DE1906047A1

DE1906047A1 - Automatischer Fluessigkeitsszintillationszaehler

Info

Publication number: DE1906047A1
Application number: DE19691906047
Authority: DE
Inventors: Laney Barton Hanlon
Original assignee: Nuclear Chicago Corp
Current assignee: Nuclear Chicago Corp
Priority date: 1968-02-08
Filing date: 1969-02-07
Publication date: 1969-10-02
Also published as: FR2001577B1; DE1906047B2; SE361363B; CH521596A; FR2001577A1; NL6901972A; NL151189B; US3609362A; GB1252971A; JPS5022426B1; DE1906047C3

Description

DIPL-ING.

5. Februar 1969

Schnedcenhofsfr. 27 - Tel. 61 70 79 G Z x/ß B..

Nuclear-Chicago öorp., Des Piaines, Illinois / U.S.A. Automatischer Flüssigkeitsszintillationszähler

Die Erfindung "betrifft ein automatisches Flüssigkeitsszintillations-G-erät. Bestimmte Merkmale davon können auch zur Benutzimg bei der Messung und dem Vergleich von Radioaktivitäts-Zerfallsraten und ähnlichen Größen anderer Anwendungen angepaßt werden.

Ein bekanntes Problem bei der Flüssigkeitsszintillationszählung ist die von Probe zu Probe auftretende Veränderung der Ansprechwahrscheinlichkeit bei der Umwandlung der in der Probe stattfindenden Zerfallsereignisse, normalerweise Betastrahlen, in Lichtimpulse, die auf die Photomultiplier fallen. Die verschiedenen Vorgänge, die solche Effekte im Flüssigkeitsszintillator erzeugen, sind allgemein als "Löschen" ("quench") bekannt. Beim Zählen· von Flüssigkeitsszintillationsproben eines bestimmten Isotops wird ein Amplitudenbereich der vom Detektor erzeugten Impulse, normalerweise der Peak des charakteristischen Spektrums des Isotops, ausgewählt. Die Impulse dieses ausgewählten Amplitudenbereiches werden gezählt. Löscheffekte in der Probe verschieben jedoch den Peak des Spektrums in Bezug auf das "Zählfenster", um zusätzlich die Gesamtzahl der Impulse zu verringern, die im wesentlichen über dem Rauschpegel liegen.

Bei käuflichen Flüssigkeitsszintillationszähler-Geräten sind eine ganze Anzahl von Löschkorrektur-Arten für Messungen mit hoher Genauigkeit in allgemeinem Q-ebrauch. Die Löschkorrekturangabe wird normalerweise automatisch erzeugt und als Hilfs-

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größe registriert, die die Haupt zählung zu j eder Pr oheergänzt i Bei der sog. "Kanal-Verhältnis"-Messung werden zwei I'enster benutzt (entweder in demselben Bereich des Spektrums wie bei der • Hauptzählung oder in einem anderen), dessen Zählraten von einer Verstärkungsverschiebung unterschiedlich beeinflußt werden. Das Verhältnis der Zählungen in den Fenstern wird als-Eöschkorrektur verwendet, basierend auf empirischen Kalibrierungskurven, die die Meßempfindlichkeit mit diesem Verhältnis korrelieren.-Bei der sog. "Außenstandard"-Messung wird die Probe einer zusatz- '/^ liehen äußeren Standard-Gammastrählen-Quelle in einem getrennten~ fe Zählvorgang ausgesetzt. Die Zählung, die durch die Gammastrahlen-Quelle in einem Zählfenster (oder das Verhältnis der Zählungen in zwei Zählfenstern) wird durch empirische Kalibrierung zum Empfindlichkeitskorrekturindex gemacht. ' ' ^{: :}

Eine Verschiebung in dem Spektrum bezüglich des Zählfensters kann auch in Folge einer Veränderung der Fotomultiplier-Hoehspannung, . der Verstärkung, usw. auftreten. Derzeitige Geräte sind jedoch in dieser Hinsicht genügend stabil, so daß irgendeine Veränderung in der Verstärkung, die eine Spektrumverschiebung hervorruft, die mit der einer merklichen Löschung vergleichbar ist, nur über eine Zeitspanne auftreten kann, die im Vergleich zu der unmittelbaren Folge einer Meßzählung und der entsprechenden Aiißen- W standard-Zählung sehr lang ist. Veränderungen in der ITachweisempfindlichkeit infolge einer Verstärkungsverschiebung in dem Übertragungssystem werden daher automatisch bei der ITaehweisempfindlichkeitsmessung wiedergegeben. Demzufolge werden langsame Verschiebungen in der Verstärkung, die bei praktisch verwendeten Geräten noch auftreten, oft vernachlässigt, wo ITach-■wexsempfindlichkeitsmessungen sowieso zu jeder Probe gemacht' werden, solange Messungen zu Quellen ohne Löschung wesentlich ' beeinflußt werden, worauf das Gerät einjustiert und erneut kalibriert wird.

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Vernachlässigung langsamer Verstärkungsänderungen können tatsächlich einen wesentlichen Fehler in der Nachweisempfindlichkeit smessung hervorrufen. Wo die Licht-Ausgangsimpulse einer Probe mit Löschung ein gleichmäßig verringertes Äquivalent derjenigen einer Probe ohne Löschung darstellen und wo das von der äußeren Gammastrahlen-Quelle erzeugte Spektrum dem bei der Messung gleicht, wird die Messung der Uachweisempfindlichkeit, unabhängig davon wie sie ausgeführt wird, in ihrer Genauigkeit durch langsame Verstärkungsänderungen nicht beeinflußt. Keine dieser Voraussetzungen trifft jedoch zu. Die Veränderung des Spektrums, die durch die Löschung verursacht wird, ist tatsächlich von der verschieden, die durch bloße Schwächung entsteht. Dies trifft sowohl für die Messung der Aktivität als auch für äußere Gammastrahlen zu. Unter diesen Bedingungen kann die Löschkorrektur-Messung, insbesondere wenn sie mit Hilfe eines äußeren Standards gemacht wird, nur exakt als Korrekturfaktor für die Hauptmessung interpretiert werden, wenn Änderungen der Nachweisempfindlichkeit, verursacht durch die Verstärkung des Umwandlungssystems, von der Messung ausgeschlossen werden. Die Wirkung geringer Verstärkungsänderungen auf die Genauigkeit ist insbesondere deutlich, wo die Methode der äußeret! Standardisierung zur Löschkorrektur benutzt wird.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Verstärkung des Umwandlungssystems automatisch gemessen und bei häufigen Intervallen standardisiert, lange bevor Messungen der Proben ohne Löschung wesentlich beeinflußt werden. Auf diese Weise wird die Fehlerquelle bei der Hachweisempfindlichkeitskorrektur ausgeschaltet, während gleichzeitig die Notwendigkeit für Feueinsteilungen von Hand entfällt, die früher auf Beobachtungen einer Verschiebung von einem Ausmaß vorgenommen wurden, das erfindungsgemäß völlig vermieden wird. ■

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Verschiedene Arten automatiseher Verstärkungseinstellung-Systeme sind "bisher zur kontinuierlichen Stabilisierung von Szintillationszähler-Systemen gegen relativ rasche Verstärkungsveränderungen während einer Messung benutzt worden. In einer bekannt ten Form einer solchen Vorrichtung wird ein kontinuierlicher Vergleich ,zwischen den Zählraten zweier Impulsreihen gemacht, von denen wenigstens eine mit Hilfe einer Standardq_uelle erzeugt wird. Wo beide Kanäle durch die Quelle erzeugt werden und gleiche Zählraten bei dem Standardverstärkungszustand aufweisen, mächt ein Minimum der durchschnittlichen differentie'llen Zahl-/

H rate im Standardverstärkungszustand die Genauigkeit der Quellenintensität relativ unbedeutend. Ein solches System kann, wenigstens theoretisch, benutzt werden, die vorliegende Erfindung in ihren weiteren Gesichtspunkten durch periodisches Aktivieren und Inaktivieren des Stabilisierungssystems in die. Praxis- umzusetzen. Aber die Ergebnisse, die man mit solchen der bekannten ■ r Systeme erhält, die genügend einfach zur Anwendung für den gegenwärtigen Gebrauch sind, sind im allgemeinen unzureichend in der Ausführung, wenn sie so angepaßt sind. Der Grund für diese Un- · zulängliöhkeit ,liegt hauptsächlich in der Unfähigkeit solcher bekannter Systeme, in der wirksamsten Weise zwischen Fehlern in der Verstärkung und statistischen Änderungen der Zerfallsrate der radioaktiven Quelle, die allgemein benutzt wird.(auch

W bei der vorliegenden Erfindung), beim Nachweis der Verstärkungsänderungen zu unterscheiden. · -

. Eine Präzisionsmessung der mittleren Häufigkeit eines Ereignisses erfordert bekanntlich das Aufsummieren einer großen Zahl von Zählungen, um gegen einen statistischen Fehler abzusichern* Wenn die Verstärkung unmittelbar auf jede Abweichung von der Null-Nettοzählung verändert wird, so ist die erreichte "Stabilisation" eher nachteilig als vorteilhaft. In Erkenntnis dessen- -'_,

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haben bekannte Systeme Zählratenmesser oder filtergeglättete Fehleranzeigen mit großen Zeitkonstanten verwendet, um die Oszillation der Verstärkung mit erweiterten statistischen Schwankungen des Auftretens der Impulse von der Standardquelle zu vermeiden. Bei anderen, insbesondere solchen, die einen Motor zur Verstärkungskorrektur verwenden, kann die Verstärkungseinstellung nur betätigt werden, wenn die Zählungsdifferenz einen bestimmten Wert überschreitet, oder die Verstärkungseinstellung kann so träge gemacht werden, daß sie auf statistische-Abweichungen nicht reagiert. Bei den Untersuchungen wurde gefunden, daß diese bekannten Systeme von Natur aus einen Kompromiß zwischen Inanspruchnehmen einer sehr großen Zeitspanne zur Rückführung der Verstärkung auf den gegenwärtigen Wert auf der einen Seite und dem Verlust einer hohen Genauigkeit des vorliegenden festgestellten Wertes auf der anderen Seite erfordern, wenn der Versuch gemacht wird, solche Systeme an diskontinuierliche, eher kontinuierliche, Verstärkungsstandardisierung mit niedriger Toleranz bei entsprechend einfachem Aufbau anzupassen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verstärkungsstandardisierung-System werden die oben erwähnten beiden Zählraten in einem neuartigen Vergleichsgerät miteinander verglichen, welches größere Ungleichheit zwischen mittleren Zählraten in zwei Vergleichskanälen innerhalb einer relativ kurzen Zeit nach der Auslösung des Vorgangs ermittelt, aber dennoch genügend lange Zählung beim endgültigen Verstärkungswert zur Sicherstellung zuläßt, damit ein Fehlen der Signalungleichheit ein genügend zuverlässiges Anzeichen für Verstärkungsgenauigkeit ist. Die Impulssignale werden durch kontinuierliches Registrieren der gesamten differentiellen Zählung dauernd während eines Zählintervalles verglichen, das lang genug ist, die Genauigkeit der äußersten Einstellung mit jedem beliebigen Grad an Exaktheit zu verwirklichen. Wenn und sobald der

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absolute Wert dieser Differenz ein Maximum pder eine Grenze-,ü schreitet, wird die Ungleichheit der mittleren Zählrate angezeigt, die Verstärkung wird in der angezeigten erforderliehen Richtung ■: wieder eingestellt, die Differenz wird auf Null, zurückgestellt ,.;■ und ein neuer Zählzykl.us beginnt,- Bei dem vorliegenden Yer- ■. , ._; gleichsgerät nimmt das Maximum oder die Grenze mit der Zeit.· vom■-.;··; Zählbeginn zu, aber in. einem geringeren. Maß als proportional: zu ..= dem Z ei-t.v erlauf. Die zugelassene Grenze der Differenz stellt ■ so-mit einen geringer werdenden Prozentsatz der gesamten. Zählungen·; r oder Impulse dar, die seit dem Beginn, aufgetreten sind., ;In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Zusammenlaufen des züger _;. lassenen Prozentwertes stufenweise ausgeführt, indem diskrete . ν aufeinanderfolgende längere Unterintervalle des gesamten Zähl-Intervalls festgelegt werden, und ist so ausgewählt, daß eine . geringe aber endliche Wahrscheinlichkeit eines ungewollten; (d.h.., mit der Verstärkung genau zutreffend) Überschreitens der. .Grenze.:,-in jedem Unter int ervall erzeugt wird. Das Zusammenlaufen der an-', genommenen Prozentwertdifferenz kann jedoch anders ausgewählt ■;- und kontinuierlich anstatt schrittweise ausgeführt werden. , ...

Als ein weiteres Merkmal der Erfindung ist der Betrag jeder Verstärkungseinstellung von der verstrichenen Zeit abhängig, wenn die Existenz einer Abweichung in der Verstärkung signalisiert wird. Das vorliegende System benutzt die Beobachtung,- daß, wenn.; die Grenze des absoluten Wertes der Zähldifferenz zu einem frühen Zeitpunkt der Messung überschritten wird, der wahrschein— : liehe Fehler in der Verstärkung relativ groß ist, und daß ν wenndie Grenze erst zu einem späten Zeitpunkt überschritten wird,'..' der wahrscheinliche Fehler in der Verstärkung relativ niedrig ist, auch wenn die Grenzen festgelegt sind,' um im allgemeinen gleiche niedrige Wahrscheinlichkeit des ungewollten Signali-- \ sierens eines Fehlers zu jedem Zeitpunkt des Zählintervalls;^u' erzeugen, wenn die Verstärkung tatsächlich richtig ist. Bei!*d"em-. ■

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vorliegenden System wird der Betrag der Verstärkungsänderung, der in die. Wiedereinstellung eingeführt wird, dementsprechend relativ groß gemächt, wenn die Abweichungsgrenze in einer frühen Zählphase -erreicht wird, und relativ klein, wenn die Abweichung sgrenze in einer Endphase der-Zählung erreicht wird. Eine Korrektur., die auf dem wahrscheinlichen Verstärkungsfehler ba- siert, der von der Zeit des Nachweises abgeleitet ist, maximiert die Wahrscheinlichkeit des sofortigen Festlegens des Gleichgewichtes in den Zählkanälen und minimiert die Wahrscheinlichkeit eines Darüberhinausschießens oder Darunterbleibens, was ausreicht, ein Fehlersignäl in der entgegengesetzten Richtung oder wieder in derselben Richtung in derselben (oder früheren) Phase eines neuen Zählzyklus zu erzeugen. Somit wird eine frühe Korrektur, mit beachtlicher Zuverlässigkeit, einen Verstärkungszustand erzeugen, der genügend näher an dem Standard- oder Soll-Wert liegt, um die Zählung zu einem früheren Zeitpunkt (und schärferen Einstellung der Verstärkung) auf eine Rückstellung und den Beginn eines neuen ZählintervalIs zuzulassen, wenn tatsächlich eine solche frühe Korrektur die Verstärkung nicht in den engen erforderlichen Bereich (mit hoher Wahrscheinlichkeit) einstellt, damit eine Differenzzählung entsteht, die innerhalb den vorgeschriebenen Grenzen bis zum Ende des gesamten Intervalls bleibt.

Mit dem eben beschriebenen Gesamtaufbau wird eine genaue Verstärkungsstandardisierung in einer relativ kurzen Zeit mit hoher Zuverlässigkeit erreicht. Wenn die Verstärkung, die zum Zeitpunkt der Auslösung des Standardisierungsvorganges existiert, bereits genau richtig ist, erzeugt der gesamte Zählzyklus normalerweise (aber nicht immer) kein fehleranzeigendes Signal und der Stabilisator kann sofort abgeschaltet werden (oder der Zyklus wieder ausgelöst bei Geräten zum halbkontinuierlichen Gebrauch oder bei Geräten, wo die statistische Sicherheit einer zweiten vollen Zählung erwünscht ist). Wenn ein Fehler vor dem

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Ende der Zählung angezeigt wird, wird die Verstärkung um einen. Betrag eingestellt, der am wahrscheinlichsten durch den Zeitpunkt des Nachweises, der notwendig ist, angezeigt wird, die differentielle Zählung wird auf Null zurückgestellt Und der Zählzyklus■" -wird wieder ausgelöst. Wenn wiederum ein· Fehler angezeigt wird, so geschieht dies normalerweise (aber natürlich nicht immer) zu einem späteren Zeitpunkt als zuvor, eine geringere Verst.ärkungsveränderung wird vorgenommen und der Zyklus wird wieder ausgelöst. Dies wird fortgesetzt, bis das gesamte Intervall ganz ohne Fehleranzeige ist, worauf die Verstärkungsstandardisierung beendet ist. Wenn der Fehler vor der Standardisierung groß.ist (was dann der Fall sein kann, wo das Gerät lange Zeit für Messungen mit niedriger Genauigkeitsanforderung benutzt-wurde und wofür die Verstärkungsstandardisierung somit nicht gebraucht wurde), so wird dieser sofort nachgewiesen und in den angenäherten Bereich durch eine Reihe von Maximaleinste11ungen, die schnell ' durchgeführt werden, gebracht, wobei die zusätzliche Zeit,die durch das Auftreten von groben Fehlern benötigt wird., sehr gering■ ist. Natürlich besteht jederzeit eine geringe aber endliche Wahrscheinlichkeit, daß Fehler falsch angezeigt werden. Wenn dies passiert, wird eine überflüssige Einstellung vorgenommen und dann korrigiert. Aber die Häufigkeit solchen Auftretens kann reicht hinreichend niedrig gehalten werden, damit nur wenig zu der ;"■"-".. durchschnittlichen Wiedereinstellungszeit hinzukommt.

Obgleich die Erfindung vorzugsweise in dem vorliegenden Zusammenhang benutzt wird, können ihre Vorteile auch anderweitig ange-.. wendet werden. Die neue Form des Fehler- oder Null-Vergleichsgerätes kann z.B. zum Vergleich irgendwelcher Radioaktivitätsraten oder ähnlicher Zufallsverteilungsereignisse (oder zum Vergleich einer solchen Häufigkeit mit einem periodischen Standardsignal) angepaßt werden, wo ähnliche Überlegungen über Nachweiszeit und Genauigkeit eine Rolle spielen. In einem gegenteiligen

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Beispiel wird die Verstärkung irgendeines Photomultipliers von Hand auf einen sehr genau vorbestimmten Wert eingestellt, in-dem eine different ielle Zählung in Fenstern "bei einem Alphat eil chen-Szintillationspeak verwendet wird. Hierbei wird die Verstärkungseinstellung und die Wiederauslösung jedesmal durchgeführt, wenn die Nettozahlung einen vorbestimmten Wert überschreitet, wobei dieser mit fortschreitender Zählung zunimmt, jedoch um einen Betrag, der geringer als proportional zum Zeitverlauf ist. Der Betrag der Verstärkungseinstellung verringert sich mit dem Zeitablauf von der Auslösung der Einstellung an gerechnet.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der neuen Erfindung ergeben sieh aus den beiliegenden Darstellungen von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansieht eines Teils des Mechanismus eines typischen automatischen Flüssigkeitsszintillationszählers, bei der der Erfindungsgegenstand ■ verwendet wird,

Fig. 2 eine Teilansicht eines Szintillationszählers nach Fig. 1, jedoch mit einem unterschiedlichen Aufbau einer Standardlichtquelle als Bestandteil davon,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen grundsätzlichen Arbe.itsablaufes,

Fig. 4 ein schematisch.es Blockdiagramm des elektronischen Systems des erfindungsgemäßen Zählgerätes,

Fig. 5 ein Zeitdiagramm des Arbeitsablaufes des Systems nach Mg. 4,

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- ίο - .

Pig. 6 ein schematiseh.es Blockdiagramm mit .einer Modifikation ; des Systems von Fig. .4, welche eine direkte Anzeige der absoluten Zerfallsrate aufeinanderfolg.ender Flüssigkeitsszintillationsproben erzeugt, und _ -; ., .

Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der linie 7-7 von Fig. .2,;' ■--..--"

In dem Gerät nach. Fig. 1 werden Fläschchen oder Behälter 10, welche den Flüssigkeitsszintillator und die Beta-Strahlen ■■-:_ emittierende Substanz (z.B. gelöste Spuren enthaltend.es-.-&ewebe . „ menschlicher oder tierischer Organe),die gezählt werden sollj . enthalten, durch einen Förderapparat 12 bewegt, welcher jede- . . folgende Probe auf den Aufzugskolben 14- schiebt, wenn dieser : sich in der hochgeschobenen Position (nicht gezeigt) befindet. Die Probewird dann in die Zählkammer 16 hinuntergefahren. Photomultiplier 18 an gegenüberliegenden Seiten der Kammer dienen als: Umsetzer der Szintillationen, die in dem Probenfläschchen stehen. Ein Verschlußschieber 20 verhindert den Eintritt von

vertikale

Licht durch eine/Durchlaßöffnung 22, durch welche sich der Aufzugskolben 14 bewegt. Federnde Ringe 24 am Außenrand, des oberen Teiles des Aufzuges bilden einen Lichtverschluß in der Durchlaßöffnung 22 während der Zeit, in der der Verschlußschieber; ■-.-beim Wechseln der Proben geöffnet ist. und Licht in die Kammer eindringen könnte. "■-■-.._ : .

Äußere Löschstandardisierung ist .mit Hilfe einer Gammastrahlen-· Quelle 26 vorgesehen, die am inneren Ende eines Abschirmstabes ' 28 anliegt. Der Aufzug 14 besitzt einen horizontalen Durchlaß■":■-' 30 direkt unter der oberen Fläche, so daß der Abs chirms tab;-28. in eine Löschstandardisierungslage hindurchgelassen wirdi-Hieri--.' bei befindet er sich in der Hauptabschirmung und die Quelle?26 v liegt zentral unter dem Probenfläschchen. Die Gammastrahlen-^ '-.!■ Quelle und der Abschirmstab werden zwischen der zxirückgezogenen

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Lage (dargestellt durch ausgezogene Linie) und der Löschstandardisierungslage (dargestellt durch gepunktete Linie) mit Hilfe eines Zahnstangengetriebes 32 hin- und herbewegt. Die Löschung oder die Naehweisempfindliohkeit der Probe wird dadurch gemessen, daß eine besondere Zählung mit der .äußeren Standard-Quelle vorgenommen wird. Diese Zählung wird zur Korrektur der Hauptmessung, die mit zurückgezogener Standard-Quelle vorgenommen wird, verwendet.

Besondere Vorkehrung zur Einstellung der Verstärkung des Übertragungssystems ist erfindungsgemäß getroffen. In der einfachen Ausführungsform von Fig. 1 nimmt das Fläschchen 34 (in der Zählkammerlage gezeigt), das eine Standardlichtimpulsquelle darstellt und vorzugsweise einen Alphastrahler geeigneter Art in einem Szintillator enthält, eine vorbestimmte Position in dem Förderapparat 12 ein. Verstärkungsverschiebung oder -abwanderung, die hauptsächlich in den Photomultipliern 18 auftreten, wird von Zeit zu Zeit durch Unterbrechung der Probenzählung und Einsetzen der Standardquelle 34 in die Kammer korrigiert, um die Photomultiplier der Quelle auszusetzen; hierbei wird ein Standard-Ausgangsimpuls-Amplitudenspektrum zur Verwendung bei der später beschriebenen Verstärkungseinstellung aufgenommen. Das Standardlichtquelle-Fläschchen 34 v/ird dann zu dem Förderapparat 12 zurückgebracht und die Zählung und Nachweisempfindlichkeitsmessung der Proben wird fortgesetzt. Die Periode oder das Intervall zwischen den Yerstärkungseinstellungen wird in Übereinstimmung mit der vorliegenden Stabilität des Systems und der Gesamtgenauigkeit der Messung, die erforderlich ist, ausgewählt. Wenn eine Verstärkungseinstellung häufiger als einmal pro Umlauf des Förderapparates notwendig ist, so kann die Vorrichtung in irgendeiner bekannten V/eiee programmiert werden, um den normalen Fortlauf des Förderapparates zu unterbrechen und das Standard-Fläschchen 34 in die Zählstellung zu bringen. Auch können ein

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oder mehrere zusätzliche, im allgemeinen, identische Standards;, 'wie z.B. bei 34' gezeigt, in die normale Probenfolge eingeschO-/ ben werden, wobei Vorsorge getroffen wird, daß die Verstärkungseinstellschaltkreise (wie unten beschrieben wird) angeschaltet werden, wenn diese Positionen des Förderapparates erreicht werden. ■' - ."■■"" -^ ■-.-"" -^;■'"'=.

Der besondere Aufbau der Standardlichtimpulsquelle und der Mechanismus, die Photomultiplier diesen auszusetzen, sind nicht für sich Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Das "einfache System von Fig·. 1 dient nur zur Erläuterung. In Fig. 2 wird jedoch ein zu diesem Zweck vorteilhafterer Aufbau gezeigt. Dort werden ent-sprechende Teile wie in Fig'. 1 bezeichnet. Ein Kristallszintillatör 35 trägt eine Alpha-Strahlenquelle, die angebracht ist, um einen scharfen Spektrumpeak zu erzeugen. Der Kriställszintilla-' tor 35 befindet sich dauernd in einem Durchlaß 33 durch den , Aufzugskolben 14 in einem bestimmten Abstand von dem oberen Teil. Die Photomultiplier 18a und 18b werden der Standardquelle in ' einem zwischenliegenden Teil des Kolbenarbeitszyklus, bei dem das Probenfläschchen, das zunächst gezählt wird (oder gerade gezählt wurde), über die Kammer 16 aber unter den Verschlußschieber 20 gebracht wird, ausgesetzt. Die Lichtemission von deir robenflas dachen ,wird durch den Eichtverschluß 24 am Rande des oberen Teiles des Aufzuges von den. Photomultipliern_: abgehalten. Mit diesem Aufbau kann die Verstärkungseinstellung so oft wie gewünscht vorgenommen werden, wie z.B. bei jeder n-ten Probe oder auch vor jeder Probe. Es ist nur notwendig, den Kolben anzuhalten, die Verstärkungseinstellung anzuschalten und dann die normale Arbeitsweise fortzusetzen, wenn die Einstel- - ■ lung beendet ist.

Der elektronische Teil des Systems ist in Fig. 4 schematisch ■ gezeigt. Die Photomultiplier 18a und 18b sind wie üblichmit einer gemeinsamen Hochspannungsversorgung 36 verbunden/Ihre

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Ausgänge werden über die Vorverstärker 39a und 39Td geführt und bei 40 addiert.(Wie dem Fachmann sofort klar wird, ist das Koinzidenzsystem, wel'ches üblicherweise bei solchen Geräten zur Unterdrückung des Multiplierrauschens verwendet wird, in der Zeichnung weggelassen.) Zur begrifflichen Vereinfachung gibt die Zeichnung einen Schalter 42 wieder, welcher wahlweise den Impulsadditionsausgang 43 mit den Probenmeßschaltkreisen 44» den Schaltkreisen 46 für die äußere Standardisierung oder dem Verstärkungseinstellsystem 48 verbindet. Wie gleichfalls schematisch gezeigt ist, ist ein übliches Ausdruckgerät 50 zur Wiedergabe der Zählungen von Probenmessungen und Messungen des äußeren Standards vorgesehen. Tatsächlich sind natürlich viele oder die meisten Bestandteile der Probenmeßschaltkreise 44 und der Schaltkreise 46 zur äußeren Standardisierung die gleichen wie in käuflichen Systemen. Die Schaltung des Signaleinganges bei 42 gibt schematisch die Veränderungen der Diskriminatoreinsteilungen usw. wieder, die ausgeführt sind, um die verschiedenen'Betriebsarten zu ermöglichen, die durch Programmsteuerungen bei üblichen Flüssigkeitsszintillationszählern verwendet werden.

Auf gleiche Weise kann man verstehen, daß bestimmte Teile des zu beschreibenden Verstärkungseinstellsystems 48, welche die gleiche allgemeine Funktionsweise der Impulshöhenanalyse, wie sie bei Messungen von Proben und den Messungen zur äußeren Standardisierung notwendig sind, ausführen, wiederum nicht aus besonderen Bestandteilen aufgebaut sind, sondern bereits vorliegende Impulshöhenanalyse-Schaltkreise benutzen, indem das Gerät durch bloßes Umschalten von Schaltungswerten, usw. in den Verstärkungseinstellung-Zustand gebracht wird. Die Probenmeß-Einstellung wird natürlich für die Hauptmessungen unbekannter Proben verwendet; die Außenstandardisierung-Einstellung ist für den Pail eingerichtet, wenn die äußere Gammastrahlenquelle benutzt wird, um die unbekannte Probe zur Messimg der Löschung

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qder der Probenempfindlichkeit zu bestrahlen; die Verstkrküngseinregulierung-Einstellung ist für den Fall geschaffen, daß äiö" Photomultiplier den Standard-Alphastrahlen-Szintillationsimpulsen ausgesetzt sind.

Der Eingangsteil des Verstärkungseinstellungssystems 40 ist' ^; im allgemeinen dem entsprechenden !Beil eines bereits bekannten· Systems zur Verstärkungseinstellung bei anderen Arten der Szintillationszählung ähnlich. Er enthält einen Verstärker 52 mit einem geeigneten Eingangsdämpfungsglied 54» dessen Äusg<ang 56 mit einem oberen 58, einem mittleren 60 und einem unteren Diskriminator 62 verbunden ist. Deren Ausgänge sind mit den logischen Koinzidenzschaltungen 64 verbunden, deren Ausgang 66 jedesmal'· einen Impuls übertragt, wenn die Amplitude eines Eingangsimpulses in das obere Fenster fällt (indem sie den mittleren Diskriminator, aber nicht den oberen überschreitet) . Ein Ausgang¹ .-68 überträgt jedesmal einen Impuls, wenn ein Eingangsimpüls in das untere Fenster fällt (indem er den unteren Diskriminator, . aber nicht den mittleren überschreitet). Diese beiden Fenster—, ausgänge werden zu getrennten Eingängen eines Auf-Ab- oder Pliis-Minus-Zählers 70 geführt. Dieser registriert zu jeder Zei⁺ den absoluten Wert der Differenz der gesamten Impulszahl ' in aen Fenstern und gibt ein Signal für das Vorzeichen dieser Differenz ab. Ein solcher Zähler oder Speicher besteht aus einem Vorwärts- oder Positiv-Zähler mit einem Subtraktionseingang neben dem Vorwärts- oder Additionseingang, wobei' die Eingangsverbindung umgedreht werden kann, wenn die Differenzzählung kleiner als Full ist. Die Zählung, die zu jedem Zeitpunktin dem Zähler 70 gespeichert ist, wird natürlich von den Zuständen all seiner Stufen wiedergegeben. In dem vereinfachten schematischen Diagramm;ist aber der Ausgang oder die Anzeige' bezeichnend für die aTigenblickliche Zählung — als eine einzelne ' Anzeigeleitung 72 gezeigt. Das Signal, welches das Vorzeichen¹ "

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oder die Richtung der Differenz der Fensterzählungen anzeigt, erscheint als Ausgang 74.

Vor der Beschreibung der Einzelheiten des Aufbaus und der Arbeitsweise des Ausgleichs der Schaltungen von Fig. 4 ist es vorteilhaft, zunächst zu erwähnen, daß sie in dieser zusammengesetzten Form einen vereinfachten Aufbau darstellen, der nur angenähert in Übereinstimmung mit der Erfindung eine optimale Weise zur Wiedereinstellung der Hochspannungsversorgung 36 erreicht, um die Standardverstärkungsbedingungen des Photomultipliersystems in einer Zeit zu erreichen, die kurz für irgendeine gegebene Genauigkeit der Einstellung ist. Das Verständnis dieser Schaltkreise wird erleichtert, wenn zunächst die statistische Grundlage ihrer Funktionsweise erläutert"wird.

In dem Standardverstärkungszustand sind die beiden Fenster 66 \mä Gy so eingestellt, daß sie identische mittlere Zählraten aufweisen. Bei theoretisch einwandfreier Einstellung der Verstärkung auf die Standardbedingung schwankt die Differenzen-Zählung in statistischer Weise um Γ""¹ ... Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens irgendeiner gegebenen Nettozahlung zu irgendeinem gegebenen Zeitpunkt folgt einer Iv or mal verteilung mit einem Maximum bei Hull, wobei die Standardabweichung als Quadratwurzel aus der Gesamtimpulszahl berechnet werden kann, die seit Beginn der¹ Differenzenmessung in beiden Fenstern gezähl-t wurde. Für jede vorgewählte Grenze der Abweichung von . KNIl existiert eine bestimmte Wahrscheinlichkeit einen solchen Abweichungswert bei einer gegebenen Zählungszeit zu erreichen, auch wenn die Verstärkung genau richtig ist. Die Benutzung der Differenzenzählung als Anzeige für ein VerStärkungsauswandern, die zui¹ Korrektur benutzt werden soll, schließt eine hinreichend große, zulässige, augenblickliche Differenzenzahl ein, um die Wahrscheinlichkeit einer falschen Anzeige eines Verstärkungsfehlers

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niedrig zu halten. Diese Einschränkung gibt die praktische G-renze der Genauigkeit dieser allgemeinen Methode zum Nachweis und zur Korrektur eines Verstärkungsauswanderns zu jeder beliebigen Zeit wieder. , _

Wo sich die Verstärkung nicht bei ihrem genauen Standardwert befindet, werden die erwähnten Schwankungen um den Nullpunkt ' einer Nettozählungsaufspeichermag in der einen oder anderen Richtung überlagert, wobei-dieser mit der Zeit zunimmt und zwar wieder in statistischer Weise um eine mittlere Nettorate herum. Demgemäß kann ein Abweichen der Verstärkung von einer Standardbedingung durch Nachweis des Erscheinens eines übermäßigen absoluten Wertes der Differenzenzählung nachgewiesen werden, d.h. durch Nachweis einer Abweichung vom Nullpunkt, die ausreicht, um genügend sicherzustellen, daß es sich nicht nur um eine vorübergehende Abweichung von einer mittleren Nullzählung han- : delt. Durch Vorwahl einer hinreichenden langen Zählperiode kann das Verstärkungsauswandern mit jeder gewünschten niedrigen !Fehlerwahrscheinlichkeit dadurch festgestellt werden, daß innerhalb dieser Zeit eine Anhäufung außerhalb eines vorbestimmten absoluten Wertes· der Zählungsdifferenz in den beiden Kanälen oder Penstern nachgewiesen wird.

Prinzipiell ist es demgemäß möglich, nur die Verstärkung um einen festgelegten geringen Betrag auf ein solches tiberschreiten eines einzelnen vorbestimmten Wertes hin einzuregulieren, wobei die Richtung der Einregulierung durch die Richtung der Differenzzählung bestimmt wird, und eine solche Langzeitzählung solange zu wiederholen, bis ein Verstärkungszustand erreicht ist, bei dem die Grenze in dem gesamten langen Intervall ,nicht überschritten wird. Es ist bekannt, daß ein solches einfaches System eine unerwünscht lange mittlere Zeit der Unterbrechung ; der Probenzählng bei jeder Verstärkungsstandardisierung erfor-■

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dert, ohne daß die weiteren. Verbesserungert vorgesehen sind.

Erfindungsgemäß wird der Nachweis und die Korrektur der Verstärkungsverschiebung in einer solchen Weise ausgeführt, die einer gleichhohen. Genauigkeit fähig "ist, aber eine viel kürzere mittlere Länge der Unterbrechung der normalen Zählvorgänge aufweist. Im wesentlichen benutzt das System die Wahrscheinlichkeitstheorie, um genaue und hinreichend zuverlässige Einreguli erung in einem Minimum an Zeit auszuführen. Die einfachste. Form der Theorie oder des Konzepts, welches in veränderter Form in der Vorrichtung von Fig. 4 ausgeführt wird, ist sehr schematisch in Fig. 3 mit Hilfe von Kurven gezeigt, welche nicht quantitativ, sondern nur skizziert sind, um den allgemeinen Verlauf der Veränderung zu zeigen.

In Fig. 3 stellt die Ordinate die zugelassene Differenzzählung (den absoluten Wert) und die Abszisse die gesamte Impulszahl dar. Wie bei 37 in Fig. 3 gezeigt ist, ist entsprechend dem zugrundegelegten Erfindungsgedanken der absolute Wert der Abweichung von der Null-Linie, der in der Differenzzählung zugelassen ist (bevor der Verstärkungsfehler betrachtet wird, der entsprechend dem Nachweis einer Korrektur bedarf), nicht konstant, sondern/mi"t dem Fortgang der Zählung zu, und zwar in einem geringeren Maß als proportional zur gesamten aufsummierten Zählung (oder verstrichenen Zeit), so daß die zugelassene Differenz als Prozentsatz der gesamten integrierten Zählung mit dem Fortgang' des Intervalls abnimmt. Wenn die Differenz, die zu jeder Zeit in dem Zähler registriert wird, die zugelassene Differenz dann tatsächlich überschreitet, wird die Verstärkung in entsprechender Richtung einreguliert und der gesamte Zählvorgang von neuem begonnen, wobei der Differenzenzähler oder -speicher auf Null zurückgestellt wird. Die Grenze kann entweder zu einem frühen oder zu einem späten Zeitpunkt der

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Zählung überschritten werden. Die zugelassene prozentuale DIf-.-. ferenz wird im ersten Teil der Zählung relativ hoch gemacht, um: jede übermäßig hohe Wahrscheinlichkeit ungewollter Fehleranzeige zu vermeiden. Bs ist jedoch nicht wünschenswert,, daß die; pro-■'-:";**'-zentuale Differenzgrenze im ersten Teil der Zählung zu hoch gelegt wird, so daß dadurch ein früher Fachweis relativ großer = Verstärkungsfehler unangemessen unwahrscheinlich, wird. Dies würde zu einer wesentlichen Zunahme der gesamten Zeit führen, die zur Erreichung der richtigen Verstärkung durch aufeinanderfolgende ~ Einstellungen erforderlich ist. - ^: . . . .-

Die optimale Grenze der zugelassenen Zählungwird zu jeder.Zeit, durch Anwendung der WahrschelnllchkeitstheOrie mit dem Ziel geregelt, den "besten Ausgleich zwischen Empfindlichkeit für einen ' Verstärkungsfehler und ungewollte Anzeige eines Verstärküngsfehlers zu erreichen, so daß im Mittel gleichzeitig die kürzest mögliche Gesamtkorrekturzeit erreicht wird. Zur genauen Gleich-= heit der Wahrscheinlichkeit einer falschen Fehleranzeige zu . allen Zeitpunkten würde die zugelassene Grenze, ausgedrückt in Nettozahlungen, genau das gleiche Vielfache der Standardabweichung sein; da letztere proportional zur Quadratwurzel der . Ge s ami; impuls zahl in den Fenstern ist, nimmt die Grenze ahgenäh.ru proportional zur Quadratwurzel aus der verstrichenen Zeit zu. Aber völlige Konstanz des begrenzenden absoluten Wertes der Differenzzählung, ausgedrückt als Vielfaches der Standardabweichung eines mittleren Fullwertes, ist im allgemeinen kein Optimum, was man aus der Tatsache sehen kann, daß ein ungewolltes Fehlersignal zu einem sehr frühen Zeitpunkt relativ wenig ; zur gesamten Meßzeit beiträgt. Weiterhin ist die Wahrschein— '■' * lichkeit eines irrtümlichen Fehlersignals zu jeder Zeit, d.h.- ^: bei jeder gegebenen Gesamtimpulszahl, nicht genau aus der'augenblicklichen Standardabweichung alleine berechenbar,■da eine-solche Berechnung nicht die Wirkung des Fehlers der Diffeienzzäh- ^;

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lung zur Überschreitung der Grenzen zu früheren Zeitpunkten wiedergibt.

Eine typische Grenze für den letzten Teil des Zähl int ervall s könnte erf induiigsgemäß 2,3 # sein, wobei 6 die Standardabweichung von der mittleren Nullzählung ist. Mit dieser G-renze hat ein genau richtiger Verstärkungswert eine Wahrscheinlichkeit von 2,14 $>f ein unrichtiges Fehlersignal in diesem Teil der Zählung zu erzeugen, wobei die Wahrscheinlichkeit der positiven Annahme 97»86 $> beträgt. Die Wahrscheinlichkeit der Annahme einer Verstärkung, die,ungenau ist, ist natürlich geringer, und zwar um einen Betrag, der von der Größe des Verstärkungsfehlers abhängt. Die Wahrscheinlichkeit einer annehmbaren Abweichung einer Verstärkung eines gegebenen NichtStandardwertes wird mit der Verlängerung der Zählzeit verringert. Das volle Zählintervall wird entsprechend ausgewählt, um irgendeinen gewünschten Grad von statistischer Sicherheit zu erreichen, der durch ein Fehlen des Verstärkungsfehlersignals anzeigt, daß die Verstärkung innerhalb- besonders angegebener Grenzen der Abweichung von ihrem Standardwert liegt.

Eine genaue Berechnung der optimalen Grenzen zu allen Zeiten während des gesamten Intervalls kann nicht auf irgendeine einfache Weise gemacht werden und verändert sich stark mit den Faktox'en der Anordnung j wie z.B. dem Bereich des anfänglichen Verstärkungsfehlers, der normalerweise zu erwarten ist. Man wird beobachten, daß, wenn die Grenzen immer auf 2,3 6 gelegt werden, die Wahrscheinlichkeit, ein falsches Fehlersignal zu irgendeiner Zeit in dem gesamten Intervall zu erhalten, auch wenn die Verstärkung genau richtig wäre, viel höher ist als die 2,14 ^-Wahrscheinlichkeit, die bei alleiniger Betrachtung des Endes der Zählung vorliegen würde. Andererseits verringert sich der gegenteilige Effekt eines falschen Fehlersignals während des

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gesamten Zeitablaufs mit dem Zeitpunkt, zu welchem das falsche Signal gegeben wird. Die Theorie der optimalen Ausführung ist komplex und wurde "bisher noch nicht voll entwickelt,_;aber es ist offensichtlich, daß ein kontinuierliches Zusammenlaufen der. Grenze als Prozentsatz der Gesamtimpulszahl mit dem Zeitverlauf so erfolgt, daß eine Wahrscheinlichkeit;■der Annahme eines richtigen Signals hervorgerufen wird, die zu allen Zeiten relativ hoch ist, jedoch nicht zu hoch, damit sie zum Nachweis der tatsächlichen Verstärkungsfehler zu einem ziemlich frühen Zeitpunkt, wo mögrlieh, brauchbar ist. Im allgemeinen haben Grenzen von etwa V 5,0 6 für den genauen Standardverstärkungszustand sehr geringe fe " Wirkung auf die steigende Wahrscheinlichkeit eines¹ falschen '-.-'■':' Fehlersignals, aber weisen dennoch Verstärkungsf e'hler zu. einem wesentlich früheren Zeitpunkt nach, als mit einer gleichmäßigen vorher eingestellten Zählgrenze erreicht werden kann.

Die so beschriebene Vorrichtung kann, wenn erwünscht, benutzt werden, indem die Verstärkung um einen vorbestimmten Betragverändert, wenn die Grenze erreicht wird, daraufhin die Differenzzählung auf Full zurückgestellt und.eine neue Zählung begonnen wird, so da^ dies solange fortgesetzt wird, bis die Verstärkung einen Punkt erreicht hat, wo die Grenze während des gesamten Zählintervalls nicht erreicht wird. Bei einem solchen Aufbau " ist das Verstärkungsinkrement (oder -dekrement),. so gleich- -"-..,- ψ mäßig ausgebildet, notwendigerweise kleiner als die Verstärkungsfehler, welche eine höhe Wahrscheinlichkeit haben, Fehlersignale am Ende des ZählintervalIs zu erzeugen. Beim Auftreten eines-größeren Verstärkungsfehlers benötigt eine solche Anord- : nung eine beträchtliche Zahl von Verstärkungseinsteilungen, · --.._. normalerweise nach langer Zählung in jedem Durchgang, bevor einannehmbarer Verstärkungszuständ erreicht ist..Die Erfindung be-, nutzt die Wahrscheinlichkeitseigenschaften eines solchen Systems;, wie beschrieben, um die mittlere Gesamtkorrekturzeit zu. yerkür-

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zen. Es wurde "bereits die Tatsache erwähnt, daß die Gestalt der Grenzkurve als Punktion der Zeit einen frühen Nachweis, eines Verstärkungsfehlers in dem Maß zulassen sollte., das mit einer niedrigen Wahrscheinlichkeit eines falschen Fehlernachweises verträglich ist, wenn tatsächlich kein Fehler vorliegt. Der wahrscheinlichste Terstärkungsfehler, der durch Überschreitung der G-renzen zu irgendeiner Zeit nach dem Zählbeginn signalisiert wird, ist wahrscheinlich der Verstärkungsfehler, der eine mittlere Differenzzählrate hervorruft, die die G-renzzählung in der verstrichenen Zeit ansammelt. Der Zeitpunkt des Auftretens eines Signals ist somit interpretierbar als wahrscheinliche Größe des Verstärkungsfehlers. Durch geeignete Verknüpfung des Betrages jeder Verstärkungskorrektur mit der vor dem Grenzsignal verstrichenen Zeit, das die Korrektur erzeugt, wird eine "beträchtliche Wahrscheinlichkeit erreicht, die Verstärkung unmittelbar auf einen annehmbaren Wert einzustellen. In jedem Fall^einer Verringerung der Zahl von erforderlichen Einstellungen wird die Verstärkung auf einen annehmbaren Wert eingestellt.

Die Grundlagen, die oben im Zusammenhang mit kontinuierlicher Veränderung der Differenzzählungsgrenze diskutiert wurden, können in verschiedenen Formen angewendet werden, von denen jede jfür sich vorteilhaft ist. Im Fall der kontinuierlichen Messung der Differenzzählung können Vergleiche mit den Grenzen diskontinuierlich während der Messung ausgeführt werden. Eine solche Betriebsweise beinhaltet eine offensichtliche Verzögerung der mittleren Nachweisgeschwindigkeit der Verstärkungsfehler. Sie kann jedoch die ansteigende Wahrscheinlichkeit eines falschen Fehlersignals im Vergleich mit einem System stark reduzieren, bei dem die Grenzmessung kontinuierlich mit ähnlichen Grenzen ausgeführt wird; somit können die Vergleichsgrenzen, die in Vergleichen bei Intervallmessungen·zu geeignet ausgewählten

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Zeiten "benutzt werden, etwas enger "bei dem gleichen Srää¹ Von ^c"' ■ ■ Sicherheit gegen falsche Fehlersignale gefaßt werden, wenn -ct-i'e ^!; ^ Verstärkung richtig ist, indem die Empfindlichkeit für einen"⁷'■" .Verstärkungsfehler zu jedem Zeitpunkt erhöht, wird, wenn der ■ ' '; Vergleich vorgenommen wird. .

Da Differenzzählungen in Bezug auf einen Verstärfcungsfehl'er" prinzipiell ansteigend und nicht oszillierend sind, reduzieren Ver-gleiche bei Intervall-Probenmessung die ansteigende Wahrschein> * lichkeit von falschen Verstärkungsfehlersignalen, ohne ^den liach-: weis richtiger Verstärkungsfehlersignale zu verzögern. ■ Wenn "' Intervall-Probenmessung durchgeführt wird, sollten die Zeiten der Probenmessung genügend weit auseinanderliegen,, um die Wahrscheinlichkeit des Nachweises großer Abweichungsmaxima von einer mittleren Nullzählung merklich zu verringern. Mit Zeitunterbre- ' chungen, die ausreichen, daß die Tatsache einer Annahme des " augenblicklichen Zählwertes als innerhalb der Grenzen zu einer' · Vergleichszeit die Wahrscheinlichkeit nicht stark beeinflußt, ' daß die Zählung die größeren Grenzen "übersehreitet, die in dem'· ^: nächsten Vergleichszeitraum vorliegen. Das bedeutet, daß, wenn' ' die Standardabweichung zum Zeitpunkt einer IProbenmessung im Vei^laich zur Anzahl der Zählungen, die vor der" nächsten Probenmessung zu addieren oder zu subtrahieren sind, klein ist, die" Komplexität der früher angeführten Rechnung im Fälle einer kontinuierlichen Messung und G-renzveränderung weitgehend ausgeschaltet werden kann; Ausführungseigenschaften können mit ver-' nünftiger Genauigkeit durch Berechnung der Wahrscheinlichkeit, die Grenzen zu jeder Vergleichszeit unter verschiedenen Bedingungen der Verstärkung zu überschreiten, in derselben Weise " angenähert werden, als es der Fall wäre, wenn die früheren Vergleiche nicht gemacht wurden, d.h., alleine aus der'ITormalverteilungskurve, die unter Berechnung"der Standardabweichüng'für'

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jede vorliegende Bedingung aufgenommen wurde. Ansteigende Wahrscheinlichkeiten können dann, wenn erforderlich, durch "bloße Multiplikation berechnet werden. Eine komplexe Integration ist nicht notwendig. .■.._..-.-'

Eine weitere Form der Erfindung, die in einem gewissen Maß von "bestimmten Vorteilen eines kontinuierlichen Vergleichs und in einem gewissen Maße von bestimmten Vorteilen eines Intervall-Vergleichs Gebrauch macht und "bestimmte eigene Vorteile in Einfachheit .des Aufbaues mit bekannten Schaltungen besitzt, verwendet einen kontimiierlichen Vergleich mit den Differenzzählungsgrenzen, aber vergrößert diese schritt v/ei se. Wunschgemäß ist jede gegenwärtige Grenze des absoluten Zählwertes beträchtlich höher als die vorhergehende, so daß eine verschwindende Wahrscheinlichkeit eines falschen Fehlersignals in einem UuIl-Durchsclinittsri'tenzustand solange vorliegt, bis kurz zuvor die Grenze wieder geändert wird (oder kurz vor dem Ende des gesamten Intex'valles in dem Fall de3' letzten Grenze) . Was falsche Felllersignale mit genauer richtiger Verstärkung anbetrifft, so ist die Wirkungsweise ähnlich der des Intervallvergleichs am Ende eines jeden Unterintervalls. Aber Verstärkungsfehler, die zu gering zum Nachweis in dem vorhergehenden Unterintervall sind (oder wegeia einer unwahrscheinlichen statistischen Abweichung nicht nachgewiesen wurden), können trotzdem lange vor der WiedereiTistufung der vorgewählten Grenze (oder der Beendigung des Intervalls) nachgewiesen„werden, indem jedes folgende Unterintervall ein größeres Vielfaches der Zusammenfassung der früheren Unterirtervalle als das Verhältnis seiner Zählgrenze zu der nächst früheren Zählgrenze ist, so daß Verstärkungsfehlerzählungen, die im allgemeinen linear mit der Zeit aufsummiert werden, das Grencsignal lange vor der Ankunft des Endes des linterintervrills. auslösen können. (Diese Zeitersparnis ist in

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dem letzten Teil des Ge samt Intervalls von "besonderer Bedeutung.)

Aus Fig. 4 ersieht man, daß eine Vielzahl von einzelnen Schaltungen und Vorrichtungen "benutzt werden können zum Vergleich der augenblicklichen Zählung bei 72 mit entsprechend der Beschreibung variierten Grenzen und zur Einstellung der Verstärkung in Übereinstimmung mit den oben diskutierten Grundlagen. Ein oder zwei deutliche Beispiele können zur Erläuterung kurz' erwähnt werden. Die Differenzzählung bei 72 kann z.B. in eine '-Analogspannung.umgewandelt werden, die mit der Spannung verglichen wird, die gleichzeitig von einem motorgetriebenen Funktionen potentiometer, das eine Grenzspannung erzeugt, geliefert wird. \ Der gleiche Motor kann durch seine Lage zu dem Zeitpunkt des Fehlersignals eine Spannung festlegen, die daraufhin vor der Rückstellung und der Ueuauslösung der Zählung der Multiplier-Spannungsversorgung addiert wird. Als weiteres Beispiel kann die digitale Differenzzählung mit einer anderen digitalen.Differenzzählung verglichen werden, die von einem geeignet gesteuerten Taktgebersystem zugeführt wird, um die gewünschten Begrenzungsänderungen zu erzeugen, und die Multiplier-Verstärkungsänderung kann durch eine Digitalzahlung, die durch Steuerung derselben Taktgeberimpulse verringert wird, bestimmt werden. Das besondere System nach Fig. 4 stellt eine Annäherung an die Arbeitsweise solcher relativ komplexer Vorrichtungen dar, welches denselben allgemeinen Zweck in sehr vereinfachter Weise verfolgt. .

Die Differenzzählung 72 wird kontinuierlich bei 76 mit einem vorgewählten Zählungspegel verglichen, der durch Steuerschaltungen 78 festgelegt wird. Ein Zeitgeber 80 dient, wie bei 82 gezeigt, als Kontrolle der Steuerschaltungen 78, um einen von vier aufeinanderfolgend höheren'Vorwahlzählungen zum Vergleich, bei 76 auszuwählen, wenn das Zählinterväll fortschreitet. Die

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numerischen Werte 192, 384, 1024 und 2048, die hier als Vorwählzählungswerte verwendet werden, sind in BinärSchreibweise "runde" Zahlen, die zur Bequemlichkeit, für den Zählvergleich ausgewählt wurden. Das Vergleichsgerät 76 erzeugt bei dem Nachweis der Gleichheit der Differenzzählung 72 mit einer vorgewählten Zählung bei 78 ein Zählungsbeendigungs- und Rückstellsignal auf eine Ausgangsleitung 88 und gleichfalls einen Impuls auf einer der vier Ausgangsleitungen 84» 85? 86 oder 87 entsprechend der besonderen vorgewählten Zählung, die auf diese Weise erreicht wurde (was schematisch durch gepunktete Linien durch das Vergleichsgerät 76 angedeutet wird, die die Übereinstimmung zeigen). Diese Ausgangsleitungen sind zu den getrennten Eingängen der vier Stufen eines Reihenbinärspeichers 90 verbunden. Die aufeinanderfolgenden Flip-Flop-Stufen, von denen Fi¹I bis I¹I¹4 gezeigt sind, werden jeweils in ihrem Zustand entweder durch einen Impuls von den Eingangsleitungen 84? 85,-86 oder 87 oder (ausgenommen bei der Eingangsstufe FiM) von einem "Übertrag" von der vorhergehenden Stufe umgekehrt. Hierbei gehen sie von dem "1"-Zustand in den "0"-Zustand über. Der Ausgang 74 von dem Auf-Ab-Zähler 70, der die Information über die Richtung der Differenzzählung trägt, ist mit. Ö.QYI Subtraktionseingängen zu den vier Binärregister— •stufen verbunden. Durch interne Schaltung, 'die für diese Zwecke wohlbekannt ist, addiert oder subtrahiert ein Impuls auf einem der Eingänge 84 bis 87 dementsprechend zu oder von der Vier-Bit-Zahl in dem Speicher eine Zahl, entsprechend der Stufe, zu der der Impuls geführt wurde.

Die Stufen des Speichers 90 werden durch entsprechende Ausgangsleitungen 91 bis 94 ausgelesen und erzeugen eine AnalOgspannung in einem Digital-Zu-Analog-Konverter 96, welcher ein Teil der Hochspannungsversorgung 36 ist. Bei einer Ausführung ist der Verstärkungszuwachs, der durch den "1"-Zustand jeder Stufe des Speichers 90 erzeugt wird, proportional zu der Reihenfolge der

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BAD ORiGiNAL

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Stufe, durch welche sie gesteuert wird. Mit die se-ir Ausführung "^r ist die YerStärkungsänderung, die durch Umkehr des Zustandes ' " ' von FF4 bewirkt wird, achtmal so groß wie die von FF1 erzeugte : ■ und die Gesamtspannung, die durch den gesteuerten Teil der Hoch-' spannungsversorgung zugeführt wird, erzeugt eine Verstärkungsveränderung, die proportional zu der Zahl ist, die in 'binärer Weise in dem Speicher 90 gespeichert wird/ .;"-"·-."

Der gesamte Arbeitsablauf läßt sich einfach an dem. Zeitdiagramm von Pig. 5 erkennen. (Es sollte bemerkt werden, daß die Zeitskala in dieser Figur nicht linear ist und außerdem daß die ZeItwerte, die in Minuten oben angegeben sind, nicht integrale oder gesamte Zeitabläufe vom Beginn des Arbeit s.a.blauf es auf der linken Seite darstellen; die Zeitskala "beginnt mit jeder Heueinsteilung von vorne, wenn die G-renzzählung überschritten wurde.)"

Beim Beginn des Arbeitsablaufes ist die Differenzzählung bei 72 ■ von Fig. 4 natürlich Null. Alle vorgewählten Zählungswerte bei - 78 von Fig. 4 sind angesteuert. Der Zeitgeber 80 stellt die vorgewählte Zählung 192 0,01 Minuten nach dem Beginn ab, die vorgewählte Zählung 384 nach 0,04 Minuten und die vorgewählte Zählung 1024 nach 0,20 Minuten. Für .die höchste auswählbare eingestellte Grenze 2048, welche die wirksame vorgewählte Zählung

^ in dem letzten Teil des Zählintervalles, welches sich bis

m ,ist, · -

^w 1,00 Minuten erstreckt ,./ist keine Abschaltung erforderlich.

Zum Zeitpunkt des Beginns der Standardisierung befinden sich die Flip-Flop-Stufen FF1 bis FF4 in. dem Zustand, den sie bei der letzten vorhergehenden Standardisierung eingenommen haben.' Die Richtung des yerstärkungsänderungssignals 74 wird durch den ersten auftretenden Impuls umgekehrt, wenn sie zuvor in der entgegengesetzten Richtung verblieben ist.

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BAD 0RSQ1NM-

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In Fig. 5 wird die Weise gezeigt, auf die diese Bedingungen bei einer beispielsweisen Verstärkungsstandardisierung geändert sind. Der obere Teil der Figur zeigt die Veränderung der neuen Zählung und die Grenzen über der Zeit. (Es soll bemerkt werden, daß sowohl die horizontale Zeitskala als auch die vertikale Impulsskala "Koordinaten" nur in sehematischem Sinne darstellen.) Der untere Teil zeigt die entsprechenden Arbeitsvorgänge der angezeigten Teile der Schaltung. In dem einfachen ausgewählten Beispiel beginnt sofort auf den Anfang der Verstärkungskorrektur oder Standardisierung die Differenzzählung (mit den normalen statistischen Schwankungen) sich in Richtung überschießender Zählungen in dem Kanal aufzubauen, der als positiv in Bezug auf die Null-Linie gezeigt ist, was auf eine zu hohe Verstärkung hindeutet. Bei einer positiven Differenzzählung verursacht die Richtung des Verstärkungsveränderungssignals eine Verringerung der Verstärkung, wenn und sobald die Differenzzählung den zugelassenen Grenzwert überschreitet, der bei 192 Zählungen in dem ersten Teil des Zählzyklus liegt. Die Flip-Flop-Stufen FF1 bis FF4 sind hier als "111!"-Zustand angezeigt. Dies bedeutet, daß der Zustand das untere Ende des Bereichs der internen Verstärkungsverschiebung des Übertragungssystems, verursacht durch Temperatur, usw.,wiedergibt, der zum Zeitpunkt der letzten vorhergehenden Standardisierung vorlag.

Zum Zeitpunkt A, vor dem Ablauf von 0,01 Minuten, erreicht die Differenzzählung -192, das Zählungsbeendigungs— und Rückstell-Signal 86 wird an den Auf-Ab-Zahler und den Zeitgeber gegeben und ein Impuls geht zu der Flip-Flop-Stufe FF4» der die MuItiplier-Verstärkung um einen bestimmten Betrag zurückstellt. Mit der so eingestellten Verstärkung wird die Zählung am Ende des Zählungsbeendigungs- und Rückstell-Signals 88 wieder gestartet, welches vorzugsweise in der Größenordnung von 1 Sekunde Dauer ist, um das Gleichgewicht der neuen Verstärkung sicherzustellen

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(diese Zeitverzögerung wurde zur Vereinfachung aus der Zeichnung weggelassen). Die Differenzzählung beginnt nun in der Richtung zu wachsen, die eine übermäßige Zählung in dem unteren Fenster zeigt, und das Verstärkungsveränderungs-Richtungssignal 74-ist dementsprechend sofort umgekehrt, nach 0,01 Minuten wird die vorbestimmte Zählung 192 abgestellt urfd die zugelassene Grenze nimmt auf einen absoluten Wert von 384 zu. DieseGrenze wird zum Zeitpunkt B in Fig. 5 durch die Zählung erreicht. Zusätzlich zu dem Zahlungsbeendxgungs- und Rückstellsignal 88 wird nun ein Impuls zu der Flip-Flop-Stufe FF3 gesendet, der diese in den "0"-Zustandzurückstellt; dieses kehrt jedoch den Zustand der Flip-Flop-Stufe FF4 um, so daß die Verstärkung nun eine Kettozunahme-. von der Hälfte des Betrages erhält, um den sie bei A vermindert, wurde.. Die Zählung beginnt von neuem, wobei die 192-Grenze wieder hergestellt ist. Die Richtung des Verstärkungsveränderungßslgnäls 74 unterliegt Schwankungen entsprechend den statistischen Veränderungen der Differenzzählung um die 0-Achse, sie wird jedoch stabil in dem Zustand, der eine negative Veränderung der Verstärkung hervorruft , wenn die ansteigende" Differenzzählung, die einen Überschuß in dem oberen Kanal zeigt, schrittweise mit gewöhnlichen überlagerten statistischen Schwankungen ansteigt. Die vorgewählte 192-Grenze wird erneut am Ende des 0,01 Minuten-Anfangsintervalls abgeschaltet und die 384-Grenze wird nach einer Laufzeit eines 0,03 Minuten-UnterIntervalls auf gleiche Weise, abgeschaltet, das'die gesamte verstrichene Zeit auf 0,04 Minuten bringt. Somit wird der zugelassene absolute Differenzwert 1024. _:, Dieser wird bei C überschritten. Die Abschaltung der unteren vorgewählten Zählwerte wird wieder rückgängig gemacht zusammen mit der Rückstellung der Zählung und des, Zeitgebers und an die 'Flip -Fl op -Stufe_: -PP2 wird ein Eingangsimpuls gegeben. Da das Richtungssignal 74 eine Subtraktion hervorruft, geht die Fl'ip-Flop-Stufe FF2 von dem 1- zu dem O-Zustand ohne einen Übertrag auf die folgende Stufe und die Verstärkung wird jetzt um die

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Hälfte des letzten vorhergehenden Zuwachses verringert, oder um ein Viertel der ursprünglichen Abnahme. Der Beginn der gesamten Zählung "bei 0 ist im allgemeinen der gleiche wie zuvor "beschrieben. Die Zurückführung der Spannung war nicht genügend groß, um die Ansammlung von !ettoüberschußzählungen in dem höheren Kanal zu beseitigen; das Anwachsen der Differenzzählung ist jedoch jetzt zu gering, um die vorgewählten Grenzen zu erreichen, die in irgendeinem der vier lint er int ervalle des Gesamtzählintervalls vorherrschen, an dessen Ende die Verstärkungskorrektur beendet ist. Das Gerät beginnt die Zählungs- und Empfindlichkeits-Messung der gewöhnlichen Proben von vorne, und wird wieder zur Verstärkungsstandardisierung unterbrochen, wenn es für die Genauigkeit der durchgeführten Messungen erforderlich ist.

Man bemerkt, daß die gesamte Zeit für alle aufeinanderfolgenden Zählungen und Rückstellungen.in dem gezeigten Beispiel nur um einen Bruchteil größer ist als die Zeit, die von der vollen 1 Minuten-Zählung eingenommen wird, wodurch die Verstärkung, wie zuletzt erreicht, bestimmt wurde, um in den vorderen Grenzen zu. liegen. Wenn natürlich die Grenze ein oder mehrere Male nahe am Ende der gesamten Zählperiode überschritten wird, so wird der gesamte Zeitverbrauch größer; Nachweis eines Verstärkungsfehlers in dem letzten Teil des Zählzyklus (nicht gezeigt) ist natürlich von einer geringeren Korrekturveränderung gefolgt, die durch ein Signal an die Flip-Pl op-Stufe ΙΨ1 hervorgerufen v/ird. : -

Der mittlere Diskriminator '60 wird auf oder nahe an das Maximum des Peaks des Alpha-Impulsspektrurns in dem Standardverstärkimgszuistand eingestellt. Die oberen und unteren Diskriminatoren liegen vorzugsweise bei Vierten, die weit vom Peak entfernt liegen, indem sie zwischen sich einen Betrag von angenähert

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80 °/o der gesamten Impulse (40 ^c/o in jedem Fenster) in dem^;-Detek— torausgäng einschließen und nur die'Impulse exirrem hoher oder-^?; -■-' niedriger Amplitude ausschließen. Diese Einstellung bewirkty "■ daß die Genauigkeit des Systems im wesentlichen unabhängig^:<yon^:' möglichen Verschiebungen in den oberen und unteren Diskriminatorlagen ist, wobei die Stabilität des Verstärkungsstandardisierungssystems im wesentlichen vollständig durch die Stabilität der " Diskriminatorlage des mittleren Disfcriminators bei dem Spektrümpeak bestimmt wird. Zu diesem Zwecke ist es wünschenswert, mehr als die Hälfte oder vorzugsweise mehr als drei Viertel des Alpha-Strahlenspektrums zu überspannen. ■ ■ V -

Mit einer Quelle, die 400 000 Impulse pro Minute in jedem; Fenster erzeugt, ist die Standardabweichung der Differenzzählung unter Bedingungen einer mittleren ITull-Dif f erenzzahlung (genau eingestellte Verstärkung) 894 Impulse-am Ende eines vollen 1 Minuten-Intervalls. Der letzte Begrenzimgswert von 2048 entspricht 2,3^ .Er gibt eine 97,86 ^-V/ahr sehe inlichkeit, daß eine genau eingestellte Verstärkung nicht die Grenze am Ende dieses letzten UnterIntervalls überschreitet, wobei die Wahrscheinlichkeit, daß die Grenze zu irgendeiner Zeit während "."·"" des Unterintervalls überschritten wird, nur sehr wenig geringer ist. Die vorgewählten Zählgrenzen 192, 384 und 1024, die in den vorhergehenden Unterintervallen benutzt werden, geben Währ— ' scheihlichkeiten eines Auftretens der Standardverstärkungsbe-" dingungen wieder, welche von derselben allgemeinen Größenordnung sind (2,156" am Ende von 0,01 Minuten, 2,14 6" am Ende " von 0,04 Minuten und 2,56 6 am Ende von 0,20 Minuten entsprechend den Wahrscheinlichkeiten des Auftretens von 96,83 Ja," 96,79 °/° und 98,92 ^c/o). Die resultierende Gesamtwahrscheinlichkeit des Auftretens im Falle einer genau richtigen Verstärkung-¹ ist angenähert 90 fo. Der Haupt anteil irgendwelcher falschen. ^;: Fehler signale- wird nach relativ kurzer Zählzeit auftreten -und "'"■ -

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die Verstärkungseinstellung, die so irrtümlich vorgenommen wurde, wird normalerweise mit gleicher Schnelligkeit rückgängig gemacht. (Das zufällige Einstellen und folgende Rückgängigmachen von irrtümlichen Verstärkungskorrekturen ist in Fig. 5 nicht gezeigt.)

Aus einer "bekannten Form eines Standard-Alpha-Strahlenspektrums und" der gesamten Zählrate kann der wahrscheinliche Verstärkungsfehler, der durch das Überschreiten irgendeiner gegebenen Grenze am Ende eines vorgegebenen Unterintervalls wiedergegeben wird, d.h. , der Fehler, der eine mittlere Differenzzählungsrate erzeugt, der die Grenze zu dieser Zeit erreicht, durch Berechnung bestimmt werden und ebenso die Verstärkungseinstellung, die hierzu gleichlaufend vorgenommen wird, als eine grobe ITäherung an eine optimale Einstellung in dieser einfachen Anwendungsform der Erfindung. Diese Einstellung ist etwas geringer als der wahrscheinliche Verstärkungsfehler, der durch das Überschreiten der Grenze zu einer unbekannten Zeit in dem Intervall wiedergegeben wird. Im Gegensatz zur Berechnung kann die angenäherte Verstärkungseinstellung experimentell durch Daten von wiederholten Zählläufen unter bekannten Verstärkungsbedingungen bestimmt und die Verstärkungskorrekturschaltung dann entsprechend gestaltet werden. In einer Ausführung mit Parametern der Intervall-Länge, usw., wie oben, erzeugt das Überschreiten der Grenze in dem letzten Unterintervall eine Verstärkungsänderung von angenähert 0,025 io\ bei einer Verstärkung, welche kein Fehlersignal hervorruft, wird mit angenähert 98 $> Sicherheit angenommen·, daß der maximale Fehler in der Verstärkung 0,05 $ beträgt.

Wo eine optimale im Gegensatz zu einer nur hinreichenden Ausführung erforderlich ist, wird der optimale Verstärkungseinstellungswert für jedes Unterintervall am besten experimentell gefunden, indem die mittlere zur Erzeugung eines Verstärkungswertes erforderliche Zeit, die von. äem Korrektursystem bei ver-

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schiedenen Ε-ins teilungswert en in der Falle des wie erwähnt angenähert ausgewählten unter tatsächlichen Arbeitsbedingungen des Gesamtgerätes durchgelassen wird, gemessen wird, da ein genaues ■ Optimum der beteiligten komplexen statistischen Faktoren unmöglich berechnet werden kann. Dieses schwankt auch etwas mit der statistischen Verteilung der Größe der-.Verstärkungsfehler, die beim Beginn jeder Standardisierung vorliegt. Dasselbe trifft mehr oder weniger für d_Tie anderen Ausführungsparameter zu* die aufgrund statistischer Überlegungen ausgewählt werden, wie z.B. die genauen Grenzen (oder Zeiten), die in den früheren Unterintervallen verwendet werden. - -

Die genaue Zeit, die zur Durchführung einer Standardisierung" mit einem gegebenen Grad eines anfänglichen Verstärkungsfehlers oder -Verlaufs notwendig ist, schwankt selbst aufgrund der Statistik. Die Gesamtzeit zur Korrektureines größeren Verstärkungsf ehlers ist bei einer vorgegebenen Auswahl von Parametern im Mittel etwas länger als die Zeit zur Korrektur eines geringeren Verstärkungsf ehlers , aber die Differenz ist relativ gering. Es soll bemerkt werden, daß für Messungen, die eine Standardisierung mit etwas weniger strengen Toleranzen als die hier erzeugte hohe Präzision erfordern, das letzte Unterintervall und die damit verbundene Grenze entfallen können(z.B. durch Vorsorge eines Kontrollschalters), wodurch die Zeit zur Stan— dardisierung stark reduziert wird. Für.diesen Fall ist der ν maximale Fehler in der Verstärkung (mit der gleichen hohen Sicherheit) etwas größer als 0,1 ^.

Eine Ausführung wie die gezeigte und gerade beschriebene sorgt, von einem statistischen Standpunkt aus gesehen, für einen kontinuierlichen Vergleich der Differenzzählung mit .einem Vielfachen der Standardabweichung einer mittleren Fullzählung, wobei

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das Vielfache in jedem ünterintervall schrittweise auf einen minimalen Wert zwischen 2,0 und 3,0 zurückgeführt wird, der am Ende des UnterIntervalls erreicht und daraufhin sprunghaft hochgestellt* und wieder schrittweise im Verlauf des nächsten Unter~ intervalls reduziert wird. Zur Vereinfachung der Schaltung sind stufenförmige Zunahmegrenzen um einen Faktor von wenigstens 1,5 vorteilhaft. Im Gegensatz , zu der Benutzung einer konstanten vorgewählten numerischen Grenze üloer das gesamte Intervall erzeugen ähnliche minimale Vielfache der Standardabweichung, die am Ende jedes Unterintervalls erreicht werden, allgemein gleiche Wahrscheinlichkeiten falscher jFehlersignale in allen Teilen des Ge samt int ervall s, wobei solche Teile hier' aufeinanderfolgend längere diskrete Unterintervalle sind.

Die Anpassungsfähigkeit vieler Gesichtspunkte dieser Erfindung zu anderen Zwecken als dem der Flüssigkeitsszintillatipnszählung und zur Steuerung anderer Variabler als der der Detektorverstärkung und tatsächlich auch für Messungen zu anderen Zwecken als dem der Steuerung ist offensichtlich. Das Vergleichssystem, welches hier zum schnellen Nachweis der Ungleichheit zweier -Teile des Alpha-Strahlenspektrums zu Ko-ntrollzwecken verwendet wurde, (wo"bei es besonders vorteilhaft ist,)-kann bermtzt werden, um zwei radioaktive Quellen oder eine Radioaktivität squelle (oder eine ähnliche Quelle mit zufällig auftretenden Ereignissen) mit einer Standardquelle, wie z.B. der von periodischen Impulsen, zu vergleichen. Wo dem Gebrauch eine Einstellung und Wiederholung der Messung nicht folgt, ist die Vermeidung falscher Signale ausschlaggebend und Grenzen, die wesentlich kleiner als 3»0 & sind, sollten an keiner Stelle benutzt werden. Auf der anderen Seite können Grenzen bis herunter zu 1,5 ß¹ beim Vergleich verwendet v/erden, der im frühen Stadium der Probenmessung vorgenommen wird.. Dies kann bei bestimmten

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SAO ORIGINAL

Ausführungen zu einer Einsparung der mittleren G-e samt ζ ext führen, wo ein solches Vergleichsgerät für auf einanderf olge^rnd ^F gleiche Einstellungen einer Variablen benutzt wird, um arige-'^: nommene Gleichheit zu erzeugen. " '

Man sieht außerdem, daß die Funktion, die von dem Zeitgeber in der erläuterten Ausführungsform, zur Festlegung des Gesamtintervalls und der Punkte der schrittweisen Einstellung der ■ Grenzen übernommen wurde, von einem Zähler ausgeführt werden kann, der das gesamte Intervall und die Unterintervalle· direkt -in !Form zusammengesetzter Zahlen von Zählungen in beiden Fen,-

φ stern festlegt. Wo keine mittlere Ereignisrate vorliegt,- um " sich auf den Zeitgeber verlassen zu können, sollten das Inter-" vall und die Unterintervalle direkt als zusammengesetzte Zählung festgelegt werden, z.B. von einem getrennten Zähler, der beide Kanäle zählt, wobei die vorbestimmten Grenzen der Differenzzählung beim Erreichen der vorbestimmten.zusammengesetzten Zählungen, die von dem Zähler wiedergegeben werden,- geändert-werden. Eine solche Ausführungsform ist vorteilhaft z.B„ beim Vergleich einer unbekannten fiadioaktivitätsquelle mit einer Quelle, die als Standard verwendet wird, aber von unbekannter Intensität ist. Die Benutzung einer Standardquelle von großer Halbwertzeit läßt bei dem vorliegenden Aüsführungsbeispiel die Benutzung eines Zeitgebers zu, der jedenfalls im

™ Grunde genommen allgemein bei käuflichen Flüssigkeitsszintillationszählern vorhanden ist.

Fig. 6 zeigt eine Modifikation des Probenmeßteiles von Fig. 4, um ein direktes Ausdrucken der Probenmessungen in der Form "Zerfälle pro Minute" zu ermöglichen. Wie bei 102 und 104 gezeigt, werden die Probenmeßzählung und die Außenstandardzählung, statt ausgedruckt zu werden, als Eingänge zu öomputerschaltungen geführt, die Daten der Außenstandardprobenempfind-

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liehkeitskalibrierung enthalten. Mit der erfindungsgemäßen Verstärkungsstandardisierung kann eine Außenstandardmessung in einen direkten Korrekturmultiplikationsfaktor umgewandelt werden, der zuverlässig bei der Berechnung der tatsächlichen Zerfälle pro Minute verwendet werden kann, die in der Probe mit annehmbarer Genauigkeit stattfinden. Die Außenstandardkalibrierung kann dauernd ohne die Motwendigkeit neuer Kalibrierungen gespeichert werden.

Wie man sieht, kann die erfindungsgemäße Lehre auf einfache Weise in Gesamtausführungen und Verfahren "benutzt werden, die im einzelnen und im genauen Zweck von den oben erläuterten und diskutierten speziellen Vorrichtungen verschieden sind.' Demgemäß erstreckt sich der Erfindungsgedanke über die besonderen Ausführungsbeispiele, die hier beschrieben wurden, hinaus auf alle Anwendungen der Erfindung.

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Claims

Patentansprüche -

Automat is eher Flüssigkeitsszintillationszähler, gekennzeichnet durch, eine Kammer, die einen PhotOmultiplier-Um- "--setzer enthält, der angepaßt, ist, um elektrische Impulse eines Amplitudenspektrums entsprechend Sζintillationsintensitäten zu erzeugen, wobei ein solcher Zusammenhang "bei langsamer Verschiebung der Verstärkung des Umsetzers geändert wird, eine Einrichtung zum Einsetzen und Herausnehmen von Proben, die gemessen werden sollen, wobei die Proben Bestandteile von Flüssigkeitsszintillator verschiedener Löschung mit radioaktivem Material darin enthalten, eine Einrichtung zur. Zählung von Umsetzer-Ausgangsimpulsen wenigstens eines ausgewählten Amplitudenbereiches entsprechend einem TeILl des Energiespektrums, um die Aktivität jeder Probe zu messen, · eine Einrichtung zur Erzeugung einer Itfachweisempfindlichkeit-Korrektur-Zählung wenigstens eines vorgewählten Amplitudenbereichs des Umsetzerausganges, die mit der Probe in der Kammer und bezeichnend für die Kachweisempfindl'ichkeit der Meßzählung erzeugt wird, wobei jede Korrekturzählung und die entsprechende Meßzählung in hinreichendem zeitlichen ZUHammenhang erzeugt wird, um die gleiche Umsetzer-Verstär-. kung sicherzustellen, eine Standardquelle von Lichtszintillationen, eine Einrichtung zur-Unterbrechung der Messung und Korrektur von Proben und zum Einsetzen der Standardquelle alleine in die Kammer in Intervallen, die im wesentlichen kurzer als die Zeit sind, die zur VerStärkungsverschiebung erforderlich ist, um die Nachweisempfindlichkeit der Zählung von Proben ohne Löschung wesentlich zu beeinflussen, eine '.. Einrichtung zum nachweis von Verschiebungen des Spektrums von Umsetzer-Ausgangsimpulsen, die bei der Standardquelle von einem Standardspektrum erzeugt werden, und von einer ; Größe, die zu gering ist, um die Fachweisempfindlichkext der Zählung von Proben ohne Löschung wesentlich zu beeinflussen

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und eine Einrichtung, die empfindlich für den Nachweis einer solchen Verschiebung ist, um die Umsetzer-Verstärkung zu ändern, so daß das Standardspektrum wieder hergestellt wird, und um daraufhin die Messung und die Nachweisempfindlichkeitskorrektur von Proben wieder aufzunehmen, so daß Nachweisempfindlichkeitsänderungen aufgrund von Verstärkungsänderungen im wesentlichen gänzlich ausgeschaltet werden von der Korrekturanzeige hei Proben mit Löschung.
2. Zähler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung ztim Nachweis von Verschiebungen des Spektrums, eine Einrichtung zum Auslösen und Speichern einer Differenzzählung von der Zeit der Auslösung von zwei Teilen des Spektrums der Standardquelle an, welche_ gleiche mittlere Rate in dem Standardspektrum besitzen, eine Einrichtung zum Vergleich des gespeicherten Wertes, wenigstens einmal in jeder Phase einer Vielzahl aufeinanderfolgender längerer Zählphasen mit Begrenzungswerten, die ihrem absoluten Wert nach mit dem Zeitverlauf angenähert proportional zu der Standardabweichung einer mittleren Null-Differenzzählung zunehmen, eine Einrichtung zur Änderung der Umsetzer-Verstärkung auf den Nachweis des Erreichens eines solchen Begrenzungswertes hin in der Richtung, daß das Standardspektrum wieder hergestellt wird, und zur darauffolgenden Wiederauslösung einer neuen Differenzzählung und eines Vergleichs wie zuvor, und eine Einrichtung zur Wiederaufnähme der Zählung von Proben.auf eine Abweichung hin, um das Erreichen eines solchen Begrenzungswertes innerhalb eines vorbestimmten ,Zählintervalls nachzuweisen.
3. Zähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag jeder Verstärkungsänderung mit dem Portschreiten der Zahlphase, bei der der Nachweis·vorgenommen wird, abnimmt.

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4. Vergleichsgerät zum Vergleich mittlerer Ereignisraten ."in ' zwei -Impulszug-Signalen, von denen wenigstens eine.statistisch zufällige Intervallverteilung aufweist, gekennzeichnet, durch eine Einrichtung zur Auslösung eines vorbestimmten Zahlintervalls und kontinuierlichen Speicherns der Differenzzählung vom Zeitpunkt der Auslösung an, eine Einrichtung zum Vergleichen des gespeicherten Wertes wenigstens in einer Vielzahl, von. Intervallen mit dem.Fortschreiten der Zählung, wobei die Begrenzungswerte ihrem absoluten ¥ert nach zunehmen, aber in einem Maß, das wesentlich geringer.als proportional dem Zeitverlauf ist, eine Einrichtung zum Erzeugen einer .

W ersten Ausgangsanzeige, die Ungleichheit mittlerer Räten beim Erreichen eines Begrenzungswertes durch den gespeicherten Wert signalisiert, wobei mit dem Begrenzungswert verglichen wird, und eine Einrichtung .zum Erzeugen einer zwei-, ten Ausgangsanzeige, die im wesentlichen Gleichheit/mittlerer Raten bei Vollendung des Zählintervalls signalisiert, ohne daß dabei die erste Ausgangsanzeige erzeugt ..wird; ".".
5. Vergleichsgerät nach Anspruch 4» dadurch.gekennzeichnet, daß die Begrenzungswerte angenähert proportional zu der.Quadrat-

"wurzel der Zeit vom Beginn der Differenzzählung an zunehmen.

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6. Vergleichsgerät nach Anspruch 5, gekennzeichnet.durch -eine Einrichtung zur Anzeige des Vorzeichens der Differenz;;- .-■':[,
7. Vergleichsgerät nach ".Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet y^ die erste Ausgangsanzeigeeinriclrfcung den -Teil des Zählinte'r valles anzeigt, in dein die G-reBze erreicht wurde,' wodurchdie'wahrscheinliche G-röße der Ungleichheit angezeigt "v/ird;-.

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8. Gerät zur Standardisierung einer Steuervariablen von Radioaktivität smeß sy st emen oder dergleichen, gekennzeichnet durch das Vergleiehsgerät nach Anspruch 7, eine Einrichtung zur Erzeugung und Zuführung der Vergleichsgerät-Impulszüge, die gleiche mittlere Ereignisraten 'in einem Stanäardzustand der Variablen, die gesteuert werden soll, besitzen, wobei wenigstens eine von zufälliger Zeitverteilung ist und wenigstens eine eine mittlere Rate besitzt, die von der zu steuernden Variablen abhängt, und eine Einrichtung, die auf jeden Arbeitsvorgang der ersten Ausgangsanzeigeeinrichtung hin die Variable in der Richtung einstellt, daß die Differenz beseitigt wird durch einen Betrag, der von dem Seil des Intervalls abhängt, in dem die Grenze erreicht wurde, und die Speichereinrichtung zurückstellt und daraufhin ein neues Zählintervall beginnt, bis die zweite Ausgangsanzeige erzeugt wird.
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Einstellung angenähert dem wahrscheinlichen Fehler der Variablen, die durch den Teil angezeigt wird, in dem die Grenze erreicht wurde, entspricht.
10. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einstellung der Variablen einen vielstufigen Binärimpulsspeicher enthält, wobei jede Binärstufe mit der zu erzeugenden Variablen verbunden ist, wobei in entsprechenden Zuständen die Inkremente der Variablen jeweils eine Größe haben, die angenähert doppelt so groß ist wie die der vorhergehenden Stufe, eine Einrichtung, die auf die erste Ausgangsanzeige hin einen. Impuls zu einer der Binärspeicherstuf en überträgt, die entsprechend der Anzeige des Teiles des Zählintervalles ausgewählt wird, in dem die Grenze erreicht wurde, wobei dies die höchste Stufe ist,

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wenn die .Ausgangsanzeige in dem ersten Teil des Intervalls • .erreicht wurde, und eine niedrigste Stufe, wenn die Ausgangsanzeige in dem letzten Teil des Intervalls erreicht wurde, und eine Einrichtung, die entsprechend der Richtung, in welcher die Differenzzählung die Grenze überschreitet,: den Binärspeicher zur Addition oder? Subtraktion des so über—, tragenen Impulses wahlweise einstellt.
11. "Gerät . nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzen, die in aufeinanderfolgenden Teilen des Intervalls verwendet werden, zusammen mit der Länge dieser. Inter-

IP valle wahrscheinliche Größen der Ungleichheit von "mittleren Raten entsprechend wahrscheinlichen Fehlern der Variable erzeugen, die durch aufeinanderfolgende Paktoren elne_sHälfte variieren. - -
12. Gerät mit einem Vergleichsgerät nach Anspruch 4- zur Standardisierung der iFachweisempf indlichkeit eines Radioaktivl·- tätsumsetzersystems, gekennzeichnet durch eine Quelle radioaktiver Zerfallsereignisse, auf die der Umsetzer anspricht, eine Einrichtung, die das Vergleichsgerät zum Nachweis einer Abweichung der Nachweisempfindlichkeit des Übersetzersystems von einer Standardnachweisempfindlichkeit enthält

^ und eine Einrichtung, die auf jede'Ausgangsanzeige hin, ™ die die UngMchheit signalisiert, die Umsetzernachweisempfindlichkeit in der Richtung ändert, daß' der. Standard-^ ausgang wieder hergestellt wird, und die Speichere inrich-. tung zurückstellt und das Zählintervall wieder auslöst.
13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswerte, mit denen der Vergleich angestellt wird,, wenigstens einmal in jedem Unter Int ervall einer Vielzahl von Intervallen von aufeinanderfolgend größerer Länge einen

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numerischen Wert zwischen 2,0 6* und 3,0 6¹ besitzen, wobei 6" die Standardabweichung einer mittleren ITuIl-Differenzzählung zum Zeitpunkt des Vergleichs ist.
14. Gerät nach Anspruch 13? dadurch'gekennzeichnet, daß der Vergleich mit Begrenzungen angestellt wird, die im wesentlichen niedriger als 3,0 6" nur während eines geringen Bruchteils jedes solchen TJnterintervalles ist, so daß ein früher Nachweis tatsächlicher Ungleichheit ohne große Zunahme in der steigenden Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Anzeige einer Ungleichheit erreicht wird.
15. Gerät nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich kontinuierlich ausgeführt wird, und die numerischen Grenzen stufenweise verändert werden, damit die Grenzen nur für einen kurzen Zeitraum vor jeder Veränderung geringer als 3,0 6" gemacht werden.
16. Gerät nach Anspruch 15? dadurch gekennzeichnet, daß jede stufenweise Veränderung in den Grenzen durch einen !Faktor größer als 1,5 erreicht wird.
17. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung dem Fehler der Variable entspricht, die eine ■mittlere Differenzzählrate erzeugt, die die Grenze am Ende des Teiles des Intervalles erreicht.

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