DE2031368A1 - Szintillationskamera - Google Patents

Description

l6. Juni 1970 Gzx/goe

PICKER CORPORATION Scintillationskamera·

Die Erfindung betrifft Gammastrahlen-Abbildungsvorrichtungen ä und insbesondere Vorrichtungen, die als Scintillationskamera« bekannt sind.

Bei der Diagnose bestimmter Krankheiten werden Patienten radioaktive Isotope verabreicht. Viele applizierte Isotope haben die Eigenschaft, sich in bestimmten Arten von Geweben zu konzentrieren und in anderen Arten von Geweben nicht oder in geringerem Maß zu konzentrieren. Jod I3I sammelt sich beispielsweise in der Schilddrüse an« Ein graphisches Abbild, welches g erneugt ist, um die räumliche Verteilung und Konzentration dieses Isotops in der Schilddrüse darzustellen, liefert ein Abbild der Schilddrüse selbst. Dieses Abbild ist für die Diagnose des gesundheitlichen Zustandes eines Patienten nützlich.

Allgemein gesprochen sind die Vorrichtung^n.die zur Erzeugung graphischer Abbilder der Verteilung eines Isotops in einem Subjekt verwendet werden, als Scanner oder Kameras bekannt. Bei einem Soanner wird eine Scintillationssonde rechtwinklig ent-, lang einer Anzahl von im Abstand angeordneten parallelen Wegen

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bewegt. Die nachgewiesene Energie wird zur Schaffung eines photographischen oder Punkt-Bildes verwendet, das die räumliche Verteilung und Konzentration des Isotops in dem Subjekt wiedergibt· Die als Kameras bekannten Vorrichtungen bleiben stationär in Bezug auf den Patienten, wenn das graphische Abbild der räumlichen Verteilung eines Isotops entwickelt wird φ Viele Kameras benutzen ein Instrument, bei dem ein relativ großer scheibenförmiger Szintillationskristall zur Wechselwirkung mit der von einem Patienten emittierten Gammastrahlung angeordnet ist· Bei den meisten Kameras ist ein Collimator zwisehen dem Patienten und dem Kristall angeordnet· Der Kristall wandelt die Gammastrahlen-Eraergie, die auf ihn auftrifft, in Lichtenergie um· Die Liehtenergie tritt in der Form von Licht» blitzen oder Scintillationen auf· Bei einer Sorte von Kameras wird typi&cherweise ein Thallium-aktivierter Natriumjodidkristal. verwendet· Da Natriumjodid stark hygroskopisch ist, wird es mit einer hermetisch abgeschlossenen Umhüllung eingekapselt. Eine Anzahl von Photoelektronenröhren sind in der Nähe des Kristalls angeordnet· Wenn eine Photoelektronenröhre «ine Scintillation, nachweist, wird von ihr ein elektrisch·« Signal abgegeben. Da« elektrische Signal, welches von der Photoelektronenröhre abgegeben wird, hat eine Intensität, die proportional sowohl der Intensität des Lichtblitzes als auch des Abstandes von der Photoelektronenröhre ist»

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Simultan von den Kameraphotoelektronenröhren emittierte" Signale werden verstärkt und einer elektronischen Schaltung zugeführt· Die bevorzugte Schaltung ist in Anmeldungen beschrieben, auf die später Bezug genommen wird. Diese Schaltung enthält einen Impulshöhenanalysator zur Bestimmung,/die infrage stehenden Signale das Auftreten eines sogenannten Photopeak-Ereignisses wiedergeben. Summier- und Verhältsnisbildungs-Kreise sind vorgesehen, die ein einem Oszilloskopen zugeführtes Signal bilden, das ein von dem Oszilloskopen emittiertes Lichtsignal bewirkt.ν Das Ziel ist, daß die Oszilloskopensignale jeweils an einer Stelle ausgegeben werden, die der Stelle einer entsprechenden Scintillation in dem Kristall entspricht.

Ausgangssignale, beispielsweise von 19 Photomultipliern der Detektoranordnung, werden Decodierungsmatrizen zugeführt, deren Ausgangssignale die Stelle der Scintillation in Form von X+,. \ X-, Y+ undY—Lagesignale wiedergeben. Ein Z-Signal ist vorgesehen, das die Summe aller Ausgänge aller Photoelektronenröhren wiedergibt· Außerdem sind Mittel in Verbindung mit den Decodiermatrizen zur Auswahl eines beliebigen der Photoelektronenröhrenausgänge zu Calibfierungszwecken vorgesehen·

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Die decodierten Lagesignale werden dann auf zwei Analgcomputer gegeben, die so eingestellt sind, daß Signale angenommen werden,

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die von Scintillationen mit zwei verschiedenen Energiepegeln herrühren. So kann beispielsweise ein Kanal zur Aufnahme von Signalen, die von Strahlung eines Isotops herrühren, eingestellt sein, und der andere Kanal zur Aufnahme von Strahlung eines zweiten Isotops. Die vier X- und Y-Signale von jedem Kanal werden dann kombiniert und in ein einziges X-Signal und ein einziges Y-Signal umgewandelt.

In einem Betriebsmode werden die X- und Y-Signale in digitale Signale umgewandelt, die auf einem magnetischen Medium für nachfolgenden Zugriff aufgenommen werden können. Derartige Digitalsignale werden auch in Analogsignale zu Ausgabezwecken zurückverwandelt. Die letztgenannten Analogsignale werden einem Rotor zugeführt, der diese mit Sinus/Cosinus-Gewichten mischt, um das Bild, das entsprechend der Auswahl des Betrachters ausgegeben wird, zu drehen. Die Signale werden außerdem einer Datenverarbeitungseinheit zugeführt, wo zusätzliche Funktionen auf sie ausgeübt werden können.

Bei einem anderen Betriebsmode werden die X- und Y-Signale nicht umgewandelt, sondern direkt dem Rotor zugeführt und dann ausgegeben. In diesem Betriebsmode werden die Signale nicht aufgenommen und stehen für spätere Bezugnahme nicht zur Verfügung.

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Bei einem dritten Betriebsmode werden die Signale von jedem beliebig ausgewählten der verschiedenen Photoelektronenröhren direkt der Datenverarbeitungseinheit zugeführt. Die Datenverarbeitungseinheit wirkt auf diese Signale und gibt das Gammastrahlenspektrum der Impulse von dem besonderen ausgewählten Detektor aus. Dieser Betriebsmode wird zu Calibrierungszwecken benutzt.

Eine Schaltung ist in Verbindung mit den Ausgaheoszilloskopen vorgesehen] um die Ausgabe von Information von beiden Isotopenkanälen auf dem Oszilloskopen nebeneinander zu ermöglichen. Andererseits kann auch Information nur von einem der Kanäle

dargeboten werden. Die Technik der Informationsausgabe aus beiwertvolles

den Kanälen hat sich jedoch als/diagnostisches Werkzeug erwiesen.

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Bei einer Gammastrahlen-Abbildungekamera mit einem Scintillationskrietall und einer Anzahl von Photoelektronenröhren sind also nach der Erfindung zwei Kanäle zur Aufnahme und zur Verarbeitung von Strahlung zweier verschiedener Energiepegel vorgesehen, die von einer Injektion eines Patienten zweier verschiedener Radioisotope herrühren. Die Signale in den beiden Energiebereichen können sowohl für spätere Analyse aufgenommen oder nebeneinander auf einem Oszilloskopen ausgegeben werden.

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Unabhängig davon, ob ein oder zwei Isotope benutzt werden, kann die Information, welche die Lagen der Scintillation in dem Kristall beschreiben, digitalisiert, aufgenommen und zur sichtbaren Ausgabe zu einem späteren Zeitpunkt wiedergegeben werden* Die Lageinformation kann auch sofort ausgegeber werden.

Calibrierungsmittel sind erfindungsgemäß ebenfalls vorgesehen, uiQaen Ausgang jeder Photoelektronenröhre einzeln auf einem Oszilloskopen darzubieten, so daß das Gerät 'zur Korrektur von den Photoelektronenröhren anhaftenden Schwankungen ein-· justiert werden kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglich|_ce£^_en neuen Erfindung ergeben sich aus der Darstellung von Ausführungsbeispielen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung·.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer Kamera und eines zugeordneten Pults entsprechend der Erfindung,

Fig. 2a und 2b Blockdiagramme einer Kameraanlage mit der Erfindung,

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Fig. 3a und 3b ein kombiniertes Schalt- und Blockdiagramm von Schwächungseinrichtungen und Decodiermatrizen, die Eingangssignale an die Analogcomputer liefern,

Fig. k ein Schematisches Diagramm einer Schwächungseinrichtung, die in dem Diagramm nach Fig. 2 benutzt ist, und ™

Fig. 5 eine Diagrammdarstellung der Anordnung von Photoelektronenröhren in dem Detektorkopf der Kamera.

Die erfindungsgemäße Kamera kann, wie oben erwähnt, wenigstens in drei Modes arbeiten. Der erste Mo^e, der als "normaler¹¹ Mode bezeichnet wird, wird am meisten benutzt und ist der am meisten komplexe, was die Verknüpfung der Teile und der Signale anbetrifft. Der zweite Mode, als "schnellanalog"-Mode bezeich- f net, benutzt nicht den Digitalisierunge- und Aufnahmeteil der Einrichtung und ist daher wesentlich einfacher in seiner Arbeitsweise. Ein "Testⁿ-Mode wird zur Calibrierung der einzelnen Photoelektronenröhren in der Detektoranordnung benutzt. Ein .'Wiedergabe"-Mode befaßt sich mit der Wiedergabe von auf einem magnetischen Medium aufgenommene Information und benötigt nicht die Benutzung einer großen Anzahl von Komponenten, die im normalen Mode benutzt werden. Es wird daher der normale

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Betriebsmode im einzelnen und die übrigen Modes etwas kurzer beschrieben·

Der Detektorkopf 10 (Fig. l) ist einregulierbar auf einem Ständer 11 zur Anordnung in Nachbarschaft eines Patienten oder eines anderen Subjekts aufgebaut. Elektrische Signale von dem Kopf 10 werden einer Schaltung zugeleitet, die innerhalb des Pults 12 enthalten ist.

Die Signale, nach der Verarbeitung durch die Schaltung, erzeugen ein graphisches Bild des Untersuchungsgegenstandes auf einem Monitor-Oszilloskop 13· Ein Doppelbild wird auf einem Kamera-Oszilloskopen (nicht dargestellt) erzeugt, das von einer Kamera Ik betrachtet und photographiert wird.

Die Schaltung in dem Pult 12 erzeugt zunächst Analogsignale in der später im einzelnen beschriebenen Weise. Unter der Annahme, daß die Analogsignale Photopeak-Ereignisse darstellen, werden sie digitalisiert· Die Digitalsignale können einem Computer zur Analyse und Diagnose zugeführt werden.

Die Digitalinformation wird auch einer eingebauten Datenverarbeitungseinheit 15 zugeführt. Diese Verarbeitungseinhit benutzt die Digitalinformation zur Erzeugung eines Querschnittshisto-

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grarams variabler Breite von Zahlungen über horizontalem Abstand oder ein Histogramm von Zählungen über der Zeit» Derartige Histogramme werden auf einem Monitor-Oszilloskopen 17 ausgegeben* Die Digitalinformation wird auch einem Bandaufnahmepult 19 zur Speicherung und nachfolgenden Benutzung zugeführt· Die Digitalinformation wird in Analogform zurückverwandelt, um die auf dem Monitor-Oszilloskopen 13 und von der Kamera Ik aufgenommene Bilder zu erzeugen·

Eine Anordnung von Photoelektronenröhren in dem Detektorkopf ist in Fig. 5 dargestellt; es handelt sich hier beispielsweise um eine Anzahl von 19 Photoelektronenröhren Pl bis P19· Die Photoelektronenröhren Pl bis P19 sind in hexagonaler Formierung angeordnet. Einzelne Photoelektronenröhren werden zur Bestimmung der Lage der Scintillation in X+.-X-.-Y+-und Y—Koordinaten benutzt· Auch werden die Aligangs signale von allen \ Photoelektronenröhren P 1 bis P19 aufsummiert, um ein Z-Signal zu bilden. Dies wird aus der Beschreibung der Fig. 2 deutlicher.

Die Signale von den 19 Photoelektronenröhren Pl bis P19 werden jeweils in 19 Vorverstärkern, enthalten in einer Vorverstärkeranordnung 20 in dem Detektorkopf, verstärkt und dann in verschieden·« Maß in einer Schwächungsanordnung 22, angeordnet

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in dem Pult 12, geschwächt. Die Schwächungsanordnung 22 wird im Zusammenhang mit Fig· 3 näher beschrieben. Der Hauptzweck dient der Calibrierung der verschiedenen PhotoeleJcfcronenröhren, die sich in ihren einzelnen Verstärkungscharakteristiken unterscheiden können·

Von der Schwächungsanordnung 22 werden die 19 Signale einer Decodieranordnung 2k mit sechs Matrizen 24a bis 24f zugeführt· Die Ausgangssignale der Decodierungsmatrizen 24a bis e werden als Eingangssignale zwei Analogcomputorn 26A, 26B, parallel geschaltet» zugeführt ο

Der Matrizenabschnitt 2%£ enthält einen Wahlschalter (in Fig. nicht dargestellt), der ermöglicht, daß der Ausgang jedes beliebigen der 19 Photoelektronenröhren in der. Detektoranordnung 10 über einen Testschalter 28 geführt und auf eine Leitung 30 zu der Datenverarbeitungseinheit 15 asur Calibrierung geführt werden kann. Dieses Merkmal der Erfindung wird später noch näher beschrieben·

Insoweit die beiden Analogcomputer 26A, 26B identisch im Aufbau sind, wird nur der Computer 2&A im einzelnen boschrieben»

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Die Eingangssignale zu den Analogcomputern 26A, 26B von den DecodiermatrLzen 24a bis 24e werden jeweiligen von fünf variablen Verstärkern 32a bis 3^e zugeführt. Die Verstärkungsfaktoren aller fünf Verstärker 32a bis 32e werden von der Vorderwand des Gerätes ferngesteuert, um eine Aufnahme von Scintillationen

mit verschiedenen Energiebereichen zuzulassen. Der Aufbau der Verstärker 32 ist in der Patentanmeldung T&QlQkiU*m% , basierend auf der US-Patentanmeldung Ser.-No. 836,915j vorgeschlagen.

vom 26. Juni I969

Ausgangssignale von den Verstärkern 32a bis 32e werden jeweils ImpulsStreckern 34a bis 34e zugeführt. Der Ausgang von dem Verstärker 32a wird als Eingang einem Impulshöhenanalysator 36 zugeführt. Jeder Analogcomputer 26 enthält auch einen Verhältnisdetektorkreis 38· Der Aufbau des Impulshöhenanalysators 36 ist in der de'utschen Patentanmeldung PI9 3I 917.6, der des Impulsstreckers 34 und des Verhältnisdetektors 38 i» der deut- . " sehen Patentanmeldung P 19 30 831.3 vorgeschlagen worden. Es wird auf diese beiden Anmeldungen für die Beschreibung der Komponenten 34, 36, 38 in den Analogcomputern 26A, 26B Bezug genommen.

Es genügt zu sagen, daß auf einer Leitung 40b ein Signal vorhanden ist, das genau die X+-Lage einer in dem Scintillator

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auftretenden Scintillation wiedergibt, auf einer Leitung 40c ein Signal, das genau die X- -Koordinate eines derartigen Signal wiedergibt, auf einer Leitung 4öd ein ähnliches Signal, das die. Y+-Koordinate wiedergibt und auf einer Leitung 40e ein ähnliches Signal, das die Y- -Koordinate darstellt. Ähnliche Signale werden auf den Leitungen von dem Kanal B-Analogcomputer 26b vorgesehen. Torsteuermittel (nicht dargestellt) sind vorgesehen, um sicherzustellen, daß Signale nicht simultan von beiden Kanälen A und B aufgenommen werden. Wenn beispielsweise Signale von dem Kanal A aufgenommen werden, wird der Kanal B wirksam abge__schaltet · Nur ein Kanal liegt in der Steuerung.

Ein Zeitgeberkreis 42 nimmt Signale auf einer Leitung 44 von den Verhaltnisdetektoren 38 sowohl in dem Kanal A- als auch in dem Kanal B-Analogcomputer auf, sowie auf eine Leitung von beiden Impulshöhenanalysatoren 36 in diesen Kanälen, Eingangsimpulse werden ebenfalls dem Zeitgeberkreis 42 auf einer Leitung 48 von einem Übertragegatter 50 und einer Leitung 52 von einem, später zu beschreibenden, monostabilen Multivibrator zugeführt. Der Zeitgeberkreis sendet auch ein Signal direkt zu diesen Multivibrator, wenn "schnellanalog"-Mode vorliegt· Der Zeitgeberkreis 42 wartet auf ein Signal auf der Leitung 52, das das Ende eines Zyklus anzeigt, und gibt dann ein Rückstellsignal an jeden Impulshöhenanalysator 36· Es liefert auch ein

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Löschsignal für das Übertragegatter 50 auf einer Leitung 54. Der Zeitgeberkreis 42 liefert auch Ansehaltsignale an andere Teile der Analog-zu-Digital-Umwandlungsschaltung auf einer Leitung 56. Dies wird später im einzelnen beschrieben.

Die vier Ausgangssignale von den Streckern 34b bis 34e werden ^ zwei Differentialverstärkern 58X, 58Y zugeführt. Die X+- und die Y- -Signale auf den Leitungen 4Ob, 4Oc werden dem Verstärker 58X, die Y+ - und Y- -Signale auf den Leitungen 40d, 4Oe dem Verstärker 58Y zugeführt» Jeder dieser Verstärker 58 X, 58Y kombiniert seine jeweiligen Eingangssignale und liefert einzelne Ausgangssignale, die jeweils X- und Y-Lagenkoordinaten darstellen. Die X-Koordinaten von dem Ausgang des Verstärkers 58X werden einem Höhe-zu-Zeit-Umwandler 60X, die Y-Koordinaten-Information von dem Y-Differentialverstarker 58Y einem ^ Höhe-zu-Zeit-Umwandler 60Y zugeführt.

Die X- und Y-Koordinateninformation wird außerdem jeweils auf Leitungen 62X, 62Y zu einem weiteren noch nicht beschriebenen Bauteil der Schaltung geführt.

Die Höhe-zu-Zeit-Umwandler 60X, 6OY erzeugen Torsteuerimpulse konstanter vorbestimmter Amplituden, deren Länge proportional

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zu den Amplituden der Eingangssignale zu den Umwandlerη sind. Die Ausgangssignale des Umwandlers 6OX, duren Zeitdauer proportional zu den Amplituden der Eingangssignale von dem Different=· tialverstärker 58X sind, werden einem Gatter 62X zugeführt» Ähnlich wird der Ausgang des Umwandlers 60Y einem Gatter 62Y zugeführt. Zweite Eingänge zu den Gattern 62X, 62Y kommen von einem Oszillator 64. Der Oszillator wird Von Torsteuersignalen von den Umwandlern 60X, 60Y betätigt und liefert einen Impulszug, in dem die Zahl der Impulse durch den längsten Ausgangsimpuls von einem der Umwandler 6OX„ 60Y gesteuert wird. Am Ende des Signals von dem Umwandler 60X wird das Gatter 62X verschlossen, auch w©?sm der Ausgangsimpuls von dem Umwandler 6OY noch nicht beendet ist. Wenn der längere der Impulse von den Umwandlern 60X, 60Y endet, wird der Oszillator 64 abgeschaltet und beide Gatter 62X und 62Y geschlossen. Das Ergebnis ist, daß ein Zug von Ausgangsimpulsen von dem Gatter 62X geliefert wird, der in seiner Zahl der Höhe des Ausgangeimpulses des Differentialverstärkers 58X ist, . sowie ein Impulszug von dem Gatter 62Y, der in seiner Zahl proportional der Höhe des Ausgangsimpulses von dem Differentialverstärker 58Y ist.

Der Aufbau und die Funktion der Umwandler 6OX₉ 60Y, d®s Oszillators 64 und der Gatter 62X, 62Y ist vergleichbar mit dem in

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dem Artikel ¹¹A Stable Ninety-Nine Channel Pulse Amplitude Analyzer for Slow Counting" von D. H. Wilkinson in Cambridge Philosophical Society, Volume 46, Teil III, Seiten 508-518 (1950)» beschriebenen.

Die Ausgangssignale von den Gattern 62X, 62Y werden jeweils Zählern 66X, 66Y zugeführt. Die Zähler dienen zur Speicherung der Impulszahlen, die proportional in der Amplitude den X- und Y-Ausgangssignalen der Differentialverstärker 58X, 58Y sind. Der Zähler 66 enthält einen Abschnitt 66F, der Markierungssignale von den Impulshöhenanalysatoren 36 in den Kanal A- und Kanal B-Analogcomputern 26A, 26B aufnimmt und speichert, die anzeigen, von welchem der beiden Kanäle die gespeicherten Signale aufgenommen wurden«,

Die in dem X-Zähler 66X, dem Y-Zähler 66Y und dem Markierungs-' abschnitt 66F gespeicherten Digitalsignale sind über ein Gatter 68 auf ein Verschieberegister 70 übertragbar. Das Gatter 68 wird auf ein Signal von dem Übertragegatter 50 her geöffnet. Das Übertragegatter 50 liefert dieses Signal zur Öffnung des Gatters 68, wenn Koinzidenz zwischen dem von dem Zeitgeberkreis 42 auf der Leitung 54 aufgenommenen Löschsignal und dem auf der Leitung 73 von einem Ringzähler 72 aufgenommenen Signal eintritt.

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Der Ringzähler 72 entspricht dem in der deutschen Patentanmeldung Ρ?92?.?. 'Λ (basierend auf der US-Patentanmeldung Ser.-No. 836,915 vom 26. Juni 1966) vorgeschlagenen. Über die in dieser Anmeldung gezeigte Schaltung ist der Ringzähler 72 auch mit dem Oszillator 54 mittels einer Leitung 74 verbunden, Vie in dieser Anmeldung beschrieben, hat der Ringzähler beispielsweise 24 verschiedene Intervalle. Diese verschiedenen Intervalle liefern Zeitgebersignale, die verschiedene Bauelemente der Einrichtung steuern. Der Ringzähler 72 sendet ein Signal auf einer Leitung 73 zu dem Übertragegatter 50» das anzeigt, wann Information von dem Zähler 66 auf den Verschieberegister 70 übertragen werden sollte. Es sendet ebenfalls e±n Signal an einen Aufnahmeverstärker 76, das anzeigt, wann Digitalinformation von einem Video-Aufnahmegerät 78 aufgenommen werden soll- ■ te. Ein ähnliches Signal wird an das Verschieberegister, 70 gegeben, das dieses zur Übertragung von Information auf das Aufnahmegerät 78 über den Aufnahmeverstärker 76 freigibt« Ein weiteres Signal wird einem Gatter 80 zugeführt, das wiederum ein Übertragegatter ,82 zwischen dem Verschieberegister 70 und einem Ausgaberegister 84 steuert© Es wird betont, daß die beiden digitalisierten X- und Y-Signale ©besiso wie das Markierungssignal in dem Versclhieberegistor 70 gespeichert simd und über das Gatter 82 auf das AusgaborGgister 84 üto©rt3ragQ3a

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Das Signal von dem Gatter 80, das dem Gatter 82 zugeführt wird, wird auch über einen Verzögerungskreis 85 auf ein monostabiles Flip-Flop 86 mit dem Signal von dem Zeitgeberkreis kZ gegeben. Das Flip-Flop 86 erzeugt ein Signal, das einer Verstärkersteuerung 88 zugeführt wird und, am Ende dieses Signales, ebenfalls ein Signal erzeugt, das auf der Leitung 52 der Zeitgeberschal« . tung k2 zurückgegeben wird, um zu bewirken, daß der Zeitgeber-. ™ kreis ein Signal zur Rückstellung des Impulshöhenanalysators 36 in jedem Analogcomputer 26A, 26B erzeugt. Die Verstärkersteuerung ist eine Vorderwandeinjustierung.

Die X- und Y-Koordinatensignale in dem Ausgaberegister 8k werden einem Digital-zu-Analog-Umwandler 9.0 zugeführt, welcher diese inX- und Y-Analogsignale zurückverwandelt· Da die dem Umwandler 90 zugeführten Signale Digitalform haben, verursachen sie, wenn auf einem Oszilloskppen ausgegeben, daß der Strahl des Oszilloskopen bestimmte * diskrete Lagen einnimmt. Dies ergibt ein punktähnliches Muster auf dem Schirm des Oszilloskopen, das für einen Betrachter unerwünscht sein kann. Aus diesem Grund wird dieses Muster mittels eines Glättungsgenerators 92 beseitigt, der bewirkt, daß die Punkte zum Zusammenfließen neigen und ein kontinuierlicheres Muster darstellen als es sonst möglich ist· Der Aufbau des Glättungageneratore 92

ist in der deutschen Patentanmeldung P?P?7?J^basierend auf der US-Patentanmeldung Ser.-No. 83^,478 vom l8.Juni 1969) vorgeschlagen worden. . —/-

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Die X- und Y-Analogsignale werden von dem Umwandler 90 über geeignete Torsteuermittel (nicht dargestellt) einem Rotor 9k zugeführt. Signale von den Differentialverstärkern 58X, 58Y können ebenfalls auf den Leitungen 62X, 62Y über ähnliche Torsteuermittel dem Rotor zugeführt werden. Es ist natürlich notwendig, daß Signale nur von dem Umwandler 90 oder von dem Differentialverstärker 58 zu einem bestimmten Zeitpunkt zugeführt werden und daß Signale nicht simultan von beiden kommen«

Der Rotor 9^ wird durch eine Vorderwandeinre'gulierung an dem Pult gesteuert und mischt die X- und Y-Signale in Sinus/Cosinus-Gewichten, um das ausgegebene Bild in Übereinstimmung mit

zu
den Wünschen des Betrachters/rotieren* Der Rotor 9k kann eine Widerstandsmatrix für Freigabe der Rotation eines Bildes auf dem Oszilloskopen 13 durch festgelegte vorbestinamte Increments enthalten. Dies ist mit der Benutzungeines Wählschalters (Vorderwand) zur Auswahl einer bestimmten Widerstand^kombination verbunden, Die Auswahl der Widerstandswerte für eine derartige Matrix beruht auf einer Formel, die den Aiasgang einer Matrix in eine festgelegte Eingamgsimpedanz und eine gewünschte Rotation der Achse um ihren Ursprung ssurordnet. Diese Formal mit Sinus- und Cosinus-Termera lautet wi© folgtS .

X » X . cos 0 - Y . sin 0 und

aus ein ein

Y ■ X . ein 0 Ψ Y . cos 0 aus ein ©in

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Die Widerstände liefern die Werte für die Sinus/Cosinus-Funktionen·

Der Rotor 9^ kann auch einen Sinus/Cosinus-Auflöser enthalten, welcher kontinuierliche Rotation des Bildes um jeden gewünschten Betrag anstatt um festgelegte Incremente vorsieht. In beiden Fällen enthält der Ausgang des Rotors 9^ vier Signale an- " statt zwei. Diese vier Signale stellen X+ -, X- -, Y+ — und Y- -Koordinaten einer Scintillation dar.

Die vier Signale von dem Rotor 9^ werden einem Paar von Differentialverstärkern 96 zugeführt! welche diese wieder in zwei· Signale umwandeln, die die X- und Y-Koordinaten der Lage der in dem Scintillator auftretenden Scintillation umwandeln· Die Ausgangssignale der Differentialverstärker 96 werden einem Mehrfachkoppler 98 und einer Doppelausgabesiteuerung 100 züge- Λ führt.

Der Mehrfachkoppler 98 nimmt auch Signale von dem Decodierabschnitt der Matrix 24f über den Testschalter 28 auf der Leitung 30 auf· Der Mehrfachkoppler 9& i& im wesentlichen ein Schaltungskreis, welcher das richtige Signal, das der Datenverarbeitungseinheit 15 zugeleitet werden soll, auswählt im Abhängigkeit von dem Betriebsmode, der von der Bedienungsperson bestimmt ist. Diea hängt natürlich von d©i* Einstellung der

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Vorderwandsteuerung ab, die den gewünschten Betriebsmode bestimmt.

Normalerweise hat die Doppelausgabesteuerung 100 keinen Einfluß auf die Betriebsweise der Einrichtung und die Signale von den Differentialverstärkern 96 laufen nur durch sie zur Ausgabe auf dem Oszilloskopen 13 hindurcho Wenn jedoch ein Vorderwandwählschalter (nicht gezeigt) eingestellt ist, um einen Doppelisotopenbetrieb anzuzeigen, arbeitet die Doppelausgabesteuerung lOOe In diesem Fall dient die Steuerung zur Abschwächung des Y-Signals um einen Faktor 2, Das X-Signal wird ebenfalls um einen Faktor 2 geschwächt und nach links oder nach rechts verschoben in Abhängigkeit von der Anwesenheit einer von dem Ausgaberegister 84 auf einer Leitung der Steuerung zugeführten Markierung. Wenn eine Markierung vorliegt, die anzeigt, daß das Signal dem Isotop A entspricht, wird das X-Signal nach links verschoben» Wenn eine Markierung vorliegt, die anzeigt, daß das Signal dem Isotop B entspricht, so wird das Signal nach rechts verschoben, oder umgekehrt, abhängig von dem Aufbau der Anlage φ

Die Fig., 3» und 3^ veranseliaulichen di© Sehremc-nuiagseinrichtuiig 22 und die Deeodiermatrizen 2%_o I'll® im Figo Jh dargestellt,

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sind 19 Eingangsleitungen Pl bis PI9 von den 19 Photoelektronenröhren, die in Fig. 5 dargestellt sind, vorgesehen. Jede dieser Eingangsleitungen ist einer Schwächungseinrichtung 110 zugeführt, die als Block in Fig. 3 dargestellt ist. Fig» 4 veranschaulicht den Aufbau jeder Schwächungseinrichtung 110.

Wie in Fig. 4 dargestellt, enthält die Schwächungseinrichtung " 110 ein Potentiometer 112, dessen eines Ende mit einer der Eingangsleitungen von einer Photoelektronenröhre Pl bis PI9 verbunden und dessen anderes Ende geerdet ist. Ein beweglicher Arm 112a des Potentiometers 112 liefert einen Ausgang an alle sechs Matrizen 24a bis 24f. Durch Einjustierung des Armes 112a des Potentiometers werden die allen sechs Decodiermatrizen 24 zugeführten Signale um den gleichen Betrag verändert.

Signale von allen Schwächungseinrichtungen 110 werden der Z- · äk Signal-Decodiermatrix 24a zugeführt₀ Jedes Signal wird über einen veränderlichen Widerstand 114 und einen festgelegten Widerstand Ho einem Summierverstärker II8 zugeführt· Die variablen Widerstände Il4 stellen Calibrierungaunittel für jeden Photoelektronenröhrenauagang dar, was daa Z-Signal anbetrifft.

Signale von den Schwächungaeinrichtungen 110, die solchen von den Photoelektronenröhren aufgenommen entsprechen, die auf der

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X+ -Seite der Y-Achse liegen, werden auf die Matrix 24b gegeben. Wie dargestellt, enthalten diese Signale, die von den Photoelektronenröhren P13, P15, Pl₁ Pl4, P5, P2 und P3 zugeführt werden· Diese Signale werden jeweils über variable Widerstände Il4b und festgelegte Widerstände Il6b einem Summierverstärker Il8b zugeführt« Die Werte der Widerstände Il6b sind in Übereinstimmung mit dem Abstand der einzelnen Photoelektronenröhren von der Y-Achse gewichtet«. Wenn beispielsweise die Photoelektronenröhre P3 zweimal soweit von. der X-Achse entfernt liegt wie die Photoelektronenröhre Pl4, so ist der Widerstand Il6b, der das Signal von der Photoelektronenröhre P3 aufnimmt, halb so groß wie der Widerstand, der das Signal von der Photoelektronenröhre Pi4 aufnimmt ο Die variablen Widerstände llAb dienen der einzelnen Calibrierung der aufgezählten Photoelektronenröhren. Ähnlich werden Signale von den Photoelektronenröhren P9, PlO, P8, Pll, Pl?, P7, Pi8 undPl6 über variable Widerstände Il4c und festgelegte Widerstände Il6c auf den Eingang eines Sumiaierverstärkers Il8c gegeben© Der Ausgang des Summierverstärkers Il8c stellt das X- -Signal dar» Widerstände Il6c sind in Übereinstimmung mit der Lage der entsprechenden Photoelektronenröhren in der gleichen Weise wi</die Widerstand®' Il6b gewichtet„

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In ähnlicher Weise werden Signale von den Photoelektronenröhren Pll, P12, Pl₁ PlO, Pl8, P13 und P2 über variable Widerstände Il4d und festgelegte Widerstände Il6d auf einen Summierverstärker Il8d gegeben. Der Ausgang des Verstärkers il8d stellt das Y+ -Ausgagnssignal dar« Y- -Ausgangssignale werden von der Matrix 24e in einer ähnlichen Weise über variable Widerstände Il4e und festgelegte Widerstände Il6e vorgesehen. Diese Signale ™ werden natürlich von den Photoelektronenröhren P8, Pl6, P15» P4, P7, P6 und P5 zugeführt. Die Widerstände Il6d, Il6e werden wiederum in der gleichen Weise wie zuvor erwähnt, gewichtet, jedoch in Übereinstimmung mit dem Abstand der entsprechenden Photoelektronenröhren von der X-Achse.

Signale von der Schwächungseinrichtung 1IO werden über festgelegte Widerstände 120 zu 19 Kontakten des Auswählschalters 122 gegeben. Der Auswählschalter hat einen beweglichen Arm Λ

122a, der jeden der 19 Kontakte mit dem Eingang eines Verstärkers 124 verbinden kann. Der Ausgang des Verstärkers 124 wird über den Testschalter 28 dem Mehrfachkoppler 98 zugeführt, die beide in Fig· 2 dargestellt sind. Somit können mittels der Schwächungseinrichtungen 110 und der einzelnen Calibrierungssteuerungen II6 die Ausgänge aller Photoelektronenröhren Pl bis PI9 und ihrer Vorverstärker 20 einjustiert werden, um Veränderungen im Verstärkungsfaktor einer Photoelektronenröhre-

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oder eines Vorverstärkers auszugleichen·

Die Datenverarbeitungseinheit 15« die in Fig· 2b dargestellt ist, kann von beliebiger Art sein· Es wurde jedoch in der Praxis gefunden, daß die Verarbeitungseinheit "Spectron 100" der Picker Corporation· White Plains, New York, sich am besten für die vorliegende Anwendung eignet· Sie enthält einen Qszilloskopen,auf welchem die verschiedenen gewünschten Histogramme ausgegeben werden, und die auch als Galibrierungsanzeige dienen, wenn die Photoelektronenröhren calibriert werden» Für Einzelheiten wird auf die Gebrauchsanweisungen zu dieser Anlage Bezug genommen.

Im Bandwiedergabemode werden nur das Aufnahmegerät 7& und ein Wiedergabeverstärker 130 benutzt-, zusammen mit der nachfolgen» den in Fig« 2b dargestellten Schaltung® Der Wiedergabeverstärker liefert ein Signal an das Gatter 80 usid den Ringzähler 72, um anzuzeigen, daß die Anlage sich in einem Wiedergabemode befindet« Die aufgenommenem Sigmale werden auf das Verschieberegister 70 gegebene Die Furaktioaea der Teile der Anlag© sind

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2oiiJes

In dem ^Ilschnellanalog"-Mode werden die gesamten Analog-Zu-Digital-Zu-Analog-Teile der Einrichtung nicht benutzt· Diese enthält die Umwandler 6O, die Gatter 62, den Oszilloskopen 64, das Übertragegatter 50, die Ringsteuerung 72, das Gatter 80, das Verschieberegister 70, den Aufnahme- und Wiedergabe-Verstärker 76 und 130, die Verzögerung 85, das Flip-Flop 86, M das Ausgaberegister 84, den Digital-zu-Analog-Umwandler 90
und den Glättungsgenerator 92. Bei dem ^Uschnellanalog"-Mode werden X- und Y-Koordinaten darstellende Signale direkt von den Differentialverstärkern 58X und 58Y dem Rotor 94 auf den Leitungen 62X, 62Y übertragen und von dem Rotor über den Mehrfachkoppler 98 der Datenverarbeitungseinheit I5 und dem Oszilloskopen 13 über die Doppelausgabesteuerung 100 zugeführt.

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Claims (1)

1. - 26 Patentansprüche

   η j Einrichtung zur Aufnahme eines Musters von Strahlung, die von einem TJntersuchungsobjekt emittiert wird, "bei der die einfallende Strahlung in Lichtblitze umgewandelt wird und eine Anzahl von fotoelektrischen Vorrichtungen jeden der Lichtblitze in entsprechende elektrische Analogsignale proportional in der Amplitude der Intensität der jeweiligen Lichtblitze umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß eine .Schaltung (60) die Analogsignale in Digitalsignale umwandelt, die charakteristisch sind für die Lagen der Lichtblitze in dem Muster, um die Aufnahme der Signale auf ein Aufnahmemedium und anschließende Wiedergabe der aufgenommenen Signale zu ermöglichen, wobei die Digitalsignale nachfolgend zurückverwandelt werden in zweite Analogsignale mittels einer Schaltung (90), um einer Ausgabevorrichtung (13) zugeführt zu werden, damit eine sichtbare Ausgabe der Analogsignale entsteht, die das Strahlenmuster darstellt.

   2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltung (92) zur ?©ränderung &®v aweiten Analogsignale„ um ein'kontinuierlicheres Bild des Musters auf dem Ausgabe-* mittel darzubieten.

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   \3. Einrichtung nach Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Schaltung (94) zum Drehen der Orientierung des Musters auf der Ausgabevorrichtung (13).

   4. Einrichtung zur Aufnahme eines Musters von Strahlung, die von einem üntersuchungsobjekt emittiert wird, bei der die einfallende Strahlung in Lichtblitze umgewandelt wird und eine Anzahl von fotoelektrischen Vorrichtungen jeden der Lichtblitze in entsprechende elektrische Analogsignale proportional in der Amplitude der Intensität der geweiligen Lichtblitze umwandelt, gekennzeichnet durch einen Wähler zur Auswahl eines Analogsignals von jeder beliebigen der fotoelektrischen Vorrichtungen (16), wodurch der Ausgang jeder fotoelektrischen Vorrichtung unabhängig kalibriert werden kann.

   5. Einrichtung nach Anspruch 4» gekennzeichnet durch Vorrichtungen (114) zur unabhängigen Schwächung jedes der Analogsignale von den fotoelektrischen Vorrichtungen, um die Kalibrierung vorzusehen.

   6. Einrichtung zur Aufnahme eines Musters von Strahlung von. wenigstens zwei verschiedenen Energiepegeln, die von einem Untersuchungsobjekt emittiert wird, bei der die einfallende.

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   Strahlung in Lichtblitze umgewandelt wird und eine Anzahl von fotoelektrischen Vorrichtungen jeden der Lichtblitze in entsprechende elektrische Analogsignale von wenigstens zwei verschiedenen Amplitudenbereichen entsprechend der Vielfachheit der Energiepegel umwandelt, wobei die Signale in ihrer Amplitude der Intensität des entsprechenden Lichtblitzes proportional sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Analogcomputer (26) angeschlossen sind zur Aufnahme der elektrischen Analogsignale, wobei jeder der Computer (26) auf einen unterschiedlichen Amplitudenbereich anspricht und wobei die Computer eine Schaltung (66) zur Schaffung wenigstens eines Kennzeichensignals, das'den Amplitudenbereich, in dem die Analogsignale liegen, anzeigt, aufweist, sowie eine Ausgabevorrichtung (13), die auf das Kennzeichnungssignale und die Analogsignale hin eine sichtbare Ausgabe der Analogsignale anstellen liefert, die den Lagen der. entsprechenden Lichtblitze in dem Muster entsprechen, um dadurch ein sichtbares Abbild des Strahlenmusters in allen Energiepegeln zu schaffen.

   .7· Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Analogcomputer (26) einen Impulshöhenanalysator (36) zur Auswahl eines Bereiches der Analogsignalamplituden enthält.

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   8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kennzeichnungssignal eine vorbestimmte Stelle auf der Ausgabevorrichtung (13) anzeigt, auf der die- Analogsignale von dem zugeordneten Computer (26) ausgegeben werden sollen.

   9. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Analogsignale,die in verschiedenen Amplitudenbereichen liegen, auf verschiedenen Teilen der Ausgabevorrichtung (13) ausgegeben werden.

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