DE2065763A1

DE2065763A1 - Szintillationskamera

Info

Publication number: DE2065763A1
Application number: DE19702065763
Authority: DE
Inventors: @@ Hindel Robert; Ronald Joseph Martone; Peter Gustav Mueller
Original assignee: Picker Corp
Current assignee: Philips Nuclear Medicine Inc
Priority date: 1969-06-27
Filing date: 1970-06-25
Publication date: 1976-03-11
Also published as: GB1313098A; DE2065763B2; CA942895A; GB1313100A; DE2031368A1; DE2065980C2; JPS515599B1; GB1313099A; DE2065763C3

Description

Picker Corporation

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24. Februar 1975 Gzs/Ki

Scintillationskamera

Die Erfindung betrifft ein Gerät r.iir Erzeugung einer Darstellung der räumlichen Verteilung von von einem Untersuchungsobjekt einfallenden Strahlungsereignissen, wobei das Gerät mit einer Szintillationskameia zusammenarbeitet, die einen bezüglich des Untersuchungsobjektes stationären Szintillationskristall sowie mehrere Photoelektronenröhren aufweist, die aufgrund der Lichtblitze analoge elektrische Signale abgeben, die die zweidimensionale Position des das elektrische Signal erzeugenden Lichtblitzes darstellen.

Bei der Diagnose bestimmter Krankheiten werden dem Patienten radioaktive Isotope verabreicht. Viele applizierte Isotope haben die Eigenschaft, sich in bestimmten Arten von Geweben zu konzentrieren, in anderen Arten von Geweben sich aber nicht oder nur in geringerem Maß anzusammeln. Jod 131 wird beispielsweise in der Schilddrüse gespeichert. Ein graphisches Abbild der räumlichen Verteilung und Konzentration dieses Isotops in der Schilddrüse liefert daher ein Abbild der Schilddrüse selbst. Dieses Abbild ist für die Diagnose des Gesundheitszustandes des Patienten herangezogen worden.

Vorrichtungen zur Erzeugung derartiger graphischer Abbilder der Verteilung eines Isotops in einem Objekt sind z.B. sogenannte Scanner und Szintillationsicameras. Bei einem Scanner wird eine Scintillationssonde geradlinig entlang einer Anzahl

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von im Abstand angeordneten zueinander parallelen Wegen bewegt. Die nachgewiesene Strahlungsenergie dient zur Erzeugung eines photographischen oder aus Punkten zusammengesetzten Bildes, das die räumliche Verteilung und Konzentration des Isotops in dem Objekt wiedergibt. Eine Szintillationskamera bleibt dagegen bezüglich des Patienten stationär, während .das Abbild der Verteilung eines Isotops entwickelt wird. Viele Kameras benutzen einen relativ großen scheibenförmigen Scintillationskristall, der mit emittierten Gammaquanten in Wechselwirkung tritt. Bei den meisten Kameras ist ein Collimator zwirohen dem Patienten und dem Kristall angeordnet. Der Kristall wandelt die auftreffende Gammastrahlen-Energie in Lichtenergie um, die in Form von Lichtblitzen oder Scintillationen auftritt. Als Kristallmaterial wird beispielsweise Thallium-aktiviertes Natriumiodid verwendet. Da Natriumjodid stark hygroskopisch ist, wird der Kristall mit einer hermetisch abgeschlossenen Umhüllung eingekapselt. In der Nähe des Kristalls sind eine Anzahl /on.·Photoelektronenrühren angeordnet. Wenn eine Photoelektroneiix-ohre eine Scintillation nachweist, wird von ihr ein elektrisches Signal abgegeben, dessen Höhe proportional sowohl zur Intensität des Lichtblitzes als auch zu dessen Abstand von der Photoelektronenröhre ist.

Von den Photoelektronenröhren simultan 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, um festzustellen, ob die infrage stehenden Signale das Auftreten eines sogenannten Photopeak-Ereignisses wiedergeben. Summier- und Verhältnisbildungs-Kreise sind vorgesehen, die ein Signal bilden, das einem Oszillographen

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zugeführt wird und diesen veranlaßt, einen Lichtpunkt auf einem Schirm jeweils an einer Stelle zu erzeugen, die der Stelle einer entsprechenden Scintillation in dem Kristall entspricht,

Ausgangssignale, beispielsweise von 19 Photoelektronenröhreri der Detektoranordnung, werden Decodierungsmatrizen zugeführt, deren Ausgangssignale die Stelle der Scintillation in Form von X+, X-, Y+ und Y—Lagesignale wiedergeben. Außerdem ist eir. Z-Signal vorgesehen, das die Summe der Ausgänge aller Photuelektronenröhren wiedergibt.

Schaltungen mit mehreren Photoelektronenröhren heben den Nachteil, daß bei Unterschieden im Verstärkungsgrad Abbildungsfehler entstehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Fehler zu vermeiden. Um diese Aufgabe zu lösen, ist erfindungsgemäß ein Wähler zur Auswahl eines Analogsignals von jeder beliebigen Photo- elektronenröhre vorgesehen, um deren Ausgang zu kalibrieren, was mittels Schwäehungsgliedern erfolgen kann.

Die decodierten Lagesignale werden dann auf zwei Analogcomputer gegeben, die so eingestellt sind, daß Signale angenommen werden, die von Scintillationen mit zwei verschiedenen Energiespiegeln 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.

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In einer Betriebsart 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 Punktionen auf sie ausgeübt werden können.

Bei einer anderen Betriebsart v/erden die X- und Y-Signale nicht umgewandelt, sondern direkt dem Rotor zugeführt und dann ausgegeben. In dieser Betriebsart werden die Signale nicht aufgenommen und stehen für spätere Bezugnahme nicht zur Verfügung.

Bei einer dritten Betriebsart werden die Signale von irgendeiner beliebig ausgewählten Photoelektronenröhre direkt der Datenverarbeitungseinheit zugeführt, die auf diese Signale einwirkt und das Gammastrahlenspektrum der Impulse der besonders ausgewählten Elektronenröhre ausgibt. Diese Betriebsart wird zu Calibrierungszwecken bönutzt. >

Eine Schaltung ist in Verbindung mit den Ausgabeoszillographen vorgesehen, um die gleichzeitige Ausgabe der Information beider Isotopenkanäle auf dem Oszillographen nebeneinander zu ermöglichen. Andererseits kann auch Information nur von einem der Kanäle dargeboten werden. Die Technik der Informationsausgabe aus beiden Kanälen hat sich jedoch als wertvolles diagnostisches Werkzeug erwiesen. Dies gilt insbesondere

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dann, wenn Strahlung von zwei verschiedenen Energiespiegeln vorhanden ist, die davon herrühren, daß einem Patienten zwei verschiedene Radioisotope appliziert wurden.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der 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 mit der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Pig. 2a und 2b ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen Geräts,

Pig. 3a und 3b ein Blockdiagramm der Schwächungseinrichtungen und Decodiermatrizen, die Eingangssignale an die Analogcomputer liefern,

Fig. 4 ein schematisches Dia^amm einer Schwächungseinrichtung, die gemäß Fig. 2 benutzt wird, und

Fig. 5 schematisch die Anordnung der Photoelektronenröhren in dem Detektorkopf der Kamera.

Die erfindungsgemäße Kamera kann, wie oben erwähnt, wenigstens in drei Betriebsarten arbeiten. Die erste Betriebsart , die als "normal" bezeichnet wird, wird am meisten benutzt und ist die komplizierteste hinsichtlich der Verknüpfung von Teilen und Signalen. Die zweite Betriebsart, als "schnellanalog" bezeichnet, benutzt nicht den Digitalisierungs- und Aufnahmeteil der Einrichtung und ist daher wesentlich einfacher in ihrer. Arbeitsweise. Ein "Test"-Betrieb wird zur Calibrierung· der einzelnen Photoelektronenröhren in der Detektoranordnung benutzt. Ein "Wiedergabe"-Betrieb befaßt sich mi't der Wieder-

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gäbe von auf einem magnetischen Medium aufgenommene Information und benötigt nicht die Benutzung der großen Anzahl von Komponenten, die im normalen Betrieb benutzt werden_o Es wird daher der normale Betrieb im einzelnen und die übrigen Betriebsarten etwas kürzer beschrieben.

Der Detektorkopf 10 (Fig. 1).ist einstellbar auf einem Ständer 11 zur Anordnung in der Nähe eines Patienten oder eines anderen Objekts aufgebaute Elektrische Signale von dem Kopf 10 v/erden einer Schaltung zugeleitet, die innerhalb des Pults 12 enthalten ist.

Die Signale erzeugen nach der Verarbeitung durch die Schaltung ein graphisches Bild des Untersuchungsgegenstandes auf einem Monitor-Oszillographen 13» Ein zweites Bild wird auf einem Kamera-Oszillographen (nicht dargestellt) erzeugt, das von einer Kamera 14 photographiert wird.

Die Schaltung in dem Pult 12 erzeugt zunächst Analogsignale in der apäter noch im einzelnen zu beschreibenden Weise. Unter der Annahme, daß die Analogsignale Photopeak-Ereignisse darstellen, v/erden sie digitalisiert. Die Digitalsignale können einem Computer zur Analyse und Diagnose zugeführt werden.

Die Digitalinformation wird auch einer eingebauten Datenverarbeitungseinheit 15 zugeführt. Diese Verarbeitungseinheit benutzt die Digitalinformation zur Erzeugung eines Querschnittshistogramms variabler Breite von Zählungen.über einem horizontalen Weg oder auch ein Histogramm von Zählungen über der Zeit. Derartige Histogramme werden auf.einem Monitor-Oszillographen 17 ausgegeben» Die Digitalinformation wird auch einem Bandauf~ nahmepult 19 zur Speicherung und nachfolgenden Benutzung zugeführt. Die Digitalinformation wird in Analogform zurückverwandelt, um die auf dem Monitor-Oszillographen 13 und von der

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Kamera 14 aufgenommene Bilder zu erzeugen.

Die Anordnung der Photoelektronenröhren in dem Detektorkopf ist in Fig. 5 dargestellt; es handelt sich im dargestellten Beispiel um 19 Photoelektronenröhren P1 Ms P19, die in hexagonaler Form angeordnet sind. Einzelne Photoelektronenröhren werden zur Bestimmung der Lage der Scintallation in einem X, Y- Koordinaten-System "benutzt. Auch v/erden die Ausgangssignale aller Photoelektronenröhren aufsummiert, um ein Z-Signal zu bilden. Dies wird aus der Beschreibung der Fig. 2 deutlicher.

Die Signale der 19 Photoelektronenröhren P1 Ms P19 werden in 19 Vorverstärkern einer Vorverstärkeranordnung 20 in dem Detektorkopf verstärkt und dar.n in einer Schwächungsanordnung 22 innerhalb des Pults 12 geschwächt. Die Schwächungsanordnung 22 wird im Zusammenhang mit Fig. 3 näher beschrieben. Der Hauptzweck'ist die Calibrieruns der verschiedenen Photoelektronenröhren, die sich in ihrer Verstärkung unterscheiden können.

Von der Schwächungsanordnung 22 werden die 19 Signale einer Decodieranordnung 24 mit sechs Matrizen 24a bis 24f zugeführt. Die Ausgangssignale der Decodierungsmatrizen 24a bis e werden als Eingangssignale zwei parallel geschalteten Analogcomputern 26A, 26B zugeführt.

Der Matrizenabschnitt 24f enthält einen Wahlschalter (in Fig. 2 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 zur Calibrierung geführt werden kanne Dieses Merkmal der Erfindung wird später noch näher beschrieben.

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Da die "beiden Analogcomputer 26A, 26B identisch im Aufbau sind, wird nur der Computer 26A im einzelnen beschrieben. Die von den Decodiermatrizen 24a bis 24e stammenden Signale werden den Analogcomputern 26A, 26B über fünf variable Verstärker 32a bis 32e zugeführt, Die Verstärkungsfaktoren dieser fünf Verstärker 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 P 20 30 474.9 dargestellt.

Die Ausgangssignale der Verstärker 32a bis 32e werden jeweils Impulsstreckern 34a bis 34e zugeführt. Der Ausgang des Verstärkers 32a wird als Eingang einem Impulshöhenanalysator 36 zugeführt. Jeder Analogcomputer 26 enthält auch einen Verhältnisdetektjrkreis 38. Der Aufbau des Impulshöhenanalysators 36 ist in der deutschen Patentanmeldung P 19 31 917·6, der des Impulsstreckers 34 und des Verhäktnisdetektors 38 in der deutschen Patentanmeldung P 19 30 831.3 dargestellt, so daß auf deren Schaltung nicht näher eingegangen zu werden braucht.

Es genügt zu sagen, daß auf einer Leitung 40b ein Signal vorhanden ist, das genau die X+-Lage einer in dem Scintillator auftretenden Scintillation wiedergibt, auf einer Leitung 40c ein Signal, das genau die X- -Koordinate eines derartigen Signals wiedergibt, auf einer Leitung 4Od ein ähnliches Signal, das die Y+-Koordinate wiedergibt und auf einer Leitung 4Oe ein ähnliches Signal, das die Y- -Koordinate darstellt. Ähnliche Signale werden auf den Leitungen von dem Kanal B-Analogcomputer 26b vorgesehen« Torsteuermittel (nicht dargestellt) stellen sicher, daß Signale nicht simultan von beiden Kanälen A und B

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aufgenommen werden. 7/enn beispielsweise Signale von dem Kanal A aufgenommen werden, wird der Kanal B abgeschaltet. Nur ein Kanal liegt jeweils in der Steuerung.

Ein Taktgeberkreis 42 nimmt über eine Leitung 44 Signal von den Verhältnisdetektoren 38 sowohl des Kanal-Α- als auch des Kanal-B-Analogcomputers auf, sov/ie über eine Leitung 46 von den beiden Impulshöhenanalysatoren 36 dieser Kanäle. Weiterhin werden dom Taktgeber Eingangs impulse über eine Leitung 48 von einem tj"bertragegatter 50 und über eine Leitung 52 von einem, später zu beschreibenden, monostabilen Multivibrator zugeführt. 5er Taktgeberkreis sendet auch ein Signal direkt zu diesem Multivibrator, wenn "schnellanalog"-Betrieb vorliegt. Der Taktgeberkreis 42 v/artet auf ein Signal auf der Leitung 52, das das Ende eines Zyklus anzeigt, und gibt dann ein Rückstellsignal an jeden Impulshöhenanalysator 36₀ Er liefert auch ein Löschsignal für das Übertragegatter 50 auf einer Leitung 54. Der Taktgeberkreis 42 liefert auch Anschaltsignale an andere Teile der Analog-Digital-Umwandlungsschaltung auf einer Leitung 56. Lies wird sp'Icer im einzelnen beschrieben.

Die vier Ausgangssignale von den Impulsstreckern 34b bis 34e werden zwei Differentialverstärkern 58X, 58Y zugeführt. Die X+- und die Y- -Signale auf den Leitungen 40b, 40c v/erden dem Verstärker 58X, die Y+- und Y- -Signale auf den Leitungen 40d, 4Oe dem Verstärker 58Y zugeführt. Jeder Verstärker 58 X, 58 Y kombiniert seine jeweiligen Eingangssignale und liefert einzelne Ausgangssignale, die jeweils X- und Y-Lagenkoordinaten darstellen. Die X-Koordinaten am Ausgang des Verstärkers 58X werden einem Höhe-zu-Zeit-Umwandler 6OX, die Y-Koordinaten-Information des Y-Differentialverstärkers 58Y einem Höhe-zu-Zeit-Umwandler. 6OY zugeführt.

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Die¹ X- und Y-Koordinateninformation wird außerdem jeweils auf Leitungen 62X, 62Y einem weiteren noch nicht beschriebenen Bauteil der Schaltung geführt.

Die Höhe-zu-Zeit-Umwandler 60X, 60Y erzeugen Torsteuerimpulse konstanter vorbestimmter Amplituden, deren Länge proportional zu den Amplituden der Eingangssignal3 an den Umwandlern ist. Die Ausgangssignale des Umwaridlers 60X, deren Zeitdauer proportional zu den Amplituden der Eingangssignale von dem Differentialverstärker 58X sind, werden einem Gatter 62X zugeführt. Ähnlich wird der Ausgang des Umwandlers 6OY 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, 6OY betätigt und liefert einen Impulszug, in dem die Zahl der Impulse durch den längsten Ausgangsimpuls von einem der Umwandler 6OX, 6OY gesteuert wird. Am Ende des Signals von dem Umwandler COX »vlrd das Gatter 62X verschlossen, auch wenn der Ausgangsimpuls von dem Umwandler 60Y noch nicht beendet ist. Wenn der längere der Impulse von den Umwandlerh 6OX, 6OY endet, wird der Cszililator 64 abgeschaltet und beide Gatter 62X und 62Y geschlossen. Das Ergebnis ist, daß eine Folge von Ausgangsimpulsen von dem Gatter 62X geliefert wird, die in ihrer Zahl proportional zur Höhe des Ausgangsimpulses des Differentialverstärkers 58X ist, sowie eine Impulsfolge von dem Gatter 62Y, die in ihrer Zahl proportional .zur Höhe des Ausgangsimpulses von dem Differentialverstärker 58Y ist.

Der Aufbau und die 5*unktion der Umwandler 6OX, 6OY des Oszillators 64 und der Gatter 62X, 62Y sind in dem Artikel "A Stable Ninety-line Channel Pulse Amplitude Analyzer for Slow Counting" von D. H. Wilkinson in Cambridge Philosophical Society, Volume 46, Teil III, Seiten 508-518 (1950), beschrieben.

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Die Ausgangssignale der Gatter 62X, 62Y werden jeweils Zählern 66X, 66Y zugeführt. Die Zähler dienen zur Speicherung der Impulszahlen, die proportional zur Amplitude der X- und Y-Ausgang3signale der Differentialverstärker 58X, 58Y sind. Der Zähler 66 enthält einen Abschnitt 66F, der Markierungssignale von den Impulshöhenanalysatoren 36 der beiden Analogcomputern 26A, 26B aufnimmt und speichert, die anzeigen, von welchem der beiden Kanäle die gespeicherten Signale aufgenommen werden.

Die in dem X-Zähler 66X, dem Y-Zähler 66Y und dem Markierungsabschnitt 66J? 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 60, 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.

Der Ringzähler 72 entspricht dem Zähler, der in der deutschen Patentanmeldung P 20 30 474.9 beschrieben ist. Zusätzlich zu der in dieser Anmeldung gezeigten Schaltung ist der Ringzähler

72 auch mit dem Oszillator 54 mittels einer Leitung 74 verbunden. Wie in dieser Anmeldung beschrieben, hat der Ringzähler beispielsweise 24 verschiedene Intervalle, die Taktsignale zur Steuerung der verschiedenen Bauelemente der Einrichtung liefern. Der Ringzähler 72 sendet ein Signal auf einer Leitung

73 zu dem Übertragegatter 50, das anzeigt, wann Information von dem Zähler 66 auf dem Verschieberegister 70 übertragen werden sollte. Es sendet ebenfalls ein Signal an einen Aufnahmeverstärker 76, das anzeigt, wann Digitalinformation von einem Video-Aufnahmegerät 78 aufgenommen werden sollte. Ein

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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 Yerschieberegister 70 und einem Ausgaberegister 84 steuert. Es sei betont, daß die beiden digitalisierten X- und Y-Signale ebenso wie das Markierungssignal in dem Verschieberegister 70 gespeichert sind und über das Gatter 82 auf das Ausgaberegister 84 übertragen werden. 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 42 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 Taktgeberschaltung 42 zurückgegeben wird, um zu bewirken, daß der Taktgeber ein Signal zur Rückstellung des Impuishöhenanalysators 36 in jedem Analogcomputer 26A, 26B erzeugt. Die Verstärkersteuerung ist · eine Vorderwandeinjustieru:ig.

Die X- und Y-Koordinatensignale in dem Ausgaberegister 84 werden einem Digital-Analog-Umwandler 90 zugeführt, welcher diese in X- und Y-Analogsignale zurückverwandelt. Da die dem Umwandler 90 zugeführten Signale Digitalform haben, verursachen sie, wenn auf einem Oszillographen ausgegeben, daß der Strahl des Oszillographen bestimmte diskrete Lagen einnimmt. Dies ergibt ein punktähnliches Muster auf dem Bildschirm, 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 ο Der Aufbau des Glät-

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tungsgenerators 92 ist in der deutschen Patentanmeldung P 20 27 215.5 beschrieben.

Die X- und Y-Analogsignale werden von dem Umwandler 90 über geeignete Torsteuermittel (nicht dargestellt) einem Rotor 94 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 94 wird durch eine Yorderwandeinregulierung an dem Pult gesteuert und mischt die X- und Y-Signale mit Sinus/Cosinus-Gewichten, um das ausgegebene Bild in Übereinstimmung mit den Wünschen des Betrachters zu rotieren. Der Rotor 94 kann eine Widerstandsmatrix zur Freigabe der Rotation eines Bildes auf dem Oszillographen 13 durch festgelegte vorbestimmte Incremente enthalten* "Dies ist mit der Benutzung eines Wählschalters (Vorderwand) zur Auswahl einer bestimmten Widerstandskombination verbunden. Die Auswahl der Widerstandswerte für eine derartige Matrix beruht auf einer Formel, die den Ausgang einer Matrix in eine festgelegte Singangsimpedanz und eine gewünschte Rotation der Achse um ihren Ursprung zuordnet. Diese Formel mit Sinus- und Cosinus-Termen lautet wie folgt:

^Xaus = ^Xein ^cos ^ " ^Yein ^sin # ^und

^Yaus = ^Xein ^sin ^ ^{+ Y}ein ^COS *' ' .

Die Widerstände liefern die Werte für die Sinus/Cosinus-Funktionen_e

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Der Rotor 94 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 94 vier Signale anstatt zwei. Diese vier Signale stellen X+ -, X- -, Y+ - und. Y- -Koordinaten einer Scintillation dar.

Die vier Signale von dem Rotor 94 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 Mehrfacnk'oppler 98 und einer Doppelausgabesteuerung 100 zugeführt .

Der Mehrfachkoppler 98 nimmt auch Signale von dem Decodierabschnitt der Matrix 24f über den Testschalter 28 auf der Leitung 30 auf. Der Mehrfachkoppler 98 ist im wesentlichen ein Schaltungskreis, welcher das richtige Signal, das o.er Datenverarbeitungseinheit 15 zugeleitet werden soll, ^usv.<äult in Abhängigkeit von der Betriebsart, die von der Bedienungsperson bestimmt ist. Dies hängt natürlich von der Einstellung der Vorderwandsteuerung ab, die die gewünschte Betriebsart w 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 den Oszillographen 13 hindurch. Yfenn jedoch ein Yorderwandwählschalter (nicht gezeigt) eingestellt ist, um einen Doppelisotopenbetrieb anzuzeigen, arbeitet die Doppel-

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ausgabesteuerung 100. In diesem Fall dient die Steuerung 100 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 102 der Steuerung zugeführten Markierung, 'flenn 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 E entspricht, so wird das Signal nach rechts verscnoben., oder umgekenrt, abhängig von dem Aufbau der Anlage»

Die Fig. 3a und 3b veranschaulichen die Schwächungseinrichtung 22 und die Decodiermatrizen 24. Wie in Fig. 3b dargestellt, sind 19 Eingangsleitungen P1 bis P19 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 jedei- Schwächungseinrichtung 110.

Wie in Fig. 4 dargestellt, enthält die Schwächungseiiirichtung 110 ein Potentiometer 112, dessen eines linde mit einer der Eingangsleitungen von einer Photoelektronenröhre P1 bis P19 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 v/erden der Z-Signal-Decodiermatrix 24a zugeführt. Jedes Signal wird über einen veränderlichen Widerstand 114 und einen festgelegten Widerstand 116 einem Summierverstärker 118 zugeführt. Die variablen Widerstände 114 stellen Calibrierungsmittel für jeden Photoelektronen-

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röhrenausgang dar, was das Z-Signal anbetrifft»

Signale von den Schwächlings einrichtungen 110, die solchen von den Photoelektronenröhren aufgenommenen entsprechen, die auf der X+ -Seite der Y-Achse liegen, werden auf die Matrix 24b gegeben. Wie dargestellt, enthalten diese Signale, die von den Photoelektronenröhren P13, P15, P1» PH, P5, P2 und P3 zugeführt v/erden. Diese Signale werden jeweils über variable Widerstände 114b und festgelegte Widerstände 116b einem Summierverstärker 118b zugeführt. Die Werte der Widerstände 116b sind in Übereinstimmung mit dem Abstand der einzelnen Photoelektronenröhren von der Y-Achse gewichtet. Wenn beispielsweise die Photcelektronenröhre P3 zweimal soweit von der Y-Achse entfernt liegt wie die Photoelektronenröhre P14, so ist der Widerstand 116b, der das Signal von der Photoelektronenröhre P3 aufnimmt, halb so groß wie der Widerstand, der das Signal von aer Photoelektronenröhre P14 aufnimmt. Die variablen Widerstände 114b dienen der einzelnen Calibrierung der aufgezähltfn Photoelektronenröhren₀ Ähnlich werden Signale von den Photcfilekxronenröhren P9, P10, P8, P11, P17, P7, P18 und P16 über variable Widerstände 114c und festgelegte Widerstände 116c auf den Eingang eines Summierverstärkers 118c gegeben. Der Ausgang des Summierverstärkers 118c stellt das X- -Signal dar. Widerstände 116c sind in Übereinstimmung mit der Lage der entsprechenden Photoelektronenröhren in der gleichen Weise wie die Widerstände 116b gewichtet.

In ähnlicher Weise v/erden Signale von den Photoelektronenröhren P11, P12, P1, P10, P18, P13 und P2 über variable Widerstände 114d und festgelegte Widerstände 116d auf einen Summierverstärker 118d gegeben. Der Ausgang des Verstärkers 118d stellt das Y+ -Ausgangssignal dar. Y- -Ausgangssignale werden

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von der Matrix 24e in einer ähnlichen Weise über variable Widerstände 114e und festgelegte Widerstände 116e vorgesehen» Diese Signale werden natürlich von den Photoelektronenröhren P8, P16, PI5, P4, P7, P6 und P5 zugeführt_β Die Widerstände 116d, 116e werden wiederum in der gleichen V/eise wie zuvor erwähnt, gewichtet, jedoch in Übereinstimmung mit dem Abstand der entsprechenden Photoelektronenröhren von der X-Achse.

Signale von der Schwächungseinrichtung 110 werden über festgelegte Widerstände 120 zu 19 Kontakten des Auswählschalters I22 gegeben. Der Auswählschalter hat einen bewegliehen Arm 122a, de? 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 Schwächungseinrichtung 110 und der einzelnen Calibrierungssteuerungen 116 die Ausgänge aller Photoelektronenröhren P1 bis P'^I9 und ihrer Vorverstärker 20 einjustiert'werden, um Veränderungen im Verstärkungsfaktor einer Photoelektronenröhre oder eines Vorverstärkers auszugleichen.

Die Datenverarbeitungseinheit 15, die in Pig. 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 eignete Sie enthält einen Oszillographen, auf welchem die verschiedenen gewünschten Histogramme ausgegeben werden, und die auch als Calibrierungsanzeige dienen, wenn die Photoelektronenröhren calibriert werden. Pur Einzelheiten wird auf die Gebrauchsanweisungen zu dieser Anlage Bezug genommene

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Im Bandwiedergabebetrieb werden nur das Aufnahmegerät 78 und ein Wiedergabeverstärker 130 "benutzt, zusammen mit der nachfolgenden in Fig. 2b dargestellten Schaltung. Der V/iedergabe- ; verstärker liefert ein Signal an das Gatter 80 und den Ringzähler 72, um anzuzeigen, daß die Anlage sich in einem Wiedergabebetrieb befindete Die aufgenommenen Signale werden auf das Verschieberegister 70 gegeben. Die Funktionen der Teile der Anlage sind in der deutschen Patentanmeldung P 20 30 474.9 vorgeschlagen. Der übrige Teil der Schaltung arbeitet so wie in Zusammenhang mit dem normalen Betrieb beschrieben.

In der· "schnellanalog"-Betriebsart werden die gesainten Antlog-Digital-Analog-Ieile der Einrichtung nicht benutzt. Diese enthält die Umwandler 60, die Gatter 62, den Oszillographen 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, das * Ausgaberegister 84, den Digital-Analog-Umwandler 90 und den Glättungsgenerator 92« Beim "schnellanalog"-Betrieb werden X- und Y-Koordinaten darstellende Signale direkt von den D.ifferentialverstärkern 58X und 58Y dem Rotor 94 auf den Leitungen 62X, 62Y übertragen und von dem Rotor über den Mehrfachkoppler " 98 der Datenverarbeitungseinheit 15 und dem Oszillographen über die Doppelausgabesteuerung 100 zugeführt«.

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Claims

Patentansprüche

Gerät zur Erzeugung einer Darstellung der räumlichen Verteilung von von einem Untersuchungsobjekt einfallenden Strahlungsereignissen, wobei das Gerät mit einer Szintillationskamera zusammenarbeitet, die einen bezüglich des Untersuchungsobjektes stationären Szintillationskristall sowie mehrere Photoelektronenröhren aufweist, die aufgrund der Lichtblitze analoge elektrische Signale abgeben, die die zweidimensional Position des das elektrische Signal erzeugenden Lichtblitzes darstellen, gekennzeichnet durch einen Wähler (122, Pig. 3B) zur Auswahl eines Analogsignals von jeder üeliebigen Photoelektronenröhre (16), um deren Ausgang zu kalibrieren.
2. Geiät r~oh Anspruch 1, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (114) zur unabhängigen Schwächung jedes Analogsignals.
3. Gerät nach Anspruch 1, wobei die von dem Untersuchungsobjekt emittierten Lichtblitze von den Photoelektronenröhren in entsprechende elektrische Analogsignale von wenigstens zwei verschiedenen Amplitudenbereichen entsprechend der Vielfachheit der Energiepegel umgewandelt v/erden, 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 Computer (26) auf einen unterschiedlichen Amplitudenbereich anspricht und wo-

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"bei 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 die Kennzeichnungssignale und die Analogsignale hin eine sichtbare Ausgabe der Analogsignale an Stellen liefert, die den lagen der entsprechenden Mchtblitze in dem Szintillationskristall entsprechen, um dadurch ein sichtbares AbMId der Strahlungsverteilung für alle Energiepegel zu schaffen«)
4· Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, flaß jeder Analqgcomputer (26) einen Impulshöhenanalysator (36) zur Auswahl eines Bereiches der Analogsignalamplituden enthält.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kennzeichnungssignal eine vorbestimmte Stelle auf dei-'Ausgabevorrichtung (13) anzeigt, auf der die Analogsignale von dem _t zugeordneten Computer (26) ausgegeben werden sollen.

6„Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Analogsignale, die in verschiedenen Amplitudenbereiehen liegen, auf verschiedenen Teilen der Ausgabevorrichtung (13) ausgegeben werden<,

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