DE1955860B2 - Flüssigkeits-Szintillationszähler mit zwei Fotovervielfachern, einer Impulssummier- und einer Koinzidenzschaltung sowie einem Impulshöhenanalysator, einem Impulszähler und einem Zeitgeber - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkews-Szintillationszahler mit zwei Fotovervielfachern, den Fotovervielfaehern nachgeschalteten Vorverstärkern, einer den Ausgängen der Vorverstärker nachgeschalteten »5 Impulssummierschaltung, einer ebenfalls den Ausgängen der Vorverstärker nachgeschalteten Koinzidenzschaltung, einem der Impulssummterschaltung nachgeschalteten, eine Totzeit aufweisenden Kanal-Impulshöhenanalysator, einer dem Ausgang des Kanal-Impulshöhenanalysator nachgeschalteten Torschaltung, die durch Ausgangstor-Impulse der Koinzidenzschaltung angesteuert wird, einem der Torschaltung nachgeschalteten Impulszähler sowie einem mit dem Impulszähler verbundenen Zeitgeber.

Ein derartiger Flüssigkeits-Szintillationszähler ist aus »Glas- und Instrumententechnik«, 9. Jahrgang, 1965, Nr. 12, Seiten 881 bis 883, bekannt. Dieses Gerät weist jedoch keine Totzeitkorrektur auf, wodurch bei hohen Zählraten die Anzeige zu gering ausfällt, da der Analysator eine Totzeit aufweist und während der Totzeit anfallende Szintillasionen nicht erfaßt werden. Das gleiche gilt für eine Flüssigkeits-Szintillations-Zähleinrichtung, die in der USA.-Patentschiift 3 320419 beschrieben ist.

Szintillationszähleinrichtungen mit Zeitgebern zur Bestimmung der Zählzeit sind aus der USA.-Patentschrift 3 188468, insbesondere Fig. 30 mit Erläuterungen im Text, und aus »Beckmann Bulletin 7100: CDM/100™ and DPM/100™ Liquid Scintillation Systems«, Druckzeichen S 661 073/466/1IB, insbesondere Seite 3, rechte Spalte, Absatz 2, bekannt.

Totzeit-Korrektureinrichtungen, die die effektive Zählzeit nach Abzug der Totzeit bestimmen und die allgemein einen Impulsgenerator zur Erzeugung eines die Totzeit definierenden Impulses, einen Zeitimpuls-Generator, eine Torschaltung zum Unterdrücken der Zeitimpulse während der Einwirkung der Totzeitimpulse auf die Torschaltung und eine Zeitzählschaltung aufweisen, sind aus »Physica«, Band 16, 1950, Nr. 1, Seiten 17 bis 29, aus »Nucleonik«, Band 4, 1962, Heft 2, Seiten 67 bis 71, aus dem Buch von R. L. Chase: »Nuclear Pulse Spectrometry«, 1961, Seiten 210 und 21 !,aus »Nucleonics«, Band 20, 1962, Nr. 5. Seite 65 und -aus »Nuclear Engineering«, Band 12, 1967, Nr. 138, Seite 853, bekannt. Weitere sehr einfache Korrekturechaltungen sind aus »Journal of Scientific Instruments«, Band 36, 1959, Nr. 5, Seiten 236 und 237, aus »Nuclear Instruments and Methods« Band 27, 1963, Nr. 3, Seite 321 und 322 sowie Band 44, 1966, Nr. 2, Seiten 335 bis 340 bekannt,

Alle diese bekannten Totzeit-Korrekturschaltungen vermögen jedoch die Totzeit von auftretenden und verarbeiteten, spater aber nicht angenommenen Impulsen nicht zu berücksichtigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen FlüssigkeHs-Szintillationszähler der anfangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Totzeitkorrektur für alle von den Fotovervielfachern gelieferten Impulse vorhanden ist, die verarbeitet werden. Diese Impulse schließen einzeln auftretende, nicht koinzidente Impulse ein, die zwar am Ende nicht angenommen werden, aber doch vorher verarbeitet wurden und damit zur Totzeit beitragen, genauso wie die schließlich angenommenen Impulse.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Flüssigkeits Szintillationszähler der eingangs genannten Art gelöst durch eine die Koinzidenzschaltung mit umfassende Totzeitkorrektur-ovhaltung, die an die Ausgänge der Vorverstärker angeschlossen ist, die außerdem einen Totzeitsignale erzeugenden Totzeit-Signalgenerator aufweist, der sowohl von den Ausgangsimpulsen jedes Fotovervielfachers für sich als auch von den Ausgangsimpulsen der Koinzidenzschaltung angesteuert wird und dessen Ausgangssignale während ihrer Dauer einerseits den Zeitgeber und andererseits die Ausgangssignale der Koinzidenzschaltung sperren, wobei den von den Impulsen der Fotovervielfacher angesteuerten Eingängen des Totzeit-Signalgenerators eine Totzeitsteuervorrichlung vorgeschaltet ist. die die Dauer der Totzeitsignale auf Grund der Dauer des Fotovervielfacher-Ausgangs-Impulses in der Weise steuert, daß sie mindesten so groß wird, wie die Dauer der Totzeit des Kanal-Impuls-Höhenanalysators.

Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, daß die Zählung insbesondere bei hohen Zählraten wesentlich genauer wird, als es gemäß dem Stand der Technik möglich ist.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird eine besondere Schaltungsanordnung vorgesehen die mittels handelsüblicher und billiger Bauelemente die Aufgabe der Erfindung löst, wobei Verstärker verwendet werden, die ein bestimmtes Übersteuerungsverhalten aufweisen.

Gemäß einer anderem Weiterbildung der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Verlängerung des Totzeitsignals vorgesehen, um einen kleinen Sicherheitsfaktor zu haben, daß alle Schaltungselemente im Ruhezustand sind, bevor weitere Impulse angenommen werden.

Bei einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird eine besondere Schaltanordnung benutzt, um die übertragung der K^inzidenzsignale zur Torsteuereinrichtung zu verzögern.

Bei einer anderen Weiterbildung wird eine Schalteranordnung verwendet, die zur Verwendung von in spezieller Weise übersteuernden Verstärkern geeignet ist. Diese Ausführungsform kann noch so erweitert werden, daß eine Anordnung zui Verlängerung der Totzeit als Sicherheitsfaktor vorgesehen wird. Diese Weilerbildung kann noch derart verbessert werden, daß eine weitere Betätigung der Koinzidenzschaltung verhindert und die Übertragung des Koinzidenzsignals verzögert wird. Dadurch wird eine noch genauere Korrektur erreicht.

Bei einer noch anderen Ausführungsform wird ebenfalls das Koinzidenzsignal verzögert, um die Korrektur noch genauer zu machen.

Wenn ein Flüssigkeits-Szintillationszähler eine Probe mit einem Isotop niedriger Energie in Gegenwart von Impulsen mit hoher Energie von einem zweiten Radioisotop zählen soll (z.B. bei einer Doppelprobe oder bei Gegenwart einer äußeren Siandardquelle während einer Probenstandardisierung) tritt eine große Totzeit in dem Analysenkanal für niederenergetische Szintillationen auf. Diese beruht hauptsächlich auf der Übersteuerung des Verstärkers im niederenergetischen Kanal durch die Impulse großer Amplitude. Wenn die Probe mit niedriger Energie eine relativ hohe Aktivität aufweist, wird die Zählrate mit einem großen Fehler behaftet sein, wenn nicht die Totzeit des Analysenkanals kompensiert wird. Es sind also nicht nur die Szintillationen, die später mit Hilfe des Analysenkanals ausgewählt werden, die zur Totzeit beitragen, sondern auch die Szintillationsereignisse, die außerhalb des Analysenkanals liegen und damit nicht gemessen werden, aber sehr wohl und in bestimmten Fällen recht beträchtlich zur Totzeit beitragen können, wie weiter oben schon ausgeführt wurde.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, auf das sich die Zeichnung bezieht. In dieser zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines erfindungsgemäß mit Totzeitkorrekturschaltung ausgebildeten Szintillationszählers,

Fig. 2 ein schematisches Diagramm dieser Totzeitkorrekturschaltung, und

Fig. 3 eine Darstellung der verschiedenen zeitabhängigen Impuls- und Betriebsspannungen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 2.

Nach Fi g. 1 enthält ein typischer Szintillationszähler ein Paar von Fotovervielfachern 21 und 22, bei denen eine Probe 10 eines Flüssigkeits-Szintillators angeordnet ist. Die Probe 10 ist gewöhnlich ein Gefäß aus lichtdurchlässigem Material, das ein flüssiges Szintillationsmedium und wenigstens ein radioaktives Isotop enthält. Szintillationen, die in der Probe 10 entstehen, werden mit Hilfe der Fotovervielfacher 21 und 22 in elektrische Impulse umgewandelt, die eine zu der Energie des die Szintillation erzeugenden Ereignisses proportionale Amplitude aufweisen. Eine Szintillation in der Probe 10 erzeugt ein Paar von koinzidenten Ausgangsimpulsen, während Rauschimpulse in den Fotovervielfachern 21 und 22 im allgemeinen einzelne Ausgangsereignisse sind, die nicht in Koinzidenz mit anderen Impulsen von dem Fotovervielfacher auftreten.

Ausgangsimpulse von den Fotovervielfachern 21 und 22 werden getrennt jeweils von Vorverstärkern 31 und 32 verstärkt. Die Ausgänge der Vorverstärker 31 und 32 werden einer Summierschaltung 40 zugeführt, die Ausgangsimpulse erzeugt, weiche die Summe der getrennten Eingangsimpulse von den Vorverstärkern 31 und 32 darstellen. Der Ausgang der Summierschaltung 40 wird einem Kanal-Impulshöhenanalysator 50 zugeführt. Der Kanal-Impulshöhenanalysator 50 erzeugt eine Ausgangsanzeige für jeden Eingangsimpuls von der Summierschaltung 40, der eine Amplitude in einem Amplitudenbereich aufweist, auf den der Kanal-Impulshöhenanalysator 50 eingestellt ist. Gewöhnlich ist die Einstellung des Kanal-Impulshöhenanalysators 50 variabel oder vorwählbar, um die Aufnahme von Impulsen in einem vorbestimmten Bereich des Impulsamplitudenspektrums anzuzeigen, welches einem Spektrum von Szintillationsintensitäten in der Probe 10 entspricht. Der Ausgang des Kanal-Impulshöhenanalysators 50, der aus einem Eingangsimpuls innerhalb des gewählten Kanal-Bereichs resultiert, kann ein einzelner Impuls einer bestimmten festgelegten Höhe oder ein Satz von logischen Signalen sein, die einen ersten logischen Zustand anzeigen, während Eingangsimpulse, die außerhalb des Bereiches des Kanals liegen, jeweils entweder die Abwesenheit eines Impulses oder einen anderen Satz von logischen Signalen erzeugen, die einen zweiten logischen Zustand anzeigen. Ausgangsanzeigen

>5 von dem Kanal-Impulshöhenanalysator 50 werden von einer Torschaltung 60 aufgenommen, welche nach Aufnahme einer Ausgangsanzeige von dem Impu's-Kanalhöhenanalysator 50 in Koinzidenz mit einem Koinzidenzsignal von einer Koinzidenz- und Totzeit-

^ao Schaltung 100 einen Impuls einem Impulszähler 70 überträgt. Der Impulszähler 70 zählt eine Anzahl von Ausgangsimpulsen der Torschaltung 60 entweder in binärer oder dezimaler Form.

Ein Zeitgeber 71 steht mit dem Impulszähler 70

^a5 in funktionaler Verbindung entweder, um die Anlage für eine vorgewählte Zeit in Betrieb zu setzen, wobei der Impulszähler 70 während dieser durch die Einstellung des Zeitgebers 71 vorgewählten Zeitperiode aufgenommene Impulse zählt, oder der Betrieb kann gemaß einer vorgewählten Zählung erfolgen, wobei der Zeitgeber 71 die verstrichene Zeit angibt, die der Impulszähler 70 zur Zählung einer vorgewählten Zahl von Eingangsimpulsen benötigte. Der Zeitgeber 71 nimmt Totzeit-Signale von einer Koinzidenz- und Totzeit-Schaltung 100 auf und zeigt die tatsächliche Meßzeit der Anlage an, welche im wesentlichen gleich der gesamten verstrichenen Zeit vermindert um die Summe der Länge der Totzeit-Signale ist, die von der Koinzidenz- und Totzeit-Schaltung 100 geliefert wurden. Verschiedene Betriebsarten des Zeitgebers 71 ergeben sich für den Fachmann. Der Zeitgeber 71 könnte beispielsweise ein Taktimpulsgenerator in Verbindung mit einer Schaltung zur Markierung des Totzeit-Eingangssignals und Löschen entweder des gegenwärtigen oder des nächstfolgenden Taktimpulses sein, und zwar jedesmal, wenn eine Markierung durch den Taktimpulsgeber mit der Anwesenh it eines Totzeit-Signals an diesem zusammenfällt. Ein Vorgehen auf diese Weise führt zu einer weniger aufwendigen Zeitgeberschaltung, da ein Hochfrequenz-Takiimpulsgenerator, der unter der Steuerung des Totzeit-Signals sich an- und ausschaltet, nicht verwendet zu werden braucht. Es kann mit Hilfe der Statistik gezeigt werden, daß die Genauigkeit der Anzeige der tatsächlichen Meßzeit bei Anwendung dieser Auswertungsmethode innerhalb vernünftiger Grenzen gehalten werden kann, vorausgesetzt, daß verschiedene Parameter geeignet ausgewählt werden.
Die Koinzidenz- und Totzeit-Schaltung 100 nimmt Eingangsimpulse von den Vorverstärkern 31 und 32 auf und erzeugt ein Koinzidenzsignal zur Übertragung auf die Torschaltung 60 nach Aufnahme koinzidenter Impulse, die einem kombinierten Impuls entsprechen, der tatsächlkli vom Kanal-Impulshöhenanalysator 50 analysiert wurde, und erzeugt für jeden analysierten Impuls ein Totzeit-Signal, dessen Dauer wenigstens so groß ist wie die Totzeit, die tatsächlich in dem Kanal-Impulshöhenanalysator 50 durch den entspre-

g x. fi e a

j' u v ζ

A e ζ έ

ζ d a ti η e ii

chcnden analysierten Impuls erzeugt wird. Die Verwendung dieser Koinzidenz- und Totzeit-Signale von der Torschaltung 60 und dem Zeitgeber 71 wurde bereits oben beschrieben. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Summierschaltung 40 mehrere Kanal-IniP'ilshöhenanalysatoren versorgen könnte, die jeweils eine eigene Torschaltung und einen eigenen Zähler und andere Bauteile aufweisen können, die mittels Schalter an die Torschaltung 60 und den Impulszähler 70 angeschlossen werden können. Die Koinzidenz- und Totzeit-Schaltung 100 kann ferner ein Koinzidenzausgangssignal für andere Torschaltungen liefern, die zum Kanal-Impulshöhenanalysator 50 und der Torschaltung 60 parallel liegen können. Schließlich kann der Zeitgeber 71 in Verbindung mit zusätzlichen Zählern, die ähnlich dem Impulszähler 70 sind, entweder bei vorgewählter Zeit oder vorgewählter Zahlung eines ausgewählten Zählers arbeiten.

Aus dem folgenden ergibt sich die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung. SzinHllationen, die in der Probe 10 stattfinden, führen zu koinzidenten Ausgangsimpulsen der Vorverstärker 31 und 32. Getrennte Ausgangsimpulse von den Vorverstärkern 31 und 32 werden in der Summierschaltung 40 zum Zwecke der Impulshöhenanalyse zu einem einzigen Impuls kombiniert. Der Ausgang der Summierschaltung 40 ist ein Impulszug, der Impulse enthält, die koin: jdenten Ausgangsimpulsen von den Vorverstärkern 31 und 32 und einzelnen auf Rauschimpulse in den Fotovervielfachern 21 und 22 zurückgehenden Ausgangsimpulsen von einem der Vorverstärker entsprechen. Der Kanal-Impulshöhenanalysator 50 analysiert den ersten Eingangsimpuls, der von der Summierschaltung 40 aufgenommen wird, und liefert eine Ausgangsanzeige, wenn der aufgenommene Eingangsimpuls innerhalb des vorgewählten Kanal-Bereichs liegt. Während der Analyse dieses Impulses befindet sich der Kanal-Impulshöhenanalysator 50 in einem Totzeit-Intervall, welches für eine Zeitperiode andauert, die von den Eigenschaften des Eingangsimpulses und nachfolgend eintreffenden Impulsen abhängt, die nicht richtig analysiert werden können. Für jeden im Kanal-Impulshöhenanalysator 50 analysierten Impuls liefert die Koinzidenz- und Totzeit-Schaltung 100 zur richtigen Zeit eine Anzeige für den koinzidenten oder nichtkoinzidenten Ursprung des analysierten Impulses an die Torschaltung 60 und erzeugt gleichzeitig ein Totzeit-Signal einer Länge, welche von den Eigenschaften des analysierten Impulses und der nachfolgend ankommenden nichtanalysierten Impulse abhängt. Der Kanal-Impulshöhenanalysator 50 erzeugt eine Ausgangsanzeige für die Torschaltung 60, wenn der analysierte Impuls in dem vorgewählten Bereich liegt. Die Torschaltung 60 liefert dann einen Ausgangsimpuls an den Impulszähler 70, wenn sie eine Koinzidenzanzeige von der Koinzidenz- und Totzeit-Schaltung 100 erhält. Das an den Zeitgeber 71 gelieferte Totzeit-Signal korrigiert die von dem Zeitgeber 71 gelieferte Anzeige der verstrichenen Zeit in Übereinstimmung mit der Länge des erzeugten Totzeit-Signals. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß, wenn die Totzeit-Korrektur des Zeitgebers auf der Basis der Signalabtastung erreicht wird, eine tatsächliche Korrektur der verstrichenen Zeit während der Länge eines bestimmten Totzeit-Signals nicht eintreten kann, wenn ein Markierungssignal nicht koinzident mit dem Totzeit-Signal auftritt. Im Mittel wird jedoch der Zeitgeber 71 durch die Totzeit-Signale richtig gesteuert, die von der Koinzidenz- und Totzeit-Schaltung 100 erzeugt werden. Die Koinzic'enz- und Totzeitschaltung 100 enthält eine selbst unterdrückende Schaltung, so daß eine Anzeige für Nichtkoinzidenz an die Torschaltung 60 während der Gegenwart einer Totzeit-Signalanzcige für den Zeitgeber 71 geliefert wird. Auf diese Weise wird eine genaue Steuerung der tatsächlichen Meßzeit der durch den Zähler 70 erfolgten Zählung analysierter Impuls erreicht, so daß sichergestellt werden kann, daß eine tatsächliche Meßzeitzählperiode während des Betriebs der Anlage erreicht wird.

In Verbindung mit F i g. 2 wird der Aufbau der Koinzidenz- und Totzeit-Schaltung beschrieben. Ver-

>5 stärker 101 und 102 nehmen Impulse von den Vorverstärkern 31 und 32 auf und sind so aufgebaut, daß sie bei Obersteuerung eine Totzeit-Anzeige an ihrem Ausgang für eine Zeitspanne liefern, die wenigstens so groß wie die entsprechende Übersteuer-Totzeit in

»° dem Kanal-Impulshöhenanalysator 50 bei einer beliebigen Einstellung ist. Typischerweise übersteuert ein einer in der Probe 10 mit hoher Energie stattfindenden Szintillation entsprechender Impuls hoher Amplitude oder ein Rauschimpuls großer Amplitude

^a5 von einem Fotovervielfacher die Verstärker in einem Kanal-Impulshöhenanalysator, der so eingestellt ist, daß er Impulse in einem am unteren Ende des Spektrums liegenden Amplitudenbereich anzeigt. Deswegen sind die Verstärker 101 und 102 so aufgebaut, daß sie bei der Aufnahme von Impulsen übersteuern, die ähnlichen Ereignissen in der Probe 10 oder in einem der Fotovervielfacher entsprechen, und eine Totzeit-Anzeige an ihrem Ausgang erzeugen, die wenigstens so lang wie die zugeordnete Totzeit in dem Kanal-Impulshöhenanalysator 50 bei seiner niedrigstmöglichen Einstellung dauert. Die Ausgänge der Verstärker 101 und 102 sind mit einem ODER-Tor 103, einem ODER-Tor 104 und einer Koinzidenzschaltung 105 verbunden. Das ODER-Tor 103 hat negative Eingänge und einen negativen Ausgang, während das ODER-Tor 104 und die Koinzidenzschaltung 105 jeweils nur einen negativen Ausgang besitzen. Der Ausgang von dem ODER-Tor 103 liefert einen Eingang an ein ODER-Tor 110. Der Ausgang des ODER-Tores 104 liefert einen Eingang zu einem monostabilen Multivibrator 106. Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 106 ist über einen Umkehrverstärker 108 mit einem negativen Eingang an dem ODER-Tor 110 verbunden sowie als Verbotseingang zu einem UND-Tor 116 geführt. Der Ausgang der Koinzidenzschaltung 105 ist mit einem Eingang eines monostabilen Multivibrators 107 verbunden. Der Ausgang des monostabilen Multivibrators 107 ist über einen Umkehrverstärker 109 an einen negativen Eingang des ODER-Tores 110 angeschlossen und über einen zweiten Umkehrverstärker 114 zu einem weiteren Eingang des UND-Tores 116 geführt. Der Ausgang des ODER-Tores 110 ist über einen Umkehrverstärker 113 mit einem negativen

Eingang eines ODER-Tores 117 verbunden und über eine Kapazität 111 mit einem Eingang eines monostabiien Multivibrators 112. Darüber hinaus ist der Ausgang des ODER-Tores 110 als negativer Eingang mil dem monostabilen Multivibrator 106 verbunden. Dei

Ausgang des monostabilen Multivibrators il2 «t dbei einen Umkehrverstärker 115 an einen negativen Eingang des ODER-Tors 117 angeschlossen. Der Ausgangan dem UND-Tor 116 ist ein verzögertes Koinzi-

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dfcnzsignal, welches der Torschaltung 60 zugeführt wird. Der Ausgang des ODER-Tores 117 ist ein Tot-•eit-Signal und liefert einen Verbotseingang an den monostabilen Multivibrator 107. Die Verbotsein-Jange zu den mcmistabilen Multivibratoren 106 und 07 liefein kein Abschalten, sondern verhindern ein nachfolgendes Starten.

Die Arbeitsweise der Schaltung entsprechend fig. 2 wird im folgenden dargestellt. Ein Eingangsimpuls zu entweder einem oder beiden Verstärkern 101 bzw. 102 erzeugt einen positiv verlaufenden verstärkten Ausgangsimpuls an einem oder beiden Ausgängen, um das ODER-Tor 104 anzuschalten. Das ODER-Tor 104 wiederum schaltet den monostabilen Multivibrator 106 an, welcher wiederum das ODER-Tor UO anschaltet und das UND-Tor 116 schließt. Der monostabile Multivibrator 106 weist eine vorgewählte konstante Arbeitszeit auf und schaltet sich nach einem vorgewählten Zeitintervall ab. Das ODER-Tor HO schaltet das ODER-Tor 117 an, welches ein Totzeit-Signal für wenigstens die Dauer des Betriebsinvervalles des monostabilen Multivibrators

106 liefert. Jedesmal, wenn ein positiver Impuls an dem Ausgang einer der Verstärker 101 und 102 auftritt, wird der monostabile Multivibrator 106 angeschaltet, wenn dies nicht durch ein Ausgangssignal an dem ODER-Tor 110 verhindert wird.

Wenn ein Übersteuerungsimpuls von einem der Verstärker 101 und 102 aufgenommen wird, wird zunächst ein positiv verlaufendes Ausgangssignal erzeugt, welches von einem negativen Ausgangssignal für die Dauer der Übersteuerung gefolgt wird. Ein negatives Ausgangssignal von einem der beiden Verstärker 101 und 102 schaltet das ODER-Tor 103 für die Dauer des negativen Ausgangssignals an. Das ODER-Tor 103 hält das ODER-Tor 110 während der Dauer des negativen Signals angeschaltet, welches als Ergebnis der Übersteuerung erzeugt wird. Der monostabile Multivibrator 106 bleibt während der Übersteuerungsperiod^ nicht angeschaltet, und ein Totzeit-Signal am Ausgang des ODER-Tores 117 liegt während der Daueir der Übersteuerung an.

Wenn koinzidente positive Ausgangssignale an den Ausgängen der Verstärker 101 und 102 auftreten, schaltet sich die Koinzidenzschaltung 105 an, und ihr Ausgang schaltet wiederum einen monostabilen Multivibrator 107 an, wenn der monostabile Multivibrator

107 nicht durch ein zuvor erzeugtes Totzeit-Signal an dem Ausgang des ODER-Tores 117 außer Betrieb gesetzt wird. Der monostabile Multivibrator 107 besitzt eine festgelegte Zeitkonstante, so daß er sich selbst nach einem vorgewählten Zeitintervall abschaltet. Der Ausgang des inonostabilen Multivibrators 107 hält während dieser Zeitperiode das ODER-Tor 110 angeschaltet.

Um ein verzögertes Koinzidenzsignal an dem Ausgang des UND-Tores 116 zu erzeugen, besitzt der monostabile Multivibrator 106 eine geringere Zeitkonstante als der monostabile Multivibrator 107, so daß nach dem Ausschalten des monostabilen Multivibrators 106 das UND-Tor 116 durch den Ausgang von dem monostabilen Multivibrator 107 angeschaltet wird, wenn der monostabile Multivibrator 107 entsprechend dem Nachweis von koinzklenten Eingangsereignissen angeschaltet ist. Der Betrieb des UND-Tores 116 dauert für den Teil der Betriebsperiode des monostabilen Multivibrators 107 an, der dem Abschalten des monostabilen Multivibrators 106 folgt. Der BeTag der Verzögerung des Koinzidenzsignals ist in Übereinstimmung mit der von dem Analysator 50 benötigten Analysenzeit gewählt.

Das ODER-Tor 110 wird immer anfänglich durch das Anschalten des monostabilen Multivibrators 106 in Betrieb gesetzt und bleibt während jeder von dem ODER-Tor 103 nachgewiesenen Übersteuerung oder während des Betriebes des monostabilen Multivibrators 107 angeschaltet. Wenn das ODER-Tor 110 sich am Ende eines Totzeit-Intervalls abschaltet, wird der monostabile Multivibrator 112 für ein Rückstellintervall eingeschaltet und sein Ausgang hält das ODER-Tor 117 für die Dauer des Rückstellintervalls angeschaltet. Die Länge des Rückstellintervalls ist in

»5 Übereinstimmung mit den Erfordernissen der Impulshöhenanalysenschaltung gewählt und sorgt dafür. daß der Kanal-Impulshöhenanalysator für die Analyse anderer Eingangsimpulse bereit ist. Ein Totzeit-Signal wird somit für die gesamte Länge des Betriebes

»o des ODER-Tores 110 und der Länge der Betriebsperiode des monostabilen Multivibrators 112 erzeugt. Wegen des Aufbaues der Verstärker 101 und 102 sowie der festgelegten Zeitkonstante für die monostabilen Multivibratoren 106 und 107 ist das Totzeit-Signal

»5 immer wenigstens so lang, wie die tatsächliche Totzeit in dem Kanal-Impulshöhenanalysator 50 bei jeder beliebigen Einstellung desselben. Das Totzeit-Signal kann wie oben beschrieben oder in anderer Weise benutzt werden, um die von dem Zeitgeber 71 gelieferte

Anzeige der verstrichenen Zeit zu steuern.

In Fig. 3 ist eine Reihe von Impulszügen dargestellt. Es wurde nicht versucht, die tatsächliche Form der Signale exakt wiederzugeben, sondern die Betriebsweise der verschiedenen, in Fig. 2 gezeigten

Vorrichtungen unter verschiedenen Eingangsimpulsbedingungen darzustellen. Das erste gezeigte Ereignis ist ein nicht übersteuerndes Einzelereignis. Hier ist ein einzelner Ausgangsimpuls von dem Verstärker 101 zum Zeitpunkt A gezeigt, wob^i kein Ausgang

von dem Verstärker 102 vorliegt. Der Ausgang von dem Verstärker 101 stellt das ODER-Tor 104 an, welches wiederum den monostabilen Multivibrator 106 anstellt. Der monostabile Multivibrator 106 stellt das ODER-Tor HO an, und das ODER-Tor HO bleibt für die Dauer des Betriebes des monostabilen Multivibrators 106 angeschaltet. Das ODER-Tor 117 wird durch das ODER-Tor HO zum Zeitpunkt A angeschaltet, und der monostabile Multivibrator 112 wird zum Zeitpunkt B durch das Abschalten des ODER-Tores 110 angeschaltet. Folglich hält der monostabile Multivibrator 112 das ODER-Tor 117 für die Dauer seines Betriebs angeschaltet. Das ODER-Tor 117 schaltet kurze Zeit nach dem monostabilen Multivibrator 112 ab entsprechend einer eigenen

Verzögerung in dem Eingangskreis des ODER-Tors 117. Man kann sehen, daß der monostabile Multivibrator 107 nicht arbeitete, da der Eingang ein Einzelereignis und kein Koinzidenzereignis war. Das ODER-Tor 103 arbeitete nicht, weil das Ereignis

nicht übersteuernd war. Das UND-Tor 116 arbeitete während dieser Zeit ebenfalls nicht, da das Ereignis ein Einzelereignis war.

Das zweite Ereignis in dem Diagramm der F i g. 3 ist ein übersteuerndes Einzelereignis, welches zum

Zeitpunkt A eintritt. Das Ereignis wirrt zum Zeitpunkt A von dem ODER-Tor 104 nachgewiesen, welches den monostabilen Multivibrator 106 anschaltet; gleichzeitig werden ODER-Tore 110 und 117 an-

geschaltet. Beim Eintreten der Übersteuerung wird zum Zeitpunkt B der Ausgang des Verstärkers 101 negativ und das ODER-Tor 103 weist die Übersteuerung nach und schaltet sich an. Wenn somit der monostabile Multivibrator 106zum Zeitpunkt C abschaltet, bleiben die ODER-Tore 110 und 117 wegen des fortgesetzten Betriebs des ODER-Tores 103 angeschaltet. Zum Zeitpunkt D ist die Übersteuerung des Verstärkers 101 beendet, und das ODER-Tor 103 stellt sich ab. Das ODER-Tor 110 stellt sich ebenfalls ab, wodurch der monostabile Multivibrator 112 angeschaltet wird, um das ODER-Tor 117 für das Rückstellintervall angeschaltet zu halten. Zum Zeitpunkt E schaltet der monostabile Multivibrator 112 ab und nach kurzer Verzögerung auch das ODER-Tor 117, womit das Totzeit-Signal beendet ist. Der monostabile Multivibrator 107 arbeitet während dieser Periode nicht, da es ein Einzelereignis war. Folglich blieb auch das UND-Tor 116 während der ganzen Folge abgeschaltet.

Das nächste Ereignis, welches in Fig. 3 dargestellt ist, ist ein nichtübersteuerndes Koinzidenzereignis. Zum Zeitpunkt A treten Ausgangsimpulsereignisse an beiden Verstärkern 101 und 102 auf, so daß das ODER-Tor 104, der monostabile Multivibrator 106, der monostabile Multivibrator 107, das ODER-Tor 110 und das ODER-Tor 117 alle angeschaltet werden. Der monostabile Multivibrator 107 schaltet sich an, da die Koinzidenzschaltung 105 die Anwesenheit eines Koinzidenzereignisses von den Verstärkern 101 und 102 nachweist. Zum Zeitpunkt B schaltet sich der monostabile Multivibrator 106 ab, der monostabile Multivibrator 107 bleibt jedoch angeschaltet, so daß die ODER-Tore 110 und 117 im angeschalteten Zustand gehalten werden. Zum Zeitpunkt B schaltet sich das UND-Tor 116 an, da der monostabile Multivibrator 117 angeschaltet und der monostabile Multivibrator 106 ausgeschaltet ist. Zum Zeitpunkt C schaltet sich der monostabile Multivibrator 107 ab, welcher wiederum das ODER-Tor 110 und das UND-Tor 116 abschaltet. Der monostabile Multivibrator 112 schaltet sich zu diesem Zeitpunkt an und hält das ODER-Tor 117 in angeschaltetem Zustand. Zum Zeitpunkt D schaltet sich der monostabile Multivibrator 112 ab und eine kurze Zeit später zum Zeitpunkt E, auch das ODER-Tor 117, womit das Totzeit-Intervall beendet wird.

Das nächste Ereignis von F i g. 3 stellt ein übersteuerndes Koinzidenzereignis mit Nachimpulsen dar. An dieser Stelle soll bemerkt werden, daß Nachimpulse in Verbindung mit jedem der zuvor beschriebenen anderen Ereignisse auftreten können. Aus der nachfolgenden Beschreibung geht hervor, wie die Schaltung solche Nachimpulse behandelt. Zum Zeitpunkt A treten Koinzidenzereignisse an den Ausgängen der Verstärker 101 und 102 auf. Das ODER-Tor 104 weist das Auftreten eines Ereignisses nach, und der monostabile Multivibrator 107 schaltet sich durch die Koinzidenzschaltung 105 an, die die Koinzidenz der Ereignisse nachweist. Der monostabile Multivibrator 106und die ODER-Tore 110 und II/ werden zu diesem Zeitpunkt ebenfalls angestellt. Zum Zeitpunkt B wird durch das ODER-Tor 103 ein Übersteuern nachgewiesen, und der monostabile Multivibrator 107 befindet sich in einem angeschalteten Zustand; somit halten der monostabile Multivibrator 107 und das ODER-Tor 103 das ODER-Tor 110 in angeschaltetem Zustand. Zum Zeitpunkt C, zu dem ein einzelner Nachimpuls auftritt, weist das ODER-Tor 104 dieses Ereignis nach, der monostabile Multivibrator 106 schaltet sich jedoch nicht an, da das Signal auf seiner Verbotsleitung von dem ODER-Tor 110 liegt. Das

ά ODER-Tor 103 schaltet sich während des Impulses ab, jedoch danach wieder an. Zurückgehend zum Zeitpunkt C ist zu bemerken, daß das UND-Tor 116 sich dort einschaltet, um ein verzögertes Koinzidenzsignal zu liefern, da der monostabile Multiviui ator 106

ίο abgeschaltet ist und der monostabile Multivibrator 107 angeschaltet bleibt. Zum Zeitpunkt E tritt ein koinzidentes Nachimpuls-Ereignis ein, welches durch das ODER-Tor 104 nachgewiesen wird; der monostabile Multivibrator 107 bleibt jedoch abgeschaltet,

¹S da sein Anschalten durch die Rückkopplung des Ausganges von dem ODER-Tor 117 verhindert wird, welches angeschaltet bleibt. Das ODER-Tor 110 neigt dazu, sich im Zeitpunkt E abzuschalten, wenn es aber kurz abgeschaltet wird, schaltet es sich entsprechend der Arbeitsweise des monostabilen Multivibrators 106 wieder an. Folglich bleibt das ODER-Tor 117 zum Zeitpunkt E angeschaltet, obgleich sich das UND-Tor 116 mit dem Abschalten des monostabilen Multivibrators 107 abschaltet. Zum Zeitpunkt F

*5 endet die Übersteuerung, so daß das ODER-Tor 110 abschaltet; der monostabile Multivibrator 112schaltet jedoch an, um das ODER-Tor 117 in angeschaltetem Zustand zu halten. Der Nachimpuls, der zum Zeitpunkt G eintritt, wird durch das ODER-Tor 104 nachgewiesen, welches den monostabilen Multivibrator 106 anschaltet und das ODER-Tor 110 wieder in Betrieb setzt. Wenn das ODER-Tor 110 sich wieder anschaltet, schaltet sich der monostabile Multivibrator 112 ab, das ODER-Tor 117 bleibt jedoch angeschaltet, um das Totzeit-Signal fortzusetzen. Zum Zeitpunkt H tritt ein koinzidenter Nachimpuls auf, welcher von dem ODER-Tor 104 nachgewiesen wird. Der monostabil^ Multivibrator 107 schaltet sich nicht an, da er von dem Totzeit-Signalausgang vom ODER-Tor 117 gesperrt wird. Zum Zeitpunkt / schaltet der monostabile Multivibrator 106 ab, was das ODER-Tor 110 abschaltet. Der monostabile Multivibrator 112 wird für das Rüjkstellintervall angeschaltet bis zum Zeitpunkt J, wenn der monostabile Multivibrator 112 abschaltet. Zum Zeitpunkt K schaltet das ODER-Tor 117 ab, womit das Totzeit-Signal beendet wird.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß da^{r :}.oinzidente Nachimpulsereignis kein verzögertes Koinzidenzsignal erzeugt, da der monostabile Multivibrator 107 während des gesamten Totzeit-Signals gesperrt war, welches am Ausgang des ODER-Tores 117 gebildet wird. Dies verhindert ein falsches Ansteuern der Torschaltung 60 während des Totzeit-Intervalls.

Das Totzeit-Intervall des Szintillationszählers erstreckt sich also über die gesamte Länge des Totzeit-Signals, welches durch die Schaltung nach Fig. 2 gebildet wird. Somit mißt oder analysiert die Schaltung nur Impulse während tatsächlicher Meßzeit-Bedingungen. Dies ist durch den Aufbau der kombinierten Koinzidenz- und Totzeit-Schaltung entsprechend F i g. 2 sichergestellt. Wirksame Benutzung von Schaltungselementen wird durch die Benutzung der ausgewählten Zeitgeberintervallveränderung zwi-

sehen den monostabilen Multivibratoren 106 und 107 erreicht, um den verzögerten Koinzidenzausgang am UND-Tor 116 zu liefern, wenn der monostabile Multivibrator 106 ab- und der monostabile Multivibrator

107 anschaltet.

Wie oben angedeutet, stellt der von dem monostabilen Multivibrator 112 gebildete Rückstellteil des Totzeitintervalls sicher, daii die Länge des Totzeit-Signals groß genug ist, um die Möglichkeit des Signalisierens von Koinzidenz zu der Torschaltung 60 auszuschließen, bevor Totzeit-Bedingungen im Kanal-Impulshöhenanalysator 50 verschwunden sind. Die' Schaltung bleibt daher tot, bis sichergestellt ist, daß der Kanal-Impulshöhenanalysator 50 bereit ist, den nächsten eintreffenden Impuls zu analysieren. Die ODER-Tore 103 und 104 weisen alle positiven und negativen Signalabweichungen an den Ausgängen der

Verstärker 101 und 102 nach, was einen Totzeit-Zustand einschließlich Basislinienverschiebungen einschließt.

Es können selbstverständlich verschiedene andere Schaltungen logischer und zeitbestimmender Schaltungselemente, abweichend von Fig. 2, verwendet werden, um das Gesamtergebnis der Bildr.ng verzögerter Koinzidenz- und Totzeit-Signale zu erreichen. Die Auswahl bestimmter Zeitgeberintervalle bei dem

ίο Betrieb der monostabilen Vibratoren 106, 107 und 112 ist auf der Basis der Schaltungserfordernisse, insbesondere den Erfordernissen des Impulshöhcnaniaiysenkanals oder der Kanäle, getroffen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Flüssigkeits-Szintillationszählermit zwei Fotovervielfachern, den Fotovervielfachern nachgeschalteten Vorverstärkern, einer den Ausgängen der Vorverstärker nachgeschalteten Impulssummierschaltung, einer ebenfalls den Ausgängen der Vorverstärker nachgeschalteten Koinzidenzschaltung, einem der Impulssummierschaltung nachge- *° schalteten, eine Totzeit aufweisenden Kanal-Impulshöhenanalysator, einer dem Ausgang des Kanal-Impulshöhenanalysators nachgeschalteten Torschaltung, die durch Ausgangstorimpulse der Koinzidenzschaltung angesteuert wird, einem der *5 Torschaltung nachgeschalteten Impulszähler sowie einem mit dem Impulszähler verbundenen Zeitgeber, gekennzeichnet durch eine die Koinzidenzschaltung (105) mit umfassende Totzeitkorrekturschaltung (100), die an die Ausgänge ^ao der Vorverstärker (31, 32) angeschlossen ist, die außerdem einen Totzeitsignale erzeugenden Totzeitsignalgenerator (110,112,113,117) aufweist, der sowohl von den Ausgangsimpulsen jedes Fotovervielfachers (21,22) für sich als auch von den "5 Ausgangsimpulsen der Koinzidenzschaltung (105) angesteuert wird und dessen Ausgangssignale während ihrer Dauer einerseits den Zeitgeber (71) und andererseits die Ausgangssignale der Koinzidenzschaltung (10S) sperren, wobei den von den Impulsen der Fotovervie'facher (21, 22) angesteuerten Eingängen des Totzeitsignalgenerators (110, 112, 113, 117) eine Totzt.. ^steuervorrichtung (101,102,103,104, 106, 108) vorgeschaltet ist, die die Dauer der Totzeitsignale auf Grund der Dauer des Fotovervielfacherausgangsimpulses in der Weise steuert, daß sie mindestens so lang wird wie die Dauer der Totzeit des Kanal-Impulshöhenanylsators (50).

2. Flüssigkeits-Szintillationszähler nach An-Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Totzeitsteuervorrichtung (101, 102, 103, 104, 106, 108) der Totzeitkorrekturschaltung (100) zwei je einem der Fotovervielfacher (2Ϊ, 22) nachge- »chaltete Verstärker (101, 102) enthält, die so ausgebildet sind, daß sie bei Übersteuerung Ausgangsimpulse einer Dauer erzeugen, die der längsten möglichen Totzeit entspricht, die sich auf Grund des betreffenden Impulses im Kanal-Impulshöhenanalysator (50) bei irgendeinem vorgewählten Amplitudenbereich ergibt, daß die Totzeitkorrekturschaltung (100) zwei jeweils mit den Ausgängen der Verstärker (101,102) verbundene Oder-Schaltungen (103; 104, 106) enthält, von denen die eine (104, 105) einen Impuls vorgegebener Dauer abgibt, wenn mindestens von einem der Verstärker (101, 102) ein Eingangsimpuls zu Ihr gelangt, während die andere (103) einen Ausangsimpuls liefert, solange mindestens einer der 'erstärker (101, 102) einen Übersteuerungsimuls abgibt, daß ferner die Koinzidenzschaltung 105) mit den Ausgängen der Verstärker (101, 02) verbunden ist, daß eine weitere im Totzeitsinaigenerator (110, 112, 113, 117) enthaltene )der-Schaltung (110) mit den Ausgängen der leiden anderen Oder-Schaltungen (103; 104, IO6) und der Koinzidenzschaltung (105) verbunden ist und einen Ausgangsimpuls dann und so lange erzeugt, als an einem der drei Eingänge ein Impuls anliegt, und daß schließlich die Totzeitkorrekturschaitung (100) eine Und-Schaltung (116) enthält, von deren Eingängen einer mit dem Ausgang der Koinzidenzschaltung (105) und der andere mit dem Ausgang derjenigen (104, 106) der den Verstärkern (101, 102) unmittelbar nachgeschalteten Oder-Schaltungen verbunden ist, die die Ausgangsimpulse vorgegebener Dauei liefen.

3. Flüssigkeits-Szintillationszähler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Totzeitsignalgenerator (110, 112,113,117) eine Totzeitzusatzsignaleinrichtung (112,115) enthäU, die an den Ausgang der der Koinzidenzschaltung (105) nachgeschalteten Oder-Schaltung (110) angeschlossen ist und bei Aufnahme eines Totzeitimpulssignals einen Ausgangsimpuls vorgegebener Dauer erzeugt, der dem einen Eingang einer weiteren Oder-Schaltung (117) zugeführt wird, deren anderer Eingang mit dem Ausgang der der Koinzidenzschaltung (105) nachgeschalteten Oder-Schaltung (110) und deren Ausgang mit einem Sperr-Eingang eines der Koinzidenzschaltung (105) nachgeschalteten Monovibrator (107) verbunden ist, und daß der Ausgang der der Koinzidenzschaltung £105) nachgeschalteten Oder-Schaltung (110) mit einem Sperreingang der der Und-Schaltung (116) vorgeschalteten Oder-Schaltung (104. 106) verbunden ist.

4. FUissigkeits-Szintillationszähler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Ausgangsimpulses der Koinzidenzschaltung (105) größer ist als die Dauer des Ausgangsimpulses der den Verstärkern unmittelbar nachgeschalteten auf die Übersteuerungs-Impulse ansprechenden Oder-Schaltung (103) und daß zwischen dem Ausgang der Koinzidenzschaltung (105) und der Und-Schahung (al6) ein Umkehrverstärker (114) liegt, so daß die Und-Schaltung (116) ein Ausgangssignal nur während des Zeitintervall liefert, in dem ein Ausgangssignal der Koinzidenzschaltung (105), jedoch kein Ausgangssignal der der Und-Schaltung (116) vorgeschalteten Oder-Schaltung (104, 106) erscheint.

5. Flüssigkeits-Szintillationszähler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker (101, 102) so ausgebildet sind, daß sie bei Auftreten eines nichtübersteuernden Eingangsimpulses 3m Ausgang einen von ihrer Ruhespannung in einer Polaritätsrichtung abweichenden Impuls und bei Auftreten eines übersteuernden Eingangsimpulses einen davon in der anderen Polaritätsrichtung abweichenden Impuls liefern, daß ferner die den Verstärkern (101,102) unmittelbar nachgeschaltete und der Und-Schaltung (116) vorgeschaltete Oder-Schaltung (104) einen ihr nachgeschalteten Monovibrator (106) aufweist, und daß je ein Eingang der der Koinzidenzschaltung (10ä) nachgeschalteten Oder-Schaltung (110) einzeln mit den Ausgängen der beiden Monovibratoren (106, 107) und der auf Übersteuerungsimpulse ansprechenden Oder-Schaltung (103) verbunden ist, so daß die der Koinzidenzschaltung nachgeschaltete Oder-Schaltung (110) ein Impulssignal einer Dauer erzeugt, die der gemeinsamen Dauer der Ausgangssignale von der Übersteuerungs-Oder-Schaltung (103) und den beiden Monovibratoren (106, 107) entspricht.

6, Flüssigkeits-Szintillationszähler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Totzeitzusatzsignaleinrichtung einen weiteren Monovibrator (112) aufweist, der die Dauer der Zusatzsignale bestimmt.

7. Fliissigkeits-Szintillationszähler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauer des der Koinzidenzschaltung (105) unmittelbar iiachgeschalteten Monovibrators (107) größer ist als die Impulsdauer des der auf nicht übersteuerte Impulse der Verstärker (101, 102) ansprechenden Oder-Schaltung (104) nächgeschalteten Monovibrators (106), und daß die Und-Schaltung (116) noch mit dem Ausgang der Koinzidenzschaltung (105) über den dieser nach- 'S geschalteten Monovibrator (107) verbunden ist.