DE2645965C2 - Szintillationskamera mit einem Szintillationskristall und mehreren Fotovervielfachern, deren Verstärkung mittels Hilfstrahlungsquellen über eine Einstellvorrichtung automatisch einstellbar ist - Google Patents

Description

EHe Erfindung betrifft eine Szintillationskamera nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.
Eine derartige Szintillationskamera ist Gegenstand des älteren DE-Patents 25 40 861; dabei gehen aber in die Verstärkungsregelung lediglich die optischen Eigenschaften des Szintillationskristall ein, weil als HilfsStrahlung sichtbares Licht verwendet wird. Die Umsetzung von Gammastrahlung in sichtbares Licht innerhalb des Szintillationskörpers, die für die Erfassung der Aktivitätsverteilung von Bedeutung ist, spielt dabei also keine Rolle.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Szintillationskamera der im Oberbegriff vorausgesetzten Art so auszubilden, daß die Verstärkungsregelung auch durch die Umsetzung von Gammastrahlen innerhalb des Szintillationskristalls bestimmt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst

Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß aus der DE-AS 12 98 649 eine Szintillationsanordnung für ein Szintillationsspektrometer bekannt ist, die einen mit mindestens einem Fotoelektronenvervielfacher optisch gekoppelten Hauptszintilbtor und als Hilfsstrahlungsquelle für die Stabilisierung der Energieansprechempfindlichkeit des Spektrometer einen Bezugs-Alphastrahler aufweist, der über einen Bezugsszintillator in Form eines dünnen Plättchens mit dem Hauptsidntillatc/ gekoppelt ist.

Die Erfindung wird nachciehend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch den Bildaufnehmer einer Szintillationskamera mit einer Hilfsstrahlungsanordnung und mit signalverarbeitenden Schaltungen,
F i g. 2A einen Querschnitt durch den in F i g. 1 dargestellten Südaufnehmer,

Fig.2B einen Längsschnitt durch eine kollimierte Quelle, die als Hilfsstrahlungsquelle vorgesehen werden kann,

F i g. 3 eine Prinzipschaltung der zusammenarbeitenden Schaltungen,
F i g. 4 eine Abwandlung des PrinzipschaltbilHeThach F i g. 3,
F i g. 5A und 5B zwei komplementäre Schemen des Prinzipschaltbildes nach F i g. 3,
F i g. 6 ein Schaltbild, das dem nach F i g. 4 komplementär ist, und

F i g. 7, 8, 9 und 10 schematisch verteilte Quellen in Konfigurationen, die durch 7 bis 61 Fotovervielfacher in verschiedenen Ausführungsbeispielen gebildet werden.

In den Fig. 1 und 2A enthält der Bildaufnahmekopf neunzehn Fotovervielfacher Pi bis P19, die in Fig.2A dargestellt sind, während in F i g. 1 nur fünf Fotovervielfacher dargestellt sind.

Dabei sind die erwähnten Fotovervielfacher in einer sechseckigen Konfiguration in einer Bleiabschirmung 1 gegenüber einem Szintillationskristall 2 angeordnet. Das Einfallen eines /-Quants in den Kristallwerkstoff liefert sichtbare Photonen P, die durch ein Fenster 3 des Kristallgehäuses gehen und über einen Lichtleiter 4 den jp Eingang der Fotovervielfacher erreichen, die mit einem Lichtdeflektor 5 ausgerüstet sind.

|| Ein Gewichtungsnetzwerk 6 liefert einerseits Signale für die Ordinaten X+, X—, Y+, Y— (diese Signale

Il werden beispielsweise auf die Weise gebildet, wie beim Gegenstand des oben erwähnten älteren Patents

i?^; 25 40 861), wobei die erwähnten Signale auf das Ablenksystem einer Kathodenstrahlröhre einer nicht dargestell-

i!.| 55 ten Wiedergabeeinrichtung übertragen werden, und zum anderen ein Signal mit einer Stärke Z
Ij) Eine Anordnung von Hilfsstrahlungsquellen zum kontinuierlichen Ausstrahlen von /-Strahlung ist teilweise in

[|; F i g. 1 dargestellt. Diese Anordnung wird durch interne Quellen wie 52,5 7,59 gebildet, die sorgfältig kollimiert

ψ sind und Strahlungsbündel mit einem derartigen geringen Durchmesser aufweisen, das Wechselwirkungsberei-

\\f ehe erhalten werden, die sich eindeutig im Szintillationskristall befinden.

f|| 60 In einer in Fig.2B dargestellten Ausführungsform einer kollimierten Quelle ruht eine Quelle S auf einem |,\* Schulterteil einer Ausnehmung in Halter 21 aus Akrylglas und wird von einer Scheibe 22 aus Wolfram, Blei oder

0, einem anderen Metall mit hohem Atomgewicht am Platz gehalten. Eine Hülse aus rostfreiem Stahl 23 enthält

■ ⁱ¹ eine öffnung 24 und Scheiben des Ganzen zwischen der erwähnten Öffnung und der Quelle haben öffnungen,

·■ deren Durchmesser sich unterscheiden, um auf diese Weise Siebketten für /-Photonen zu bilden. Ein kleinster

;"i' b5 der erwähnten Durchmesser ist äußerst klein und bestimmt den Durchmesser 0 des /-Strahles am Ausgang des •J'. Kollimators.

Die Verteilung der internen Quellen ist derart, daß jeder Fotovervielfacher mindestens einen Wcchsclwirv kungsbereich unter einem bestimmten Winkel »sieht«, der Signale mit gleicher Amplitude bewirkt, die zum

Steuern der Regelschaltung ausreicht

Gemäß der Darstellung in F i g. 2A ist es möglich, die Quellen auf einfache Weise anzuordnen; so sind neun Quellen S1 bis 59 derart angeordnet, daß sich jede Quelle in der Mitte einer Gruppe dreier Fotovervielfacher befindet, wobei die Quellen auf zwei konzentrischen Kreisen mit drei bzw. sechs Quellen zwischen den drei konzentrischen Konfigurationen mit aufeinanderfolgend einem, sechs und zwölf Fotovervielfachern bilden.

Die Energie E der ^Photonen, die von den internen Quellen ausgesandt werden, unterscheidet sich von der Energie E der allgemein für die Untersuchung mittels Gammagraphie verwendeten Radioisotope. Auf diese Weise läßt sich einerseits zwischen den zum Regeln nützlichen Signalen und zum anderen den für die eigentliche Untersuchung detektierten Signalen unterscheiden. Die Energie der erwähnten Radioisotope beträgt etwa 75 bis 320 KeV (Hg¹⁹⁷:75 keV bis Cr⁵¹ :320 keV). Das mit Szintillationskameras am meisten verwendete Radioisotop ist das Radioisotop Tc¹⁹⁹ (140 keV).

Zur Bildung der Hilfsstrahlungsquellen ist es also möglich, das Isotop Ce¹³⁷ (662 keV) zu verwenden, das eine ausreichende Wechselwirkungswahrscheinlichkeit im Szintillationskristall ergibt und mit dem außerdem eine Stabilität dieser Quellen durch die sehr lange aktive Lebensdauer (30 Jahre) des erwähnten Isotops gewährleistet ist «5

F i g. 2A zeigt, daß die von einer der Quellen 51 bis S 9 herrührenden SzintiHationen im Szintillationskristall von den nächsten Fotovervielfachern unter einem gleichen Winkel »gesichtet werden«; beispielsweise werden die von der Quelle 51 gebildeten SzintiHationen von den Fotovervielfachern PX, P12, P13 »gesichtet«. Jeder dieser Fotovervielfacher detektiert also in Mittel für eine bestimmte Zeit-die gleich Anzahl N von Regelsignalen. Durch Diskriminierung ist es möglich, pur die Wechselwirkungen zu berücksichtigen, bei denen dV. Energie der γ- Photonen vollständig absorbiert wird.

Hinsichtlich der Einheit, die von den Fotovervielfachern für alle detektierten Regelsignale gebildet wird, führt dagegen die Art des Positionierens der beispielsweise angegebenen Quellen in einem bestimmten Zeitinterva'! im Mittel zu 3,Vdetektierten Regelsignalen für den Fotovervielfacher P19, zu 2Ndetektierten Regelsignalen für die Fotovervielfacher P13 bis P18 und zu Ndetektierten Regelsignal.: η für die restlichen Fotovervielfacher.

In Szintillationskameras vom dargestellten Typ ist jedem Fotovervielfacher ein Vorverstärker hinzugefügt, der mit dem Gewichtungsnetzwerk gekoppelt ist In den F i g. 3 und 4 sind Schaltungen dargestellt, die mit dem Eingang der Vorverstärker verbunden sind, die erwähnten Schaltungen enthalten eine Regelstrecke für jeden Fotovervielfacher. Jede Strecke weist am Eingang eine Verstärkungsstufe sowie einen Signalumformer zum herkömmlichen Formen der Signale auf. In beiden Figuren sind nur die Fotovervielfacher Pi, ΡΊ und Pn dargestellt (der Fotovervielfacher Pn entspricht dem Fotovervielfacher /Ί9 in F i g. 1 und F i g. 2). Die betreffenden Vorverstärker sind mit PA 1, PA 2 und PAn bezeichnet. Die Ausgangssignale dieser Vorverstärker gelangen einerseits an das herkömmliche Gewichtungsnetzwerk (nur die Verbindungen sind dargestellt und mit RP bezeichnet) und zum anderen an die Regelstrecken VT? 1, VR 2 und VRn hinsichtlich F i g. 3, und VR'i, VR'2 und VR'nhinsichtlich Fig.4.

In der in F i g. 3 dargestellten Schaltung enthält jede Regelstrecke folgende Komponenten:

— eine Formgebungsstufe AFX, bzw. AF2, bzw. AFn, die mit dem Ausgang des Vorverstärkers PA 1, bzw. PA 2, bzv. PAn, gekoppelt ist,

— einen Schwellendiskriminator D1, bzw. D 2, bzw. Dn, der mit dem Ausgang der Formgebungsstufe AFX, bzw. AF2 bzw. AFn gekoppelt ist,

— eine Formgebungs- und Gewichtungsstufe MP1, bzw.MP2, bzw. MPn, die mit dem Ausgang des Diskriminators D X, D 2, bzw. Dn gekoppelt ist,

— einen analogen Imegrator-Komparator CIX, bzw. C/2, bzw. CIn der mit dem Ausgang der St:ife MPX, MP2, b?.w. MPn gekoppelt ist un-> dem auch ein Bezugssignal Vrzugeführt wird,

— eine Steuerstufe AR 1, bzw. AR 2, bzw. ARn, die mit dem Ausgang des Integrator-Komparators CI1, bzw. C/2 bzw. CIn gekoppelt ist und die Verstärkung des Fotovervielfachers PX, bzw. P2, bzw. Pn beeinflußt, dem die Strecke VRX, VR 2 bzw. VRn zugeordnet ist. Die Verstärkung von PX wird dabei über die Dynoden dXX,dX2, d> von P2 über die Dynoden d2X,d22, die von Pn über dn 1, dn 2 beeinflußt.

Die Stufen AFX, AF2 bis AFn sind herkömmliche Formgebungsstufen; sie integrieren und differenzieren beispielsweise die Ausgangsimpulse des betreffenden Vorverstärkers derart, daß ein besserer Signal-Rauschabstand erhalten wird.

Die Oberschwellen und die Unterschwellen der Schwellendiskriminatoren D 1. D2 bis Dn sind in Abhängigkeit von der Energie der /-Photonen der Hilfsstrahlungsquellen und von der gewünschten Empfindlichkeit hinsichtlich Schwankungen in Zählnormen bestimmt. Die Energiebreite des Wählgebietes, eine Breite, die von der erwähnten Unter- und Oberschwelle bestimmt ist, und die Ortung des erwähnten Gebiets in bezug auf die mittlere Energie der Regelsignale, führen nämlich zu mehr oder weniger wes< .ltlichen Schwankungen in den Zählnormen in Abhängigkeit von der Abweichung der Parameter, die ^;hren Einfluß im Detektionsverfahren gelten lassen. Wenn es sich beispielsweise um Cs'³⁷-Quellen von 662 keV handelt, ist es möglich, ein Wählgebiet zwischen 640 und 680 keV zu verwenden.

Die Formgebungs- und Gewichtsstufen MPX, MP2 bis MPn liefern Impulse, deren Amplitudenverhältnis in einer Weise kalibriert ist, die von der Anzahl von Wechselwirkungsbereichen abhängig ist, die vom Fotovervielfacher gesichtet wird. Wenn beispielsweise der Bildaufnehmer neunzehn Fotovervielfacher enthält, die mit den Quellen zusammen gemäß F i g. 2A verteilt sind, gibt die an Signal ausgeführte Wichtung den Signalen, die von den Stufen MP X, MP2 b\\ W19 (MPn)geliefert werden. Amplituden in der Größenordnung von 1,1,1/3, da die Fotovervielfacher PX, P2 bis PX9(Pn) ein bzw. drei Wechselwirkungsgebiete sehen und im Mittel in einem bestimmten Zeitintervall N Rege'signale bzw. 3Λ' Regelsignale zählen.

Wie bereits erwähnt, empfängt einer der beiden Eingänge der Integrator-Komparatoren CIi. C/2 bis CIn ein Bezugssignal Vr. Dieses Bezugssignal entspricht der Dauerkomponente des Signals, das ^delektierten Regelsignalen während eines Aufnahmezeitintervalls entspricht, das die Integrationsperiode der Integrator-Komparatoren CIi, Cl 2 bis Cin festlegt und danach die Regelperiode des Systems bestimmt. Anschließend liefern die Integrator-Komparaioren CIi. CJ2 bis CIn ein kontinuierliches Fehlersignal, das dem Unterschied einerseits zwischen der Zahl /V, die als Referenz dient, und zum anderen der Gewichtungszahl detektierter Signale nach der angepaßten Umformung proportional ist.

Die Steuerstufen AR I₁ AR 2 bis ARn sind im beschriebenen Beispiel programmierbare Versorgungsschaltungen, die den Potentialunterschied zwischen den Dynoden c/11 und i/12, c/21 und d22 bis dn\ und dn 2 der

ίο betreffenden Fotovervielfacher in Abhängigkeit vom Fehkrsignal beeinflussen, so daß letzteres durch diese Dynoden auf Null reduziert wird, wodurch die gewünschte Regelung verwirklicht ist. Die Empfindlichkeit der erwähnten Steuerstufen ist durch die für die Regelautomatik erforderliche Genauigkeit bestimmt.

In F i g. 5A ist schematisch ein Beispiel eines Integrator-Komparators dargestellt, der für die Ausführung nach F i g. 3 verwendet werden kann. Der erwähnte Integrator-Komparator wird durch einen Operationsverstärker AU gebildet, der mittels des Rückkopplungskondensators ClI als Integrator arbeitet, wobei der Eingang /11 über einen Widerstand R 11 mit dem Ausgang der Formgebungs- und Wiegeschaltung MPl verbunden ist, während der Eingang /21 über einen Widerstand R 21 mit dem Schleifer eines Potentiometers fr verbunden ist. Hessen Position die Bezugsspannung Vr bestimmt.

Letztere ist das Ergebnis der potentiometrischen Aufteilungen einer Spannung Er. die von einer Kaübrierungsdauerspannungsquelle geliefert wird (Batterien oder stabilisiert« Versorgungsschaltungen). Die Regelung der Spannung Vr wird durch Nullung der Ausgangsspannung des Integrator-Komparators Cl 1 erhalten, der bei entsprechender Einstellung der Kamera auf die Bildfläche in der Position C vom Schalter K mit einem Nulldetektor dO verbunden ist. Die Regelung der erwähnten Spannung Vr kann gegebenenfalls periodisch wiederholt werden.

F i g. 5B zeigt eine Abwandlung, die die Regelung der Bezugsspannung Vr auf Basis άςτ gesamten Anzahl von Regelsignalen erlaubt. Die kalibrierten Impulse, die die Fotovervielfacher MP i bis MPn liefern, gelangen über Schalter K 1 bis Kn in der Position C(Kalibrierung) an einen Integrator-Komparator CICüber Spannungs-Teiler, die von den Widerständen KcI, Rc2 bis Ren und dem Widerstand R gebildet werden. Der Ausgang des Integrator-Komparators CICist mit einem Nulldetektor dO verbunden. Die Regelung der Bezugsspannung Vr erfolgt wie bereits beschrieben.

Durch die Verwendung von Differenzintegraticnsschaltungen, beispielsweise durch das Anordnen eines dem Kondensator C11 identischen Kondensators einerseits zwischen der Klemme /21 der in F i g. 5A dargestellten Schaltung und zum anderen der Masse statt der Schaltungen Cl 1 bis CIn, ist es möglich, zum Ersatz der Bezugsspannung Vr einen Generator zu verwenden, der kalibricrie Impulse liefert, deren Frequenz oder Amplitude auf gleicht Weise wie die Spannung Vr geregelt wird.

Das Zählintervall oder die Integrationszeit werden nach Anpassung an mehrere Anforderungen bestimmt. Wenn beispielsweise 9 Quellen Sl bis S9 von Cs'³' (662 keV) nach Fig. i angebracht sind, wobei jede Quelle eine eigene Aktivität von ungefähr 15μθί und eine scheinbare Aktivität (koHimierter Strahl) von 2,5 nCi aufweist, ist die mittlere Anzahl A/der Signale gleich 10s~'. Die Wahrscheinlichkeit gleichzeitigen Auftretens während des Aufnahmezeitintervalls von einigen μ5 einer Information in den Regelstrecken beträgt etwa 10 -*, was bedeutet, daß diese Wahrscheinlichkeit also vernachlässigbar klein ist. Für Zählperioden von etwa 10 Minuten in den Regelstrecken beispielsweise beträgt die mittlere Anzahl der Regelsignale 3000 bis 9000 in Abhängigkeit vom verwendeten Fotovervielfacher, was eine hohe Regelgenauigkeit in sich schließt (besser als 2%). Diese Genauigkeit kann bedeutend höher sein, wenn am Ende der Regelung die Zählperioden stark verlängert werden.

um auf diese Weise eine geringere Korrektur der Verstärkung zu verwirklichen, beispielsweise nach jeder halben Stunde. Während klinischer Untersuchung ist die Erhöhung zufälliger Koinzidenzwahrscheinlichkeiten, die dem Auftreten von Regelsignaien zuzuschreiben sind, sehr klein (= 0,03%), während die Anzahl der Comptonsignale aus den internen Quellen, für die die Kamera empfindlich ist, gleichfalls sehr klein ist (beispielsweise wenn die Kamera bei einer Energie von 140 keV arbeitet, ist für das ganze behandelte Untersuchungsfeld die Anzahl parasitäre" Signale pro Sekunde kleiner als 20).

In Fig.4 ist eine Abwandlung der Regelschaltungen dargestellt, von denen bestimmte Stufen gleich den Stufen der in F i g. 1 dargestellten Schaltungen sind (die erwähnten Stufen sind dabei mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet). Auf diese Weise ist jeder Fotovervielfacher Pl, P2 bis Pn, der mit einer Regelstrecke VR'i. VR'2 bis VR'n zusammenarbeitet, über einen Vorverstärker PA 1. PA 2 bis PAn mit der erwähnten Strecke gekoppelt, die eine Formgebungsstufe .4Fl. AF2 bis AFn, einen Schwellendiskrimi.iator D 1. D2 bis Dn und eine programmierbare Versorgungsschaltung AR 1. AR 2 bis ARn enthält, die den Potenlialunterschied zwischen den Dynoden d 11 und d 12, i/21 und d22 bis dn 1 und dn 2 des erwähnten Fotovervielfachers beeinflußt. Die Behandlung erfolgt hier jedoch auf digitale und nicht auf analoge Weise wie in den Schaltungen nach F i g. 3. Es ist nämlich am Ausgang des Schwellendiskriminators ein Addierer-Subtrahierer CD 1, CD 2 bis CDn angekoppelt; in der Strecke VR 'n ist die Kopplung über einen Teiler dn gewährleistet.

Am Anfang jeder Zählperiode (die die Zeit zwischen zwei Korrekturen bestimmt) befindet sich der Addierer-Subtrahierer jeder Regelstrecke in einem bestimmten Zählstand, der einerseits dem mittleren der Werte, die der erwähnte Addierer-Subtrahierer angeben kann, und zum anderen einer richtigen Verstärkung entspricht Einer der Ausgänge des erwähnten Addierer-Subtrahierers empfing« die Impulse, die aus den vom betreffenden

h^r> Fotovervielfacher gesichteten Szintillationcn abgeleitet sird; der zweite Eingang des erwähnten Addierers-Subtrahierers empfängt die von einem Taktgeber H gelieferten Impulse, der eine Bezugs- und eine für alle Regelstrecken gemeinsame Abtastschaltung /?fienthält.

Die Bezugsfrequenz der vom Taktgeber H gelieferten Impulse ist regelbar und entspricht im vorliegenden

Fall dem Rhythmus der Regelimpulse, die von den Strecken geliefert werden, die den Fotovervielfachern zugeordnet sind, die in einem bestimmten Zeitintervall und ohne Abweichung N Signale detektieren, wie es mit den Fotovervielfachern P1 und P 2 in einer Konfiguration von neunzehn Fotovervielfachern gemäß F i g. 2A der Fall ist.

Bei der beschriebenen Schaltung zeichnet der Addierer-Subtrahierer am Ende jeder Zählperiode einen mittleren Wert für eine eingestellte Verstärkung auf, wenn sie auch aufrechterhalten worden ist; wenn dagegen die Ver^c'.}rkung nicht einwandfrei ist, gibt der erwähnte Addierer-Subtrahierer einen Wert an, der der Abweichung entspricht, die aus dem Unterschied zwischen diesem Wert und dem mittleren Wert hergeleitet wird. In der Regelstrecke VR'n, die als die Strecke angenommen wird, die dem Fotovervielfacher P19 nach Fig. 2A zugeordnet ist, ist ein Teiler dn dargestellt, d^r den Schwellendiskriminator Dn mit dem Addierer-Substrahierer CDn koppelt. In diesem Falle handelt es sich um einen Dreifach-Teiler, denn der Fotovervielfacher P19 delektiert 3N Signale bei N von den Fotovervielfachern Pl bis P12 delektierten Regelsignalen. Diese Ausführungsform stellt die entsprechenden Bedingungen zum Zählen hinsichtlich aller Regelstrecken wieder her (die Funktion der Teiler in den Schaltungen nach Fig.3 ist der Gewichtungsfunktion vergleichbar, die von den Stufen MPl bis MPn der Schaltungen nach F i g. 3 erfüllt wird).

Die Verwertung der Zählperioden wird von einem Ringzähler Cder gemeinsamen Schaltung flEgeregelt, auf die die vom Taktgeber H gelieferten Impulse übertragen werden. Am Ende jeder Zählperiode aktiviert der Ringzähler Ceinerseits die Übertragung des vom Addierer-Subtrahierer angesehenen Werts auf Dieital-Analog-Umsetzer NAi, NAi bis NAn über Koinzidenznetzwerke RPi, RP2 bis RPn-, nur zwei Gatter dieser Netzweike sind in der Figur dargestellt, ebenso auch nur zwei Gatter PU und PIm des Netzwerkes RPl. Wenn zum anderen der Ringzähler C erneut die Nullstellung einnimmt, bringt er jeden Addierer-Subtrahierer erneut in den Stand, der vom mittleren Wert dargestellt wird, der einer geeigneten Verstärkung entspricht und bereits früher definiert wurde. Die von den Digital-Analog-Umsetzern gelieferte information wird in den Versorgungsschaltungen AR i.AR2 bis ARn verarbeitet, die wie in den Schaltungen nach Fig.3 ihren Einfluß aus die Dynoden der betreffenden Fotovervielfacher geltend machen. Der Ringzähler Ckann selbstverständlich durch eine beliebige Zähleinrichtung mit den gleichen Funktionen ersetzt werden.

In Fig. 6 ist ein Beispiel von Schaltungen dargestellt, die zur Regelung dere Referenzfrequenz der vom Taktgeber H gelieferten Impulse verwendet werden können, wenn die Regelstrecke VR 1 als Kalibriermittel verwendet wird. Wenn die Kamera auf die Ebene der Bildaufnahme eingestellt ist, verbindet der Schalter den Ausga¹ g des Digital-Analog-Umsetzers NA 1 mit einem Nulldetektor dO und die Bezugsfrequenz wird mittels des Schleifers des Potentiometers Pr derart abgeglichen, daß die Ausgangsspannung des Digital-Analog-Umsetzers NA 1 gleich Null ist.

Statt der Strecke VRI ist es möglich, eine beliebige andere Strecke VR' 2 bis VR'n oder, bei der Abwandlung nach F i g. 5B, alle Strecken zu verwenden.

Schließlich kann bemerkt werden, daß das Regelsystem gegebenenfalls während der herkömmlichen Regelung des Bildaufnahmekopfes abgeschaltet werden kann. Diese Abschaltung kann dabei auf sehr einfache Weise mittels eines in den Figuren nicht dargestellten Schalters erfolgen, der die Anzahl der Regelstrecken zählt.

Die vorgestellte Automatik bietet den Vorteil, daß mittels einer völlig integrierten Anordnung die automatische Korrektur für die Verstärkung für jeden der η Fotovervielfacher einer Bildaufnahmekamera für Gammagraphie erreicht wird. Das mittlere Ergebnis »Energie der /-Photonen/elektrisches Nutzsignal« ist für jeden Fotovervielfacher gleich und zwar mit einer Genauigkeit von ungefähr 1%. Dies ist eine wesentliche Bedingung, um bestimmte Positionierungsfehler der Szintillationen während der Bildaufnahme zu vermeiden und also zum Erhalten einer besseren Bildqualität. Die vorgeschlagene Automatik erfordert nur einerseits den Einbau radioaktiver Quellen mit einer geringen Stärke im Inneren des Bildaufnehmers und andererseits den Einbau von η verhältnismäßig einfachen Regelstrecken, bei denen die normalerweise in diesem Kameratyp verwendeten elektronischen Schaltungen nicht einschneidend geändert werden.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die Art der Anordnung nach F i g. 2A als Beispiel dient Selbstverständlich gibt es mehrere Möglichkeiten zum Einbauen der von den Quellen gebildeten Konfiguration. Es ist beispielsweise möglich, sich einen Einbau zu denken, der die Anzahl zu verwendender Quellen auf ein Minimum beschränkt Die in den F i g. 7 bis 10 schematisch dargestellten Einbaueinheiten beantworten diesem Wunsch und können in einem Bildaufnahmekopf verwirklicht werden, der eine sechseckige Konfiguration aufweist, die durch sieben, neunzehn, siebenunddreißig oder einundsechzig Fotovervielfacher gebildet wird.

In den F i g. 7 bis 10 werden die Fotovervielfacher mit den Bezugsziffern P1 bis P 7, P1 bis P19, P1 bis P37, P1 bis P61 und die Quellen mit den Bezugsziffern 51 bis S 2, S1 bis S 7, S1 bis S13 und 51 bis 521 in beliebiger Rangordnung, bezeichnet. Diese Rangordnung braucht nicht der für F i g. 2 gewählten Rangordnung zu entsprechen. Die Wahl ist beliebig, da die Figuren in der sechseckigen Konfiguration nur zum deutlichen Hervorheben der relativen Anzahlen von Fotovervielfachern und Quellen bestimmt sind.

Wenn gemäß den Figuren die Fotovervielfacher eine sechseckige Konfiguration bilden, ist die Anzahl der Fotovervielfacher selbstverständlich von der Anzahl r konzentrischer »Reihen« abhängig, die den zentralen Fotovervielfacher umgeben: für eine einzige »Reihe« hat die Konfiguration sieben Fotovervielfacher (Γ i g. 7), für zwei »Reihen« neunzehn Fotovervielfacher (F i g. 8), für drei »Reihen« siebenundreißig Fotovervielfacher (F i g. 9) und für vier »Reihen« einundsechzig Fotovervielfacher (F ig. 10). Die Anzahl der Fotovervielfacher ist jeweils gleich der Summe der (r+\) ersten Terme einer arithmetischen Reihe (wobei r die Anzahl der »Reihen« ist) mit der Basis 1 und der Differenz 6. Die Anzahl der Fotovervielfacher wächst nach der Reihe 1 + 6 +12 +18 + 24. Es gilt also folgende Gleichung:

π (Anzahl der Fotovervielfacher)= 1

]7 während Vereinfachung ergibt:

Wenn die Fotovervielfacher eine sechseckige Konfiguration bilden, sind die Quellen derart verteilt.daß der von jedem Fotovervielfacher bestimmte Wechselwirkungsbereich unter einem gleichen bestimmten Winkel von drei Fotovervielfachern gesichtet wird.

Beispielsweise sieht der Fotovervielfacher P2 in F i g. 7 selbstverständlich den Wechselwirkungsbereich, der von der Quelle S 2 bestimmt wird. Jedoch ist in der Praxis die Amplitude der von der Quelle S 2 gebildeten ίο Signale nicht ausreichend, um von mit dem Fotovervielfacher P2 zusammenarbeitenden Regelschaltungen berücksichtigt zu werden.

Zum Bestimmen der Mindestanzahl von Quellen in einer Konfiguration mit einer bestimmten Anzahl von η Fotovervielfachern sind drei Bedingungen von Interesse:

— η ist gleich (1 + einem Vielfachen von 3),

— eine »Reihe« enthält eine geradzahlige Anzahl von Fotovervielfachern,

— die Differenz einerseits zwischen der Anzahl der Fotovervielfacher der »Reihe« mit der Rangordnung (r— 1) und andererseits der Hälfte der Anzahl von Fotovervielfachern der »Reihe« mit der Rangordnung r ist gleich der Hälfte der Anzahl der Fotovervielfacher der »Reihe« mit der Rangordnung (r—2).

Es ist also möglich, die Quellen nach einer sechseckigenKonfiguration zu verteilen, von der sich jede »Reihe« zwischen zwei angrenzenden »Reihen« von Fotovervielfachern derart befindet, daß für jede Gruppe von zwei Fotovervielfachern die Fotovervielfacher einer »Reihe« einen Wechselwirkungsbereich sehen (selbstverständlich unter einem gleichen bestimmten Winkel), den ein Fotovervielfacher der vorangehenden »Reihe« sieht (dies ist beispielsweise der Fall mit der vierten »Reihe« in der F i g. 10). Da die Anzahl der Fotovervielfacher gleich (1 + einem Vielfachen von 3) ist, wird einer der erwähnten Fotovervielfacher drei Wechselwirkungsbereiche sehen (Fig. 7 und 10) oder es werden zwei der erwähnten Fotovervielfacher zwei Wechselwirkungsbereiche sehen (F i g. 8 und 9), während die anderen Fotovervielfacher nur einen einzigen Wechselwirkungsbereich sehen.

Die Mindestanzahl der Quellen ist, wie nachstehend erläutert, gleich [(/? + 2)/3],

— F i g. 7, worin η = 7; Quellenanzahl = (7 + 2)/3 = 3 (diese Quellen sind mit S1 bis 5 3 bezeichnet),

— F i g. 8, worin /7=19; Quellenanzahl =( 19 + 2)/3 = 7 (diese Quellen sind mit S1 bis 57 bezeichnet),

— F i g. 9, worin η = 37; Quellenanzahl =(37 + 2)/3 = 13 (diese Quellen sind mit S1 bis S13 bezeichnet),

— Fig. 10, worin/7=61; Quellenanzahl=(61+2)/3 = 21 (diese Quellen sind mit SI bis S21 bezeichnet).

Es kann festgestellt werden, daß in den vier dargestellten Fällen die Fotovervielfacher einen einzigen Wechselwirkungsbereich sehen mit Ausnahme in:

— F i g. 7 und 10, in denen der Fotovervielfacher P1 drei Wechselwirkungsbereiche sieht,

— F i g. 9 und 10, in denen die Fotovervielfacher P 2 und P 7 drei Wechselwirkungsbereiche sehen.

Die Anwendung der Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht'auf eine bestimmte Geometrie der Konfigurationen von Fotovervielfachern und Quellen oder auf die Wahl eines Elements, durch das die Regelung ausgeführt wird.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Szintillationskamera zum Messen der lokalen Verteilung eines Radioisotops in einem zu untersuchenden Körper mit einem Szintillationskristall, der mit mehreren Fotovervielfachern sowie mehreren in die Szintillationskamera integrierten Hilfsstrahlungsquellen mit einer von der Energie der zu messenden Strahlung abweichenden Strahlungsenergie gekoppelt ist, wobei die Hilfsstrahlungsquellen, Szintillationskristall und die Fotovervielfacher so angeordnet sind, daß die Fotovervielfacher das von der Hilfsstrahlungsquelle verursachte Szintillationslicht unter einem bestimmten Winkel erfassen und wobei jedem Fotovervielfacher eine Regelschaltung zugeordnet ist, die Mittel zum Diskriminieren der Energie und eine Einstellvorrichtung zum Einstellen der Verstärkung dieses Fotovervielfachers enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsstrahlungsquellen (51 bis 59) gammastrahlende Isotope sind, die so angeordnet sind, daß jeder Hilfsstrahlungsquelle ein definierter Wechselwirkungsbereich im Szintillationskristall zugeordnet ist, der von den Fotovervielfachern erfaßt wird.