d'un faisceau de rayonnements ionisants comprenant au moins une paire d'électrodes collectrices séparées par une bande isolante et disposées sur la trajectoire dudit faisceau dans un plan perpendiculaire à ce fais- 5 ceau, et des moyens de traitement des signaux électriques délivrés par lesdites électrodes collectrices et fournissant des informations de débit de dose et de positionnement dudit faisceau, caractérisé par le fait que lesdites électrodes collectrices sont situées dans une chambre d'ionisation disposée sur le trajet du faisceau et 10 contenant un gaz ionisable, ledit faisceau ionisant ledit gaz sur sa trajectoire et lesdites électrodes étant polarisées de façon à recueillir les ions résultant de l'excitation dudit gaz par le faisceau. 2 - Dispositif de mesure de débits de dose selon la revendica-15 tion 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une première et une deuxième paire d'électrodes parallèles entre ailes, et disposées respectivement dans deux chambres d'ionisation successives, la bande de séparation des deux électrodes de ladite première paire faisant un angle différent de zéro avec la bande de séparation des 20 deux électrodes de ladite deuxième paire, l'intersection desdites bandes étant sur l'axe dudit dispositif. 3 - Dispositif de mesure de débits de dose selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdites bandes de séparation desdites première et deuxième paires d'électrodes sont perpendicu- ?5 laires entre elles. 4 - Dispositif de mesure de débits de dose selon la revendication 3, caractérisé par le fait que, dans chacune desdites chambres d'ionisation, chaque électrode desdites paires d'électrodes accélératrices est reliée à une chaîne de traitement des signaux électri- 30 ques recueillis, lesdites chaînes comportant chacune un dispositif adaptateur d'impédance connecté, pour la première des deux chaînes, à un additionneur des signaux fournis par chacune desdites paires d'électrodes, cette chaîne donnant une information de débit de dose du faisceau, et pour la seconde chaîne, à un soustracteur des 71 15608 7 2134296 signaux fournis par les électrodes de chacune desdites paires d'électrodes, cette chaîne donnant l'information de déplacement de ce faisceau le long d'un axe perpendiculaire à ladite bande de séparation.