DE1539704C - Gasentladungs Gammastrahlenkamera - Google Patents

Description

1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasentladungs- vor, die den Leuchteffekt im Gasraum verstärken. Gammastrahlenkamera, wie sie insbesondere An- Beide Leuchterscheinungen werden mit einer Fotowendung in der Nuklearmedizin findet. In der- Nuklear- kamera aufgenommen. Da dabei die zu fotografierenmedizin wird die Darstellung von Organen, die radio- den Leuchterscheinungen nicht in einer Ebene liegen, aktive Gammastrahler enthalten, durch drei Verfahren 5 sondern über die Tiefe des Gasraumes verteilt sind, erreicht. Bei dem Verfahren, das mit Szintillations- muß, um bei der Abbildung eine ausreichende Tiefenscannern arbeitet, tasten diese das Strahlungsfeld des schärfe zu erreichen, die Fotoaufnahme mit hin-Organs zellenförmig ab und registrieren auf einer reichend kleiner Blende erfolgen. Dies hat zur Folge, Fläche ebenfalls zellenförmig die Aktivitätsverteilung, daß nur eine sehr kleine Lichtmenge jeder Leüchtwodurch Bilder des betreffenden Organs entstehen. io erscheinung auf das Aufnahmematerial gelangen kann._ Der Nachteil dieses Verfahrens liegt in der relativ Da die Leuchterscheinungen außerordentlich schwach großen Abtastzeit, die notwendig ist, um das Abbild sind und in einem Spektralbereich liegen, für den das eines Organs zu erzielen. Bei einem anderen Verfahren zur Verfügung stehende Aufnahmematerial wenig werden Szintillationskameras benutzt. Diese enthalten empfindlich ist, weisen die Aufnahmen nur geringe einen Szintillationskristall, dessen Lichtaustrittsfläche 15 Helligkeitsunterschiede auf und sind damit schlecht mit einer großen Zahl von Photosekundärelektronen- erkennbar.

Vervielfacherröhren besetzt ist. Durch eine elektrische Als Leuchtstoff werden bei dieser bekannten

Matrix im Ausgang dieser Sekundärelektronenverviel- Gammastrahlenkamera thalliumaktivierte Natrium-

facher wird eine Zuordnung des Szintillationslichtes jodidkristalle verwendet.

zur jeweiligen Koordinate der Lichtentstehung im 20 Die Erfindung geht nun zur Verbesserung der be-Szintillationskristall erreicht. Die Abbildung auf kannten Gammastrahlenkameras den Weg, nicht einem Braunschen Rohr ist dann nur noch ein elek- allein durch eingangsseitige Gamma-Wechselwirkung tronisches Problem. Derartige Geräte sind im Handel. mit Leuchtstoffen die Zahl der Leuchtquanten aus Der Nachteil dieses Verfahrens besteht in seiner außer- dem Gasraum zu vergrößern, sondern die Lichtausordentlichen Kompliziertheit sowie der durch die 25 beute der von der Gasentladung herrührenden Leuchtnotwendige Dicke der Lumineszenzkristallschicht be- erscheinungen zu erhöhen.

dingten geometrischen Unscharfe, da mit zunehmender Diese Aufgabe wird bei einer Gasentladungs-Gam-Kristalldicke die Streuung des Lichtes in der Kristall- ' mastrahlenkamera zum bildlichen Darstellen flächenscheibe ebenfalls zunimmt. Andererseits ist eine hafter Strahlungsverteilungen mit einer Anode, einer Reduzierung der Dicke der Kristallschicht nicht 30 dazu planparallel auf der der einfallenden Strahlung möglich, wenn Gammastrahler höherer Energie nach- zugewandten Seite angeordneten Kathode, der eine gewiesen werden sollen, wozu eine bestimmte Flächen- Lumineszenzschicht zugeordnet ist, mit einer Gasdichte notwendig ist. füllung im Raum zwischen diesen Elektroden, in der

Ein drittes Verfahren wendet das Prinzip der bei zwischen den Elektroden angelegter Spannung Funkenkammer an, das zu Gasentladungs-Gamma- 35 durch von der Gammastrahlung im Gas und in der Strahlenkameras führt. Bei dieser werden zwei Elek- Kathode ausgelöst und im Gas vervielfachte Elektroden planparallel übereinander über dem abzu- tronen Gasentladungen entstehen, sowie mit einem bildenden Organ des Patienten angeordnet. Eine lichtdurchlässigen Wandungsteil zur optischen Beobzwischen den planparallelen Elektroden befindliche achtung von den Entladungen herrührender Leucht-Gasf üllung steht unter dem Einfluß eines elektrischen 4° erscheinungen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Feldes an den parallelen Elektroden. Durchdringt die der Kathode zugeordnete Lumineszenzschicht ein Gammaphoton die untere der Elektroden, so löst auf der der Anode zugewandten Seite der Kathode es in dieser als Kathode wirkenden Elektrode durch angeordnet und daß außerdem die Anode auf ihrer Photoeffekt, Comptoneffekt oder Paarbildungseffekt der Kathode zugewandten Seite ebenfalls mit einer sekundäre Elektronen aus, die durch Vervielfachung 45 Lumineszenzschicht versehen ist.
im Gasraum zu einer lokalen Lichterscheinung durch Bei der Erfindung wird also davon Gebrauch geAnregung des Gases führen. Ist die obere Elektrode macht, die erzeugten Elektronen bzw. Ionen auf durchsichtig, kann man mittels einer photographischen leuchtstoff belegte Elektroden zu beschleunigen und Kamera die Lichtfunken aufsummieren, wodurch sich deren Lumineszenzbilder mit zur Darstellung zu verim Laufe der Zeit ein Abbild des Strahlungsfeldes des 50 wenden.

darunter befindlichen Organs erzielen läßt. Diese In diesem Fall sind die auf das Aufnahmematerial Gasentladungs-Gammastrahlenkamera stellt ein korn- gelangenden Leuchtdichten höher und können durch pliziertes Analogon zum Zählrohr dar, während eine entsprechende Wahl des Leuchtstoffes spektral auf Szintillationskamera ein kompliziertes Analogon des das Aufnahmematerial abgestimmt werden.
Szintillationszählers ist. Der Nachteil des Verfahrens 55 Je größer die auch ohne Lichtmission erzeugte mit den bekannten Gasentladungs-Gammastrahlen- Gasverstärkung ist, desto heller leuchtet auch die kameras besteht in erster Linie darin, daß die Licht- anodenseitige Lumineszenzschicht,
erscheinungen so schwach sind, daß sie nicht unmittel- Die als Kathode dienende Elektrode kann beispielsbar visuell beobachtet werden können. Ferner ist die weise aus zwei oder mehr Schichten aufgebaut sein, Empfindlichkeit der als Kathode dienenden Elektrode 60 wovon eine äußere Trägerschicht gasdicht ist und aus gering. Nur Gammaphotonen bestimmter Energie einem Material niedriger Ordnungszahl besteht, geben zu einer hinreichenden Wechselwirkung Anlaß. während die als Wechselwirkungsschicht dienende

Zur Vermeidung dieser Nachteile sind Gamma- innere, dem Gasraum zugewandte Schicht aus einem Strahlenkameras bekanntgeworden, bei denen die Lumineszenzstoff hoher mittlerer Ordnungszahl beKathode eines Entladungsraumes in Verbindung mit 65 steht. In dieser Lumineszenzschicht erfolgt dann prieiner lumineszierenden Schicht steht. In dieser lumi- mär die Auslösung sekundärer Elektronen durch neszierenden Schicht rufen die in die Gammastrahlen- Fotoeffekt, Comptoneffekt und Paarbildungseffekt, kamera eintretenden Gammastrahlen Lichtblitze her- Die Elektronen gelangen dann in den Gasraum, wo

sie vom anliegenden elektrischen Feld zur Anode hin beschleunigt werden. Innerhalb des Gasvolumens erfahren sie durch Stoßionisation eine Vervielfachung. Die Lumineszenzschicht auf der Anode leuchtet dann unter dem Einfluß der sie erreichenden Elektronen auf. Auch die durch Vervielfachung entstandenen Ionen erreichen, sofern sie negativ sind, diese Lumineszenzschicht und bewirken dort ebenfalls einen kräftigen Leuchteffekt. Die positiven Ionen aus der Gasentladung hingegen werden auf die Kathode zu beschleunigt und erzeugen auf der Lumineszenzschicht der Kathode ihrerseits einen Leuchteffekt. Ist die Anode durchsichtig und ihre Lumineszenzschicht dünn und damit halbdurchsichtig, so trägt auch die Lichtwirkung der Kathode zur Ausbeute an meßbarem Licht bei. Den Raum zwischen den Elektroden kann man in der bei Gasentladungs-Gammastrahlenkameras bekannten Weise durch eine sieb- oder netzartige leitfähige Zwischenelektrode in zwei Räume unterteilen, von denen der eine die Ionisations- und Beschleunigungsstrecke und der andere die Nachbeschleunigungsstrecke bildet. Ein Beispiel einer derartig aufgebauten Kamera ist in der Zeichnung dargestellt. Zur Verdeutlichung sind die Schichtdicken dabei wesentlich vergrößert wiedergegeben. Die untere Elektrode, das ist die, die dem Patienten zugewandt ist, wirkt als Kathode. Sie besteht aus einer Trägerschicht 1 aus Material niedriger Ordnungszahl. Auf diese Trägerschicht ist eine Schicht 2 aus einem Lumineszenzstoff aufgebracht, der einen hohen Mittelwert der Ordnungszahlen seiner Bestandteile hat. Die obere Elektrode, die als Anode wirkt, besteht aus einer durchsichtigen Trägerschicht 3, deren Oberfläche auf der Innenseite einen leitfähigen Belag 4 hat, der eine dünne Lumineszenzschicht 5 trägt.

In dem Raum zwischen den beiden Elektroden befindet sich eine dritte Elektrode, die aus einem leitfähigen Netz 6 besteht. Dadurch wird der Raum unterteilt in einen Ionisations-· und Beschleunigungsraum 7 und einen Nachbeschleunigungsraum 8.

Bei Wahl eines Lumineszenzstoffes, dessen Leuchterscheinung dem spektralen Maximum der Empfindlichkeit des menschlichen Auges angepaßt ist, sind die Lichterscheinungen direkt visuell zu verfolgen. Ihre Aufsummation auf einem fotografischen Film erfolgt in extrem kurzer Zeit.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gasentladungs-Gammastrahlenkamera zum bildlichen Darstellen flächenhafter Strahlungsverteilungen mit einer Anode, einer dazu planparallel auf der der einfallenden Strahlung zugewandten Seite angeordneten Kathode, der eine Lumineszenzschicht zugeordnet ist, mit einer Gasfüllung im Raum zwischen diesen Elektroden, in der bei zwischen den Elektroden angelegter Spannung durch von der Gammastrahlung im Gas und in der Kathode ausgelöste und im Gas vervielfachte Elektronen Gasentladungen entstehen, sowie mit einem lichtdurchlässigen Wandungsteil zur optischen Beobachtung von den Entladungen herrührender Leuchterscheinungen, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kathode (1) zugeordnete Lumineszenzschicht (2) auf der der Anode (4) zugewandten Seite der Kathode angeordnet ist und daß außerdem die Anode (4) auf ihrer der Kathode (1) zugewandten Seite ebenfalls mit einer Lumineszenzschicht (5) versehen ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen