DE2521098A1

DE2521098A1 - Verbesserte zeilenabtasteinrichtung fuer den gesamten koerper

Info

Publication number: DE2521098A1
Application number: DE19752521098
Authority: DE
Inventors: Walter Henry Berninger
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1974-05-15
Filing date: 1975-05-13
Publication date: 1975-11-27
Also published as: NL7505682A; GB1513793A; FR2271583A1; IT1038147B; FR2271583B1; SE7505583L; CA1025564A; JPS5110985A; US3919557A

Description

Dr. Horst Schüler Patentanwalt

6 Frankfurt/Main 1 Niddcuitr. 52

12. Mai 1975 WK/cs.

3P76-RD-5907

GFNERAI, FLFCTRIC COMPANY

I River Rond
Schenectadv, N.Y., U.S.A,

Verbesserte Zeilenabtasteinrichtung für den gesamten Körper

Die Erfindung betrifft ein Gerät mit Zeilenabtasteinrichtung für den gesamten Körper für die Kernmedizin zur Erzeugung eines Abbildes der Verteilung von Quellen von Kernteilchen oder elektro magnetischer Strahlung und insbesondere eine Zeilenabtasteinrichtung unter Verwendung einer Anordnung einer Reihe von verbesserten photoelektrischen Röhren als Positionsmeßfühler, um eine Be Ziehung zwischen den Ausgangssignalen der Photoröhren und der Ortskoordinate von Szintillationsvorgängen, wobei diese Beziehung linear und praktisch unabhängig vom Abstand zwischen dem Szintil lator und den Photokathoden und von der Dicke des Szintillator ist, zu erhalten.

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Die Kernmedizin ist gegenwärtig eines der Gebiete der medizinischen Diagnose, das sich am schnellsten ausweitet. Bei der all gemeinen Anwendung der Kernmedizin in der medizinischen Diagnose wird dem Patienten durch Injektion, oral oder durch Einatmen, eine geringe Dosis eines Radiopharmazeutikums verabreicht, d.h. ein kurzlebiges gammastrahlenabgebendes Isotop (beispielsweise Technetium-99 m) , das in eine geeignete chemische Verbindung eingefügt wurde, so daß das Isotop entweder ein bestimmtes Organ oder einen bestimmten Bereich des Körpers des Patienten vermeidet oder sich dort ansammelt. Zur Feststellung der Isotopenver · teilung mit Hilfe der Gammastrahlenemission wird ein nicht in den Körper eindringendes Instrument verwendet und ergibt wertvolle diagnostische Informationen für den Arzt.

Die Feststellung der Gammastrahlenemission wird entweder mit einem stationären Gerät bewerkstelligt, das auch als Gamma-Kamera bezeichnet wird, oder mit einem Gerät, das als Abtasteinrichtung für den gesamten Körper bezeichnet wird, wobei die Abtasteinrichtung relativ zu dem Objekt bewegt wird, das die Gammastrahlen abgibt. Die vorliegende Erfindung ist auf ein Gerät der letzteren Art gerichtet. In der US-Patentschrift Nr. 3 688 113 wird eine Zeilenabtasteinrichtung beschrieben, in der die Einrichtung einen Kollimator, einen stabförmigen Szintillator und ein Paar von photoelektrischen Röhren mit ebener Photokathode enthält, die entlang der ihnen zugewandten Endoberflächen des Szintillator angeordnet sind. Die Ausgangssignale der photoelektrischen Röhre werden durch logarithmische Verstärker empfangen und so weiterverarbeitet, daß man Informationen über die Lage und über die Energie erhält. Diese erste vorbekannte Zeilenabtasteinrichtung besitzt zwei Hauptnachteile. Erstens erleidet der Lichtimpuls, der im Szintillator infolge des auftreffenden Kernenergievorgangs erzeugt wird, eine beträchtliche Abschwächung infolge der Oberflächeneffekte, die durch einen Überzug mit exponentiell er Lichtschwächung entlang der Seitenoberflächen des Szintillatorstabes auftreten. Dieser Überzug mit exponentielier Lichtschwächung wird

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benutzt_; um eine beherrschte und leicht kompensierbare Abhängigkeit der Intensität des Signals des Photovervielfachers oder Photomultipliers von der χ Koordinate des Szintillationsvorganges zu erhalten. Diese Lichtimpulsabschwächung beinhaltet indirekt eine /erschlechterung der Statistik des Sammelns der optische^ Photonen und beeinträchtigt die Energieauflösung und die räumliche Auflösung des wiedergegebenen Bildes nachteilig. Zweitens enährt der Licht impuls im Innern des Szintillators auf seinem relativ langen Laufweg durch die Länge des Szintillatorkristalls eine Streuung, welche dazu neigt, die räumliche Auflösung der Einrichtung zu beschränken oder alternativ einen kostspieligen Auswahl Vorgang bei der Wahl des zu verwendenden Szintillatorstabes erforderlich macht.

Die Zeilenabtasteinrichtung in der vorgenannten US-Patentschrift wurde später dadurch abgeändert, daß eine Anordnung einer Reihe von Photoröhren mit ebener Photokathode entlang der Seitenoberfläche des Szintillatorstabes entgegengesetzt zu der Eingangsfläche angeordnet wurde, an welcher der Kollimator angebracht ist. Dieser Versuch zur Überwindung der vorgenannten beiden Nachteile war nicht erfolgreich, da der geringe Abstand zwischen den ebenen Photokathoden und der Austrittsfläche des Szintillators zu einer ausgeprägten Nichtlinearität zwischen den Ausgangssignalen der Photoröhre und der tatsächlichen Ortslage der Szintil· lationsvorgänge und auch noch zu einer schlechten räumlichen Auflösung des wiedergegebenen Bildes führte. Es wurde gefunden, daß die Nichtlinearität durch die Verwendung einer geeigneten elektronischen Korrekturschaltung kompensiert werden konnte. Eine solche elektronische Korrektur verbesserte jedoch nicht die schlechte räumliche Auflösung. Gemäß der Lehre der US-Patentschrift 3 Oll 057 wurden daher die Photoröhren mit ebener Photokathode in einem beträchtlichen Abstand von der Ausgangsfläche des Szintillators mit Hilfe eines Lichtleitermaterials angeordnet,

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um eine gute Linearität zwischen den Ausgangssignalen der Photoröhre und der tatsächlichen Ortslage der Szintillationsvorgänge zu erhalten, fcs ist ,-jedoch offensichtlich, daß der Verlust der vom Szintillator abgegebenen optischen Photonen, welche dann durch die einzelnen Photokathoden nicht erfaßt werden, um so größer ist_; je größer der Abstand zwischen der rückseitigen Oberfläche des Szintillators und der Ebene der Photokathoden ist. Damit wird auch der in das System eingeführte Rauschpegel größer und hierdurch wird die räumliche Auflösung des wiedergegebenen Bildes der Gammastrahlenveiteilung verschlechtert. Ebenso besitzt die Zeilenabtasteinrichtung mit ebener Photokathode einen bedeutungsvollen mittleren quadratischen Fehler bei der Ermittlung der Ortslage für das Gesichtsfeld, Jer zu einer Verzerrung (Unscharfe) (distortion) des wiedergege! inen Bildes führt.

Die vorliegende Erfindung schafft daher eine verbesserte Zeilenabtasteinrichtung .Ür den gesamten Körper, die eine gute Linearität zwischen den Ausgangssignalen der Photoröhre und der tatsächlichen Ortslage der Szintillationsvorgänge unabhängig von dem Abstand zwischen dem Szintillator und der Ebene der Photokathoden besitzt.

Weiterhin schafft die Erfindung eine verbesserte Zeilenabtasteinrichtung mit einem Ansprechverhalten, das durch eine lineare und eine isotrope Beziehung zwischen den Signalen der Photoröhre und der Ortslage der Szintillationsvorgänge und außerdem durch einen verminderten Fehler der Lagebestimmung im Vergleich mit vorbekannten Zeilenabtasteinrichtungen gekennzeichnet ist.

Die erfindungsgemäße Anordnung ergibt auch eine verbesserte räumliche Auflösung im Vergleich mit vorbekannten Zeilenabtasteinrichtungen.

Weiterhin schafft die Erfindung eine verbesserte Zeilenabtasteinrichtung mit der Fähigkoxt, einen Szintillator mit größerer

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Dicke und mit entsprechend höherem Wirkungsgrad für die Er fassung von Gammastrahlen zu benutzen als bei vorbekannten Zeilenabtasteinrichtungen mit vergleichbarer Auflösung.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Zeilenabtastung wird nachstehend als Zeilenabtasteinrichtung für Gammastrahlen beschrieben. Es ist ,iedoch zu beachten, daß die Einrichtung auch geeignet ist zur Verwendung mit anderen Arten elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise mit Röntgenstrahlen und auch mit Kernteilchen wie Positronen, D.h. die Zeilenabtasteinrichtung gemäß der Erfindung kann zur Erfassung der Verteilung irgendeiner Strahlung oder irgendwelcher Teilchen verwendet werden, auf welche der Szintillator anspricht

Daher sieht die Erfindung auch eine verbesserte Zeilenabtasteinrichtung mit Szintillator und Photomultiplier vor zur Abbildung der Verteilung von auftreffenden Kernteilchen oder auftreffenden elektromagnetischen Strahlungen.

Zusammengefaßt ist die Erfindung eine verbesserte Sz intillationszeilenabtasteinrichtung für den gesamten Körper der Bauart mit Photomultiplier, die einen Kollimator enthält, der zur KoIlimation auftreffenderKernteilchen oder elektromagnetischerstrahlung geeignet ist, die von einer äußeren abgetasteten Quelle ausgehen und erfaßt werden. Ein stabförmiger Szintillator ist am Ausgang des Kollimators angeordnet und erzeugt bei Vorhandensein eines absorbierten auftreffenden Teilchens oder absorbierter elektromagnetischer Strahlung einen Lichtimpuls. Eine Anordnung bestehend aus einer Reihe von photoelektrischen Röhren ist jeweils mit geringem Abstand zur ausgangsseitigen Fläche des Szintillators zur Erfassung der optischen Photonen und zur Abgabe angeregter Elektronen angeordnet, wobei die einzelnen Röhren jeweils eine geometrisch korrigierte nicht-planare Photokathode beaitzen. Eingänge der elektronischen Schaltung sind mit den

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Ausgängen der Photoröhren verbunden, um die Ausgangssignale der Photoröhre in Signale aufzulösen, welche die x-Achsenkoordinate der Ortslage und die Energie ,jedes der Licht impulse darstellen, die von den Photoröhren empfangen werden. Eine geeignete Auslese oder Anzeigeeinrichtung, beispielsweise ein Oszillograph, ist mit dem Ausgang der elektronischen Schältung verbunden, um die x-Achsenkoordinate der erfaßten Szintillationsvorgän^.e aufzuzeichnen. Die Zeilenabtasteinricr.tung wird relativ zur äußeren Quelle der erfaßten Teilchen oder Strahlen in Richtung der v-Achse so bewegt, daß man ein zusammengesetztes Gesichtsfeld erhält, welches den interessierenden Bereich überdeckt, aus dem die Kernteilchen oder die Strahlung abgegeben wird. Das Ausgangssignal der Photoröhre und das resultierende elektrische Signal für die x-Achsenkoordinate ist linear bezüglich der tatsächlichen x-Achsenkoordinate des Szintillationsvorganges, und der mittlere quadratische Fehler für das Gesichtsfeld ist wesentlich kleiner als bei der vorbekannten Zeilenabtasteinrichtung mit ebener Photokathode und hierdurch wird die Verzerrung des wiedergegebenen Bildes verringert. Weiterhin ist das Ansprechverhalten der Zeilenabtasteinrichtung gemäß der Erfindung in hohem Maße isotrop dahingehend, daß das Signal infolge eines Szintillationsvorganges praktisch unabhängig von dem Abstand zwischen der Ausgangsfläche des Szintillator und den Photokathoden ist, während andererseits in der vorbekannten Zeilenabtasteinrichtung mit ebener Photokathode das Ansprechverhalten ausgeprägt nicht-isotrop ist für Abstände von weniger als dem 0,4-fachen des Durchmessers einer Photokathode und hierdurch die Anzahl der von der Photokathode erfaßten Photonen vermindert und der Rauschpegel vergrössert wird. Durch das größere Gesamtsignal und die größeren Signale von einzelnen Photoröhren in dem erfindungsgemäßen Zeilenabtastsystem mit korrigierter Photokathode wird die räumliche Auflösung des wiedergegebenen Bildes gegenüber der vorbekannten Zeilenabtasteinriehtung verbessert.

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Ein- besseres Verständnis des Aufbaus um. der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung und weiterer Aufgaben und Vorteile derselben ergibt sich aus der nachstehenden Leschreibung im Zusammenhang mit den Abbildungen, bei denen gleiche Teile in den verschiedenen Abbildungen mit der gleichen Bezugsziffer bezeichnet sind.

Figur 1 ist eine allgemeine schematische Darstellung einer vorbekannten Zeilenabtasteinrichtung fur den gesamten Körper, die eine Anordnung einer Reihe von Photoröhren mit ebener Photokathode verwendet, die einen beträchtlichen Abstand von der Ausgangsfläche des Szintillators besitzen.

Figur 2 zeigt ei^e Anordnung von zwei Photoröhren, welche für die Erfassung der x~Achsenkoordinaten verwendet werden und vorbekannte ebene Photokathoden benutzen.

Figur 3 ist eine Kurvendarstellung einer Berechnung in einem Rechner für die normalisierte x-Achsenkoordinate, wie sie von einer Zeilenabtasteinrichtung mit zwei Photoröhren erzeugt wird, abgetragen über der tatsächlichen x-Achsenkoordinate der Szintillation für verschiedene vertikale Abstände zwischen dem Szintillationskristall und den Photoröhren für die Anordnung von Photoröhren mit ebener Photokathode nach Figur 2.

Figur 4 zeigt eine Anordnung mit vier Photoröhren als Ausführungsform der Erfindung, welche für die Erfassung der Ortslage der χ-Achsenkoordinaten verwendet werden und konvex gekrümmte Photokathoden benutzen.

Figur F 1st eine Kurvendarstellung einer Berechnung auf einem Rechner für die normalisierte x~Aeheenkoordinate, wie

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sie durch eine Zeilennbtasteinrichtung mit zwei Photoröhren erzeugt wird_; abgetragen über der tatsächlichen x-Achsenkoordinate des Szintillationsvorgangs für verschiedene vertikale Abstände zwischen dem Szintillationskristall und den Photoröhren für eine Anordnung mit zwei Photoröhren mit den erfindungsgemäßen konvex gekrümmten Photokathoden ähnlich einer Anordnung nach Figur 4 .

Figur 6 zeigt eine allgemeine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Zeilenabtasteinrxchtung unter Verwendung von Photoröhren mit konvex gekrümmten Photokathoden,

Figur 7 ist eine Anordnung einer zweiten Ausführungsform der Photoröhren mit konvex gekrümmten Photokathoden, die erfindungsgemäß zur Erfassung der x-Achsenkoordinate verwendet werden.

Figur 8 zeigt eine typische Kurvendarstellung des Bruchteils der aus dem Szintillationskristall austretenden optischen Photonen, die durch eine Photoröhrenanordnung erfaßt werden, und zwar einmal für ebene und einmal für konvex gekrümmte Photokathoden in einer Gamma-Kamera.

Figur 9 ist eine ausführlichere schematische Darstellung des optischen Teils der erfindungsgemäßen Zeilenabtasteinrichtung und ein allgemeines Blockschaltbild der elektronischen Schaltung, die zur Auflösung der elektrischen Ausgangssignale der Photoröhre in elektrische Signale für die Energie und für die x-Achsenkoordinate verwendet wird.

Figur 10 ist ein ausführlicheres Blockschaltbild der elektronischen Schaltung nach f'igur 9.

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Es wird nunmehr insbesondere Bezug genommen auf die Figur 1. Diese zeigt die grundlegenden Komponenten einer vorbekannten Gamma-Abtasteinrichtung für den gesamten Körper und des Bautyps mit Photomultiplier (Photovervielfacher). Dieses Gerät und seine Arbeitsweise werden nunmehr im einzelnen beschrieben. Die durch einen Pfeil angedeuteten Gammastrahlen werden von einem Patienten ausgesandt, der kernmedizinisch untersucht wird, und werden in einem geeigneten Kollimator 10 kollimiert, der beispielsweise ein aus Blei hergestellter fokussierender Kollimator sein kann. Die kollimierten Gammastrahlen werden dann durch einen Szintillator 11 absorbiert, der beispielsweise aus einem Natriumjodid-Kristall besteht (entweder aus einem Einkristall oder aus einem Polykristall) und die Form eines langen Stabes (allgemein mit einer Länge von etwa 60 bis 68 cm), (eine Länge von 24 bis 27 Zoll),mit einer geringen Dicke in der Größenordnung von etwa 1,2 cm (etwa 1/2 Zoll) und einer Brei-

etw-ä
te voir· 5 cm (etwa 2 Zoll) besitzt (d.h. der Stab besitzt einen rechteckigen Querschnitt). Der im Szintillator 11 bei ,jedem Szintillationsvorgang erzeugte Lichtimpuls wird von einer Anordnung 12 mit eng benachbarten photoelektrischen Röhren betrachtet, die allgemein in einer einzigen rteihe angeordnet sind und einen Durchmesser von etwa 7,5 cm (3 Zoll) (oder darunter) besitzen und deren einzelne Gesichtsfelder überlappend sind. Die Ausgangssignale der Photoröhren werden durch einen einfachen Analogrechner 13 aufgelöst, um elektrische Signale zu erhalten, die proportional zur x-Achsenkoordinate des Szintillationsvorgangs und zur Energie der absorbierten Gammastrahlung sind. Die letztere Information ergibt die Fähigkeit zur Energieauflösung durch die Zeilenabtasteinrichtung. Die verarbeiteten elektrischen Signale, die man in den verschiedenen Lagen der Zeilenabtasteinrichtung relativ zum Patienten in Richtung der Y-Achse erhält, werden auf einer geeigneten Ausleseeinrichtung oder Bildwiedergabeeinrichtung 14 wiedergegeben, beispielsweise auf einem konventionellen Speicher-

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Oszillographen, von dessen Bildschirm gewünschtenfalls eine Aufnahme gemacht werden kann. Die relative Bewegung zwischen Patient und Zeilenabtasteinrichtung wird allgemein dadurch erreicht, daß die Tischplatte, auf welcher der Patient liegt, durch einen Motorantrieb 16 bewegt wird. Alternativ hierzu könnte die Zeilenabtasteinrichtung durch einen Motorantrieb bewegt werden.

Die Verwendung einer Anordnung von Photoröhren zur Erfassung der Szintillationsvorgänge ist an sieh seit langem bekannt. Ihre Verwendung als Mittel zur Bestimmung der Lagekoordinate eines Szintillationsvorganges war ,jedoch vor der vorgenannten US-Patentschrift 3 Oll 057 beschränkt infolge der nicht-linearen und nichtisotropen Beziehung zwischen dem Ausgangssignal der Photoröhre und der Ortslage des Szintillationsvorganges.

Zum Verständnis der Art des Problems der Nichtlinearität und der Anisotropie wird Bezug genommen auf die Figur 2, die eine Anordnung mit zwei konventionellen photoelektrischen Röhren 20 und 21 zeigt, die jeweils ebene oder pianare Photokathoden 20a bzw. 2la besitzen. Für die Zwecke der nachstehenden Erläuterung wird der Durchmesser des Photokathodenteils auf 1,0 Einheiten normalisiert, obwohl der Durchmesser des Photokathodenteils der in einer Zeilenabtasteinrichtung verwendeten Photoröhren typischerweise etwa 7,5 cm (3 Zoll) oder weniger beträgt. Die einzelnen Gesichtsfelder der ebenen Photokäthoden enthalten einen Szintillationsvorgang, der an einem Punkt geschieht, welcher durch die x-, y- und z-Köordinatenachstsn definiert ist. Dabei liegen die x- und y-Achse in der Ebene der Photokathode und die z-Achse ist senkrecht dazu. Wie in Figur 2 angedeutet, liegt der Nullpunkt der x-, v- und z-Koordinatenachsen auf der gemeinsamen Tangente der Photokathoden der Röhren 20 und 21. Die x-Achse verläuft entlang einer geraden Linie, welche die Durchmesser beider Photokathoden bildet. Die y-Achse ist senkrecht dazu (sie verläuft entlang einer geraden Linie, welche die gemeinsame Tangente zu

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den Photokathoden bildet) und die z-Achse definiert den Abstand "zwischen der Ebene der Photokathoden und der ausgangsseitigen Fläche des Szintillators 11. Die χ-Achsenkoordinate des tatsächlichen Szintillationsvorgangs im Szintillator 11 ist hier mit der Größe χ bezeichnet, während andererseits das von den Ausgängen der Photoröhren 20 und 21 bei Vorhandensein eines Szintillationsvorganges bei χ erhaltene elektrische Signal mit χ definiert ist. wobei χ die Form gemäß der nachstehenden Glei-

chung (1) besitzt:

⁰I - ⁰2

Dabei bedeuten 0₁ bzw. 0„ die Raumwinkel an den Photokathoden 20a bzw. 21a, gesehen von dem Koordinatenort des Szintillationsvorganges.

Die Größe χ , normalisiert auf ihren Wert bei χ = 0,5 (d.h. in der Mitte der Photokathode 21a) wird mit χ bezeichnet.

mn

Diese Größe wurde berechnet und die Ergebnisse sind in der Kurve der Figur 3 wiedergegeben, die eine ausgeprägte Nichtlinearität im Vergleich mit der gestrichelten Linie zeigt, die eine lineare Beziehung zwischen der abgeleiteten (aus den Ausgangssignalen der photoelektrischen Röhre) Koordinate χ und der

mn

tatsächlichen Saintillationskoordinate χ darstellt. Die Kurven in Figur 3 zeigen auch, daß das Ansprechverhalten des Systems mit ebener Photokathode insofern nicht-isotrop ist, als das Ausgangssignal infolge eines Szintillationsvorganges am Ort χ von der z-Koordinate des Szintillationsvorganges abhängig ist. Daher ist es aus der Figur 3 offensichtlich, daß ein erwünschter enger Abstand der ebenen Photokathode von der ausgangsseitigen Oberfläche des Szintillators zu einer viel stärker nicht-

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linearen Beziehung zwischen χ und χ führt, wie dies durch die

mn

Kurven für ζ = o,l und ζ = ο,2 angedeutet ist. Ein sehr geringer Abstand zwischen diesen beiden Teilen (d.h. ζ besitzt einen sehr kleinen Wert) ist in höchstem Maße erwünscht, um eine verbesserte Statistik für de optischen Photonen und ein niedriges Rauschen zu erhalten. Es ist bemerkenswert, daß die Isotropie und die Linearität mit steigenden Werten von ζ verbessert werden, Diese letztere Tatsache wurde in der vorgenannten US-Patentschrift 3 Oll 057 dadurch ausgenutzt, daß ein beträchtlicher Abstand zwischen der Ebene der Photokathoden und der Ausgangsfläche des Szintillators eingeführt wurde. Für ein praktisches Zeilenabtastsystem wird zunächst die erwünschte Linearität bestimmt und dann der Mindestabstand eingestellt, der mit einer solchen Linearitätszahl verträglich ist. In dem vorbekannten System mit ebener Photokathode mußte leider ein Kompromiß zwischen der guten Linearität, die einen großen Abstand zwischen Szintillator und Photokathode mit entsprechend schlechter Statistik für die optischen Photonen erfordert,und dem geringen Rauschen getroffen werden, das einen möglichst geringen Abstand mit entsprechend großer Zahl von eingefangenen Photonen pro Pbotoröhre erfordert. Ein allgemein als Kompromiß verwendeter Abstandswert (siehe Figur 3) beträgt etwa das O,4fache des Durchmessers der Photokathode. Dieser Wert von ζ = 0,4 bedeutet bei einer Photoröhre mit einem Durchmesser von etwa 7,F cm (3 Zoll) einen Abstand von etwa 3,2 cm (1,25 Zoll) zwischen Szintillator und Photokathode und dieser große Abstand verschlechtert die Statistik für die optischen Photonen, d.h. er verringert die Fähigkeit jeder Photo kathode zum Erfassen von optischen Photonen, und damit verschlechtert er die räumliche Auflösung des wiedergegebenen Bildes auf dem Anzeigeteil 14. Eine gute Linearität könnte auch mit einem geringeren Abstand zwischen Szintillator und Photoröhre dadurch erhalten werden, daß alternativ eine größere Anzahl von Photoröhren mit kleinerem Durchmesser verwendet wird.

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Dieser Lösungsweg ergibt ,-jedoch eine größere Kompliziertheit für die elektronische Schaltung 13.

Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Figur 4, die eine lineare Anordnung von vier photoelektrischen Röhren 40, 41, 42 und 43 zeigt, die geometrisch korrigierte nicht-planure Photokathoden 40a, 41a, 42a und 43a gemäß der Erfindung besitzen. Im allgemeinen sind die geometrisch korrigierten Photokathoden konvex gekrümmt, und als bestimmtes Ausführungsbeispiel wird die Photokathode nachstehend als halbkugelförmige Kathode beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, daß eine solche Photokathode auch die Form eines Teilabschnittes einer Halbkugel oder eine andere konvex gekrümmte Form im Rahmen der Lehre der Erfindung besitzen kann. Die Größe χ in Gleichung (I) ist hier ebenfalls auf ihren

Wert bei χ = 0,F normalisiert und für ein Svstem der Bauform nach Figur 4 mit zwei Photokathoden berechnet. Die Ergebnisse sind in der Kurve nach Figur 5 wiedergegeben. Es ist zu beachten, daß in der Figur 5 die nicht-lineare Beziehung zwischen χ und χ noch vorhanden ist. Die Abweichung von der Linearität ist ,jedoch für jeden Wert des Abstandes ζ niemals größer als die Abweichung von der Linearität für das System mit ebener Photokathode für ζ kleiner oder gleich 0,4. Weiterhin ist bei dem erfinduiH ^gemäßen System mit geometrisch korrigierter Photokathode rür jeden gegebenen Wert von ζ die Abweichung von der Linearität kleiner als für das System mit planarer Photokathode, wobei der Gegensatz für den kleinsten Wert von ζ (d.h. ζ = 0,01) besonders ausgeprägt ist.

Die Arbeitsweise einer Zeilenabtasteinrichtung mit Mindestwerten für den Abstand ζ zwischen der Ausgangsfläche des Szintillators 11 und der Ebene der Photokathoden ist weiterhin dadurch bemerkenswert, daß in der erfindungsgemäßen Zeilenabtasteinrichtung ein solcher Mindestabstand noch die Verwendung von Szintillatoren mit größerer Dicke in dem Zeilenabtastsystem gestattet.

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Da die Szintillationsvorgänge in jeder Tiefenlage in dem Szintillator auftreten können, erfordert das nicht-isotrope Verhalten der vorbekannten Abtasteinrietitungen, daß der Szintillator sehr dünn ist (etwa 1,2 cm) (etwa 1/2 Zoll), obwohl dort ein relativ großer Abstand ζ verwendet wird. Da jedoch das erfindungsgemäße Zeilenabtastsystem auch noch bei Abständen z, die theoretisch bis herunter zu dem O,Olfachen des Durchmessers der Photokathode gemäß Figur 5 betragen können, zufriedenstellend und mit weit überlegenem Verhalten (einschließlich einer besseren Isotropie) im Vergleich gegenüber den vorbekannten Zeilenabtasteinrichtungen arbeitet, kann das erfindungsgemäße Zeilenabtastsystem einen wesentlich dickeren Szintillator verwenden und hierdurch einen größeren Wirkungsgrad für die Erfassur.g höherer Energien der auftreffenden Nuklearteilchen oder elektromagnetischen Strahlung erreichen.

Der Effekt der Nichtlinearität und Anisotropie, wie er durch die lageabhängigen Funktionen der Kurven nach den Figuren 3 und 5 gezeigt wird und die Abbildungseigenschaften eines ZeilenabtastsystetiB beeinflußt, ist zweifacher Art. Erstens führt die Nichtlinearität (x - x) zu einer Feldverzerrung ähnlich der Kissenoder Tonnenverzerrung (d.h. der abgebildete Punkt besitzt einen Abstand gegenüber seiner Lage ohne Verzerrung). Weiterhin verschlechtert die Anisotropie (die Änderung von χ - χ mit ζ)

mn

die räumliche Auflösung (d.h. sie bewirkt eine Unscharfe des abgebildeten Punktes) in einer Weise, die unabhängig von der Linearität des Systems ist, wie dies noch nachstehend erläutert wird. Es wird angenommen, daß die Zeilenabtasteinrichtung das Signal für die x-Achsenkoordinate in einer solchen Weise weiterverarbeitet, daß der abgebildete (d.h. der korrigierte) Wert x_d der Koordinate χ eine einwertige Funktion der Form nach Gleichung (2) darstellt:

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Dabei ist f (χ ) nicht notwendigerweise linear bezüglich χ . m tn

Das Problem ergibt sich pus der Tatsache, daß die gemessene

Koordinate χ eine Funktion von χ und von ζ gemäß der Gleim

chung (3) ist:

x_m = g (X₁Z) (3),

wobei diese Funktion durch die Kurven in den Figuren 3 und 5 wiedergegeben wird. Daher werden Szintillationsvorjiänge, die bei einem bestimmten Wert für χ auftreten, eine Verteilung der Werte von x, ergeben, wobei die Funktionsform der Verteilung durch die Verteilung der z-Werte bestimmt wird, die für Gammastrahlenabsorption in einem Szintillator exponentiell verläuft. Die resultierende Verteilung der Werte für χ (wie sie abgebil-

det wird) besitzt eine nicht verschwindende Breite und dies ergibt eine praktische Begrenzung für die Fähigkeit eines BeobachterSjnahe beieinander erfolgende Szintillationsvorgänge zu unterscheiden. Daher ist ein erwünschtes Kennzeichen eines Detektors mit einer Anordnung von Photoröhren ein minimaler Abstand der χ - x~Kurven für z-Werte, die in dem Bereich der m

Zeilenabtasteinrichtung liegen. Dieses erwünschte Merkmal wird offensichtlich durch die erfindungsgemäße Anordnung gegeben, da die Figur 5 einen sehr kleinen Abstand der χ - x-Kurven für z-Werte im Bereich von 0,01 bis 1,0 zeigt.

Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Figur 6, die eine schematische Darstellung der Zeilenabtasteinrichtung für den gesamten Körper gemäß der Erfindung zeigt, wobei die Photokathoden in der Anordnung 12 für die photoelektrischen Röhren konvex gekrümmt sind. Zum Zwecke des Vergleichs mit der vorbekannten Zeilenabtasteinrichtung gemäß Figur 1 und mit den Kurven nach Figuren 3 und P wird angenommen, dnß die Photoröhren mit geo-

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metrisch korrigierten nicht-planaren Photokathoden ebenfalls jeweils einen Durchmesser von etwa 7,P cm (3 Zoll) besitzen; selbstverständlich können die Röhren größer sein (dies wäre jedoch für einen Szintillator mit einer Breite von etwa F cm unwahrscheinlich) oder sie können kleiner sein je nach dem bestimmten Anwendungsfall. Die schematische Darstellung der erfindungsgemässen Zeilenabtasteinrichtung in Figur 6 wird in vereinfachter Form gegeben zum leichteren Vergleich mit der in Figur 1 abgebildeten vorbekannten Zeilenabtasteinrichtung. Eine ausführlichere schematische Abbildung der erfindungsgemäßen Zeilenabtasteinrichtung ist in Figur 9 dargestellt, die auch noch ein allgemeines Blockschaltbild der elektronischen Schaltung 13 enthält, die zur Auflösung der Ausgangssignale der photoelektrischen Röhren in elektrische Signale für die Energie und für die x-Achsenkoordinate verwendet wird. Der Kollimator 10 kann ein Kollimator des gleichen Typs sein, wie er für die Zeilenabtasteinrichtung nach Figur 1 verwendet wird. Für die Verwendung mit Gammastrahlen ist dies dann ein geeigneter Fokussierungskollitnator für Gammastrahlung, der typischerweise aus einem Bleiblech mit einer Stärke von etwa 2,5 cm (1 Zoll) bestehen kam, das dann eine große Anzahl von kleinen durchgehenden Öffnungen in Zeilen und Spalten angeordnet besitzt, die von der Vorderseite und Rückseite des Kollimators gesehen parallel zueinander erscheinen, so daß der Kollimator in seiner Längsrichtung ein nicht £okussieren~ des System bildet. Die Öffnungen konvergieren jedoch von der Vorderseite zur Rückseite des Kollimators auf eine Brennlinie parallel zur Längsachse des Kollimators, wie dies in der vorgenannten US-Patentschrift Nr. 3 688 113 beschrieben wird. Der Kollimator 10 ist zwischen dem Szintillator 11 und dem bestimmten Organ oder sonstigen Bereichen des Körpers des Patienten eingefügt, die abgebildet werden sollen. Alternativ hierzu kann ein kürzlich entwickeltes System mit kodierter Abbildungsöffnung (coded imaging aperture system) anstatt eines Gammastrahlen-

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Kollimators verwendet werden. Der Szintillator 11 kann auch hier ein Natriumjodid-Kristall sein (entweder ein Einkristall oder ein Polykristall) und die Form eines langen Stabes besitzen; er besitzt jedoch vorzugsweise einen trapezförmigen Querschnitt, obwohl auch ein rechteckiger Querschnitt verwendet werden kann. Beispielsweise kann der Szintillator 11 typischerweise eine Länge von etwa 60 bis 68 cm (24 bis 27 Zoll), eine Breite von etwa 3,7 cm (I,P Zoll) entlang der Eingangsfläche und eine Breite von etwa 5 cm (2 Zoll) an der Ausgangsfläche besitzen, um ihn besser an den Fokussierungskollimator anzupassen. Der Szintillator It besitzt eine Dicke von mindestens etwa 1,2 cm (1/2 Zoll), da ersichtlicherwöise gemäß der vorstehenden Erörteiung der erfindungsgemäße Szintillator in seiner Dicke nicht wie bei den vorbekannten Zeilenabtasteinrichtungen beschränkt ist und daher eine beträchtlich größere Dicke als 1,2 cm besitzen kann, wie dies durch die größere Dicke in Figur 6 relativ zur Figur 1 veranschaulicht wird.

Ein Hauptunterschied im Aufbau zwischen der vorbekannten Zeilenabtasteinrichtung nach Figur 1 und der erfindungsgemäßen Anordnung nach Figur 6 besteht in dem Lichtleitermedium 15, das zwischen der Aüsgangsflache des Szintillator 11 und den Photokathoden der Photoröhrenanordnung 12 verwendet wird. In der vorbekannten Zeilenabtasteinrichtung dient dieses Lichtleitermedium zwei Hauptfunktionen. Erstens ergibt es eine nahezu vollständige Anpassung des optischen Brechungsindex zwischen einer Glasplatte 11a (an welcher der Szintillator aus Gründen der mechanischen Halterung befestigt sein kann) und den Glaskolben der Photoröhren, Zweitens, und dies ist von größter Bedeutung, ergibt es ein optisch durchlässiges Mittel, um den nötigen Abstand zwischen der Ebene der Photokathode und der Ausgangsfläche des Szintillators zu erhalten, welcher für die Linearität und die Lageauflösung der Zeilenabtasteinrichtung erforderlich ist. In der Praxis kann der Lichtleiter aus Glas

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oder aus einem ultraviolettdurchlässigen Kunststoffmaterial bestehen, beispielsweise aus Polymethylmethacrylat, beispielsweise das unter dem Handelsnamen LUCITE >rhältliche Material. Im Gegensatz hierzu besteht in der erfindungsgemäßen Anordnung die Hauptfunktion des Lichtleiters lediglich darin, eine Anpassung des Brechungsindex zwischen der Glasrückseite des Szintillators und dem Glaskolben der Photoröhren zu schaffen. Daher besitzt das eingangsseitige oder szintillatorseitige Ende des Lichtleiterteils 15 in der erfindungsgemäßen Anordnung (dieses kann ebenfalls aus einem Kunsts >ffmaterial wie dem unter dem Warenzeichen LUCITE erhältlichen Material bestehen) eine ebene Oberfläche, während das ausgangsseitige Ende eine Vielzahl von konkaven Vertiefungen besitzt, die sich an die äußeren Oberflächen der aus Glas bestehenden konvex gekrümmten Frontplatten der Photoröhre anpassen. In dem Lichtleiter LF im Stand der Technik ist die Ausgangsoberfläche des Lichtleitermediums praktisch eben.

Die Anzahl von Photoröhren in der Anordnung 12, die entlang dem Ausgangsende des Lichtleiterteils IP angeordnet sind, wird durch die Längenabmessungen des Szintillators bestimmt. Die Größe der Photoröhren wird hauptsächlich durch die Breite der ausgangsseitigen Fläche des Szintillators bestimmt. Die Photoröhren sind so nahe beieinander wie möglich angeordnet, wobei im Falle einer ausgangsseltigen Fläche des Szintillators mit einer Länge von 68 cm und einer Breite von .^K cm (27 Zoll lang, 2 Zoll breit) 9 Photoröhren mit einem Durchmesser der Photokathode von etwa 7,5 cm (3 Zoll) oder 14 Photoröhren mit einem Durchmesser der Photokathode von etwa 5 cm (2 Zoll) verwendet werden. Es wird eine Anordnung bevorzugt, wenn dies auch nicht unbedingt erforderlich ist, bei der eine ungerade Anzahl von Röhren verwendet wird, um auf diese Weise eine mittlere Röhre zu erhalten, die koaxial bezüglich des Szintillators 11 und des Kollimators 1* angeordnet ist. Die Röhren sind gewöhnlich, ,jedoch nicht notwendigerweise, untereinander identisch und sind parallel zu-

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einander ausgerichtet. Jede Photoröhre besteht aus der Photokathode 40a (siehe Figur 4) an ihrem Eingangsende, die auf den Szintillator gerichtet ist, und aus einem Elektronenvervielfacherabschnitt, welcher in dem engeren zylindrischen Teil 40b der Röhre in Richtung des Ausgangsendes derselben angeordnet ist. Der Elektronenvervielfacherabschnitt enthält eine Vielzahl von Dynoden, typischerweise eine Zahl von zehn Dynoden, und auch noch eine Anode. Die erfindungsgemäße Röhre mit geometrisch korrigierter Photokathode kann mit Ausnahme der gekrümmten Photokathode einen gleichen Aufbau wie die konventionelle Photoröhre gemäß der Abbildung in Figur 2 besitzen. Infolge der Krümmung der Photokathode in der erfindungsgemäßen Röhre kann jedoch der verbreiterte zylindrische Teil 40c der Röhre benachbart zur Photokathode eine beträchtlich kürzere Länge besitzen als in der konventionellen ebenen Röhre, da die Krümmung der Photokathode eine Eigenfokussierung der von der Photokathode abgegebenen Elektronen ergibt und damit der beträchtliche Abstand hier nicht erforderlich ist, welcher in der konventionellen ebenen Röhre zur Fokussierung der Elektroden benötigt wird. In beiden Röhren wird eine konventionelle Fokussierungselektrode zur Fokussierung der von der Photokathode abgegebenen Elektronen auf die erste Dvnodenstufe verwendet.

Der Ausgang jeder Photoröhre (d.h. an der Anode oder an der letzten Dynode derselben) ist mit den Eingängen der elektronischen Schaltung 13 verbunden, welche die Ausgangssignale der Photoröhre in elektrische Signale für die Energie und die Lagekoordinate umwandelt, welche der Intensität und der x-Achsenkoordinate der Ortslage jedes Licht impulses entsprechen, die in dem Szintillator für jede momentane feste Ortslage der Zeilenabtasteinrichtung relativ zum Patienten erzeugt werden. Daher wird für jedes auftreffende Kernteilchen oder jedes Photon der elektromagnetischen Strahlung, die von einer äußeren Quelle abgegeben wird, beispielsweise einem Patienten, der

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kernmedizinisch untersucht wird, und den Kollimator 10 (dieser ist über dem Patienten angeordnet) durchsetzt und im Szintillator 11 absorbiert wird, ein Lichtimpuls in dem Szintillator gemäß dem Absorptionsvorgang erzeugt. Dabei ist die Amplitude des Lichtimpulses durch die ^.nzahl der optischen Photonen in jedem Lichtimpuls bestimmt und ist proportional der Energie des absorbierten auftreffenden Teilchens oder Photons. Der Szintillator bildet daher die erste Stufe in dem Abbildungsverfahren durch die Erzeugung von in Sequenz auftretenden schmalbandigen Mustern im Bereich des sichtbaren Lichtes bei der Bewegung der Zeilenabtasteinrichtung relativ zu und über dem Patienten in Richtung der y-Achse. Hieraus kann dann die Verteilung der Gammastrahlen (oder der Quellen für andere Strahlung oder Kernteilchen) errechnet werden. Infolge der konvex gekrümmten Form der Photokathoden erfaßt jede Photokathode in der Röhrenanordnung 12 die Szintillationsvorgänge im Szintillator 11, obwohl ein bedeutungsvoller Effekt für jeden Szintillationsvorgang auf diejenige Photokathode beschränkt ist, die am besten mit dem Szintillationsvorgang ausgerichtet ist und auf die beiden benachbarten Photokathoden.

Die elektronische Schaltung 13 analysiert die Intensität des Lichtimpulses, der im Szintillator erzeugt wird, und aus welcher die Energie der auftreffenden Gammastrahlung ermittelt wird. Weiterhin berechnet sie die x-Achsenkoordinate für jeden der Lichtimpulse durch Auflösung der Ausgangssignale der Photoröhren in ein entsprechendes elektrisches Lagekoordinatensignal für diejenigen Licht impulse, deren Intensitäten in einen vorgegebenen Bereich fallen, welcher durch den Teil der elektronischen Schaltung 13 für Intensitätsanalyse (Energierechner) ermittelt wird. Daher kann die Schaltung 13 allgemein als ein Rechner für die Lage und die Energie bezeichnet werden. Die Berechnung der Lage besteht darin, eine gewichtete Summe der Ausgangssignale der Photoröhren zu bilden. Die elektronische Schaltung 13 ist allgemein

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in Figur 9 und .im einzelnen in Figur LO wiedergegeben. Zu diesem Zeitpunkt genügt es festzustellen, daß die elektronische Schaltung im Zusammenwirken mit den geometrisch korrigierten Photoröhren die beste Auflösung für die Lage und die Energie für die gegebenen Photoröhrensignale ergibt. Das Ausgangssignal der elektronischen Schaltung 13 enthält zwei Ausgangssignale in Form gleichzeitiger Impulse, von denen der eine proportional der x-Achsenkoordinate des Szintillationsvorganges ist und der zweite ein Anzeigeimpuls zur Ansteuerung der Intensitätsachse der Anzeigeeinrichtung 14 ist. Ein drittes Ausgangssignal wird aus der Schaltung für den Motorantrieb 16 erzeugt, um ein y-Achsen lagesignal zu erhalten, welches die Stellung der Zoilenabtasteinrichtung relativ zum Patienten angibt, allgemein in Richtung vom Kopfende zum Fußende oder umgekehrt. Dieses dritte Signal wird in beliebiger konventioneller Weise erhalten, beispielsweise durch Verwendung eines Schrittmotors für den Antriebsmotor 16, einen Impulszähler zur Zählung der einzelnen Motorschritte und einen Digital-Analogumwandler zur Erzeugung des dritten Signals (Analogsignal für die y-Achse). Alternativ wird ein Motor mit einer konstanten niedrigen Geschwindigkeit verwendet, der eine Schleiferwiderstandsschaltung an der Motorwelle besitzt, wobei das dritte Signal unmittelbar vom Schleiferarm des Widerstandes erhalten wird. Daher werden im Falle der Verwendung eines Oszillographen als Anzeigeeinrichtung 14 das Ausgangssignal für die x-Achsenkoordinate aus der Schaltung und das Signal für die ν-Achsenkoordinate den Eingängen des Oszillographen für die X- und die Y Achse zugeführt und das Ausgangssignal für den Impuls wird der Z-Achse (Intensität) des Oszillographen zugeführt. Der Z Impuls könnte auch alternativ verwendet werden, um einen Analog-Digital-Wandler durchzusteuern, um gewünschtenfalls eine digitale Aufzeichnung zu erhalten,

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In Figur 8 wird ein Ergebnis einer Rechnerberechnung der Sammlung (Erfassung) optischer Photonen für Anordnungen mit ebener Photokathode und für die erfindungsgemäßen Anordnungen mit geometrisch korrigierten Photokathoden wiedergegeben, wobei die Berechnungen für eine Gamma-Kamera vorgenommen wurden. Die in Figur 8 gezeigte Kurve gibt den Bruchteil der von dem Szintillator abgegebenen Photonen, welche durch die Photomultiplieranordnungen gesammelt werden, als Funktion der x-Koordinate der Szintillation für Szintillationsvorgänge, die entlang der x-Achse erfolgen. In jedem Falle wurde eine Anordnung von 19 Photoröhren mit einem Durchmesser von etwa 7,P cm (3 Zoll) angenommen, die einen Szintillator mit einer Dicke von etwa 1,2 cm (0,5 Zoll) betrachteten. Der Abstand zwischen der Ausgangsfläche des Szintillators und der Photokathode betrug für die Anordnung mit geometrisch korrigierter Phötokathode 0,2F cm (0,1 Zoll) und für die Anordnung mit ebenen Photokathoden etwa 3,2 cm (1,25 Zoll). Die Figur 8 zeigt, daß das nutzbare Gesichtsfeld einer praktischen Ausführung einer Zeilenabtastexnrichtung in seiner räumlichen Ausdehnung beschränkt ist infolge einer verminderten Ausnutzung der optischen Photonen derjenigen Szintillationsvorgänge, die weit entfernt von der Mittellinie der Zeilenabtasteinrichtung erfolgen. Es wurde eine sinnvolle Arbeitsdefinitioti des Gesichtsfeldes der Zeilenabtasteinrichtung angenommen, die als Gesichtsfeld den Bereich des Feldes der Abtasteinrichtung festlegt, in dem das Energiesignal mehr als 90% seines Maximalwertes beträgt. Wenn man dieses Kriterium auf eine Anordnung mit 9 Röhren mit Photokathoden mit einem Durchmesser von ,jeweils 7,5 cm (3 Zoll) anwendet, dann ergibt dies ein rechteckiges Gesichtsfeld mit einer Längenabmessung von etwa 55 cm (22 Zoll). Es ist. zu beachten, daß die Lageinformationen über ein bedeutend größeres Feld brauchbar sind, wie dies in Figur 8 angedeutet ist, und daß der Wirkungsgrad für das Einsammeln der Photonen in der geometrisch korrigierten Anordnung größer ist als in der ebenen Anordnung.

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Die zahlenmäßige Berechnung der AnsprechfunKtionen für die Lage für Gamma-Kameras mit ebener Photokathode und mit geometrisch korrigierter Photokathode ergeben eine Möglichkeit zum Vergleich des Ansprechverhaltens der beiden Kamerasysteme. Die Berechnungen beruhten auf den konventionellen Annahmen, wie sie in dem Gebiete der Gamma-Kameras und der Zeilenabtasteinrichtungen gemacht werden. Einige dieser Annahmen sind die folgenden:

(1) Der Szintillator besitzt einen Brechungsindex von 1.8,

(2) der Lichtleiter besitzt einen Brechungsindex von 1,5 und ist an die gläserne Stirnplatte der Photoröhre angepaßt,

(3) der Durchmesser der Photokathode ist etwa 7,p cm (3 Zoll),.

(4) die Photokathoden sind vom Szintillator für die erfindungsgemäße Anordnung unter-einem Abstand von etwa 0,25 cm (0,1 Zoll) und für die Anordnung mit ebenen Photokathoden unter einem Abstand von etwa 3 cm (1,25 Zoll) angeordnet und (5) die Dicke des Szintillator ist etwa 1.2 cm (0,5 Zoll). Die Ergebnisse der Berechnungen für eine Gamma-Kamera können auf Zeilenabtasteinrichtungen übertragen werden und deuten darauf hin, daß der mittlere quadratische Fehler für das gesamte Gesichtsfeld in dem erfindungsgemäßen Zeilenabtastsystem wesentlich geringer ist als für ein System mit ebenen Photokathoden. Es ist daher eine ausgeprägte Überlegenheit bezüglich des quadratischen Mittelwertes des Fehlers in dem erfindungsgemäßen Zeilenabtastsystem gegenüber dem vorbekannten System vorhanden zusätzlich zu der beträchtlichen Verbesserung der Isotropie, wie dies bereits im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 5 erläutert wurde. Schließlich führt die Möglichkeit der Benutzung eines sehr dünnen Lichtleitermediums in der erfindungsgemäßen Anordnung im Vergleich zu dem relativ dicken Medium in der Zeilenabtaeteinrichtung mit ebenen Kathoden zu bedeutend größeren summierten und einzelnen photoelektrischen Signalen in dem erfindungsgemäßen System. Eine Berechnung der Anzahl der an jeder der Photokathoden gesammelten Lichtphotonen für die Gamma-Kameras mit ebenen Photokathoden und mit geometrisch korrigierten

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Photokathoden wurde ebenfalls durchgeführt und diese Ergebnisse können ebenfalls auf Zeilenabtasteinrichtungen übertragen werden und zeigen, daß die erfindungsgemäße Zeilenabtasteinrichtung eine viel höhere Fähigkeit zum Sammeln von Lichtphotonen besitzt als die Zeilenabtasteinrichtung mit ebenen Photokathoden. Dieses Merkmal der überlegenen Sammlung von Photonen für die Anordnung mit geometrisch korrigierten Photokathoden führt zu einem niedrigeren Beitrag der Photoröhre zur räumlichen Auflösung infolge der verbesserten Photonenstatistik und hierdurch wird insgesamt eine beträchtliche Verbesserung der räumlichen Auflösung des wiedergegebenen Bildes erhalten.

Es wird nunmehr auf Figur 7 Bezug genommen, die eine Anordnung einer zweiten Ausführungsform der geometrisch korrigierten Photoröhren 70 enthält, die in der erfindungsgemäßen Zeilenabtasteinrichtung verwendet werden. Der bedeutende Unterschied zwischen den Photoröhren nach Figur 4 und nach Figur 7 besteht darin, daß in der Figur 7 die Enden 70c der Röhren mit größerem Durchmesser allgemein rechteckförmig sind und hierdurch jeglicher Zwischenraum zwischen benachbarten Photoröhren beseitigt ist, so daß die Statistik für optische Photonen noch verbessert wird. Die Oberflächen der Photokathoden in diesen quadratischen Röhren sind ebenfalls gekrümmt, um die geometrischen Korrekturen zu erhalten, wie sie im Zusammenhang mit den Röhren nach Figur 4 erläutert wurden, und insbesondere besiizen die konvex gekrümmten Oberflächen die Form von außeraxialen Halbzylindern 70a, da es ohne weiteres im Rahmen der Lehre der Erfindung möglich ist, die gekrümmten Oberflächen in Form eines Zylinderabschnittes kleiner als ein Halbzylinder zu gestalten. In jeder anderen Hinsicht arbeiten die Röhren nach Figur 7 in gleicher Weise wie die in Figur 4 abgebildeten Röhren.

Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Figur 9, die mit weiteren Einzelheiten den Aufbau des Teils der Zeilenabtasteinrichtung

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zur Umwandlung der auftreffenden Gammastrahlen in elektrische "Signale zeigt. Diese werden dann in der elektronischen Schaltung 13 aufgelöst, die mit wenigen Einzelheiten in dieser Abbildung und mit weiteren Einzelheiten in Figur IO gezeigt ist. Der Kollimator 10 besitzt die gleiche längliche schmale Form wie der Szintillator 11 und ist zweckmäßigerweise an der Außenseite des offenen Eingangsendes eines lichtdichten Gehäuses 90, beispielsweise durch Anschrauben, an demselben befestigt. Der stabförmige Szintillator 11 ist an einer langen schmalen Öffnung im Eingangsende des Gehäuses 90 angeordnet und wird entlang seiner Ausgangsfläche dadurch gehalten, daß er an eine ähnlich gestaltete lange schmale Glasplatte 11a angedrückt und durch optisches Fett He gekoppelt wird _} deren Randoberfläche mit Hilfe einer Gummiverbindung abgedichtet an einem Flansch 11b an dem längen schmalen offenen Ende des Gehäuses 90 befestigt ist. Der Szintillator Il ist auch noch an seiner Randoberfläche mit Hilfe einer Gummiverbinduiig abgedichtet mit dem Flansch Üb so verbunden, daß der Szintillator in der starren Gummiform an allen Oberflächen mit Ausnahme der Eingangsfläche (Kollimator) und der Ausgangsfläche (Glasplatte) gehaltert ist. Diese Halterung gewährleistet eine maximale Freiheit der relativen thermischen Ausdehnung und Kontraktion ohne Erzeugung von Spannungen in dem spröden Szintillator. Die Seitenflächen des Sssintillators werden normalerweise durch eine chemisch nicht angreifbare Grenzschicht geschützt, teilweise um das Eindringen von Wasser zu verhindern. Lichtverluste von der Eingangsfläche des Szintillator werden dadurch auf ein Minimum gebracht, daß die eingangsseitige Kristalloberfläche und die nicht-parallelen Seitenflächen in ein geeignetes Material eingepackt werden, beispielsweise Magnesiumoxydpulver, um die Kristalloberfläche in hohem Maße lichtreflektierend zu machen.

Die seitlichen Endoberflächen des Szintillators 11 können ebenfalls in hohem Maße reflektierend oder lichtabsorbierend gemacht

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werden. Ein Aluminiumfenster lic, wie es üblicherweise in Zeilenabtasteinrichtungen verwendet wird besitzt eine Dicke in der Größenordnung von etwa 0,75 cm (0,030 Zoll) und ist zwischen den Kollimator 10 und den reflektierenden Überzug Hd an der eingangsseitigen Fläche des Szintillator 11 eingefügt. Das Aldminiutnfenster, die Glasplatte und der Szintillator sind in dem Flansch Hb abgedichtet eingefügt und der Szintillator H kann an der Glasplatte Ha mit Hilfe eines geeigneten Klebers abgedichtet befestigt sein, beispielsweise mit einem Epoxydharz. Das Gehäuse 90 besitzt typischerweise eine Rechteckform in der Größenordnung von etwa RL χ 15 cm (32 χ 6 Zoll) für einen Szintillator mit Abmessungen von etwa 6R χ 5 cm (27 χ 2 Zoll). Das Gehäuse 90 ist vorzugsweise mit Blei abgedeckt, um eine Abschirmung gegen störende Gammastrahlung zu erhalten. Die Frontplatten der Photoröhren 12 bestehen aus Glas und besitzen einen geringen Abstand von der den Szintillator tragenden Glasplatte lla gemäß der Dicke des Lichtleiterteils IF aus LUClTE. Das Lichtleiterteil 15 kann dadurch an der Glasplatte Ha befestigt werden, daß es mit ihr verklebt wird (tvpischerweise mit einem Epoxydharz). Die Anordnung 12 der Photoröhren wird zu einem gewissen Grade durch die konkaven Vertiefungen in dem Lichtleiterteil 15 gehalten, in welche die Enden der Photokathoden der Röhren eingesetzt sind. Die Haupthaiterung der Röhren bildet ,jedoch ein Teil 91 in Form einer Metallplatte die mit einem nicht gezeigten Flansch an der inneren Oberfläche des Gehäuses 90 in der Nähe des verschlossenen Ausgangsendes des Gehäuses befestigt ist. Dabei besitzt diese Platte 91 Löcher, durch welche die Sockel für die Photoröhren 12 eingeführt und dort befestigt sind. Auf diese Weise bewirken das Plattenteil 90 zur Halterung der Sockel und die konkaven Vertiefungen in dem Lichtleiterteil 15 eine Halterung und parallele Ausrichtung der Röhrenanordnung 12. Das ausgangsseitige Ende des Gehäuses 90 kann auch noch von einer Bleiabschirmung umschlossen sein oder mindestens mit einem Material,

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das verhindert, daß Umgebungslicht durch dieses ausgangsseitige Ende in das Gehäuse 90 eintritt.

Durch das ausgangsseitige Ende des Gehäuses 00 sind geeignete Öffnungen zur Durchführung der elektrisch isolierten Leiter gebildet. Die elektrischen Leiter werden verwendet, um den Dynoden und Anoden der Photoröhren die notwendige hohe Gleichspannung zuzuführen und die Ausgangssignale der Photoröhre von den entsprechenden Anoden zu den Eingängen der gattergesteuerten Verstärker und Impulsdehnerscha1tungen 94 in der elektronischen Schaltungsanordnung 13 zuzuführen. So ist ein elektrischer Hochspannungsleiter 92 vom Ausgang eines Netzteils 93 für hohe Gleichspannung mit einer Ausgangsspannung im Bereich von bis zu etwa 2 Kilovolt an die Anoden der entsprechenden Photoröhren in der Anordnung 12 geführt. In ähnlicher Weise ist ein Signalleiter von jeder Anode jeder Photoröhre mit einem Eingang einer entsprechenden gattergesteuerten Verstärker-und Impulsdehnerschaltung 94 verbunden, die einen Teil der elektronischen Schaltung 13 bildet. Eine geeignete Maßnahme zur Erzielung der gewünschten niedrigeren Spannungen, die an den verschiedenen Dynoden jeder Photoröhre zugeführt werden, ist der Anschluß eines Widerstand-Spannungsteiler-Netzwerkes über den entsprechenden Anschlüssen jedes Röhrensockels, so daß die geeignete Spannung für jede Dynode und für die Fokussierungs-Elektrode erzeugt wird, Es let eine gattergesteuerte Verstärker- und Impulsdehnerschaltung 94 für jede Photoröhre vorgesehen (diese ist als FAST-Modul in Figur 10 bezeichnet) und jede dieser Schaltungen erzeugt drei Auegangssignale S^, S_g und P. Das erste Signal S-wird an einem Zwischenausgang jeder Schaltung 94 erzeugt und ist ein Impuls, der nahezu die Form einer* Gaußschen Verteilungskurve besitzt und eine Amplitude proportional zur Intensität des Szintillationsereignisses aufweist, wie es von der zugeordneten Photoröhre gesehen wird. Dieses erste Signal S₁ wird in der Schaltung 94 am Eingang zu einem Eingangsgatterbauteil

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derselben erhalten. Diese Gatter sind normalerweise geschlossen und werden dann geöffnet, wenn das Summensignal S₁, das man durch Addition der Signale S₁ von allen Ausgängen der Photoröhren erhält, über einen vorgegebenen Wert ansteigt. Wenn diese Eingangsgatter einmal geöffnet sind, bleiben sie so lange geöffnet, bis der Spitzenwert des Summensignals S₁ erfaßt wird. Zu diesem Zeitpunkt werden dann die Gatterschaltungen geschlossen. Das zweite Signal S₂ ist eine gattergesteuerte und impulsgedehnte Form des Signals S₁ mit einer Impulsdauer, die durch ein Modul für Gattersteuerung und Anzeigelogik gesteuert wird. Die Signale S₉ werden in einem Modul 96 summiert, das einen Energierechner und Einkanal-Katalysator darstellt, und dieses summierte Signal ist proportional zur Gesamtszintillations-Intensität und damit zur Energie der Gammastrahlung; es wird nachstehend als Energiesignal E bezeichnet. Das Energiesignal ist daher eine gattergesteuerte und gedehnte Form des Summensitftials S₁ und hierdurch wird ein alternatives Verfahren zu seiner Ableitung nahegelegt: d.h. es könnten zuerst alle Signale S₁ summiert werden und das summierte Signal könnte dann einer Gattersteuerung und Dehnung unterworfen werden. Das dritte Signa' P wird dadurch abgeleitet, daß das Signal S₂ diskriminiert und ,gattergesteuert wird. Die Signale P werden einem Modul 97 für die Lageberechnung zugeführt, in dem eine gewichtete Summierung der verschiedenen P-Signale ausgeführt wird, und die erhaltenen Signale durch das Energiesignal E zur Erzeugung elektrischer Signale geteilt werden, welche die Lagekoordinaten des Szintillationsvorganges bezüglich der x- und y-Achse darstellen. Das Energiesignal E wird auch noch durch einen Einkanal-Analvsator (SCA) in dem Modul 96 verarbeitet, welcher die logische Anzeigeschaltung in dem Modul QP so einstellt, daß es entweder in der Betriebsart "Anzeige zugelassen" odei "Anzeige gehemmt" arbeitet. In der Betriebsart "Anzeige zugelassen" wird dem Eingang der Anzeigeeinrichtung 14, die tvpischerweise ein Oszillograph ist, ein

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Impuls nach einer festen Zeitverzögerung nach dem Spitzenwert des Eingangsimpulses S₁ zugeführt. Die Dauer der Zeitverzögerung it.; in weiten Grenzen veränderlich und sie wird vorgesehen, um zuzulassen, daß die Signale für die Lagekoordinate ihre Endwerte vor der Anzeige erreichen.

Es wird nunmehr Bezug genommen auf die Figur 10, die ein ausführliches Blockschaltbild der elektronischen Schaltung 13 enthält. Offensichtlich können auch andere an sich bekannte elektronische Schaltungsanordnungen benutzt werden, um die einzelnen Schaltungen 94 bis 97 zu bilden; als typisches Beispiel für eine geeignete Schaltungsanordnung und ohne Beschränkung des Umfangs der Erfindung werden jedoch die nachstehenden Schaltungen beschrieben, die vorzugsweise in der Bauart einer integrierten Schaltung ausgeführt sind. Die Schaltung 94 in Figur 9, die dort als "gattergesteuerter Verstärker und Impulsdehner" bezeichnet ist, wird nachstehend als "FAST-Modul" bezeichnet, wobei der Ausdruck "FAST" die Funktionen Filter, Verstärker, Dehnung und Schwellwertbildung darstellt, wie sie in solchen Moduls ausgeführt werden. Die Ausgangssignale der Photoröhren werden unabhängig voneinander durch konventionelle auf Ladung ansprechende Vorverstärker vorverstärkt. Solche Vorverstärker können in dem Gehäuse 90 untergebracht sein (am Sockel der Photoröhren 12)

preisen oder sie können in den Eingangs^der FAST-Moduls enthalten sein.

Der Ausgang jedes Vorverstärkers ist mit dem Eingang eines einstufigen Puffers 94 mit Verstärkungsgrad 1 verbunden, dessen Ausgangssignal ein Widerstands-Kondensator-Hochpaß-Filternetzwerk 94 speist, das noch Vorkehrungen zur Aufhebung von Null- Polen (Pole-zero) durch Einstellung eines der Filterwiderstände besitzt. Das Hochpaß-Filter besitzt eine Zeitkonstante in der Größenordnung von 0,5 Mikrosekunden. Der Ausgang jedes Hochpaß-Filters ist mit dom Eingang einer Schaltung 94c verbunden, die einen nicht-umkehrenden Verstärker mit Verstärkungsgrad 21 und

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ein Tiefpaß-Widerstandkondensator-Filternetzwerk mit aktivem Element enthält. Es wird ein Filter mit aktivem Element anstelle eines einfachen Widerstandkondensator-Filters verwendet wegen seiner verbesserten Fähigkeit zur Auflösung von Impulspaaren. Die Zeitkonstante des Tiefpaß-Filters ist etwa 0,F Mikrosekiaden. Die Schaltung 94c enthält weiterhin eine Wechselspannungskopplung des Ausgangs des Tiefpaß-Filters an eine Feineinstellung für den Verstärkungsgrad und einen Ai.?:-gangspuf f er, wobei der Gesamtverstärkungsgrad dieser Stufe zwischen 0 und 2 variabel ist. Vorzugsweise ist eine nicht unbedingt erforderliche Schaltung für die Wiederherstellung der Basislinie vorgesehen wegen der Verwendung einer Wechbelspannungskopplung in dieser Stufe, um die Leistungsfähigkeit des Systems für hohe Impulsfolgen zu steigern. Das Signal S₁ wird am Ausgang des Pufferteils in der Schaltung 94c erhalten. Der Ausgang der Schaltung 94c ist auch noch mit dem Eingang einer im Nebenschluß angeordneten Eingangs-Gatterschaltung 04d verbunden, welche den ;igang zu einer mit ihrem Ausgang verbundenen Impulsdehnerschaltung 94e ergibt. Der gedehnte Impuls am Ausgang der Impulsdehnerschaltung 94e wird in seiner Zeitdauer gesteuert durch Zuführung eines Rückstellimpulses. Die-, ser wird in dem Modul 9F für Gatter- und Anzeigelogik erzeugt und dient zur Rückstellung (Reset) der Schaltung 94f, die mit einem Rückstelleingang der Impulsdehnungssrhaltung 94e verbunden ist. Die Impulsdehnungsschaltung 94e enthält auch noch in ihrem Eingangskreis einen Puifer mit dem Verstärkungsgrad 1, dessen Ausgangssignal das Signal S_? ist. Um eine gesteigerte Leistungsfähigkeit bei hoher Impulsfolge zu erhalten, wird eine hochentwickelte Schaltung zur Zurückweisung von gedrängten Impulsen benutzt und ergibt eine Steuerung des Zustandes des Eingangsgatters D4d.Das Gatter 94d ist eine analoge Schaltereinheit mit drei Anschlüssen zur Herstellung einer Kurzschlußverbindung, welche im geschlossenen (gehemmten) Zustand den Eingang der Impulsdehnungsschaltung 94e nach Masse kurzschließt und im geöffneten Zustand (befähigt) das Signal S^ mit dem Eingang der "impuls-

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dehnerschaltung 94e verbindet. Das Gatter 94d ist normalerweise 'geschlossen. Es wird Jedoch geöffnet, wenn das Summensignal S₁ über einen vorgegebenen Wert ansteigt, wie er durch eine Eingangsschweliwertschaltung in dem Modul 95 bestimmt wird. Wenn die Gatter 94d einmal geöffnet sind, werden sie in diesem Betriebszustand so lange gehalten, bis der Spitzenwert des Summensignals S₁ von der Schwellwertschaltung 9Pb erfaßt wird, und zu diesem Zeitpunkt werden dann die Gatter 94d geschlossen. Dieses Schließen des Gatters ist der erste Teil eines aus zwei Schritten bestehenden Vorganges zur Zurückweisung gedrängter Impulse. Die Feststellung des Spitzenwertes wird durch ein schnelles Differenzierglied 9Fe und einen gattergesteuerten Nulldurchgangsdetektor 95d in dem Modul 95 vorgenommen. Der zweite Teil des Vorgangs zur Zurückweisung gedrängter Impulse wird in dem Gatterlogikteil des Moduls 95 ausgeführt, welches das erneute Öffnen der Eingangsgntter 94d bis nach dem Zeitpunkt hemmt, nach dem ein Rückstellimpuls erfaßt wurde und das Summensignal S₁ erneut einen Wert unterhalb des Eingangsschwellwertes angenommen hat, der im Modul 95 eingestellt wird. Das FAST-Modul 94 ergibt daher eine Bandpaß-Filterung und eine Impulsformung, wobei das Signal S^ eine Amplitude proportional zur Intensität des von der zugeordneten Photoröhre gesehenen Szintillationsvorganges besitzt. Dabei ist das Signal S₂ eine gattergesteuerte und gedehnte Form des Signals S₁ mit einem ebenen oberen Impulsverlauf und einer Amplitude, die gleich der Amplitude des Signals S₁ ist, und einer Zeitdauer, die durch die Anzeigelogikschaltung im Modul 95 gesteuert wird. Der Ausgang der Impulsdehnungsschaltung 94e ist mit den Eingängen ei nes Ausgangegatters 94g und einer Ausgangs-Schwellwertschaltung 94h verbunden. Das Gatter in der Schaltung 94g ist mit dem Eingang eines umkehrenden Puffers mit Verstärkungsgrad 1 verbunden, der am Ausgang das Signal P abgibt. Der Schwellwertpegel in jeder der Ausgangs-Schwellwertschaltungen 94h ist so einstellbar, daß die Diskriminatoreinstellungen von allen

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Kanälen unabnängig voneinander vorgenommen und daher zur Optimierung der La geauflösung eingestellt werden können.

Das Energiesignal E wird durch Summierung der Signale S₂ erhalten, die in den neun FAST-Moduls in einem Summierer 96a in dem Modul 06 für Energieberechnung und Einkana1-Analysator (SCA) erzeugt werden. Das Ausgangssignal des Summierers 96a wird einem Eingang des SCA und einem Eingang des Moduls 97 für die Lageberechnung zugeführt. Das Eingangssignal des SCA wird durch einen Verstärker mit dem Verstärkungsgrad 0,25 gepuffert, der mit Komparatoren gekoppelt ist, die das aktive Element der parallel geschalteten Diskriminatoren 96b und 96c für den unteren Wert (LLD) und für den oberen Wert (ULD) im SCA bilden. Der Wert LLD wird durch einen ersten Widerstand in der LLD-Komparatorschaltung 96b eingestellt. Das Energiefenster wird durch einen zweiten Widerstand in demselben eingestellt. Der Ausgang des LLD 96b wird mit dem Eingang "Set" eines monostabilen Multivibrators oder Univibrators 96d verbunden und der komplementäre Ausgang des ULD 96c ist mit dem Eingang "Reset" verbunden und liegt normalerweise auf einem hohen Wert, wodurch angedeutet ist, daß die Rückstellschaltung normalerweise inaktiv ist. Der Einkanal-Analysator arbeitet in der folgenden Weise: Wenn die Amplitude des Impulses E an den Eingängen zu den Diskriminatoren 96b und 96c den Einstellwert LLD übersteigt, dann wird der Komparator in LLD 96b für Impulse durchlässig und bewirkt seinerseits, daß der Multivibrator 96d einen Ausgangsimpuls erzeugt. Wenn die Amplitude des Eingangsimpulses zum LLD 96b weiter ansteigt und dadurch die Summe der Einstellung für den unteren Wert LLD und das Energiefenster Übersteigt, dann geht der Ausgang ULD auf einen niedrigeren Schaltzustand und stellt dadurch den Ausgang des Multivibrators zurück. Bei fehlendem Rückstellsignal wird die Dauer des Impulses vom Multivibrator 96d durch ein Widerstandkondensator-Netzwerk gesteuert, das eine Zeitkonstante besitzt, die etwa um 0,5 Mikrosekunden größer ist als die Summe der Verzögerung und

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der Dauer des Anzeigeimpulses, welche in dem Modul 9F für Vor^vsteuerung und Anzeigelogik erzeugt werden. Es ist zu beachten, daß das Ausgangssignal des Multivibrators 96d seinen Endwert für einen gegebenen Eingangsimpuls vor (oder in einem extremen Fall genau zu) dem Zeitpunkt erreicht, an dem der Spitzenwert für das Signal S- erfaßt wurde und daher stellt das Ausgangssignal des Multivibrators die Betriebsart der Anzeigelogik so ein, daß sie ihre Eingangssignale in der richtigen zeitlichen Sequenz verarbeiten kann.

Das Lageberechnungsmodul 97 nimmt die eingangsseitigen Signale P von acht der neun FAST-Moduls 94 (das d>=r mittleren Photoröhre zugeordnete Signal wird nicht verwendet) und auch von dem Energierechner im Modul 96 auf. Eine gewichtete Summierung der verschiedenen Signale P wird im Lageberechnungsmodul 97 ausgeführt und die erhaltenen Signale werden durch das Energiesignal E geteilt, um die Lagekoordinaten für die x-Achse für das Szintillationsereignis unter Berechnung der folgenden Größe vorzunehmen:

χ = i2E =* (4)

Dabei sind die Größen P_± die Ausgangssignale P des FAST-Moduls, welche der i-ten Photoröhre zugeordnet sind und die Größen k sind die Gewichtsfaktoren, welche der x-Achse zugeordnet sind. Die beiden in der obigen Gleichung enthaltenen Summenbildungen beinhalten die Photoröhren, die in einem Koordinatensystem mit dem Ursprung in der Mitte des Zeilenabtastsystems in der rechten bzw. 1 aken Hälfte liegen. Die Kombination eines Verstärkers mit Einführung einer Vorspannung, eines Summierungsteils

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und einer Gleichspannungsverschiebung wird verwendet, um das Energiesignal E zu verarbeiten und den analogen Impulsteilen eine Gleichspannungsverschiebung zuzuführen und auf diese Weise einen Zustand einer Teilung durch Null zu vermeiden und dadurch die Ansprechzeit des Lagerechners zu verbessern. Auf diese Weise ist der Ausgang des Summierers 96a mit dem Eingang eines Vorspannungsverstärkers 97a verbunden, der einen voreingestellten, jedoch veränderlichen Wert (die Vorspannung) von dem Impuls E abzieht. Das Ausgangssignal des VorspannungsVerstärkers 97a ist ein unipolarer Impuls, der als eine umgekehrte Form des Eingangsimpulses bezeichnet werden kann, bei dem der untere Teil weggenommen wurde. Impulse mit einer Amplitude, die kleiner ist als der Vorspannungspegel, ergeben eine Ausgangsgröße Null. Das Ausgangssignal des Vorspannungsverstärkers und eine Gleichspannung, die gleich der Vorspannung ist und aus einer Gleichspannungsverschiebunsschaltung 97b erhalten wird, werden im Summierungsteil 97c zur Bildung eines Impulssignals mit einer Amplitude gleich dem Signal E und einer Gleichspannungsverschiebung gleich der Vorspannung summiert. Das resultierende Signal wird dem Nennereingang (D) der analogen Impulsteilerschaltung 97d zugeführt, die zur Ausführung der obigen Gleichungen benutzt wird. Der Berechnungsgang, wie er in der obigen Gleichung (4) zur Ermittlung der Lagekoordinaten der Szintillationsvorgänge enthalten ist, beinhaltet die Bildung einer gewichteten Summe der Ausgangssignale P der verschiedenen Photoröhren unter Verwendung von Gewich&sfaktoren, die auf der Grundlage der x-Koordinate der Photoröhren gewählt sind. Wenn man daher eine Orientierung der neun Photoröhren gemäß Figur 6 annimmt, dann sind 4 Eingänge des Summierungsteils 97f mit Ausgängen von Gattern 94g verbunden, welche den vier Photoröhren zugeordnet sind, deren Mitte rechts von der Achse x = 0 liegt. In ähnlicher Weise sind 4 Eingänge des Sumiuierungsteils 97g mit den Ausgängen von Gattern94g verbunden, welche den 4 Photoröhren zugeordnet sind, die sich links von der Achse x=0 befinden. Das Ausgangssignal der Summierungsschal-

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tung 97f stellt daher die gewichtete Summe -^- k . P. für die

tX X1 1

+x-Achse in der Gleichung (4) dar und das Ausgangssignal der Summierungsschaltung

für die -x-Achse dar.

Summierungsschaltung 97g stellt die gewichtete Summe Σ! k . P.

Eingänge der Summierungsschaltung 97,i sind mit den Ausgängen der Summierungsschaltungen 97f und 97g verbunden und die erstere Schaltung berechnet die Differenz der Ausgangssignale derselben (d.h. den Zähler der Gleichung (4)). Der Ausgang des Differenzverstärkers 97j ist mit dem Zählereingang (N) der Divisionsschaltung 97d verbunden.

Es ist zu beachten, daß die Einrichtungen 07f, 97g und 97j in einer einzigen Einheit kombiniert werden können. Dies führt jedoch zu einer gegenseitigen Abhängigkeit unter den Gewichtsfaktoren der verschiedenen Photoröhrenksnäle. In der erfindungsgemäßen Anordnung sind die verschiedenen Gewichtsfaktoren (Widerstände, welche in die Eingangskreise der Summierungsschaltungen 97f und 97g geschaltet sind) vollständig unabhängig voneinander und können einfach dadurch eingestellt werden, daß der Wert des zugeordneten Gewichtswiderstandes verändert wird. Die den einzelnen Eingängen der Summierungsschaltungen 97f und g zugeordneten Gewichtsfaktoren werden bestinmt durch die Lage

der Mitte der zugeordneten Photoröhre relativ zu der Achse

■<■"" k P
x=0 (d.h. in der Summe ~ xi i sind die Gewichte für die

tX

erste bzw. zweite bzw. dritte bzw. vierte Röhre von der mittleren Röhre ausgehend 1,0 bzw. 2,0 bzw. 3,0 bzw. 4,0).

Das Ausgangssignal des analogen Impulsteilers 97d ist ein elektrisches Impulssignal, das die Lngekoordinate bezüglich der x-Achse für den Szintillationsvorgang darstellt. Es wird mit dem Eingang für die x-Achse an einer geeigneten Auslese- oder Anzeigeeinrichtung 14 verbunden, beispielsweise an einem konventionellen Speicheroszillographen.

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Die Funktionen des Moduls 95 für Gatterung und Anzeigelogik bestehen einmal in der Steuerung der Eingangsgatter 94d im FAST-Modul 94 zur Erzielung eines Anzeigeimpulses für diejenigen Impulse, welche von dem Einkanal-Analysator angenommen wurden, und weiterhin in der Rückstellung der Impulsdehnungsschaltung 94e in dem FAST-Modul. Diese drei Funktionen müssen mit richtiger Zeitlage ausgeführt werden, um eine Zurückweisung von gedrängten Impulsen zu gestatten und im Falle des Anzeigeimpulses weiterhin zu gestatten, daß die Impulsteiler (97d und 97e) sich auf ihre Endwerte einstellen. Die Eingangssignale zu dem Modul 95 für Gattersteuerung und Anzeigelogik bestehen aus dem Signal für Annahme oder Zurückweisung vom Ausgang des Multivibrators 96d, welcher die Anzeigelogikschaltung entweder auf die Betriebsart "Anzeige gestattet" oder die Betriebsart "Anzeige gehemmt" einstellt, und weiterhin aus den Ausgangssignalen S₁ von den FAST-Moduls 94. Neun Eingänge der Summierungsschaltung 95a sind mit den Ausgängen der Auspangspuffer in den Verstärkerkreisen 94c für die Ausgangssignale S₁ verbunden, um eine umgekehrte Summe dieser Signale zu bilden. Der Ausgang der Summierungsschaltung 95a ist mit einem Eingang einer Eingangsschwellwertschaltung 95b verbunden, deren Funktion darin besteht, die Eingangsgatter 94d des FAST-Moduls jedesmal dann zu öffnen, wenn das Summensignal S-einen vorgegebenen Wert übersteigt, der durch die Einstellung eines Widerstandes eines Diskriminators in der Schaltung 95b bestimmt wird. Wenn kein Lichtimpuls durch die Photokathoden erfaßt wird, dann befindet sich der Ausgang der Schwellwertschaltung 95b auf einem niedrigen logischen Wert. Wenn die Photoröhren einen Szintillationsvorgang erfassen und das Summensignal S₁ am Ausgang der Summierungschaltung 95a den von der Eingangsschwellwertschaltung 95b eingestellten Wert übersteigt, dann geht der Ausgang der Schaltung 95b in einen hohen logischen Schaltzustand über, der einem Eingang "Set" einer Gatterverriegelungslogikschaltung 95c zugeführt wird. Diese bewirkt eine Gatterverriegelung des Ausgangs, der einen niedrigen logischen Zustand annimmt,

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sobald der Eingangsschwellwert überschritten wird. Der Ausgang der Schaltung 95c ist mit den Eingangsgattern 94d im FAST-Modul verbunden und ein niedriger Zustand des Ausgangs öffnet diese Eingangsgatter. Die Gatterverriegelungslogik 95c liefert auch noch ein Stroboskop-Signal an einen ersten Eingang eines !Comparators, der als Nulldurchgang-Detektor 95d verwendet wird. Das Stroboskopsignal hemmt (sperrt) den Ausgang des !Comparators mit Ausnahme des Betriebszustandes, in dem die Eingangsgatter 94d geöffnet sind.

Der Ausgang der Summierungsschaltung 9i^:a ist auch noch mit dem Eingang einer Schaltung verbunden, die eine Steuerung der Zeitgabe, der Anzeige und Rückstellung und der Hemmung des Eingangsgatters des FAST-Moduls ergibt. Daher ist der Ausgang der Suraraierungsschaltung 95a mit dem Eingang einer Differenzierschaltung 9Fe verbunden. Diese enthält ein Hochpaßfilter mit Widerstand und Kondensator mit einer kurzen Zeitkonstante in der Größenordnung von 150 Nanosekunden und ergibt die Differenzierungsfunktion. Das differenzierte Signal wird verstärkt, um einen bipolaren Ausgangsimpuls mit einem positiven vorderen Teil und einem nachfolgenden negativen rückwärtigen Teil zu erhalten, der einen Nulldurchgang des Signals bei etwa 250 Nanosekunden nach dem Spitzenwert des Summensignals S. besitzt. Dieses differenzierte Signal wird mit einem zweiten Eingang des stroboskopgesteuerten Nulldurchgangsdetektors 95d verbunden. Dieser besitzt einen kleinen positiven Schwellwert und liefert einen Ausgangsimpuls, dessen Vorderflanke gleichzeitig mit dem Nulldurchgang des differenzierten Signals auftritt.

Der Gatterverriegelungsteil des Gatter- und Anzeigelogikmoduls 95 arbeitet in der nachstehenden Weise. Bei einem anfänglich ruhenden System, das durch einen Eingangsimpuls erregt wird (dieser ergibt sich aus einem erfaßten Szintillationsvorgang), dessen Amplitude größer ist als der in der Schaltung 95b

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eingestellte eingangsseitige Schv/e] !wert und der mit dem Zeitpunkt t = O beginnt, tritt die nachfolgende Sequenz von Ereignissen auf. Bei t kleiner als O ist das Signal am Ausgang der Gatter-Verriegelungsschaltung 95c auf einem hohen logischen Wert und der Ausgang am Nulldurchgangsdetektor 95d wird durch das Stroboskopsignal auf einem niedrigen logischen Wert gehalten. Mit dem Ansteigen der Amplitude des Impulses für die Summe S₁ wird der Schwellwert des Nulldurchgangsdetektors überschritten und der Detektorausgang liefert ein Signal für einen niedrigen logischen Wert. Mit weiterem Anstieg der Amplitude des Summeneingangsimpulses S₁ wird der Eingangsschwellwert erreicht, welcher in der Eingungsschwellwertschaltung 95b eingestellt ist,und es wird ein Gattersignal am Ausgang der Gatterverriegelungslogik 95c erzeugt, das die Eingangsgatter 94d in dem Modul FAST öffnet und den Ausgang des Nulldurchgangsdetektors befähigt. Der Ausgang des Nulldurchgangsdetektors bleibt auf einem niedrigen logischen Wert. Mit dem Erreichen des Spitzenwertes durch das Summensignal S-geht sein differenziertes Signal am Ausgang des Differenzierteils 95e durch Null und bewirkt dadurch, daß der Nulldurchgangsdetektor 95d in einen Zustand mit . inem hohen logischen Wert übergeht.

.Der Ausgang des Nul'idurchgangsdetektors 9fd ist mit dem Eingang von drei verschiedenen Schaltungen verbunden. Erstens ist er mit dem Eingang "Reset 1" der Gatter-Verriegelungsschaltung 95c verbunden, so daß die Vorderflanke des Ausgangssignals vom Nulldurchgangsdetektor bewirkt, daß der Ausgang der Gatterverriegelung in einen Schaltzustand mit einem holten logischen Wert übergeht und dadurch die Eingangsgatter des FAST-Moduls schließt. Nach einer kurzen Verzögerungszeit wird der Ausgang des Detektors 95d durch den Stroboskopeingang außer Funktion gesetzt. Daher besteht das Ausgangssignal des Detektors 95d aus einem einzigen schmalen Nadelspannungsimpuls, der etwa 250 Nanosekunden nach dem Zeitpunkt auftritt, in dem das Summensignal S. seinen Spitzenwert

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erreicht hat. Die Verzögerungsperiode kann dadurch verändert werden, daß entweder die Zeitkonstante des Differenzierteils oder der Schwellwert des Nulldurchgangsdetektors verändert wird,

Der Ausgang des Detektors 95d ist auch noch mit einem "Set"-Sperreingang der G?tterverriegelungsschaltung 95c verbunden, um den Ausgang derselben auf einen Schaltzustand mit einem hohen logischen Wert zu setzen und hierdurch effektiv (durch ein NOR-Gatter) die Verbindung zwischen der Eingangsschwellwert-Schaltung 95b und dem "Set"-Eingang zur Gatter-Verriegelungslogik 95c wegzunehmen. Diese Funktion verhindert, daß die Gatter-Verriegelungslogik die FAST-Eingangsgatter öffnet oder den Nulldurchgangsdetektor erneut betriebsfähig macht, bevor die Gatter-Verriegelung durch den Rückstell-Impulsgeber 95h zurückgestellt wurde.

Der dritte Ausgang des Nulldurchgangsdetektors 95d ist mit dem Eingang einer Verzögerungsschaltung 95f verbunden, die durch einen monostabilen Multivibrator oder Univibrator gebildet ist. Hierdurch triggert der Nulldurchgangsdetektor 95d den Multivibrator 95f zur Erzeugung eines Verzögerungsimpulses mit einer Dauer von etwa 0,5 Mikrosekunden. Dieser Verzögerungsimpuls wird in angemessener Weise entweder einer Anzeigeimpulsschaltung 95g oder einer Rückstell-Impulsschaltung 95h mit Hilfe einer Logikschaltung 95i für die Anzeige zugeleitet, die mit dem Ausgang des Multivibrators 95f verbunden ist. Ein zweiter Eingang dieser Schaltung ist mit dem Ausgang des Multivibrators 96d in dem Einkanal-Ana3vsatormodul verbunden. Auf diese Weise wird der Verzögerungsimpuls am Ausgang des Multivibrators 95f entweder auf den Anzeigeimpulsgeber 95g oder auf den Rückstell-Impulsgeber 95h geleitet in Abhängigkeit von dem Zustand des SCA-Ausgangs. Wenn daher der SCA einen Impuls annimmt (d.h. die Amplitude des Energieimpulses E übersteigt den Einstellwert LLD), dann wird am Ende des vom

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Multivibrator 95f erzeugten Verzögerungsimpulses ein Anzeigeⁱimpuls mit einer Dauer von 2,5 Mikrosekunden erzeugt, und die abfallende Flanke des Anzeigeimpulses triggert den Rückstell-Impulsgeber 95h zur Auslösung eines Rückstellimpulses mit einer Dauer von 0,5 Mikrosekunden. Der Ausgang des Anzeigeimpulsgebers 95a ist mit dem Z-Achseneingang (Intensität) eines Oszillographen verbunden, welcher die Anzeigeeinheit 14 bildet. Auf diese Weise wird in der Betriebsart "Anzeige gestattet" ein Anzeigeimpuls dem Z-Achseneingang des Oszillographen nach einer festen Verzögerung nach dem Spitzenwert des Eingangsimpulses Sl zugeführt^ um zu gestatten, daß das Signal für die x-Achsenkoordinate seine Endwerte vor der Anzeige erreicht. Ein gepufferter Ausgang des Rückstellimpulsgebers 95h ist mit der Rückstellschaltung 94f des Impulsdehners 94e in den FAST-Modulen und auch mit einem "Reset 2"-Eingang der G'tter-Verriegelungslogikschaltung 95c verbunden. Wenn die Gatter-Verriegelungsschaltung zum zweitenmal zurückgestellt wird, dann befindet sich die Schaltung in einem geeigneten Schaltzustand zur Weiterverarbeitung des nächsten Impulses zu irgendeinem Zeitpunkt, nach dem der Eingangsimpuls für die Summe von Sl wieder unter den Eingangsschwellwert abgesunken ist. Auf diese Weise wird am Ende des Anzeigeimpulses mit variabler Dauer ein Rückstellimpuls getriggert, welcher die Impulsdehner in den FAST-Modulen zurückstellt und gestattet, daß die Gatter-Verriegelungslogik 95c den Hemmungszustand am Eingangsgatter 94d aufhebt, sobald sich das Eingangssummensignal Sl unter den Eingangsschwellwert erholt. In der Betriebsart für "Anzeige gehemmt" wird der Anzeigeimpulsgeber 95g außer Funktion gesetzt und der Rückstell-Impulsgeber 95h wird getriggert, um zum gleichen Zeitpunkt den Rückstell impuls auszulösen, an dem die Eingangsgatter 94d geschlossen werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße System eine verbesserte Zeilenabtasteinrichtung ergibt, welche das in höchstem Maße erwünschte Kennzeichen einer

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linearen und isotropen Beziehung zwischen dem Ausgangssignal der Photoröhre und dem Szintillationsvorgang besitzt, so daß der mittlere quadratische Fehler beträchtlich gegenüber dem Fehlerwert verringert wird, wie man ihn bei konventionellen Zeilenabtasteinrichtungen mit ebener Photokathode erhält. Weiterhin besitzt das System noch eine verbesserte Statistik für die optischen Photonen und gestattet auch noch die Verwendung eines dickeren Szintillators. DeY verminderte mittlere quadratische Fehler ergibt eine geringere Verzerrung des Gesichtsfeldes der Zeilenabtasteinrichtung und hierdurch erhält man eine bessere Gleichförmigkeit des Gesichtsfeldes im Vergleich zu einer konventionellen Zeilenabtasteinrichtung mit ebener Phptokathode. Die verbesserte Statistik für die Photonen führt zu einer verbesserten räumlichen Auflösung, und die Verwendung eines dickeren Szintillators ergibt einen höheren Detektorwirkungsgradj insbesondere für höhere Energien der auftreffenden Gammastrahlen oder Kernteilchen für die erfindungsgemäße Zeilenabtasteinrichtung im Vergleich mit einer vorbekannten Abtasteinrichtung mit ebener Photokathode und vergleichbarer Auflösung.

Vorstehend wurde eine bestimmte Ausführungsform der erfindungsgemäßen verbesserten Zeilenabtasteinrichtung beschrieben. Im Rahmen der vorstehend gegebenen Lehre sind Abänderungen und Abwandlungen möglich. So können beispielsweise in der elektronischen Schaltung 13 die verschiedensten konventionellen Schaltungen zur Ausführung der Berechnung der Lagekoordinaten und der Energie benutzt werden. Beispielsweise können zwei alternative Lösungswege für das elektronische Signalverarbeitungssystem verwendet werden. Sie beruhen in einem Fall (a) auf dem vorbekannten Verzögerungsleitungsverfahren, das zuvor bei der Auswertung der Signale einer Gamma-Kamera verwendet wurde, und im anderen Falle (b) auf einer Abwandlung der in Gleichung (4) beschriebenen Lageberechnung nach folgender Beziehung:

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X= _Ν+ ¹Sc,+1 ^ΧΝ+1 " ^kx,-l ^XN-1

Darin bedeutet N die Indexzahl des Photomultipliers, der für das gegebene Szintillationsereignis die größte Amplitude besitzt. In diesem System wird N durch eine vorstehend nicht verwendete konventii lelle Hilfsschaltung ermittelt. Weiterhin kann die Schaltung nach Figur 10, wenn auch mit einer Einbuße der Flexibilität, vereinfacht werden. In Abhängigkeit von dieser Vereinfachung kann sich die Forderung ergeben, daß gewährleistet wird, daß alle Verstärker das gleiche Zeitverhalten besitzen. Schließlich kann das Gesichtsfeld der erfindungsgemäßen Abtasteinrichtung dadurch erweitert werden, daß nur die zwei äußersten Röhren eine ebene Photokathode besitzen und daß diese beiden Röhren parallel zu den anderen orientiert oder leicht gegeneinander geneigt sein können.

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Claims

Patentn nsprüche

(JQ Strahlungsdetektor mit Abtastung, der auf auftreffende Kernteilchen oder elektromagnetische Strahlung anspricht und elektrische Signale entsprechend den Lagekoordinaten jedes auftreffenden Ereignisses mit einer linearen Abhängigkeit und praktisch unabhängig vom Abstand zwischen den Einrichtungen zur Erzeugung der Licht impulse und den photoelektrischen Röhren des Detektors erzeugt, dadurch gekennzeichnet , daß er umfaßt:

Einrichtungen (10) zur Kollimation auftreffender Kernteilchen oder elektromagnetischer Strahlung, die von einer äußeren Quelle abgegeben werden.

Einrichtungen (U.) mit einem Eingangsende an einem Ausgangsende des Kollimators (10) zur Erzeugung eines Lichtimpulses bei Vorhandensein eines absorbierten auftreffenden Kernteilchens oder elektromagnetischer Strahlung, wobei die Anzahl der optischen Photonen in jedem Lichtimpuls proportional der Energie des absorbierten auftreffenden Teilchens oder der Strahlung ist,

eine Anordnung (12) von photoelektrischen Röhren mit geometrisch korrigierten nicht-planaren Photokathoden, die benachbart zu einem Ausgangsende der Einrichtung (11) zur Erzeugung von Lichtimpulsen zur Erfassung der optischen Photonen und zur Abgabe entsprechender Elektronen angeordnet sind, wobei an den Ausgängen dieser photoelektrischen Röhren elektrische Signale entsprechend den erfaßten optischen Photonen vorhanden sind,

elektronische Schaltungseinrichtungen (13), die mit den Ausgängen der photoelektrischen Höhren zur Auflösung der

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elektrischen Ausgangssignale der photoelektrischen Röhren in elektrische Signale verbunden sind, welche die x-Achsenkoordinate der Lage jedes in der Einrichtung (11) zur Erzeugung von Licht impulsen erzeugten Licht impulses und praktisch linear bezüglich dieser Lage darstellen und im wesentlichen unabhängig vom Abstand zwischen der Einrichtung (11) zur Erzeugung von Lichtimpulsen und den Photokathoden der Vielzahl von photoelektrischen Röhren sind als unmittelbares Ergebnis der geometrisch korrigierten nicht-planaren Photokathoden, wodurch ein enger Abstand der Photokathoden zur Einrichtung für die Erzeugung von Lichtimpulsen ermöglicht ist, und Einrichtungen (16) zur Abtastung der äußeren Quelle von Kernteilchen oder Strahlen in der Richtung der y-Achse.

2. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: der zur Abtastung eingerichtete Strahlungsdetektor ist eine Zeilenabtasteinrichtung mit einem Gehäuse (90) mit einem eingangsseitigen und ausgangsseitigen Ende, die genannte Einrichtung zur Kollimation ist ein Kollimator (10) für Gammastrahlung, der am Eingangsende des Gehäuses (90) zur Kollimation auftreffender Gammastrahlung angeordnet ist, die von einer außerhalb des Gehäuses befindlichen Quelle abgegeben wird, die genannte Einrichtung zur Erzeugung eines Lichtimpulses ist ein Szintillator (11) mit einer Eingangsfläche, die einem Ausgangsende des Kollimators (10) zur Erzeugung eines Licht impulses bei Vorhandensein einer absorbierten auftreffenden Gammastrahlung gegenüberstehend angeordnet ißt, wobei noch die Zahl der optischen Photonen in jedem Licht impuls proportional der Energie des absorbierten Gammastrahls ist, die genannte Anordnung (12) von photoelektrischen Röhren ist eine Anordnung einer Vielzahl von photoelektrischen Röhren, die in dem Gehäuse (90) angeordnet sind, wobei mindestens einige

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dieser Röhren eine geometrisch- korrigierte nicht-planare Photokathode besitzen, welche eng benachbart zu einer ausgangsseitigen Fläche des Szintillators (It) zur Erfassung der optischen Photonen und entsprechender Abgabe von Elektronen angeordnet sind, und an den Ausgängen der photoelektrischen Röhren elektrische Signale gemäß den erfaßten optischen Photonen verfügbar sind, die elektronische Schaltungseinrichtung (13) ist eine mit den Ausgängen der photoelektrischen Röhren verbundene Schaltung zur Auflösung der elektrischen Ausgangssignale der photoelektrischen Röhren in solche elektrische Signale, welche die x-Achsenkoordinate der Lage jedes der im Szintillator erzeugten Lichtimpulse linear und praktisch unabhängig vom Abstand zwischen der ausgangsseitigen Fläche des Szintillators und einer die Scheitelpunkte der Photokathoden definierenden Eben«¹ darstellen, wobei noch die Einrichtung für die Abtastung eine Einrichtung (16) zur Abtastung der äußeren Quelle für Gammastrahlung in Richtung der v-Achse ist.

Strahlungsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dnß der Abstand zwischen dem ausgangsaeitigen Ende der Einrichtung (It) zur Erzeugung von Licht impulsen und einer Ebene parallel zu derselben, weiche noch die Scheitelpunkte der Photokathoden der photoelektrischen Röhren definiert, weniger als das 0,40-fache des Durchmessers ι,ner Photokathode beträgt.

4. Strahlungsdetektor nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem ausgangsseitigen Ende der Einrichtung (11) zur Erzeugung von Lichtimpulsen und den Photokathoden d^ · photo-

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elektrischen Röhren weniger als das O,-40-fache des Durchmessers der Photokathode einer photoelektrischen Röhre beträgt.

Strahlungsdetektor nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem ausgangsseitigen Ende der Einrichtung (11) zur Erzeugung von Lichtimpulsen und den Photokathoden der photoelektrischen Röhren bis etwa herunter zum 0,10-fachen des Durchmessers einer der Photokathoden beträgt, wobei gleichzeitig die elektrischen Signale für die Lagekoordinate praktisch linear zu der Lage der Lichtimpulse und praktisch unabhängig vom Abstand zwischen der Einrichtung zur Erzeugung von Lichtimpulsen und den Photokathoden sind.

6. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Scheitelpunkte der Photokathoden der Vielzahl von photoelektrischen Röhren in einer Ebene angeordnet sind, die parallel zu einer Ebene liegt, welche das Aus ingsende der Einrichtung (11) zur Erzeugung von Lichtimpulsen definiert.

7. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Photokathoden jeweils konvex gekrümmt sind.

H. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Photokathoden jeweils in Form einer Halbkugel oder eines Halbkugelabschnittes gekrümmt sind.

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Strahlungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß weiterhin eine Lichtleiteranordnung (IB) zwischen dem Ausgangsende der Einrichtung (11) zur Erzeugung von Lichtimpulsen und den Photokathoden dor
photoelektrischen Röhren zur Erhöhung des Wirkungsgrades
der Übertragung von Lichtimpulsen zwischen den beiden Teilen und zur Erhöhung der Festigkeit der Anordnung angeordnet ist.

10. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß er weiterhin eine Anzeigeeinrichtung (14) besitzt, die mit den Ausgängen der
elektronischen Schaltungseinrichtung (13) und der Einrichtung (16) zur Abtastung der Quelle zur Aufzeichnung der
Koordinaten der auftreffenden Strahlung oder Teilchen
verbunden ist.

11. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch Rekennzeichnet, daßdie photoelektrischen Röhren alle parallel zueinander orientiert sind.

12. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle photoelektrischen Röhren in der Anordnung geometrisch korrigierte nlcht-planare Photokathoden besitzen.

13. Strahlungsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßdie äußersten photoelektrischen Röhren in der Anordnung (12) planare Photokathoden

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besitzen und die übrigen photoelektrischen Röhren die geometrisch korrigierten nicht-planaren Photokathoden besitzen,

14. Strahlungsdetektor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die äußersten phott.^lektrischen Röhren, die planare Photokathoden besitzen, leicht gegeneinander geneigt sind zur Erweiterung des Gesichtsfeldes des Detektors und die photoelektrischen Röhren mit geometrisch Korrigierten nicht-planaren Photokathoden parallel zueinander orientiert sind.

15. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Photokathode (40a, 41a, 42a) jeder photoelektrischen Röhre (40, 41, 42) in einem eingangsseitigen Ende (40c 41c, 42c) der photoelektrischen Röhre enthalten ist, das einen kreisförmigen Querschnitt besitzt.

16. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Photokathode (70a, 71a, 72a) jeder photoelektrir:chen Röhre in einem eingangsseitigen Ende (70c, 7ic, 72c) der photoelektrischen Röhre (70, 71, 72) enthalten ist, das einen quadratischen Querschnitt besitzt.

17. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Photokathoden (70a, 71a, 72a) jeweils in Form eines Halbzylinders gekrümmt sind, wobei die Zylinderachsen parallel zur y-Achse orientiert sind.

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IR. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 16, dadurch

gekennzeichnet daß die Photokathoden jeweils eine Krümmung in Form eines Teiles eines Halbzylinders besitzen.

19. Strahlungsdetektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungsdetektor eine Zeilenabtasteinrichtung ist und die Lichtleitereinrichtung (15) ein festes Lichtle^terteil ist, das in dem Gehäuse

(90j zwischen der ausgangsseitigen Fläche des Szintillators (11) und den Photokathoden der photoelektrischen Röhren

angeordnet ist, wobei das Lichtleiterteil (15) eine ebene Eingangsoberfläche und eine ausgangsseitige Oberfläche besitzt, die konkave Vertiefungen entsprechend der Form der Photokathoden aufweist, so daß der Wirkungsgrad der Lichtimpulsübertragung vom Szintillator zu den Photokathoden durch das Lichtleiterteil vergrößerbar ist und die Anordnung derselben verfestigt und die Ausrichtung der photoelektrischen Röhren erleichtert ist.

20. Strahlungsdetektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Anzeigeeinrichtung ein Oszillograph (14) ist.

21. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Anordnung (12) der photoelektrischen Röhren eine lineare Anordnung ist und alle Röhren mit Ausnahme der beiden äußersten Röhren parallel zueinander sind und geometrisch korrigierte nicht-planare Photokathoden besitzen.

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22. Zeilenabtnsteinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet daß die beiden äußersten

Röhren ebenfalls parallel zu den anderen Röhren sind.

23. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 21, . dadurch gekennzeichnet , daßdie beiden äußersten Röhren leicht gegeneinander geneigt sind und auch die Photokathoden derselben leicht gegeneinander geneigt sind.

24. Zeilenabtastei richtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden äußersten Röhren ebenfalls die geometrisch korrigierten nicht-planaren Photokathoden besitzen.

25. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden äußersten Röhren planare Photokathoden besitzen.

26. Zeilenabtasteinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet daß der Szintillator (11)

stabförmig ist und eine Länge besitzt, die praktisch mit der Länge der linearen Anordnung (12) von Röhren übereinstimmt, und weiterhin einen trapezförmigen Querschnitt aufweist, wobei die Eingangsfläche des Szintillators eine kleinere Breitenabmessung als die Ausgangsfläche besitzt.

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