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Die
Erfindung betrifft einen Patiententisch zur Strahlungsbildaufnahme
mit einer oberseitigen, vorzugsweise im Wesentlichen ebenen Patientenauflagefläche.
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Im
Rahmen einer Strahlungsbildaufnahme, vornehmlich einer Röntgenaufnahme
wird über
eine Strahlungsquelle Strahlung emittiert, die einen Patienten,
der beispielsweise auf einem Patiententisch liegt, durchstrahlt
und hierüber
eine hinter dem Patienten angebrachte Röntgenfilm-Kassette oder ein Festkörper-Strahlungsdetektor
belichtet wird. Zur Einstellung der Belichtungsfläche sind
röhrenseitig ein
oder mehrere Blenden vorgesehen, über die der Strahlengang kollimiert
werden kann. Dementsprechend werden zumeist Röntgenfilm-Kassetten unterschiedliche
Kassettenformate verwendet, während Festkörper-Strahlungsdetektoren
in der Regel eine weitgehend einheitliche Größe haben. In jedem Fall sind
Strahlungsquelle, Patient und Kassette bezüglich einander zu justieren,
d.h. der Zentralstrahl der Röhre
(Zentrum des Strahlenkegels) muss durch die Mitte der Untersuchungsfläche und
durch die Mitte der Kassette/des Detektors gehen. Die Justage von Strahlungsquelle,
Patientenuntersuchungsgebiet und Kassette/Detektor wird heute entweder
manuell von Hilfspersonal durchgeführt, wobei der Strahlengang
und die Kollimierung in der Regel durch ein Strichlichtvisier und
ein Leuchtfeld auf dem Patienten angezeigt wird. Die Kassettenpositionierung
erfolgt in der Regel optisch nach Gefühl und Erfahrung oder mit Hilfe
von Rastern (z.B. Mittenposition der Kassette unter dem Tisch).
Eine andere Justierungsmöglichkeit
besteht darin, die Position von Strahler und Kassette/Detektor mittels
Sensoren zu erfassen und mittels elektromechanischer Steuerung (sogenannter Nachlaufsteuerung)
die Kassette/den Detektor dem Strahler in eine justierte Mittenposition
nachzuführen.
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Zwar
werden zunehmend die Film-Folien-Systeme bzw. die Speicherfolien-Kassetten
durch Festkörper-Strahlungsdetektoren
in der Radiologie ersetzt. Damit ändert sich aber lediglich die
Art der Bilderzeugung, die eingangs genannten Justageprobleme bleiben
aber weiterhin bestehen.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Möglichkeit
anzugeben, die mit der aufwendigen Justage verbundenen Schwierigkeiten, insbesondere
den zeitlichen Aufwand zu vermeiden.
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Zur
Lösung
dieses Problems zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Patiententisch durch einen integrierten
Festkörper-Strahlungsdetektor
mit einer im Wesentlichen der Größe der Patientenauflagefläche entsprechenden
Größe aus.
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Die
Erfindung beruht darauf, einen Festkörper-Strahlungsdetektor mit
Abmessungen zu verwenden, die einer üblichen Patientenauflagefläche, also
z.B. einer üblichen
Röntgentischplatte,
im Wesentlichen entsprechen. Derartige Patientenauflageflächen haben
eine Größe von z.B.
200 × 80
cm, die Größe des Festkörper-Strahlungsdetektors
sollte ähnlich
bemessen sein, z.B. 180–190
cm × 70–75 cm unter
Einhaltung eines geringen Randabstands. Nachdem der auf der Patientenauflagefläche liegende
Patient damit zur Gänze
oberhalb des Festkörper-Strahlungsdetektors
liegt, ist es für
die Bildaufnahme lediglich noch erforderlich, die Strahlungsquelle über dem
aufzunehmenden Untersuchungsbereich des Patienten, also dem Aufnahmefeld,
zu positionieren und das Strahlenfeld zu kollimieren, was manuell
oder elektronisch programmiert erfolgen kann. Im Rahmen der Bildaufnahme
wird dann nur ein Teil des flächenmäßig großen Strahlungsdetektors
belichtet, welcher Teil dann entsprechend ausgelesen wird und das
hierüber
aufgenommene Bild ermittelt und ausgegeben wird.
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Durch
Verwendung eines erfindungsgemäß dimensionierten
Festkörper-Strahlungsdetektors
entfallen vorteilhaft alle im Stand der Technik mit der Positionierung
bzw. Justierung verbundenen Tätigkeiten.
Die Aufnahmen sind wesentlich schneller und damit billiger durchzuführen, da
lediglich die Strahlungsquelle entsprechend einzurichten und zu
positionieren ist. Ein Patienten-Screening im Rahmen einer Durchleuchtungsuntersuchung
ist ebenfalls sehr schnell und einfach durchführbar und auch die Patienteneinrichtung
ist erleichtert, da der gesamte Körper "detektiert" werden kann.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens
ist vorgesehen, dass der Festkörper-Strahlungsdetektor
unterhalb einer strahlungstransparenten Schutzplatte angeordnet
ist, die gleichzeitig die Patientenauflagefläche bildet. Bisher im Stand
der Technik bekannte Festkörper-Strahlungsdetektoren
bestehen aus einem Träger
mit einer trägernah
angeordneten Pixelmatrix und einem matrixnah angeordneten Szintillator
zum Konvertieren der einfallenden Strahlung in eine von der Pixelmatrix
verarbeitbare Strahlung. Diese Detektorstruktur ist in einem Detektorgehäuse aufgenommen,
an dessen Strahleneintrittsseite eine strahlungstransparente Schutzplatte,
in der Regel eine dünnwandige
und trotzdem äußerst stabile
Kohlefaser-Verbundwerkstoff-Platte
angeordnet ist. Diese Schutzplatte wird nun ebenfalls klar entsprechend
dimensioniert und gleichzeitig als Patientenauflagefläche verwendet,
d.h. der Patient liegt unmittelbar auf der strahlungs- bzw. röntgentransparenten
Schutzplatte, unterhalb welcher sich der Festkörper-Strahlungsdetektor befindet.
Derartige Schutzplatten können
auch in der Größe einer
Patientenauflagefläche hinreichend
dünnwandig
bei extremer Stabilität
und Festigkeit hergestellt werden, wozu sich wie beschrieben insbesondere
Verbundwerkstoffe wie Kohlefaser-Verbundwerkstoffe und ähnliches
eignen. Sie kann eben oder wannenförmig gebogen sein.
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Nach
einer ersten Erfindungsalternative kann der Strahlungsdetektor einstückig ausgebildet sein,
d.h. die strahlungsaktive Pixelmatrix ist einstückig, wie auch die sonstigen
De tektorschichten bzw. -elemente. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, dass
sich der Strahlungsdetektor aus mehreren nebeneinander angeordneten
Detektorabschnitten zusammensetzt. Bei dieser Erfindungsausgestaltung werden
also einzelne Detektorabschnitte unmittelbar nebeneinander gesetzt,
so dass sie direkt aneinander stoßen und sich hierüber die
große
Detektorfläche
ergibt.
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In
Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, dass
ein Teil des Strahlungsdetektors zusammen mit einem entsprechenden
Abschnitt der Patientenauflagefläche
verschwenkbar, insbesondere in einer Vertikalstellung verschwenkbar
ist. Diese Erfindungsausgestaltung ermöglicht es, einen Teil des Detektors
z.B. vertikal zu stellen, um Aufnahmen mit einer horizontalen Einstrahlung zu
ermöglichen.
Beispielsweise kann das Kopfteil des Tischs angestellt werden, auch
ist es möglich,
einen Seitenabschnitt zu verschwenken etc. Die Verschwenkung kann
z.B. über
ein geeignetes Scharnier oder jede andere Schwenkverbindung realisiert
werden.
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Um
Horizontaleinstrahlungen nicht nur im Bereich des verschwenkbaren
Tischteils vornehmen zu können,
sondern auch an anderen Stellen, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung
des Erfindungsgedankens vor, Aufnahmemittel für wenigstens einen weiteren,
am Patiententisch vorzugsweise in einer Vertikalstellung anzuordnenden
Festkörper-Strahlungsdetektor
vorzusehen. Bei diesem Festkörper-Strahlungsdetektor
handelt es sich um ein geschlossenes Bauteil, d.h. der Detektor
ist in einem gekapselten Gehäuse
angeordnet, welches über
die Aufnahmemittel – die
vorzugsweise als Steck-, Rast- oder Klemmaufnahmen ausgebildet sind
und über
die zweckmäßigerweise
gleichzeitig eine elektrische Verbindung zu einer externen, dem
Auslesen des tischseitig angeordneten Festkörper-Strahlungsdetektor dienenden
Recheneinrichtung erwirkbar ist – am Patiententisch angekoppelt
wird. Sind mehrere Aufnahmemittel am Tisch randseitig vorgesehen,
so kann ein zusätzlicher
Detektor weitgehend beliebig positioniert werden. Die von diesem
zusätzli chen
Detektor gelieferten Bildinformationen werden gleichermaßen wie
auch die vom tischseitig integrierten Detektor gelieferten Bildinformationen über eine
gemeinsame Recheneinrichtung ausgelesen und verarbeitet.
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Neben
dem Patiententisch selbst betrifft die Erfindung ferner eine Einrichtung
zur Strahlungsbildaufnahme, umfassend eine Strahlungsquelle sowie einen
Patiententisch der vorbeschriebenen Art.
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Diese
Einrichtung zeichnet sich ferner durch eine Recheneinrichtung zum
Auslesen der belichtungsbedingten Bildinformation des Strahlungsdetektors
aus, wobei die Recheneinrichtung lediglich den belichteten Bereich
des Strahlungsdetektors ausliest. D.h., nach einer durchgeführten Teilbelichtung
des im Vergleich zum Belichtungsbereich flächenmäßig wesentlich größeren Strahlungsdetektors
wird lediglich der tatsächlich
belichtete Detektorbereich ausgelesen, nicht aber irgendwelche unbelichteten
Bereiche in dessen Umgebung. Dabei kann der lokale Auslesebetrieb
in Abhängigkeit
von der Recheneinrichtung gegebenen, die Position der Strahlungsquelle
angegebenen Positionsdaten erfolgen und gegebenenfalls die Strahlkollimierung,
also die Blendeneinstellung angebender Daten. D.h., es wird über die
Recheneinrichtung automatisch nur der tatsächlich belichtete Bereich ausgelesen,
was anhand der recheneinrichtungsseitig vorliegenden Positionsdaten
der Strahlungsquelle wie auch entsprechender Daten, die die Kollimierung
des Strahlenkegels und damit die Größe des Belichtungsfeldes beschreiben,
erfolgt. Hierüber
kann also ein automatischer und unmittelbarer Auslesebetrieb realisiert
werden.
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Wie
beschrieben sieht eine Erfindungsausgestaltung des Patiententischs
vor, den Festkörper-Strahlungsdetektor
aus mehreren einzelnen Detektorabschnitten zusammen zu setzen. Im
Stoßbereich
zweier Detektorabschnitte erfolgt zwangsläufig keine oder nur eine fehlerhafte
bzw. unbrauchbare Ladungserzeugung im strahlungssensitiven Festkörper, was
zu fehlerhaf ter Bildinformation und zu Bildfehlern führt. Auch
im Bereich der möglichen Schwenklagerung
eines Detektorteils fehlen Bildsignale, eben bedingt durch die Schwenklagerung.
Um dennoch zu einem artefakt- oder fehlerfreien Gesamtbild zu kommen
ist es zweckmäßig, wenn
die Recheneinrichtung bei einem sich aus mehreren Detektorabschnitten
zusammensetzenden Strahlungsdetektor zum rechnerischen Ermitteln
der im Stoßbereich
zweier Detektorabschnitte oder im Bereich der Schwenklagerung eines
Detektorteils fehlenden oder fehlerhaften Bildsignale ausgebildet
ist. D.h., die Recheneinrichtung kompensiert rechnerisch etwaige sich
im Stoßbereich
oder im Bereich des Schwenklagers ergebende Bild- oder Signalfehler,
z.B. durch Signalinterpolation oder dergleichen. Im Endeffekt wird ein
fehlerfreies Bild erhalten.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung
einer erfindungsgemäßen Einrichtung
zur Strahlungsbildaufnahme unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Patiententischs
einer ersten Ausführungsform,
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2 einen erfindungsgemäßen Patiententisch
einer zweiten Ausführungsform
und
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3 einen erfindungsgemäßen Patiententisch
einer dritten Ausführungsform.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung 1 zur
Strahlungsbildaufnahme, umfassend eine Strahlungsquelle 2 sowie
einen erfindungsgemäßen Patiententisch 3.
Die Strahlungsquelle 2 ist, wie durch die beiden Doppelpfeile
darstellt ist, horizontal und vertikal bewegbar, sie kann also in
einer beliebigen Position oberhalb des Patiententisches 3 positioniert
werden, wie durch die drei unterschiedlichen Positions darstellungen
angegeben ist. Über
die Strahlungsquelle 2 wird beispielsweise Röntgenstrahlung 4 emittiert,
die einem auf dem Patiententisch 3 liegenden Patienten 5 zugeführt wird,
diesen durchdringt und einen bestimmten Abschnitt eines im Patiententisch 3 integrierten
Festkörper-Strahlungsdetektors 6 belichtet.
Dort kommt es belichtungsbedingt zur Erzeugung von Ladungsträgern, die
die Bildinformation beinhalten, was über eine Recheneinrichtung 7 ausgelesen
wird. Die Recheneinrichtung 7 nimmt die Erzeugung des Bildes anhand
der ausgelesenen Bildinformation vor, welches Bild anschließend an
einem Monitor 8 dargestellt wird.
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Der
Patiententisch 3 umfasst einen Fuß 9, auf dem ein Tischgehäuse 10 angeordnet
ist, in dem der im Ausführungsbeispiel
nach 1 einstückig ausgebildete
Festkörper-Strahlungsdetektor 6 angeordnet
ist. Der Festkörper-Strahlungsdetektor
besteht bekanntermaßen
aus einem Träger,
vornehmlich einem Glas-Träger,
auf dem eine strahlungssensitive Pixelmatrix, also die eigentliche
Detektormatrix aufgebracht ist. Diese bevorzugt aus amorphem Silizium
bestehende Matrix umfasst einen ersten Abschnitt, der die Fotodiodenschicht
bildet, wobei in den Fotodioden die in ihrer Anzahl von der einfallenden Strahlungsmenge
abhängigen
Ladungen generiert werden. Die Pixelmatrix umfasst ferner eine Schaltmatrix
zum dedizierten Auslesen der Fotodioden. Der Aufbau einer derartigen
Pixelmatrix ist hinlänglich
bekannt und braucht nicht näher
erläutert
werden. Unmittelbar auf der Pixelmatrix ist ein Szintillator aufgebracht,
bei dem es sich z.B. um nadelförmige
CsI handeln kann, gleichermaßen
kann aber auch ein Szintillator aus GOS (Gadoliniumoxidsulfid) oder
Se aufgebracht werden. In den Szintillator wird die einfallende,
den Patienten durchdrungene Röntgenstrahlung
zunächst
in eine von der Pixelmatrix verarbeitbare Strahlung, primär sichtbares
Licht gewandelt, welche Strahlung dann in die Pixelmatrix zur Ladungsgeneration
eingekoppelt wird. Auch dies ist hinlänglich bekannt.
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Um
die empfindliche Struktur des Festkörper-Strahlungsdetektors zu
schützen,
ist eine obere Schutzplatte 11 vorgesehen, die gleichzeitig
die Patientenauflagefläche
des Patiententischs 3 bildet. Der Festkörper-Strahlungsdetektor 6 muss
zwangsläufig gegen
mechanische oder sonstige Einflüsse
von außen
komplett gekapselt werden, wozu diese Schutzplatte 11 dient.
Gleichermaßen
dient sie aber beim erfindungsgemäßen Patiententisch auch als
Patientenauflagefläche,
auf der unmittelbar der Patient liegt und unterhalb welcher direkt
der Strahlungsdetektor 6 angeordnet ist. Ihr kommt also
eine Doppelfunktion zu. Die Schutzplatte 11 ist äußerst stabil
auszuführen,
wozu sich vorzugsweise ihre Ausbildung unter Verwendung eines Kohlefaser-Verbundwerkstoffes anbietet.
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Zur
Strahlungsbildaufnahme wird nun zunächst der Patient auf den Patiententisch 3 gelegt, wonach
die Strahlungsquelle 2 entsprechend positioniert wird. Über nicht
näher gezeigte
Blenden an der Strahlungsquelle 2 wird der Strahlungskegel
kollimiert, d.h. die Strahlung 4 wird entsprechend über die Blenden
begrenzt, das Feld bzw. der Bereich des Patienten 5, der
belichtet wird, wird hierüber
definiert. Die Positionsdaten in x-, y- und z-Richtung wie auch die
Kollimierungsdaten werden, wie in 1 gezeigt, der
Recheneinrichtung 7 gegeben, so dass diese zum einen weiß, wo die
Strahlungsquelle 2 bezüglich des
Patiententischs 3 und damit des Festkörper-Strahlungsdetektors 6 positioniert
ist, und zum anderen, welche Größe und damit
auch Lage der tatsächliche
Belichtungsbereich des Festkörper-Strahlungsdetektors 6 hat.
Nach erfolgter Belichtung, wozu die Strahlungsquelle 2 entsprechend
betrieben wird (die hierfür
erforderlichen Komponenten wie Hochspannungsgenerator etc. sind
nicht näher
gezeigt, aber hinlänglich
bekannt) wird über
die Recheneinrichtung 7 im Wesentlichen nur der Bereich des
Strahlungsdetektors 6 ausgelesen, der tatsächlich belichtet
wurde, was automatisch anhand der gegebenen Positions- und Kollimierungsdaten
erfolgen kann.
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1 zeigt ferner zwei weitere
Belichtungspositionen, in denen die Strahlungsquelle 2 gestrichelt
dargestellt ist. Im einen Fall wird der Beinbereich, im anderen
Fall der Kopf- und
Brustbereich durchleuchtet. Auch hier werden die entsprechenden Positions-
und Kollimierungsdaten an die Recheneinrichtung 7 gegeben,
so dass nur der tatsächlich
belichtete Detektorbereich ausgelesen wird.
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Während 1 einen Patiententisch 3 mit
einem einstückig
ausgebildeten Festkörper-Strahlungsdetektor 6 zeigt,
zeigt 2 einen Patiententisch 3a,
bei dem mehrere Detektorabschnitte 6a nebeneinander angeordnet
sind. Während 2 nur vier in Längsrichtung
des Patiententischs 3a hintereinander angeordnete Detektorabschnitte 6a zeigt, können selbstverständlich auch
mehr nebeneinander geordnet sein, auch in Querrichtung, sofern ein
Detektorabschnitt sich nicht über
die komplette Tischbreite erstreckt. Jeder Detektorabschnitt 6a ist über eine
geeignete Ausleseleitung 12 mit der gemeinsamen Ausleseleitung 13,
die zur Recheneinrichtung 7 führt, verbunden, so dass auf
jeden Detektorabschnitt 6a wie auch übergreifend auf mehrere Detektorabschnitte 6a zugegriffen
werden kann. Ansonsten entspricht die Ausführungsform des Tischs der aus 1, insbesondere betreffend
die gemeinsame Schutzplatte 11, die die Doppelfunktion
auch als Patientenauflagefläche
innehat. Um sich im Stoßbereich
ergebende Bildfehler zu vermeiden, ist die Recheneinrichtung 7 zum
Kompensieren derartiger Signal- oder Bildstörungen ausgebildet, d.h, sie
interpoliert im Bereich der Stöße zwischen
zwei Detektorabschnitten 6a, kompensiert also hieraus resultierende Bildfehler
rechnerisch, so dass sich ein einheitliches Bild ohne hierdurch
hervorgerufene Artefakte ergibt.
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3 zeigt schließlich eine
dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Patiententischs 3b.
Auch dort kommen wieder mehrere einzelne Detektorabschnitte 6a zum
Einsatz, die den gesamten Festkörper-Strahlungsdetektor 6 bilden
und die über die
einzelnen Ausleseleitungen 12, 13 mit der Recheneinrich tung 7 verbunden
sind. Im gezeigten Beispiel ist ein Tischabschnitt 14 über eine
Scharnierlagerung 15 bezüglich des restlichen Tisches
verschwenkbar, d.h. der dort befindliche Detektorabschnitt 6a sowie
der Abschnitt 11a der Schutzplatte wird über die
Scharnierverbindung 15 bezüglich des restlichen Tisches
schwenkbar gelagert. Dies ermöglicht
es, diesen Abschnitt 14 z.B. in eine Vertikalstellung zu
bringen, um in diesem Bereich horizontal Einstrahlungsaufnahmen
vorzunehmen. Natürlich
wird auch die Bildinformation des Detektorabschnitts 6a von
der Recheneinrichtung 7 ausgelesen und entsprechend verarbeitet,
auch diesbezüglich
liegen entsprechende Positions- und Kollimierungsdaten der Strahlungsquelle 2 vor,
wenn Horizontaleinstrahlungsaufnahmen vorgenommen werden.
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Um
nicht nur in diesem Bereich Horizontaleinstrahlungen aufnehmen zu
können,
sondern auch an anderen Tischbereichen, sind am Patiententisch 3b randseitig
mehrere Aufnahmemittel 16 vorgesehen, von denen eines in 3 gezeigt ist. Das gezeigte
Aufnahmemittel 16 ist hier als Steck- oder Rastaufnahmemittel
ausgebildet, das die mechanische wie gegebenenfalls auch die elektrische Kopplung
des hierüber
befestigbaren, externen Festkörper-Strahlungsdetektors 17 ermöglicht.
Dieser Strahlungsdetektor 17 ist wie ein üblicher
Strahlungsdetektor in einem geeigneten Gehäuse 18 aufgenommen
und kann auf diese Weise vertikal stehend positioniert werden. Über eine
entsprechende Verbindungsleitung 19 ist bzw. wird er mit
der Recheneinrichtung 7 gekoppelt. Es besteht natürlich auch
die Möglichkeit,
diese Kopplung über
die Aufnahmemittel 16 zu realisieren. Über weitere Aufnahmemittel 16 kann
der externe Strahlungsdetektor 17 auch an den Längsseiten
in entsprechenden Positionen angebracht werden.