DE2027215A1

DE2027215A1 - Scintillationskamera

Info

Publication number: DE2027215A1
Application number: DE19702027215
Authority: DE
Inventors: Ronald Joseph Cheshire Mueller Peter Gustav Guilford. Bailey Homer Maxwell North Haxen Conn Martone (VStA) H05g
Original assignee: Picker Corp
Current assignee: Philips Nuclear Medicine Inc
Priority date: 1969-06-18
Filing date: 1970-06-03
Publication date: 1971-01-14
Also published as: DE2027215B2; GB1285837A; JPS512271B1; DE2027215C3; US3718833A; CA924817A

Description

^{4 Λ} · ' ⁵¹" ^/w 28. Mai 1970

PICKER CORPORATION

Scintillationskamera.

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Verbesserung der % Qualität von Abbildern, die von Scintillations-Kameraanlagen erzeugt werden.

Für die Diagnose bestimmter Krankheiten werden den Patienten radioaktive Isotope appliziert. Zahlreiche applizierte Isotope haben die Eigenschaft, sich in bestimmten Arten von Geweben zu konzentrieren, oder nicht zu konzentrieren oder in einem geringeren Maß in anderen Arten von Geweben zu konzentrieren. Jod 137 sammelt sich beispielsweise in der Schild- * drüse. Das graphische Abbild, welches erzeugt wird, um die räumliche Verteilung und Konzentration dieses Isotops in der Schilddrüse darzustellen, liefert ein Abbild der Schilddrüse selbst. Dieses Abbild ist nützlich für die Diagnostizierung des physischen Zustandes eines Patienten.

Voirichtungen zur Erzeugung graphischer Abbilder der Verteilung eines Isotops in einem Subjekt sind als Scanner oder Kameras bekannt. Kameras verbleiben stationär in Bezug auf

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auf den Patienten, während das graphische Abbild der räumlichen Verteilung eines Isotops entwickelt wird. Viele Kameras enthalten einen relativ großen scheibenähnlichen Scintillationskristall, die zur Wechselwirkung mit der von einem Patienten ausgesandten Strahlung angeordnet sind. Das Scintiliationskristall erzeugt Lichtenergie bei der V/echselwirkung
mit hochenergetischer elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise Gammastrahlen. Üiese Lichtenergie tritt in der
Form von Blitzen oder Scintillationen auf.

Eine photoempfindliche Schaltung ist im allgemeinen dem Scintillationskristall zugeordnet, um ein elektrisches Signal
zu erzeugen, welches die Intensität und die Lage einer gegebenen Scintillation in dem Kristall anzeigt. Im allgemeinen
enthält eine derartige Schaltung eine Anzahl von Photoelektronenröhren, die in der Nähe des Kristalls angeordnet sind
und die Signale erzeugen, die proportional zu der Intensität einer Scintillation und umgekehrt proportional zu ihrem Abstand von einer gegebenen Photοelektronenröhre sind« Üblicherweise werden Collimatoren zwischen den Kristallen und den
Strahlenquellen angeordnet.

Eine gegebene Scintillation in dem Kristall führt zu einer
Zahl von simultanen Ausgangssignalen an den Fhoto@lektrom@n-

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röhren. Diese Signale werden von einer elektrischen Schaltung verstärkt und verarbeitet, die wiederum mit einer Kathodenstrahlröhre (CKr) eines Oscilloskopen verbunden ist. Eine bevorzugte Schaltung für die Verarbeitung derartiger Signale
ist im einzelnen in den Anmeldungen beschrieben, auf die unten Bezug genommen wird. Eine derartige Schaltung enthält, kurz gesagt, Summierungs- und Verhiiltnis-Kreise, die den Ort einer ~

gegebenen Scintillation auf den X- und Y-Achsen eines angenommenen, gewählten Koordinatensystems auf dem Scintillationskristall bestimmen. Die elektrische Information betreffend
die Lagen der Scintillationen auf dem Kristall wird digitalisiert und dann zurückverwandelt in analoge Ausgangssignale. Der analoge Ausgang wird an horizontale und vertikale Ablenkungselemente der Kathodenstrahlröhre gelegt.

Diese Schaltung bestimmt außerdem, ob eine nachgewiesene μ

Scintillation von Strahlung innerhalb eines gewünschten Bereiches von Energiepegeln resultiert. Die Schaltung blendet die Kathodenstrahlröhre ab, wenn die nachgewiesene Strahlung außerhalb des gewünschten Energiepegelbereiches liegt. Wenn eine gegebene Scintillation innerhalb eines gewünschten Intensitätsbereiches liegt, veranlaßt die Impulshöhenanalysen-Schaltung die Kathodenstrahlröhre, einen Elektronenstrahl

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auf den Schirm der Röhre zu richten. Der Strahl ist im Verhältnis der Ausgangssignale der X- und Y-Achsen-Summierungsund Verhältniskreise abgelenkt » Ein erleuchteter Punkt oder Fleck auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre wird somit an einer Stelle auf der Röhre erzeugt, die der Stelle der Scintillation in dem Scintillationskristall entspricht. Im allgemeinen wird der Strahl in hohen Frequenzintervallen abgeblendet, während er auf den Schirm einer gegebenen Stelle gerichtet wird, so daß ein erleuchteter Fleck auf dem Schirm tntsächlich durch eine Folge von nicht abgeblendeten Strahlen herrührt, die auf den Schirm auftreffen.

Einige bekannte Scintillations-Kameraanlagen sind vom Analog-Typ und bestimmte Probleme sind mit der richtigen Lokalisierung der Scintillationen unterschiedlicher Intensitäten verbunden. Eine Lösung ist in der parallel deutschen Patentanmeldung Nr. P 19 3<J ßöl.3 vorgeschlagen worden. Bei den Kameras vom digitalen Typ wird die Information betreffend die Lage der Scintillationen digitalisiert und dann in analoge Signale, wie erwähnt, zurückverwandelt, so daß die Stellen der Scintillationen mit unterschiedlichen Intensitäten relativ genau reproduziert werden. Bei digitalen Anlagen ist jedoch, da in 3er Praxis nur eine begrenzte Anzahl von Kanälen verwendet

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werden kann, die Zahl der möglichen Stellen beleuchteter Punkte auf einer Kathodenstrahlröhre begrenzt· Bei exner bekannten Scintillationskamera-Anlage "Dynacamera" der Picker Corporation, White Plains, i\ew York, sind beispielsweise 7850 derartiger beleuchteter Stellen möglich.

Die auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre in diesen zuletzt genannten Anlagen erzeugten Abbilder werden zuweilen als "Raster" bezeichnet, da das Abbild, welches auf dem Schirm erzeugt wird, etwa in der Erscheinung ähnlich einem Fernsehbild ist. Die Bezeichnung "Raster" bedeutet jedoch ein Abbild, welches mittels eines schwenkenden Strahles, wie dem einer Fernsehbildröhre, erzeugt wird, und daher ist diese nicht, genau gesagt anwendbar auf das Abbild, welches auf der Kathodenstrahlröhre einer digitalen Scintillationskamera— Anlage erzeugt wird.

Das von der Kathodenstrahlröhre eines derartigen Systems erzeugte Abbild ist das Ergebnis des Elektronenstrahls, welcher von Stelle zu Stelle auf dem Schirm aus Scintillationen an entsprechenden Stellen in dem Scintillationskristall abgelenkt wird. Der Strahl wird abgeblendet, wenn die Ablenkungssignale zu den Elementen sich ändern, so daß der Strahl keine Spur auf dem Schirm hinterläßt.

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Wegen der begrenztem Zahl der möglichen beleuchteten Stellen auf dem Schirm erscheint das Abbild gitterartig, ähnlich einem Halbton-Zeitungsbild, entsprechend den diskreten« getrennten beleuchteten S.eilen auf dem Schirm« Diese Abbilder, obgleich für zahlreiche diagnostische Zwecke sehr geeignet, haben wegen ihrer gitterartigen Erscheinung in der Vergangenheit eines gewissen Maßes an Bestimmtheit gemangelt·

über das Erzeugen von Abbildern auf den Oszilloskopenschirraen haben die genannten Systeme auch andere Arten von Datenverarbeitungsfunktionen ausgeführt, die erforderten., daß die analogen Ausgangssignale von der Datenverarbeitungsschaltung rückdigitalisiert wurden. Wenn die Analoginforraatiora zurück digitalisiert wird, so erschien das Endprodukt der Datenverarbeitungsvorgänge nicht optimal als Ergebnis des Redigitalisierungsvorganges·

Die Erfindung sieht einen Glättungskreis zur Überlagerung zyklischer, nichtharmonischer Wellenformen auf Analogsignale vor, die aus digitalisierter Information zum Zwecke der Qualitätsverbesserung von Abbildern oder der von dem System erzeugten Daten zurückverwandelt wurden.

Die Erfindung sieht weiter eine Scintillationskamera-Anlage vor, bei der ein auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre erzeugtes Abbild durch eine Anzahl diffusen beleuchteten Stellen oder Flecken gebildet ist, wodurch eine Trennung zwischen benachbarten beleuchteten St eilen verringert wird, um ein im wesentlichen kontinuierliches, getöntes Abbild verbesserter Qualität zu erzeugen. Dieses Abbild nähert sich der Erschei- ^

iiung einer kontinuierlich getönten Schwarz-Wei Ji-Photographie,

Die Erfindung sieht 'eine neue und verbesserte Scintillationskamera-Anlage vor mit einer Scintillationskamera-Schaltung zur Verarbeitung elektrischer Information betreffend die Stelle und die Intensität der Scintillationen in der kamera. Diese Schaltung wirkt zur Digitalisierung von Signalen von der Kamera und zur Umwandlung der digitalisierten Information in Analogsignale. Eine Glättungskreiseinrichtung ist zur Über- Λ lagerung zyklischer, nichtharmonischer Wellenformen auf die Analogsignale'vorgesehen, um die Qualität der Kathodenstrahlröhren-Abbilder oder andere von der Anlage erzeugte Daten zu verbessern, um Abbilder auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre oder für weitere Datenverarbeitungsvorgänge zu erzeugen. Die Glättungskreiseinrichtung bewirkt relativ geringfügige Ablenkungen des Kathodenstrahlröhren-Strahles unabhängig von

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BADORiOlNAL.

abgefühlten Scintillationen. Dies bewirkt, daß der Strahl einen Fleck auf dem Schirm erzeugt, der von einer Anzahl von beleuchteten um eine Stelle gestreuten Daten gebildet ist, auf die der Strahl sonst dauernd gerichtet wäre. Es soll betont werden, daß bei einer bevorzugten A.usführungs-

form die geringfügigen Strahlablenkungen, die von dem Glättungskr eis hervorgerufen werden, mit einer Frequenz auftreten, die niedrig ist im Vergleich zu der Abblendfrequenz des Strahles, so daß die einzelnen beleuchteten Punkte erzeugt werden. Ein Fleck oder ein Kollektivpunkt, der so erzeugt ist, ist etwas diffus, und von einer Intensität, die als Funktion des Kadialabstandes von der Mitte abnimmt.

Wenn eine derartige Glättungsschaltung in Verbindung mit einer Scinti1lationskamera-Anlage der beschriebenen Art benutzt wird, ibt das Abbild eines Organe oder dergleichen, was untersucht wird, aus einzelnen diffusen Flecken auf dem Schirm zusammengesetzt, die den Anschein eines getönten, nahezu zusammenhängenden oder kontinuierlichen Abbildes geben*

Die Glättungskreiseinrichtung enthält X- und Y-Acheenausgange, die mit den X- und Y-Achsenschaltungen der Anlage verbunden sind. Ausgangswellenformen von dem Glättungekreis werden der an die jeweiligen Kathodenstrahlröhrenablenkungselemente

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angelegte Spannung überlagert. Die an die Strahlablenkungselemente angelegte Spannung variiert so entsprechend den Ausgangswwllenformen der Glattungskreisexnrichtung.

Vorzugsweise enthält die Glattungskreisexnrichtung zwei Kreise, die unabhängig voneinander ähnliche Ausgangswellenformen erzeugen.

Der Ausgang des einen Kreises wird an den X-Achsen-Strahlablenker, der Ausgang des anderen Kreises an den Y-Achsen-Strahl-Ablenker gelegt.

Jeder Kreis enthält einen spannungsempfindlichen wellenformenden Kreis zur Erzeugung zyklischer Spynnungswellenformen mit positiv verlaufenden und negativ verlaufenden Spitzen, die durch geneigte Abschnitte mit relativ konstanter Neigung M

voneinander getrennt sind, Diese Wellenform wird verstärkt und an die jeweiligen Strahlablekungseinrichtungen in der Kathodenstrahlröhre angelegt.

Die geneigten Abschnitte der Wellenform sind im wesentlichen von längerer Dauer als die Spitzen, so daß die Verteilung der Punkte an einer gegebenen Stelle auf dem Schirm benachbart

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dern Mittelpunkt der Stelle dicht und radial fortschreitend von der Mitte zunehmend dünner wird» Diese Punktverteilung folgt einer Gauss- oder Normalverteilungskurve und.der beleuchtete Fleck, oder Koliektivpunkt, wird als Gauss-Punkt bezeichnet.

Die Glättungskreise, die im wesentlichen die gleichen Schaltungsausgestaltungen haben, erzeugen Wellenformen an den Ausgängen jedes dieser Kreise, die nicht synchron und nicht harmonisch zueinander sind. Vorzugsweise ist die Frequenz des einen Glättungskreises relativ zu der Frequenz des anderen in begrenztem Maße einstellbar· Die Amplituden dieser Wellenformen sind ebenfalls einstellbar, um den. Durchmesser der Flecken auf dem Schirm zu variieren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Amplitude der Ausgangswellenformen der Glättungsschaltung variiert werden, um die Kontinuität des Bildes auf dem Kathodenstrahlröhrenschirm steuerbar zu verändern.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus der Darstellung von Ausfüh— rungsbeispielen sowie aus der nachfolgenden. Beschreibung.

BAD

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Scintillations-Kamera-Anlage nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Glnttungsschaltung, die Teil der Anlage nach Fig. 1 bildet,

Fiji« 3 »fell en formen, die von verschiedenen Abschnitten der Glattungsschaltung erzeugt sind,

Fig. k einen Vergleich der Ausgangsspannungsvrellenformen, die von getrennten Glattungskreisen erzeugt sind, wie sie an die X- und Y-Achsen-Strahl-Ablenkungseinrichtungen in einer Kathodenstrahlröhre gelegt werden, und

Fig. 5 eine zusätzliche glättende Wellenform.

Fig. 1 zeigt eine Scintillationskamera-Anlage 10 entsprechend der vorliegenden Erfindung, mit einer Kamera 11 zur Bestimmung der Stelle und Intensität von Strahlung in einem gegebenen Subjekt, Signalverarbeitungseinheiten 12, 13, 1.4, die mit der Kamera 11 zur Behandlung elektrischer Ausgangssignale von der Kamera angeschlossen sind, und eine Oszilloskopeneinheit 15, die mit den Signalverarbeitungseinheiten 12, 13, l4 verbunden

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ist, um ein sichtbares Abbild eines Anteils der Strahlung, die von der Kamera 11 nachgewiesen wird, zu schaffen.

Die Kamera 11 enthält einen Scintillationskristall 20 (schematisch gezeigt), der beliebig, durch X- und Y-Achsen, in Quadranten unterteilt ist. Eine Anzahl von Photoelektronenröhren ist benachbart dem Scintillationskristall zur Erzeugung elektrischer Signale entsprechend der Stelle und Intensität von Scintillationen in dem Kristall zu bilden, die durch auf das KristallmateriaVauftreffende Strahlung bewirkt werden. Die Kamera 11 enthält X-Achsen-Ausgänge 21, 22, Y-Achsen-Ausgänge 23, 2k und einen Z-Achsen-Ausgang 25» Das Z-Achsen-Ausgangssignal entspricht der Intensität einer gegebenen, von der Kamera nachgewiesenen Scintillation. Die Erzeugung von Signalen mittels Photoelektronenröhren in einer Kamera erfolgt nach Art einer Kamera, die von Anger "Scintillation Camera", Review of Scientific Instruments, Januar 195Ö» Seite 27, offenbart ist.

Die Signalverarbeitungseinheit 12 ist mit den X-Achsen-Ausgängen der Kamera 11 verbunden und dient der Digitalisierung der Analoginformation, die von der Kamera aufgenommen wird, und dann der Rückverwandlung der digitalisierten Information in ein Analogsignal. Die zurückverwandelten Analogsignale werden an den X-Achsen-Eingang des Oszilloskopen gelegt. Die

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Y-Achsen-Signalverarbeitungseinheit Ik ist im wesentlichen mit der Einheit 12 identisch; dementsprechend erzeugt sie
verstärkte zurückverwandelte Analogausgangssignale an den
Y-Eingiing des Oszilloskopen 15 an nachgewiesenen Scintillationen in der Kamera 11.

Da die Computer die elektrischen Daten, die zu den Einheiten M 12, lk von der Kamera übertragen werden, digitalisieren,
neigen die Analogstrahlablenkungssignale, die an die X- und Y-Eingänge des Oszillospkopen 15 übertragen werden, dazu, . bestimmte Signalpegel zu haben, entsprechend der begrenzten Anzahl von Kanälen in den Eihheiten 12, Lk.

Die Einheit 13 bildet ein Sciiüllations-"Fenster" und erzeugt Ausgangssignale entsprechend der nachgewiesenen Intensität der bestimmten Scintillationen, Scintillationen mit Intensitäten größer als ein gegebener hoher Pegel, oder niedriger als ein gegebener niedriger Pegel, werden ausgeschaltet,
d.h. der Elektronenstrahl bleibt entsprechend diesen Signalen abgeblendet. Ventilationen mit Intensitäten zwischen dem oberen und dem unteren Pegel erzeugen AusgangssignaLe, die auf den Z-Eingang des üsziLioskopen 15 gegeben werden, um dan
Strahl hellzutasten. Dementsprechend enthält die Einheit 13 einen Z-Achsen-Verstärker, einen ImpulshöhenseLektor, sowie

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eine Impulsformer- und Verzögerungsanordnung. FunktionelIe und aufbaumäßige Details einer Einheit ähnlich der Einheit 13 sind in der deutschen Patentanmeldung Nr. P 19 31 917.6 vorgeschlagen worden*

Die üszilloskopeiiheit 15 enthält einen Üszilloskopera 30» der, zum Zwecke der Beschreibung, als elektrostatischer Bildschirm angenommen wird. Es kann jedoch auch ein elektromagnetischer Bildschirm benutzt werden. Der Oszilloskop 30 enthält eine Rathodenstrahlröhre (CRT) 3I mit eineiia Schirm 32, einer schematisch dargestellten Elektronenstrahl erzeugenden Elektrode 33 sowie X- und Y-Ablenkungsplatten 3^9 35s ebenfalls schematisch dargestellt. Die Elektronenstrahlelektrode 33 ist mit der Einheit I3 derart verbunden, daß, wenn eine Scintillation mit einer Intensität innerhalb eines gegebenen Bereiches in dem Scintillator auftritt, die Einheit 13 ein Auagaiigssignal erzeugt, welches auf die Elektrode 33 zur Antastung des Elektronenstrahls übertragen wird, wie erwähnt.

Während der Periode, in der die Einheit 13 den Strahl antastet, wird der Strahl periodisch abgeblendet, so gegebene beleuchtete Stelle auf dem Schirm durch ©lasen intermittierenden Strahl gebildet wird. Dieses periodische Abblen den das Strahles kann beispielsweise Z-Mikrosskiimdem alle

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30 Mikrosekunden auftreten.

Die Stolle des bleuchteten Fleckes auf dem Schirm 32 ist durch die Signale an den Ablenkungsplatten. Jk, 35 bestimmt. Eine Scintillation mit einer Intensität innerhalb des gewünschten Bereiches wird an der Kamera 11 nachgewiesen und Information betreffend die Stelle entlang den X- und Y-Achsen des Kristalls 20 wird auf die Einheiten 12, l'l übertragen, die Ablenkungssignal»* an die Platten £, Jl liefern. Nachdem die Platten in die Lage versetzt sind, den Strahl zu richten, wird der Strahl durch die Z-Achsen-Einheit angetastet und auf eine bestimmte Stelle auf dem Schirm 32 gerichtet.

Der Strahl vird dann abgeblendet und eine nachfolgende Scintillation in dem Kristall 20 erzeugt Ablenkungssignale an den Platten 3*i, 35. Der Strahl wird wieder angetastet, um einen beleuchteten Fleck einer anderen diskreten Stelle auf dem Schirm 32-zu erzeugen. Somit trifft der Elektronenstrahl auf verschiedene ateilen des Schirmes in Abhängigkeit von den Stellen der Scintillationen in dem Kristall 20 auf. Dementsprechend -wird ein Abbild des Untersuchungsbereiches erzeugt, das aus einer Reihe von verschiedenen, getrennten beleuchteten Flecken auf dem Schirm 3² besteht. Wegen der Natur der rückverwandelten Analogsignale von der Einheit 12, 14 ist das auf dem Schirm 32 erzeugte Abbild nicht kontinuierlich,

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BAD ORlGiNM.

sondern hat eine gitterähnliche Erscheinung entsprechend diesem im Abstand angeordneten beleuchteten Flecken.

Die dargestellte Oszilloskopeneinheit 15 enthält ferner eine Glättungskreiseinrichtung 14 zur Verringerung des gitterähnlichen Effektes des Abbildes auf dem Schirm 32. Die Glättungskreiseinricl*mg 14 verwischt einzelne Flecken auf dem Schirm, um ein im wesentlichen zusammenhangendes getöntes Abbild zu erzeugen, rfie man aus Fig. 1 ersieht, !seist die Glättungskreiseinrichtung 40 Aufgänge 4l, 42 auf, die mit den X- und Y-Eingängen des Oszilloskopen verbunden sind. Die Ausgänge der Glättungsschaltung überlagern den Ablen- #ungssignalen von den Einheiten 12, l4 zyklisch variierende Wellenformen. Diese wellenformen sind unabhängig von Scintillationen, die von der Kamera 11 nachgewiesen werden können, und führen daher zu geringfügigen Ablenkungen des Elektronenstrahles, während dieser auf eine bestimmte Stelle auf dem Schirm 32 eingestellt ist.

Bei der bevorzugten Anlage ist die Frequenz der zyklischen Wellenform, die von der Glättungskreiseinrichtung erzeugt wird, niedrig im Vergleich zu der Frequenz, mit der der Strahl abgeblendet wird, während dieser sich auf eine bestimmte. Stelle auf dem Schirm richtet. Daher 1st der beleuchtete

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Fleck auf dem Schirm aus einer Reihe von Punkten zusammengesetzt und der Fleck, oder der Kollektivpunkt, ist diffus. Da der auf dem Schirm erzeugte Fleck leicht verwischt ist, ist die Größe der einzelnen Flecken, die auf dem Schirm erzeugt werden, größer als sonst und die Kontinuität des auf dem Schirm erzeugten Abbildes wird beachtlich verbessert.

Die Einheiten 12,' 14 können, außer ihrer Zuordnung zu dem Oszilloskopen, darüber hinaus mit einer Datenverarbeitungsanlage (nicht dargestellt) zusammenarbeiten, die zur Erzeugung verschiedener Arten von Information betreffend die von der Kamera nachgewiesene Strahlung dient. In einigen Fällen muß diese Datenverarbeitungsanlage die Signale von den Signalverarbeitungseinheiten redigitalisieren. In diesem Zusammenhang wurde gefunden, daß Wellenformen, die den von diesen Einheiten erzeugten Analogsignalen überlagert werden, notwendig M sind, um die Datenverarbeitungsanlage mit optimalen Ergebnissen zu betreiben.

Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Die Glättungsschaltuiig 14 isnbh'dlt einen Kraft Versorgungsabschnitt 43 mit einer Gleichstromkraftquelle (nicht dargestellt), einen Steuerschalter 44, einen Belastunggwiderstand Rl und eine FiIterkapazität Ci. Dar Kraftversorgungsabschnitt 43 überträgt Gleich—

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Stromkraft auf erste und zweite Glättungskreise 45, 46, die zwischen die Kraftversorgung und die Ausgänge 41» 42 geschaltet sind. Die Kreise 45, 46 erzeugen Ausgangsspannungs-Wellenforänen, die auf die X- und Y-Ablenkungsplatten der Kathodenstrahlröhre gegeben werden,, Während die Ausgänge 4l, 42 schematisch -verbunden suit den X- und Y-Eingängen des Bildschirmes 30 dargestellt sind, ist klar, daß diese Ausgänge die X- und Y-Sc halt «ing auch an anderen geeigneten Punkten zur Überlagerung auf die X- und Y-Lagesignale angeschlossen werden können, wie swor erwähnt« Bei einem bevorzugten Aufbau sind die ZusamraeMf iigöüg und die Normal wer te aller Komponenten des Kreises 45 die gleichen wie in dem Kreis'46. . Aus diesem Grunde ist nur der Kreis 46 dargestellt und beschrieben=

Der Kreis 46 ist mit der Kraftversorgung über einen Leiter 47 verbunden und enthält einen Oszillator 50s der an die Kraftversorgung %3 zur Erzeugung einer Reihe von^iegativ verlaufenden Impulsen (Fig. 3j Kurve 50) angeschlossen ist* Der Ausgang des Oszillators 50 ist mit einem Flip-Flopoder bistabilen Multivibratorkreis 51 verbunden» Das Flip-Flop 51 eraeugi einem Rechteckwellenausgang (Fig* 3n Kurve 51)· Der Rechteckvrellena-usgang von dem Flip-Flop wird auf einen Integrator 5^ übertragen, der die Rechteckwelle zur ISrzeugung einer- Sägesahn-Ausgangswellenforra (Figo 3» Kurve

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52) integriert. Diese Sägezahnwelle wird in einem zweistufigen Verstärker 53 verstärkt und über einen spannungsempfindlichen wellenbildenden Kreis 54 gelegt.

Der Oszillator 50, das Flip-Flop 51, der Integrator 52 und der Verstärker 53 sind üblicher Art, so daß ihre Funktionsweise nicht im einzelnen beschrieben zu werden braucht.

Der wellenbildendt? Kreis 5'i überträgt eine zyklische rfelle (Fig. 3i Kurve i>4) auf einen Ausgangsverstärker 551 der an die Y-Ablenkungsplatte der Kathodenstrahlröhre über einen Koppelkondensator C2 angeschlossen ist. Der Koppelkondensator C2 ermöglicht, daß die Ausgangsspannungswellenfortn (Fig. 4, Kurve 55) an die Ablenkungsplatten der Kathodenstrahlröhre angelegt werden kann, unabhängig von dem Signalpegel, der an der Y-Ablenkungsplatte von der Einheit 14 aufrechterhalten wird.

Der wellenformende Kreis 54 formt den Sägezahn in eine hochfrequente zyklische Welle mit einer Periode von etwa.250 Mikrosekunden und einer Gestalt oder Form, die noch im einzelnen beschrieben wird. Der wellenformende Kreis 54 enthält eine Koppelkapazität C3> die in Reihe mit einem Widerstand 60 zwischen den AusgangsVerbindungspunkt 6i des Verstärkers

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BAD 0RIGtf4M. ,

einen Verbindungspunkt 62 geschaltet ist» Entgegengesetzt gepolte Dioden 63» 64 sind parallel mit dem Widerstand. 60 geschaltet. Widerstände 651 66 bilden einen Spannungsteiler zwischen der Kraftleitung 4? und Erde und errichten einen Gleihstrombezugspegel an dem Verbindungspunkt 62, an den die Sägezahnwelle mittels der Kapazität C3 gekoppelt ist. rfenn der Spannungspegel an dem Verbindungspunkt 6l relativ zu der Spannung an dem Verbindungspunkt .,-62 ansteigt, leitet der Widerstand 60, was zu einem nahezu linear ansteigenden Spannungspegel an dein Verbindungspunkt 62 führt. Wenn die Spannung über den Widerstand 60 bis zur Vorwärtsschwellenspannung der Diode 63 ansteigt, leitet die Diode 63, um eine rasch positiv verlaufende Spannung an dem Vsrbindungspunkt 62 zu erzeugen. Die Diode 63 leitet weiter während die Sägezahnwelle ansteigt, und fällt relativ zu dem Bezugspegel und dieses Leiten der Diode liefert eine positiv verlaufende Spitze an dem Verbindungspunkt 62.

Wenn die Spannnng an dem Verbindungspunkt 6l unter die Schwellenspannung der Diode 63 fällt, steuert der Widerstand 60 wieder das Leiten, um einen im wesentlichen linear abfallenden Spannungspegel an dem Verbindungspunkt 62 zu erzeugen. Diese Verminderung des Spannungspegels an dem Verbindung spunkt 6l läuft weiter, so daß der Spannungspegel an

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BAD ORiGtNAL

dem Verbindungspunkt 61 negativ in Bezug auf den Spannungspegel an dem Verbindungspunkt 62 ist. Wenn die Spannung über dem Widerstand 60 die Vorwärtsschwellenspannung der Diode 64 übertrifft, wird diese Diode leitend geschaltet zur Erzeugung einer raschen negativ verlaufenden Spannungsspitze an dem Verbindungspunkt 62.

Diese Spannungswellenform wird an den Ausgangsabschnitt 55 zur Verstärkung angelegt. Im einzelnen wird die an dem Verbindungspunkt 62 erzeugte Ausgangsspannungswellenform auf die Basis 70 des Transistors 71 aufgedrückt. Der Transistor 71 ist normalerweise Leitend und er richtet einen Kreis von der Kraftleitung 67 über einen Widerstand 72, einen Ausgangsverbindungspunkt 731 den Kollektor 74 und den Emitter 75 des Transistors 71j einen Widerstand 76 sowie einen Potentiometer 80.

Wie zuvor erwähnt, ist die Spannungswellenform an dem Verbindungspunkt 73 an die Ausgangsleitung 42 über eine Koppel-

kapazität C2 angekoppelt, die ermöglicht, daß die Spannungswellenf orm an dem Verbindungspunkt 92 dem Spannungspegel an der Y-Ablenkungsplatte der Kathodenstrahlröhre überlagert werden kann, unabhängig von dem Pegel einer solchen Spannung. Diese Spannungswellenform ist in Fig. 4 als der Y-Achsen-Spannung überlagert dargestellt.

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BADORlGlNAi.

Der Verstärkungsfaktor des Ausgangsabschnittes 55 ist durch

Einjustierung des Potentiometers 80 steuerbar. Zu diesem

Zweck ist der Gletikontakt des Potentiometers mit einem hand-

betätigbaren Knopf (nicht dargestellt) verbunden. Dieser

Knopf ermöglicht, daß die beleuchteten Flecke von einer Bedienungsperson der Anlage, wenn erwünscht, vergrößert werden.

Der Gleitkontakt des Potentiometers ist über eine Kapazität Ck geerdet.

Fig. ¹I veranschaulicht die Analogspannung, die auf die ,jeweiligen X- und Y-Achsen-Eingänge des öszilloskopen, wobei die Ausgänge der Glättungsschaltung überlagert sind, angelegt wird. Die Spannungswellenformen, die auf die X- und Y-Ablenkungsplatten aufgedrückt werden, sind, obgleich ähnlich in der Gestalt, nicht synchron und nicht harmonisch.

Diese Beziehung zwischen den Ausgangswellenfonnen der Kreise k31 ^ll6 kann beispielsweise durch Einstellen der Frequenz des Oszillators 50 des Kreises kG erreicht werden, um sicherzustellen, daß die Verwischung jedes gegebenen Fleckes auf dem Oszilloskopenschirm umfangsmäBig gleichförmig ist entsprechend den nicht synchronen Ablenkungssxgnalen, die von der Glättungskreiseinrichtung erzeugt werden*

BAD ORIGINAL

Aus ■ dorn zuvor Gesagten wird klar, daß die Ausgangswelleni'orin Jodes (ll.it t ungskrei -ses positiv und negiitiv verlaufende Spannun-isspitzeii aufweist, die durch im wesentlichen lineare sehr.ti: vorlaufende Abschnitte mit positiven und negativen .veijiunrcm ,cetrpnnt sind. Jeder Halbzyklus dieser ft'ellenformen führt zu einer Heilte von Punkten, die an einer Stelle auf dom Kathodenstrahlröhrenschirm erzeugt werden, wobei die l'uiiktp um die Mitte der Stelle in einer Gauss- oder Aormalvorteilung verteilt oder verstreut sind.

Somit ist die Konzentration der Punkte in der Mitte der Stelle am größten und nimmt mit dem Abstand von der Mitte zunehmend ab. Der Kollektivpunkt, oder Fleck, kann daher als Gauss-Fleck bezeichnet werden. Die besondere Kurve ?k in Fig. 3 ist erzeugt als Ergebnis der Bildung der Sügezahnwellenkonfiguration 53 der Fig. 3. Die Ausgangswellenform der Glättungsschaltung kG kann jedoch aus zyklischen Wellen entsprechend beispielsweise eines Halbzyklus der Wellenform 5d bestehen. Eine derartige Wellenform ist bei 100 in Fig. 5 dargestellt und durch positiv und negativ verlaufende Auslenkungen oder Spitzen, getrennt durch einen schräg verlaufenden Abschnitt, gebildet.

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SAD

Weiterhin kann ein geeigneter Ausgang von der Glättungsschaltung wie in Kurve 101 von Fig. 5 dargestellt, gebildet sein, bei der ein kompletter Zyklus der Welle durch Wellenformen gebildet ist, die annähernd spiegelbildlich sind, jedoch unterschiedliche Perioden haben« Die genaue Gestalt dieser Atisgangswel lenf ormen ist durch den Eingang der wellenformbildenden Schaltung $k bestimmt und hängt daher von der Schaltung ab, die ausgewählt ist, um eine derartige Eingangswellenform zu erzeugen. Solange wie der Ausgang der Glättungsschaltung positiv verlaufende und negativ verlaufende Impulse oder Auslenkungen und eiuen schräg verlaufenden Abschnitt zwischen diesen Spitzen oder Auslenkungen der erwähnten und dargestellten Art vorsieht, hat der beleuchtete Fleck auf dem Kathodenstrahlröhrenschirm eine Gauss-Verteilung.

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Claims

Patentansprüche

ti/ Scintillationskamera-Anlage mit einem Oszilloskppen zur Erzeugung sichtbarer Anzeichen an diskreten, getrennten Stellen auf einem Schirm aus Scintillationen an entsprechenden Stellen in einem Scintillator hin, wobei der Oszilloskop eine Elektronenemissionselektrode zur Erzeugung eines Elektronenstrahls und Strahlablenkungsmittel zum Richten des Strahles auf getrennte Stellen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glättungsschaltung (4o) die einzelnen sichtbaren Anzeichen auf dem Schirm (32) vergrößert und die Trennung zwischen den getrennten Stellen verringert.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch geken nze lehnet, daß die Strahlablenkungsmittel (3^» 35) den Strahl auf eine bestimmte Stelle auf dem Schirm (32) auf eine entsprechende Scintillation, die in dem Scintillator (20,) auftritt, richtet und die Glättungsschaltung (40) relativ geringfügige Ablenkungen des Strahls unabhängig von der Scintillationsstelle bewirkt, wodurch der Strahl zu Stellen dicht bei der bestimmten Stelle gerichtet wird.

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3· Anlage nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage scintillationsempfindliche Strahlablenkungssignale an die Strahlablenkungsmittel (34, 35) zur Steuerung der Stellen auf dem Schirm (32) liefert, zu welchen der Strahl abgelenkt wird, und daß die Glättungsschaltung (4θ) zyklische Strahlablenkungssignale an die Ablenkungsmittel liefert, wodurch die effektive Amplitude der scintillationsempfindlichen Strahlablenkungssignale zyklisch verändert werden.

4. Anlage nach Anspruch 3» dadurch geken nzeichnet, daß die zyklischen Strahlablenkungssignale, eine Wellenform mit einer positiv verlaufenden Spitze, einer negativ verlaufenden Spitze und einem schräg verlaufenden Abschnitt zwischen den Spitzen mit einer im wesentlichen konstanten Neigung haben„

5. Anlage nach Anspruch 4,dadurch geken nzeichnet, daß die schräg verlaufenden Abschnitte eine im wesentlichen längere Dauer haben als die Spitzen.

6. Anlage nach Ansprüchen 3» 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlablenkungsmittel ein erstes Element (35) zur Ablenkung des Strahles entlang

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einer Urdinate und ein zweites Element (34) zur Ablenkung des Strahles entlang einer Abszisse aufweist, daß eines der scintillationsempfindlichen Strahlablenkungssignale und eines der zyklischen Strahlablenkungssignale an das erste Element (35) und ein anderes scintillationsempfindliches Strahiablenkungssignal und ein anderes zyklisches Strahl ab lenkunörssignal an das zweite Element (34) gelegt W

wird, wobei die zweiten Strahlablenkungssignale nicht harmonisch zueinander sind. ,>

7. Anlage zur Erzeugung eines Abbildes auf einem Schirm einer Kathodenstrahlröhre mit einer Elektronenemissionselektrode zur intermittierenden Erzeugung von Elektronenstrahlen in der Röhre, Ablenkungsmitteln zur Ablenkung aufeinanderfolgender Strahlen zu verschiedenen, im Abstand angeordneten Stellen auf einem Schirm der Röhre, eine Ablenkungsschaltung zur Vorbereitung der Ablenkungsmittel zur Ablenkung eines Strahles auf" eine bestimmte Stelle einer gegebenen Anzahl von Stellen auf dem Schirm vor der Erzeugung des Strahles und wahrend der Zeit, während der der Strahl erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Glättungsschaltung (4o) die Ablenkungsmittel veranlaßt, zu bewirken, daß der Strahl auf den Schirm (32) um die bestimmte Stelle herum auftrifft, um einen beleuchteten Fleck auf

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dem Schirm zu erzeugen, der in der Mitte relativ hell ist und der mit radialem Abstand von der Mitte in der Intensität abnimmt <.

8. Anlage nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß die ülättungsschaltung (40) Spannungswellenformen (54, 55) zu den Ablenkungsmittein (3^₅ 35) übertragt, die durch positiv verlaufende und negativ verlaufende Spitzen und einen zwischenliegenden schräg verlaufenden Abschnitt ausgezeichnet sind, wobei die V/ellenformen das Maß der Intensitatsverminderung des beleuchteten Fleckes von der Mitte des Fleckes radial nach außen steuern.

'-). Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzei chn e t, daß die Ablenkungsmittel einen X-Achsen-Strahlablenker (3^) und einen Y-Achsen-St-rahlablenker (35) aufweisen, und daß die Glättungsschaltung (ko) die Wellenformen an jeden der Ablenker überträgt, wobei die an die Ablenker (3'±> 35) angelegten V/ellenformen nicht synchron und nicht harmonisch in Bezug zueinander, sonst aber im wesentlichen gleich sind.

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10. Anlage nach Anspruch 71 dadurch geken nz e lehnet, daß die Glattungsschaltung (40) einen. Integrator (52) zur Erzeugung einer Sägezahnwelle und eine wellenformende Schaltung (54) angeschlossen an den Integrator (52) aufweist, wobei die wellenformende Schaltung (54) einen Widerstand (60), geschaltet zwischen den Integrator (52) und einen Ausgang (62) der wellenformenden Schaltung (54), und wenigstens ein elektronisches Element (63i 64) aufweist, das parallel zu dem Widerstand (6o) geschaltet ist, wobei das elektronische Element (63» 64) rait niedrigem Widerstandswert leitet, wenn eine vorbestimmte Spannung über dem Widerstand (6o) errichtet wird.

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