DE1915883B2 - Gammastrahlungs-szintillationskamera - Google Patents

Description

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um eine konstruktive Maßnahme, um den Szintillator- Durchmesser von etwa 27,9 cm und der Durchmesse!

körper in dem den Szintillatorkörper, den Lichtleiter des von Kanälen durchsetzten TeUs des KoUimators

und die Elektronenvervielfacher sowie die Schal- einen Durchmesser von etwa 24 cm.

tungsteüe enthaltenden Gehäuse wirksam zu halten Die VorteUe dieser Anordnung sind in F i g. 4 ge-

und sicherzusteUen, daß alle Strahlen, auch diejeni- 5 zeigt, bei der ein SzintiUatorkörper verwendet wurde,

gen, die durch die äußersten KoUimatorkanäle ein- wie er auch bei dem Test nach F i ζ. 3 benutzt wurde,

fallen, auf jeden Fall noch genügend SzintUlator- In der Untersuchung von F i g. 4 wurde der Durch-

material vor sich haben, mit dem sie in Wechsel- messer der durchbrochenen Fläche des KoUimators

wirkung treten können. Das Überlappen des Szintil- auf die D± gleich 24 cm verringert, in dem die äuße-

lators am äußeren Rand über den von den Kanälen 10 ren Kollimatoröffnungen entfernt wurden. Wie aus

durchsetzten Bereich des KoUimators hinaus hat also dem Vergleich der F i g. 3 und 4 ersichtlich, beseitigt

mit den geschilderten Randproblemen nichts zu tun. diese Veränderung des KoUimators die unerwünsch-

Es werden auch keine Angaben darüber gemacht, ten Spitzen in der Abbildintensitätskurve, die durch

wie weit der Überlappungsbereich des nicht unter- Überlagerung von Lichtpunkten erzeugt wurden,

brochenen Kollimators mit dem Kristall reichen soll, 15 Dadurch vergrößert sich der ausnutzbare Durch-

so daß das oben geschilderte Problem nicht gelöst messer von 21,6 cm auf 24 cm und die ausnutzbare

wurde. Fläche damit um 25 «/0.

Aus »International Journal of Applied Radiation Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung

and Isotopes«, Band 17, 1966, Nr. 4. Seiten 225 an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

bis 230, sowie aus »Journal of Nuclear Medicine«, 20 Fig. 1 einen Teilschnitt einer erfindungsgemäß

Band 5, 1964, Seiten 515 bis 531, ist eine Szintilla- ausgebildeten Szintillationskamera mit zahlreichen

tionskamera mit einem Kristall von 29,25 cm Durch- parallelen Kollimatoröffnungen,

messer und einem Parallelloch-Kollimator offenbart, F i g. 2 eine Teilschnittansicht einer bekannten

dessen Kanäle sich über eine Fläche von 28 cm Szintillationskamera mit zahlreichen parallelen KoI-

Durchmesser erstrecken. Die Kombination eines 25 limatoröffnungen,

Kristalles mit dem genannten Durchmesser und eines F i g. 3 ein Diagramm, das die Größe und Lage der

KoUimators, der in einem Flächenbereich mit einem Ungleichmäßigkeiten der Abbildung darstellt, die bei

nur wenig kleineren Durchmesser von Kanälen durch- der bekannten Szintillationskamera erzeugt wird, und

setzt ist. entspricht ungefähr der in Verbindung mil F i g. 4 ein Diagramm, das die Größe und die Lage

F i g. 3 geschilderten Anordnung und führt zu den 30 der Ungleichmäßigkeiten der Abbildung darstellt, die

geschilderten Problemen. mittels einer erfindungsgemäß ausgebildeten Szintil-

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einer Gamma- lationskamera erzeugt wird.

strahlungs-Szintillationskamera der eingangs genann- F i g. 2 zeigt eine Szintillationskamera 30 üblicher

ten Art eine definitive und wirksame Maßnahme zu Art, ausgestattet mit einem Kollimator 32 mit ;cahl-

treffen, mittels der die durch Randeinflüsse des Szin- 35 reichen parallelen Öffnungen und mit einem Szintilla-

tillators hervorgerufene Verzerrung in der aufgenom- tionskörper 34. Der Kollimator 30 ist ν on einrr

menen flächenhaften Szintillationshäafigkeitsvertei- großen Anzahl von parallelen Durchführungen, wie

lung eines Gammastrahlenfeldes vermieden werden. z. B. den Löchern 35, 36 und 37, durchbrochen.

Diese Aufgabe wird bei einer Szintillationskamera Viele dieser Löcher, wie z. B. die Löcher 35 und 37, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der von Kanä- 40 liegen unterhalb der Randteile 38 und 40 des Szmtillen durchsetzte Bereich des Kollimators sich nur latorkörpers 34. Die Löcher 35 und 37 sollen die soweit erstreckt, daß der Szintillatorkörper gegen die wirksame Szintillatorfläche vergrößern. Wegen der Strahlung in einem für die jeweiligen Abmessungen »Randanhäufung« verringert ihr Vorhandensein jedes Szintillatorkörpers zu bestimmenden Randbereich doch die ausnutzbare Fläche des Szintillatorkörpers soweit abgeschirmt ist, daß Wechselwirkungen der 45 34, wie oben erläutert wurde.

Gammastrahlen mit dem SzintiUatorkörper dort ver- F i g. 1 zeigt dieselbe Szintillationskamera 30, jetzt

mieden werden, wo die Reflexionen von Szintilla- ausgestattet mit einem Kollimator 32', der erfindungs-

tionslicht an dem Rand des Szintillatorkörpers zu gemäß gestaltet ist. Es soll darauf hingewiesen wer-

wesentlichen Fehlern bei der Umwandlung der Szin- den, daß sich an den Stellen 35' und 37' unterhalb

tillationen in entsprechende elektrische Ausgangs- 50 der Randteile 38 und 40 des Szintillatorkörpers 34

signale führen würden. keine Löcher befinden. Der Kollimator 32' verhin-

Das hat den Vorteil, daß Szintillationen im Rand- dert, daß Strahlung die Randbereiche des Szintillator

bereich des Szintillators, bei denen an der Szintilla- trifft und verhindert damit eine Verringerung der

torrandfläche Reflexionen auftreten und damit die wirksamen Fläche des Szintillatorkörpers 34 bei der

abzubildende Szintillationshäufigkeitsverteilung uner- 55 Abbildüberlagerung.

wünschterweise verzerren würden, verhindert werden. Der optimale Durchmesser der durchbrochenen

Erfindungsgemäß wird der von Kanälen durchsetzte Kollimatoroberfläche muß für jeden gegebenen Szin-

Bereich des KoUimators nur so groß gemacht, daß tillalor experimentell bestimmt werden. Der abge-

die bei der Wechselwirkung der Gammastrahlung mit schirmte äußere Bereich des Szintillatorkörpers sollte

dem Szintillationskörper entstehenden Lichtquanten 60 gerade breit genug sein, um Spitzen, wie sie in der

gerade in der äußeren Randfläche des Szintillator- Kurve von F i g. 3 auftreten, zu unterdrücken. Der

körpers nicht mehr auftreten, wo am Rand des abgeschirmte Bereich sollte nicht so breit sein, daß

Kristalls reflektiertes Szintillationslicht zu größeren durch weitere Abschirmung die wirksame Größe des

Fehlern in der Bestimmung der Koordinatensignale Abbildes selbst verringert wird,

führen würde. 65 Die Kollimatoren 32 in F i g. 2 und 32' in F i g. 1

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin- wurden der Klarheit wegen vereinfacht dargestellt,

dung, bei der der Szintillatorkörper eine runde Die Kollimatoren 32 und 32' enthalten nur wenige

Scheibe ist, besitzt der Szintillatorkörper einen Löcher von relativ großem Durchmesser. Ein prak-

lisch ausgeführter Kollimator mit parallelen Durchführungen wird etwa 1000 Löcher besitzen, welche einen Durchmesser von etwa 0,6 cm haben.

Die vorliegende Erfindung kann zur Verbesserung der wirksamen Abbildgröße von nahezu jeder Szintillationskamera benutzt werden. Sie kann insbesondere auch noch mit anderen Kollimatorformen verwendet werden. Auch kann der Sziintillatorkörper anderer Art sein, er kann z. B. aus Cadmiumwolframat, Calciumwolframat, thalliumaktiviertem Cäsiumjodid, thalliumaktiviertem Natriumiodid, Anthracen, Naphtalin, Transtilben, Terphenyl, Lösungen von Terphenyl in einem Polymer oder aus irgendeiner ähnlichen Szintillatorsubstanz bestehen, Der Szintillator muß nicht rund sein, er kann nach Belieben gestaltet sein, wenn nur die Abschirmung an die Kantenform angepaßt ist. Statt den beschriebenen Fotovervielfacher^nordnungen zum Nachwei« und zur Verstärkung des resultierenden sichtbarer Abbildes, kann die Szintillationskamera auch andere Detektoren für die Bildabtastung und Verstärkung aufweisen, wie z. B. ein Vidikon, eine Bildverstärker-ίο röhre oder eine Funkenkammer. Es kann auch eins Szintillationskamera ohne Verstärkeranordnung fü das sichtbare Bild verwendet werden, bei der ζ. Β ein fotografischer Film an dem Szintillator anliegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 eine Zwischenschaltung verwertet Signale dieser Patentansprüche: Fotozellen, um die Lage jeder Szintillation zu be stimmen und Lichtpunkte auf dem Schirm eines

1. Gammastrahlungs-Szintillationskamera mit Oszülografen an entsprechenden Stellen zu erzeugen, einem Szintillatorkörper, mit einem Vielkanal- 5 Die Lichtpunkte werden auf fotografischem FUm Kollimator, dessen von Kanälen durchsetzter Be- aufgenommen. Die sich ergebende Fotografie ist eine reich sich nur soweit nach außen erstreckt, daß Abbildung der Verteilung, und die Dichte der Lichtem Randgebiet des Szintillatorkörpers gegen punkte ist ein Maß für die Strahlenintensität an den Gammastrahlung abgeschirmt bleibt, und mit jeweiligen Stellen dieser Verteilung,
einer Einrichtung zum Umwandeln der durch io Die Qualität der von einer Szintillationskamera Wechselwirkung mit der Gammastrahlung in dem erzeugten Abbildung ist zur Mitte hin recht gut, wird Szintillatorkörper entstehenden Szintillationen aber zu den Rändern hin schnell schlechter. Die in entsprechende elektrische, die Lagekoordina- F i g. 3 zeigt grafisch die Art und Größe dieser Randten der jeweiligen Wechselwirkung wiedergebende Verzerrungen an Hand experimenteller Messungen. Ausgangssignale, dadurch gekennzeich- 15 In der grafischen Darstellung sind längs der x-Achse net, daß der von Kanälen (3<T) durchsetzte Be- Punkte auf einem angenommenen Durchmesser eines reich des Kollimators (32") sich nur soweit er- Abbilds aufgetragen, das von einer Szintillationsstreckt, daß der Szintillatorkörper (40) gegen die kamera erzeugt wurde, bei der ein Szintillatorkörper Strahlung in einem für die jeweiligen Abmessun- von etwa 28 cm Durchmesser und ein Kollimator gen des Szintillatorkörpers zu bestimmenden 20 mit einer durchbrochenen Oberfläche mit einem Randbereich soweit abgeschirmt ist, daß Wech- Durchmesser D₂ gleich 27 cm verwendet wurde, selwirkungen der Gammastrahlen mit dem Szin- Längs der y-Achse ist die Dichte der Lichtpunktt tillatorkörper dort vermieden werden, wo die wiedergegeben, die auf diesem Durchmesser liegen. Reflexionen von Szintillationslicht an dem Rand wenn die Szintillationskamera einem gleichförmigen des Szintillatorkörpers zu wesentlichen Fehlern 25 Strahlungsbündel ausgesetzt wird. Im Idealfall sollte bei der Umwandlung der Szintillationen in ent- die Kurve der F i g. 3 keine Spitzen und Täler besitsprechende elektrische Ausgangssignale führen zen. Es ist jedoch zu erkennen, daß das Abbild von würden. der Ideallinie abweicht und zu den Rändern hin stark

2. Gammastrahlungs-Szintillationskamera nach ungleichförmig wird. Da die verzerrten, mit Spitzen Anspruch 1, deren Szintillatorkörper eine runde 30 versehenen Bereiche an den Rändern des Abbildes Scheibe ist, dadurch gekennzeichnet, daß der nicht für Meßzwecke verwendet werden können, beDurchmesser des Szintillatorkörpers (40) etwa trägt der Durchmesser des praktisch benutzbaren 27,9 cm ist und daß der Durchmesser des von Abbildes nur etwa D₁ gleich 21,6 cm, statt D₂ gleich Kanälen (36') durchsetzten Teils des Kollimators 27 cm.

(32') etwa 24 cm beträgt. 35 Die Verzerringen an den Rändern des Abbildes

ergeben sich auf Grund der Kanten des Szintillator-

körpers. Wenn ein von einer radioaktiven Substanz

emittiertes Strahlungsquant den Szintillatorkörper an einem Punkt tritt, der nahe am Rand liegt, so werden

Die Erfindung betrifft eine Gammastrahlungs- 40 einige der emittierten Photonen der sich dabei er-Szintillationskamera mit einem Szintillatorkörper, mit gebenden Szintillation an den Kanten des Szintillatoreinem Vielkanal-Kollimator, dessen von Kanälen körpers reflektiert. Die reflektierten Photonen werdurchsetzter Bereich sich nur soweit nach außen er- den durch Fotovervielfacher nachgewiesen, die zur streckt, daß ein Randgebiet des Szintillatorkörpers Mitte hin in der Fotovervielfacheranordung liegen, gegen Gammastrahlung abgeschirmt bleibt, und mit 45 und bewirken, daß der die Szintillation wiedergebende einer Einrichtung zum Umwandeln der durch Wech- Lichtfleckt zur Mitte des Oszülografen verschoben selwirkung mit der Gammastrahlung in dem Szintilla- wird. Die Stärke dieser Verschiebung nimmt in dem torkörper entstehenden Szintillationen in entspre- Maße zu, wie sich die Szintillation der Kante des chende elektrische, die Lagekoordinaten der Szintillatorkörper nähert. Die beiden Spitzen in der jeweiligen Wechselwirkung wiedergebende Ausgangs- 50 Kurve von F i g. 3 werden durch Überlagerung versignale. schobener Lichtpunkte über die richtig eingeordneten

Szintillationskameras werden zur Untersuchung Lichtpunkte erzeugt, und die Einbuchtungen im An- und zur Abbildung von Strahlungsverteilungen, z. B. Schluß an diese Spitzen ergeben sich auf Grund der der Verteilung sines radioaktiven Isotops »in vivo«, freien Stellen, die von den verschobenen Lichtpunkverwendet. Die Kamera ist dabei mit dem Kollimator 55 ten ausgefüllt werden sollten. Diese Erscheinung, die der Strahlungsquelle zugewendet. Der Kollimator, durch optische Diskontinuitäten an den Kanten des gewöhnlich ein fester Block aus einem die Strahlung Szintillatorkörpers entstehen, wird »Randanhäufung« radioaktiver Substanzen abschirmenden Material, genannt

der durch eine Vielzahl von Löchern durchbohrt ist, Eine Gammastrahlungs-Szintillationskamera der

bewirkt, daß nur solche Strahlen den Szintillator 60 eingangs genannten Art ist aus »Kerntechnik«, treffen und Szintillationen hervorrufen, die in der 9. Jahrgang, 1967, Heft 12, Seiten 542 bis 545, ins-Mittellinie der Kollimatoröffnungen liegen. Jede ein- besondere Seite 542, Fig. 2, bekannt. Bei dieser bezel ne Szintillation in dem Szintillatorkörper, der z. B. kannten Vorrichtung wird zwar ein schmaler Randaus einem Kristall aus mit Thallium aktiviertem bereich von einem nicht von Kanälen durchbroche-Natriumjodid besteht, und der mit der einen flachen 65 nen Randteil des Vielkanalkollimators abgedeckt. Seite an dem Kollimator und mit der anderen an Dieser Randteil dient nicht zur Vermeidung der geeinem lichtelektrischen Umsetzer anliegt, wird durch nannten Randeffekte, die zu einer Verzerrung des mehrere Fotozellen des Umsetzers nachgewiesen, und Abbildes führen, sondern es handelt sich ledielieh