DE1265878B - Ganzkoerperzaehler zum Bestimmen der Radioaktivitaet eines grossen Messobjekts - Google Patents

Description

• Ganzkörperzähler zum Bestimmen der Radioaktivität eines großen Meßobjekts Die Erfindung betrifft einen Ganzkörperzähler zum Bestimmen der Radioaktivität eines großen Meßobjekts, mit einem sich parallel zur Zähler-Längsachse erstreckenden Objektraum zur Aufnahme des Meßobjekts, mit einer den Objektraum umgebenden Szintillatoranordnung, die aus einzelnen mit Szintillationsflüssigkeit gefüllten, längs der Zählerachse bausteinartig angeordneten Teilbehältern besteht, und mit mehreren an die Szintillatoranordnung optisch angekoppelten Fotovervielfachern.
• Es sind bereits Ganzkörperzähler der erwähnten Art aus der USA.-Patentschrift 3 035 172 bekannt, bei denen die Fotovervielfacher lediglich an einer nach außen weisenden Stirnfläche derjenigen Teilbehälter angeordnet sind, welche die axialen Enden der den Objektraum umgebenden Szintillatoranordnung bilden. Zwischen diesen mit den Fotovervielfachern verbundenen Teilbehältern können nach Wunsch weitere Teilbehälter angeordnet werden, so daß sich auf diese Weise in Anpassung an die axialen Abmessungen zu untersuchender Meßobjekte unterschiedlich lange Objekträume aufbauen lassen.
• Hierbei müssen indessen die Stirnflächen benachbarter Teilbehälter sorgfältig und blasenfrei mit Fett eineingerieben werden, um einen möglichst ungehinderten Lichtdurchgang durch die Szintillationsflüssigkeit in Axialrichtung zu den an den Enden der Szintillatoranordnung angebrachten Fotovervielfachern zu ermöglichen. Die Szintillationsflüssigkeit selbst muß besonders klar sein. Ferner müssen die Fotovervielfacher jedesmal von neuem aufeinander abgeglichen werden, wenn die axiale Länge des Objektraumes durch Einsetzen oder Herausnahme von Teilbehältern verändert wurde. Da die Fotovervielfacher an den axialen Enden der Szintillatoranordnung angebracht sind, läßt sich die von dem Meßobjekt ausgehende Strahlung nicht über dessen gesamte axiale Länge mit gleicher Empfindlichkeit erfassen.
• Der zuletzt genannte Mangel der Vorrichtung nach der USA.-Patentschrift 3 035 172, welcher in der ungleichmäßigen Erfassung der Radioaktivität des Meßobjekts über dessen axiale Länge besteht, wird bei einem Ganzkörperzähler vermieden, welcher in der Zeitschrift »IRE Transactions an Biomedical Electronics«, 1962, S. 55. Fig. 1, dargestellt ist. Dieser Ganzkörperzähler umfaßt einen sich parallel zur Zähler-Längsachse erstreckenden Obj ektraum zur Aufnahme des Meßobjekts, eine den Objektraum umgebende Szintillatoranordnung, die aus einem einzigen mit Szintillationsflüssigkeit gefüllten, längs der Zählerachse angeordneten Behälter besteht, und mehrere an die Szintillatoranordnung optisch angekoppelte Fotovervielfacher, von denen jeweils mehrere auf zur Zählerachse parallelen Mantelflächen der Szintillatoranordnung in senkrecht zur Zählerachse verlaufenden Ebenen angeordnet sind. Auf diese Weise wird zwar erreicht, daß die im Meßobjekt vorhandene Radioaktivität über im wesentlichen die gesamte Länge des Objektraumes gleichmäßig erfaßt wird, wobei jedoch der Objektraum bezüglich seiner axialen Länge unveränderbar ist und nicht unterschiedlichen axialen Abmessungen des Meßobjekts angepaßt werden kann.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines gegenüber dem Ganzkörperzähler nach der USA.-Patentschrift 3 035 172 verbesserten Ganzkörperzählers, bei welchem eine Veränderung der Aaxiallänge des Objektraumes durch Einfügung oder Wegnahme von mit Szintillationsflüssigkeit gefüllten Teilbehältern mit einem Minimalaufwand an Abgleicharbeiten für die Fotovervielfacher durchgeführt werden kann. Erreicht wird dies im wesentlichen dadurch, daß alle Teilbehälter von gleicher Bauart und Größe sind, daß alle Wände der Teilbehälter, mit Ausnahme von Fensteröffnungen für die optische Ankopplung der Fotovervielfacher, lichtundurchlässig sind und daß in an sich bekannter Weise auf zur Zählerachse parallelen Mantelflächen der Szintillatoranordnung jeweils mehrere der Fotovervielfacher in einer senkrecht zur Zählerachse verlaufenden Ebene angeordnet sind.
• Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Teilbehälters eines erfindungsgemäß ausgebildeten Ganzkörperzählers nebst zwei an diesen optisch angekoppelten Fotovervielfachern in perspektivischer Ansicht von oben, F i g. 2 den Teilbehälter nach F i g. 1 in Ansicht von vorn in teilweise aufgebrochener Darstellung zusammen mit einem lediglich bruchstückweise angedeuteten unteren Teilbehälter sowie ein Blockschema einer an die Fotovervielfacher angeschlossenen Meßschaltung.
• Der in Fig. 1 dargestellte obere Teilbehälter ist zur Unterscheidung von dem in Fig. 2 lediglich bruchstückweise dargestellten unteren Teilbehälter 26 U mit 260 bezeichnet, obgleich der obere Teilbehälter 260 und der untere Teilbehälter 26 U von gleicher Bauart und Größe sind, weshalb im folgenden die Teilbehälter allgemein mit 26 bezeichnet sind.
• Jeder Teilbehälter 26 weist im wesentlichen zwei Stirnwände 28, eine halbzylindrische Innenwand 30 nebst daran anschließenden ebenen Auflagewänden 30a und eine polygonförmige Außenwand, welche aus zu einer gedachten Zählerachse X parallelen Mantelflächen 29 zusammengesetzt ist, auf. In einer senkrecht zur Zählerachse X verlaufenden Ebene sind auf zwei schräg zueinander stehenden Mantelflächen 29 zwei auf die Zählerachse X ausgerichtete Fotovervielfacher 32 angeordnet, in welche durch in den Mantelflächen 29 angebrachte Fensteröffnungen 35 Licht eintreten kann, das von einem durch die Wände 28, 29, 30 gebildeten, vollständig mit Szintillationsflssigkeit gefüllten Hohlraum 31 ausgeht. Abgesehen von den Fensteröffnungen 35 sind die Wände 28, 29, 30, 30a lichtundurchlässig, jedoch ist zumindest die Innenwand 30 für radioaktive Strahlung, vorzugsweise Gammastrahlung, durchlässig.
• Um auch unter wechselnden Umgebungsbedingungen, insbesondere wechselnden Temperaturen, eine vollständige und gasblasenfreie Füllung des Hohlraumes 31 mit der Szintillationsflüssigkeit zu erreichen, sind an jedem Teilbehälter mehrere Expansionskammern 38 angeordnet, die zumindest teilweise mit der Szintillationsflüssigkeit gefüllt sind.
• Zwischen den beiden Fotovervielfachern 32 jedes Teilbehälters 26 ist eine das Szintillatorvolumen bzw. den Hohlraum 31 optisch aufteilende Trennwand 54 vorgesehen, welche mittels einer flüssigkeitsdicht aus dem Hohlraum 31 herausgeführten, in Form einer Anzeigevorrichtung 58 (drehbarer Knebel) ausgebildeten Handhabe wahlweise in Quer- oder Längsrichtung mit Bezug auf die ZählerachseX einstellbar ist. Bei Einstellung der Trennwand 54 in Längsrichtung mit Bezug auf die Zählerachse X (also senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 2) wird der Teilbehälter 26 in zwei Kammern gleicher Größe und Form unterteilt, deren jeder einer der Fotovervielfacher 32 zugeordnet ist. Um ein unbeabsichtigtes Verdrehen der Trennwand 54 zu verhindern, kann diese in einer ihrer beiden Ausrichtungen, nämlich senkrecht zu der Zählerachse X (wie in F i g. 2 veranschaulicht) oder parallel zu der Zählerachse X, festgestellt werden, wobei in jedem Fall die vorlie- gende Einstellung der Trennwand 54 an der Anzeigevorrichtung 58 von außen zu erkennen ist.
• Den Fotovervielfachern 32 jedes Teilbehälters 26 ist eine Koinzidenzschaltung 70 derart zugeordnet, daß nur beim Auftreten von koinzidierenlrni Sbalen aus beiden Fotovervielfachern 32 ein AusgaagsP signal an eine Analysiervorrichtung 48, vorzugsweise einen Pulshöhenanalysator, abgegeben wird. Die Analysiervorrichtung 48 ist mit einer Auswerteeinrichtung 49 verbunden. Durch die Koinzidenzschaltung70 wird eine Übertragung von Störpegelsignalen, die nur an einem der Fotovervielfacher auftreten, auf die Analysiervorrichtung 48 verhindert.
• Mit mehreren Paaren der beschriebenen Teilbehälter260, 26 U kann ein erfindungsgemäß ausgebildeter Ganzkörperzähler zum Bestimmen der Radioaktivität eines großen Meßobjekts mit einem sich parallel zur Zähler-Längsachse X erstreckenden Objektraum von beliebiger axialer Länge erstellt werden. Zu diesem Zweck ist es lediglich notwendig, mehrere nach Art von Fig.2 zusammengestete Paare, bestehend jeweils aus einem unteren und oberen Teilbehälter 26 U bzw. 260, mit ihren Stirnwänden 28 in Richtung der Zähler-LängsachseX an einanderzusetzen, wobei ersichtlich Objekträume von beliebiger Länge erstellt werden können. Die Teilbehälter 26 nebst zugeordneten Fotovervielfachern sind hierbei. in einem (nicht gezeigten) für radioaktive Strahlung undurchlässigen Gehäuse untergebracht, welches eine (nicht gezeigte) abschliebbare Klappe zum Einbringen eines Meßobjekts, beispielsweise eines radioaktive Substanzen enthaltenden Patienten, versehen ist. Das Meßobjekt wird hierbei innerhalb des durch die Innenwände 30 aller Teilbehälter 26 gebildeten zylindrischen Hohlralmes, beispielsweise auf (nicht gezeigten) Schienen lagert, und die von ihm emittierte Strahlung, beispielsweise Gammastrahlung, tritt radial in die mit Szintillationsflüssigkeit gefüllten Hohlräurne 31 der Teilbehälter 26 ein. Die in der Szintillationsfiüssigkeit durch diese Strahlung hervorgerufenen Nicht blitze werden alsdann von den Fotovervielfachern 32 aufgenommen und die dadurch ausgelösten Impulse jeweils zu der dem betreffenden Teilbehälter 26 geordneten Koinzidenzschaltung70 übertragen. Die Trennwand 54 ist hierbei vorzugsweise gemaß Fig.2 senkrecht zu der ZählerachseX eingestellt, wie dies in Fig. 2 veranschaulicht ist.
• Bevor eine Messung an einem Objekt durchgettilirt werden kann, müssen die Fotovervielfacher 32 zuerst mittels eines Eichobjekts so eingestellt w~, daß die Empfindlichkeit aller Fotovervielt sämtlicher Teilbehälter 26 möglichst genau ilbemstimmt. Zu diesem Zweck wird die Trennwand 54 jedes Teilbehälters 26 parallel zu der Zählerachse X eingestellt, und es wird alsdann für jeden Fotovervielfacher an einem zugehörigen Einstelleiernt einer (nicht gezeigten) Spannungsversorgung die Gleichspannung auf gleiche Empfindlichkeit aller Fotovervielfacher 32 eingestellt. Danach ist der Ganzkörperzähler zur Messung bereit.
• Durch den beschriebenen Aufbau eines erfindungsgemäß gestalteten Ganzkörperzählers läßt sich erreichen, daß dieser aus vollkommen identsrrhien Bausteinen aufgebaut werden kann, nämlich den Teilbehältern 26 nebst zugeordneten FotoveruFlfachern 32. Auf diese Weise lassen sich produktion technisch vertretbare Mengen an Bausteinen herstellen, während gleichzeitig die Justierungsarbeiten gegenüber bekannten Zählern vereinfacht werden.
• Da jedem Teilbehälter 26 zwei Fotovervielfacher 32 zugeordnet sind, bildet dieser für sich eine abgleichbare Einheit, welche nicht gegenüber benachbarten Teilbehältern lichtdurchlässig sein muß, so daß die Stirnwände 28 und die Auflagewände 30a lichtundurchlässig gemacht werden können. Damit kommen sämtliche bei einem Zähler nach der USA.-Patentschrift 3 035 172 erforderlichen Montagearbeiten, insbesondere das Einfetten der Stirnwände der Teilbehälter, in Wegfall, welche bewirken sollen, daß ein Lichtdurchtritt zwischen axial benachbarten Teilbehältern erfolgen kann. Da die hierbei auftretenden Fehlerquellen bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Ganzkörperzähler ebenfalls in Wegfall kommen, ist ein anfänglich durchgeführter Abgleich der Fotovervielfacher 32 auch von längerer Dauer als bei bekannten Zählern.

Claims (8)

1. Patentansprüche: 1. Ganzkörperzähler zum Bestimmen der Radioaktivität eines großen Meßobjekts, mit einem sich parallel zur Zähler-Längsachse erstreckenden Objektraum zur Aufnahme des Meßobjekts, mit einer den Objektraum umgebenden Szintillatoranordnung, die aus einzelnen mit Szintillationsflüssigkeit gefüllten, längs der Zählerachse bausteinartig angeordneten Teilbehältern besteht, und mit mehreren an die Szintillatoranordnung optisch angekoppelten Fotovervielfachern, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teilbehälter (26) von gleicher Bauart und Größe sind, daß alle Wände der Teilbehälter (26), mit Ausnahme von Fensteröffnungen (35) für die optische Ankopplung der Fotovervielfacher (32), lichtundurchlässig sind, und daß in an sich bekannter Weise auf zur Zählerachse (X) parallelen Mantelflächen (29) der Szintillatoranordnung jeweils mehrere der Fotovervielfacher (32) in einer senkrecht zur Zählerachse verlaufenden Ebene angeordnet sind.
2. 2. Ganzkörperzähler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zwischen mindestens zwei Fotovervielfachern eines Teilbehälters (26) eine das Szintillatorvolumen optisch aufteilende Trennwand (54) vorgesehen ist.
3. 3. Ganzkörperzähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (54) den Teilbehälter (26) in zwei Kammern gleicher Größe und Form unterteilt, deren jeder ein Fotovervielfacher (32) zugeordnet ist.
4. 4. Ganzkörperzähler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (54) in dem Teilbehälter (26) wahlweise in Quer- oder Längsrichtung mit Bezug auf die Zählerachse (X) einstellbar ist.
5. 5. Ganzkörperzähler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (54) feststellbar ist.
6. 6. Ganzkörperzähler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (54) mit einer Anzeigevorrichtung (58) ausgestattet ist, welche die jeweilige Lage der Trennwand anzeigt.
7. 7. Ganzkörperzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Teilbehälter (26) mindestens eine Expansionskammer (38) angeordnet ist, die mindestens teilweise mit der Szintillationsflüssigkeit gefüllt ist.
8. 8. Ganzkörperzähler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Koinzidenzschaltungen (70) vorgesehen sind, von denen jeweils eine mit den einem bestimmten Teilb ehälter (26) zugeordneten Fotovervielfachern (32) derart zusammengeschaltet ist, daß nur beim Auftreten von koinzidierenden Signalen aus diesen Fotovervielfachern (32) ein Ausgangssignal an eine Analysiervorrichtung (48) abgegeben wird (Fig. 2).

   In Betracht gezogene Druckschriften: USA. -Patentschrift Nr. 3 035172; »IRE-Transactions on Biomedical Electronics«, Bd. BME-9, 1962, Nr. 1, S. 54 bis 61; »Medizinal-Markt«, Bd. 9, 1961, Nr. 11, 8. 444 bis 446; »Nucleonics«, Bd. 19, 1961, Nr. 2, S. 74; »Nuclear-Medizin«, Bd. 2, 1961, Nr. 1, 8. 92 und 93.