DE1288204B

DE1288204B - Device for measuring the activity of low-energy beta emitters in liquid scintillators

Info

Publication number: DE1288204B
Application number: DE1965F0047917
Authority: DE
Inventors: Dr Eberhard; Schwerdtel
Original assignee: Frieseke and Hoepfner GmbH
Current assignee: Frieseke and Hoepfner GmbH
Priority date: 1965-12-14
Filing date: 1965-12-14
Publication date: 1969-01-30

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen der Aktivität niederenergetischer Betastrahler in flüssigen Szintillatoren mit drei der Szintillatorprobe optisch zugeordneten Photomultipliern, wobei die Ausgänge aller Multiplier mit einer Koinzidenzeinrichtung verbunden sind und dieser ein Impulszähler nachgeschaltet ist. The invention relates to a device for measuring activity low-energy beta emitters in liquid scintillators with three of the scintillator sample optically assigned photomultipliers, the outputs of all multipliers with one Coincidence device are connected and this is followed by a pulse counter is.

Derartige Anordnungen sind bekannt. Mit ihnen ist bei Verwendung einer schnellen Koinzidenz eine Zählausbeute bestimmter Höhe möglich. In verschiedenen Fällen, beispielsweise bei Anwendungen in der Medizin, tritt jedoch der Wunsch nach einer höheren Zählausbeute auf. Such arrangements are known. With them is in use a rapid coincidence, a counting yield of a certain level is possible. In different However, in cases, for example in applications in medicine, the desire arises a higher counting yield.

Hier setzt die vorliegende Erfindung ein. Sie gibt eine Einrichtung an, mit der die Zählausbeute gegenüber einer bekannten Anordnung mit in Dreifach-Koinzidenz geschalteten Multipliern wesentlich erhöht wird. This is where the present invention comes in. She gives a facility with which the counting yield compared to a known arrangement with a triple coincidence switched multipliers is increased significantly.

Hierzu ist die Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß je zwei der drei Photomultiplier mit den beiden Eingängen je einer von drei Zweifach-Koinzidenzstufen derart zu einer 3 X Zweifach-Koinzidenzanordnung zusammengeschaltet sind, daß jeder der drei Multiplier mit den Eingängen von zwei verschiedenen Koinzidenzstufen und jede der Koinzidenzstufen mit den Ausgängen von zwei verschiedenen Multipliern verbunden sind, und daß der Impulszähler den Ausgängen der drei Koinzidenzstufen so nachgeschaltet ist, daß er die Gesamtzahl aller Zweifach-Koinzidenzen registriert. For this purpose, the device of the type mentioned is according to the invention characterized in that two of the three photomultiplier with the two inputs one of three two-fold coincidence stages such as a 3 X two-fold coincidence arrangement are connected together that each of the three multipliers with the inputs of two different coincidence levels and each of the coincidence levels with the outputs of two different multipliers are connected, and that the pulse counter outputs of the three coincidence stages is connected in such a way that it contains the total number of all double coincidences registered.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an die Ausgänge der Zweifach-Koinzidenzstufen eine die amplitudenmäßige Addition koinzidenter Impulse bewirkende Mischstufe angeschlossen und der Ausgang dieser Mischstufe über zwei einstellbare Impulshöhenanalysatoren an zwei Impulszähler angeschlossen, wobei die Ansprechschwellen der Impulshöhenanalysatoren so eingestellt sind, daß einer der Impulszähler die Dreifach-Koinzidenzrate und der andere die Zweifach-Koinzidenzrate anzeigt. In an advantageous embodiment of the invention, the outputs of the double coincidence stages one is the amplitude addition of coincident pulses effecting mixer connected and the output of this mixer via two adjustable pulse height analyzers connected to two pulse counters, whereby the Response thresholds of the pulse height analyzers are set so that one of the Pulse counter the triple coincidence rate and the other the double coincidence rate indicates.

Durch diese Ausgestaltung wird in der bei einem in der deutschen Auslegeschrift bereits vorgeschlagenen Gerät durchführbaren Weise eine besonders einfache Bestimmung des Wirkungsgrades einer derartigen Anordnung und der wahren Zerfallsrate in der Probe ermöglicht.With this configuration, in the case of one in the German interpretative document already proposed device feasible way a particularly simple determination the efficiency of such an arrangement and the true rate of disintegration in the Sample allows.

Zur Erklärung der Steigerung der Zählausbeute ist folgendes zu betrachten, Jeder der drei Photomultiplier spricht auf die Szintillationen mit der Wahrscheinlichkeit a an. Dann ist die Koinzidenz-Ansprechwahrscheinlichtkeit in jedem der drei Zweifach-Koinzidenzkreise ohr2, für alle drei Kreise zusammen 3 a2. Für die Szintillationen, bei denen alle drei Multiplier gleichzeitig ansprechen, würden hiernach drei Impulse gleichzeitig registriert, was wegen der Koinzidenz jedoch nicht möglich ist. Von der Anzahl 3 a2 der zweifach-koinzidenten Ereignisse muß daher zweimal die Anzahl as der dreifach-koinzidenten Ereignisse subtrahiert werden. Als Ansprechwahrscheinlichkeit ß der Gesamtanordnung ergibt sich so ß = 3a2 - 2a3. To explain the increase in the counting yield, consider the following: Each of the three photomultipliers responds to the scintillations with the probability a at. Then the coincidence response probability is in each of the three double coincidence circles ohr2, for all three circles together 3 a2. For the scintillations where everyone three multipliers respond at the same time, then three pulses would be triggered at the same time registered, which is not possible because of the coincidence. From the number 3 a2 of the double-coincident events must therefore be twice the number as of the triple-coincident Events are subtracted. As a response probability ß of the overall arrangement the result is β = 3a2 - 2a3.

Die Zahl ß ist für alle Werte a <1 größer als a2, für Werte 0, 0,5< a <1 ist ß sogar größer als a. Wie ersichtlich, ist der so erzielte Wert von fl in der Praxis damit auf jeden Fall größer als der Wert as für eine normale Dreifach-Koinzidenzanordnung; wie weiter ersichtlich, ist er auch größer als der Wert a2 für eine einzelne Zweifach-Koinzidenzanordnung.The number ß is greater than a2 for all values a <1, for values 0, 0.5 <a <1, ß is even greater than a. As can be seen, this is the value achieved of fl in practice is therefore definitely greater than the value as for a normal Triple coincidence arrangement; how on it can be seen that it is also larger than that Value a2 for a single dual coincidence array.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer derartigen 3 X Zweifach-Koinzidenzanordnung. Um die Szintillatorprobe 1 herum sind die drei Photomultiplier 2, 3 und 4 angeordnet. Diese stehen mit den Eckpunkten einer Dreieckschaltung aus Koinzidenzstufen 5, 6 und 7 in Verbindung. Es ergibt sich somit, daß immer je zwei der drei Photomultiplier mit je einer der Koinzidenzstufen verbunden sind und im Endeffekt die beabsichtigte 3XZweifach-Koinzidenz resultiert. Die Ausgänge der drei Zweifach-Koinzidenzstufen 5, 6 und 7 sind an den Zähler 8 geführt, der das Meßergebnis registriert. Fig. 1 shows the block diagram of such a 3X double coincidence arrangement. The three photomultipliers 2, 3 and 4 are arranged around the scintillator sample 1. These stand with the corner points of a delta connection of coincidence levels 5, 6 and 7 in connection. It thus follows that always two of the three photomultipliers are associated with one of the coincidence levels and ultimately the intended one 3X double coincidence results. The outputs of the three dual coincidence levels 5, 6 and 7 are fed to the counter 8, which registers the measurement result.

Gemäß F i g. 2, die das Blockschaltbild einer Einrichtung zur Bestimmung des Wirkungsgrades und der wahren Zerfallsrate zeigt, ist an die Koinzidenzstufen 5, 6 und 7 an Stelle des Zählers 8 in F i g. 1 eine Digital-Analog-Mischstufe 9 angeschlossen. An ihrem Ausgang liegen parallel die beiden für sich einstellbaren Impulshöhenanalysatoren 10 und 11, deren Ausgänge ihrerseits an Impulszähler 12 und 13 angeschlossen sind. According to FIG. 2, which is the block diagram of a device for determining the degree of efficiency and the true rate of decay is at the levels of coincidence 5, 6 and 7 in place of the counter 8 in FIG. 1 a digital-to-analog mixer 9 connected. The two adjustable ones are parallel at their output Pulse height analyzers 10 and 11, the outputs of which are in turn sent to pulse counters 12 and 13 are connected.

Die Digital-Analog-Mischstufe gibt bei eintreffenden normierten Eingangsimpulsen einen Ausgangsimpuls ab, dessen Amplitude von der Anzahl der gleichzeitig am Eingang dieser Stufe eintreffenden Impulse abhängt. Treffen beispielsweise drei Normimpulse gleichzeitig ein, so hat der Ausgangsimpuls dementsprechend die dreifache Amplitude desjenigen Ausgangsimpulses, der durch nur einen Eingangsimpuls ausgelöst würde. Bei einer Zweifach-Koinzidenz, beispielsweise zwischen den Photomultipliern 3 und 4, gibt die Koinzidenzstufe 6 einen Normimpuls ab, während die Stufen 5 und 7 nicht aufgesteuert werden. An die Stufe 9 gelangt also auch nur ein Normimpuls, so daß am Ausgang ein Impuls 14 mit einfacher Impulshöhe dem Analysator 10 zugeführt wird, der auf diese Impulshöhe eingestellt ist. Der Zähler 12 registriert also nur die Impulse, die von einer Zweifach-Koinzidenz herrühren. The digital-to-analog mixer gives when normalized input pulses arrive an output pulse, the amplitude of which depends on the number of simultaneously at the input this level depends on the incoming impulses. For example, three standard impulses hit at the same time, the output pulse has accordingly three times the amplitude of the output pulse that would be triggered by just one input pulse. In the case of a double coincidence, for example between the photomultipliers 3 and 4, the coincidence level 6 emits a standard pulse, while levels 5 and 7 do not be steered up. So only a standard pulse arrives at stage 9, so that A pulse 14 with a single pulse height is fed to the analyzer 10 at the output, which is set to this pulse height. The counter 12 thus only registers that Impulses resulting from a double coincidence.

Empfangen im anderen Falle alle drei Multiplier 2,3 und 4 gleichzeitig einen Lichtblitz, so ergeben alle drei Koinzidenzstufen 5, 6 und 7 je einen Normimpuls ab. Demzufolge erscheint jetzt am Ausgang der Mischstufe 9 ein Impuls 15 mit der dreifachen Höhe. Der Impulshöhenanalysator 11 ist nun so eingestellt, daß er nur auf Impulse dieser dreifachen Höhe anspricht. Der Zähler 13 registriert daher nur Impulse, die von einer Dreifach-Koinzidenz herrühren. Durch Quotientenbildung der angezeigten Dreifach- und Zweifach-Koinzidenzraten läßt sich sodann der Wirkungsgrad bzw. die wahre Zerfallsrate ermitteln. Otherwise receive all three multipliers 2, 3 and 4 at the same time a flash of light, then all three coincidence levels 5, 6 and 7 each result in a standard pulse away. As a result, a pulse 15 with the now appears at the output of the mixer 9 three times the height. The pulse height analyzer 11 is now set so that it only responds to impulses of this threefold height. The counter 13 therefore only registers Impulses resulting from a triple coincidence. By forming the quotient of the The displayed triple and double coincidence rates can then be used to determine the efficiency or determine the true rate of decay.

Die Anzeige der zweifach und dreifach-koinzidenten Impulse muß selbstverständlich nicht, wie bei der in F i g. 2 dargestellten Einrichtung notwendigerweise gleichzeitig erfolgen. Vielmehr kann zur Aufwandsverringerung mit einem Impulshöhenanalysator und angeschlossenem Zähler zunächst die Zweifach-Impulsrate und hernach nach Neueinstellung dieses Impulshöhenanalysators und Nullstellung des Zählers die Dreifach-Impulsrate gemessen werden. The display of the double and triple coincident impulses must of course not, as in the case of FIG. 2 necessarily simultaneously take place. Rather, a pulse height analyzer can be used to reduce effort and connected meter first the double pulse rate and then after re-setting this pulse height analyzer and zeroing the counter the triple pulse rate be measured.

Claims

Claims: 1. Device for measuring the activity of low-energy Beta emitters in liquid scintillators with three of the scintillator sample optically assigned photomultipliers, the outputs of all multipliers with one Coincidence device are connected and this is followed by a pulse counter is, d u r c h e denotes that two (e.g. 2 and 4) of the three photomultipliers (2, 3, 4) with the two inputs each one (e.g. 5) of three double coincidence levels (5, 6, 7) are interconnected to form a 3 X double coincidence arrangement, that each of the three multipliers (2, 3, 4) with the inputs of two different Coincidence levels and each of the coincidence levels (5, 6, 7) with the outputs of two different multipliers are connected, and that the pulse counter (8, Fig. 1; 12, Fig. 2) the gears of the three coincidence levels (5, 6, 7) are connected downstream is that it registers the total number of all double coincidences.

2. Device according to claim 1, characterized in that the Outputs of the double coincidence stages (5, 6, 7) an addition in terms of amplitude coincident pulses causing mixer (9) connected and the output of this Mixing stage (9) via two adjustable pulse height analyzers (10, 11) on two pulse counters (12, 13) is connected, the response thresholds of the pulse height analyzers (10, 11) are set so that one of the pulse counters (13) has the triple coincidence rate and the other (12) indicates the double coincidence rate.