Mikrostrahl- und Röntgen-FLASH-Strahlentherapie sind innovative Konzepte, die eine geringere Toxizität des Normalgewebes in der Radioonkologie versprechen, ohne die Tumorkontrolle zu beeinträchtigen. Derzeit besteht ein Bedarf an kompakten, krankenhausbasierten Strahlungsquellen, um die klinische Umsetzung dieser neuen Behandlungsstrategien zu erleichtern. Wir bauen aktuell den ersten Prototyp einer Linienfokus-Röntgenröhre auf, eine vielversprechende Technologie, die ultrahohe Dosisleistungen liefern kann. Hier untersuchen wir Konzepte für ein effektives Wärmemanagement, eine Voraussetzung für die Leistungsfähigkeit der Quelle.

Für verschiedene Brennfleckbreiten haben wir den Temperaturanstieg numerisch mit Monte-Carlo-Simulationen und Finite-Elemente-Analysen (FEA) untersucht. Wir haben die Temperatur und die thermischen Spannungen am Brennfleck mit einer kommerziellen Röntgenröhre mit ähnlichen Leistungsmerkmalen verglichen. In Monte-Carlo-Simulationen und FEA haben wir die thermische Belastung des Vakuumkammergehäuses durch streuende Elektronen bewertet. Darüber hinaus diskutieren wir aktive Kühlstrategien und stellen ein Design des rotierenden Targets vor.

Herkömmliche Brennfleckbreiten führten zu einem Temperaturanstieg, der von der Wärmeleitung dominiert wurde, während sehr enge Brennflecken zu einem Temperaturanstieg führten, der von der Wärmekapazität des Targetmaterials dominiert wurde. Aufgrund des Betriebs an der Wärmekapazitätsgrenze war der Temperaturanstieg am Brennfleck geringer als bei der untersuchten kommerziellen Röntgenröhre. Daher wurde die thermische Belastung im Brennfleck der LFxT als unkritisch angesehen. Die Wärmekapazitätsgrenze erlaubt sehr hohe Leistungsdichten am Brennfleck der LFxT und ermöglicht damit sehr hohe Dosisleistungen. Numerische Simulationen haben gezeigt, dass die durch Streuelektronen verursachte Wärmebelastung eine aktive Kühlung erfordert.

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