Конструкция электродной системы ионизационной камеры
DESIGN OF ELECTRODE SYSTEM OF IONISATION CHAMBER

Изобретение относится к области атомной физики, к регистрации фотонного либо электронного излучения, в частности, в медицинской физике, а более конкретно, к конструкции электродной системы ионизационной камеры.
Электродная система ионизационной камеры является ее важнейшей функциональной частью, наряду с корпусом, рабочим газовым наполнением, электрическими соединителями.
Под электродной системой подразумевается совокупность электродов ионизационной камеры (высоковольтный, собирающий, охранный и т.п.), а также изоляторов того либо иного типа, с помощью которых электроды соединяются между собой и с другими функциональными частями ионизационной камеры. К примеру, изолятор может быть выполнен из плоской тонкой пластины с высокими диэлектрическими свойствами, а электрод может быть нанесен на эту пластину тем или иным способом в виде тонкого слоя из какого-либо материала с хорошей электрической проводимостью. Такая конфигурация электродной системы носит наименование плоско-параллельной.
Известны различные типы конструкций ионизационных камер: с плоско-параллельными электродными системами, цилиндрическими электродными системами, сферическими электродными системами, описанные в следующих патентах:
Патент US 3852610 A (Transmission ion chamber) раскрывает конструкцию электродной системы ионизационной камеры. Электродная система содержит четыре внутренних собирающих электрода и четыре внешних собирающих электрода, один охранный электрод.
Недостатком является отсутствие центрального круглого электрода. Кроме того, охранный электрод не окружает полностью собирающие электроды ионизационной камеры, а также их контактные площадки.
Патент US 3997788 A (Device for monitoring the position, intensity, uniformity and directivity of an ionizing radiation beam) описывает ионизационную камеру с несколькими электродными системами, содержащими по четыре собирающих электрода, полностью окруженных охранным электродом. При этом собирающие электроды равной площади, сложной формы.
Отсутствие осевой симметрии электродов относительно пучка излучения ускорителя усложняет процедуру обработки полезного сигнала ионизационной камеры и определение таких параметров пучка как симметрия и однородность мощности дозы в пучке.
Патент WO 1981003084 А1 (A method and a device relating to a transmission ion chamber) описывает электродную систему ионизационной камеры, в которой восемь собирающих электродов.
Недостатком является отсутствие охранного электрода, препятствующего возникновению токов утечки.
Патент ЕР 0071826 А2 (Dose monitor chamber for electron or X-ray radiation) описывает электродную систему, состоящую из двух собирающих электродов сложной неправильной формы, помещенных внутрь охранного электрода.
Недостатком является невысокое разрешение двухэлектродной конструкции по отношению к нарушению симметрии и однородности мощности дозы в пучке.
В качестве аналога выбрана электродная система, описанная в патенте CN 108550516 А (Multi-channel ionization chamber of medical linear accelerator, and collecting electrode thereof). Описывается электродная система, состоящая из пяти собирающих электродов, которые полностью не помещены внутрь охранного электрода, контактные площадки собирающих электродов также не помещены внутрь охранного электрода.
Недостатком аналога является то, что охранный электрод полностью не окружает собирающие электроды, что приводит к возникновению токов утечки через участки поверхности изоляционного материала, не защищенные охранным электродом. Это ухудшает точность измерений.
Цель изобретения: уменьшение влияния токов утечки на результаты измерений ионизационного тока.
Указанный результат достигается за счет того, что собирающие электроды электродной системы полностью помещены внутрь охранного электрода. При этом контактные площадки собирающих электродов также расположены внутри охранного электрода.
В разработанной нами ионизационной камере, применяющейся в системе мониторинга дозы комплекса КЛТ-6, используется плоскопараллельная конструкция электродной системы.
Общий вид электродной системы представлен на рис. 1.
Принципиально электродная система ионизационный камеры представляет собой плоскую подложку-изолятор (рис. 1, поз. 1), изготовленную из материала с высокими изоляционными свойствами, например из керамики или полимерного материала. На подложку-изолятор нанесен проводящий слой из материала с низким электрическим сопротивлением, например из меди или алюминия, являющийся собирающим электродом электродной системы (рис. 1, поз. 2).
Подложка-изолятор имеет несколько крепежных отверстий, расположенных по периметру, которые позволяют соединить электрод с корпусом ионизационной камеры (рис. 1, поз. 5).
Проводящий слой собирающего электрода ионизационной камеры разделен на пять электрически изолированных между собой областей равной площади (рис. 1, поз. 2), каждая из которых имеет свою контактную площадку (рис. 1, поз. 4) для передачи ионизационного тока к регистрирующей аппаратуре, например измерителю тока (рис. 2). Таким образом, собирающий электрод ионизационной камеры является многосекционным.
Наличие нескольких секций собирающего электрода позволяет контролировать ионизацию в различных частях рабочего объема ионизационной камеры независимо, наделяя ионизационную камеры свойством позиционной чувствительности к ионизирующему излучению.
Равная площадь собирающих электродов обеспечивает равную чувствительность всех секций ионизационной камеры к ионизирующему излучению.
Кроме нескольких секций собирающего электрода на подложку-изолятор нанесен так называемый охранный электрод (рис. 1, поз. 3). Принципиальное отличие между собирающими электродами и охранным электродом лежит в форме последнего.
Собирающие электроды имеют контактные площадки (рис. 1, поз. 4), позволяющие подсоединить электродную систему ионизационной камеры к каким-либо измерительным приборам или другим частям ионизационной камеры. Контактные площадки охранного электрода (рис. 1, поз. 6) заземляются при использовании электродной системы в ионизационной камере.
Охранный электрод полностью охватывает собирающие электроды, включая контактные площадки, таким образом, чтобы исключить протекание каких-либо омических токов утечки между собирающими электродами и каким-либо иным электродом ионизационной камеры, например высоковольтным.
Принцип действия охранного электрода представлен на рис. 2. Стрелкой на рис. 2 изображен путь протекания тока утечки.
Физически механизм действия охранного электрода (рис. 2, поз. 3) основан на замыкании токов утечки (рис. 2, поз. 7) с высоковольтного электрода (рис. 2, поз. 8) на землю или корпус ионизационной камеры (рис. 2, поз. 10). При этом разность потенциалов между охранным электродом и собирающими отсутствует (рис. 2, поз. 9), что исключает возможность протекания омических токов утечки между ними.