DE102013015199A1

DE102013015199A1 - Verstärkungssteuerung eines Szintillationsdetektors

Info

Publication number: DE102013015199A1
Application number: DE102013015199.6A
Authority: DE
Inventors: Hieu Dinh VU; Alexander Joseph Esin; Jia Ming LU
Original assignee: Thermo Fisher Scientific Inc
Current assignee: Thermo Fisher Scientific Inc
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2014-03-20
Also published as: US9091772B2; GB201316339D0; US20140077073A1; CN103675886A; CN103675886B; GB2507863A; GB2507863B

Abstract

Ein Verfahren, eine Vorrichtung und Computerprogrammprodukte für die Steuerung der Verstärkung in einem Szintillationsdetektor. Kalibrierungszählraten, die jeweils eine integrale Zählrate über einem unterschiedlichen Schwellenwert repräsentieren, werden von einer Photomultiplier-Röhre erhalten. Die Verstärkung der Photomultiplier-Röhre wird angepasst, wenn ein Ergebnis der Beurteilung einer Beziehung der Kalibrierungszählraten von einem erwarteten Ergebnis basierend auf der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert für einen Referenzpeak in dem Energiespektrum der Strahlungsquelle abweicht. Eine zusätzliche, dazu unterschiedliche Beziehung kann ebenfalls beurteilt werden und eine zusätzliche Verstärkungsanpassung durchgeführt werden, wenn ein Ergebnis darauf hinweist, dass die Kalibrierungszählraten nicht von dem Referenzpeak stammen. Es kann die gleiche Strahlungsquelle zum Sammeln von Testzählungen und Kalibrierungszählungen verwendet werden.

Description

Gebiet
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen die Szintillationserkennung.
Allgemeiner Stand der Technik
Szintillationsdetektoren sind weitaus bekannt und werden zum Erkennen von ionisierender Strahlung wie Gamma- oder Röntgenstrahlen verwendet, die von einer Quelle erzeugt werden. Anwendungen schließen die Erkennung der Dichte und Materialfüllstände in Behältern ein, sowie die Identifizierung von Elementen, die auf ausgestrahlten Spektren basieren oder Bilder von Elementen abbilden, die von der ionisierenden Strahlung durchdrungen werden (zum Beispiel bei der medizinischen oder industriellen Bildgebung). Solche Szintillationsdetektoren schließen einen Szintillator, der Licht als Reaktion auf das Empfangen eines Quantums ionisierender Strahlung ausgibt, und einen Lichtdetektor ein, der ein elektrisches Signal als Reaktion auf das Licht aus dem Szintillator generiert. Die Szintillatoren können ein transparenter Kristall sein, wie ein NaI- oder CsI-Kristall, der typischerweise dotiert ist (zum Beispiel mit Thallium), wobei jedoch viele andere Materialien bekannt sind (zum Beispiel Wismutgermanat, Gadoliniumsilikat und andere). Obgleich verschiedene Lichtdetektoren ebenfalls bekannt sind, werden PMT (Photomultiplier-Röhren) allgemein angesichts ihrer relativ geringen Kosten, ihres leichten Betriebs und Empfindlichkeit verwendet. Die elektrischen Impulse, die von der PMT erzeugt werden, können zum Beispiel mithilfe eines elektronischen Zählers gezählt werden. Die Dichte eines Elements an einer Stelle kann durch Zählen der Pulse, die aus der ionisierenden Strahlung resultieren, geschätzt werden, die das Element durchlaufen oder davon gestreut wurden. Auch können in anderen Anwendungen diese Ausgabepulse analysiert und eine Pulsverteilung bei unterschiedlichen Energien erhalten werden (ein „Energiespektrum”). Typischerweise handelt es sich hierbei um ein Spektrum aus Pulszählungen bei der jeweiligen Energie (oder Amplitude). Verschiedene Peaks jeder Energieebene können beurteilt und Elemente basierend auf dem Energiespektrum identifiziert werden. Anwendungen des vorgenannten Typs sind weit bekannt.
Die PMT ist eine hochempfindliche Erkennungsvorrichtung zum Umwandeln von Licht in amplifizierte elektrische Signale. Eine typische PMT weist einen evakuierten Glaskolben und eine Reihe Elektroden auf, die in dem Kolben angeordnet sind. Die Reihe Elektroden weist eine Fotokathode auf, von der eine Lichtquelle in die Röhre eintritt, eine Fokussierelektrode, mehrere Dynoden, die als Elektronenvervielfacher fungieren, sowie eine Anode, in der sich die vervielfachte Ladung ansammelt. Während des Betriebs wird eine Hochspannungsquelle zum Halten jeder nachfolgenden Dynode auf einer höheren Spannung in Bezug auf die vorherige Dynode verwendet, wobei die Anode auf dem höchsten Potential befindlich ist. Wenn einfallende Photonen (einfallendes Licht) auf die Fotokathode der PMT auftreffen, geben die Photonen aufgrund des fotoelektrischen Effekts Fotoelektronen aus. Die Fotoelektronen, die von der Fotokathode ausgegeben werden, werden von einem elektrischen Feld beschleunigt und von der Fokussierelektrode zu einem Elektronenvervielfacher geleitet (die Dynodenreihe). Der Elektronenvervielfacher vervielfacht die Fotoelektronen durch ein Sekundäremissionsverfahren. Wenn die vervielfachten Fotoelektronen die Anode erreichen, werden sie als elektrisches Signal ausgegeben.
Insbesondere werden, wenn die beschleunigten Fotoelektronen auf die erste Dynode auftreffen, Sekundärelektronen über die Sekundäremission ausgegeben. Diese Sekundärelektronen verbinden sich mit dem ersten Bündel Fotoelektronen und werden zu der nächsten Dynode beschleunigt. Dieser Prozess wird an den nachfolgenden Dynoden wiederholt. Dieser Kaskadeneffekt der Sekundäremission führt zu einer steigenden Zahl Elektronen, die an jeder nachfolgenden Dynode erzeugt werden. Mit anderen Worten wird die Ladung an jeder nachfolgenden Dynode verstärkt. Wenn die Elektronen die Anode erreichen, werden sie als verstärktes elektrisches Signal ausgegeben. Als Ergebnis des oben genannten Prozesses kann sogar ein kleiner fotoelektrischer Strom aus der Fotokathode einen großen Ausgabestrom an der Anode der PMT bereitstellen. Die Amplifikation, die im Folgenden als „Verstärkung” bezeichnet wird, hängt von der Anzahl der Dynoden, Beschleunigungsspannung, Temperatur und dergleichen ab.
PMT bieten Vorteile wie hohe interne Verstärkung, hohe Empfindlichkeit, schnelle Reaktionen, geringes Rauschen und eine Hochfrequenzreaktion. Die Verstärkung der Szintillatoren und Lichtdetektoren wie PMT können aufgrund verschiedener Faktoren wie Temperatur und Alter jedoch schwanken. Dies kann zu einer variablen PMT-Ausgabe führen, selbst dann, wenn die gleiche ionisierende Strahlung empfangen wird, was wiederum zu einer Fehlauslegung der Ergebnisse führen kann.
Kurzdarstellung
Die vorliegende Erfindung liefert Verfahren, Vorrichtungen und Computerprogramme zum Steuern der Verstärkung von Szintillationsdetektoren. Der Szintillationsdetektor kann einen Szintillator und einen Detektor aufweisen und Licht aus dem Szintillator empfangen. Während eine PMT typischerweise als Detektor verwendet wird, wird man verstehen, dass jede der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung andere Arten von Detektoren mit einstellbarer Verstärkung anstelle einer PMT verwenden kann. Daher können, wenn „PMT” in einer beschriebenen Ausführungsform verwendet wird, andere Ausführungsformen die gleiche Bauweise aufweisen, der Ausdruck „PMT” jedoch gegen den allgemeineren Ausdruck „Detektor mit verstellbarer Verstärkung” ersetzt werden.
In einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern der Verstärkung in einem Szintillationsdetektor bereit, umfassend einen Szintillator und eine PMT, die Licht von dem Szintillator empfängt. Das Verfahren kann das Aussetzen des Szintillators einer Strahlungsquelle beinhalten, sowie das Erhalten der Kalibrierungszählraten von der PMT, wobei jede davon eine integrale Zählrate über einem jeweils dazu unterschiedlichen Schwellenwert repräsentiert. Ein erster Vergleich von mindestens einigen Kalibrierungszählraten wird durchgeführt, sowie ein zweiter Vergleich der Kalibrierungszählraten, die von dem ersten Vergleich abweichen. Wenn ein Ergebnis des ersten Vergleichs darauf hinweist, dass die Kalibrierungszählraten (d. h. alle Kalibrierungszählraten, die für den ersten Vergleich verwendet werden) nicht einem Referenzpeak in dem Energiespektrum der Strahlungsquelle entsprechen, kann das Verfahren das Durchführen einer ersten Anpassung der PMT-Verstärkung beinhalten, bis das Ergebnis darauf hinweist, dass die Kalibrierungszählraten dem Referenzpeak entsprechen. Wenn ein Ergebnis des zweiten Vergleichs von einer Beziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Energieschwellenwert, der aus dem Referenzpeak resultiert, abweicht, kann das Verfahren das Durchführen einer zweiten Anpassung der PMT-Verstärkung zum Verringern der Abweichung beinhalten. Mit „unterschiedlichen” Vergleichen in diesem Zusammenhang ist gemeint, dass unterschiedliche mathematische Funktionen verwendet werden, nicht nur unterschiedliche Werte für die gleiche Funktion.
Andere Ausführungsformen von Verfahren der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren zum Steuern der Verstärkung in einem Szintillationsdetektor mit einem Szintillator und einer PMT wie zuvor beschrieben bereit. In diesen Ausführungsformen kann das Verfahren das Aussetzen des Szintillators einer Strahlungsquelle beinhalten, sowie das Erhalten der Kalibrierungszählraten von der PMT, wobei jede davon eine integrale Zählrate über einem unterschiedlichen Schwellenwert repräsentiert. Ein Vergleich von mindestens einigen der mehreren Kalibrierungszählraten wird durchgeführt und, wenn ein Ergebnis des Vergleichs von einer Beziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Energieschwellenwert eines Referenzpeaks abweicht, wird eine Anpassung der PMT-Verstärkung zum Verringern der Abweichung durchgeführt. Diese Ausführungsformen können auch das Erhalten aus der PMT, wenn diese der gleichen Strahlungsquelle ausgesetzt ist, einer Testzählung beinhalten, die eine integrale Zählrate mit einem Energieschwellenwert repräsentiert, der in einem Tal der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert liegt.
Es werden ferner Szintillationsdetektoren in einigen Ausführungsformen bereitgestellt, die den Szintillator und die PMT wie zuvor beschrieben einschließen, sowie einen Prozessor. Der Prozessor kann nach der Aussetzung des Szintillators einer Strahlungsquelle jedes der Verfahren der vorliegenden Erfindung durchführen. Ferner werden Computerprogrammprodukte in Ausführungsformen der Erfindung bereitgestellt, die ein Computerprogramm aufweisen, das nach Laden in einen programmierbaren Prozessor jedes der Verfahren der vorliegenden Erfindung ausführen kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Ausführungsformen der Erfindung werden nun in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 ein Cs137-Energiespektrum mit einem einzelnen Peak im Gammastrahlenspektrum, der mit einem NaI-Szintillator und einer PMT erfasst wird.
2 die gerade Linienbeziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Cs137-Schwellenwert, der aus dem einzelnen Peak in dem Energiespektrum aus 1 resultiert.
3 die gleiche Aufzeichnung wie in 2, aber markiert, um einen bestimmten Vergleich als Grundlage für eine Anpassung der PMT-Verstärkung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darzustellen.
4, wie die Anwendung des Vergleichs eine einzige Lösung mit Cs137 bereitstellt, die zur Anpassung der PMT-Verstärkung verwendet wird.
5 das Co60-Energiespektrum, das mit einem NaI-Szintillator und einer PMT erfasst wird, und das zwei relativ eng beieinander befindliche Peaks im Gammastrahlenbereich darstellt.
6 ein Spektrum integraler Zählungen gegenüber dem Co60-Schwellenwert und wie ein zusätzlicher erster Vergleich und eine erste Anpassung der PMT-Verstärkung vor der zweiten Anpassung verwendet wird, um zu verhindern, dass der zweite Vergleich und Anpassung sich auf einen falschen Peak in dem Energiespektrum blockieren.
7 ein Schaubild wie das aus 2, das die Erfassung der Testzählungen in einem Verfahren der vorliegenden Erfindung darstellt.
8 ein Flussdiagramm eines Szintillationsdetektors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ein Statusdiagramm, das ein Verfahren der vorliegenden Erfindung darstellt.
Ausführliche Beschreibung einiger Ausführungsformen der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erkennen an, dass bei Veränderung der Temperatur oder anderer Umgebungsbedingungen die Verstärkung eines Szintillationsdetektors dazu tendiert, abzuweichen. Dies führt dazu, dass eine Testzählrate des gleichen Testelements für den Szintillationsdetektor über die Zeit abzuweichen scheint, obschon tatsächlich keine Veränderung stattgefunden hat. Als Konsequenz können unpräzise Testzählraten von unterschiedlichen Testelementen erhalten werden. Es ist möglich, dies durch Anpassen der Verstärkung auszugleichen, wie durch Anpassen der PMT-Spannung. Ein Referenzpeak in einem Energiespektrum einer Strahlungsquelle kann als eine geeignete Referenz zum Anpassen der Verstärkung dienen, sodass konsistente Auslesungen des Referenzpeaks erhalten werden. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erkennen ferner an, dass viele Strahlungsquellen einen Peak in ihrem Energiespektrum aufweisen, der als Referenzpeak verwendet werden kann und der in einer Beziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert resultiert, der linear und mit einer festen Steigung in einem vorgegebenen Szintillationsdetektor ist. Als Ergebnis kann die Anpassung der Verstärkung zur Sicherstellung, dass die Kalibrierungszählraten in dem linearen Bereich bleiben, die Grundlage für eine relativ einfache Implementierung der Verstärkungssteuerung bereitstellen. Solche integralen Zählraten werden als „Kalibrierungszählraten” bezeichnet, weil sie normalerweise ohne ein Testelement zwischen Quelle und Szintillator durchgeführt werden würden, während „Testzählraten” mit dem vorliegenden Testelement durchgeführt werden. Wie weiter besprochen wird, können relativ einfache Implementierungen zur Sicherstellung, dass die Kalibrierungszählraten in den linearen Bereich fallen, erreicht werden, indem die Zählraten (das heißt, das miteinander Vergleichen davon) gemäß verschiedener Formeln verglichen werden.
Einige der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erkennen jedoch ferner an, dass es zu Problemen kommen kann, wenn die Strahlungsquelle mehrere Peaks in dem Energiespektrum aufweist, die nahe beieinander liegen, wie zum Beispiel innerhalb von 20% oder 30% (wie bei Verwenden des niedrigsten Energiepeaks als Nenner gemessen) oder innerhalb 200 keV bis 300 keV voneinander. Zum Beispiel zeigt Co60 einen hohen Energiepeak bei 1,33 MeV, der als Referenzpeak verwendet werden kann, weist aber auch einen niedrigen Energiepeak bei 1,17 MeV auf, was sehr nah bei dem hohen Energiereferenzpeak ist. Unter idealen Betriebsbedingungen kann ein Vergleich der Co60-Kalibrierungszählraten ein Ergebnis erzielen, das die Beziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Energieschwellenwert, der dem hohen Energiereferenzpeak entspricht, übereinstimmen lässt. Zum Beispiel kann das Ergebnis zeigen, dass die Kalibrierungszählraten auf den linearen Abschnitt der Aufzeichnung der Zählraten gegenüber dem Schwellenwert fallen. Da die PMT-Verstärkung aufgrund der Umgebungsveränderungen abweicht oder während des Hochfahrens der Instrumente, tendiert diese Aufzeichnung zur Verlagerung nach links oder rechts. Wenn die Strahlungsquelle nur den Referenzpeak in dem Energiespektrum aufweist oder andere Peaks aufweist, die gut von dem vorbestimmten Peak getrennt sind, kann das Verfahren einfach eine Anpassung der PMT-Verstärkung durchführen, bis das Ergebnis des Vergleichs zeigt, dass die Kalibrierungszählraten erneut in dem linearen Abschnitt der Aufzeichnung liegen. Die niedrige Co6-Energiepeak, der in der Nähe des hohen Energiereferenzpeaks liegt, kann den Referenzpeak und vorhergehende Anpassung in dem Sinne stören, dass die Aufzeichnung sich weit genug verlagert, sodass die Kalibrierungszählraten danach auf einen Abschnitt der Aufzeichnung fallen, der eher dem niedrigen Energiepeak als dem hohen Energiereferenzpeak entspricht. In dieser Situation kann je nach dem für die vorstehende Anpassung verwendeten Vergleich das Verfahren fälschlicherweise erwägen, dass die Zählraten von dem linearen Abschnitt der Aufzeichnung der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert stammen, was dem Referenzpeak entspricht. Daher kann das Verfahren eine erste Verstärkungsanpassung beinhalten, die auf einem ersten Vergleich basiert, der unterschiedlich zu dem Vergleich ist, der für die vorstehende Anpassung verwendet wird, wodurch sichergestellt werden kann, dass die Kalibrierungszählraten tatsächlich dem Referenzpeak entsprechen (und nicht, zum Beispiel, einem anderen Peak in dem Energiespektrum). Diese Aspekte des Betriebs der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind unten näher beschrieben.
In einigen Ausführungsformen kann die Beziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Energieschwellenwert, der aus dem Referenzpeak resultiert, linear sein. In dieser Situation kann der erste Vergleich bestimmen, ob eine Linie, auf der mindestens einige der Kalibrierungszählraten liegen, eine vorbestimmte Steigungsanforderung erfüllt (zum Beispiel größer ist als eine minimale Steigung). Eine Art zum Bestimmen ist das Berechnen eines Verhältnisses von mindestens einigen Kalibrierungszählraten. In einer Ausführungsform können die Kalibrierungszählraten drei Zählraten umfassen, die bei oberen, mittleren und unteren Schwellenwerten erhalten werden (wie einem oberen Schwellenwert, einem unteren Schwellenwert, der neben der Baseline der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert genommen wird, und einem Schwellenwert, der mittig zwischen diesen Schwellenwerten liegt). Der zweite Vergleich kann das Vergleichen der Differenz zwischen den Kalibrierungszählraten an dem oberen und dem mittleren Schwellenwert und der Differenz zwischen den Kalibrierungszählraten an dem mittleren und unteren Schwellenwert umfassen. In dieser Situation wird die zweite Anpassung der PMT-Verstärkung durchgeführt, wenn die zwei Differenzen keine gerade Linie repräsentieren (zum Beispiel, wenn die zwei Differenzen nicht innerhalb einer Toleranz liegen, bei der sie gleich sind, wobei obere, untere und mittlere Schwellenwerte verwendet werden). Diese Art zweiter Vergleich ist relativ leicht in Hardware und/oder Software zu implementieren. Diese Art zweiter Vergleich selbst kann jedoch nicht sicherstellen, dass die Kalibrierungszählraten dem Referenzpeak entsprechen, wenn Quellen verwendet werden, die einen naheliegenden Peak in dem Energiespektrum aufweisen, wie Co60.
Verfahren der Erfindung können ferner das Erhalten einer Testzählrate von der PMT beinhalten, wobei ein Energieschwellenwert in einem Tal einer integralen Zählrate gegenüber einem Schwellenwert liegt. Die Strahlungsquelle kann die gleiche Quelle sein wie diejenige, von der die Kalibrierungszählraten erhalten wurden. Die Testzählraten können mit dem Testelement zwischen Quelle und Szintillationsdetektor auf jede geeignete Weise gesammelt werden, sodass die Strahlung aus der Quelle, die das Testelement durchläuft, durch Übertragung erkannt wird.
In jeder beliebigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Kalibrierungszählraten mit einem Testelement zwischen der Strahlungsquelle und dem Szintillator erhalten werden.
In jeder beliebigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Photomultiplier-Röhrenverstärkungsanpassung mit dem Testelement zwischen der Strahlungsquelle und dem Szintillator durchgeführt werden.
Ferner können in jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kalibrierungszählraten wiederholt gesammelt und die Verstärkungsanpassung wiederholt durchgeführt werden, und zwar über den gleichen Zeitraum, in dem die Testzählraten gesammelt werden.
Wie oben bereits hervorgehoben, können Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung einen Szintillator und eine PMT aufweisen, wie bereits beschrieben, sowie einen Prozessor zum Ausführen eines jeden Verfahrens der vorliegenden Erfindung. Insbesondere kann bei besonderen Ausführungsformen der Szintillator einen NaI-, CsI- oder anderen Kristall umfassen, wobei jeder davon geeignete Dotierungsmittel aufweisen kann, die aus dem Stand der Szintillatortechnologie gut bekannt sind.
Mehrere Wiederholungen jedes Betriebsablaufs oder Sequenz sind in dieser Ausführungsform ebenfalls berücksichtigt. Die Kalibrierungszählraten können zum Beispiel durchgehend gesammelt werden und der erste Vergleich und die erste Anpassung wiederholt durchgeführt werden, bis die Kalibrierungszählraten dem Referenzpeak entsprechen. Auf die gleiche Weise können mehrere zweite Vergleiche und zweite Anpassungen der PMT-Verstärkung wiederholt durchgeführt werden. Zusätzlich kann, da die Kalibrierungszählraten durchgehend gesammelt werden, die gesamte Sequenz des Erhaltens der Kalibrierungszählraten, Durchführen des ersten Vergleichs und der ersten Anpassung und Durchführen des zweiten Vergleichs und der zweiten Anpassung mehrere Male wiederholt werden oder sogar durchgehend sein, während der Szintillationsdetektor betrieben wird.
In der vorliegenden Anwendung werden, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben, die folgenden Ausdrücke wie beschrieben verwendet. „Identifizieren” oder „Identifizieren des Vorhandenseins” oder ähnliche Begriffe beinhalten entweder oder sowohl als auch eine qualitative Beurteilung (ist die Substanz vorhanden oder nicht?) und eine quantitative Schätzung (wie viel Substanz ist vorhanden?). „Kann” in dieser Anmeldung bezieht sich auf etwas Optionales: wenn ein Element z. B. vorhanden sein „kann” heißt das, dass das Element entweder vorhanden ist oder nicht vorhanden ist. Auf die gleiche Weise kann ein Element oder Merkmal einer Vorrichtung oder eines Verfahrens oder Computerprogramms, das vorhanden sein „kann” als Teil einer beliebigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden oder nicht. „Oder” in dieser Anmeldung beinhaltet jedes einzelne Element mehrerer angegebener Elemente, sowie jede beliebige Kombination aus den angegebenen Elementen. Zum Beispiel kann „das Verwenden von A oder B” Folgendes bedeuten: Verwenden von A; Verwenden von B; Verwenden von A zusammen mit B. Der Ausdruck „mindestens” in Bezug auf einige Merkmale, wie z. B. „mindestens drei Kalibrierungszählraten” wird nur zum Hervorheben einer Mindestzahl in diesem bestimmten Fall verwendet und darf nicht als „ein, eine, einer”, „der, die, das” und dergleichen in Bezug auf andere Merkmale in einer Ausführungsform ausgelegt werden, die verschiedene Elemente aufweist oder umfasst und ermöglicht dennoch, dass mehrere der angegebenen Merkmale verwendet werden können, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben. Zum Beispiel gestattet „eine Strahlungsquelle” das Vorhandensein mehrerer Strahlungsquellen.
Ein „Prozessor” wie hier verwendet kann jede Hardware oder Hardware-Softwarekombination sein, die zum Ausführen der erforderlichen Schritte fähig ist. Zum Beispiel kann ein Prozessor ein geeignet programmierter Mikroprozessor oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung sein. Ein Prozessor kann auch einen Speicher jedes bekannten Typs aufweisen, wie Nurlese- und Schreib-Lese-Speicher, der Anweisungen und Daten für den wie hierin beschriebenen Spektrometerbetrieb enthalten kann. Die Betriebsabläufe oder Sequenzen eines jeden in der vorliegenden Anwendung beschriebenen Verfahrens kann in der beschriebenen Reihenfolge oder in jeder anderen durchgeführt werden, die logisch möglich ist. Typischerweise folgt jedoch eine zweite Anpassung der PMT-Verstärkung immer einer ersten Anpassung. Begriffe wie „erster, erste, erstes” und „zweiter, zweite, zweites” werden als Kennzeichnungen zum Auseinanderhalten ähnlich benannter Ereignisse oder Komponenten verwendet, legen jedoch nicht notwendigerweise eine Reihenfolge von Ereignissen fest oder, dass Ereignisse oder Elemente, die derart benannt sind, zusammen verwendet werden müssen. Während ein Satzteil wie „mindestens einige” zuweilen zum Spezifizieren einer oder mehrerer einer Gruppe verwendet wird, kann auch in Situationen, bei denen dieser Satzteil nicht verwendet wird, weniger als eine Gruppe verwendet werden. Wenn beispielsweise Bezug genommen wird auf „eine PMT”, könnten mehrere PMT vorhanden sein, wobei aber nur eine oder eine andere Zahl in einem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Ein Computerprogramm „produkt” ist ein konkretes, nicht flüchtiges Medium, das ein Computerprogramm der vorliegenden Erfindung enthalten kann (zum Beispiel ein magnetischer, optischer oder Festspeicher) in einer nicht vorübergehenden aber möglicherweise vorläufigen Form. „Linear” bezeichnet eine gerade Linie. Unter „linear”, gleich oder anderen Ausdrücken, die eine Beziehung ausdrücken, ist jedoch zu verstehen, dass die Beziehung keine exakte zu sein braucht, sondern dass eine Toleranz zulässig ist, wobei die Vorteile der vorliegenden Erfindung immer noch erhalten werden. „Linear” kann zum Beispiel eine vorbestimmte kleine Abweichung von exakt gerade aufweisen. Zuweilen kann eine Beziehung ausdrücklich mit einer Toleranz angegeben sein, um dieser mehr Bedeutung zu geben. Man wird jedoch verstehen, dass auch bei Verwenden von null Toleranz typischerweise etwas vorbestimmte Toleranz in jeder genannten Beziehung zulässig ist. „Integrale Zählrate” bezieht sich auf die Gesamtzählrate aller Pulse, die über einem Schwellenenergiewert erkannt wird, wobei der Energiewert von der Signalamplitude der PMT repräsentiert werden kann. Der höchste Energiewert, zu dem diese summiert wird, ist typischerweise der höchste Energiewert, der von dem bestimmten Instrument erkannt werden kann, von dem der Szintillationsdetektor Teil ist, oder zu einer Baseline, bei der keine weiteren Zählungen aus einer vorgegebenen Quelle erkannt werden. „Schwellenwert” und „Energieschwellenwert” werden hierin austauschbar verwendet. Wenn integrale Zählraten einem Peak in dem Energiespektrum „entsprechen”, bedeutet dies, dass der Energieschwellenwert der Zählraten aus einem Energiewert des Energiespektrums resultiert, bei dem dieser Peak vorhanden ist.
Jede in der vorliegenden Anmeldung genannte Bezugnahme wird in diese Anmeldung in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme darauf aufgenommen, außer in dem Fall, in dem der Inhalt davon mit der vorliegenden Anmeldung in Konflikt steht, in welchem Fall die vorliegende Anmeldung gilt.
In Bezug auf 1 ist ein Energiespektrum von Cs137 in dem Gammastrahlenbereich dargestellt, das durch Verwenden eines Szintillationsdetektors mit einem dotierten NaI-Kristall und einer PMT erhalten wird. Wie ersichtlich, zeigt Cs137 einen einzelnen hohen Energiepeak bei 661,7 keV, der als Referenzpeak verwendet werden kann, sowie einen anderen, geringeren Energiepeak (nicht dargstellt) bei 32 keV. 2 zeigt eine Aufzeichnung der Zählrate („Zählungen” in den Figuren) gegenüber dem Schwellenwert um den Bereich des 661,7-keV-Peaks aus 1 herum unter typischen Betriebsbedingungen (d. h. Temperatur und andere Umgebungsbedingungen) und mit normaler Verstärkung des Szintillationsdetektors. Die Daten für 2 und 6 wurden unter Verwenden des folgenden Ablaufs gesammelt:

– 8 μC Cs137 oder Co60 wurden 2 Zoll von dem Szintillationsdetektor angeordnet.
– Ein Funktionsgenerator wurde zum Einrichten einer Rampe von –1,8 V bis –1,2 V verwendet, mit einer Schrittlänge von 0,007 V pro 100 Sekunden.
– Die Ausgabe des Funktionsgenerators wurde zum Einrichten der Diskriminatorschwellenspannungen verwendet.
– Die PMT-HV wurde bei 890 V eingestellt.
– Das LabView-Programm sammelte Zählungen für 100 Sekunden und zeichnete danach die angesammelten Zählungen und Diskriminatorschwellenspannungen auf.
– Die Ergebnisse sind in 2 und 6 dargestellt.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Beziehung der Zählraten zu dem Schwellenwert in dem Bereich zwischen 1, 2 und 3 in 2 linear ist (Bereich 50). Das heißt, dass die Aufzeichnung der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert eine lineare Beziehung in dem Bereich 50 zeigt, der dem Referenzpeak des 661,7-keV-Peaks in dem Energiespektrum entspricht. Bei Temperaturveränderungen verändert sich die Szintillationsdetektor-Verstärkung und die Aufzeichnung aus 2 tendiert dazu, sich nach links oder rechts zu verlagern. Es wurde jedoch herausgefunden, dass die Form der Aufzeichnung, welche die Steigung des linearen Bereichs 50 aufweist, dazu tendiert, bei Temperaturveränderungen und über die Zeit gleich zu bleiben. Cs137 zeigt auch einen anderen Peak (nicht dargestellt) für geringe Energie bei 32 keV. Dieser andere Peak ist jedoch nicht in der Nähe des hohen 661,7-keV-Peaks. Tatsächlich befinden sich die zwei Peaks so weit entfernt voneinander, dass jede Verstärkungsveränderung in dem Szintillationsdetektor, die aus Temperatur- oder anderen Umgebungsveränderungen resultiert, die Aufzeichnung aus 2 nicht weit genug verlagert, sodass die integrale Zählrate gegenüber dem Schwellenwert für diesen niedrigen Energiepeak sich in dem Bereich zwischen den Schwellenwerten 1, 2 und 3 aus 2 bewegen kann. Entsprechend kann der niedrige Energiepeak den hohen Energiepeak und die Verstärkungsanpassung in dem oben genannten Sinn nicht stören und ignoriert werden.
Ein Vergleich, der für eine Verstärkungsanpassung verwendet wird, wird nun mit Bezug auf 3 dargestellt. Diese werden zuweilen als „zweiter Vergleich” und „zweite Anpassung” bezeichnet, insbesondere wenn zusammen mit einem „ersten Vergleich” und einer „ersten Anpassung” verwendet, wie unten mit Bezug auf 6 beschrieben. In einigen Ausführungsformen können dieser „zweite” Vergleich und Anpassung ohne „ersten” Vergleich oder Anpassung verwendet werden. In Bezug auf 3 können die Schwellenspannungen V1, V2 und V3 an den Positionen 1, 2 bzw. 3 gesetzt werden und einen oberen Schwellenwert (V1), einen unteren Schwellenwert (V3) in der Nähe der Baseline der Aufzeichnung und einen mittleren Schwellenwert (V2) in der Mitte zwischen V1 und V3 repräsentieren. Jeder weist seine entsprechende Zählrate Ct, Cc oder Cb auf (die hier als Kalibrierungszählraten bezeichnet werden), die aus einer normalen Verstärkung des Szintillationsdetektors bei typischen Betriebsbedingungen resultieren. V1, V2 und V3 können wie folgt ausgewählt sein: V1 – V2 = V2 – V3 (I)
Da der Bereich zwischen V1 und V3 in der Aufzeichnung aus 3 linear ist, wird die folgende Bedingung erfüllt: (Ct – Cc)/(V1 – V2) = (Cc – Cb)/(V2 – V3) (II)
Abgeleitet aus (I) und (II) bedeutet dies: (Ct – Cc) = (Cc – Cb) (III)
Durch Einstellen: A = Ct – Cc (IIIa) B = Cc – Cb (IIIb) worin A = B bei normaler Verstärkung ist, oder anders ausgedrückt: die zwei Differenzen sollten bei normaler Verstärkung gleich sein. Dieses Ergebnis geht auch aus 4 hervor, wobei A und B gegenüber dem Schwellenwert aufgezeichnet sind. Wie aus 4 ersichtlich, gibt es nur eine einzige Lösung für A = B bei normaler Verstärkung. Wenn das Ergebnis des Vergleichs der drei Kalibrierungszählraten, das von (III) bereitgestellt wird, von dieser Gleichheit abweichen sollte, ist die Szintillationsdetektor-Verstärkung von normal abgewichen. In 3 führt dies dazu, dass die Aufzeichnung sich nach links oder rechts verlagert. In diesem Fall kann eine zweite Anpassung der PMT-Verstärkung durch Anpassen der PMT-Spannung durchgeführt werden, bis (III) erneut zutrifft (die Aufzeichnung wird zurück auf die Position aus 3 gebracht). Das heißt insbesondere:
Wenn A = B, dann ist die Verstärkung normal und die Strom-PMT-Spannung wird ohne Veränderung aufrechterhalten.
Wenn A > B, dann hat die Verstärkung abgenommen und sollte durch Erhöhen der PMT-Spannung erhöht werden.
Wenn A < B, dann hat die Verstärkung zugenommen und sollte durch Senken der PMT-Spannung reduziert werden.
In der Praxis ist eine vorbestimmte Toleranz um die Anforderung von A = B zulässig, um durchgehende Versuche zum Ausgleichen von kleineren Verstärkungsschwankungen zu verhindern.
Das vorstehende Verfahren zum Erhalten einer zweiten Anpassung der PMT-Verstärkung ist bei einer Strahlungsquelle wie Cs137 effektiv, die nur den Referenzpeak in dem Energiespektrum aufweist, oder mindestens dann, wenn andere Peaks nicht in der Nähe des Referenzpeaks vorhanden sind. Wie jedoch zuvor erwähnt, kann, wenn eine Strahlungsquelle verwendet wird, die einen anderen Peak im Energiespektrum nahe dem Referenzpeak aufweist, dieser andere Peak das vorstehende Verfahren „stören”. Die Verwendung einer ersten Anpassung der PMT-Verstärkung, die auf einem Vergleich der Kalibrierungszählraten basiert, der unterschiedlich von dem aus (III) ist, kann beim Vermeiden dieses Problems mit einer solchen Quelle helfen, indem identifiziert wird, wann die Kalibrierungszählraten nicht dem Referenzpeak entsprechen. Dies kann man in Bezug auf eine Co60-Strahlungsquelle verstehen, deren Energiespektrum in 5 dargestellt ist und die einen geringen Energiepeak bei dem 1,33-MeV-Peak (80) und dem hohen 1,17-MeV-Energiepeak (90) zeigt, die als Referenzpeak verwendet werden können. Die entsprechende Aufzeichnung der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert ist in 6 dargestellt. In 6 entspricht der Bereich 140 dem hohen Energiepeak und zeigt eine lineare Beziehung, wie von der durchgehenden Linie der festen Steigung dargestellt, während der Bereich 120 dem niedrigen Energiepeak entspricht und eine Beziehung zeigt, die nicht so linear ist, wie durch die durchgehende Linie der gleichen Steigung wie die durchgehende Linie für den Bereich 140 dargestellt. Es wurde herausgefunden, dass die Form der Aufzeichnung aus 6, einschließlich der Steigung des Bereichs 140, dazu tendiert, über Zeit- und Temperaturveränderungen hinweg gleich zu bleiben, obwohl die Aufzeichnungsposition dazu tendiert, sich nach links oder rechts zu verlagern.
In 6 ist es möglich, eine V1, V2 und V3 auf obere, mittlere und untere (insbesondere Baseline) Spannungen in Bereich 140 einzustellen und einen Vergleich wie in (III) als Grundlage für eine Anpassung der PMT-Verstärkung auf die gleiche wie oben in Zusammenhang mit 2 und 3 für Cs137 beschriebene Weise zu verwenden. Da jedoch die Temperatur die Aufzeichnung aus 6 verändert, kann diese sich nach rechts verlagern und der Bereich 120 kann mindestens einen Teil des Bereichs einnehmen, der vorher von dem Bereich 140 eingenommen wurde, oder die Aufzeichnung kann sich nach links verlagern. Als Ergebnis kann der Vergleich von (III) seinen Betrieb in dem Bereich 120 anstelle in dem Bereich 140 starten oder rechts von Bereich 140, woraus eine falsche Verstärkungseinstellung folgt. Eine andere Art der Inbetrachtnahme dessen ist, dass, ungleich der Situation mit Cs137, der Vergleich von (III) mehr als eine Lösung für Co60 hat. Zum Beispiel gilt dieser Vergleich entlang der Linie 140 aus 6, auf der alle Kalibrierungszählungen dem Referenzpeak entsprechen. Dennoch kann dieser Vergleich auch entlang einer Linie wie der Linie 150 aus 6 gelten, die nicht länger die Kalibrierungszählungen verwendet, die alle dem Referenzpeak (hohem Energiepeak) entsprechen. Auf die gleiche Weise gilt dieser Vergleich von (III) auch, wenn die Aufzeichnung sich nach links verlagert.
Um die vorstehende Situation zu vermeiden, wird ein anderer Vergleich (ein „erster Vergleich”) der Kalibrierungszählraten verwendet, um sich zu vergewissern, dass die Kalibrierungszählraten dem Referenzpeak in dem Energiespektrum entsprechen. Insbesondere kann dieser erste Vergleich die Kalibrierungszählraten vergleichen, um zu bestimmen, ob diese auf eine Linie mit einer Steigung fallen, die eine vorbestimmte Steigungsanforderung erfüllt, sowie auf eine Linie, die eine wesentlich geringere Steigung als die Steigung von Bereich 140 aufweist. Ein leichter Weg zum Erreichen davon für einen vorgegebenen Szintillationsdetektor ist das Herausfinden eines Verhältnisses „K”, wobei für Bereich 140 gilt: K = Ct/Cb (IV)
Ein Wert für K kann dann für einen vorgegebenen Szintillationsdetektor vorbestimmt werden, wobei der Wert wesentlich geringer als der vorherige ist und wobei dies anzeigen würde, dass die Kalibrierungszählraten nicht aus Bereich 140 stammen. In dieser besonderen unten beschriebenen Vorrichtung wird K auf die ganze Zahl „m” eingestellt, worin m = 2 ist. Während des Betriebs wird, immer wenn K < 2 ist, eine erste Anpassung der PMT durchgeführt, bis K ≥ 2 ist, wonach eine zweite Anpassung basierend auf den Ergebnissen des Vergleichs aus (III) auf ähnliche Weise wie für Cs137 durchgeführt wird.
Wenn die Szintillationsdetektorverstärkung mithilfe der beschriebenen Verfahren gesteuert wird, können Testzählraten erhalten werden, die von einer Gammastrahlung aus einer Quelle resultieren, nachdem sie das Testelement passiert haben. Das Testelement kann eine Kammer oder ein Behälter sein, in dem die Dichte oder der Füllstand überwacht werden. Solche Verfahren werden zum Beispiel in der US 746.903.3 und der US-Patentveröffentlichung US 2012 003 792 beschrieben. Die Veränderung in der Zählrate kann Veränderungen der Dichte oder der Stelle eines Flüssigkeitsstandes anzeigen. Die Verfahren, Vorrichtung und Computerprogrammprodukte der vorliegenden Erfindung können zum Steuern der Szintillationsdetektorverstärkung in solchen Verfahren oder in jedem beliebigen Verfahren verwendet werden, bei dem die Zählraten überwacht werden müssen. In jeder derartigen Anwendung werden die integralen Zählraten aus einer Strahlungsquelle nach dem Durchlaufen eines Testelements gemessen (was zuweilen auch als „Testzählraten” bezeichnet wird). Solche Testzählraten können bei einem Energieschwellenwert gesammelt werden, der in einem Talbereich der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert liegt. Diese Situation ist in 7 dargestellt, die eine Aufzeichnung von integralen Zählraten gegenüber dem Schwellenwert für Cs137 wie in 2 und 3 ist, aber einen Talbereich 160 zeigt, in dem Testzählraten erhalten werden. Der Talbereich weist das beste Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) auf, das die höchste effektive Amplitude für eine vorgegebene Strahlungsquelle bereitstellt und das am wenigsten von den kleinen Veränderungen der Szintillationsdetektorverstärkung beeinträchtigt wird. Dies ermöglicht eine hohe Wiederholbarkeit und hohe Präzision. Die Verfahren der vorliegenden Erfindung können die gleiche Quelle für die Testzählraten wie für die Kalibrierungszählraten verwenden. Dies ist insbesondere günstig, weil ein Szintillationsdetektor der vorliegenden Erfindung an einen Anwender an einem fernen Standort geliefert werden kann, ohne dass gleichzeitig eine Strahlungsquelle geliefert werden muss. Dies verhindert Berechtigungsanforderungen bei dem Transport von Strahlungsquellen. Außerdem bleibt in vielen Anwendungen die Form der Aufzeichnungen der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert für viele Testelemente die Gleiche (obgleich die Zählraten variieren). Zum Beispiel gilt dies für die meisten Füllstands- oder Dichtemessungen unter Verwendung von Übertragung. Als Ergebnis können die Kalibrierungszählungen und Verstärkungseinstellungen durchgehend mit dem Testelement zwischen der Strahlungsquelle und dem Szintillationsdetektor durchgeführt werden, während die Testzählungen gesammelt werden (obwohl die Testzählungen, die bei ausgeschalteter Kalibrierung gesammelt werden, zurückgewiesen werden können).
Die besonderen Ausführungsformen, die oben ausführlich beschrieben wurden, können relativ leicht in Hardware implementiert werden, wie in 8 dargestellt. In 8 weist der dargestellte Szintillationsdetektor einen dotierten NaI-Szintillationskristall 200 auf und eine PMT 220, die Licht aus dem Kristall 200 empfängt. Die Spannungspulse aus der PMT 220 werden einem Prozessor 230 zugeführt, der einen Verstärker 234, Kalibrierungskomparatoren 240t, 240m, 240b, Testkomparator 250 und eine Mikrosteuerung 270 aufweist. Der Verstärker 234 verstärkt das Signal der PMT 220 und generiert Pulse einer Spannung, die von der Energie eines Gammastrahls abhängt, der von dem Szintillatorkristall 200 erkannt wird. Die Spannungspulse werden dem Testzählkomparator 250 verfügbar gemacht, sowie den drei Kalibrierungskomparatoren 240t, 240c, 240b. Der Testzählkomparator 250 weist einen Schwellenwertsatz in einem Talbereich der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert auf, wie zuvor in Verbindung mit Bereich 160 aus 7 beschrieben. Die Komparatoren 240t, 240c, 240b weisen Schwellenwerte auf, die bei V1, V2 bzw. V3 eingestellt sind, wie oben in Verbindung mit 3 beschrieben. Die Mikrosteuerung 270 generiert durchgehend Kalibrierungszählraten Ct, Cm, Cb sowie eine Testzählrate, wobei jede über eine Sekunde gemessen wird, und führt die ersten und zweiten Vergleiche durch, die oben in Verbindung mit (III) und (IV) beschrieben sind. Die Mikrosteuerung 270 führt diese Berechnungen durch und passt die Hochspannung auf PMT 220 an (und steuert somit die Verstärkung) durch die Steuerleitung 270, wie nun mit Bezug auf das Statusdiagramm aus 9 beschrieben wird. Die Mikrosteuerung 270 kann jede Kombination aus Hardware/Software zum Ausführen solcher Funktionen sein, zum Beispiel ein programmierbarer Mikroprozessor in Verbindung mit einer Hochspannungssteuerschaltung.
Mit Bezug auf 9 werden, wenn das Instrument angeschaltet oder zurückgesetzt wird (300), nach einer Initialisierungsroutine Ct, Cb und Cc gelesen (330) und K mithilfe des ersten Vergleichs von (IV) berechnet (340), also K = Ct/Cb. Wenn K nicht mindestens gleich einem minimalen vorher ausgewählten Wert ist, der die Steigung m des Bereichs 50 aus 2 repräsentiert (Cs137) oder 140 aus 6 (Co6), ist die Verstärkung zu gering und die Hochspannung zu PMT 220 wird erhöht (350) und die Auslesungen von Ct, Cb, Cc nach einiger Verzögerung um einige Sekunden (360) (zum Beispiel 1 bis 10 Sekunden) erneut erfasst (370), um der Röhre zu ermöglichen, sich nach der Spannungserhöhung zu stabilisieren (was in dem Bereich von mV sein kann, zum Beispiel 1 bis 20 oder 1 bis 100 mV), wonach der Zyklus wiederholt wird. Wie zuvor erwähnt, wurde herausgefunden, dass in der Praxis ein K ≥ 2 verwendet werden kann. Nach Erfüllen der Bedingung (340) liegen die Kalibrierungszählraten im Bereich 50 (Cs137 aus 2) oder Bereich 140 (Co60 aus 6) und A und B werden gemäß (IIIa) und (IIIb) oben berechnet und gemäß dem zweiten Vergleich verglichen (380), um zu sehen, ob A = B ist oder nicht. Wenn A gleich B innerhalb einer vorbestimmten zulässigen Toleranz ist (420, 390), werden Ct, Cb, Cc nach einer geeigneten Verzögerung (430, 410) erneut ausgelesen (440, 410) und die Sequenz durchgehend wiederholt. Sollte ein Ergebnis von (380) zeigen, dass A > B über die vorbestimmte Toleranz hinaus ist, ist die Verstärkung zu gering und wird dann erhöht, indem die PMT-Spannung (450) erhöht wird und, nach einer geeigneten Verzögerung (460), werden weitere Ct-, Cb- und Cc-Auslesungen erhalten und die Sequenz 340 bis 380 wiederholt. Auf die gleiche Weise ist, wenn das Ergebnis (380) zeigt, dass A < B über eine vorbestimmte Toleranz (390) hinaus geht, die Verstärkung zu hoch und wird dann durch Senken der PMT-Spannung (480) verringert, woraufhin Ct, Cb, Cc nach einer geeigneten Verzögerung (490) erneut ausgelesen werden (500) und die Sequenz 340 bis 380 wiederholt wird.
Besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden oben ausführlich beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass Variationen und Modifikationen der beschriebenen Ausführungsformen möglich sind. Entsprechend ist die vorliegende Erfindung nicht durch die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 746903 [0044]
US 2012003792 [0044]

Claims

Verfahren zum Steuern der Verstärkung in einem Szintillationsdetektor, umfassend einen Szintillator und eine Photomultiplier-Röhre, die Licht aus dem Szintillator empfängt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Aussetzen des Szintillators einer Strahlungsquelle; Erhalten der Kalibrierungszählraten von der Photomultiplier-Röhre, wobei jede davon eine integrale Zählrate über einem unterschiedlichen Schwellenwert repräsentiert; Durchführen eines ersten Vergleichs von mindestens einigen Kalibrierzählraten und, wenn ein Ergebnis des ersten Vergleichs darauf hinweist, dass die Kalibrierungszählraten nicht einem Referenzpeak des Energiespektrums der Strahlungsquelle entsprechen, Durchführen einer ersten Anpassung der Photomultiplier-Röhrenverstärkung, bis das Ergebnis darauf hinweist, dass die Kalibrierungszählraten dem Referenzpeak entsprechen; und Durchführen eines zweiten Vergleichs mindestens einiger Kalibrierungszählraten, der unterschiedlich zu dem ersten Vergleich ist, und, wenn ein Ergebnis des zweiten Vergleichs von einer Beziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert abweicht, der sich aus dem Referenzpeak ergibt, Durchführen einer zweiten Anpassung der Photomultiplier-Röhrenverstärkung, um die Abweichung zu verringern.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert aus dem Referenzpeak linear ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der erste Vergleich das Bestimmen umfasst, ob eine Linie, auf der die mindestens einigen Kalibrierungszählraten liegen, eine vorbestimmte Steigungsanforderung erfüllt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Bestimmen das Berechnen eines Verhältnisses der mindestens einigen Kalibrierzählraten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei: die mehreren Kalibrierungszählraten drei integrale Zählraten umfassen, die bei oberen, mittleren und unteren Schwellenwerten erhalten werden; wobei der zweite Vergleich das Vergleichen der Differenz zwischen den Kalibrierungszählraten bei dem oberen und dem mittleren Schwellenwert mit der Differenz zwischen den Kalibrierungszählraten bei dem mittleren und unteren Schwellenwert umfasst; und die zweite Anpassung der Photomultiplier-Röhrenverstärkung durchgeführt wird, wenn die zwei Differenzen keine gerade Linie repräsentieren.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Strahlungsquelle zwei Peaks in dem Energiespektrum zeigt und der Referenzpeak einer der Peaks ist.
Verfahren nach Anspruch 5, außerdem umfassend das Erhalten einer Testzählrate aus der Photomultiplier-Röhre, wenn diese der gleichen Strahlungsquelle ausgesetzt ist, die für die Kalibrierungszählraten verwendet wird, bei einem Schwellenwert, der in einem Talbereich der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Strahlungsquelle Cs137 oder Co60 umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Szintillator einen NaI-Kristall umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine gleiche Strahlungsquelle zum Bereitstellen der Kalibrierungs- und Testzählraten verwendet wird.
Verfahren zum Steuern der Verstärkung in einem Szintillationsdetektor, umfassend einen Szintillator und eine Photomultiplier-Röhre, die Licht aus dem Szintillator empfängt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Aussetzen des Szintillators einer Strahlungsquelle; Erhalten der Kalibrierungszählraten von der Photomultiplier-Röhre, wobei jede davon eine integrale Zählrate über einem unterschiedlichen Schwellenwert repräsentiert; Durchführen eines Vergleichs der mehreren Kalibrierungszählraten und, wenn ein Ergebnis des Vergleichs von einer Beziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert, der sich aus einem Referenzpeak ergibt, abweicht, Durchführen einer Anpassung der Photomultiplier-Röhrenverstärkung zum Reduzieren der Abweichung; und Erhalten aus der Photomultiplier-Röhre, wenn diese der gleichen Strahlungsquelle ausgesetzt wird, einer Testzählung, die eine integrale Zählrate mit einem Energieschwellenwert repräsentiert, der in einem Tal der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Kalibrierungszählraten mit einem Testelement erhalten werden, das zwischen der Strahlungsquelle und dem Szintillator angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Photomultiplier-Röhren-Verstärkungsanpassungen mit dem Testelement, das zwischen der Strahlungsquelle und dem Szintillator angeordnet ist, durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Beziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert aus dem Referenzpeak linear ist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei: die mehreren Kalibrierungszählraten drei integrale Zählraten umfassen, die bei oberen, mittleren und unteren Schwellenwerten erhalten werden; wobei der Vergleich das Vergleichen der Differenz zwischen den Kalibrierungszählraten bei dem oberen und mittleren Schwellenwert mit der Differenz zwischen den Kalibrierungszählraten bei dem mittleren und unteren Schwellenwert umfasst; und die Anpassung der Photomultiplier-Röhrenverstärkung durchgeführt wird, wenn die zwei Differenzen nicht innerhalb einer Toleranz liegen, bei der sie gleich sind.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Testzählrate einen Energieschwellenwert aufweist, der bei einem Schwellenwert liegt, der in einem Talbereich der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert liegt.
Szintillationsdetektor, umfassend: einen Szintillator; eine Photomultiplier-Röhre, die Licht von dem Szintillator empfängt; und einen Prozessor, der nach der Aussetzung des Szintillators einer Strahlungsquelle das folgende Verfahren durchführt: Erhalten der Kalibrierungszählraten von der Photomultiplier-Röhre, wobei jede davon eine integrale Zählrate über einem unterschiedlichen Schwellenwert repräsentiert; Durchführen eines ersten Vergleichs von mindestens einigen Kalibrierzählraten und, wenn ein Ergebnis des ersten Vergleichs darauf hinweist, dass die Kalibrierungszählraten nicht einem Referenzpeak des Energiespektrums der Strahlungsquelle entsprechen, Durchführen einer ersten Anpassung der Photomultiplier-Röhrenverstärkung, bis das Ergebnis darauf hinweist, dass die Kalibrierungszählraten dem Referenzpeak entsprechen; und Durchführen eines zweiten Vergleichs der Kalibrierungszählraten, der unterschiedlich zu dem ersten Vergleich ist und, wenn ein Ergebnis des zweiten Vergleichs von einer Beziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert, der sich aus dem Referenzpeak ergibt, unterschiedlich ist, Durchführen einer zweiten Anpassung der Photomultiplier-Röhrenverstärkung, um die Abweichung zu verringern.
Szintillationsdetektor nach Anspruch 17, wobei die Beziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Energieschwellenwert aus dem Referenzpeak linear ist.
Szintillationsdetektor nach Anspruch 18, wobei der erste Vergleich das Berechnen eines Verhältnisses der Kalibrierungszählraten umfasst.
Szintillationsdetektor nach Anspruch 17, wobei die Strahlungsquelle zwei Peaks in dem Energiespektrum zeigt und der Referenzpeak einer der Peaks ist.
Szintillationsdetektor nach Anspruch 17, wobei: die mehreren Kalibrierungszählraten drei integrale Zählraten umfassen, die bei oberen, mittleren und unteren Schwellenwerten erhalten werden; wobei der zweite Vergleich das Vergleichen der Differenz zwischen den Kalibrierungszählraten bei dem oberen und dem mittleren Schwellenwert mit der Differenz zwischen den Kalibrierungszählraten bei dem mittleren und unteren Schwellenwert umfasst; und die zweite Anpassung der Photomultiplier-Röhrenverstärkung durchgeführt wird, wenn die zwei Differenzen nicht innerhalb einer Toleranz liegen, bei der sie gleich sind.
Szintillationsdetektor, umfassend: einen Szintillator; eine Photomultiplier-Röhre, die Licht von dem Szintillator empfängt; und einen Prozessor, der nach der Aussetzung des Szintillators einer Strahlungsquelle das folgende Verfahren durchführt: Erhalten der Kalibrierungszählraten von der Photomultiplier-Röhre, wobei jede davon eine integrale Zählrate über einem dazu unterschiedlichen Schwellenwert repräsentiert; Durchführen eines Vergleichs der mehreren Kalibrierungszählraten und, wenn ein Ergebnis des Vergleichs von einer Beziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert abweicht, der sich aus dem Referenzpeak ergibt, Durchführen einer Anpassung der Photomultiplier-Röhrenverstärkung zum Verringern der Abweichung; und Erhalten aus der Photomultiplier-Röhre, wenn sie der gleichen Strahlungsquelle ausgesetzt ist, einer Testzählung, die eine integrale Zählrate mit einem Schwellenwert repräsentiert, der in einem Tal der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert liegt.
Szintillationsdetektor nach Anspruch 22, wobei die Beziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert aus dem Referenzpeak linear ist.
Szintillationsdetektor nach Anspruch 23, wobei: die mehreren Kalibrierungszählraten drei integrale Zählraten umfassen, die bei oberen, mittleren und unteren Schwellenwerten erhalten werden; wobei der Vergleich das Vergleichen der Differenz zwischen den Kalibrierungszählraten bei dem oberen und mittleren Schwellenwert mit der Differenz zwischen den Kalibrierungszählraten bei dem mittleren und unteren Schwellenwert umfasst; und die Anpassung der Photomultiplier-Röhrenverstärkung durchgeführt wird, wenn die zwei Differenzen nicht innerhalb einer Toleranz liegen, bei der sie gleich sind.
Szintillationsdetektor nach Anspruch 24, wobei der Prozessor vier Diskriminatoren/Zähler umfasst, die jeweils die Kalibrierungszählraten oder die Testzählrate erhalten.
Szintillationsdetektor nach Anspruch 21, wobei der Szintillator einen NaI- oder CsI-Kristall umfasst.
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das nach Laden in einen programmierbaren Prozessor das folgende Verfahren ausführt: Erhalten der Kalibrierungszählraten von einer Photomultiplier-Röhre eines Szintillationsdetektors, der einer Strahlungsquelle ausgesetzt ist, wobei jede eine integrale Zählrate über einem unterschiedlichen Schwellenwert repräsentiert; Durchführen eines ersten Vergleichs von mindestens einigen der Kalibrierungszählraten, und, wenn ein Ergebnis des ersten Vergleichs darauf hinweist, dass die Kalibrierungszählraten nicht einem Referenzpeak in dem Energiespektrum der Strahlungsquelle entsprechen, Durchführen einer ersten Anpassung der Photomultiplier-Röhrenverstärkung bis das Ergebnis darauf hinweist, dass die Kalibrierungszählraten dem Referenzpeak entsprechen; dann Durchführen eines zweiten Vergleichs der Kalibrierungszählraten, der unterschiedlich zu dem ersten Vergleich ist und, wenn ein Ergebnis des zweiten Vergleichs von einer Beziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Schwellenwert, der sich aus dem Referenzpeak ergibt, unterschiedlich ist, Durchführen einer zweiten Anpassung der Photomultiplier-Röhrenverstärkung, um die Abweichung zu verringern.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 27, wobei die Beziehung der integralen Zählrate gegenüber dem Energieschwellenwert aus dem Referenzpeak linear ist.
Computerprogrammprodukt nach Anspruch 28, wobei der zweite Vergleich das Berechnen eines Verhältnisses zwischen zwei der Kalibrierungszählraten umfasst.