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Title:
DEVICE FOR ENERGY DETERMINATION AND DETERMINATION OF A DEPTH DOSE DISTRIBUTION OF PARTICLE RADIATION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/217320
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for energy determination and determination of a depth dose distribution of particle radiation, at least comprising a radiation detector (3) having an objective lens for the spatially resolved detection of photons, and a phantom (1) which is in the form of a wedge and has a first and a second face (1F, 2F) arranged at a 90° angle relative to one another, a third face 3F opposite the angle formed by the first and second face (1F, 2F), as well as an interaction layer (2) at least made of a luminescent material. According to the invention, the interaction layer (2) is arranged on the phantom (1) on the third face (3F), and the second face (2F) is parallel to a plane of the radiation detector (3).

Inventors:
DITTWALD ALINA HANNA (DE)
FANSELOW TIMO (DE)
BUNDESMANN JÜRGEN (DE)
Application Number:
PCT/DE2023/100332
Publication Date:
November 16, 2023
Filing Date:
May 09, 2023
Export Citation:
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Assignee:
HELMHOLTZ ZENTRUM BERLIN FUER MAT UND ENERGIE GMBH (DE)
International Classes:
G01T1/169
Domestic Patent References:
WO2014189260A12014-11-27
WO2005119295A12005-12-15
Foreign References:
CN110988957A2020-04-10
Other References:
VON C. KUNERT ET AL.: "A Multi-leaf Farraday Cup Especially for the Therapy of Ocular Tumors with Protons", 5TH PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL PARTICLE ACCELERATOR CONFERENC 2014 (IPAC'14, June 2014 (2014-06-01), pages 2149 - 2152
VON J. MEDIN ET AL.: "lonization chamber dosimetry of proton beams using cylindrical and plane parallel chambers. Nw versus NK ion chamber calibrations", PHYSICS IN MEDICINE & BIOLOGY, vol. 40, 1995, pages 1161 - 1176
VON S. BEDDAR ET AL.: "Exploration of the potential of liquid scintillators for real-time 3D dosimetry of intensity modulated proton beams", MEDICAL PHYSICS, vol. 36, no. 5, 2009, pages 1737 - 1743, XP012130007, DOI: 10.1118/1.3117583
Y. FUKUSHIMA ET AL.: "Development of an easy-to-handle range measurement tool using a plastic scintillator for proton beam therapy", PHYSICS IN MEDICINE AND BIOLOGY, vol. 51, 2006, pages 5927 - 5936, XP020096044, DOI: 10.1088/0031-9155/51/22/014
VON L. KELLETERS. JOLLY: "A mathematical expression for depth-light curves of therapeutic proton beams in a quenching scintillator", MEDICAL PHYSICS, vol. 47, no. 5, 2020, pages 2300 - 2308
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Claims:
  Patentansprüche 1. Vorrichtung zur Energiebestimmung und Bestimmung einer Tiefendosisverteilung von Teilchenstrahlung mindestens umfassend, - einen Strahlungsdetektor (3) mit einem Objektiv zur ortsaufgelösten Erfassung von Photonen, - ein Phantom (1) in Form eines Keils, mit einer ersten und einer zweiten Fläche (1F, 2F) welche in einem 90° Winkel zueinander angeordnet sind und einer dritten Fläche 3F gegenüber dem Winkel der ersten und zweiten Fläche (1F, 2F), - eine Wechselwirkungsschicht (2), mindestens gebildet aus einem Leuchtstoff, wobei die Wechselwirkungsschicht (2) auf dem Phantom (1) auf der dritten Fläche (3F) angeordnet ist und wobei die zweite Fläche (2F) parallel zu einer Ebene des Strahlungsdetektors (3) angeordnet ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Keil angeordnet ist, so dass die Wechselwirkungsschicht (2) zwischen den Keilen liegt. 3. Vorrichtung zur Energiebestimmung und Tiefendosisverteilung von Teilchenstrahlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in einem Gehäuse zur Abschirmung (4) untergebracht ist.  
Description:
  Bezeichnung Vorrichtung zur Energiebestimmung und Bestimmung einer Tiefendosisverteilung von Teilchenstrahlung Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energiebestimmung und Bestimmung einer Tiefendosisverteilung von Teilchenstrahlung, wie eine solche z.B. in der Protonentherapie von Tumoren zum Einsatz kommt. Stand der Technik Vorrichtungen zur Energiebestimmung und Bestimmung einer Tiefendosisverteilung von Teilchenstrahlung sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Tiefendosisverteilung von Teilchenstrahlung beschreibt dabei die absorbierte Strahlungsenergie eines Teilchenstrahls in Abhängigkeit von der sogenannten Laufstrecke, d.h. der in der bestrahlten Materie zurückgelegten Strecke der Teilchen im Teilchenstrahl. Zur Bestimmung der Tiefendosisverteilung im sogenannten Weichgewebe (alles Gewebe außer Knochen) wird die Tiefendosisverteilung üblicherweise in einem sogenannten Wasserphantom gemessen. Phantome sind Gebilde, die physikalische Eigenschaften, wie z. B. das Absorptionsverhalten eines biologischen Gewebes, nachformen. Das Verhalten der Teilchenstrahlen in Weichgewebe ist dem im Wasser sehr ähnlich, so dass die im Wasserphantom gewonnenen Erkenntnisse über die Beschaffenheit des Teilchenstrahls auf das Weichgewebe übertragbar sind. Anstelle von Wasserphantomen ist auch ein Kunststoff oder ähnliche Materialien, welcher eine dem lebenden Gewebe vergleichbare Durchgängigkeit für ionisierende Strahlung einer eingesetzten Quelle aufweist, einsetzbar. Entscheidend ist auch hier die Wasseräquivalenz, die der eines Wasserphantoms gleichkommt. Gängige wasseräquivalente Kunststoffe und andere wasseräquivalente Materialien sind solche die eine Dichte nahe 1 g/cm 3 haben und   überwiegend aus den leichten Elementen Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff zusammengesetzt sind, wie z.B. solche aus der nicht abgeschlossenen Gruppe Polymethylmethacrylat (PMMA, auch als „Plexiglas®“ bekannt), Polyethylen, Polystyrol, Epoxidharze, Urethan und Vaseline. Die Energiebestimmung eines Teilchenstrahls, insbesondere eines überwiegend monoenergetischen Strahls, lässt sich über die Eindringtiefe in einem Material und damit auch in einem Phantom bestimmen. Hierzu werden die Vorrichtungen üblicherweise entsprechend kalibriert. Neben einem im Absorptionsverhalten dem Weichgewebe angepassten Phantom, aus einem entsprechenden Material, ist die Tiefendosisverteilung eines Teilchenstrahls und ebenso die Energiebestimmung in Materialien zu ermitteln, die in ihrem Absorptionskoeffizienten nicht dem Weichgewebe angepasst sind, wenn entsprechende Umrechnungsfaktoren durch Kalibrierung bekannt sind. Im Sinne der Erfindung ist von daher unter dem Begriff Phantom auch ein solches subsumiert, das aus einem Material gefertigt ist, dass einen anderen Absorptionskoeffizienten als den von Weichgewebe aufweist. Die Energiedosis ist dabei die, durch die Teilchenstrahlung auf die Materie in einem Volumenelement übertragene Energie, d.h. durch die Materie absorbierte Energie pro Masse des Volumenelements. Die Einheit ist Gray (Zeichen: Gy, Einheit: J/kg). Die Energiedosisleistung ist der Quotient aus der absorbierten Energiedosis innerhalb einer bestimmten Zeit (Gy/h). Nach Eintritt in Materie werden die Teilchen eines Teilchenstrahls auf ihrer Laufstrecke dabei nach und nach absorbiert und kommen nach einer für ihre Energie charakteristischen Laufstrecke vollständig zum Stehen, d.h. sind nach dieser Strecke vollständig absorbiert. Der Verlauf bzw. die Änderung des Grades der Absorption über die Laufstrecke, der die Tiefendosisverteilung bestimmt, hängt dabei von der Art der Teilchen im Teilchenstrahl ab und ist für diese charakteristisch. Im Sinne der Erfindung sind Teilchenstrahlen alle solche, die aus geladenen Teilchen bestehen und insbesondere positiv geladenen Teilchen wie Protonen und Kohlenstoffionen oder andere Kationen. Überwiegend monoenergetische Protonen- oder Kationenstrahlen,   d.h. solche mit überwiegend einheitlicher Energie, zeigen in der Tiefendosisverteilung hierbei eine so genannte Bragg-Kurve mit einer steilen Zunahme der Energiedosis, d.h. der Absorption, in Form einer Spitze (auch als Bragg-Peak bezeichnet) am Ende der Laufstrecke. Auf dieser Eigenschaft der Absorption von Protonen- oder Kationenstrahlung, d.h. die Ausbildung eines Bragg-Peaks in der Tiefendosisverteilung im Gewebe, basiert deren Nutzung z.B. zur Behandlung von Tumoren, in dem gezielt ein Volumen im tieferliegenden Gewebe, in Abhängigkeit von der Energie der Protonen oder Kationen, einer hohen Dosis ausgesetzt werden kann. Für die Planung von therapeutischer Strahlung ist es damit unerlässlich, im Voraus die Tiefendosisverteilung und Energie eines einzusetzenden Teilchenstrahls zu bestimmen und an die therapeutischen Erfordernisse anzupassen sowie zu kontrollieren. In dem Aufsatz 1 von C. Kunert et al. (A Multi-leaf Farraday Cup Especially for the Therapy of Ocular Tumors with Protons, in 5th Proceedings of the International Particle Accelerator Conferenc 2014 (IPAC’14), Dresden, Germany, June 2014, S 2149-2152) ist eine Vorrichtung zur Energiebestimmung und Tiefendosisverteilung von Teilchenstrahlung, insbesondere von Protonenstrahlen, offenbart, die einen mehrfächerigen Faraday-Becher (engl. multi-leaf faraday cup, MLFC) umfasst. Der MLFC besteht aus einem Stapel alternierender elektrisch isolierender und elektrisch leitender Platten. Jede leitende Platte ist mit einem Amperemeter verbunden. Durch die Anzahl und Schichtdicke der verwendeten Platten (hier 50 Kanäle) ist das Absorptionsverhalten von Teilchenstrahlung in einer bestimmten Strecke von Wasser nachzubilden. Die Herstellungskosten für einen MLFC sind jedoch hoch. Die zu bestimmende Energie der Teilchenstrahlung ist zudem begrenzt auf die Dicke des Vorabsorbers, welcher den Bragg-Peak in den Messbereich des MLFC bringt. Die Auflösung einer Messung beträgt 0,1 mm und die Messdauer erfolgt in einem Bereich von 10 s - 20 s. Zudem wird nur der Bragg-Peak erfasst, was eine Limitierung der Information bedeutet. Die Firma DE.TEC.TOR. Devices and Technologies Torino Srl bietet ein Medizinprodukt („QEye“) zur Energiebestimmung und Tiefendosisverteilung von Teilchenstrahlung, insbesondere von Protonenstrahlen auf Grundlage der MFC- Technologie mit 512 Kanälen an. Die Auflösung beträgt 0,12 mm.   Zur Erfassung von Teilchenstrahlen vielfältig zum Einsatz kommen auch Ionisationskammern in Verbindung mit unterschiedlichen Phantomen, wie z.B. in dem Aufsatz 2 von J. Medin et al. (Ionization chamber dosimetry of proton beams using cylindrical and plane parallel chambers. Nw versus NK ion chamber calibrations, Physics in Medicine & Biology, Vol.40, 1995, S.1161 – 1176) beschrieben. Messungen dieser Art sind nachteilig mit hohen Messzeiten verbunden. Anstelle von Ionisationskammern sind auch andere Detektionssysteme, wie z.B. Dioden oder Kamerasysteme, wie z.B. so genannte CCD- (von engl. Charge Coupled Device) Kameras zu verwenden, wie z.B. in dem Aufsatz 3 von S. Beddar et al. (Exploration of the potential of liquid scintillators for real-time 3D dosimetry of intensity modulated proton beams, Medical Physics, Vol.36, No.5, 2009, S.1737 -1743) in Kombination mit einem Szintillator beschrieben. Auch derartige Messungen, sind mit dem Nachteil hoher Messzeiten behaftet. In dem Aufsatz 4 von Y. Fukushima et al. (Development of an easy-to-handle range measurement tool using a plastic scintillator for proton beam therapy, Physics in Medicine and Biology, Vol.51, 2006, S.5927–5936) wird das Tiefendosisprofil eines Protonenstrahls in einem Scintillator mit einer CCD-Kamera vermessen. Der hier beschriebene Aufbau ist erheblich groß dimensioniert und damit unhandlich. Der Bragg- Peak wird nur indirekt durch eine Berechnung verschiedener Verhältnisse erfasst. Die Auflösung liegt bei 0,24 mm/Pixel und ist damit eher als grob einzuordnen. Aufgabenstellung Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Energiebestimmung und Bestimmung einer Tiefendosisverteilung von Teilchenstrahlung anzugeben, die bei einer, gegenüber dem Stand der Technik verkürzten Zeitdauer Ergebnisse zur Energie und Tiefendosisverteilung von Teilchenstrahlung in einem, im Vergleich zum Stand der Technik, erweiterten Energiebereich liefert und zudem mit geringen Kosten herstellbar ist.   Die Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Energiebestimmung und Bestimmung einer Tiefendosisverteilung von Teilchenstrahlung umfasst dabei mindestens die im Folgenden aufgeführten Bauteile. Die Vorrichtung weist zunächst ein Phantom auf, welches insbesondere, wie es auch einer Ausführungsform entspricht, aus einem wasseräquivalenten Material gebildet ist und das mindestens eine erste und eine zweite Fläche aufweist, welche in einem 90° Winkel zueinander angeordnet sind und die Form eines Keils aufweist. Die erste und die zweite Fläche sind dabei in vorteilhafter Weise quadratisch ausgebildet. Dabei ist die erste Fläche für den senkrechten Einfall eines Teilchenstrahls vorgesehen und die zweite Fläche dazu, parallel gegenüber einem ebenen ortsauflösendem Strahlungsdetektor angeordnet zu werden. Der Keil umfasst ferner eine dritte Fläche, die dem 90° Winkel zwischen erster und zweiter Fläche gegenüber angeordnet ist und zusammen mit der ersten und der zweiten Fläche ein irreguläres dreieckiges Prisma komplettiert, das im Falle des Keils noch durch zwei seitliche Flächen (Grundflächen des Prismas) abgeschlossen ist. Das Volumen des Phantoms ist dabei so ausgelegt, dass es das, von einem Teilchenstrahl über die gesamte Laufstrecke des von dem Teilchenstrahl zu bestrahlenden Volumen, d.h. den ganzen Strahl von der ersten Fläche bis zur vollständigen Absorption oder ,im Falle von Elektronen, mindestens einer genügenden Absorption umfasst. Das Volumen ist von daher gegebenenfalls an die Energie und einen Durchmesser des Teilchenstrahls anzupassen. Das Material ist hierbei erfindungsgemäß insbesondere, wie es auch einer Ausführungsform entspricht, ein Kunststoff oder ähnliches Material, welcher eine dem lebenden Gewebe vergleichbare Durchgängigkeit für ionisierende Strahlung einer eingesetzten Quelle aufweist. Ein solches Phantom wird in der Strahlenmedizin, im Falle das es überwiegend aus Wasser gebildet ist, auch als Wasserphantom bezeichnet. Gängige wasseräquivalente Kunststoffe sind z.B. solche aus der nicht abgeschlossenen Gruppe Polymethylmethacrylat (PMMA, auch als „Plexiglas®“ bekannt), Polyethylen, Polystyrol, Epoxidharze, Urethan und Vaseline. Das Material des Phantoms ist in vorteilhafter   Weise strahlenhart, d.h. haltbar gegenüber der Teilchenstrahlung aber auch gegenüber elektromagnetischer Strahlung. Auf der dritten Fläche des Keils ist eine Wechselwirkungsschicht aufgebracht, die mindestens einen Leuchtstoff umfasst. Ein Leuchtstoff im Sinne der Erfindung ist ein Material, das beim Durchgang von geladenen Teilchen, durch Wechselwirkung mit den Teilchen in Form von Stoßprozessen, in einen angeregten Zustand überführt wird, der unter Aussendung von elektromagnetischer Strahlung, zumeist im Spektrum des sichtbaren Lichts, spontan relaxiert (Fluoreszenz). Die Wechselwirkungsschicht kann dabei in Form einer Folie vorliegen, die auf die der dritten Fläche des Keils angeordnet ist. Die Wechselwirkungsschicht kann aber ebenso auf die dritte Fläche des Keils abgeschieden werden. Das Material der Wechselwirkungsschicht ist in vorteilhafter Weise strahlenhart, d.h. haltbar gegenüber der Teilchenstrahlung aber auch gegenüber elektromagnetischer Strahlung. Materialien, die geeignet sind für einen Leuchtstoff, sind insbesondere solche die spontan emittieren, wie z.B. solche der nicht abgeschlossenen Gruppe bestehend aus: mit Thallium dotiertes Cäsiumiodid (Th:CsI), Cäsiumiodid (CsI), mit Terbium dotiertes Gadoliniumoxysulfid (Tb:Gd2O2S), Bismuth-Germanium-Oxid (Bi 4 Ge 3 O 12 ), Bariumfluorid (BaF), Yttrium-Aluminium-Granat (Y 3 Al 5 O 12 ), Calciumwolframat (CaWO 4 ), mit Europium dotiertes Calciumfluorid (Eu:CaF 2 ) . Der Leuchtstoff ist ebenso aus einem organischen Szintillator in Verbindung mit einem weiteren fluoreszierenden Material herstellbar. Für jeden Leuchtstoff muss gegebenenfalls eine Korrektur der erhaltenen Signale betreffend ungewünschte Effekte, insbesondere dem sogenannten „Quenching“ vorgenommen werden, wie es z.B. in dem Aufsatz 5 von L. Kelleter und S. Jolly (A mathematical expression for depth-light curves of therapeutic proton beams in a quenching scintillator, Medical Physics, Vol.47 (5), 2020, S.2300 – 2308) beschrieben ist und dem Fachmann ansonsten bekannt. Die Wechselwirkungsschicht ist dabei immer so auf der dritten Fläche des Keils angeordnet, dass diese bis zu der gemeinsamen Kante der dritten und der ersten Fläche des Keils reicht. Dies ist für die Anwendung der Vorrichtung zur Energiebestimmung und Bestimmung der Tiefendosisverteilung unerlässlich, da der erste Berührungspunkt (bzw. -linie) des Teilchenstahls mit der Wechselwirkungsschicht einem Nullpunkt (Anfangspunkt) der Laufstrecke im Phantom entsprechen muss, da ansonsten die Laufstrecke nicht zur Gänze erfasst wird und somit die entsprechenden   Analysen zur Energiebestimmung und Bestimmung der Tiefendosisverteilung fehlerhaft sind. Zusätzlich bedeckt die Wechselwirkungsschicht in vorteilhafter Weise die gesamte dritte Fläche des Keils. Kalkulationen zur Dimensionierung des Keils und der Wechselwirkungsschicht, so dass ein Teilchenstrahl in seiner ganzen Laufstrecke im Volumen des Phantoms liegt und von der Wechselwirkungsschicht erfassbar ist, müssen so nicht getrennt zwischen Wechselwirkungsschicht und Keil erfolgen. Das Material des Phantoms muss für die von der Wechselwirkungsschicht im Bestrahlungsfall ausgesendete elektromagnetische Strahlung (zumeist im Spektrum des sichtbaren Lichts) weitestgehend (> 95 %) transparent sein. Weiterhin umfasst ist als Bauteil der Vorrichtung ein Strahlungsdetektor zur ortsaufgelösten Erfassung von Photonen (der elektromagnetischen Strahlung aus der Wechselwirkungsschicht), wie ein solcher z.B. durch eine sogenannte CCD-Kamera oder in vorteilhafter Weise durch einen aktiven Pixeldetektor in CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor)-Technik gegeben ist. Andere Detektorsysteme wie z.B. sogenannte Imaging Plates, Röntgenfilme oder ähnliches sind möglich, erfordern aber gegebenenfalls eine Anpassung in der Auswertung. Der Detektor muss dabei mindestens in einem zu erwartenden Intensitätsbereich und Energiebereich einer auf ihn einfallenden, von der Wechselwirkungsschicht emittierten elektromagnetischen Strahlung (Photonen, zumeist im Spektrum des sichtbaren Lichts) empfindlich sein. Die ortsaufgelöste Erfassung ist zudem so auszugestalten, dass eine, in Abhängigkeit der zu charakterisierenden Teilchenstrahlung auftretende Tiefendosisverteilung, z.B. in Form einer Bragg-Kurve, eines Teilchenstrahls genügend aufgelöst darstellbar ist, üblicherweise in einem Bereich von 0,01 mm 2 /Pixel - 1 mm 2 /Pixel. Die Fläche des ortsauflösenden Strahlungsdetektors ist dabei parallel zu der zweiten Fläche des Phantoms angeordnet. Die Größe der Fläche des ortsauflösenden Strahlungsdetektors ist unter der Berücksichtigung eines möglicherweise zwischen dem Phantom und dem Detektor angeordneten Objektivs, wie es einer Ausführungsform entspricht (siehe unten), der Eindringtiefe (Laufstrecke) eines Teilchenstrahls in dem Phantom und senkrecht dazu dessen Durchmesser anzupassen. Diese Größen bewegen sich üblicherweise in Bereichen von einigen Centimetern.   In vorteilhafter Weise handelt es sich bei dem zu charakterisierenden Teilchenstrahl um einen homogenen Strahl. Strahlbreite und Laufstrecke des Strahls müssen zudem mit der Dimensionierung des Phantoms und der Wechselwirkungsschicht korrelieren. Der Teilchenstrahl ist gegebenenfalls in seinem Durchmesser auf die Phantomgröße anzupassen, z.B. in dem er mit einer Blende beschnitten wird. Zwischen dem Phantom und dem ortsaufgelösten Strahlungsdetektor ist weiterhin in vorteilhafter Weise ein Objektiv anzuordnen, dass die elektromagnetische Strahlung aus der Wechselwirkungsschicht bündelt und auf den Strahlungsdetektor abbildet, so dass ein günstiges Verhältnis von Bild und Abbild auf dem Strahlungsdetektor bewirkt ist, wie es auch einer Ausführungsform entspricht. Der Abstand zwischen dem Objektiv und dem Phantom und/oder dem Strahlungsdetektor ist somit ebenfalls an die Laufstrecke des Teilchenstahls im Phantom anzupassen. Die Größen der ersten und zweiten Fläche des Phantoms und die Größe der Wechselwirkungsschicht sowie deren, mit den Flächennormalen der ersten und der zweiten Fläche gebildeten Winkel sind dabei einem Durchmesser und einer Eindringtiefe im Phantom eines, mit der Vorrichtung in Hinblick auf eine Tiefendosisverteilung zu charakterisierenden Teilchenstrahls anzupassen. Die Wechselwirkungsschicht ist demnach in einem Winkel zu der ersten Fläche angeordnet, der ein vollständiges Durchqueren der Wechselwirkungsschicht, durch einen auf die erste Fläche senkrecht einfallenden Teilchenstrahl bis zu dessen maximaler oder mindestens zu erreichender (bei Elektronen) Eindringtiefe gebildetes bestrahltes Volumen in dem Phantom, in Richtung des Teilchenstrahls, gewährleistet. Die Vorrichtung ist demnach an einen Energiebereich, der die Eindringtiefe in dem Phantom bestimmt, und den Durchmesser des durch die Vorrichtung zu charakterisierenden Teilchenstrahls anzupassen. Die Größenordnungen und Bereiche dieser Parameter eines Teilchenstrahls sind dem Fachmann dabei durch anderweitige Bestimmung zumindest in einer genügenden Annäherung bekannt oder experimentell gesondert zu bestimmen. Das von einem Teilchenstrahl gegebener Energie und Durchmesser erzeugbare bestrahlte Volumen in einem Material, aus dem das Phantom gebildet ist, sollte in vorteilhafterweise von dem Phantom der Vorrichtung zur Gänze umfasst sein.   In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Wechselwirkungsschicht zwischen zwei baugleichen Keilen angeordnet. Diese Ausführungen bietet eine bessere Stabilität und Handhabung der Vorrichtung. In einem Verfahren, in dem die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Energiebestimmung und Bestimmung einer Tiefendosisverteilung von Teilchenstrahlung zur Charakterisierung eines Teilchenstrahls genutzt wird, ist die erste Fläche des Phantoms der Vorrichtung auf einen bereitgestellten, einfallenden Teilchenstrahl senkrecht auszurichten und dies so, dass der Teilchenstrahl die Wechselwirkungsschicht erfasst und dabei immer die Kante der ersten mit der dritten Fläche des Keils mit eingeschlossen ist, so dass der Nullpunkt der Laufstrecke des Teilchenstrahls im Phantom immer durch die Wechselwirkungsschicht mit erfasst wird. In vorteilhafter Weise ist der Teilchenstrahl mit seinem Durchmesser geringer als die Abmessungen der ersten Fläche und zur Gänze von der Wechselwirkungsschicht erfassbar. Die Dimensionierung des Teilchenstrahls ist durch Blenden zu beeinflussen und anpassbar. Der Teilchenstahl bildet dann in dem Keil des Phantoms ein durch Ihn bestrahltes Volumen, das entlang der gesamten Laufstrecke, in Abhängigkeit von der bereits zurückgelegten Laufstrecke jeweils durch die Wechselwirkungsschicht begrenzt ist. Der Teilchenstrahl bewirkt in der Wechselwirkungsschicht die Emission von elektromagnetischer Strahlung (zumeist im Spektrum des sichtbaren Lichts) und dies in Entsprechung zu der Tiefendosisverteilung, das heißt der absorbierten Strahlungsenergie am jeweiligen Ort auf der Strecke des Eindringens des Strahls bis zu dessen maximaler Eindringtiefe. Die nach der Bestrahlung von der Wechselwirkungsschicht emittierte elektromagnetische Strahlung ist dann durch den ortsauflösenden Strahlungsdetektor, der parallel zu der zweiten Fläche des Phantoms angeordnet ist, in der Projektion der bestrahlten Wechselwirkungsschicht (die, die in dem bestrahlten Volumen des Phantoms liegt) auf die Ebene des Strahlungsdetektors, detektiert und in ihrer Intensitätsverteilung abgebildet. Es wird somit ein Abbild der Tiefendosisverteilung generiert. In einer dritten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Gehäuse zur Abschirmung des Einflusses von elektromagnetischer Strahlung (Licht) untergebracht, welche eine Öffnung als Strahleinlass gegenüber der ersten Fläche des   Phantoms aufweist. Alle Komponenten der Vorrichtung sind innerhalb der Abschirmung angeordnet. Der ortsauflösende Strahlungsdetektor ist üblicherweise mit einer Ausleseelektronik versehen und zur Datenverarbeitung mit einer Einrichtung zur Datenverarbeitung und graphischen Darstellung verbunden. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt dabei insbesondere in der, durch die Wahl des Phantoms mit Wechselwirkungsschicht, der Art der Wechselwirkungsschicht und des ortsauflösenden Strahlungsdetektors bedingten Messzeit von < 1 Sekunde. Zudem ist die Vorrichtung kostengünstig und einfach im Aufbau sowie leicht an vorgegebene Bedingungen anzupassen. Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll in einem Ausführungsbeispiel und anhand von zwei Figuren näher erläutert werden. Die Figuren zeigen: Fig.1: Schematische Darstellung eines Querschnitts durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem a) höher energetischen, einfallenden Teilchenstrahl und b) einem Teilchenstrahl mit niedrigerer Energie als in a). Fig.2: Tiefendosisverteilung eines Teilchenstrahls (Zählrate vs. Erstreckung entlang der Laufstrecke); Auswertung aus einer Messung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung a) gemäß Fig.1a) und b) gemäß Fig.1b). In dem Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Energiebestimmung und Tiefendosisverteilung von Teilchenstrahlung, wie eine solche auch schematisch in der Fig.1 (a) und b)) gezeigt ist, ist das Phantom 1 gebildet aus Polymethylmethacrylat und hat die Abmessungen von Breite (b) 5 cm, Höhe (h) 3 cm und Tiefe (senkrecht zur Blattebene) 3 cm und ist aus zwei Keilen gebildet. Die Wechselwirkungsschicht 2 ist gegeben durch eine Folie die als Leuchtstoff Terbium   dotiertes Gadoliniumoxysulfid umfasst (Tb:Gd2O2S). Die Wechselwirkungsschicht 2 ist in einem Winkel ^ von 15° zur zweiten Fläche 2F des Phantoms 1 auf der dritten Fläche 3F angeordnet und erstreckt sich von einer Kante zur diagonal gegenüberliegenden Kante (Abbildung nicht maßstabgetreu). Der Keil, welcher gebildet ist aus der ersten Fläche 1F, der zweiten Fläche 2F und der dritten Fläche 3F ist erkennbar. Zusätzlich ist zur besseren Handhabung ein zweiter Keil angeordnet, so dass die Wechselwirkungsschicht 2 zwischen den Keilen liegt. Der ortsauflösende Strahlungsdetektor 3 ist gegeben durch eine käuflich erwerbbare Digitalkamera basierend auf CMOS-Technik mit integriertem Objektiv, die über 1.3 MP bei einer Auflösung von 1280x1024 und einer Bildfrequenz von 85 fps verfügt, und dies bei einer minimalen Beleuchtungsdauer von 11 µs. Die Vorrichtung ist innerhalb einer Abschirmung 4 aus Metall angeordnet, die eine Öffnung 5 zum Einlass eines Teilchenstrahls aufweist und ansonsten die Vorrichtung vollständig umfasst und vor Lichteinfall schützt. Die Öffnung 5 ist gegenüber der ersten Fläche 1F des Phantoms 1 angeordnet, so dass ein Teilchenstrahl senkrecht auf die erste Fläche 1F des Phantoms 1 einstrahlbar ist. In Fig.1 sind zudem zu Illustrationszwecken einfallende Teilchenstahlen (durchgezogene Linien) mit eingezeichnet. Der Bereich eines potentiellen, weiteren Strahlverlaufs des Teilchenstrahls hinter der Wechselwirkungsschicht 2 (gestrichelte Linie) und die Apertur des Objektivs des Strahlungsdetektors 3 (strichpunktierte Linie) sind mit angegeben. In Fig.1a) ist ein Teilchenstrahl, der im Ausführungsbeispiel ein Protonenstrahl ist, gezeigt, mit einer Energie von 68 MeV, die genügt, dass die Laufstrecke des Strahls nach 3,5 cm endet. Der Durchmesser des Strahls beträgt dabei 10 mm (Abbildung ist nicht maßstabgetreu). In Fig.1b) hat der Protonenstrahl eine niedrigere Energie von 50 MeV, bei dem gleichen Durchmesser. Die Laufstrecke endet hier nach 2,1 cm. Es gelangt somit nur ein Teil des Strahls zur Auswertung. Wird der Anteil des Teilchenstrahls, der von der Wechselwirkungsschicht 2 erfasst wird zu klein bzw. reicht die Laufstrecke des Strahls über den letzten Schnittpunkt mit der Wechselwirkungsschicht 2 hinaus, sind Anpassung der Dimensionierung des Phantoms 1 und Anordnung der Wechselwirkungsschicht 2 nötig. In der Fig.2 sind die Auswertung des Tiefendosisprofils der Teilchenstrahlen, welche im Ausführungsbeispiel Protonenstrahlen sind für a) Fig.1a) und b) Fig.1b) gezeigt. Die   Auftragung entspricht Zählrate ([a.u.]) über die Strecke im Bild des Detektors in mm. Es ist zum einen das Tiefendosisprofil (---) entlang der Lauftrecke gezeigt und zum anderen der Querschnitt ( ^ ^ ^) des Abbilds des Teilchenstrahls auf dem Detektor 3. Die Erstreckung des Tiefendosisprofil beginnt nach dem ersten Peak, welcher aus einer Reflexion innerhalb des Keils resultiert und endet in der Spitze des Bragg-Peaks. Der Querschnitt ist durch einen Schnitt quer zur Laufstrecke des Teilchenstrahls erhalten und das Tiefendosisprofil über die Summation über den Querschnitt im Abbild im Detektor. Die zugrunde liegenden Aufnahmen mit dem Strahlungsdetektor für die Auswertung sind jeweils in einer Zeit von 1 Sekunde aufgenommen. Die Erfindung verbindet wie gezeigt vorteilhaft eine kostengünstige, einfache und zeitsparende Erfassung einer Energie und eines Tiefendosisprofils eines Teilchenstrahls.