DE2252353A1 - Einrichtung zum konstanthalten der verstaerkung einer fotovervielfacheranordnung - Google Patents

Einrichtung zum konstanthalten der verstaerkung einer fotovervielfacheranordnung

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DE2252353A1 DE2252353A DE2252353A DE2252353A1 DE 2252353 A1 DE2252353 A1 DE 2252353A1 DE 2252353 A DE2252353 A DE 2252353A DE 2252353 A DE2252353 A DE 2252353A DE 2252353 A1 DE2252353 A1 DE 2252353A1
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Description

Siemens Aktiengesellschaft Erlangen, 23.· Okt. 1972
Henkestraße 'ψ.Η nor -y
YPA 72/5127 Tp/Kam
Einrichtung zum Konstanthalten,der Verstärkung einer Fotovervielfacheranordnung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Konstanthalten der Verstärkung einer Fotovervielfacheranordnung mit einer Gleichlichtquelle, welche die Zuführung von Gleichlicht zum Eingang der FotoverTielfacheranordnung "bewirkt, einem Vergleichs- ■ kreis für das von der Gleichlichtquelle erzeugte Gleichspannungs-Ausgangssignal des Fotovervielfacher mit einem den Sollwert der Verstärkung verkörpernden Sollwertsignal, und Mitteln zum Verändern der Verstärkung im Sinne einer Angleichung des Gleichspannungs-Ausgangssignals an das Sollwertsignal„
Die Verstärkung einer Fotovervielfacheranordnung ist auch dann, wenn alle Betriebsspannungen konstant gehalten werden, Schwankungen unterworfexi. Sie hängt von der Temperatur ab, ändert sich mit der Intensität der zugeführten Strahlung und unterliegt Ermüdungserscheinungen,, Es ist daher erforderlich, die Verstärkung in gewissen Zeitabständen zu überprüfen und neu
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einzustellen, d.h. die FotoVervielfacheranordnung in gewissen Zeitabständen neu zu eichen.
Zur Eichung von Fotovervielfacheranordnungen ist eine Vielzahl ■ von Schaltungsanordnungen bekannt. Diese Schaltungsanordnungen sind alle kompliziert aufgebaut und verteuern die Vorrichtung, in der der Fotovervielfacher verwendet wird, wesentlich. Ferner ist die Eichung häufig umständlich und zeitraubend.
Die exakte Einhaltung des Sollwerts der Verstärkung ist insbesondere bei der Anwendung eines Fotovervielfachers in Verbindung mit einem Szintillator bei einem Strahlendiagnostikgerät wesentlich. Hierzu ist es ζ<,B„ durch die Zeitschrift "Nucleonics" 13, Nr. 7 (1955), S0 36,bekannt, bei einem Impulsspektrum, welches einen schmalen Peak hoher Intensität enthält, durch einen Diskriminator die Differenz der Zählraten zweier Kanäle zu erfassen, welche den zu beiden Seiten des Peaks liegenden Spektrumsanteilen zugeordnet sindo Eine dieser Differenz entsprechende Spannung beeinflußt die Verstärkung das Fotovervielfachers im Sinne eines Angleichs der beiden Zählraten. Zu dem Nachteil eines großen schaltungstechnischen Aufwands kommt dabei jedoch noch hinzu, daß ein solcher Peak nicht immer im Impulsspektrum vorhanden ist und daher häufig durch eine radioaktive Eichquelle erzeugt werden mußο Dadurch wird jedoch das eigentliche zu untersuchende Spektrum in unerwünschter ¥eise beeinflußt.
Durch die Zeitschrift "Nuclear Instruments and Methods" 10 (1961), S. 234 bis 236, ist eine Anordnung zur Verstärkungsregelung bekannt geworden, bei der eine Gleichlichtquelle benutzt wird, die die Fotokathode des Fotovervielfacher beleuchtet. Die Abweichung des Anodengleichstroms von einem vorbestimmten Wert wird zur Einstellung der Versorgungsspannung des Fotovervielfacher benutzt. Die Gleichlichtquelle ist dabei eine Glühlampe,
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die von,einer Speiseeinrichtung gespeist wird, welche die Speisespannung konstant hält. Diese Speiseeinrichtung bedingt auch hier einen verhältnismäßig großen schaltungstechnischen Aufwand. Ferner kann sich infolge der Alterung der Glühlampe deren Helligkeit ändern, wodurch sich Fehlregelungen der Verstärkung.des Fotovervielfachers ergeben,
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die im Vergleich zum Stand der Technik einen wesentlich einfacheren schaltungsmäßigen Aufbau besitzt, und bei der keine Fehlregelung der Verstärkung durch sich ändernde Helligkeit der Gleichlichtquelle erfolgt»
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gleichlichtquelle ein Betalight ist» Ein Betalight enthält in einem Glaskörper,, der innen mit Phosphor beschichtet ist, ein radioaktives Gas, ZoB. Tritium. Die von diesem Gas ausgehende Betastrahlung (Elektronen) regt den Phosphor zur Lichtabgabe an. Ein Betalight erfordert keine eigene Energieversorgung. Seine Lebensdauer beträgt mehr als 20 Jahre. Die Helligkeit nimmt dabei entsprechend dem Zerfall des Tritiums abo Da der^zeitliche Verlauf dieses Zerfalls jedoch bekannt ist, kann beim Erfindungsgegenstand die Abnahme der Helligkeit in Abhängigkeit von der Zeit berücksichtigt werden. Bei sehr einfachem Aufbau erhält man daher eine sehr große Konstanz der Verstärkung einer Fotovervielfacheranordnung.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht in einer verstellba- λ ren Blende zwischen dem Betalight und der Fotovervielfacheranordnung, die den Lichtstrom zu der Fotovervielfacheranordnung: normalerweise unterbricht und in einen Eichschalter, bei dessen Betätigung die Blende in eine den Lichtstrom freigebende Stellung verstellt wird. Zum Eichen, d.h. zum Ausregeln
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von Verstärlcungsänderungen, wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung der Eichschalter kurz betätigt. Die Fotovervielfacheranordnung wird dadurch beim normalen Betrieb durch das Betalight nicht belastet. Im Rahmen der Erfindung kann dann, wenn die Fotovervielfacheranordnung zum Erfassen der Szintillationen in einem Szintillationskristall benutzt wird, am Ausgang der Fotovervielfacheranordnung ein Siebglied zum Trennen des Gleichspannungssignals vom Szintillationssignal angeschlossen sein. In diesem Fall kann auch eine dauernde Ausregelung von Verstärlcungsänderungen erfolgen« Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung bei einer Gammakamera mit einer Vielzahl you am Ausgang eines Bildverstärkers für die Szintillationen in einem Szintillationskristall über ein Lichtleitersystem angekoppelten Fotovervielfachern kann das Sollwertsignal für jeden Fotovervielfacher individuell einstellbar sein. Auf diese Weise ist es möglich, dann, wenn das Betalight auf den Eingangsschirm des Bildverstärkers strahlt, ungleichmäßige Ausleuchtungen des Eingangsschirms auszugleichen,
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Figuren» Es zeigen:
Fig. 1 eine Einrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit einem einzigen Fotovervielfacher und einem diesem vorgeschalteten Szintillationskristall, und
Fig. 2 eine Einrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit einer Fotovervielfacheranordnung mit mehreren Fotovervielfachern (Gammakamera)„
In der Fig. 1 ist schematisch ein Fotovervielfacher 1 dargestellt, welcher über ein Lichtleitersystem 2 an einem Szintillationskristall 3 angekoppelt ist. Die Anordnung 1 bis 3 dient
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dabei ζ.B0 zum Erfassen der von einem Patienten ausgehenden radioaktiven Strahlungo
Am Ausgang des Fotovervielfacher 1 ist ein Vorverstärker 4 angeschlossen, welcher die Ausgangssignale des Fotoverv.ielfachers 1 über einen Hauptverstärker 5 einem -Signalverarbeitungsgerät 6 zuführtο
Dem Eingang des Fotovervielfachers 1 wird das von einem Betalight 7 ausgehende Licht über eine Blende 8 und das Lichtleitersystem 2 zugeführt„ Das Ausgangssignal des Hauptverstärkers ist einem Siebglied 9 zugeführt, welches das Istwertsignal für einen Regelverstärker 10 bildet» Am Sollwerteingang 11 des Regelverstärkers 10 liegt ein dem Sollwert der Verstärkung der Fotovervielfacheranordnung 1, 4, 5 entsprechendes Signal. Ih der Fig. 1 ist noch eine Hochspannungsversorgung 12 für den Fotovervielfacher 1 dargestellt.
Zum Eichen des Fotovervielf achers 1, d.h. zum Einstellen der Verstärkung auf den gewünschten Wert, wird die Blende 8 mittels des Eichschalters 15 geöffnet, so daß das Betalight 7 auf den Eingang des Fotovervielfachers 1 strahlt. Das Gleichspannung s signal am Ausgang des Hauptverstärkers 5, das vom Betalight 7 herrührt, wird von dem Siebglied 9 aus dem gesamten Ausgangssignal des Hauptverstärkers 5 abgetrennt und im Regelverstärker 10 mit dem Sollwertsignal am Eingang 11 verglichen. Bei einer Abwechnung dieser beiden Signale bewirkt der .Regelverstärker 10 eine Veränderung der Verstärkung des Fotovervielfachers 1 über die Leitung 13 im Sinne eines. Angleichs des Istwerts des Gleichspa-nnungssignals am Eingang 14 an den Sollwert am Eingang 11,"
Im Rahmen der Erfindung kann die Verstärkung der Fotovervielfacheranordnung 1, 4, 5 auch - wie dies durch die gestrichelten
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Linien in der Fig» 1 angedeutet ist - dadurch erreicht werden, daß der Regelverstärker 10 auf die Hochspannungsversorgung 12,den Vorverstärker 4 oder den Hauptverstärker 5 einwirkt.
Das in der Fig„ 2 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Gammakamera enthält einen Szintillationskristall 20, der über ein Lichtleitersystem 21 am Eingangsschirm eines Bildverstärkers 22 angekoppelt ist. Der Ausgangsschirm des Bildverstärkers 22 ist über ein weiteres Lichtleitersystem 23 am Eingang eines Bildverstärkers 24 angekoppelt, dessen Ausgangshelligkeit über Lichtleiter 25 den Eingängen einer Vielzahl von Fotovervielfachern zugeführt wird, von denen in der Fig. 2 die beiden Fotovervielfacher 26 und 27 gezeichnet sind. Nachfolgend wird der dem Fotovervielfacher 26 zugeordnete Signalverarbeitungs- und Regelkreis beschrieben«
Das Ausgangssignal des Fotovervielfachers 26 ist über einen Vorverstärker 37 und einen Hauptverstärker 28 einem Verarbeitungsgerät 29 zugeführt. Der Regelkreis des Fotovervielfachers gleicht dem Regelkreis des Fotovervielfachers 1 gemäß Fig. 1. Das Ausgangssignal des Hauptverstärkers 28 ist einem Siebglied zugeführt, dem ein Regelverstärker 31 mit einem Sollwerteingang 32 zugeordnet ist. Das Stellglied für die Verstärkung ist in der Fig. 2 besonders herausgezeichnet und mit 32 bezeichnet. Dieses Stellglied ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 Bestandteil des Regelverstärkers 10.
Die den übrigen Fotovervielfachern zugeordneten Regelkreise sind in gleicher Weise wie der beschriebene Regelkreis ausgebildet. Da jeder Regelverstärker einen besonderen Sollwerteingang besitzt, kann der Sollwert der Verstärkung für jeden Fotovervielfacher individuell eingestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, ungleichmäßige Ausleuchtungen des Eingangsschirms des Bildverstärkers 24 durch das Betalight 34, das
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an diesen über eine Blende 35 und das Lichtleitersystem 23 angekoppelt ist, auszugleichen» Die Ausleuchtung wird einmal "bei der Herstellung der Gammakamera festgestellt. Die Signale an den Sollwerteingängen der Regelverstärker werden entsprechend eingestellt. Das Lichtleitersystem 25 erlaubt eine koordinatermäßige Erfassung der Helligkeit auf dem Ausgangsschirm und damit auch auf dem Eingangsschirm des Bildverstärkers 24„
In der' Fig„ 2 ist der Vollständigkeit halber noch die Hochspannungsversorgung 38 gezeichnete Die Verstärkungsregelung kann bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figo2.nicht durch Einwirken auf die Hochspannungsversorgung 38 erfolgen,da diese Hochspannungsversorgung die Verstärkung aller Fotovervielfacher gleichzeitig verändern würdeο Eine individuelle Verstärkungsregelung ist nur durch Einwirkung auf die Fotovervielfacher selbst, die Vorverstärker oder die Hauptverstärker mögliche . ■ ■ .
Zum Eichen der Anordnung gemäß Fig. 2 wird ein Eichschalter 36 betätigt, der bewirkt, daß die Blende 35 den Lichtstrom vom Betalight 34 zum Eingar.g des Bildverstärkers 24 freigibt. Nach Betätigung dieses Eichschalters erfolgt eine automatische Anpassung der Verstärkung aller Fotovervielfacheranordnungen an den jeweils gewünsahten Sollwert, der einmal bei der Fertigung durch Einstellung der Sollwertsignale an den Eingängen 32 usw„ festgelegt wird.
Das Betalight 34 kann auch in das Lichtleitersystem 25 direkt einstrahlen.
Ist' die Ausleuchtung des Eingangs" des Bildverstärkers 24 durch das Betalight 34 gleichmäßig,so kann im Rahmen der Erfindung allen Regelverstärkern dasselbe Sollwertsignal zugeführt werden,d.h. in diesem Fäll kann a.if eine individuelle Einstellung der einzelnen Sollwertsignale für die einzelnen Regelverstärker, verzichtet werden. Dtoin kann die Verstärkungsregelung auch an der Hochspannungsversorgung 38 für die Fotovervielfacher oder über die Hochspannungsversorgung 39 und 40 für die Bildverstärker 22 und 24 erfol-
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Im Rahmen der Erfindung können die Blenden 8 bzw. 35 auch entfallen. Auch in diesem Fall erfolgt eine dauernde Regelung der Verstärkung der Fotovervielfacheranordnung. Die Fotovervielfacher sind aber in diesem Fall mit einem Gleichsignal dauernd beaufschlagt, welches bei kapazitiver Kopplung vom Verarbeitungssignal getrennt werden kann.
Die Anordnung gemäß Fig. 1 kann z.B0 in Verbindung mit einem Scanner zum Erfassen der Verteilung radioaktiver Stoffe im Körper eines Patienten oder in Verbindung mit einer statischen Meßeinrichtung für die von einem Patienten ausgehende radioaktive Strahlung benutzt werden. Die Gammakamera gemäß Fig. 2 erlaubt es, die von einem Patienten ausgehende radioaktive Strahlung, die durch Einbringen radioaktiver Stoffe in dessen Körper erzeugt wird, über den gesamten Abtastbereich gleichzeitig zu erfassen. Die Ortungssignale, die das Verarbeitungsgerät 29 zum Abbilden der Verteilung der radioaktiven Stoffe im Patientenkörper steuern, werden dabei durch Bewichtung der Ausgangssignale der Fotovervielfacher gewonnen. Eine Gammakamera dieser Art ist Gegenstand der deutschen Offenlegungsschrift 1 614 439.
Da die Halbwertszeit des bei dem Betalight verwendeten radioaktiven Gases bekannt ist, kann die Helligkeitsänderung des Betalights infolge des Zerfalls dieses Gases dadurch kompensiert werden, daß der Geber bzw. die Geber für das Sollwertsignal entsprechend der Änderung der Helligkeit des Betalights in Abhängigkeit von der Zeit programmiert ist bzw. sind.
Die Blende 8 bzw. 35 kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung verstellbar sein, derart, daß an ihr die Stärke des Lichtstroms zur zugeordneten Fotovervielfacheranordnung einstellbar ist.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1J Einrichtung zum Eonstanthalten der Verstärkung einer Fotovervielfacheranordnung mit einer Gleichlichtquelle, 'welche die Zuführung von Gleichlicht zum Eingang der Fotovervielfacheranordnung' bewirkt und einem Vergleichskreis für das von der Gleichlichtquelle erzeugte Gleichspannungs-Ausgangssignal des Fotovervielfacher mit einem den Sollwert der Verstärkung verkörpernden Sollwertsignal, und Mitteln zum Verändern der Verstärkung im Sinne einer Angleichung des Gleichspannungs-Ausgangssignals an das Sollwertsignal, dadurch gekennzeichnet , daß die Gleichlichtquelle ein Betalight (7, 34) ist. ■...-..
    2, Einrichtung nach Anspruch- 1, bei der der Foxoverviel-
    facher zum Erfassen der Szintillationen in einem Szintillationskreistall benutzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Fotovervielfacher (1, 26, 27 usw.) ein Siebglied (9,30 usw.) zum Trennen des Gleichspannungssignals vom Szintillationssignal angeschlossen ist0
    3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine verstellbare Blende (8, 35) zwischen dein Betalight (7, 34) und dem Fotovervielfacher (1, 26, 27 uswo), die den Lichtstrom zum Fotovervielfacher normalerweise unterbricht und durch einen Eichschalter (15, 36), bei dessen Betätigung die Blende in eine den Lichtstrom freigebende Stellung verstellt, wird.
    4» Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Betalight (7, 34) dauernd auf den Eingang des Fotovervielfachers (1, 26, 27 usw.) strahlt. " '
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    5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet, durch die Verwendung bei einer Gammakamera mit einer Vielzahl von am Ausgang eines Bildverstärkers (24) für die Szintillationen in einem Szintillationskristall über ein Lichtleitersystem (25) angekoppelten Fotovervielfachern (26, 27usw*), wobei das Betalight (34) dem Eingang des Bildverstärkers (24) zugeordnet ist.
    6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sollwertsignal für jede Fotovervielfacheranordnung (26, 28, 37 usw.) individuell einstellbar ist.
    7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber für das Sollwertsignal entsprechend der Änderung der Helligkeit des Betalights in Abhängigkeit von der Zeit prograjimiert ist.
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