DE1764603B2

DE1764603B2 - Verfahren zum automatischen kompensieren von auf loeschvorgaengen beruhenden spektralen verschiebungen bei einem fluessigkeitsszintillationszaehler

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Publication number: DE1764603B2
Application number: DE19681764603
Authority: DE
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1967-07-03
Filing date: 1968-07-03
Publication date: 1978-01-26
Also published as: DE1764603C3; DE1764603A1; GB1226834A; CA1041677A; JPS5020471B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Bei der Messung in einem Flüssigkeitsszintillationszähler befindet sich das zu untersuchende radioaktive Isotop in einer Szintillatorlösung, in der sich Leuchtstoffmoleküle befinden, die von den ausgesandten Bestandteilchen zur Lichtemission angeregt werden. Das den Probenbehälter verlassende Lichtsignal wird in einen elektrischen Impuls umgewandelt, dessen Höhe proportional zur Energie des die Emissionsvorgänge auslösenden Betateilchens ist. Durch Zwischenschaltung eines Impulshöhenanalysators können selektiv Zählungen in bestimmten Bereichen des Betaspektrums durchgeführt werden.

Der Lichtaustritt aus dem Probenbehälter wird häufig durch sogenannte Löschvorgänge herabgesetzt, etwa aufgrund der aud Lichtabsorption berührenden Farblöschung oder aufgrund von chemischer Löschung, und die dadurch bewirkte Schwächung der den Probenbehälter verlassenden Lichtsignale führt zu einer Energieverringerung des beobachteten Betaspektrums. Dadurch ergeben sich in der Regel auch Änderungen der in den einzelnen Zählfenstern erhaltenen Zählergebnisse.

Zur Korrektur der erhaltenen Zählergebnisse in bezug auf die Löscheffekte sind mehrere Methoden bekannt, wie die Methode des internen Standards, die Methode des externen Standards, die Methode des Kanalverhältnisses und die Ausgleichspunktmethode (US-PS 31 88 468). Während bei den beiden erstgenannten Methoden jeweils ein Maß für den Probenlöschgrad ermittelt und der Löschgrad selbst dann aus vorher erstellten Eichkurven entnommen wird, um den mit der Probe erhaltenen Zählwert korrigieren zu können, wird bei der letztgenannten Methode das Spektrum in bezug auf das Zählfenster so positioniert, daß die Zählrate ein Maximum hat, wodurch auf spektralen Verschiebungen beruhende Änderungen der Zählrate gering gehalten werden.

Derartige Verschiebungen des beobachteten Spektrums können auch auf Änderungen der Systemverstärkung beruhen, und die erwähnte Ausgleichspunkteinstellung sowie auch die weiteren erwähnten Korrekturmethoden sind auch insofern wirksam (US-PS 31 88 468, GB-PS 10 26 168).

Es ist ferner bekannt (»Nuclear Instruments and Methods«. Bd. 37. 1965. Nr. 1. S. 125-134). die

Systemverstärkung eines Szintillationsspektrometers mit Hilfe einer Standardquelle dadurch zu stabilisieren, daß ein Peak des von der Standardquelle ausgesandten Bezugsspektrums symmetrisch zu zwei aneinander angrenzenden Zählfenstern gehalten wird. Die Standardquelle wird mittels einer Drehblende intermittierend zur Einwirkung auf den Szintillator gebracht, und die von der Standardquelle herrührenden Zählimpulse werden von einem an das Strahlungsmeßsystem angeschlossenen Rechenwerk automatisch ständig ermittelt, derart, daß eine Verschiebung des Bezugspeaks aufgrund der dann unterschiedlichen Anzahl von Bezugsimpulsen in den beiden Fenstern zur Berechnung eines Korrekturwertes führt, der über einen Digital-Analog-Umsetzer ruf die Verstärkung der Fotomultiplierröhre einwirkt, bis der Bezugspeak wieder symmetrisch zu den beiden Fenstern liegt.

Bei einem aus der BE-PS 6 83 094 bekannten, dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Verfahren wird ebenfalls eine Standardquelle verwendet, nämlich eine zeitweise zur Einwirkung auf die jeweilige Probe gebrachte Gammastrahlenquelle. Als Bezugsprobe geringen Löschgrades dient zum Beispiel eine aus reiner Lösung bestehende Probe. Mittels zweier außerhalb der an sich interessierenden Energiebereiche liegender Zählfenster und daran jeweils angeschlossener Impulsratenmesser und eines Differenzialverstärkers wird ein Spannungswert gebildet, der das Verhältnis der Zählraten der Bezugsprobe in den beiden Zählfenstern darstellt, und wird als Bezugslöschwert an dem Bezugseingang der Vergleichsstufe eingestellt. Es wird dann zur Messung der einen unbekannten Löschgr^d aufweisenden Proben übergegangen, wobei jeweils zuerst in der genannten Weise das Verhältnis der von der Gammaquelle herrührenden Zählraten in den beiden Fenstern gebildet wird und dem Probeneingang der Vergleichsstufe zugeführt wird, deren Ausgangssignal dann so lange auf den Systemparameter, in diesem Fall die Hochspannung der Fotomultiplierröhre, einwirkt, bis das genannte Verhältnis der Zählraten gleich dem Bezugslöschwert geworden ist, woraufhin die Regelschleife abgeschaltet wird und die eigentliche Zählung der Probe bei der so gewonnenen Einstellung des Systemparameters durchgeführt wird. Die Vergleichsstufe wirkt ferner auf ein Dämpfungsglied ein, welches außerhalb des eben beschriebenen Regelkreises liegt und den Zählfenstern zur Zählung der Intensität der Probe selbst vorgeschaltet ist. Dadurch kann eine Kompensation zweiter Ordnung, nämlich eine Überoder Unterkompensation, erreicht" werden, die bei einem großen Meßbereich dem eventuellen Unterschied zwischen den Verstellungen des Systemparameters Rechnung tragen sollen, die für die Wiederherstellung des Standardquellenspektrums bzw. des Probenspektrums erforderlich sind. Die Anordnung kann dabei so getroffen werden, daß der Prozentsatz der Überoder Unterkompensation eine Funktion des Löschgrades der Probe ist.

Bei diesem bekannten Verfahren ist es bei jeder Probe unbekannten Löschgrades erneut erforderlich, den Regelvorgang zur Ermittlung der zur Löschkompensation nötigen Verstellung des Systemparameters ablaufen zu lassen, wozu relativ viel Zeit benötigt wird, was besonders bei der Verarbei'ung einer großen Anzahl von Proben in einer automatisch arbeitenden μ Apparatur ins Gewicht fällt. Um dem Unterschied zwischen der Wiederherstellung des Standardspektrums und der Wiederherstellung des Probenspektrums Rechnung zu tragen, ist zusätzlich zu der Kompensation erster Ordnung die erwähnte Kompensation zweiter Ordnung erforderlich, was zu einer relativ komplizierten Verfahrensweise führt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei der der Einfluß der Löscheffekte auf die Zählausbeute möglichst eng auf die Wiederherstellung des Probenspektrums selbst abgestellt wird, ohne daß hierzu ein übermäßiger Aufwand erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nicht erforderlich, vor der Zählung jeder Probe einen Regelvorgang zur Ermittlung der erforderlichen Verstelluüg des Systemparameters durchzuführen; vielmehr genügt es, nachdem die Anordnung mittels der beiden Bezugsproben zunächst auf die zu zählende Probenart geeicht ist, vor der eigentlichen Zählung jeder Probe den Löschwert dieser Probe in einem einzigen Meßvorgang zu ermitteln, woraufhin dann unmittelbar die zur Löschkompensation erforderliche Einstellung des Systemparanieters vorgenommen wird, ohne daß es hierzu eines zeitraubenden Regelvorganges bedarf. Der Eichvorgang ist direkt auf das Probenspektrum selbst, nämlich auf dessen Energieendpunkt, abgestellt, und daher erübrigen sich eine Korrektur zweiter Ordnung sowie eine damit verbundene Verstellung eines weiteren Systemparameters. Zur Ermittlung der den Löschgrad der Probe darstellenden Löschwerte sind grundsätzlich alle bekannten Methoden zur Ermittlung des Löschgrades anwendbar, also etwa das Verfahren des externen Standards, des Kanalverhältnisses oder des Kanalverhältnisses mit externem Standard, so daß das Verfahren in flexibler Weise auf den jeweiligen Anwendungsfall abstimmbar ist. Beim Übergang zu einer anderen Probenart muß lediglich eine erneute Eichung mittels zweier Bezugsproben dieser neuen Probenart durchgeführt werden. Bei dem Systemparameter kann es sich um die Verstärkung der Fotovervielfacherröhre, die Verstärkung eines zwischen der Fotovervielfacherröhre und den Diskriminatoren liegenden Verstärkergliedes oder um das dem Spektrumenergieendpunkt zugeordnete Diskriminatorniveau des Zählfensters handeln.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Betaspeklrum von H³ und C¹⁴ für eine keinen Löschvorgängen unterworfene Probe, wobei Zählimpulse pro Minute in logarithmischem Maßstab in Abhängigkeit von der Diskriminatoreinstellung aufgetragen sind,

F i g. 2 eine Darstellung, die die Wirkung der Löschvorgänge auf das in F i g. 1 gezeigte Spektrum zeigt,

Fig.3 eine Darstellung, die die Wirkung der Kompensation der Löschvorgänge auf das in Fig. 2 gezeigte Spektrum zeigt,,

Fig. 4 eine Darstellung der Zählausbeute in °/o in Abhängigkeit von dem Kanalverhältnis mit externem Standard, und zwar für C¹⁴ in dem Zählfenster über dem H³-ZäMfenster, für C¹⁴ in dem H^J-Zählfenster und für H¹ in dem H³-Zählfenster, jeweils mit und ohne Löschkompensation,

Fig. 5 ein Spektrum von C¹⁴ sowie des Untergrunds bei einer keinen Löschvorgängen unterworfenen Probe,

Fig.6 eine Darstellung, die die Wirkung der Löschvorgänge auf die in Fig.5 gezeigten Spektren zeigt,

Fig. 7 eine Darstellung, die die Wirkung der Löschkompensation auf die Spektren von F i g. 6 zeigt,

Fig.8 zwei Kurvenscharen, wobei die untere Kurvenschar die gemessenen Zählimpulse pro Minute in den verschiedenen Fenstern mit und ohne Löschkompensation und die obere Kurvenschar die Gütezahl E²/B mit und ohne Löschkompensation jeweils in Abhängigkeit von dem Kanalverhältnis mit externem Standard darstellt, wobei die Gütezahl das Quadrat der Zählausbeute in %, dividiert durch die Untergrundzählrate in Zählimpulsen pro Minute, ist,

Fig.9 und 10 Darstellungen, die die zur Löschkompensation erforderliche Variation der Verstärkung in Abhängigkeit von dem Kanalverhältnis mit externem Standard zeigen, wobei es sich um Proben bekannter Löschgrade handelt,

Fig. II Spektren von C¹⁴ und H³ bei optimierten Zählfenstern für Zweifachzählungen, wobei keine Löschvorgänge stattfinden,

Fig. 12 eine Darstellung, die die Wirkung von Löschvorgängen auf die in F i g. 11 gezeigten Spektren zeigt,

Fig. 13 eine Darstellung, die die Wirkung der Löschkompensation auf die Spektren von Fig. 12 zeigt,

Fig. 14 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Ausführung des Verfahrens zur Löschkompensation,

Fig. 15 eine Darstellung, die die Amplitude der Ausgangsspannung der Summiervorrichtung 39 von Fig. 14 in Abhängigkeit von dem Kanalverhältnis mit externem Standard zeigt,

Fig. 16 das Schaltbild eines in der Anordnung von Fig. 14 verwendbaren nichtlinearen Verstärkungsteils und

F i g. 17 eine Darstellung der zur Löschkompensation vorgesehenen Verstärkung in Abhängigkeit von dem Kanalverhältnis mit externem Standard, wobei die obere Kurve durch Messung ermittelte Optimalwerte darstellt, während die untere Kurve durch automatische Löschkompensation mit dem Verstärkungsteil von F i g. 16 erhalten wurde.

Die Spektren von F i g. 1 wurden an mit Argon umspülten, also einen minimalen Löschgrad aufweisenden Standardproben aufgenommen. Die Diskriminatorniveaus sind so gewählt, daß das obere Diskriminatomiveau des H³-Kanals sich am Energieendpunkt des H³-Spektrums befindet und sich der ganze C^l4-Kanal bis zum Energieendpunkt des C^l4-Spektrums erstreckt. Die ungefähren Zählausbeuten in den verschiedenen Kanälen sind in F i g. 1 in % angegeben.

Die Wirkung der Zugabe von 0,5 ml Chloroform (CHCl₃) zu jeder Probe ist in Fig. 2 gezeigt. Die H³-Ausbeute ist auf 15% reduziert, und die C¹⁴-Ausbeute im H³-Kanal ist auf 67% gestiegen. Es wäre unmöglich, die H³-Aktivität in einem Isotopengemisch unter diesen Bedingungen zu bestimmen, da bei der Berechnung des Übergreifens des C^l4-lsotops in den H'-Kanal ein extremer Fehler auftreten würde und da eine äußerst geringe Ausbeute des C^l4-lsotops im C^l4-Kanal, hier nämlich 5%, zu verzeichnen wäre.

In Wirklichkeit ist die ursprüngliche Beziehung zwischen der Energie und der Diskriminatoreinstellung hier nicht mehr gültig. Der H³-Endpunkt von 18keV befindet sich nicht mehr bei 200 Abszisseneinheiten, sondern ist auf 100 Einheiten zurückgegangen. In ähnlicher Weise hat sich der C¹⁴-Endpunkt von ungefähr 570 auf 250 Einheiten zurückbewegt.

Das System kann nun dadurch kompensiert werden, daß man die Verstärkung des Szintillationszählers so vergrößert, daß die Energie von 18 keV wieder bei 200 Einheiten liegt, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Hier ergeben sich zwar immer noch nur 15% H³-Ausbeute, aber das Übergreifen des Kohlenstoffs in den H³-Kanal ist auf 27% gesunken, und, was noch entscheidender ist, es erscheinen 44% C^l4-Ausbeute im C^l4-/H³-Kanal.

Die Kurven von Fig. 4 wurden mit Proben verschiedenen Löschgrads erhalten, wobei die mit Kreuzen gezeichneten Kurven die Ausbeuten mit Löschkompensation, also mit Wiederherstellung der Energieendpunkte, und die mit Punkten gezeichneten Kurven die Ausbeuten ohne Löschkompensation zeigen. Macht man einen Vergleich in Vertikalrichtung bei einem Kanalverhältnis mit externem Standard von 0,650, so beträgt die H³-Ausbeute im H³-Kanal 57,5%. Die Ausbeute des C¹⁴ im H³-Kanal beträgt 19% und des C¹⁴ im C^l4/H³-Kanal 69,5%. Bei einem Kanalverhältnis mit externem Standard von 0,300 beträgt mit Kompensation die C¹⁴-Ausbeute im C^l4/H³-Kanal 49% und die C¹⁴-Ausbeute im H³-Kanal 26,5%. Ohne Löschkompensation betragen diese Werte 17,5% bzw. 59,5%. Dies zeigt die bedeutende durch die Löschkompensation erreichte Verbesserung.

Die F i g. 5, 6 und 7 veranschaulichen den Einfluß der Löschkompensation auf das Verhältnis zwischen Probenzählrate und Untergrund. In F i g. 5 ist das Spektrum von C¹⁴ als Strichlinie und der Untergrund als Vollinie dargestellt. Es handelt sich um eine mit Argon gespülte Probe. In Fig. 6 sind 0,5 ml CHCI3 zugefügt worden, woraus sich Löschvorgänge für das C¹⁴-Spektrum ergeben. Infolgedessen macht der Untergrund im C^l4/H³-Kanal den größten Teil des Zählergebnisses aus. F i g. 7 zeigt dasselbe System mit Löschkompensation, wodurch das C^l4-Spektrum so weit wiederhergestellt ist, daß es im C^l4/H³-Kanal den größeren Prozentsatz zum Gesamtergebnis liefert.

In F i g. 8 sind die mit Kreuzen gezeichneten Kurven die mit Löschkompensation und die mit Punkten gezeichneten Kurven die ohne Löschkompensation. Die mit umkreisten Kreuzen gezeichneten Kurven sind solche mit Löschkompensation, wobei jedoch die Löschkompensation auf die Wiederherstellung des C^l4-Energieendpunkts anstatt auf die des H³-Energieendpunkts gerichtet ist.

Wie zu erwarten war, ergibt sich ohne Löschkompensation ein Anstieg des Untergrunds im H³-Kanal mit ansteigenden Löschvorgängen, d. h. mit abfallendem Kanalverhältnis mit externem Standard, sowie ein leichter Abfall des C^l4/H³-Untergrunds. Mit Löschkompensation wird der Untergrund im H³-Kanal bei ansteigenden Löschvorgängen herabgesetzt, ebenso wie die Ausbeute im H³-Kanal herabgesetzt wird.

Die unterschiedlichen Ergebnisse bei einer Löschkompensation mit Wiederherstellung des H³-Energieendpunks und des C^l4-Energieendpunkts beruhen auf folgendem: Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist,

hi) verschiebt sich aufgrund der Löschvorgänge das H³-Spektrum nicht so schnell wie das C¹⁴-Spektrum. Dies beruht auf dem Vorherrschen von Ereignissen von 2 — 4 Photonen im H³-Spektrum. Wenn ein Ereignis einmal durch Löschvorgänge unter 2 Photonen gebracht wird, kann es in einem Koinzidenzsystem nicht mehr gezählt werden. Das H³-Spektrum erreicht daher bei zunehmenden Löschvorgängen bald eine nicht weiter hcrabsetzbare minimale Energie, die durch zwei

Photoelektronen dargestellt wild. Weiteres Zunehmen der Löschvorgänge vermindert die Zählrate, reduziert aber nicht die angezeigte H'-Energie. Das C^l4-Spcktrum wird jedoch zunächst noch weiter schrumpfen, da seine Ereignisse jeweils auf einer höheren Anzahl von Photonen beruhen. Dieser nichtlineare Effekt muß beim Bau eines eine automatische Löschkompensation bewirkenden Verstärkers berücksichtigt werden, um eine Überkompensation des KP-Spektrums zu vermeiden.

Wenn andererseits aufgrund der Löschkompensation der H³-Energieendpunkt wiederhergestellt ist, ist aufgrund des oben Gesagten der Energieendpunkt von C¹⁴ noch etwas von der vollständigen Wiederherstellung entfernt. Trotzdem ist E²/B für C'⁴ im C^l4/H³-Kanal gegenüber den Werten ohne Löschkompensation schon wesentlich verbessert, wie die mit Kreuzen gezeichnete Kurve von F i g. 8 zeigt. Eine weitere Verbesserung wird erreicht, wenn die automatische Löschkompensation auf Wiederherstellung des C'⁴-Endpunkts eingestellt wird, wie die mit eingekreisten Kreuzen gezeichnete Kurve zeigt.

Das oben Gesagte zeigt, daß mit automatischer Löschkompensation bessere Ergebnisse bei Zweifachzählungen erhalten werden, da das Übergreifen von einem Kanal in den anderen herabgesetzt wird, die Zählausbeuten für die Isotope höherer Energie erhöht werden und der Wert E²/B verbessert wird.

Die Fig. 9 bzw. 10 zeigen für das H¹- bzw. das C¹⁴-Spektrum die für die jeweilige Wiederherstellung des Energieendpunkts erforderliche Verstärkung. Wie ersichtlich ist, ergibt sich ein konvexer Kurvenverlauf, was auf den oben erwähnten nichtlinearcn Effekten beruht. Ferner ist ersichtlich, daß alle Kurven unabhängig davon, ob sie für C'⁴ oder H^! gelten, und unabhängig von dem löschend wirkenden Stoff dieselbe Form haben, was beim Bau einer Anordnung zur automatischen Löschkompensation berücksichtigt werden kann.

Fig. 11 zeigt eine für eine Zweifachzählung geeignete Stellung der Zählfenster, wobei das eine Zählfenster die unteren 75% des H »-Spektrums umfaßt und das obere Zählfcnster das C^l4-Spektrum oberhalb des H'-Endpunkts umfaßt. Die Probe ist ohne Löschvorgänge, und die gezeigten Prozentangaben sind die ungefähren Zählausbeuten. Es ist darauf hinzuweisen, daß etwa '/iodesC¹⁴-Spekirums in den H'-Kanal fäll (.in den ³/a des H^J-Spektrums fallen, so daß sich eine H'-Ausbeute von 45% und eine C¹⁴-Ausbeute von 7% ergibt.

Fig. 12 zeigt, was geschieht, wenn dieselbe Probe in starkem Maß gelöscht wird. Dabei ist zu bemerken, daß sich das gesamte H'-Spektrum und fast die Hälfte des C¹⁴-Spektrums in dem schmalen H'-Kanal befinden. Ferner verbleiben für C¹⁴ in dessen Kanal lediglich 5% der Zählausbcute. Unter diesen Bedingungen ist es praktisch unmöglich, zuverlässige Werte für die ! I '-Aktivität zu erhalten.

I·' i g. 13 zeigt die Wirkungen der l.öschkompensation bei diesem Beispiel. Der Ausgleich ist dadurch hergestellt worden, daß 'S.Wo I I'-Auslieute geopfert wurden, die von 15% aiii 11,5% gefallen ist. Die (''''-Ausbeute im IP-Kaniil isi um das Fünffache auf ihren ursprünglichen Wert reduziert worden, nämlich von 4O¹Vd auf 8%, und, was noch wichtiger ist, die C'^l4-Ausbcutc im C¹VH'-Kanal im um das Neunfache gestiegen, nämlich von 5% auf 45%. 1λ im mm möglich, das C'¹⁴ im 11'-Kanal genau /u bestimmen. Durch IlL'niit/iini! der Lösclikomncnsalinn wird also die Trennung der C'⁴- und 11 '-Spektren voneinander immer optimal sein.

Die Anordnung von Fig. 14 zur automatischen Durchführung der Löschkompensation hat zwei Fotomultiplierröhrcn 20, die auf eine in einem Probenfläschchen 21 enthaltene Probe gerichtet sind.

Eine Hochspannungsqucllc 22 liefert die erforderliche Hochspannung für die Fotomultiplicrröhrcn. Die Ausgänge der Fotomultiplierröhren 20 sind über Leitungen 23 mit einem Impulssummiernetzwerk 24 verbunden. Dieses Netzwerk spricht auf Koinzidenzen in den Ausgängen der Fotomultiplierröhren 20 an und läßt nur diejenigen Impulse durch, die in beiden Fotomultiplierröhren beobachtet worden sind.

Die Strichlinic 25 enthält den Teil des Systems, der einem für sich bekannten von der Anmelderin hergestellten Gerät entspricht. Die Fotomultiplierröhren 20 sprechen in logarithmischer Weise an, so daß eine logarithmische Verarbeitung bei der nachfolgenden Schaltung nicht erforderlich ist, um praktikable Diskriminatorniveaus einzustellen. Ein Potentiometer 26 dient zum Einstellen der Grundverstärkung des Systems, und ein Diskriminatornetzwerk 27 definiert die Zählkanäle und gibt die Impulse an Zähler 28 zum Zählen in jedem der Kanäle. Die Ausgänge der Zähler 28 sind mit einem Rechenwerk 29 verbunden, das u. a. dafür programmiert ist, die Zählimpulse pro Minute in jedem Kanal und das Kanalverhältnis des externen Standards zu berechnen.

Der Ausgang des Impulssummiernetzwerks 24 ist mit dem Eingang des Diskriminatornetzwcrks 27 über einen Entkoppclungskondensator 30, ein variables Impedanzelement 31 und einen zweiten Entkopplungskondensator 32 verbunden. Der Ausgang des Rechenwerks 29 ist mit dem Eingang eines Speichers 33 verbunden, der den Probencingang zu einem Digital-Analog-Umsetzer 34 darstellt, dessen anderer Eingang 35 von einer Anzahl von Schaltern mit Stellknopf gebildet ist, deren andere Seite geerdet ist. Der Ausgang des Digital-Analog-Umsct/.ers 34 führt über eine Leitung 41 zu einem Eingang eines Verstärkers 36, der eine parallel liegende variable Impedanz 37 zur Einstellung seiner Verstärkung enthält und somit eine variable Verstärkervorrichtung darstellt.

Der Abgriff des Potcntiomerers 26 ist über eine Impedanz 38 mit dem einen Eingang einer Summiervorrichtung 39 verbunden, deren anderer Eingang über einen Widerstand 40 mit dem Ausgang des Verstärkers 36 verbunden ist. Der Ausgang der Summiervorrichtung 39 ist mit dem variablen Impedanzclement 31 zur Steuerung von dessen Impedanz verbunden.

Die automatische Löschkompensalion wird wie folgt durchgeführt. Die Grundvcrstärkung des Systems wird erst an Hand einer möglichst wenig Löschvorgängcn unterworfenen, zwischen die Fotomultiplierröhren 20 gebrachten Bezugsprobe der zu zählenden Probenart mil Hilfe des Potentiometers 26 eingestellt, wobei aucli im Diskriminatornetzwerk 27 die Zählkanäle geeignet eingestellt werden, so daß der Knergicendpunkt des Be/.ugsprobenspcktrums im wesentlichen mit tlcni oberen Diskriminatorniveau des ausgewählten Kanal? übereinstimmt. Bei dieser Grundverstärkung wird danr das Kanalverhällnis der externen Standards für diese Bezugsprobe ermittelt. Dieses Kanalverhällnis er scheint am Ausgang des Rechenwerks 29 und wird in

M Speicher 33 gespeichert. Als nächstes wird dieser Wen in den Bezugseingang 35 des Digital-Analog-Umscl/en 34 eingeführt, um einen Be/ugsmel.lwerl für der l.öschgiad zu bilden.

Als nächstes wird eine in hohem Maß Lösehvorgängen unterworlene Be/.ugsprobe der zu zählenden Probenart vor die Fotomultiplierröhren 20 gebracht, und wieder wird bei der Grundverstärkung das Kanalverhältnis des externen Standards ermittelt, das als Ausgangswert des Rechenwerks 29 erscheint und im Speicher 33 gespeichert wird. Dann wird die Impedanz 37 zum Steuern der Verstärkung des Verstärkers 36 so eingestellt, daß der Energieendpunkt des Spektrums der zweiten Bezugsprobe mit dem genannten Diskriminatorniveau des ausgewählten Kanals übereinstimmt. Dies kann dadurch geschehen, daß die variable Impedanz 37 so eingestellt wird, bis ein vorgegebener geringer Prozentsatz von Zählimpulsen in den nächsthöheren Kanal übergreift. Der Digital-Analog-Umsetzer 34 erzeugt dabei an seinem Ausgang 41 eine Spannung, die ein relatives Maß für den Löschgrad gegenüber der ersten Bezugsprobe darstellt. Diese Spannung wird über den Verstärker 36 in den Eingang der Summiervorrichtung 39 eingeführt, an deren anderem Eingang die Grundverstärkung liegt, so daß der Ausgang der Summiervorrichtung die gesamte zur automatischen Löschkompensation erforderliche Verstärkung darstellt und die erforderliche Einstellung des variablen Impedanzelements 31 bewirkt. Die Größe des Impedanzelements 31 wird dementsprechend die Amplitude des vom Impulssummiernetzwerk 24 zur Diskriminatornetzwerk 27 laufenden Impulses beeinflussen und wird für die gewünschte automatische Löschkompensation sorgen.

Bei den dann zu messenden Proben wird stets zuerst das Kanalverhältnis des externen Standards bei der Grundverstärkung ermittelt und in den Probeneingang 33 des Digital-Analog-Umsetzers eingeführt, so daß in der erläuterten Weise eine geeignete Einstellung des variablen Impedanzeleinents 31 erfolgt. Erst dann wird die eigentliche Probenzählung durchgeführt.

In Fig. 15 sind die oben erläuterten Verhältnisse in Form eines Diagramms gezeigt. Am Ausgang der Summiervorrichtung 39 ergibt sich die Kurve 44' als Summe der Grundversiarkung 42 und des Ausgangssignals 43 des Verstärkers 36.

Gemäß Fig. 16 wird das Ausgangssignal des Digital-Analog-Umsetzers 34 von Fig. 14 einer Eingangsleitung 41 des Verstärkers 36 zugeführt, an dessen anderem Eingang z. B. +3 V liegen und dessen Ein- und Ausgang durch das variable Impedanzelement 37 miteinander verbunden sind. Die Summiervorrichtung 39 von Fig. 14 wird in der Schaltung von Fig. 16 dadurch gebildet, daß das Potentiometer 26 zum Steuern der Grundverstärkung, das aus einem 2000-ii-Potentiometer bestehen kann, in folgender Weise in einen Serienkreis geschaltet ist: 8 V werden durch einen Widerstand 44 von 316 Ω mit einem Anschluß des Potentiometers 26 verbunden, dessen anderer Anschluß über einen Widerstand 45 von 147 Ω mit einer 4-V-.Spannungsquelle verbunden ist, die ihrerseits mit dem Ausgang des Verstärkers 36 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Summiernetzwerks wird am Abgriff

to des Potentiometers 26 abgenommen, der mit der Basis eines Transistors 46 verbunden ist, der eine Seite eines Differentialverstärkers darstellt, dessen andere Seite ein Transistor 47 ist. Die Emitter der Transistoren 46 und 47 sind miteinander und über einen Widerstand 48 von 43 000 Ω mit + 25 V verbunden.

Der Kollektor des Transistors 46 ist geerdet, und der Kollektor des Transistors 47 ist über einen Verstärker 49 mit einer variablen Lichtquelle 50 reihengeschaltet und an +10V angelegt. Ein zweites Reihennetzwerk verbindet +8 V über einen Widerstand 51 von 100 Ω, einen Fotowiderstand 52 und einen zweiten Widerstand 53 von 511 Ω mit +4V. Der Punkt zwischen den Widerständen 52 und 53 ist mit der Basis des Transistors 47 und über den Kondensator 32 mit dem Ausgangsimpuls verbunden, der zum Diskriminator 27 von Fig. 14 führt. Der Punkt zwischen den Widerständen 51 und 52 ist mit dem Kondensator 30 verbunden, dessen andere Seite mit dem Impulssummiernetzwerk 24 von Fig. 14 verbunden ist. Die Schaltung gemäß Fig. 16 ist dafür geeignet, die für eine automatische Löschkonipensation erwünschte nichtlineare Kennlinie zu liefern, wobei die Form der Kennlinie durch geeignete Wahl der Impedanzen 44,45,51 und 53 änderbar ist.

Fig. 17 enthält Meßwerte an mit CHCh gelöschten

^J5 Proben, wobei ersichtlich ist. daß die untere durch automatische Löschkonipensation gewonnene Kurve der oberen durch Einzeknismessung gewonnenen Kurve sehr eng folgt und die nichtlineare Kennlinie in guter Näherung darstellt.

In Fig. 14 führt die Strichlinie 54 vom Ausgang der Summiervorrichtung 39 zum Diskriminatornetzwerk 27 und zur Hochspannungsquelle 22 für die Fotomultiplierröhren. Diese Verbindungen stellen eine Alternative dar, um anuere Systemparameter wie der Hochspannung der Fotomultiplierröhren oder die Diskriminatorniveaus zum Zweck der Einstellung des Energieendpunkts des Probenspektrums auf das ausgewählte Diskriminatorniveau zu modifizieren.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum automatischen Kompensieren von auf Löschvorgängen beruhenden spektralen s Verschiebungen bei einem Flüssigkeitsszintillationszähler, wobei zunächst ein Eichvorgang durchgeführt wird, bei dem an einer einen geringen Löschgrad aufweisenden ersten Bezugsprobe in einem Rechenwerk ein Bezugslöschwert ermittelt und in den Bezugseingang einer Vergleichsstufe eingeführt wird, und wobei vor der eigentlichen Zählung jeder unbekannten Probe in dem Rechenwerk ein vom Löschgrad der Probe abhängiger Wert ermittelt und in den Probeneingang der Vergleichsstufe eingeführt wird, worauf die Vergleichsstufe einen spannungsgesteuerten Systemparameter, von dem die Lage des Fnergieendpunktes eines Isotopenspektrums relativ zu den Diskriminatorniveaus eines Zählfensters abhängt, automatisch derart einstellt, daß während der dann folgenden eigentlichen Zählung der unbekannten Probe die Löschvorgänge im wesentlichen kompensiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß als erste einen geringen Löschgrad aufweisende Bezugsprobe eine Probe verwendet wird, die von der zu zählenden Probenart ist, und daß vor der Ermittlung des Bezugslöschwertes der Systemparameter auf einen Grundwert eingestellt wird derart, daß der Energieendpunkt des ersten Bezugsprobenspektrums im wesentlichen mit dem einen Diskriminatorniveau eines ausgewählten Zählfensters übereinstimmt, daß bei der dann bei dem genannten Grundwert des Systemparameters erfolgenden Messung der Löschung der ersten Bezugsprobe in dem Rechenwerk ein ein Maß für den Löschgrad der ersten Bezugsprobe bildender Löschwert berechnet wird und in dem Bezugseingang der Vergleichsstufe eingestellt wird, daß die Löschung einer zweiten Bezugsprobe, die von der zu zählenden Probenart ist und einen hohen Löschgrad aufweist, bei dem Grundwert des Systemparameters gemessen wird, daß in dem Rechenwerk ein ein Maß für den Löschgrad der zweiten Bezugsprobe bildender Löschwert berechnet und in dem Probeneingang der Vergleichsstufe eingestellt wird, deren Ausgangssignal der Differenz der ihren beiden Eingängen eingegebenen gespeicherten Werten proportional ist, daß dann die Ansprechempfindlichkeit des Systemparameters auf das Ausgangssignal der Vergleichsstufe so eingestellt wird, daß durch die Einwirkung des Ausgangssignals der Vergleichsstufe auf den Systemparameter der Energieendpunkt des Spektrums der zweiten Bezugsprobe mit dem genannten einen Diskriminatorniveau des Zählfensters im wesentlichen zusammengebracht wird, und daß dann bei der bei dem Grundwert des Systemparameters erfolgenden Messung der Löschung jeder eine unbekannte Löschung aufweisenden Probe in dem Rechenwerk ein ein Maß für den Löschgrad der Probe bildender Löschwert berechnet wird und in den Probeneingang der Vergleichsstufe eingeführt wird, so daß das Ausgangssignal der Vergleichsstufe automatisch eine der Differenz der im Proben- und Bezugseingang gespeicherten Werte h·; entsprechende Einstellung des Systemparameiers für die dann folgende eigentliche Zählung der Probe bewirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einstellung des Systemparameters derart, daß der Energieendpunkt des ersten Bezugsprobenspektrums im wesentlichen mit dem genannten einen Diskriminatorniveau übereinstimmt, durch eine entsprechende Einstellung eines die Grundverstärkung des Systems bestimmenden Signals und durch Zuführung dieses Signals zu dem einen Eingang einer Summiervorrichtung erfolgt, deren anderem Eingang das Ausgangssignal der Vergleichsstufe zugeführt wird und deren Ausgang die Gesamtverstärkung des Systems steuert, und daß die genannte Einstellung der Ansprechempfindlichkeit des Systemparameters dadurch erfolgt, daß die Verstärkung einer variablen Verstärkervorrichtung, welche das Ausgangssignal der Vergleichsstufe dem anderen Eingang der Summiervorrichtung zuführt, entsprechend eingestellt wird.