DE2065980C2 - Einrichtung zur Aufnahme und Wiedergabe der zweidimensionalen Verteilung einer von einem zu untersuchenden Objekt ausgehenden Strahlung mit einer Szintillationskamera - Google Patents
Einrichtung zur Aufnahme und Wiedergabe der zweidimensionalen Verteilung einer von einem zu untersuchenden Objekt ausgehenden Strahlung mit einer SzintillationskameraInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Aufnahme und Wiedergabe der zweldlmenslonalen Verteilung einer
von einem zu untersuchenden Objekt ausgehenden Strahlung mit einer Szintillationskamera, die einen Szintillationskristall
und mehrere Photoelektronenröhren aufweist, mit einer die von den Photoelektronenröhren bei
jedem Lichtblitz abgegebenen Analogsignale In die Lage
des Llchtblltzes in einem vorgegebenen Koordinatensystem kennzeichnende Positionssignale und In ein die
Helligkeit des Blitzes kennzeichnendes Intensitätssignal umsetzenden, als Analogrechner ausgebildeten Auswerteschaltung,
die einen für die Intensitätssignale einen einstellbaren Amplitudenbereich vorgebenden Impulshöhenanalysator
aufweist, und mit einer Wiedergabeeinrichtung, die unter Steuerung durch den Impulshöhenanalysator
ein zweidimensional Bild der durch die
betreffenden Positionssignale festgelegten Punkte nur derjenigen Lichtblitze darstellt, deren Intensitätssignale
In einen eingestellten Amplltudenberelch fallen.
Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (US-PS 11 057) werden die von, Impulshöhenanalysato'- abgegebenen
Signale dazu verwendet, den Elektronenstrahl der als Wiedergabevorrichtung dienenden Kathodenstrahlröhre
hell oder dunkel zu tasten, je nachdem, ob die Amplitude des zu einem empfangenen Lichtblitz
gehörenden Intensitätssignals Innerhalb oder außerhalb des vom Impulshöhenanalysator aufgespannten Amplitudenbereichs
.liegt. Dies dient dazu, solche Lichtblitze des Szintillationskrlstalls nicht zur Darstellung zu bringen,
die von Hintergrund- und/oder Streustrahlung ausgelöst wurden und somit eine Störung der eigentlich interessierenden
Information, nämlich der zweidimensionalen Verteilung der vom zu untersuchenden Objekt ausgehenden
und innerhalb eines eng begrenzten Energiebereiches Hegenden Strahlung, darstellen.
In neuerer Zelt 1st man jedoch bestrebt, Untersuchungsmethoden
anzuwenden, bei denen in dem zu untersuchenden Objekt zwei oder mehrere verschiedene
radioaktive Substanzen enthalten sind, die unter Freisetzung
von Strahlung unterschiedlicher Energie zerfallen und deren Verteilung in dem zu untersuchenden Objekt
einzeln, d. h. unbeeinflußt von den jeweils anderen radioaktiven Substanzen, untersucht werden soll. Dies
kann mit Hilfe der bekannten Einrichtung nur dadurch geschehen, daß der Amplitudenbereich des Impulsanalysators
zunächst passend für die erste dieser radioaktiven Substanzen eingestellt wird, so daß nur deren Verteilung
in der Anzeigevorrichtung wiedergegeben wird. Hiernach muß dann der Amplitudenbereich auf die Energie der
zweiten radioaktiven Substanz eingestellt werden, damit diese zur Wiedergabe gelangt. Hierbei handelt es sich um
ein außerordentlich umständliches Verfahren, das es Insbesondere
nicht erlaubt, einen unmittelbaren Vergleich zwischen den momentanen Verteilungen der verschiedenen
radioaktiven Substanzen durchzuführen, was sich vor allem dann sehr nachteilig auswirkt, wenn eine oder
mehrere dieser Substanzen eine sehr kurze Halbwertszelt besitzen, so daß sich Ihre Zerfallshäufigkeit In dem Zeltraum,
In dem die Verteilung einer anderen Substanz gemessen wird, bereits merklich ändert.
Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung
der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß sie eine gleichzeitige Darstellung der Verteilungen
von radioaktiven Substanzen unterschiedlicher Strahlungsenergie liefert.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt nach der Erfindung
dadurch, daß in der Auswerteschaltung ein zweiter auf einen vom Amplltudenberelch des ersten Impulshöhenanalysators
verschiedenen Amplltudenberelch einstellbarer Impulshöhenanalysator für die Intensitätssignale vorgesehen
1st und daß die Wiedergabeeinrichtung durch die von dem zweiten Impulshöhenanalysator abgegebenen
Signale zur gleichzeitigen Erzeugung eines zweiten, räumlich vom ersten trennbaren Bildes ansteuerbar 1st,
das die zweidimensional Verteilung der dem zweiten Amplitudenbereich zugeordneten Lichtblitze wiedergibt.
Durch eine derartige Ausbildung der Einrichtung wird erreicht, daß die ihre Herkunft von Strahlung unterschiedlicher
Energie durch unterschiedliche Helligkeit bzw. Intensität verratenden Szlntlllatlonen In zwei zur
Darstellung kommende Gruppen unterteilt werden können, von denen die eine repräsentativ für die Verteilung
einer ersten radioaktiven Substanz mit definierter Strahlungsenergie und die zweite repräsentativ für die andere
radioaktive Substanz mit ebenfalls definierter Strahlungsenergie ist.
Damit können die zweidimensionalen Verteilungen verschiedener radioaktiver Substanzen gleichzeitig aufgenommen
und wiedergegeben werden, was einen unmittelbaren Vergleich von zu identischen Zeitpunkten bzw.
in identischen Zelträumen gewonnenen Meßergebnissen erlaubt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; In dieser zeigen:
F1 g. 1 und 2 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäß
ausgebildeten Einrichtung.
10
15
20
Signale von Photoelektronenröhren eines Detektorkopfes 16 werden In Vorverstärkern einer Vorverstärker-■yiordnung
20 verstärkt und dann in einer Abschwächeranordnung 22 abgeschwächt. Der Hauptzweck der letzteren
1st die Kalibrierung der verschiedenen Photoelektronenröhren, die sich in ihrer Verstärkt? unterscheiden
können.
Von der Abschwächeranordnung 22 werden die Signale einer Decodieranordnung 24 mit sechs Decodlermatrlz-in
24a bis 24/zugeführt. Die Ausgangssignale der Decodiermalrlzen
24c bis 24e werden als Eingangssignale zwei parallel geschalteten Analogrechnern 26/1 und 265 zugeführt.
Die Decodiermatrix 24/ enthält einen Wahlschalter (nicht gezeigt), der ermöglicht, daß der Ausgang jeder
beliebtgen Photoelektronenröhre des Detektorkopfes 16 über einen Testschalter 28 und über eine Leitung 30 zu
einer Datenverarbeitungseinheit 15 zur Kalibrierung geführt werden kann.
Da die beiden Analogrechner 26A und 2CB identisch
im Aufbau sind, wird nur der Analogrechner 26A im einzelnen
beschrieben. Die von den Decodiermatrizen 24a bis 24e stammenden Signale werden den Analogrechnern
26/1 und 265 über fünf Verstärker 32a bis 32e mit variabler
Verstärkung zugeführt. Die Verstärkungsfaktoren dieser fünf Verstärker werden ferngesteuert, um eine
Aufnahme von Szintlllationen mit verschiedenen Energiebereichen zuzulassen.
Die Ausgangssignale der Verstärker 32a bis 32e werden jeweils Impulsstreckern 34a bis 34e zugeführt. Der Ausgang
des Verstärkers 32a wird als Eingang einem Impulshöhenanalysator 36/1 zugeführt. Jeder der Analogrechner
26/1 bzw. 265 enthält außer einem solchen Impulshöhenanalysator 36A bzw. 365 auch eine Verhältnisdetektorschaltung
38.
Auf einer Leitung 406 1st ein Signal vorhanden, das genau die + J-Lage einer in dem Szintillator auftretenden
Szintlllatlon wiedergibt, auf einer Leitung 40c ein Signal, das genau die - J-Koordlnate eines derartigen Signals
wiedergibt, auf einer Leitung 40rf ein ähnliches Signal,
das die + 7-Koordlnate wiedergibt und auf einer Leitung
4Oe ein ähnliches Signal, das die - 7-Koordlnate darstellt.
Ähnliche Signale werden auf den Leitungen von dem Analogrechner 265 des Kanales 5 abgegeben. Torsteuermittel
(nicht gezeigt) stellen sicher, daß Signale nicht simultan von beiden Kanälen A und B aufgenommen
werden. Wenn beispielsweise Signale von dem Kanal A aufgenommen werden, wird der Kanal B abgeschaltet.
Nur ein Kanal Hegt jeweils in der Steuerung.
Eine Taktgeberschaltung 42 nimmt über eine Leitung 44 Signale von den Verhältnisdetektorschaltungen 38
sowohl des Kanal-Λ- als auch des Kanal-S-Analogrechners
26/4 und 265, sowie über eine Leitung 46 Signale
von den beiden Impulshöhenanalysatoren 3(>A und 365 dieser Kanäle auf. Weiterhin werden der Taktgeberschaltung
42 Eingangsimpulse über eine Leitung 48 von einem Gatter 50 und über eine Leitung 52 von einem
monostabllen Multivibrator 86 zugeführt. Die Taktgeberschaltung
42 sendet auch ein Signal direkt zu diesem Multivibrator 86, wenn sogenannter »Schnellanalog« Betrieb
vorliegt. Die Taktgeberschaltung 42 wartet auf das Signal von der Leitung 52, das das Ende eines Zyklus
anzeigt, und gibt dann ein Rückstellsignal an jeden Impulshöhenanalysator 36/1 und 365. Sie liefert auch ein
Löschsignal für das Gatter 50 auf einer Leitung 54. Die Taktgeberschaltung 42 liefert auch Anschaltsignale an
eine Analog-Dlgltal-Wandlerschaltung auf einer Leitung 56.
35
50
55
60 Die vier Ausgangssignale von den Impulsstreckern 346
bis 34e werden zwei Differentialverstärkern 58Jbzw. 587
zugeführt. Die + J- und die - J-Signale auf den Leitungen 406 und 40c werden dem Differentialverstärker 58.Y,
die + Y- und - /-Signale auf den Leitungen 40rf und 4Oe
dem Differentialverstärker 587 zugeführt. Jeder der Differentialverstärker
58 J bzw. 58 Y kombiniert seine jeweiligen Eingangssignale und liefert einzelne Ausgangssignale, die jeweils X- und /-Lagekoordinaten darstellen.
Die J-Koordinaten am Ausgang des Differentialverstärkers 58J werden einem Amplituden-Längen-Wandler
6OJ, die y-Koordlnaten-Informatlon des Differentialverstärkers
587 einem Amplituden-Längen-Wandler 60 Y
zugeführt.
Die X- und y-Koordinateninformation wird außerdem
jeweils einem Rotor 94 zugeführt.
Die Amplituden-Längen-Wandler 60J und 60 Y erzeugen
Torsteuerimpulse konstanter, vorbestimmter Amplituden, deren Länge proportional zu den Amplituden der
Eingangssignale an den Wandlern ist. Die Ausgangssignale des Wandlers 6OJ, deren Zeitdauer proportional
zu den Amplituden der Eingangssignale von dem DifferentlalversUlrker
58J ist, werden einem Gatter 62J zugeführt. Ähnlich wird der Ausgang des Wandlers 60 Y
einem Gatter 62K zugeführt. Zweite Eingänge zu den Gattern 62A' und 627 kommen von einem Oszillator 64.
Der Oszillator 64 wird von Torsteuersignalen von den Amplituden-Längen-Wandlern 6OJ, 60 Y betätigt und liefert
einen Impulszug, in dem die Zahl der Impulse durch den längsten Ausgangsimpuls von einem der Wandler
6OJ, 6OK gesteuert wird.
Am Ende des Signals von dem Wandler 6OJ wird das Gatter 62J gesperrt, auch wenn der Ausgangsimpuls von
dem Wandler 6OK noch nicht beendet ist. Wenn der längere
der Impulse von den Wandlern 6OJ, 6OK endet, wird der Oszillator 64 abgeschaltet und beide Gatter 62J und
62Y gesperrt. Das Ergebnis 1st, daß eine Folge von Ausgangsimpulsen
von dem Gatter 62J geliefert wird, deren Impulszahl proportional zur Höhe des Ausgangsimpuises
des Differentialverstärkers 58J ist, sowie eine Impulsfolge von dem Gatter 627, deren Impulszahl proportional
zur Höhe des Ausgangsimpulses von dem Differentialverstärker 58K 1st.
Die Ausgangssignale der Gatter 62J. 62y werden jeweils Zählern 66J, 667 zugeführt. Diese Zähler dienen
zur Speicherung der Impulszahlen, die porportlonal zur Amplitude der J- und y-Ausgangssignale der Differentialverstärker
58J, 58y sind. Der Zähler 66y enthält einen
Markierungsabschnitt 66F, der Markierungssignale von den Impulshöhenanalysatoren 36/4, 365 der beiden
Analogrechner 26/1, 265 aufnimmt und speichert, die anzeigen, von welchem der beiden Kanäle die gespeicherten
Signale aufgenommen werden.
Die in dem J-Zähler 66J, dem Y-Zähler 667 und dem
Markierungsabschnitt 66F gespeicherten Digitalsignale
sind über ein Gatter 68 auf ein Schieberegister 70 übertragbar.
Das Gatter 68 wird auf ein Signal vom Gatter 50 her geöffnet.
Das Gatter 50 liefert dieses Signal zur Öffnung des Gatters 68, wenn Koinzidenz zwischen dem von der
Taktgeberschaltung 42 auf der Leitung 54 aufgenommenen Löschsignal und dem auf einer Leitung 73 von
einem Ringzähler 72 aufgenommenen Signal eintritt.
Dei Ringzähler 72 ist mit dem Oszillator 64 mittels
einer Leitung 74 verbunden. Der Ringzähler 72 hat beispielsweise 24 verschiedene Intervalle, die Taktsignale
zur Steuerung der verschiedenen Bauelemente der Einrichtung liefern. Der Ringzähler 72 sendet ein Signal über
die Leitung 73 zu dem Gatter 50, das anzeigt, wann Information von den Zählern 66Ä*, 66/ zum Schieberegister
70 übertragen werden soll. Er sendet ebenfalls ein Signal an einen Aufnahmeverstärker 76, das anzeigt,
wann Digitalinformation von einem Vldeo-Aufnahrnegerät 78 aufgenommen werden soll. Ein ähnliches Signal
wird an das Schieberegister 70 gegeben, das dieses zur Übertragung von Information zum Vldeo-Aufnahrnegerät
78 über den Aufnahmeverstärker 76 freigibt. Ein weiteres Signal wird einem Gatter 80 zugeführt, das wiederum
ein Gatter 82 zwischen dem Schieberegister 70 und einem Ausgaberegister 84 steuert. Die beiden digitalisierten
X- und y-Slgnale werden ebenso wie das Marklerungsslgnal
in dem Schieberegister 70 gespeichert und über das Gatter 82 auf das Ausgaberegister 84 übertragen.
Das Signal von dem Gatter SO, das dem Gatier 82 zugeführt
wird, wird auch über eine Verzögerungsschaltung 85 auf den monostabilen Multivibrator 86 mit dem Signal
von der Taktgeberschaltung 42 gegeben. Der Multivibrator 86 erzeugt ein Signal, das einer Verstärkungssteuerungsschaltung
88 zugeführt wird, und, am Ende dieses Signales, ebenfalls ein Signal erzeugt, das auf der Leitung
52 der Taktgeberschaltung 42 zurückgegeben wird, um zu bewirken, daß diese Taktgeberschaltung ein Signal zur
Rückstellung der Impulshöhenanalysatoren 36/1, 36fl In
jedem Analogrechner 26/1, 26ß erzeugt.
Die Λ'- und /-Koordlnatenslgnale in dem Ausgaberegister
84 werden einem Digital-Analog-Wandler 90 zugeführt, welcher diese in X- und /-Analogsignale zurückverwandelt.
Da die dem Digital-Analog-Wandler 90 zugeführten Signale Digitalform haben, verursachen sie,
wenn auf einem Oszillographen ausgegeben, daß der Strahl des Oszillographen bestimmte diskrete Lagen einnimmt.
Dies ergibt ein punktähnliches Muster auf dem Bildschirm, das für einen Betrachter unerwünscht sein
kann. Aus diesem Grund wird dieses Muster mittels eines Glättungsgenerators 92 verändert, der bewirkt, daß
die Punkte zum Zusammenfließen neigen und ein kontinuierliches Muster darstellen.
Die X- und Y-Analogsignale werden von dem Digital-Analog-Wandler
90 über geeignete Torsteuermittel (nicht gezeigt) dem Rotor 94 zugeführt. Signale von den Differentialverstärkern
58Z, 5SY können ebenfalls über ähnliche 1 orsteuermittel dem Rotor 94 zugeführt werden. Es
Ist natürlich notwendig, daß Signale nur von dem Dlgital-Analog-Wandler
90 oder von den Differential verstärkern 5SX, 5SY zu einem bestimmten Zeitpunkt zugeführt
werden und daß Signale nicht simultan von beiden kommen.
Der Rotor 94 wird ferngesteuert und mischt die X- und
Y-Slgnale mit Sinus/Cosinus-Gewlchtsfaktoren, um das ausgegebene Bild in Übereinstimmung mit den Wünschen
des Betrachters zu rotieren. Der Rotor 94 kann eine Widerstandsmatrix zur FreigEibe der Rotation eines
Bildes auf einem Oszillographen 13 durch festgelegte vorbestimmte Inkremente enthalten. Dies ist mit der
Benutzung eines Wählschalters zur Auswahl einer bestimmten Widerstandskombination verbunden.
Der Rotor 94 kann auch einen Sinus/Cosinus-Auflöser enthalten, welcher kontinuierliche Rotation des Bildes
um jeden gewünschten Betrag anstatt um festgelegte Inkremente vorsieht. In beiden Fällen enthält der Ausgang
des Rotors 94 vier Signale anstatt zwei. Diese vier Signale stellen + X-, - X-, + Y- und - /-Koordinaten einer
Szintillatlon dar.
Die vier Signale von dem Rotor 94 werden zwei Differentialverstärkern
96 zugeführt, welche diese wieder in zwei Signale umwandeln, die die X- und /-Koordinaten
der Lage der In dem Szintillator auftretenden Szintillatlon darstellen. Die Ausgangssignale der Differentialverstärker
96 werden einem Mehrfachkoppler 98 und einer Doppelausgabesteuerung 100 zugeführt.
Der Mehrfachkoppler 98 nimmt auch Signale von der Decodlermatrlx 24/über den Tastschalter 28 von der Leitung
30 auf. Der Mehrfachkoppler 98 ist Im wesentlichen ein Schaltungskreis, welcher das richtige Signal, das der
Datenverarbeitungseinheit 15 zugeleitet werden soll, in Abhängigkeit von der Betriebsart auswählt, die von der
Bedienungsperson eingesieili wurde.
Normalerwelse hat die Doppelausgabesteuerung 100 keinen Einfluß auf die Betriebsweise der Einrichtung,
und die Signale von den Differentialverstärkern 96 laufen nur durch sie zur Ausgabe auf den Oszillographen 13
hindurch. Wird jedoch In einer Doppelisotopenbetrlebsart gearbeitet, so arbeitet die Doppelausgabesteuerung
100. In diesem Fall dient die Steuerung 100 z. B. zur Abschwächung des /-Signals um einen Faktor 2. Das X-Slgnal
wird ebenfalls um einen Faktor 2 geschwächt und nach links oder nach rechts verschoben, In Abhängigkeit
von der Anwesenheit einer von dem Ausgaberegister 84 der Steuerung zugeführten Markierung. Wenn eine Markierung
vorliegt, die anzeigt, daß das Signal einem Isotop A entspricht, wird das J-Slgnal nach links verschoben.
Wenn eine Markierung vorliegt, die anzeigt, daß das Signal einem Isotop B entspricht, so wird das Signal nach
rechts verschoben, oder umgekehrt, abhängig von dem Aufbau der Anlage.
Die Datenverarbeitungseinheit 15 kann von beliebiger Art sein. Sie enthält z. B. einen Oszillographen, auf welchem
die verschiedenen gewünschten Histogramme ausgegeben werden. Sie können auch zur Kalibrierungsanzeige
dienen, wenn die Photoelektronenröhren kalibriert werden.
Im Bandwiedergabebetrieb werden nur das Aufnahmegerät 78 und ein Wiedergabeverstärker 130 benutzt,
zusammen mit der übrigen in Flg. 2 dargestellten Schaltung. Der Wiedergabeverstärker 130 liefert ein Signal an
das Gatter 80 und den Ringzähler 72, um anzuzeigen, daß die Anlage sich in einem Wiedergabebetrieb befindet.
Die aufgenommenen Signale werden auf das Schieberegister 70 gegeben.
In einer »Schnellanaloga-Betiiebsart werden die gesamten
Analog-Digital-Analog-Teile der Einrichtung nicht
benutzt. Dazu zählen die Amplituden-Längen-Wandler 60Λ', 60/, die Gatter 62λ, 62/, der Oszillograph 64, die
Torschaltung 50, der Ringzähler 72, das Gatter 80, das Schieberegister 70, die Aufnahme- und Wiedergabe-Verstärker
76 und 130, die Verzögerungsschaltung 85, der Multivibrator 86, das Ausgaberegister 84, der Digital-Analog-Wandler
90 und der Glättungsgenerator 92. Beim »Schnellanalog«-Betrleb werden X- und /-Koordinaten
darstellende Signale direkt von den Differentialverstärkern 58Z mnd 58/ dem Rotor 94 und von dem Rotor
über den Mehrfachkoppler 98 der Datenverarbeitungseinheit 15 und dem Oszillographen 13 über die Doppelausgabesteuerang
100 zugeführt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Einrichtung zur Aufnahme und Wiedergabe der zweidimensionalen Verteilung einer von einem zu untersuchenden Objekt ausgehenden Strahlung mit einer Szintillationskamera, die einen Szintillationskristall und mehrere Photoelektronenröhren aufweist, mit einer die von den Photoelektronenröhren bei jedem Lichtblitz abgegebenen Analogsignale In die Lage des Lichtblitzes in einem vorgegebenen Koordinatensystem kennzeichnende Positionssignale und in ein die Helligkeit des Blitzes kennzeichnendes Intensitätssignal umsetzenden, als Analogrechner ausgebildeten Auswerteschaltung, die einen für die Intensitätsslgnale einen einstellbaren Amplitudenbereich vorgebenden Impulshöhenanalysator aufweist, und mit einer Wiedergabeeinrichtung, die unier Steuerung durch den Impulshöhenanalysator ein zweldimensionales Bild der durch die betreffenden Positionssignale festgelegten Punkte nur derjenigen Lichtblitze darstelle, deren Intensitätssignale in einen eingestellten Amplitudenbereich fallen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteschaltung ein zweiter auf einen vom Amplitudenbereich des ersten Impulshöhenanalysators (36A) verschiedenen Amplitudenbereich einstellbarer Impulshöhenanalysator (36ß) für die Intensitätssignale vorgesehen 1st und daß die Wledergabeelnrlchtung (13), durch die von dem zweiten Impulshöhenanalysator (36ß) abgegebenen Signale zur gleichzeitigen Erzeugung eines zweiten, räumlich vom ersten trennbaren Bildes ansteuerbar 1st, das die zweidlmenslonale Verteilung der dem zweiten Amplitudcnberelch zugeordneten Lichtblitze wiedergibt.35
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