DE3106428A1

DE3106428A1 - Lageempfindlicher strahlungsdetektor

Info

Publication number: DE3106428A1
Application number: DE19813106428
Authority: DE
Inventors: Philip John Leicester Gilvin; Ernest Mathieson; Graham Collingwood Smith
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1980-02-22
Filing date: 1981-02-20
Publication date: 1982-01-07
Also published as: DE3106428C2; GB2070241A; US4392057A; GB2070241B

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D-8000 MÖNCHEN

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße

Pr. re r. η at. W. KÖRBER ^ ⁽⁰⁸⁹⁾ * ²⁹ Dipl.-I ng. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE - 4 -

2o. Februar 1981

NATIONAL RESEARCH DEVELOPMENT

CORPORATION

66-74 Victoria Street

London SW 1/England

Lageempfindlicher Strahlungsdetektor

Die Erfindung betrifft einen lageempfindlichen Strahlungsdetektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

"Strahlung" ist dabei in weitestem Sinne zu verstehen und kann entweder elektromagnetische Strahlung, beispielsweise Röntgenstrahlung₇ oder sichtbare Wellenlängen oder Teilchen wie Mesonen oder Protonen umfassen.

Ein herkömmlicher lageempfindlicher Strahlungsdetektor ist eine sogenannte Mehrleiter-Proportionalkammer (MWPC). Die Verfahren zum Ableiten einer Lageinformation von Mehrleiter-Proportionalkammern können in drei Gruppen unterteilt werden. In der ersten Gruppe wird die Avalanche- oder Lawinenlage in einer Dimension von den beiden Signalen abgeleitet, die an den Enden einer gleichförmigen Widerstands- oder Induktivitäts-Leitung abfallen. Die Leitung kann gleichförmig längs den Enden der Kathodenleiter oder

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Anodenleiter bzw. -drähten verteilt sein oder kann selbst eine der Elektroden bilden. Lediglich zwei Signalverarbeitungskanäle sind erforderlich und gute Linearität ist erreichbar. Der Betrieb oder die Herstellung der Leitung zeigen jedoch ganz allgemein bestimmte Einschränkungen.

Bei der zweiten Gruppe der Verfahren wird die Lawinen-Lage dadurch abgeleitet, daß der Schwerpunkt der induzierten Ladungsverteilung auf der Kathode berechnet wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Kathode in eine ausreichend große Anzahl gleichförmiger Streifen unterteilt wird,und daß die auf jedem induzierte Ladung gemessen wird. Sowohl eine analoge als auch eine digitale Berechnung des Schwerpunkts wurde schon verwendet. Die Schwerpunkts-Verfahren sind inhärent linear und können sehr hohe Auflösung erreichen, jedoch sind die insgesamt erforderlichen Signalverarbeitungssysteme deutlich komplizierter und allgemein langsamer,als diejenige, bei dem Linien- oder Leiterverfahren.

Es gibt eine dritte Gruppe von Verfahren, die, obwohl sie der zweiten Gruppe darin ähnlich sind, daß keine Widerstandsoder Induktivitäts-Leitungen verwendet werden, wesentlich einfacher sind, da lediglich zwei Signalverarbeitungskanäle verwendet werden. Diese Verfahren progressiver Geometrie' erreichen eine Lageinformation durch Aufzeichnen des Bruchteils der Ladung, die auf jeder von zwei besonders geformten Komponenten einer aufgeteilten Kathode induziert wird. Derartige Kathoden können schwierig herzustellen sein. Bei einer weiteren Ausbildung auf medizinischem Gebiet wird eine Anger-Kamera verwendet, um die Szintillationen von einem Szintillator zu erfassen. Eine große Anzahl von Fotovervielfachern, bis zu 90, kann zum Erreichen einer geeigneten Aufzeichnung erforderlich sein, was beschwerlich und lästig ist.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Lageinformation auf einfache Weise erreichbar ist.

Gemäß der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Erfassen der Lage empfangener Strahlung eine Vielfalt von diskreten Fühlern auf, die von der Strahlung beeinflußt werden, wobei die Fühler in zumindestens einer Erfassungsrichtung beabstandet sind und so angeschlossen sind, daß zumindestens zwei Gruppen gebildet werden, wobei die Dichte der Fühler in jeder Gruppe, d.h., die Anzahl der Fühler pro Abstandseinheit sich in der Richtung ändert, wobei die Änderung sich für jede Gruppe unterscheidet,und wobei jede Gruppe sich im wesentlichen längs der Gesamtheit der Richtung erstreckt, und wobei der Abstand der Fühler und die Anordnung der Gruppen derart ist, daß die empfangene Strahlung mindestens einen Fühler in jeder Gruppe beeinflußt, sowie eine Einrichtung zum Summieren des Einflusses der Strahlung auf jede Gruppe der Fühler und eine Einrichtung zum Bestimmen des Verhältnisses des Einflusses auf eine Gruppe der Fühler zu dem gesamten Einfluß auf alle Fühler.

Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Fühler in einer linearen Anordnung gleich beabstandet und . in zwei Gruppen angeschlossen, wobei die Dichte einer Gruppe zunimmt und die Dichte der anderen Gruppe abnimmt längs der Anordnung. Die Zunahme und die Abnahme kann linear oder nichtlinear sein. Jeder Fühler kann beispielsweise ein Leiter bzw. Draht einer Mehrleiter-Kathode in einer Mehrleiter-Proportionalkammer sein. Wie üblich bei derartigen Kammern beeinflußt die empfangene Strahlung nicht die Leiter direkt. Jedes diskrete Strahlungsereignis erzeugt eine Elektronenlawine an der Anode, wobei das Vorliegen der Lawine mehrere der Leiter durch Induktion einer Ladung auf jedem Leiter beeinflußt.

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3 i ü 6 4 2 S

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Fühler in zwei zueinander senkrechten Richtungen zur Bildung einer zweidimensionalen Anordnung gleich beabstandet und sind in vier Gruppen angeschlossen, wobei die Dichte einer ersten Gruppe in der ersten und der zweiten senkrechten Richtung zunimmt, wobei die Dichte der zweiten Gruppe in der ersten senkrechten Richtung zunimmt und in dei~ zweiten abnimmt, wobei die Dichte der dritten Gruppe in der ersten senkrechten Richtung abnimmt und in der zweiten senkrechten Richtung zunimmt,und wobei die Dichte der vierten Gruppe in beiden zueinander senkrechten Richtungen abnimmt. Jeder Fühler kann beispielsweise das Ende eines Lichtleiters, wie eine Faseroptik sein, die entweder diskrete optische Ereignisse oder kontinuierliche optische oder Lichtstrahlung empfangen kann. Die sogenanntem Fühler übertragen in diesem Fall lediglich dft» Licht zxx einer herkömmlichen bezüglich Lichtstärke empfiiidlichen Einrichtung.

Weiter gibt die Erfindung auch ein Verfahren zum Erfassen der Lage von Strahlung an, wobei eine Vielfalt von diskreten Fühlern vorgesehen ist ., die durch die Strahlung beeinflußt werden, wobei die Fühler in zumindest einer Erfassungsrichtung beabstandet sind und so angeschlossen sind, daß zumindest zwei Gruppen gebildet sind, wobei die Dichte der Fühler jeder Gruppe sich längs der Richtung ändert, wobei die Änderung sich für jede Gruppe unterscheidet, wobei jede Gruppe sich längs im wesentlichen der (iöHnmthoit die«or Richtung erstreckt, und wobei dor Abstand der Fühler und die Anordnung der Gruppen derart ist, ilntt die empfangene Strahlung minclestenw <»iut»n KüUUsr in jeder Gruppe beeinflußt, wobei der Einfluß der Strahlung auf jede Gruppe der Fühler summiert wird und das Verhältnis de« liini'luSHea auf ei ti« Gruppo der Fühler iau dem gesamten Einfluß auf alle Fühler bestimmt wird.

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Bei jeder Anordnung kann die Erfindung zum Erreichen der Lage in einer oder zwei Dimensionen eines einzigen Strahlungsereignisses verwendet werden, wie der Lage eines Röntgenstrahlenereignisses, oder kann die Lage einer Mehrheit von Ereignissen bestimmt und kombiniert werden, um ein zweidimensionales Bild zu erreichen, wie ein Abbild eines Organs des menschlichen Körpers nach Dosierung mit einer geeigneten radioaktiven Quelle.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig, 1 schematisch das Prinzip der vorliegenden Erfindung bei Anwendung in einer Dimension bei einer Kathode eines Mehrleiter-Proportionalzählers,

Fig. 2 schematisch eine MWPC,

Fig. 3 das Prinzip der Erfindung bei zwei Dimensionen,

Fig. k eine zweidimensional Anwendung in einer Anger-Kamera .

Fig. 1 zeigt lA Leiter oder Drähte einer Kathode eines Mehrleiter-Proportionalzählers. Die Leiter sind geradlinig parallel und in zwei Gruppen mit Anschlüssen A und B verbunden.

Wenn eine axiale oder Erfassungsrichtung,längs der die Lage zu erfassen ist, durch den Pfeil χ wiedergegeben ist, können die Anschlüsse der Leiter in jeder Gruppe derart sein, daß die lineare Dichte, die Anzahl pro Abstandseinheit, jeder Gruppe sich in besonderer Weise mit der Lage über der Kathode ändert. Dies wird als das Prinzip der abgestuften oder gestaffelten Dichte bezeichnet. Beispielsweise kann die Zunahme linear sein, d.h., die Anordnung kann so sein, daß die lineare Dichte der Gruppe B, V , annähernd linear mit der Lage X über der Kathode, senkrecht zur Leiterrichtung,

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zunimmt, wobei notwendigerweise die Dichte der Gruppe A, V annähernd linear abnimmt. Das heißt:

|- a

In diesen Ausdrücken ist N die Gesamtzahl der Leiter in der Kathode und definiert die Konstante a das Verhältnis, mit der die Dichte jeder Gruppe sich ändert. Selbstverständlich sind V. + V= N = konstant. Au3 Zweckmäßigkeitsgründen werden die Abstände bezüglich der gesamten Kathodenbreite normiert. Die Lage ist in Fig.1 lediglich schematisch wiedergegeben. Es sei erwähnt, daß die Schrittweite über der Kathode konstant bleibt,und daß deshalb unter der Voraussetzung, daß die beiden Gruppen mit virtuellen Erden bzw. mit Masse verbunden sind, diese Kathode! mit gestaffelter Dichto geometri.Hch und elektrostatisch identisch fVüit'i' nonunion L<rI.tis.r»*Kafchodö Int.

Es sei nun angenommen, daß eine Kammer-Lawine auftritt, die auf der Kathode eine Ladung mit der Schwerpunktslage χ induziert. Dann ist, unter der Voraussetzung, daß die Kathoden-Schrittweite im Vergleich zur Breite der Verteilung der induzierten Lage klein ist, und auch daß diese Breite im Vergleich zur gesamten Kathodenbreite klein ist, der Bruchteil der induzierten Ladung an jeder Gruppe proportional der örtlichen linearen Dichte dieser Gruppe. Mit den tatsächlich induzierten Ladungen α und q ergibt sich daher:

Q Jlλ. ^B £r ax + i. ( 1 - a).

W + V 2

q_A + q„ W_A + V_B

Die Menge Q wird eine annähernd lineare Funktion der Lage des Schwerpunkts der induzierten Ladung, unabhängig von der Ladungsgröße, und ist daher als Lagesxgnal geeignet.

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Die Lageempfindlichkeit S des Systems ergibt sich zu:

S Ξ ^a A: a.
dx

Mit a = 1 wird Q=X und S =1.

Aufgrund lediglich Linearitätsbetrachtungen würde eine ideale Kathode mit gestaffelter Dichte eine infinitesimal kleine Schrittweite mit linearer Staffelung der Dichte in jeder Gruppe der Leiter besitzen. Mit einer finiten oder endlichen und konstanten Schrittweite ist eine genaue lineare Staffelung nicht möglich und muß eine angenäherte verwendet werden. Diese Annäherung führt zu einer gewissen örtlichen Nichtlinearität.

Eine Anwendung des Prinzips der gestaffelten Dichte wird nun näher erläutert. Das Prinzip wird in einer Dimension auf jede von zwei Gruppen von Leitern angeordnet, die orthogonal bzw. senkrecht angeordnet sind. Fig. 2 zeigt einen Mehrleiter-Proportionalzähler mit zwei Kathodenanordnungen 10,12 mit einer Anodenanordnung 14 dazwischen. Jede Anordnung besteht aus einer Mehrheit gleich beabstandeter leitender Drähte oder Leiter. Die Kathodenanordnungen sind mit virtuellen Erden bzw. Massen verbunden und die Anode ist mit einer Gleichspannungsquelle HT verbunden, die sie auf hoher positiver Spannung bezüglich der Kathoden halt. Die Leiter in der Kathodenanordnung 10 liegen senkrecht zur x-Achse und die Lage längs dieser Achse wird erfaßt, während die Leiter in der anderen Anordnung parallel zur x-Achse liegen und die Lage längs der senkrechten y-Achse erfaßt wird. Wie in einer herkömmlichen MWPC sind die Kathoden- und Anoden-Anordnungen in einem gasdichten Behälter 15 eingeschlossen, dem ein übliches umwandelndes oder Konvertergas zugeführt ist.

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Im Gegensatz zu einer herkömmlichen MWPC sind die Kathodenebenen nicht mit einer Widerstands- oder Induktivitäts-Verzögerungsleitung verbunden, sondern sind jeweils in zwei Gruppen aufgeteilt. Die Kathodenanordnung 10 bildet Gruppen A und B, die mit jeweiligen ladungsempfindlichen Vorverstärkern l6A,!OB verbunden sind, die ihrerseits Eingangssignale einer summierenden und verhältnisbildenden Schaltung 18 zuführen. Die Leiter in der Kathodenanordnung 12 sind in zwei Gruppen C und D angeordnet und über entsprechende Vorverstärker l6C,l6D mit einer summierenden und verhältnisbildenden Schaltung 20 verbunden.

Im Betrieb tritt ein ionisierendes Teilchen in das Erfassungssystem ein und wird in dem Gas in üblicher Weise derart umgesetzt, daß eine Anoden-Lawine ausgelöst wird, die positive Ladung an einigen Leitern in jeder Kathodenanordnung induziert. Die durch die Leiter in jeder Gruppe empfangene Ladung wird verstärkt und der jeweiligen Summier- und Verhältnisbildungs-Schaltung zugeführt. Wie mit Bezug auf Fig. 1 erläutert, erreicht die Berechnung gemäß q„/ (q. + q ) ein Signal proportional zur Lage der Lawine in der x-Richtung und ein ähnliches Verhältnis ergibt die Lage in der y-Richtung. Daher wird das eindimensionale Prinzip der gestaffelten Dichte zweimal angewendet zum Erreichen eines zweidimensionalen Lagesignals.

Wenn auch in der Zeichnung lediglich l4 Leiter dargestellt sind, sind in der Praxis viel mehr Leiter verwendet, so daß eine gute Annäherung an eine lineare Dichte s->taf feiung erreicht werden kann. Eine vollkommene lineare Dichte wird nur erreicht mit einer unendlich kleinen Schrittweite, weshalb zum Einhalten der Bedingung einer konstanten Schrittweite eine gewisse Annäherung bei den Anschlüssen jeder Gruppe erforderlich ist. Mit konstanter Schrittweite und a = 1 ergibt sich:

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V»_A = N(I - χ),

»Β = ^Νχ -

Der Vorgang bzw. die Prozedur, die zum Erreichen dieser Annäherung verwendet wird, ist es, vorläufige Leiterlagen x.', x_R'für die beiden Gruppen zu berechnen, ausgehend von den Ausdrucken:

wobei n. und n_ die Gesamtzahl der Leiter in jeder Gruppe ist, die zwischen 0 und x. ' bzw. x_R' liegt. Die ganzen Zahlen n. und n_n besitzen dabei Werte zwischen 1 und N/2. Die Leiter bei der tatsächlichen Kathode mit konstanter Schrittweite werden dann so angeschlossen, daß die den Lagen x_A' nächstliegenden Leiter die Α-Leiter sind und diejenigen, die der Lage x_R' am nächsten sind, die B-Leiter sind. Die folgendeTabelle I ergibt die Gruppe, A oder B, jedes Leiters in einer I90 Leiter aufweisenden Kathode:

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Tabelle I

Leiter-Nr·	Gruppe	B	A	B	A
1	A	A	A
2	A	A	A X
3	A	A	A
4	A	A
5	A	A
6	A	A
7	A
8	A
9	A
10	A
11	A
12	A
13	' A
IA	A
15	A
16	A
17	A
18	A
19	A
20
21
22
23
24
25
26"
27
28
29
30
31 '
32

Leiter-Nr.	Grupp e	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A
33	A	A	A	A	A	A	A	A	A
34	A	A	A	A	A
35	A
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64

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-Ik-

Leiter-Nr.	Gruppe	Λ	B	Λ	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	•Λ *CJl*	B	Leiter-Nr.	Gruppe	B	A	B	A	O	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A
	B	A	A	A	A	A	' B			B	B	j»	B	B	b	B
65	A	99	A
66	100
67	101
68	102
69	103
70	104
71	105
72	106
73	107
74	108
75	109
76	110
77	111
78	112
79	113
80	114
81	115
82	116
83	117
84	118
85	119
86	120
87	121
88	122
89	123
90	124
91	125
92	126
93	127
94	128
95	129
96 _t	130
97	131
98	132 ■

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Leiter-Nr.	Grupp e	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	A	B	Leiter-Nr.	Grupp e	A	B	A	B
133	B	B	B	B	B	B	B	162	B	B	B
134	B	B	B	B	B	B	B	163	B	B
135	B	B	B	164	B	B
136	165	B
137	166	B	B
138	167	B	B
139	168	B
140	169	B
141	170	B
142	171	B
143	172	B
144	173	B
145	174	B
146	175	B
147	176	B
148	177	B
149	178	B
150	179	B
151	180
152	181
153	182
154	183
155	184
156	185
157	186
158	187
159"	188
160	189
161	190

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Typische Abmessungen der Kathode mit I90 Leitern sind eine Schrittweite von 0,5 mm mit einer Gesamtabmessung von 9₅5 cm quer zu den Leitern und 9 cm parallel zu den Leitern bei einem Leiterdurchmesser von 25Am. Zwei derartige Kathoden können mit einer 9x9 cm-Anode verwendet werden,die Leiter mit 15jUm Durchmesser und 2 mm Abstand besitzt, mit einem Kathoden/Anoden-Abstand zwischen k und 8 mm und einem Driftbereich mit einer Tiefe von 12 mm.

Eine Untergrenze für die Kathoden-Schrittweite wird durch die Zwischenkomponenten-Kapazität C vorgegeben, die die äquivalente Rausohladung Λ in jedem Kanal beeinflußt und auch etwas die Systemempfindlichkeit S nachteilig beeinflußt. Wenn die dynamische ^ingangskapazität zu jedem Verstärker 16 C. beträgt, ergibt sich:

C.

S =,

c.

Da die AuflesungA χ = 4q/S beträgt, ist es sehr wesentlich, daß C. sehr groß im Vergleich zu C ist. Für eine Kathode mit den vorstehend angegebenen Abmessungen gilt C = 66pF.

beiden wesentlichsten Faktoren bei der Bestimmung des Nichtlinearitäts-Beitrags von einer Kathode mit gestaffelter Dichte sind die Kathodenschrittweite und der Anoden/Kathoden-Abstand h. Eine Kathode mit den erwähnten Abmessungen wurde in einem Versuch zusammen mit einem Röntgenstrahl einer Energie von 1,5 keV und einer Breite von 50 M- m verwendet, um die Nichtlinearität zu untersuchen. Wie erwartet verursachten eine Zunahme im Anoden/Kathoden-Abstand und·eine Abnahme in der Schrittweite beide auffallende Abnahmen in der Nichtlinearität der Vorrichtung.Mit h = 6 mm ergeben sich aus der Tabelle II Versuchsergebnisse für den quadratischen Mittelwert der Nichtlinearität in Prozenten

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- 17 der Kathodenbreite:

Tabelle II
Kathodenlage q = 0,25 pC 1,5 pC

SL

über Anode 0,36 0_r30

unterAnode O_f35 O_f33

Eine Minimalauflösung von 150*4 m wurde erreicht, jedoch dürfte diese Begrenzung durch die verwendete Versuchsvorrichtung vorgegeben sein,statt durch die Kathode mit gestaffelter Dichte. Theoretisch wird eine wirkliche Nichtlinearität von weniger als 0,25 % erwartet.

Aus der Tabelle I ergibt sich deutlich, daß in Richtung auf die äußeren Ränder jeder Kathode in den jeweiligen senkrechten Richtungen große Konzentrationen der Leiter innerhalb der gleichen Gruppe auftreten. Die Lage innerhalb einer derartigen Gruppe kann nicht bestimmt werden. Die Kathoden können lediglich eine Lageinformation geben unter der Voraussetzung, daß mindestens ein Leiter in jeder Gruppe beeinflußt wird.

Es ist ein großer Vorteil der Erfindung, daß sie im wosentlichon in dor Anordnung einer horkömmlieben Leiter-Kathode ί«1**ι»(,1 sei» i sM., doi'tu't'j daß Kl pktronon Im I.spi «»Imvoi■«<* νου einer Röntgenstrahlenlitotonen-Absorption^ durch die Kathoden von einem Drift- und Diffusionsbereich gedriftet werden können, so daß die Aufteilung zwischen Anodenleitern ein lntorpolatioriHtimß bewirken karm,\md ho clafi ojii hoher Rrfassungswirkungsgrad erreicht werden kann.

Die Erfindung wurde mit Bezug auf Mehrleiter-Kathoden mit konstanter Schrittweite erläutert. Ein Verfahren zum Ver-

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ringern örtlicher Nxchtlinearitaten ist es, die Schrittweite zu ändern.

Die Erfindung wurde bisher mit Bezug auf eine Anordnung paralleler Leiter erläutert, die in zwei Gruppen mit gestaffelter Dichte angeschlossen sind. Es ist auch möglich, die Leiter in drei oder mehr Gruppen mit gestaffelter Dichte anzuschließen, obwohl voraussichtlich zwei Gruppen die nützlichste Anordnung sein dürften.

Fig. 2 zeigt zwei Anordnungen, die jeweils in der Dichte in zwei Gruppen gestaffelt sind, wobei eine von zueinander senkrechten Lagen von jeder Anordnung erfaßt wird. Es ist auch möglich, verschiedene derartige Anordnungen in Reihe in einer oder in beiden Richtungen zu verwenden, so daß die Lage dadurch bestimmt wird, welche Anordnung ein Teilchen erfaßt zusätzlich zu der Lage des Teilchens innerhalb dieser Anordnung» Dies ermöglicht ein Erfassungssystem großer Abmessungen. Derartige Unterteilungen haben den Vorteil, daß die Kapazität verringert wird, die für jeden Vorverstärker "zu sehen"fist, so daß ein besseres Rauschverhältnis erreicht werden kann. Unter bestimmten Umständen erreicht die Zwischemleiter-Kapazität eine Nichtlinearität beim Betrieb, jedoch kann diese Nichtlinearität zumindest teilweise dadurch ausgelöscht werden, daß eine Dichte-Staffelung verwendet wird, die nichtlinear ist.

Bei einer anderen Ausführungsform wird eine Dichte-Staffelung lediglich über die mittigen 80 % der Kathodenbreite verwendet und werden übliche Windungen bzw. Leiter über den Rest yerwendet.

Be,i einem anderen Ausführungsbeispiel werden die Dichten der Kathode mit zwei Gruppen konstanter Schrittweite in

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Übereinstimmung mit den folgenden nichtlinearen Gleichungen gestaffelt:

V - ^{C x}

B 1 + χ
ι _ __£

^Α~ 1 + χ

^qB

ist
und eine geeignete Signalverarbeitungsschaltung vorgesehen.

Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung auf MWPC beschränkt. Bei anderen Anwendungsfällen, bei" denen die Lage einer elektrischen Ladung erfaßt wird, ist die Erfindung auf eine Kanal-Plattenanordnung anwendbar.

Ein wesentliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt, das die Enden von 100 Lichtleitern zeigt-, die in einer 10 χ 10-Matrix 22 angeordnet sind. Die Lichtleiter sind in vier Gruppen P, Q, R und S angeschlossen. Jede Gruppe ist so gestaffelt, daß sie in den zwei zueinander senkrechten Richtungen χ und y zunimmt oder abnimmt. Beispielsweise nimmt die Dichte der Gruppe P in der x-Richtung ab und in der y-Richtung zu. Wenn die Anordnung zum Empfang von Strahlung angeordnet ist, in diesem Fall Licht bei sichtbaren Wellenlängen, von einer Quelle, wie einem Szintillator, sind die Lichtleiter-Abmessungen und -Abstände derart, daß Licht von einer Szintillation von verschiedenen Leitern in jeder Richtung der Matrix empfangen wird. Wenn die Beleuchtungsstärken, die von den Lichtleitern in den vier Gruppen empfangen werden, mit I₁₃, I_n, X_n bzw. I₀ bezeichnet sind, ergibt sich:

¹O ^{+ 1}S

■■■** ■ - - sfi= kx + c (4)

¹P⁺¹Q⁺¹R ^+IS

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¹Q ^{+ 1}E

^ ky ₊ C(5),

¹P * ¹Q ^{+ 1}R ^{+ 1}S

wobei χ und y die Lage-Koordinaten der Szintillationen und Ic und C Konstanten sind.

Die Anwendung einer derartigen Matrix 22 ist in Fig. 4 dargestellt. Ein menschlicher Patient 24 wird nach Behandlung, wie einer Radio- Jod -Dosierung über einen herkömmlichen Blei-Kollimator 25 mittels eines anorganischen Kristall-Szintillators 26 üblichen Aufbaus betrachtet. Der Szintillator wird von einer Menge von Lichtleitern 28 betrachtet, deren Enden benachbart zum Szintillator 26 in der Matrix 22 angeordnet sind. Die Lichtleiter übertragen Licht von dem Szintillator 26 zu vier Fotovervielfachern 30,32,34,36, deren jeder Licht von einer Gruppe der Lichtleiter empfängt. Die FQtovervielfacher JO,32,3^i36 summieren das empfangene Licht,und deren Ausgangssignal wird einer Summier- und Verhält nisb.il dungs- Schaltung 38 zugeführt, die x- und y-Lagesignale abhängig von den Gleichungen (4) und (5) für jede Szintillation erzeugt und die Signale einem Speicher-CRT 4Q oder einer anderen geeigneten Aufzeichnungseinrichtung zuführt, derart, daß ein zweidimensionales Bild des Patienten aufgebaut werden kann, die drastische Verringerung der Anzahl der Fotovervielfacher im Vergleich zu einer herkömmlichen Anger-Kamera ist offensichtlich. Bei einem anderen Anwendunagsfall kann ein Gasszintillations-ProportionalzählerPhotonen erreichen, die mittels eines Detektors erfaßt werden, der Elektroden mit gestaffelter Dichte verwendet.

Selbstverständlich sind noch andere Ausführungsformen möglich, wobei das Prinzip der gestaffelten Dichte bei jeder Situation angewendet werden kann, bei der mehrere diskrete Fühler in einer ein- oder zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind. Strahlung kann direkt erfaßt werden oder es

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kann eine induzierte oder gesammelte elektrische Ladung erfaßt werden nach gegebenenfalls einem UmsetzungsVorgang. Es ist zu erwarten, daß in den meisten Fällen für zweidimensionale Erfassung von elektrischer Ladung zwei zueinander senkrechte !Lineare Anordnungen verwendet werden, während für die direkte Strahlungserfassung- bzw.-Sammlung eine zweidimensionale Anordnung vorgesehen werden kann, jedoch hängt offenbar die erforderliche Anordnung von der Art des verwendeten Fühlers ab.

Der Patentanwalt

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Claims

1/ Vorrichtung zum Erfassen der Lage empfangener Strahlung mit einer Vielzahl diskreter Fühler, die durch die Strahlung beeinflußt werden, wobei die Fühler in mindestens einer Erfassungsrichtung beabstandet sind, dadurch gekennzeichnet,

daß die Fühler so angeschlossen sind, daß sie zumindest zwei Gruppen (A,B) bilden, wobei die Dichte der Fühler in jeder Gruppe sich längs der Richtung ändert, wobei die Änderung sich für jede Gruppe unterscheidet, wobei sich jede Gruppe längs im wesentlichen der gesamten Richtung erstreckt,und wobei der Abstand der Fühler und die Anordnung der Gruppen so ist, daß die empfangene Strahlung mindestens einen Fühl or in jeder Gruppe beedn-I¹UfH,

daß eine Einrichtung ( 16A, 1OH, l6C, 161>) den Einfluß der Strahlung au Γ jedo Gruppe dor Füll lor smmmiert ,und •laß t» i ne Ki. i'ir I ch tun α (Ifl) dftn VerhH I <ni m dp» Ii Lnf hingen auf eine Gruppe der Fühler zum gesamten Einfluß auf alle

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Fühler bestimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Fühler in einer linearen Anordnung längs der Erfassungsrichtung gleich beabstandet sind,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Fühler in zwei Gruppen angeschlossen sind, wobei längs der Anordnung die Dichte einer Gruppe (A) zunimmt und die Dichte der anderen Gruppe (B) abnimmt.

3- Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß längs der Anordnung die Dichte der einen Gruppe (A) linear zunimmt und die Dichte der anderen Gruppe (B) linear abnimmt.

k. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3 j dadurch gekennzeichnet,

daß jeder diskrete Fühler einen Leiter einer Mehrleiterkathode (10,12) in einer Mehrleiter-Proportionalkammer (MVfTC) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Fühler in zwei zueinander senkrechten Richtungen zur Bildung einer zweidimensionalen Anordnung gleich beabstandet sind und in vier Gruppen (^QEyS) angeschlossen sind ,wobei die Dichte der ersten Gruppe in der ersten und der zweiten senkrechten Richtung zunimmt, wobei die Dichte der zweiten Gruppe in der ersten senkrechten Richtung zunimmt und in der zweiten senkrechten Richtung abnimmt, wobei die Dichte der dritten Gruppe in der ersten senkrechten Richtung abnimmt und in der zweiten senkrechten Richtung zunimmt, und wobei die Dichte der vierten Gruppe in beiden zueinander senkrechten Richtungen abnimmt.

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Vorrichtung nach Anspruch 5»
dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Fühler ein Ende eines Lichtleiters enthält, wobei die Enden in einer gleich beabstandeten zweidimensionalen Anordnung angeordnet ist,und wobei die anderen Enden jedes Lichtleiters in einer der vier Gruppen (JJQRS) angeordnet sind, und daß weiter vier übliche Lichtstrahlungsfühler (30,32,3^,36) vorgesehen sind, die jeweils benachbart einer Gruppe an den anderen Enden der Lichtleiter (28) angeordnet sind.

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