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Die Erfindung bezieht sich auf ein Flüssigkeits-Szintillationsspektrometer
mit wenigstens zwei in Koinzidenz geschalteten Photovervielfachern und mit einem
im impulsamplitudenbewertenden Kanal liegenden Impulsverstärker, der mit einem der
Photovervielfacher (unsymmetrisches System) oder über eine Summierschaltnng mit
allen Photovervielfachern (symmetrisches System) verbunden ist und dessen Ausgangssignale
eine oder mehrere Koinzidenzschaltungen durchlaufen und in einem oder mehreren Impulsanalysatoren
ausgewertet werden.
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Ein derartiger Szintillationssp ektrometer kann beispielsweise zum
Messen von Zerfallereignissen von mehreren verschiedenen Isotopen Verwendung finden.
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Bei den bekannten verschiedenartigsten symmetrischen und unsymmetrischen
Szintillationsspektrometern dieser Art wurden bisher stets lineare Impulsverstärker
verwendet. Sollen mit solchen bekannten Systemen mit nur einem einzigen Linearverstärker
für beide Kanäle z. B. Doppelindizierungsexperimente durchgeführt werden, so mußte
hierbei durch Einstellung der Hochspannung der Photovervielfacher eine derartige
Gesamtverstärkung eingestellt werden, daß z. B. das niederenergetische Isotop am
Ausgleichspunkt in einem Kanal untersucht werden konnte. Zerfallereignisse des energiereicheren
Isotops bewirkten dann aber eine Übersteuerung des linearen Verstärkers und verhinderten
dadurch eine genaue Impulshöhenanalyse.
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Mehr in jüngerer Zeit wurden zwar Linearverstärker mit vorhergehenden
getrennten und einstellbaren Dämpfungsgliedern in jedem Kanal eingesetzt und die
Kanalverstärkung dadurch individuell eingestellt, wodurch ein Differentialzählbetrieb
in allen Kanälen ermöglicht wurde. Obwohl diese Technik zu einer verbesserten Leistungsfähigkeit
führte, hatte sie in den Zählsystemen neue Probleme geschaffen. Das Problem der
Oberlastung der Linearverstärker bleibt trotz Verringerung dieses Effektes bestehen.
Immer dann, wenn ein energiereiches Ereignis eintritt, wird auch dann noch eine
Übersteuerung in dem Kanal auftreten, der mit höherer Verstärkung zur Untersuchung
von niederenergetischen Isotopen betrieben wird. Wenn dann ein niederenergetisches
Ereignis auftritt, bevor sich der Verstärker von seiner tJbersteuerung erholt hat,
wird es nicht gezählt. Diese Schwierigkeit wird zum Teil mit sich schnell erholenden
Verstärkern überwunden. Bei hohen Zählraten treten aber selbst mit diesen Verstärkern
Zählverluste auf. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anordnungen ist die relativ
schwierige und umständliche Einstellung, die es sehr erschwert, reproduzierbare
Meßreihen zu erhalten.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Flüssigkeits-Szintillationsspektrometer
der eingangs genannten Art zu schaffen, das diese Nachteile vermeidet und mit dem
gleichzeitig Beta-Zerfallsereignigse=mit niedriger und solche mit hoher Energie
erfaßt werden können.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem müssigkeits-Szintillationsspektrometer
der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der im impulsamplitudenbewertenden
Kanal liegende Impulsverstärker ein Verstärker mit logarithmischer Verstärkungskennlinie
ist. Bei einer Anordnung mit mehreren Photovervielfachern ist dabei vorzugsweise
die Summierschaltung für die Summierung der Photo-
vervielfachersignale dem logarithmischen
Verstärker vorgeschaltet.
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Durch die Verwendung eines an sich bekannten Impulsverstärkers mit
logarithmischer Verstärkungskennlinie, beispielsweise mit einem Halbleiterelement
als logarithmischem Umwandler, können Doppelindizierungsexperimente mit Isotopen
mit weit divergierenden Energiespektren durchgeführt werden, ohne daß eine schädliche
Verstärkungssättigung eintritt und dadurch Zählinformationen bezüglich der Beta-Zerfallereigaisse
verlorengehen. Ferner wird hierdurch der Aufbau und die Einstellung des Gesamtsystems
sehr vereinfacht.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Blockdiagramm eines
Flüssigkeits-Szintillationsspektrometers gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein schematisches
Diagramm, welches die Schaltung der Photomultiplierröhren für zwei Röhren zeigt,
Fig. 3 ein schematisches Diagramm eines typischen logarithmischen Verstärkers für
ein Spektrometer nach der Erfindung, Fig. 4 ein schematisches Diagramm einer alternativen
Ausführungsform eines logarithmischen Verstärkers, F i g. 5 ein schematisches Diagramm
einer Triggerschaltung und eines Koinzidenzgatters, die für ein Spektrometer nach
der Erfindung geeignet sind, F 1 g. 6 ein schematisches Diagramm eines linearen
Gatters, das für ein Spektrometer nach der Erfindung geeignet ist, F 1 g. 7 ein
Blockdiagramm eines unsymmetrischen Szintillationsspektrometers, welches erfindungsgemäß
einen logarithmischen Verstärker aufweist, F i g. 8 ein Blockdiagramm eines symmetrischen
Szintillationsspektrometers, welches erfindungsgemäß einen logarithmischen Verstärker
aufweist.
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In F 1 g. 1 ist ein Flüssigkeits-Szintillationsspektrometer gemäß
der Erfindung dargestellt. Das in dieser Figur gezeigte System wird zur Messung
von Beta-Zerfallsereignissen verwendet, durch welche die Art des radioaktiven Isotops
angezeigt wird, das im allgemeinen als Spurenelement in der Probe enthalten ist.
Die Probe und der Szintillator sind allgemein mit 21 bezeichnet. Im allgemeinen
ist eine Probe, die etwa Spuren von Tritium H3 und Phosphor p32 enthält - beides
radioaktive Isotopen, in einem Lösungsmittel gelöst, das außerdem ein Szintillatormaterial
enthält, das ebenfalls darin gelöst ist. Die Probe und der Szintillator sind in
einem Behälter, beispielsweise aus Glas, Kunststoff oder Quarz, enthalten, der für
Licht durchlässig ist. In optischem Kontakt mit der Probe und dem Szintillator 21
sind zwei Photovervielfacherröhren 22 und 23 angeordnet. Die Stirnflächen der beiden
Photovervielfacherröhren sind einander gegenüber angeordnet. Es ist fernerhin möglich,
Halbleiterphotozellen oder andere Lichtdetektoren zu verwenden.
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Die als Resultat einer Lichtumwandlung eines Beta-Zerfallsereignisses
entstehenden Photonen werden sowohl durch die Photomultiplierröhre 22 als auch durch
die Photomultiplierröhre 23 aufgenommen und in elektrische Impulse umgewandelt,
die durch die Leitungen 26 und 27 an eine Impulssummationseinrichtung 25 übergeführt
werden. Bei einer Ausführungsform ist die zwölfte Dynode jeder Photomultiplierröhre
über
die Leitungen 26 und 27 mit der Impulssummationseinrichtung 25 verbunden. Die Schaltung
der Anoden der Photomultiplierröhren wird in Verbindung mit dem Koinzidenz abschnitt
des in F i g. 1 gezeigten Szintillatorspektrometers beschieben.
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Die Signal- oder Impulssummationseinrichtung 25 ist beispielsweise
ein Widerstandnetzwerk; es können jedoch auch andere Impulssummationseinrichtungen
verwendet werden. Elektrische Signale, die von der Impulssummationseinrichtung abgegeben
werden, werden dann einem logarithmischen Verstärker 30 zugeführt, d. h. einem Verstärker,
der eine solche Charakteristik hat, daß für ein Eingangs signal niedriger Amplitude
der Verstärkungsgrad des Verstärkers einen bestimmten Wert und für ein Eingangssignal
mit höherer Amplitude einen kleineren Wert als beim niedrigeren Eingangssignal hat.
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Um die Effekte des eingeprägten statistischen Rauschens, das in den
Photomultiplierröhren erzeugt wird, zu reduzieren, ist eine Koinzidenzeinrichtung
35 vorgesehen, durch die im wesentlichen nur mehr die von den Beta-Zerfallsereignissen
herrührenden Signale dem Analysierteil des Szintillationsspektrometers zugeführt
werden. Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform weist die Koinzidenzeinrichtung
35 zwei Triggerschaltungen 36 und 37 auf, die mit einem Koinzidenzgatter 38 gekoppelt
sind, das seinerseits mit einem linearen Gatter 39 gekoppelt ist, das dem logarithmischen
Verstärker 30 nachgeschaltet ist. Die Triggerschaltungen 36 bzw. 37 sind über Leitungen
41 bzw. 42 mit den Anoden der Photomultiplierröhre 22 bzw. 23 verbunden. Bei Aufnahme
eines Signals durch beide Triggerschaltungen 36 und 37 wird ein Signal für das Koinzidenzgatter
38 geliefert, wodurch ein Signal zur Öffnung des linearen Gatters 39 ausgelöst wird.
Bei Empfang dieses Signals läßt das lineare Gatter 39 zu, daß das analoge Signal,
welches die Amplitude des Zerfallsereignisses repräsentiert, an den Analysierabschnitt
des Szintillationsspektrometers übertragen wird. Es wird ein solches lineares Gatter
verwendet, welches ein Ausgangssignal proportional zu seinem Eingangssignal liefert.
Wenn ein Signal von der Photomultiplierröhre 22 über die Leitung 41 an die Triggerschaltung
36 gelangt, ohne daß ein gleichzeitiges Signal durch die Photomultiplierröhre 23
festgestellt wird, spricht das Koinzidenzgatter 38 nicht an, so daß ein Störsignal,
das im allgemeinen von dem Rauschen einer der Photomultiplierröhren herrührt, den
Analysierabschnitt des Systems nicht erreichen kann. Nachdem das von den Zerfallsereignissen
herrührende Signal durch die Koinzidenzeinrichtung 35 gelangt ist, wird es zugleich
an zwei verschiedenen Analysierkanäle 43 und 44 gegeben. Diese Kanäle enthalten
im allgemeinen Impulshöhenanalysatoren 45 und 47, die Diskriminatoren aufweisen,
um lediglich Impulse eines vorbestimmten Amplitudenbereiches zur Zählung in einem
geeigneten Impulszähler 46, 48 mit oder ohne vorgeschalteten Untersetzer durchzulassen.
Durch Verwendung von zwei Impulshöhenanalysatoren 45 und 47, von denen jeder so
eingestellt ist, daß nur Impulse verschiedener Amplitude durchgelassen werden, können
Signale, welche von Beta-Zerfallsereignissen von Isotopen mit niederem Energieniveau,
wie Tritium, herrühren, von solchen Signalen getrennt werden, die vom Zerfall von
Isotopen mit hohem Energieniveau, wie Phosphor PS2, herrühren. Die Impulshöhenanaly-
satoren
45 und 47 sind im wesentlichen von der Art mit Durchlaßfenstern und arbeiten mit
einer Antikoinzidenzschaltung, d. h., sie lassen nur Signale mit Amplituden in einem
einstellbaren »Fenster« zwischen einer unteren und oberen Schwelle zu dem Zähler
gelangen. Beispiele geeigneter Impulshöhenanalysatoren sind veröffentlicht im Buch
»Nuclear Pulse Spectrometrie« von Robert L. Chase, veröffentlicht durch die McGraw
Hill Book Company im Jahre 1961, insbesondere in den Kap. 3 und 4.
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Der Zähler kann ein üblicher Vielzweckzähler sein, der die in dem
System auftretenden Impulsraten verarbeiten kann. Ringzähler oder konventionelle
binär codierte Dezimalzähler können in Verbindung mit binärenTeilern verwendet werden.
Um dieMeßergebnisse der Zählungen, die während der Untersuchung von Proben durch
das Szintillationsspektrometer erhalten werden, anzeigen, sind mit den Zählern geeignete
Anzeige- oder Aufzeichnungseinrichtungen, wie Elektrolumineszenzsysteme oder numerische
digitale Ablesesysteme oder Systeme mit Magnetband, Lochkarten oder Ausdruckern
verbunden.
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In F i g. 2 sind schematisch Einzelheiten einer typischen Photomultiplierröhrenanordnung
zur Verwendung im Blockdiagramm nach Fig. 1 gezeigt.
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Die Photomultiplierröhren 22 und 23 besitzen eine Umhüllung 50, eine
Photokathode 51 zum Empfangen von Photonen von der Probe 21, eine Vielzahl von mit
dem Bezugszeichen 53 bezeichneten Dynoden zur Verstärkung der durch die Photokathode
empfangenen Signale und eine Anode 55. Die Kathode 51, die Dynoden 53 und die Anode
55 sind alle über die Widerstands anordnung 57 verbunden, die ihrerseits an eine
Hochspannungsquelle 58 angeschlossen ist. Ein Ausgangssignal, das in die Summationseinrichtung
25 eingespeist wird, wird über einen Widerstand 59, und ein Ausgangssignal, das
in die Koinzidenzeinrichtung 35 eingespeist wird, wird über einen Widerstand 60
erhalten, wodurch der Summations-und Verstärkungsabschnitt des Systems von dem Koinzidenzabschnitt
des Systems getrennt ist. Auf diese Weise können Querkopplungen und Rauscheffekte
weitgehend verringert werden.
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In F i g. 3 ist ein logarithmischer Verstärker gezeigt, der eine
logische Charakteristik hat, daß EAusgang = K logx Eingang ist, wobei EEingang und
Eingang die Eingangs- bzw.
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Ausgangsspannung, K eine Konstante und X eine Zahl größer als 1 ist.
Diese Charakteristik wird durch Verwendung einer Diode 70 erhalten, beispielsweise
einer ebenen epitaxialen Diode, etwa einer Diode vom Typ 1-N-1409. Der Eingang der
Schaltung der Fig. 3, der als Impulssummationsschaltung 25 dargestellt ist, weist
zwei parallele Widerstände 71 und 72 auf, die mit den Dynoden der zugehörigen Photomultiplierröhren
22 und 23 gekoppelt sind. Diese Eingangssignale sind über die Eingangskapazität
73 an einen ersten Transistor 81 gekoppelt, der einen Emitter 81 a, eine Basis 81
b und einen Kollektor 81 c besitzt. Mit dem Emitter 81 a ist ein Emitterstrombegrenzungswiderstand
82 verbunden, und mit der Basis 81 b ist ein Eingangsableitwiderstand 83 verbunden.
Mit dem Kollektor 81 c ist die logarithmische Diode 70 gekoppelt, die ihrerseits
mit einer Spannungsquelle Vt verbunden ist. Der Transistor 81 wirkt so, daß er den
Vorspannungsgleichstrom durch die Diode70 konstant hält. Da die Diode 70 eine
logarithmische
Strom-Spannungs-Charakteristik hat, bewirken Eingangssignale der Eingangs schaltung
25 eine Anderung des augenblicklichen Stromes durch die Diode 70 infolge einer änderung
der Basisvorspannung des Transistors 81 und also eine Anderung der Spannung entsprechend
der Anderung des Stromes durch die Diode 70. Diese Spannungsänderung wird dann einem
Emitterfolgertransistor 90 zugeführt, der einen Emitter 91a, eine Basis 91 b und
einen Kollektor 91 c besitzt. Der Emitter 91 a ist mit einem Emitterlastwiderstand
92 verbunden, der seinerseits mit einer Ausgangskopplungskapazität 93 gekoppelt
ist, der die Spannungsänderung an den nächsten Abschnitt des Systems überträgt.
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Um den mittleren Gleichstrom durch die logarithmische Diode 70 bei
hohen Impulsraten des Eingangssignals konstant halten zu können, ist eine Bezugsdiode
94 vorgesehen, die dieselbe Strom-Spannungs-Charakteristik wie die Diode 70 hat.
Die Diode 94 ist mit derselben Gleichspannung vorgespannt wie die Diode 70. Dies
wird durch Verbindung eines Strombegrenzungswiderstandes 95 zwischen der Diode94
und Erde und Kopplung der anderen Seite der Diode 94 mit der Eingangsspannungsquelle
V1 erreicht. Ein Transistor 96 mit einem Emitter 96 a, einer Basis 96b und einem
Kollektor 96c greift den Spannungsabfall längs der Bezugsdiode 94 ab. Gleichzeitig
wird durch den Emitterfolgertransistor 90 die Spannung an der logarithmischen Diode
70 abgegriffen. Beide Spannungen werden einem Widerstand 97 zugeführt, durch den
die Differenz der an den Dioden 70 und 94 herrschenden Spannungen gebildet wird.
Diese Spannungsdifferenz wird dann an einen Transistor 98 angelegt. Das andere Ende
des Widerstandes 97 ist mit einer Spannungsquelle V3 verbunden. Der Transistor 98
ist mit einer Spannungsquelle V2 so verbunden, daß der Spannungsabfall an ihm entsprechend
der Spannungsdifferenz variiert, die an dem Widerstand 97 festgestellt wird. Dieses
Signal wird dann über einen Widerstand 99 der Basis 81 b des Transistors 81 zugeführt,
um den mittleren Strom der logarithmischen Diode 70 so einzustellen, daß dieser
Strom gleich dem Strom in der Bezugsdiode und im wesentlichen unabhängig von der
Impulsrate der einkommenden Signale gehalten wird.
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In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform eines logarithmischen
Verstärkers gezeigt, der zur Verwendung im Blockdiagramm nach F i g. 1 geeignet
ist. Am Eingang der Schaltung der F i g. 4 ist das Impulssummationsnetzwerk 25 angeordnet,
das zwei parallel verbundene Widerstände 101 und 102 besitzt. Diese Widerstände
sind über eine Eingangskapazität 103 mit einer Stromstabilisierungsschaltung 105
verbunden. Diese Schaltung weist drei Transistoren 106, 107 und 108 auf. Die Transistoren
106 und 107 sind in Differenzschaltung so verbunden, daß sie die Verstärkung zwischen
dem Eingangstransistor 106 und dem Ausgangstransistor 108 unabhängig vom Stromverstärkungsfaktor
der Transistoren konstant halten. Mit der Stromstabilisierungsschaltung 105 ist
eine Diode 110 mit einer logarithmischen Strom-Spannungs-Charakteristik verbunden.
Der Ruhestrom, der durch die Diode 110 fließt, wird durch die Stromstabilisierungsschaltung
105 konstant gehalten. Der Ausgangsspannungsabfall an der Diode 110 wird über eine
Schaltung eines Paares von Transistoren 112 und 113 an einen Transistor 114 angelegt,
der ein Ausgangs signal am Ausgangswiderstand
115 erzeugt. Dieses Signal entspricht
der momentanen Anderung des Stromes durch die Diode 110, die von den Eingangssignalen
herrhrt, die durch das Impulssummationsnetzwerk 25 geliefert werden.
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Eine Bezugsdiode 119 ist ebenfalls in dieser Schaltung enthalten,
um ein Mittel zum Konstanthalten des mittleren Stromes in der Diode 110 zu besitzen
Mit Impulsen gleicher Polarität ändert sich der Betriebsruhepunkt der Diode 110,
da die Impulsströme effektiv den mittleren Strom verändern, der zum Vorspannen der
Diode 110 verwendet wird. Diese Anderung desVorspannungsstromes hängt von der Impulsrate
ab. Diese wanderung wird mit Hilfe eines Bezugsstromes durch eine Bezugs diode und
Vergleich des Spannungsabfalls an dieser Diode mit dem der logarithmischen Diode
kompensiert. Um dies zu erreichen, ist eine Differenzschaltung mit Transistoren
120, 121, 122 und 123 (wie in der Figur gezeigt) so ausgebildet, daß ein Spannungsabfall
erhalten wird, der proportional zu der Spannungsdifferenz zwischen den Dioden 110
und 119 ist. Dieses Differenzsignal wird dann an den Transistor 125 angelegt, um
den Basisstrom des Transistors 106 der Stromstabilisierungsschaltung 105 zu steuern.
In dieser Weise wird der mittlere Strom durch die Diode 110 konstant gehalten. Zwei
Spannungsquellen zur Versorgung des Verstärkers sind mit Val und V2 bezeichnet.
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In Fig. 5 ist eine Tunneldiodenschaltung dargestellt, die zur Verwendung
als Triggerschaltung 36 und 37 und als Koinzidenzgatter 38, wie es in F i g. 1 gezeigt
ist, dienen kann. Die identischen Triggerschaltungen 36 und 37 weisen, wie es in
dieser Figur dargestellt ist, jeweils eine isolierende Eingangskapazität 160 auf,
die mit einem Inverter 161 gekoppelt ist.
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Dieser koppelt die Signale der Anoden der Photomultiplierröhren 22
bzw. 23 über einen Koppelkondensator 162 mit der mit 165 bezeichneten Tunneldiode.
Die Tunneldiode 165 ist gleichstrommäßig über einen Vorspannungswiderstand 167 so
vorgespannt, daß sie an einem Abschnitt des positiv geneigten Knies ihrer negativen
charakteristischen Widerstandskurve betrieben wird. Bei Gegenwart eines Eingangsimpulses
von der Anode derPhotomultiplierhöhe schaltet die Diode auf das andere positiv geneigte
Knie ihrer negativen charakteristischen Widerstandskurve um. Dies hat eine Spannungsänderung
an der Tunneldiode 165 zur Folge, die über die Diode 169 an das Koinzidenzgatter
38 übertragen wird. Die Tunneldiode 165 schaltet in ihre ursprüngliche Ruhe-Gleichstromeinstellung
zurück infolge der Auf- und Entladung einer Induktivität 166, durch die mittels
der Diode 168 die Tunneldiode 165 in ihre ursprüngliche Gleichstrom-Vorspannungseinstellung
zurückgebracht wird.
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Der Koinzidenzgatterabschnitt der Fig. 5 ist im wesentlichen eine
Und-Schaltung und weist zwei Eingangswiderstände 201 und 202 auf, die mit den Triggerschaltungen
36 bzw. 37 gekoppelt sind. Das Koinzidenzgatter 38 weist eine Tunneldiode 203 auf,
die so vorgespannt ist, daß Signale von beiden Triggerschaltungen 36 und 37 erforderlich
sind, um sie zu triggern. Die Tunneldiode 203 ist gleichstrommäßig so durch den
Strombegrenzungswiderstand 206 vorgespannt, daß sie in Ruhe im positiv geneigten
Knie ihrer negativen charakteristischen Widerstandskurve betrieben wird. Die Diode
203 wird zur Umschaltung auf ihren anderen stabilen Knieabschnitt der Tunneldiodencharakteristik
durch Koinzidenzsignale von
beiden Triggerschaltungen 36 und 37
veranlaßt. Die Diode 203 wird in ihrem Ausgangszustand durch die Wirkung der Induktivität
205 und der Diode 207 zurückgeschaltet. Durch Justierung der an die Tunneldioden
in den Triggerschaltungen 36 und 37 angelegten Vorspannung ist es möglich, die Koinzidenzauflösungszeit
des Koinzidenzgatters 38 einzustellen.
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Mit V sind Spannungsquellen für die Diodenvorspannungen, mit HV die
Spannungsversorgung der Photomultiplierröhren angedeutet.
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In Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm eines linearen Gatters dargestellt,
das zur Verwendung als lineares Gatter 39 der F i g. 1 geeignet ist. Das lineare
Gatter weist eine Eingangskapazität 220 auf, der Eingangssignale von dem logarithmischen
Verstärker 30 an einen ersten Transistor 222 koppelt. Dieser Transistor ist als
Emitterfolger geschaltet und mit einer Diode 223 verbunden, die ihrerseits mit dem
Kollektor eines Transistors 226 gekoppelt ist. Der Transistor 226 ist über ein Eingangs-Kapazitäts-Widerstandsnetzwerk
229 und 230 mit der Koinzidenzgatterschaltung 38 verbunden. Bei Gegenwart eines
Signals vom Koinzidenzgatter 38 ist der Transistor 226 gesperrt, so daß die Diode
223 leitend wird. Ein Signal von dem logarithmischen Verstärker ergibt dann ein
Ausgangssignal, wie es angedeutet ist, am Kollektor des Transistors 226. Dieses
Signal enthält noch einen »Sockel«-Anteil, der durch ein Transistorenpaar 233 und
234 mit gemeinsamen Emitterwiderstand239 beseitigt wird. Die Basis des Transistors
234 ist über einen einstellbaren Spannungsteiler 235, 236 vorgespannt. Ein Ausgangssignal,
wie es in der Zeichnung gezeigt ist, wird dann über die Kapazität 238 ausgekoppelt.
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In F i g. 7 ist ein Blockdiagramm eines unsymmetrischen Szintillationsspektrometers
mit einem logarithmischen Verstärker dargestellt. Es weist zwei Photomultiplierröhren
350 und 351 auf, die so angeordnet sind, daß sie mit einer Probe und einem Szintillator
352 optisch gekoppelt sind. Die Photomultiplierröhre 350 ist mit einem logarithmischen
Verstärker 355 gekoppelt, dem zwei parallele Impulshöhenanalysatoren 356 und 357
nachgeschaltet sind.
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Der Ausgang jedes der Impulshöhenanalysatoren 356 bzw. 357 ist mit
einem Koinzidenzgatter 358 bzw. 359 verbunden, deren jedem ein Zähler 360 bzw. 361
nachgeschaltet ist. Koinzidenz wird erhalten über ein Signal, das von dem Photomultiplier
351 geliefert wird, der mit einem Verstärker 365 und einem Impulshöhenanalysator
366 gekoppelt ist. Gelangt ein derartiges Signal an die Koinzidenzgatter 358 und
359, so wird das Ausgangssignal von den Impulshöhenanalysatoren 356 und 357 durch
die Zähler 360 und 361 gezählt. So kann durch die Verwendung eines einzigen Verstärkers
355 mit logarithmischer Charakteristik mit einem weiten, sich über die erwarteten
Amplitudenbereiche erstreckenden dynamischen Bereich nunmehr ein unsymmetrisches
System erreicht werden, das Signalüberlastung von Verstärker und Analysator vermeidet.
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In Fig.8 ist ein weiteres Szintillationsspektro-
meter mit einem logarithmischen
Verstärker dargestellt. Dieses System weist zwei Photomultiplierröhren 375 und 376
auf, die so angeordnet sind, daß sie von einer Probe und einem Szintillator 377
ausgehendes Licht feststellen. Die Ausgangssignale der Photomultiplier 375 und 376
werden in einer Summierungseinrichtung 378 summiert und dann an einen logarithmischen
Verstärker 380 mit der Strom-Spannungs-Charakteristik einer Diode, wie er oben beschrieben
wurde, angelegt. Das Signal vom logarithmischen Verstärker 380 wird dann an die
üblichen Impulshöhenanalysiereinrichtungen 381 bzw. 382 angelegt.
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Der Ausgang jedes der Impulshöhenanalysierkanäle ist mit je einem
von zwei Koinzidenzgattern 383 bzw.
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384 und diese mit Zählern 385 und 386 verbunden.
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Koinzidenz zwischen Signalen, die in beiden Photomultipliern 375 und
376 empfangen werden, wird durch Verwendung eines Koinzidenztriggers 390 erhalten,
der mit beiden Koinzidenzgattern 383 und 384 verbunden ist. So wird durch die Verwendung
eines einzigen logarithmischen Verstärkers ein symmetrisches System aufgebaut, das
in keinem seiner Kanäle einen Abschwächer benötigt, um eine Überlastung der Verstärker
oder der Impulshöhenanalysatoren in dem System vorzubeugen.
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Es versteht sich, daß die Prinzipien der Erfindung auch auf die Messung
anderer Arten von radioaktiver Strahlung als der erwähnten Betastrahlung angewandt
werden können, wie beispielsweise auf GammaundAlphastrahlung. Um Gammastrahlung
zu messen, kann die von einer Gammaquelle ausgesandte Strahlung mit Hilfe des Compton-Effektes
in Lichtszintillationen umgewandelt werden, die dann, wie beschrieben, analysiert
und gezählt werden können. Alphastrahlung kann auch in einer ähnlichen Weise gemessen
werden.