DE1598738B2 - Automatischer Probenwechsler zur Messung der Aktivitätskonzentration von flüssigen, in Reagenzgläsern aufgenommenen radioaktiven Proben - Google Patents
Automatischer Probenwechsler zur Messung der Aktivitätskonzentration von flüssigen, in Reagenzgläsern aufgenommenen radioaktiven ProbenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen automatischen Probenwechsler zur Messung der Aktivitätskonzentration
von flüssigen, in Reagenzgläsern aufgenommenen radioaktiven Proben, von denen eine Vielzahl
in einen beweglichen Träger eingebracht, einzeln und nacheinander mittels eines Transportorgans entnommen,
zum Zwecke der Messung in das Bohrloch eines Szintillationskristalls eingeführt und nach erfolgter
Messung in den Träger zurückgegeben werden.
Die Messung der Gamma-Aktivitätskonzentration von flüssigen in Reagenzgläsern aufgenommenen radioaktiven
Proben erfolgt häufig mittels einer Detektüranordnung, die aus einem Bohrloch-Szintillationskristall
mit an diesen angeschlossenen Sekundär-Elektronenvervielfacher und Vorverstärker besteht,
welchem sich eine impulsverarbeitende und anzeigende Elektronik anschließt. Um während der Messung
die Umweltstrahlung weitgehend auszuschalten, ist die Detektoranordnung von einer auch hochenergetische
Strahlung absorbierenden Bleiabschirmung umgeben.
Damit zum Zwecke der Messung nicht jedes Reagenzgläschen manuell in den Detektor eingebracht
werden muß, sind automatische Probenwechsler entwickelt worden, die den Meßvorgang weitgehend automatisieren.
Bekannte derartige Wechsler bestehen aus einem tellerartigen, meist beweglichen Träger, in
dessen Umfangsbereich eine Vielzahl von Durchbohrungen eingebracht' ist, welche die mit den flüssigen
Proben beaufschlagten Reagenzgläser aufnehmen (USA.-Patentschrift 3115 966). Im Zentrum der
kreisförmigen Probenanordnung oder auch außerhalb des Trägers ist ein Bohrlochdetektor derart in Stellung
gebracht, daß seine Längsachse in vertikaler Richtung liegt, wobei sich der Szintillationskristall am oberen
Ende des vorzugsweise zylindrischen Detektors befindet. Das in der Längsachse ausgerichtete Bohrloch
führt nur teilweise in den Kristall hinein. Mittels eines greiferartigen Transportorgans werden die Reagenzgläschen
in dem Träger einzeln und nacheinander erfaßt, senkrecht angehoben, dann über das Bohrloch
geschwenkt und nachfolgend in das Bohrloch abgesenkt.
Nach erfolgter Messung der Probe im Reagenzglas wird dieser Transportweg in umgekehrter Richtung
durchschritten. Nachdem der Greifer das Reagenzgläschen an seinen vorherigen Platz innerhalb
des Trägers zurückgestellt hat, findet eine Relativbewegung zwischen Greifer und Träger statt, so daß das
nächstfolgende Reagenzglas in den Bewegungsweg des Greifers gelangt und der gleichen Meßprozedur
unterworfen werden kann.
Den bekannten automatischen Probenwechslern für flüssige von Reagenzgläsern aufgenommene Proben
haften verschiedene Nachteile an. Zunächst sind verhältnismäßig komplizierte Transportmechanismen
erforderlich, da die Bewegungen der Reagenzgläser in unterschiedlichen Richtungen vertikal und horizontal
ausgeführt werden müssen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die bekannten Probenwechsler
einen erheblichen Bauraum erforderlich machen, der sich einerseits aus dem Bewegungsablauf des Transportorgans
und andererseits aus der Anordnung der Reagenzgläser entlang der Peripherie eines einzigen
tellerartigen Trägers ergibt. Außerdem müssen bei" den bekannten Probenwechslern Reagenzgläser verwendet
werden, die in ihrer Länge und in ihrem Durchmesser weitgehendst übereinstimmen, da es
sonst - durch den Greifermechanismus bedingt - zu Zerquetschungen der Reagenzgläser kommen kann
bzw. diese dem Greifer während des Transportes entgleiten, wodurch die Gefahr einer Kontamination des
Wechslers durch die radioaktive Flüssigkeit der Proben besteht. Greifermechanismen, die versuchen, diesen
Mangeln und Gefahren entgegenzuwirken, erfordern zusätzliche kostspielige Tastorgane.
Kontaminationen des Wechslers und besonders des Detektors sind unter allen Umständen zu vermeiden,
da dieselben nur durch sehr intensives und langwieriges, schwierig durchzuführendes Reinigen, und dann
auch nicht vollständig zu beseitigen sind. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Wechsler für
flüssige Proben in Reagenzgläsern besteht auch darin, daß infolge des beschriebenen Transportweges die um
den Detektor angeordnete Strahlungsabschirmung an ihrer Oberseite offenbleiben muß. Infolge der lückenhaften
Strahlungsabschirmung wird der sogenannte »Nullwert« der Meßanordnung nicht unerheblich
hoch gehalten.
Der Nachteil, der während der Messung teilweise offenen Meßkammer, wird bei einem bekannten automatischen
Probenwechsler für in Probenschälchen aufgenommene feste bzw. eingedampfte flüssige Proben
dadurch vermieden, daß die Probenschälchen von unten her mittels eines federnden Bleistempels an das
Fenster eines Geiger-Müller-Zählrohres herangefahren werden, wobei der Bleistempel die Meßkammer
gleichzeitig verschließt (deutsches Gebrauchsmuster 1801436). Dieser bekannte Wechsler hat jedoch den
Nachteil, daß er nur für solche radioaktiven Proben verwendbar ist, welche sich während der Messung im
festen Aggregatzustand befinden. Die Probe muß möglichst über die gesamte Fläche des Fensters des
Geiger-Müller-Zählrohres ausgebreitet sein, damit eine einigermaßen zufriedenstellende Meßgeometrie
und damit eine entsprechende Maßausbeute gewährleistet ist.
Die Ausbeute bei Messungen mit diesen bekannten Detektoranordnungen ist um ein Vielfaches geringer
als diejeniger von Bohrlochmessungen innerhalb eines Szintillationskristalls, bei der die Meßgeometrie
nahezu 4 π beträgt. Schließlich besteht noch ein Nachteil der Probenwechsler für feste Proben darin,
daß für den Transport des Probenschälchens in die Meßkammer neben der Bewegung des Bleistempels
eine zusätzliche Bewegung einer die Probe auf dem tellerartigen Träger haltenden Gabel in horizontaler
Richtung notwendig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
ίο einen automatischen Probenwechsler zur Messung der
Aktivitätskonzentration von flüssigen, in Reagenzgläsern aufgenommenen radioaktiven Proben zu schaffen,
bei dem die Reagenzgläser auf kürzestem Wege mittels eines besonders einfachen Transportorgans
aus einer Trägervorrichtung mit raumsparender Anordnung der sie tragenden Reagenzgläser einem
Bohrloch-Szintillationszähler zuführbar sind, und wobei die Probe in Meßstellung weitgehendst gegen vorhandene
Umweltstrahlung abgeschirmt ist.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird dadurch erreicht, daß der Szintillationskristall oberhalb
der die Reagenzgläser aufnehmenden Trägervorrichtung angeordnet ist und ein gleichachsig zur
Verschiebungsrichtung des ausschließlich vertikal verfahrbaren Transportbolzens ausgerichtetes durch-"
gehendes Bohrloch aufweist, und daß die Reagenzgläser mittels einer aus mindestens zwei Einzelträgern
bestehenden Trägervorrichtung nacheinander und fluchtend in den Bewegungsweg des Transportbolzens
bringbar sind.
Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mit einer Trägervorrichtung
ausgestattet, die sich dadurch kennzeichnet, daß die die Reagenzgläser aufnehmenden beweglichen Einzelträger
Kassetten sind, die mit reihenweise angeordneten Durchbrechungen versehen und die auf einem
feststehenden Tisch mäanderartig verschiebbar sind. In diesem Zusammenhang ist es für die Erfindung
auch von Bedeutung, daß der Tisch in Form eines Führungsrahmens ausgebildet ist, daß zwei Führungsschlitten
auf diesem Führungsrahmen übereinander angeordnet sind, daß die Führungsschlitten etwa die
halbe Länge bzw. die halbe Breite des Führungsrahmens besitzen, daß der erste Führungsschlitten entlang
der Längsseite des Führungsrahmens und der zweite Führungsschlitten entlang der Breitseite des
Führungsrahmens verschiebbar sind, daß sie auf beiden Führungsschlitten bewegt werden können und
daß die Kassetten innerhalb des sich überschneidenden Bereiches der Führungsschlitten geführt sind.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß
die Einzelträger zwei nebeneinander angeordnete Tellerpaare sind, an deren äußerem Rand jeweils eine
Reihe von Durchbohrungen angebracht sind, daß jedes Tellerpaar einen kreisförmigen Ausschnitt aufweist,
der das Ineinandergreifen der sich abwechselnd drehbaren Tellerpaare ermöglicht und daß der Transportbolzen
unterhalb desjenigen Reagenzglases angeordnet ist, das jeweils in der Mitte zwischen den Drehpunkten
beider Tellerpaare und auf der die Drehpunkte verbindenden Linie liegt.
Es ist für die Weiterbildung der Erfindung auch von
Bedeutung, daß der Transportbolzen aus strahlungsabschirmendem Material bestehend, daß der Transportbolzen
in Ruhestellung mit seiner Oberfläche etwa bündig mit der Oberfläche des Tisches abschließt
und daß der Transportbolzen durch eine in der Mitte
der Tischfläche eingebrachte Bohrung hindurchführbar ist.
Ein weiterbildendes Merkmal der Erfindung besteht noch darin, daß das durch den Szintillationskristall
hindurchgehende Bohrloch senkrecht zu der Längsachse der aus Szintillationskristall und dem Sekundär-Elektronenvervielfacher
mit Vorverstärker bestehenden zylindrischen Detektoranordnung verläuft. In einem Ausführungsbeispiel ist die durchgehende
Bohrung des.Szintillationskristalls durch Zusammensetzung zweier mit Halbloch versehener
Szintillationskristalle gebildet.
Schließlich besteht noch ein weiterbildendes Merkmal der Erfindung darin, daß die Detektoranordnung,
innerhalb einer Querbohrung liegt, daß die Detektoranordnung von einer Bleiabschirmung umschlossen
ist, und daß diese Bleiabschirmung einen senkrechten, im Bewegungsweg des Transportbolzens und fluchtend
mit dem Bohrloch liegenden Führungskanal aufweist.
Der erfindungsgemäße Probenwechsler bietet gegenüber den bisher bekannten Probenwechslern für
in Reagenzgläsern aufgenommene flüssige Proben folgende Vorteile:
Durch die Verwendung eines Szintillationskristalls mit durchgehendem, quer zur Längsachse der Detektoranordnung
verlaufenden Bohrloches, ist die Probe in dem Reagenzglas durch einfache Vertikalbewegung
in Meßstellung bringbar. Die unterschiedlichen Bewegungsrichtungen bekannter Greifer mit dem zugehörigen,
verhältnismäßig komplizierten Mechanismus, entfallen. Die Herstellungskosten und die
Störanfälligkeit des vereinfachten Transportorgans werden wesentlich herabgesetzt. Die Verwendung der
bevorzugt vorgesehenen Trägervorrichtung aus einzelnen Kassetten, in denen die Reagenzgläser reihenweise
in dichtem Abstand zueinander nach Art eines Reagenzglasständers angeordnet sind, ermöglicht eine
besonders raumsparende Ausbildung des gesamten Probenwechslers. Auch die Verwendung zweier, mit
ihren Ausschnitten ineinandergreifender Tellerpaare als Trägervorrichtung für die Reagenzgläser, gewährleistet
die Unterbringung einer Vielzahl von Proben auf sehr kleinem Raum. Dadurch, daß das aus strahlungsabschirmendem
Material bestehende bolzenartige Transportorgan während der Meßstellung der Probe die untere kanalförmige Öffnung der ansonsten
vollständig von strahlungsabschirmendem Material umschlossenen Meßkammer verschließt, kann der sogenannte
Nullwert der Meßanordnung besonders niedrig gehalten werden. Die Verwendung zweier aneinanderliegender
Detektoranordnungen, deren Szintillationskristalle jeweils mit einer Halbloch-Bohrung
versehen sind, ermöglicht Messung in Koinzidenz- wie auch in Anti-Koinzidenz-Schaltung.
Die Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung, und es bedeuten:
F i g. 1 schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Wechslers in teilweisem Schnitt,
Fig. 2 Schnitt gemäß A-B von Abb. 1,
F i g. 3 Aufsicht auf die ineinandergreifenden Tellerpaare zur Aufnahme der Reagenzgläser gemäß
Abb. 1 und
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines aus einer
Kassettenanordnung bestehenden Trägers.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen
Wechslers. Der Wechsler besitzt einen als Bodenplatte ausgebildeten Tisch 1, über dem
ein aus zwei Tellerpaaren 2,3 bestehender Träger angeordnet ist. Wie Fig. 3 zeigt, sind die vorzugsweise
in Reagenzgläser eingebrachten Proben 4 in Durchbohrungen 9 des Tellerpaares 2 und des Tellerpaares
3 aufgenommen. Jedes Tellerpaar 2, 3 besitzt eine Ausnehmung in Form eines kreisförmigen Ausschnittes
7, 8. Wie die F i g. 3 weiter zeigt, greift das Tellerpaar 2 in die Ausnehmung 8 des Tellerpaares 3
ein, so daß das Tellerpaar 2 um seine Achse mittels
ίο einer an sich bekannten Vorrichtung schrittweise bewegt
werden kann. Befindet sich der Ausschnitt 7 des Tellerpaares 2 gegenüber dem Ausschnitt 8 des Tellerpaares
3, d. h. stehen sich beide Tellerpaare spiegelsymmetrisch gegenüber, so kann das Tellerpaar 3
- in den kreisförmigen Ausschnitt 7 eingreifend - um seine Achse gedreht werden. Die Mittelachsen der
Durchbohrungen 9 beider Tellerpaare berühren einander auf der Verbindungslinie der beiden Drehachsen
der Tellerpaare 2, 3. Unterhalb der Berührungsstelle befindet sich in dem Tisch 1 eine Bohrung 10,
durch die ein Transportorgan 11 vertikal verschiebbar hindurchgreift. Im Ruhezustand ist das Transportorgan
11 soweit abgesenkt, daß es etwa bündig mit der Oberfläche des Tisches 1 abschließt.
Wenn eine Probe 4 aus dem Träger, also einem der Tellerpaare 2, 3, entnommen werden soll, wird das
Transportorgan 11 gemäß Fig. 1 nach oben verschoben, nimmt hierbei das über der Bohrung 10 befindliche
Reagenzglas mit und schiebt es durch eine durchgehende Bohrung 12 einer oberhalb des Trägers
angeordneten Bleiabschirmung 13, die eine Querbohrung 14 besitzt. Innerhalb der Querbohrung 14 sind
zwei sich gegenüberstehende Detektoranordnungen 15, 16 untergebracht. Jede Detektoranordnung 15,
16 besteht aus einem, mit einem durchgehenden Halbloch beaufschlagten Szintillationskristall 16 und
einem sich daran anschließenden Sekundär-Elektronenvervielfacher mit Vorverstärker 15. Wie Fig. 2
zeigt, können die beiden mit Halbloch versehenen Szintillationskristalle 16 auch aus einem einzigen Kristall
bestehen, welches ein durchgehendes quer zur Längsachse der Detektoranordnung verlaufendes
Bohrloch 17 besitzt. Das durchgehende Bohrloch 17 liegt fluchtend zu der Bohrung 12 innerhalb der Bleiabschirmung
13 im Bewegungsweg des Transportorgans 11. Die Probe 4 befindet sich dann in Meßstellung,
wenn die obere Kante des Transportorgans 11 etwa mit der unteren Kante des Bohrloches 17 abschließt.
Die Querbohrung 14 ist beiderseitig durch
Bleikappen 18 abgedeckt. Die obere öffnung der Bohrung 12 innerhalb der Bleiabschirmung 13 ist
durch eine Bleikappe 19 abgedeckt. Das Transportorgan 11 besteht zweckmäßigerweise ebenfalls aus
strahlungsabschirmendem Material, so daß, wie in Fig. 1 gezeigt, während der Messung die Bleiabschirmung
13,18,19 ein lückenloses Umschließen der Detektoranordnung
15, 16 gewährleistet.
Fig. 4 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel
eines besonders raumsparenden, die flüssigen Proben aufnehmenden Trägers. Der Träger
besteht aus Kassetten 20, die mit reihenweise angeordneten Durchbohrungen 21 versehen sind. Die
Kassetten 20 sind auf einem als Führungsrahmen 22 ausgebildeten Tisch 1 in folgender Weise aufgenommen.
Über dem Führungsrahmen 22 liegt ein Führungsschlitten 23, der etwa der Breite des Führungsrahmens
22 entspricht, jedoch nur etwa die halbe Länge dessel-
ben besitzt. Unterhalb dieses Führungsschlittens 23 ist ein weiterer Führungsschlitten 24 angeordnet, der
in seiner Länge ca. der Länge des Führungsrahmens 22, in seiner Breite jedoch etwa der halben Breite
desselben entspricht. Die Führungsschlitten 23, 24 sind gleitend am Führungsrahmen 22 geführt, und
zwar so, daß der Führungsschlitten 24 entlang der Breitseite und der Führungsschlitten 24 entlang der
Längsseite des Führungsrahmens 22 verschoben werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Kassetten
20 in der eingezeichneten Pfeilrichtung mäanderartig durch entsprechende unabhängige Verschiebung
der Führungsschlitten 23, 24 über den Tisch 1 zu bewegen. Die Bohrung 10 für das Transportorgan 11
gemäß Fig. 1 liegt unterhalb derjenigen Durchbohrung 21, die sich jeweils in der Mitte des Tisches 1
befindet. Die in ihren Abmessungen etwa in der halben Länge und der halben Breite des Führungsrahmens
22 entsprechenden Kassetten 20 durchgreifen beide übereinander angeordnete Führungsschlitten
23,24 gleichzeitig, und zwar innerhalb des sich überschneidenden Bereiches der beiden Führungsschlitten.
Wie Fig. 4 zeigt, kann die erfindungsgemäße Ausführungsform der Kassetten 20 so durch entsprechende
Betätigung der Führungsschlitten 23, 24 bewegt werden, daß jede einzelne Durchbohrung 21
über die in der Mitte des Tisches 1 vorgesehene Bohrung 10 gebracht werden kann, so daß nacheinander
oder auch in bestimmter gewünschter Reihenfolge die in den Durchbohrungen 21 aufgenommenen Proben 4
in die Bohrung 17 des Szintillationskristall 16 gemäß Fig. 1 eingebracht werden können.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
309551/124
Claims (8)
1. Automatischer Probenwechsler zur Messung der Aktivitätskonzentration von flüssigen, in Reagenzgläsern
aufgenommenen radioaktiven Proben, von denen eine Vielzahl in einen beweglichen Träger eingebracht, einzeln und nacheinander
mittels eines Transportorgans entnommen, zum Zwecke der Messung in das Bohrloch eines Szintillationskristalls
eingeführt und nach erfolgter Messung in den Träger zurückgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Szintillationskristall
(16) oberhalb der die Reagenzgläser (4) aufnehmenden Trägervorrichtung (Einzelträger
2, 3; 20) angeordnet ist und ein gleichachsig zur Verschiebungsrichtung des ausschließlich vertikal
verfahrbaren Transportbolzens (11) ausgerichtetes durchgehendes Bohrloch (17) aufweist,
und daß die Reagenzgläser (4) mittels einer aus mindestens zwei Einzelträgern (2, 3; 20) bestehenden
Trägervorrichtung nacheinander und fluchtend in den Bewegungsweg des Transportbolzens
(11) bringbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Reagenzgläser (4) aufnehmenden
beweglichen Einzelträger Kassetten (20) sind, die mit reihenweise angeordneten Durchbohrungen (21) versehen und die auf einem
feststehenden Tisch (1) mäanderartig verschiebbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tisch (1) in Form eines
Führungsrahmens (22) ausgebildet ist, daß zwei Führungsschlitten (23, 24) auf diesem Führungsrahmen (22) übereinander angeordnet sind, daß
die Führungsschlitten (23, 24) etwa die halbe Länge bzw. die halbe Breite des Führungsrahmens
(22) besitzen, daß der erste Führungsschlitten (23) entlang der Längsseite des Führungsrahmens und
der zweite Führungsschlitten (24) entlang der Breitseite des Führungsrahmens verschiebbar
sind, daß diese Verschiebungen unabhängig voneinander sind, daß die Kassetten (20) so ausgebildet
sind, daß sie auf beiden Führungsschlitten (23, 24) bewegt werden können, und daß die Kassetten
(20) innerhalb des sich überschneidenden Bereiches der Führungsschlitten geführt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelträger zwei nebeneinander
angeordnete Tellerpaare (2, 3) sind, an deren äußeren Rand jeweils eine Reihe von
Durchbohrungen (9) angebracht ist, daß jedes Tellerpaar (2, 3) einen kreisförmigen Ausschnitt
(7,8) aufweist, der das Ineinandergreifen der sich abwechselnd drehenden Tellerpaare (2,3) ermöglicht,
und daß der Transportbolzen (11) unterhalb desjenigen Reagenzglases (4) angeordnet ist, das
jeweils in der Mitte zwischen den Drehpunkten beider Tellerpaare (2, 3) und auf der die Drehpunkte
verbindenden Linie liegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportbolzen (11) aus
strahlungsabschirmehdem Material besteht, daß der Transportbolzen (11) in Ruhestellung mit seiner
Oberfläche etwa bündig mit der Oberfläche des Tisches (1) abschließt und daß der Transportbolzen
(11) durch eine in der Mitte der Tischfläche
angebrachte Bohrung (10) hindurchführbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch den Szintillationskristall
hindurchgehende Bohrloch (17) senkrecht zu der Längsachse der aus dem Szintillationskristall
(16) und dem Sekundär-Elektronenvervielfacher mit Vorverstärker (15) bestehenden zylindrischen
Detektoranordnung (15, 16) verläuft.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das durchgehende
Bohrloch (17) des Szintillationskristalls (16) durch Zusammensetzung zweier mit Halbloch versehener
Szintillationskristalle gebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung (15,
16) innerhalb einer Querbohrung (14) liegt, daß die Detektoranordnung (15,16) von einer Bleiabschirmung
(13, 18,19) umschlossen ist, und daß diese Bleiabstimmung einen senkrechten, im Bewegungsweg
des Transportbolzens (11) und fluchtend mit dem Bohrloch (17) liegenden Führungskanal
aufweist.
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