DE2328386A1

DE2328386A1 - Location and display of distributed radiation sources - compares calibration data from known sources with data from unknown sources

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Publication number: DE2328386A1
Application number: DE19732328386
Authority: DE
Inventors: Alvin S Blum
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-06-04
Filing date: 1973-06-04
Publication date: 1975-01-02

Abstract

Calibration data are obtained from a large number of first test values from each of several radiation measuring devices, which detect each radiation from each known radiation source. Second test values are collected from each radiation and each source in a distributed radiation material whose position is unknown. The second test values are compared with calibration data, and when equal, the position of each radiation source is fixed. The read-out position data are stored and so combined, that a visual display is produced giving the position and intensity of the unknown source. The device has a collimator, scintillators, photodetectors, and a direction-controlling gear-arrangement.

Description

Alvin S, Blum, 700 Palermo Avenue, Coral Gables, FloridaAlvin S, Blum, 700 Palermo Avenue, Coral Gables, Florida

Verfahren und Vorrichtung zur Lokalisierung und Anzeige vonMethod and device for the localization and display of

Strahlung s quell en ■ ■" ".Radiation sources ■ ■ "".

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Lokalisierung und Anzeige von Strahlungsquellen mit einer Vielzahl von Strahlungsemissionen, die von "verteiltem Strahlungsmaterial von unbekannter Position ausgesendet werden, und auf Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens. The invention relates to a method for localization and display of radiation sources with a variety of Radiant emissions from "distributed radiant material be sent from an unknown position, and on devices for performing this method.

Es ist an sich bekannt, den Ort von Strahlungsquellen festzustellen, welche nicht mit einfachen herkömmlichen Methoden zu beobachten sind. In der US-Patentschrift 2 779 876 werden dazu photosensitive Röhren vorgesehen, welche neben einem Szintilla·* tor angeordnet sind, um dadurch die Stelle im Szintillator festzustellen, welche bei Auftreffen radioaktiver Strahlung ein Signal erzeugt. Mit einer in der US-Patentschrift 3 011 057 beschriebenen Vorrichtung wird eine bessere Auflösung erzielt. Zu diesem Zwecke werden mehrere photosensitive Röhren derart in mäßiger Entfernung vom Szintillator angeordnet, daß jeder Lichtblitz von mehreren dieser photosensitiven Röhren registriert wird. Aus den daran angeschlossenen Stromkreisen läßt sich der Ort jeder Szintillation in bezug auf ein Koordinaten* system im Szintillator feststellen, aber nicht der Ort der Strahlungsquelle. Außerdem werden bei den bekannten Vorrichtungen weder Inhomogenitäten innerhalb des Szintillators, Nichtlinearitäten in der Empfindlichkeit verschiedener Zonen der photosensitiven Röhren, Verschiedenheiten der Eigenschaften dieser Röhren, Nichtlinearitäten des optischen Systems, Störungen durch Streulicht und dergl. berücksichtigt.It is known per se to determine the location of radiation sources, which cannot be observed with simple conventional methods. In US Pat. No. 2,779,876, this is done photosensitive tubes provided, which in addition to a scintilla * tor are arranged in order to determine the point in the scintillator which occurs when radioactive radiation is incident Signal generated. With one in U.S. Patent 3,011,057 a better resolution is achieved. For this purpose, several photosensitive tubes are used at a moderate distance from the scintillator so that each flash of light is registered by several of these photosensitive tubes. From the circuits connected to it the location of each scintillation in relation to a coordinate * system in the scintillator, but not the location of the Radiation source. In addition, in the known devices neither inhomogeneities within the scintillator, Nonlinearities in the sensitivity of different zones of the photosensitive tubes, differences in properties of these tubes, nonlinearities of the optical system, disturbances taken into account by scattered light and the like.

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Die Lokalisierung von Strahlungsquellen wird auch noch durch andere physikalische Phänomene gestört, welche bewirken, daß die Mitte des Lichtpunkts im Szintillator nicht mit der Stelle übereinstimmt, wo die ankommende Strahlung auftrifft. Hierbei ist insbesondere die sogenannte Compton-Streuung zu erwähnen, wobei nur ein Teil der auftreffenden Strahlung in Licht umgewandelt wird und ein anderer Teil der Strahlung unter einem Winkel gestreut wird und an anderer Stelle einen Lichtblitz erzeugt. Wenn beide Lichtblitze innerhalb desselben Kristalles entstehen, dann wird die Summe der beiden Lichtblitze ein Signal erzeugen, dessen Entstehungsort scheinbar irgenwo zwischen den Entstehungsorten der beiden Lichtblitze liegt, wodurch die Beobachtung bzw. Messung verfälscht wird. Diese Schwierigkeit konnte bisher nur zum Teil dadurch überwunden werden, daß die Dicke der Szintillatonsschicht verringert wird, aber dadurch wird gleichzeitig deren Empfindlichkeit insbesondere für die Strahlung hoher Energie wesentlich verringert.The localization of radiation sources is also done through other physical phenomena are disturbed, which cause the center of the light spot in the scintillator to be inconsistent with the spot coincides with where the incoming radiation hits. Here In particular, the so-called Compton scattering should be mentioned, whereby only part of the incident radiation is converted into light and another part of the radiation is scattered at an angle and a flash of light elsewhere generated. If both flashes of light arise within the same crystal, then the sum of the two flashes of light becomes a Generate signal, the place of origin apparently somewhere between the places of origin of the two light flashes, whereby the Observation or measurement is falsified. So far this difficulty has only been partially overcome by the Thickness of the scintillation layer is reduced, but at the same time its sensitivity, in particular for the Significantly reduced radiation of high energy.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Verfahren sowie entsprechende Vorrichtungen anzugeben, um die Lokalisierung und Anzeige von Strahlungsquellen mit einer Vielzahl von Strahlungsemissionen, die von verteiltem Strahlungsmaterial von unbekannter Position ausgesendet werden, wesentlich zu verbessern.The invention is intended to solve the problem of specifying a method and corresponding devices for localization and displaying radiation sources having a variety of radiation emissions from dispersed radiation material are sent from an unknown position, improve significantly.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß a) Eichdaten abgespeichert werden, die aus einer Vielzahl von ersten Meßdaten von jeder von mehreren Strahlenmeßmitteln ermittelt werden, die jede Strahlungsemission für jede Strahlungsquelle bekannter Position entdeckt und daraus die Meßdaten erzeugt und daß mit diesen Meßdaten Positionsdaten der bekannten Strahlungsquelle mit abgespeichert v/erden,This object is achieved according to the invention in that a) Calibration data are stored which consist of a plurality of first measurement data from each of several radiation measuring means which detects each radiation emission for each radiation source of known position and from this the measurement data are generated and position data of the known radiation source are also stored with these measurement data v / earth,

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b) daß zv/eite Meßdaten von Strahlmeßmitteln von jeder Strahlenemission und von jeder Strahlungsquelle in einem verteilten Strahlungsmaterial unbekannter Position gesammt werden,b) that two measurement data from beam measuring means of each radiation emission and from each radiation source in one distributed Radiation material of unknown position are collected,

c) daß die zweiten Meßdaten mit den in den Sichdaten enthaltenen ersten .Meßdaten in einem Vergleichsmittel verglichen werden und daraus bei Gleichheit die Position jeder Strahlungsquelle in dem verteilten Strahlungsmaterial unbekannter Position bestimmt wird,c) that the second measurement data are compared with the first measurement data contained in the self data in a comparison means and if they are the same, the position of each radiation source is determined in the distributed radiation material of unknown position,

d) daß die gespeicherten Positionsdaten, die in den Eichdaten einer bekannten Position enthalten sind, deren erste Meßdaten übereinstimmen, als die zügehörigen Positionsdaten zu jeder gesammelten Strahlungsemission für jede Strahlungsquelle unbekannter Position in dem verteilten Strahlungsmaterial herausgelesen werden, und d) that the stored position data in the calibration data a known position, the first measurement data of which match, as the associated position data can be read out for each radiation emission collected for each radiation source of unknown position in the distributed radiation material, and

e) daß die herausgelesenen Positionsdaten von dem verteilten Strahlungsmaterial gespeichert und derart kombiniert werden, daß eine visuelle Anzeige auf einem Ausgabemittel gebildet wird, die den Ort und die Intensität der Strahlungsemission in dem verteilten Strahlüngsmaterial unbekannter Position kennzeichnet. e) that the position data read out from the distributed Radiant material can be stored and combined to provide a visual indication on an output means is formed, which characterizes the location and the intensity of the radiation emission in the distributed radiation material of unknown position.

Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens sowie die weitere Ausgestaltung der Erfindung sine', durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen gekennzeichnet.Devices for performing this process and the further embodiment of the invention sine ', through which in the Measures specified in the subclaims.

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Im nachstehenden wird die Erfindung in Verbindung mit den Ausführungsbeispiele darstellenden Figuren erläutert. Einander entsprechende Teile sind in den Figuren in gleicher Weise bezeichnet. Hierbei sind alle nicht zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Einzelheiten der besseren Übersicht halber fortgelassen. In the following, the invention is described in connection with the exemplary embodiments Illustrative figures explained. Corresponding parts are identified in the same way in the figures. All details not required for understanding the invention have been omitted for the sake of clarity.

Es zeigt:It shows:

Fig.l ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlenmeßvorrichtung _t Fig.l is a block diagram of an embodiment of the radiation measuring device according to the invention _t

Fig.2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Eichmittel, des Kollimators, eines Szintillators und mehrerer mit einer datenverarbeitenden Anlage verbundener Photodetektoren der Ausführungsform von Fig.l,2 shows a partially sectioned side view of the calibration means, the collimator, a scintillator and several connected to a data processing system Photodetectors of the embodiment of Fig.l,

Fig.3 ein detailliertes Blockschaltbild der in Fig.l dargestellten Ausführungsform,FIG. 3 is a detailed block diagram of the one shown in FIG Embodiment,

Fig.4 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Deteils einer weiteren Ausführungsform der erfiöungsgemäßen Strahlenmeßvorriehtung,4 shows a partially sectioned side view of a detail a further embodiment of the invention Radiation measuring device,

Fig.5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Details einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlenmeßvorrichtung, bei dem Photodetektoren in zwei zueinander senkrecht stehenden Ebenen angeordnet sind,5 is a partially sectioned side view of a Details of a further embodiment of the invention Radiation measuring device with photodetectors in two mutually perpendicular planes are arranged

Fig.6 ein Detail einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Strahlenmeßvorrichtung, mit dem größer ausgedehnte Signalverteilungen bestimmt werden können,6 shows a detail of a further embodiment of the invention Radiation measuring device with which more extensive signal distributions can be determined,

Fig.7 eine Draufsicht auf mehrere auf einem Szintillator angeordneten Photodetektoren einer weiteren Ausführungsform der'erfindungsgemäßen Strahlenmeßvorrichtung7 shows a plan view of several arranged on a scintillator Photodetectors of a further embodiment of the radiation measuring device according to the invention

undand

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Pig.8 eine teilweise geschnittene Vorderansicht durch die in Fig.7 dargestellte Anordnung. " -Pig.8 is a partially sectioned front view through the Arrangement shown in Figure 7. "-

Die in Fig.l dargestellte Ausführungsform eine» erfindungsgemäßen Strahlenmeßvorrichtung 2 weist einen Strahlungsbildungsdetektor 4 zur Messung von Strahlung, sowie eine Datenverarbeitungsanlage 6 auf, die vorzugsweise aus einer Rechenvorrichtung zur Sammlung, Speicherung, Analyse und'Anzeige von Strahlungsquellen oder Positionsdaten besteht. Ein Eichmittel 8 ist vorgesehen von dessen bekannter Position aus zusammen mit dem Strahlungsbilddetektor 4 die zugehörigen Strahlungsmeßdaten erzeugt werden. Die Strahlungsmeßdaten für mehrere bekannte Positionen werden zusammen mit den Positionsdaten von jeder dieser Positionen über datenverarbeitende Mittel 10 zu den Speichermitteln 12 weitergeleitet. Die so gespeicherten Daten werden später in der Vergleichsschaltung 14 benutzt, um diese mit den Strahlungsmeßdaten für unbekannte Positionen zu vergleichen. Die Strahlungmeßdaten von einer unbekannten Position werden vom Strahlungsbilddetektor 4 erzeugt und von diesem an vorgeschaltete signalverarbeitende Mittel 16 und von dort an die datenvearbeitenden Mittel 10 und von dort an die Vergleichsschaltung 14 weitergeleitet. Wenn die Strahlungsmeßdaten von einer unbekannten Position mit gespeicherten Strahlungsmeßdaten für viele bekannte Positionen übereinstimmt, dann bestimmen die gespeicherten Positionsdaten die Position der Strahlungsmeßdaten für eine unbe-' kannte Position. Nachdem eine Übereinstimmung erreicht ist, können die Positionsdaten auf einem Bildausgabegerät 18 angezeigt werden.The embodiment shown in Fig.l an »invention Radiation measuring device 2 has a radiation formation detector 4 for measuring radiation, as well as a data processing system 6, which preferably consists of a computing device for the collection, storage, analysis and display of radiation sources or position data. A calibration means 8 is provided the associated radiation measurement data are generated from its known position together with the radiation image detector 4. The radiation measurement data for several known positions are collected along with the position data from each of these positions Forwarded to the storage means 12 via data processing means 10. The data saved in this way will later be used in the comparison circuit 14 used to compare this with the radiation measurement data compare for unknown positions. The radiation measurement data from an unknown position is obtained from the radiation image detector 4 generated and from this to upstream signal processing means 16 and from there to the data processing Means 10 and forwarded from there to the comparison circuit 14. If the radiation measurement data is from an unknown position corresponds to stored radiation measurement data for many known positions, then determine the stored position data the position of the radiation measurement data for an unknown position. After a match is reached, you can the position data are displayed on an image output device 18.

Die Strahlungsmeßvorrichtung 2 enthält, wie in Fig.2 gezeigt, einen Kollimator 20, Szintillafcoren 21 und 22, die im Strahlengang der Eichmittel 8 oder einer nicht dargestellten verteilten Strahlungsquelle angeordnet sind, wobei letztere nach Entfernen der Eichmittel 8 eingesetzt wird. Die Strahlungsmeßvorrichtung 2The radiation measuring device 2 contains, as shown in Figure 2, a collimator 20, Scintillafcoren 21 and 22, which are in the beam path the calibration means 8 or a distributed one, not shown Radiation source are arranged, the latter after removal the calibration means 8 is used. The radiation measuring device 2

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enthält weiterhin Photodetektoren 24, 26, 28 und 30, um jeden SzintillationsVorgang in jedem Szintillator 21 und 22 zu beobachten. Die Photodetektoren sind mit der Datenverarbeitungsanlage 6 über Leitungen verbunden. Die Eichmittel 8 enthalten eine Zahnstange 32 in X-Richtung, sowie eine senkrecht dazu verlaufende nicht dargestellte Zahnstange 34 in Y-Richtung, die zusammen eine Strahlerhalte vorrichtung 36 tragen. Die Strahlerhalte vorrichtung 36 enthält Strahlungsmaterial 38 und ist derart ausgebildet, daß die entstehende Strahlung in geeigneter Weise gebündelt wird. Diese Strahlerhaltevorrichtung kann in X-Richtung durch einen Stellmotor 40 mittels eines in die Zahnstange 32 eingreifenden Zahnrades 42 bewegt werden.further includes photodetectors 24, 26, 28 and 30 to observe each scintillation process in each scintillator 21 and 22. The photodetectors are connected to the data processing system 6 via lines. The calibration means 8 contain a rack 32 in the X-direction, as well as a rack 34 (not shown) in the Y-direction running perpendicular thereto, which together a radiation holding device 36 carry. The source holding device 36 contains radiation material 38 and is designed in such a way that that the resulting radiation is bundled in a suitable manner. This beam holding device can in the X direction by a Servomotor 40 can be moved by means of a gear 42 engaging in the rack 32.

Ein an diesem Stellmotor angebrachter Winkelmeßgeber 44 erzeugt für jede Stellung, die die Strahlerhaltevorrichtung 36 in X-Riehtung einnehmen kann, ein entsprechendes Positionssignal und wird entsprechend als digitale Zahl codiert. Die Strahlerhaltevorrichtung 36 kann in Y-Richtung von einem durch einen Stellmotor 40 angetriebenen Zahnrad 46 bewegt werden. Ein an diesem Stellmotor angebrachter Winkelmeßgeber 50 erzeugt für jede Stellung, die die Strahlerhaltevorrichtung 36 in Y-Richtung einnehmem kann, ein entsprechendes Positionssignal und wird entsprechend als digitale Zahl codiert. In einer weiteren Ausfuhrungsform kann die Strahlerhaltevorrichtung 36 auch in Richtung der Z-Achse mittels Zahnstange und angetriebenem Zahnrad entsprechend verschoben werden.An angle encoder 44 attached to this servomotor generates, for each position, the beam holding device 36 in the X direction can assume a corresponding position signal and is accordingly encoded as a digital number. The source holding device 36 can be moved in the Y direction by a gear wheel 46 driven by a servomotor 40. One on this Servomotor attached angle encoder 50 generates for each position, which the beam holding device 36 can assume in the Y direction, a corresponding position signal and is accordingly encoded as a digital number. In a further embodiment can the source holding device 36 is also shifted accordingly in the direction of the Z-axis by means of a rack and driven gear will.

Fig. 7 und 8 zeigen, wie mehrere Photodetektoren, die mit den Bezugszeichen fortlaufend A, B, C ... bis P versehen sind, oberhalb eines Szintillator 90 angeordnet sind. Der Szintillator 90, der vorzugsweise aus NaJ (Tl) besteht, weist an dessen Unterseite eine Schicht geringerer Lichtdurchlässigkeit 92, einen unten und an den Seiten angebrachten reflektierenden überzug 94 und oben ein Quarzfenster 96 auf, das Licht zu den aufgesetztenFigs. 7 and 8 show how several photodetectors with the Reference numerals consecutively A, B, C ... to P are provided above a scintillator 90 are arranged. The scintillator 90, which preferably consists of NaI (Tl), has on its underside a layer of reduced light transmission 92, a reflective coating 94 and attached to the bottom and sides on top a quartz window 96, the light to the attached ones

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Photodetektoren A bis P durchlassen kann. Unterhalb dieser An-Ordnung ist ein Kollimator 98 angeordnet, der die von einer am Ort 100 angebrachten Strahlungsquelle ausgesendeten Strahlung bündelnd in den Szintillator 90 leitet. Diese Strahlung erzeugt im vorliegenden Fall unterhalb des Photodetektors G Lichtemission 102, die sich entsprechend den angedeuteten Linien ausbreitet. Die Lichtstrahlen zum Photodetektor G legen hierbei den kürzesten Weg zurück und werden somit am geringsten absorbiert. Stärker geschwächte Lichtstrahlen erreichen die umliegenden Photodetektoren J, K₉ L. H, D, G, B und P und entsprechend stärker geschwächte erreichen die restlichen Photodetektoren. Dementsprechend erzeugt der Photodetektor G im Vergleich zu allen anderen Photodetektoren das größte elektrische Signal. Hierdurch kann dem Ort 100 der Photodetektor G eindeutig zugeordnet werden. Dies wird im folgenden als bevorzugter Absorptionsvorgang bezeichnet. Ein bevorzugter AbsorptionsVorgang kann entsprechend von nicht bevorzugten Absorptionsvorgängen dadurch unterschieden werden, daß die von den Photodetektoren abgegebenen elektrischen Signale reproduzierbar sind, solange die gleiche Strahlungsquelle an einem vorgegebenen Ort angeordnet ist. Hingegen werden bei nicht bevorzugten Absorptionsvorgängen nacheinander zu verschiedenen Zeitpunkten unterschiedliche, d.h. nicht reproduzierbare elektrische Signale von den Photodetektoren abgegeben. Hierdurch können diese erkannt und verworfen werden. Beispielsweise beim Compton-Effekt treten zahlreiche Lichtemissionen im Szintillatorauf. Der zeitliche Verlauf der SignalVerteilungen an den Photodetektoren läßt dann erkennen, daß der Vorgang durch Compton-Effekt ausgelöst und für die folgende Betrachtung als nicht identifizierbare Strahlungsquelle unberücksichtigt bleibt. Solange die bekannte Strahlungsquelle sich am Ort 100 befindet, sollte die gleiche Strahlungsmenge im Szintillator 90 einfallen, als ob die Strahlungsquelle sich am Ort 101 befände. Aus diesem Grunde können Korrekturen durchgeführt werden, und entsprechendePhotodetectors A to P can pass. A collimator 98 is arranged below this arrangement, which guides the radiation emitted by a radiation source attached to the location 100 in a focused manner into the scintillator 90. In the present case, this radiation generates light emission 102 below the photodetector G, which is propagated in accordance with the lines indicated. The light beams to the photodetector G cover the shortest path and are therefore least absorbed. More strongly weakened light beams reach the surrounding photodetectors J, K ₉ L. H, D, G, B and P and correspondingly more weakened ones reach the remaining photodetectors. Accordingly, the photodetector G generates the largest electrical signal compared to all other photodetectors. In this way, the photodetector G can be clearly assigned to the location 100. This is referred to below as the preferred absorption process. A preferred absorption process can be distinguished from non-preferred absorption processes in that the electrical signals emitted by the photodetectors are reproducible as long as the same radiation source is arranged at a given location. In contrast, in the case of non-preferred absorption processes, different, ie non-reproducible, electrical signals are emitted one after the other at different times by the photodetectors. This allows them to be recognized and discarded. For example, with the Compton effect, there are numerous light emissions in the scintillator. The temporal course of the signal distributions at the photodetectors then shows that the process was triggered by the Compton effect and is not taken into account for the following consideration as a non-identifiable radiation source. As long as the known radiation source is at location 100, the same amount of radiation should be incident in scintillator 90 as if the radiation source were at location 101. For this reason, corrections can be made and appropriate

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Korrekturen für den Fall programmiert werden, daß das Verhältnis der aufgenommenen einfallenden Strahlung zur gesamten einfallenden Strahlungsmenge für verschiedene Positionen unterschiedliche Werte annehmen.Corrections are programmed for the case that the ratio of the received incident radiation to the total incident The amount of radiation for different positions assume different values.

Zum besseren Verständnis ist in Fig.7 eine kreisähnliche geschlossene Linie 104 gestrichelt eingezeichnet. Befindet sich eine Strahlungsquelle auf irgendeinem Ort dieser geschlossenen Linie, so bleibt das vom Photodetektor K abgegebene elektrische Signal immer gleich groß. Die Form der geschlossenen Linie 104 zeigt Abweichungen von der zu erwartenden Kreisform wegen der technischen Unzulänglichkeiten üblicher Phötodetektoren. Das gleiche gilt für das vom Photodetektor G abgegebene elektrische Signal. Dieses weist die gleiche Größe auf, sofern sich eine Strahlungsquelle auf einem beliebigen Ort einer kreisähnlich geschlossenen Linie 106 befindet.. Entsprechendes gilt für das vom Photodetektor F fezw. B abgegebene elektrische Signal in bezug auf die geschlossene Linie 108 bzw. 110. Aber es gibt nur einen einzigen Ort, wo alle diese geschlossenen Linien zusammentreffen. Die Datenverarbeitungsanlage 6 kann entsprechend programmiert werden, um derartige Signalverteilungen aufzunehmen.For a better understanding, a circle-like closed one is shown in FIG Line 104 is shown in dashed lines. If there is a source of radiation at any point on this closed line, so the electrical signal emitted by the photodetector K always remains the same size. The shape of the closed line 104 shows Deviations from the expected circular shape due to the technical inadequacies of conventional photo detectors. The same applies to the electrical signal emitted by the photodetector G. This has the same size, provided there is a radiation source is located on any location of a circle-like closed line 106 .. The same applies to that of the photodetector F fezw. B output electrical signal in relation to the closed Line 108 or 110. But there is only one place where all these closed lines meet. The data processing system 6 can be programmed accordingly to accommodate such signal distributions.

Fig.3 weist eine Strahlerhaltevorrichtung 36 auf, von der Gammastrahlen ausgesendet werden. Diese gelangen durch den Kollimator 20 hin zum Szintillator 22, wo sie absorbiert werden. Dadurch werden Lichtblitse im Szintillator erzeugt. Ein Anteil dieses so entstehenden Lichtes gelangt direkt durch den lichtdurchlässigen Szintillator 22, durch das an dessen Rückseite befindliche nicht dargestellte Fenster direkt zu den Photodetektoren. Ein anderer Anteil des entstehenden Lichtes wird von den mit reflektierendem überzug versehenen anderen Oberflächen wegreflektiert, und gelangt somit auch in die Photodetektoren. Das auf die Anordnung von Photodetektoren auffallende Licht erzeugt einen entsprechenden Satz von elektrischen Signalen, deren Größe propor-3 has a beam holding device 36 from which gamma rays be sent out. These pass through the collimator 20 to the scintillator 22, where they are absorbed. Through this light flashes are generated in the scintillator. A portion of the light that is created in this way passes directly through the translucent one Scintillator 22, through the window (not shown) on its rear side directly to the photodetectors. A other part of the resulting light is reflected away from the other surfaces provided with a reflective coating, and thus also gets into the photodetectors. That on the arrangement Light incident by photodetectors generates a corresponding one Set of electrical signals, the magnitude of which is proportional

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tional zur Lichtintensität ist. Diese elektrischen Signale werden durch Vorverstärker 114 und Verstärker 116 verstärkt und durch Analog-Digitalwandler 118 in einen entsprechenden Satz von digital codierten Signalen umgewandelt.tional to the light intensity. These electrical signals become amplified by preamplifier 114 and amplifier 116 and through Analog-to-digital converters 118 to a corresponding set of digital encoded signals.

Der von dem Analog-Digitalwandler 118 abgegebene Satz von digital codierten Signalen kann einer großen kommerziell genutzten Datenverarbeitungsanlage zugeführt werden, die entsprechend pro-, grammiert ist, um die benötigten, weiter unten angeführten Angabedaten zu erhalten. Die Zahlenwerte des vom Analog-Digitalwandler 118 abgegebenen Satzes digital codierter Signale werden in einem Rechenwerk zu einer Summe aufaddiert. Diese Summe wird in einer Vergleichsschaltung 14 mit einem vorgegebenen Zahlenwert aus dem ersten Speicher 122 verglichen. Dieser vorgegebene Zahlenwert stellt das Energieniveau von Gammastrahlen dar, das gemessen werden soll. Stimmen bei diesem Vergleich die beiden Zahlenwerte innerhalb vorgegebener Genauigkeitsgrenzen nicht überein, so wird der entsprechende Satz der angekommenen digital codierten Signale verworfen. Stimmen diese beiden Zahlenwerte überein, dann wird der Satz Zahlenwerte, der im zweiten Speicher 124 vorübergehend gespeichert worden ist, über das Tor 126 in den dritten Speicher 128 eingelesen, in dem also die gemessene Strahlungsverteilung entsprechend festgehalten wird. Der im dritten Speicher 128 abgespeicherte Satz Zahlenwerte wird jetzt mit dem verglichen, der in einer großen Datenbank während des Eichvorganges gesammelt und im vierten Speicher 130 abgespeichert worden ist, in dem also zu bekannten Positionen die zugehörigen Strahlungsverteilungen festgehalten sind. Diese Datenbank enthält Sätze von Zahlenwerten, die von den Photodetektoren gemessene akzeptable Signalverteilung darstellen. Diese Signalverteilung ist für jede bekannte Strahlperosition mittels Eichmittel erzeugt und mit den dazugehörigen Positionsdaten versehen. Wenn entsprechende Such- und Vergleichsmittel 132 keine geeig-The set of digitally encoded signals output by the analog-to-digital converter 118 can be of a large number of commercial uses Data processing system are supplied, which accordingly pro-, is programmed to provide the required information listed below to obtain. The numerical values of the set of digitally coded signals output by the analog-digital converter 118 are shown in added up to a total by an arithmetic unit. This sum is in a comparison circuit 14 with a predetermined numerical value from the first memory 122 compared. This given numerical value represents the energy level of gamma rays to be measured. Both agree in this comparison If numerical values do not match within the specified accuracy limits, the corresponding set of the received ones is digital coded signals are discarded. If these two numerical values match, then the set of numerical values which has been temporarily stored in the second memory 124 is transmitted via the gate 126 read into the third memory 128, in which the measured Radiation distribution is recorded accordingly. The set of numerical values stored in the third memory 128 is now compared to that stored in a large database during the The calibration process is collected and stored in the fourth memory 130 has been, in which the associated radiation distributions are recorded for known positions. This database contains sets of numerical values representing acceptable signal distribution measured by the photodetectors. This signal distribution is for every known jet position using calibration means generated and provided with the associated position data. If corresponding search and comparison means 132 are not suitable

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nete Übereinstimmung zwischen dem Inhalt des dritten Speichers mit irgendeinem der Inhalte des vierten Speichers 130 finden können, dann wird dieser Satz Zahlenwerte im dritten Speicher 128 verworfen. Wird eine Übereinstimmung innerhalb vorgegebener Genauigkeitsgrenzen gefunden, so wird in einem fünften Speicher 13¹J ein Zählkennzeichen an der Position abgespeichert, die im vierten Speicher 130 gefunden wurde, wo diese Übereinstimmung stattfand. Der fünfte Speicher 134 speichert einen. Satz Positionsdaten, die den Eichpositionsdaten entsprechen. Diese Positionsdaten repräsentieren das Gebiet, das von der Kollimator-Szintillator-Anordnung gemessen wurde. Da jedesmal, wenn eine Übereinstimmung festgestellt wird, entsprechendes Zählkennzeichen an einer entsprechenden Position gesetzt wird, wird dadurch ein bestimmtes Muster oder Bild im fünften Speicher 134 :■ aufgebaut, wobei die Anzahl der jeweils erfolgten Zählkennzeichnen ein Maß für die Häufigkeit des Auftretens von Gammastrahlen ist, die von der zugeordneten Position kommen oder ein Maß für die Verteilung von radioaktivem Material. n can find a match between the contents of the third memory with any of the contents of the fourth memory 130, then this set of numerical values in the third memory 128 is discarded. If a match is found within predetermined accuracy ^{limits, a counting identifier is stored in a fifth memory 13 1} J at the position that was found in the fourth memory 130 where this match took place. The fifth memory 134 stores one. Set of position data that correspond to the calibration position data. This position data represents the area that was measured by the collimator-scintillator assembly. Since each time a match is found, a corresponding counting identifier is set at a corresponding position, a specific pattern or image is thereby built up in the fifth memory 134: The number of counting identifications made in each case is a measure of the frequency of occurrence of gamma rays that come from the assigned position or a measure of the distribution of radioactive material.

Die gespeicherten Daten im fünften Speicher 134 werden einzeln nacheinander durch Korrekturmittel 136 korrigiert. Diese für die Korrektur jeder Position erforderlichen Korrekturfaktoren sind während des Eichvorganges in einem sechsten Speicher 138 für jede Position eingespeichert worden und werden zur Effizienzvariation benutzt. Wenn das im sechsten Speicher 138 gespeicherte Verhältnis (Anzahl der für eine bestimmte Position akzeptierten Signalverteilungen dividiert durch die maximale Anzahl der akzeptierten Signalverteilungen für irgendeine Position) zerfällt in den Zahlenwert, der im fünften Speicher 134 für eine bestimmte Position abgespeichert ist, dann wird der Inhalt eines siebenten Speichers l40 zur Effizienzvariation korrigiert. Der Inhalt des siebten Speichers l40 wird weiterhin derart korrigiert, um die Unvollkommenheit der Anordnung von Photodetektoren auszugleichen.The data stored in the fifth memory 134 are corrected one by one by correction means 136. This for the Correction factors required for each position are during the calibration process in a sixth memory 138 for each Position and are used to vary the efficiency. When the stored in the sixth memory 138 Ratio (number of signal distributions accepted for a given position divided by the maximum number of accepted ones Signal distributions for any position) is broken down into the numerical value that is in the fifth memory 134 for a specific position is stored, then the content of a seventh memory 140 is corrected for the efficiency variation. The content of the seventh memory 140 is further corrected to compensate for the imperfection of the arrangement of photodetectors.

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Zur Durchführung des EichVorganges wird das Eichmittel 8 von Fig. 2 verwendet. Hierzu wird eine geringe Menge des Radionuklids Technetium 99m, das Gammastrahlen aussendet, in die mit diesem entsprechend verbundene Strahlerhältevorrichtung von Fig. 3 eingesetzt. Diese Strahlerhaltevorrichtung wirkt bereits als Kollimator und ist aus Deuterium hergestellt. Diese Strahlerhaltevorrichtung durchfährt nacheinander ein bestimmtes Gebiet vor dem Kollimator 20 und dem dahinterliegenden Szintillator 22. An jeder Position, die innerhalb dieses bestimmten Gebietes eingenommen werden kann, werden die Positionsdaten gemeinsam mit den dazugehörigen Signalverteilungen im Speicher abgespeichert. Die SignalVerteilungen werden programmgesteuert derart verarbdtet, daß solche, die nicht reproduzierbar sind, verworfen werden. Die danach übrigbleibenden Sign al Verteilungen, das kann/eine oder mehrere sein, sind repräsentativ für eine bestimmte Position und werden im folgenden als Signalmuster bezeichnet. Diese Signalmuster werden im vierten Speicher 130 abgespeichert. Information über die Gesamtzahl dieser Signalmuster wird im sechsten Speicher 138 abgespeichert. Sind bei diesem Eichvorgang nacheinander alle Positionen durchfahren worden, wird jeweils das Verhältnis der Anzahl der für eine Position akzeptierten zu der maximalen Anzahl der für alle Positionen akzeptierten Signalmuster berechnet. Dieses Verhältnis wird dann für jede Position im sechsten Speicher 138 abgespeichert.To carry out the calibration process, the calibration means 8 of Fig. 2 is used. For this purpose, a small amount of the radionuclide technetium 99m, which emits gamma rays, is injected into the with this correspondingly connected radiator holding device of FIG. 3 is used. This source holding device works already as a collimator and is made of deuterium. This source holding device moves through one after the other certain area in front of the collimator 20 and the one behind it Scintillator 22. At every position that can be taken within this particular area, the Position data are stored in the memory together with the associated signal distributions. The signal distributions are Programmatically processed in such a way that those that cannot be reproduced are discarded. The ones left over after that Sign al distributions, which can be one or more are representative of a specific position and are referred to below as the signal pattern. These signal patterns are stored in fourth memory 130. Information on the total number of these signal patterns is stored in the sixth memory 138 saved. If all positions have been passed through one after the other during this calibration process, the respective ratio is the number of signal patterns accepted for a position to the maximum number of signal patterns accepted for all positions is calculated. This ratio is then stored in the sixth memory 138 for each position.

Wird ein Patient unter die Strahlenmeßvorrichtung gelegt, nachdem von diesem Technetium 99m eingenommen worden ist, werden von diesem im Körper des Patienten befindlichen Radionuklid Gammastrahlen erzeugt, die den Kollimator 20 durchdringen und auf den Szintillator 22 treffen. Hierdurch werden SignalVerteilungen erzeugt, angenommen, verworfen, auf Gleichheit geprüft und derart verarbeitet, daß eine entsprechende Datenraenge zusammengestellt und im siebenten Speicher 140If a patient is placed under the radiation measuring device, After 99m of this technetium has been taken, it becomes radionuclide in the patient's body Gamma rays are generated which penetrate the collimator 20 and strike the scintillator 22. This will be Signal distributions generated, accepted, discarded, checked for equality and processed in such a way that a corresponding Data volume compiled and in the seventh memory 140

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gespeichert wird. Diese Datenmenge stellt die gemessene Verteilung des Radionuklids im Körper des Patienten dar, bei der viele systematische Meßfehler mittels datenverarbeitender Verfahren bereits eliminiert sind. Diese Verteilung kann als Bild durch eine oder mehrere Anzeigevorrichtunge, vorzugsweise durch eine Schreibmaschine 142, angezeigt werden. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Verteilung vor der Anzeige derart modifiziert werden, daß der Kontrast des angezeigten Bildes verbessert wird. Die Kenntnis der Verteilungsfunktion des Radionuklids Technetium 99m im Körper des Patienten kann z.B. in der Diagnostik von Bedeutung sein.is saved. This amount of data represents the measured distribution of the radionuclide in the patient's body in which many systematic measurement errors have already been eliminated by means of data processing methods. This distribution can be used as a Image can be displayed by one or more display devices, preferably by a typewriter 142. At a Another embodiment can distribute before display can be modified to improve the contrast of the displayed image. Knowledge of the distribution function of the radionuclide technetium 99m in the patient's body can be important in diagnostics, for example.

Eine weitere in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform weist die Photodetektoren 52, 54, 56 und 58 auf, die auf einem plattenförmigen Lichtleiter 60 angeordnet sind, der auf der Oberseite eines einzelnen Natrium-Jodid (Tl)-Szintillationskristalles oder einer,mosaikartigen Anordnung einzelner derartiger Kristalle aufgesetzt ist. Dieser plattenförmige Lichtleiter wirkt als rückwärtige Abdeckung. Der plattenförmige Lichtleiter 60 und der Natrium-Jodid (Tl^Szintillationskristall 62 sind teilweice umgeben von einem Kollimator 64 mit kleinem Öffnungsquerschnitt, um unerwünschte Szintillation auszuschließen und die einfallende Strahlung zu fokussieren.Another embodiment shown in FIG. 4 has the Photo detectors 52, 54, 56 and 58, which are arranged on a plate-shaped light guide 60, which is on the top a single sodium iodide (Tl) scintillation crystal or a mosaic-like arrangement of individual such Crystals is put on. This plate-shaped light guide acts as a back cover. The plate-shaped light guide 60 and the sodium iodide (Tl ^ scintillation crystal 62 are partially surrounded by a collimator 64 with a small opening cross-section in order to exclude undesired scintillation and focus the incident radiation.

Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform weist zwei Szintillationskristalle'65 und 66 auf, die in zwei zueinander senkrecht stehenden Ebenen angeordnet sind. Zwei Gruppen von Photodetektoren 68 und 70 werden benutzt, um Strahlungsmeßdaten in X-, Y- und Z-Richtung zu bestimmen. Die Gruppe Photodetektoren 68 bzw. 70 ist dem Szintillator 66 bzw. 65 benachbart. Schichten geringer Lichtdurchlässigkeit 71 und 72 sind zwischen den Kollimatoren 73 und 74 und den Szintillatoren 65 und 66 entsprechend angeordnet. Diese dienen dazu, einerseits die Szintillatoren vor Erschütterung zu bewahren und andererseits den Lichtreflexions-The embodiment shown in FIG. 5 has two scintillation crystals 65 and 66, which are arranged in two mutually perpendicular planes. Two groups of photodetectors 68 and 70 are used to determine radiation measurement data in the X, Y and Z directions. The group of photodetectors 68 and 70 is adjacent to the scintillator 66 and 65, respectively. Low transmittance layers 71 and 72 are between the collimators 73 and 74 and the scintillators 65 and 66 arranged accordingly. These serve on the one hand to front the scintillators To preserve vibration and on the other hand to reduce the light reflection

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winkel am Übergang zum Kollimator zu verbessern. Quarzfenster und 76 sind vorzugsweise zwischen den S.zintillatoren und den Photodetektoren angeordnet. Eine entsprechend angeordnete Strahlerhaltevorrichtung 78 wird beim Eichvorgang in X-, Y- und Z-Richtung bewegt, um die abgespeicherten Positions- und Strahlungsmeßdaten zu erzeugen. Die Strahlerhaltevorrichtung 78 weist zwei entsprechend angeordnete Öffnungen 80 und 82 auf, durch die von einer am Ort- 84 angeordneten Strahlungsquelle zwei Strahlenbündel erzeugt werden.to improve the angle at the transition to the collimator. Quartz windows and 76 are preferably between the scintillators and the Photodetectors arranged. A correspondingly arranged source holding device 78 is moved in the X, Y and Z directions during the calibration process in order to generate the stored position and radiation measurement data. The source holding device 78 has two correspondingly arranged openings 80 and 82, through which a radiation source arranged at the location 84 two bundles of rays are generated.

Die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform weist einen ringförmig ausgebildeten Flüssigkeits-Szintillator 86 auf, in dessen Innerem zur Ortsbestimmung verteilte Strahlungsquellen angeordnet werden können. Durch diese zylindrische Anordnung können nicht dargestellte Eichmittel eine Strahlerhaltevorrichtung tragen, die ungebündete Strahlungsaussendung für einen bekannten Strahlerort zuläßt. Der Durchmesser des ringförmig ausgebildeten Flüssigkeits-Szintillators 86 ist derart groß gewählt, daß ein Patient in dessen zylindrischen Innenraum hineingeschoben werden kann. Die Strahlungsverteilung eines derart in diesem Innenraum angeordneten Patienten katin analysiert werden, um den genauen Ort verschiedener Strahlungsquellen genau zu bestimmen. Zusätzlich lehn ein ringförmiger Kollimator innerhalb des ringförmig ausgebildeten Flüssigkeits-Szintillators 86 angeordnet werden. Mehrere Photodetektoren sind über die gesamte äußere Oberfläche dieses Szintillators angeordnet. Diese Photodetektoren können bei einer weiteren Ausführungsform im Flüssigkeits-Szintillator versenkt angeordnet sein. The embodiment shown in Fig. 6 has an annular liquid scintillator 86, in which Radiation sources distributed inside can be arranged for location determination. This cylindrical arrangement allows Calibration means, not shown, carry a radiation holding device that emits unbound radiation for a known Emitter location allows. The diameter of the ring-shaped liquid scintillator 86 is selected to be so large that that a patient can be pushed into its cylindrical interior. The radiation distribution of such a Patients arranged in this interior can be analyzed to determine the exact location of various radiation sources to be determined exactly. In addition, there is a ring-shaped collimator inside the annular liquid scintillator 86 can be arranged. Several photodetectors are arranged over the entire outer surface of this scintillator. In a further embodiment, these photodetectors can be arranged sunk in the liquid scintillator.

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Claims

- 14 claims

/ 1.JProcedure for the localization and display of radiation sources with a multitude of radiant emissions emitted by dispersed radiant material from unknown position are characterized by

a) that calibration data are stored which consist of a plurality of first measurement data from each of several radiation measuring means (24, 26, 28, 30) can be determined, the each radiation emission for each radiation source (38) known Position discovered and generated from it the measurement data, and that with this measurement data position data of the known Radiation source can also be saved,

b) that second. Measurement data from radiation measuring means of each Radiation emission and from each radiation source in a distributed radiation material of unknown position to be collected,

c) that the second measurement data are compared with the first measurement data contained in the calibration data in a comparison means and, if they are equal, the position of each radiation source in the distributed radiation material unknown position is determined,

d) that the stored position data, which are contained in the calibration data of a known position, their match the first measurement data than the associated position data for each collected radiation emission read out for each radiation source of unknown position in the distributed radiation material, and

e) that the position data read out from the distributed radiation material is stored and combined in this way be that a visual display is formed on an output means (18), which the location and the intensity of the Characterizes radiation emission in the distributed radiation material of unknown position (Figs. 1 and 2).

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2. Radiation measuring device for carrying out the method according to Claim 1, characterized in that a layer of Scintillation material (22), the front side of which faces the radiation source (36), in the beam path of this Radiation source is arranged, which indicates the received radiation in the form of light flashes that several Photo detectors (24, 26, 28, 30) for viewing this Scintillation material are arranged, which on the in the scintillation material generated flashes of light respond that a data processing system (6, 119) is connected to these photodetectors, the several storage means, several comparison means (14, 132), a verification means, (132), several linking means and an equality indicator means wherein the first storage means (124) contain multiple sets of first measurement data generated as the scintillation material of Radiation emissions from a radiation source located at a known location with known position data for each single sentence has been taken that first linking means (114, 116, 118) are provided, which the photo detectors with first comparison means (14) via which a first set assigned to an unknown radiation location Measurement data is fed to these comparison means so that second linking means (126) the memory test means (132) connect to the first storage means (124) such that Stored measurement data can be checked that third linking means are provided, which the second comparison means (132) with second storage means (130) so that a set of second measurement data from an unknown Radiation location is checked for equality with a certain set of stored first measurement data of a known radiation location, and that an equality induction means with "" - ' this second comparison means is connected in such a way that Equality is displayed and the stored position data are read out (Fig. 2 and 3).

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3. Radiation measuring device according to claim 2, characterized by a data processing system (119), which the

• the first and second measurement data delivered to the photodetectors further processed in digital form (Fig. 3).

4. Radiation measuring device according to claim 2, characterized in that that at least one collimator (20) between the scintillation material and the radiation source for focusing the radiation emission is provided (Fig. 3).

5. Radiation measuring device according to claim 2, characterized in that that a radiator positioning means (8) is provided, which has a radiator holding means (36), several with the latter connected movement means (32, 42, 44; 34, 38, 50) and a plurality of position indicating means (50) which are connected to the movement means, that this emitter positioning means movable in different directions in front of the front of the layer of scintillation material (21, 22) is arranged that the position display means generate position data for known radiation locations and these to the Forward data processing system (6) (Fig. 2 and 3).

6. radiation measuring device according to claims 2 and 4, characterized in that a collimator (20) between the Scintillation material (22) and the radiation source (36) is arranged that this scintillation material many scintillation crystals that at least one analog-to-digital converter (118) is connected to the photodetectors is connected that the analog-digital converter is connected to the data processing system (119), and that the The data processing system contains the assemblies listed below:

a) computing means (120) which are connected to the analog-digital converter and which are input by the latter Numerical values added up,

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b) calibration means connected to first comparison means (14) are,

c) a third storage means (112), _v containing a predetermined speed value and is connected to the first comparison means (14) such that the measurement data of high and niederenergetisder radiation discarded or not taken into account,

d) switching means (126) which are connected to the first comparison means (14) in such a way that the forwarding of Measurement data of high and low energy radiation prevented by downstream fourth storage means (128) will, ■

e) correction means (136) associated with the fourth storage means (128) are connected,

f) third comparison means to improve the resolution of the data output by a comparison circuit.

(Fig. 3).

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■ if

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