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Szintillationszähler Die Erfindung betrifft einen Szintillationszähler,
der einen Szintillationskristall und eine Elektronenvervielfacherröhre aufweist,
deren Endfenster mit dem Kristall optisch gekoppelt ist, wobei alle nicht mit dem
Endfenster in Kontakt befindlichen Wandungen des Kristalls mit einem reflektierenden
Überzug überzogen sind.
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Szintillationszähler sind Strahlungsdetektoren, die über die Umwandlung
von Strahlungsenergie in Lichtenergie einen meßbaren elektrischen Strom erzeugen.
Die Grundkomponenten des Szintillationszählers sind ein Szintillationskristall,
eine mit diesem optisch gekoppelte Elektronenvervielfacherröhre und ein Mittel zur
Aufzeichnung des von der Elektronenröhre erzeugten elektrischen Impulses. In der
Praxis treffen von einer Strahlungsquelle kommende Gammastrahlenphotonen auf den
Kristall auf, wodurch Lichtblitze entstehen. Die Lichtblitze oder Szintillationen
werden auf die Elektronenvervielfacherröhre gerichtet, wo sie an der Photokathode
in einen elektrischen Impuls umgewandelt werden, der dann durch ein System sekundärer
emittierender Elektroden in der Röhre verstärkt wird. Der von der Elektronenvervielfacherröhre
abgegebene Strom wird elektronischen Vorrichtungen zugeführt, welche die von dem
abgegebenen Strom beinhalteten Daten verarbeiten und darstellen.
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Szintillationszähler weisen häufig einen mangelhaften Lichtsammelwirkungsgrad
auf. Wenn der Szintillationskristall größer als die Fläche der Photokathode ist,
tritt bekanntlich ein Lichtverlust ein. Um die Hauptanteile des vom Szintillationskristall
erzeugten Lichtes zu erfassen, sind auf den größeren Szintillationskristallen bereits
Elektronen-Mehrfachröhren vorgesehen worden. Freie Bezirke zwischen den gruppierten
Photokathoden der Elektronenvervielfacherröhren und dem Szintillationskristall stellen
jedoch noch eine Hauptquelle für einen Lichtverlust dar.
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Eine zusätzliche Quelle für einen Lichtverlust ergibt sich an der
Vereinigungsstelle zwischen dem frei liegenden Randteil des Endfensters der Röhre
und dem Szintillationskristall. Dieses Endfenster ist eine Glasplatte, auf deren
Innenfläche eine Photokathode angeordnet ist. Da der Brechungsindex des Glas-Endfensters
von demjenigen des Szintillationskristalls verschieden ist, wird Licht, das von
dem Szintillationskristall unter bestimmten Winkeln zum Endfenster weitergeht, gebrochen
und aus dem Randteil des Endfensters nach außen gerichtet, anstatt den Photokathodenteil
des Endfensters zu passieren.
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Diese Nachteile werden bei einem Szintillationszähler, der einen
Szintillationskristall und eine Elektronenvervielfacherröhre aufweist, deren Endfenster
mit dem Kristall optisch gekoppelt ist, wobei alle nicht mit dem Endfenster in Kontakt
befindlichen Wandungen des Kristalls mit einem reflektierenden Überzug überzogen
sind, erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß sich der reflektierende Überzug auch
über die dem Kristall benachbarten Teile der Wände der Vervielfacherröhre unter
gleichzeitiger Bedekkung des Randes des Endfensters erstreckt.
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Hierdurch werden gegenüber bekannten Szintillationszählvorrichtungen,
bei denen nur die Seitenwandungen des Szintillatidnskristalls mit einem reflektierenden
Überzug versehen sind, die Lichtverluste, welche an der Verbindungsstelle der Elektronenvervielfacherröhre
mit dem Szintillationskristall auftreten, vermieden.
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Da das Endfenster Licht zu brechen vermag, kann bei den bekannten
Zählern unter bestimmten Winkeln einfallendes Licht anstatt von der Photokathode
absorbiert zu werden aus dem Randteil des Endfensters hinaus abgelenkt werden. Das
kritisch gebrochene Licht, das früher durch den frei liegenden Randteil des Endfensters
entweichen konnte, wird nunmehr gemäß der Erfindung mittels eines reflektierenden
Überzuges zur Photokathode zurückgerichtet. Der reflektierende Überzug ist kontinuierlich
und reicht von der Oberfläche des Kristalls über den frei liegenden Randteil des
Endfensters.
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Der in dem Szintillationszähler verwendete Kristall kann ein thalliumaktivierter
Natriumjodidkristall sein.
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Bevorzugt wird als Material für den reflektierenden Überzug trocknes
Magnesiumoxyd oder trocknes Aluminiumoxyd verwendet, wenngleich sich auch andere
Überzugsstoffe als brauchbar erwiesen haben.
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Es hat sich gezeigt, daß zur Bildung dieses reflektierenden Überzuges
irgendeines der bekannten Überzugsverfahren Anwendung finden kann, beispielsweise
indem ein Trockenüberzug durch Verpressen von bindemittelfreiem zerteiltem Überzugsmaterial
erzeugt wird.
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In den Zeichnungen (nicht maßstabsgerecht) zeigt Fig. I einen Querschnitt
durch ein Szintillationszähler-Teil nach der Erfindung, Fig. II dasselbe in Seitenansicht.
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Der Zähler nach Fig. II weist als Grundelement für die Strahlungsenergieumwandlung
einen Szintillationskristalli auf, auf dem eine Elektronenvervielfacherröhre 2 angeordnet
ist. Der Szintillationskristall 1 und die Vervielfacherröhre 2 sind dabei mittels
einer Magnetabschirmung 3, die mit einer Kristallhalteplatte 5 verbunden ist, mechanisch
gekuppelt. Die Kristallhalteplatte 5 ist mit dem Kristallgehäuse 6 vereinigt. In
den Bereich zwischen dem Kristall 1 und dem Gehäuse 6 ist ein reflektierender Überzug
4 eingefügt. Der reflektierende Überzug 4 erstreckt sich von der Fläche des Kristalls
1 entlang der Wand der Elektronenvervielfacherröhre so nach oben, daß er über den
frei liegenden Randteil des Endfensters 8 reicht. Die Elektronenvervielfacherröhre
2 ist mit dem Kristall 1 an dem Endfenster 8 vereinigt, das auf seiner Innenfläche
einen Photokathodenüberzug 9 aufweist. Die Vereinigung des Endfensters mit dem Kristall
wird mittels einer optischen Kupplung 7 bewirkt. Der Szintillationskristall ist
mittels eines ringförmigen Harzdichtringes 8 hermetisch eingeschlossen.
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Im Einsatz dringt die Strahlung einer Strahlungsquelle durch das
Szintillationszählergehäuse 6 und den reflektierenden Überzug 4 hindurch zu dem
Szintfflationskristall 1, wo sie in Licht umgewandelt wird.
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Das Licht geht, was von seinem Einfallswinkel abhängt, entweder direkt
zur Photokathode 8 oder wird von dem reflektierenden Überzug 4 reflektiert. Re flektiertes
Licht gelangt nach Durchlaufen eines Umweges schließlich selbst zur Fläche der Photokathode.
Das zur Photokathode 8 gelangende Licht wird primär in Photoelektronen umgewandelt,
welche zum Prallelektrodensystem der Elektronenvervielfacherröhre 2 gehen. Ein Teil
des Lichtes, das
über das Endfenster eintritt, wird jedoch durch den Rand des Endfensters
nach außen gebrochen. Das gebrochene Licht kommt mit dem reflektierenden Überzug
4 in Kontakt. Es wird an diesem Punkt wieder zu dem optischen System zurückgeführt,
wo es schließlich die Photokathode erreicht.