DE3432711C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Energiemessung von Kernstrahlung mit

• - einem Szintillator, der die Kernstrahlung in Szintilla­ tionen umwandelt,
• - einem Photodetektor zum Umwandeln der Szintillationen in Stromimpulse,
• - einer Integrationsschaltung, welche die Stromimpulse aufintegriert,
• - einem Speicherregister zur Speicherung der von der Integrationsschaltung gelieferten Werte,
• - einem an den Photodetektor angeschlossenen Impuls­ flankendetektor zum Detektieren der Vorderflanken der Stromimpulse und
• - einem Taktimpulsgeber, dessen Taktimpulse einem Zähler zugeführt werden,
• - wobei der Zähler ausgangsseitig mit einem Komparator verbunden ist, der einen Stopimpuls erzeugt und der Integrationsschaltung und dem Speicherregister zum Speichern des momentanen Wertes der Integrationsschal­ tung zuführt, wenn der Stand des Zählers eine im Komparator gespeicherte Zahl überschreitet, die so gewählt ist, daß die einzelnen Stromimpulse im wesent­ lichen vollständig integriert werden.

Eine solche Anordnung ist aus der DE-OS 34 03 528 bekannt. Mit dieser Anordnung kann die Energie eines einzelnen, unverstümmelten Szintillationsimpulses genau bestimmt werden. Wird ein erster Szintillationsimpuls durch einen zweiten, kurz danach auftretenden Szintillationsimpuls verstümmelt, ist die Energie des ersten Szintillationsimpulses mit der bekannten Meßanordnung nicht mehr genau bestimmbar.

Aus der US-PS 35 25 047 ist eine Anordnung zur Identifi­ zierung von Strahlungsquanten bekannt. Hierbei werden die Strahlungsquanten in einem Szintillator und einem Photo­ detektor in Stromimpulse umgewandelt. Beim Empfang eines Stromimpulses wird mittels einer Amplitudenabtastschaltung und eines Impulsgenerators ein Faksimile-Impuls gebildet, der die charakteristische Form eines einzigen aus einem Strahlungsquant gebildeten Stromimpulses hat. Dieser Faksimile-Impuls wird in einer Subtraktionsschaltung vom empfangenen Stromimpuls subtrahiert. Ist die Differenz annähernd Null, ist ein einziger Stromimpuls vorhanden. Ergibt die Differenzbildung jedoch einen Unterschied zwischen diesen beiden Impulsen, registriert eine Auswerteschaltung, daß nicht nur ein Strahlungsquant, sondern ein weiterer vorhanden ist, der dem ersten über­ lagert ist. Bei dieser Anordnung wird also nicht die Energie des ersten Stromimpulses gemessen.

Des weiteren ist aus der US-PS 41 86 305 eine Anordnung zur Energiemessung von Kernstrahlung bekannt, die aus einem Szintillator, einem Photodetektor und einer Schaltung zur Abtastung der vom Photodetektor gelieferten Stromimpulse besteht. Diese Schaltung mißt die Energie eines Szintillationsimpulses und ebenfalls die Energien zweier sich überlappender Impulse. Hierbei kann aber die Energie der beiden Stromimpulse nur bis zu einem bestimmten Überlappungsgrad bestimmt werden. Die gesamte Meßanordnung wird nämlich von einer Detektionsschaltung abgeschaltet, wenn zwei Szintillationsimpulse so kurz hintereinander eintreffen, daß diese von der Meßanordnung nicht mehr unterschieden werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Energiemessung von Kernstrahlung zu schaffen, welche die Energie eines Szintillationsimpulses auch dann genau ermittelt, wenn er beispielsweise durch einen kurz danach auftretenden weiteren Szintillationsimpuls verstümmelt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

• - daß eine Impulssequenzschaltung vorgesehen ist, die vom Impulsflankendetektor und vom Komparator angesteuert wird, den Stopimpuls an die Integrationsschaltung und das Speicherregister weiterleitet und ein Stopsignal erzeugt, wenn der Impulsflankendetektor die Vorderflanke eines einem ersten zu messenden Stromimpulses folgenden zweiten Stromimpulses detektiert, ehe die im Komparator gespeicherte Zahl vom Zähler überschritten wird,
• - wobei infolge des Stopsignals der momentane Wert der Integrationsschaltung dem Speicherregister zugeführt wird, der momentane Wert des Zählers einem Zähler­ register zugeführt wird und sodann die Integrations­ schaltung und der Zähler rückgesetzt werden und das Zählerregister einen Speicher ansteuert, in dem vom Stand des Zählers abhängige Extrapolations­ koeffizienten gespeichert sind, die aus der Empfangscharakteristik des Szintillators und des Photodetektors bestimmt sind,
• - wobei die Extrapolationskoeffizienten einem Eingang eines ersten Multiplizierers zugeführt werden, dessen anderer Eingang vom Speicherregister angesteuert wird zum Ermitteln eines Maßes für die Energie des ersten Stromimpulses.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach­ stehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in den Fig. 1A und 1B ein Ausführungsbei­ spiel der Strahlungsmessungsanordnung nach der Erfindung,

Fig. 2a bis 2f die teilweise Überlagerung der elektrischen Signale, die zwei aufeinanderfolgenden, nahe beieinander liegenden Strahlungen entsprechen, und die Zwischenschritte der Berechnung, die die erfindungsgemäße Anordnung durchführt,

Fig. 3a bis 3h Zeitdiagramme, die die zeitliche Reihenfolge der von der erfindungsgemäßen Anordnung durch­ zuführenden Bearbeitungen in Abhängigkeit von den ver­ schiedenen Situationen zeigen, die auftreten können,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer Impulssequenzschaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung, und

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Teils der erfindungsgemäßen Anordnung.

Die Strahlungsmeßanordnung nach Fig. 1A und 1B enthält zum Detektieren von Gammastrahlung einen Szintil­ lator 10 , der jedes ankommende Photon in Szintillationen umwandelt und mit einem Eintrittsfenster eines Fotodetek­ tors in Form einer Fotomultiplikationsröhre 20 optisch verbunden ist. Diese Röhre setzt jede Szintillation in einen elektrischen Strom um, den ein Vorverstärkungs- und Filter­ kreis 30 verstärkt. Dieser Kreis 30 paßt also den Signal­ pegel beim Empfang an, wobei eine geringe Filterung durch­ geführt wird, so daß das Signal geglättet wird. Der Kreis 30 ist mit einem Abtast- und Analog/Digital-Umwandlungskreis 40 und mit einem Addierer 50 in Reihe geschaltet, an den ein erstes Speicherregister 60 angeschlossen ist. Der Ausgang des Speicherregisters 60 ist mit einem zweiten Eingang des Addierers 50 verbunden. Ein zweites Speicherregister 70 ist an den Ausgang des Addierers 50 angeschlossen. Der Analog/Digital-Wandler 40 und das Speicherregister 60 empfangen Taktsignale aus dem Taktimpulsgeber 90.

Mit Hilfe des Analog/Digital-Wandlers 40, des Addierers 50 und des Speicherregisters 60 wird durch kumula­ tive Addierung der in digitaler Form befindlichen Signal­ abtastungen eine Bestimmung der mit jedem Strahlungsquant verbundenen Energie durchgeführt. Der Taktimpulsgeber 90, der hier unabhängig arbeitet, kann bei­ spielsweise auch von einem Steuerimpuls eines Impulsflankendetektors 80 angeregt werden (die Verbindung in gestrichelten Linien zwischen den Kreisen 80 und 90 gibt diese zweite Möglichkeit an). Der Impulsflanken­ detektor 80 ist hier an den Ausgang des Fotodetektors 20 angeschlossen, kann jedoch auch an den Ausgang des Vorver­ stärkungs- und Filterkreises 30 angeschlossen werden. Der Taktimpulsgeber 90 bildet die periodischen, dem A/D- Wandler 40 zuzuführenden Taktsignale und versorgt die Syn­ chronisation des Analog/Digital-Wandlers 40 und des Regis­ ters 60. Die Taktsignale des Taktimpulsgebers 90 werden einem Zähler 100 zugeführt, dessen Zählerstand an einen Komparator 110 gelangt, dessen Ausgang mit einer Impulssequenzschaltung 200 verbunden ist.

Wenn der Zählerstand (der die Anzahl der durchge­ führten Signalabtastungen wiedergibt) gleich einer vor­ gewählten Referenzzahl wird, sendet der Komparator 110, der ein einfacher Komparator sein kann, einen Steuerimpuls zur Impulssequenzschaltung 200 .

Die Anzahl der ausgeführten Signalabtastungen, die der vorgewählten Referenzzahl entspricht, ist vorzugsweise so zu wählen, daß das Amplitudensignal der zuletzt ausge­ führten Signalabtastung nicht größer als ein bestimmter (äußerst kleiner) Bruchteil der Maximalamplitude des Strom­ impulses ist. Die Impulssequenzschaltung 200 sendet einen Steuerimpuls zum Register 70 und zu einem Zählerregister 190, in denen der Inhalt des Addierers 50 bzw. des Zählers 100 gespeichert wird, wonach ein weiterer Steuerimpuls aus der Impulssequenzschaltung 200 das Register 60 und den Zähler 100 auf Null zurückstellt, und damit die Anordnung zur Messung eines nachfolgenden, vom Szintillationsquarz 10 einzufangenden Strahlungsquants erneut zur Verfügung kommt.

Der Inhalt des Registers 70 gelangt an einen ersten Eingang der Subtraktionsschaltung 120, die im vor­ liegenden Fall ein Nullsignal an ihrem zweiten Eingang empfängt (der Grund dazu wird nachstehend ausführlich er­ läutert). Das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung 120 erreicht den ersten Eingang eines ersten Multiplizierers 130, dessen Ausgangs­ signal an ein Extrapolationswertregister 140 gelangt, wobei ein Multiplikationssignal, das am zweiten Eingang dieses Multiplizierers zur Verfügung steht, im vorliegenden Fall gleich 1 ist (weiter unten wird der Grund näher erläutert). Nach der Multiplikation des Inhalts des Registers 70 mit dem Multiplikationssignal leitet das Register 140 (immer auf Befehl des Impulssequenzkreises 200) das darin gespeicherte Ergebnis der Multiplikation an den Ausgang der Anordnung weiter, die also ein Signal, das der Energie eines einzigen detektierten Strahlungsquants proportional ist, zur Ver­ fügung stellt. Die Weiterleitung des Ergebnisses zum Aus­ gang 145 wird erst nach einer Laufzeit T ₁ in bezug auf die Ansteuerung der Register 70 und 190 durchgeführt, wobei die Übertragungs- und Rechenzeiten der Schaltungen vor dem Extrapolationswertregister 140 berücksichtigt werden.

Wenn vor dem Erreichen der Referenzanzahl durch die gezählte Anzahl von Signalabtastungen, bei der die gemessene Energie nahezu gleich der Energie des detek­ tierten Strahlungsquants ist, ein zweiter Strahlungsquant den Szintillationsquarz 10 trifft, tritt eine (teilweise) Überlagerung der vom ersten und vom zweiten Strahlungs­ quant erzeugten elektrischen Signale auf (siehe Fig. 2a).

Die Wirkung der Anordnung ist wie folgt:

• a) Das Eintreffen des ersten Strahlungsquants in den Szintillator 10 wird vom Impulsflankendetektor 80, der beispielsweise aus einer Reihenschaltung eines Differen­ zierers und eines Schwellwertkreises gebildet wird, detektiert, sowie das Eintreffen eines zweiten Strahlungs­ quants zum Zeitpunkt t _j . Der vom zweiten Strahlungs­ quant erzeugte Stromimpuls ist dem ersten Stromimpuls (teilweise) überlagert, aber die Impulsflanke des zweiten Stromimpulses detektiert jedoch der Impulsflankendetek­ tor 80. Sobald die Vorderflanke des zweiten Impulses detektiert ist, wird der Inhalt des Zählers 100 und das Ausgangssignal des Addierers 50 in das Zählerregister 190 bzw. in das zweite Register 70 eingeschrieben und den Ausgängen der Register 190 und 70 zugeleitet (die Anzahl der zu diesem Zeitpunkt t _j summierten Signalabtastungen ist gleich n _j .) Danach werden sofort das Register 60 und der Zähler 100 auf Null zurückgestellt und stehen dadurch von diesem Zeitpunkt t _j ab wieder zur Verfügung zum erneuten Summieren der Signalabtastungen in Zusammenarbeit mit dem Addierer 50 bzw. zum Zählen der folgenden Anzahl von Signalabtastungen, die summiert werden.
• b) Der Inhalt des Registers 70 ist ein Maß für die Energie des ersten Strahlungsquants (schraffierte Oberfläche in Fig. 2b). Von diesem Inhalt ausgehend, der am Ausgang des Registers 70 zur Verfügung steht, wird mittels Extrapolation die Energiemenge des ersten Strahlungs­ quants bestimmt, was dadurch möglich ist, daß die Empfangscharakteristik des Szintillationsquarzes nach dem Eintreffen eines Strahlungsquants bekannt ist. Durch eine einfache Multiplikation läßt sich die Extra­ polierung durchführen. Im Multiplizierer 130 wird das Ausgangssignal des Registers 70 (schraffierte Oberfläche in Fig. 2c) mit einem Extrapolationskoeffizienten C _nj , der größer als 1 ist, multipliziert. Die Extrapolations­ koeffizienten sind in einen Speicher 170 eingeschrieben und werden mit dem Wert n _j , mit dem der Speicher adres­ siert wird, aufgerufen (der Subtraktionskreis 120 be­ einflußt diese Extrapolisation nicht, weil der zweite negative Eingang dieses Kreises in diesem Fall ein Null­ signal empfängt.)
• c) Das Ergebnis der Extrapolation wird im Extrapolations­ wertregister 140 gespeichert und wird am Ausgang 145 verfügbar. Es läuft ein Zeitintervall T ₁ zwischen der Speicherung der Daten in den Registern 70 und 190 und der Verfügbarkeit des Ergebnisses der Extrapolierung am Ausgang 145;
• d) Während der Extrapolierung liefert ein Speicher 180, dessen Adreßeingänge parallel zu denen des Speichers 170 am Ausgang des Registers 190 geschaltet sind, einen Korrekturkoeffizienten C′ _nj , der von einem zweiten Multipli­ zierer 150 mit dem Inhalt des Registers 70 multipliziert wird (schraffierte Oberfläche in Fig. 2c), um die Energie zu bestimmen, die der schraffierten Oberfläche in Fig. 2d entspricht, die zusammen mit der Energie des zweiten Stromimpulses abgetastet und summiert wird und dem ersten Stromimpuls zuzuordnen ist;
• e) Der dieser Energiemenge entsprechende Korrekturwert wird in ein Korrekturwertregister 160 eingeschrieben, das nur nach einem Zeitintervall T ₂ nach der Speicherung der Daten im Register 140 angesteuert wird. Das Aus­ gangssignal des Registers 160 gelangt an den zweiten, negativen Eingang der Subtraktionsschaltung 120;
• f) Die dem zweiten Strahlungsquant entsprechende Energie (schraffierte Oberfläche in Fig. 2e) wird mit der Sub­ traktionsschaltung 120 dadurch bestimmt, daß das Aus­ gangssignal des zweiten Registers 70 (zum Zeitpunkt t _k , schraffierte Oberfläche in Fig. 2f) um das im Korrek­ turwertregister 160 gespeicherte Signal reduziert wird, das der schraffierten Oberfläche in Fig. 2d entspricht.

Denn das abgetastete und summierte Signal zwischen den Zeitpunkten t _j und t _k ist ein Signal, das aus der Über­ lagerung zweier Stromimpulse entstanden ist, wobei aus der bis zum Zeitpunkt t _j gemessenen Energiemenge die Rest­ energiemenge des ersten Stromimpulses (zwischen den Zeit­ punkten t _j und t _k ) ableitbar ist. Das so gewonnene Signal wird mit dem Ausgangssignal des Speichers 170 multipliziert, der in diesem Fall einen Extrapolierungskoeffizienten gleich 1 ergibt, weil kein einziger neuer Strahlungsquant die Messung des vorangehenden stört. Der Extrapolierungs­ koeffizient ist größer als 1, wenn ein zweiter Strahlungs­ quant auftritt, bevor der Zähler 100 den im Komparator 110 gespeicherten Zählerstand erreicht. Beim Erreichen dieses Zählerstandes ist die Bestimmung des Energieinhalts eines Stromimpulses fertig. Das Ergebnis der vom Multipli­ zierer 130 durchgeführten Multiplikation wird in das Register 140 unter den gleichen Bedingungen, wie oben beschrieben, eingeschrieben. Wie oben beschrieben ist eine Trennung der elektrischen Stromimpulse durchgeführt, die von je einem Strahlungsquant erzeugt sind und teilweise überlagert waren, wobei die Geschwindigkeit der Aufeinanderfolge der eintreffenden Strahlungsquanten berücksichtigt ist. Wenn ein neuer Strahlungsquant auftritt, wird der Bestimmungsvorgang systematisch wiederum auf die gleiche Weise durchgeführt.

Im folgenden werden die Impulsfrequenzschaltung 200 und die von ihr erzeugten Steuersignale mit Hilfe der Fig. 3 und 4 beschrieben. In den Fig. 3a bis 3h sind Zeit­ diagramme dargestellt, welche die durchgeführten Bearbeitungen der in Fig. 1 beschriebenen Anordnung ver­ anschaulichen.

In der Fig. 3a ist das Taktsignal des Taktimpulsgebers 90 dargestellt, welcher die Abtastgeschwindigkeit des Analog/Digital-Wandlers 40 bestimmt.

Die Impulsfrequenzschaltung 200 enthält in der Aus­ führungsform gemäß der Fig. 4 drei monostabile Kipp­ stufen 401, 402 und 407, eine Kippstufe 403 vom RS-Typ, zwei UND-Gatter 404 und 408, zwei ODER-Gatter 405 und 406 und zwei Laufzeitleitungen 409 und 410. Das Ausgangssignal des Komparators 110 empfängt die monostabile Kipp­ stufe 401, und das Ausgangssignal des Impulsflanken­ detektors 80 empfängt die monostabile Kippstufe 402.

Im folgenden wird die Erzeugung einiger bei Detektion eines einzigen Strahlungsquants auftretender Steuersignale beschrieben. Der Komparator 110 gibt einen Steuerimpuls (Endadditionssignal) ab, wenn der Zählerstand gleich einer vorgewählten Referenzzahl wird. In diesem Fall erscheint am Ausgang b der monostabilen Kippstufe 401 ein logischer Wert von 1 und am Ausgang c der monostabilen Kipp­ stufe 402 ein logischer Wert von 0. Daraus entsteht am Ausgang d ein logischer Wert von 1, am Ausgang k ein logischer Wert von 0 und am Ausgang e ein Wert von 1. Das Signal, das am Ausgang e erscheint, ist in der Fig. 3e dargestellt. Das in Fig. 3b mit (1) bezeichnete Signal, das am Ausgang b anliegt, bewirkt, daß am Ausgang e eben­ falls ein Signal erzeugt wird, das in der Fig. 3e mit (1) bezeichnet wird. Dieses Signal (1) der Fig. 3e bewirkt, daß im zweiten Register 70 der Inhalt des Addierers 50 sowie der Inhalt des Zählers 100 im Zählerregister 190 gespeichert wird.

Da am Ausgang d der logische Wert gleich 1 ist, wird der logische Wert am Ausgang m gleich 1. Sobald am Ausgang e der logische Wert 0 wird, geht der logische Wert am Ausgang f auf 1. Am Ausgang f ist der logische Wert solange 1, bis am Ausgang d ein logischer Wert von 0 erscheint. Das Signal am Ausgang d ist in der Fig. 3d und das Signal am Ausgang f in Fig. 3f dargestellt. Das sich aus dem Signal (1) der Fig. 3e ergebende Signal am Ausgang f wird ebenfalls mit (1) bezeichnet (Fig. 3f). Mit diesem Signal am Ausgang f wird das Register 60 und der Zähler 100 auf den logischen Wert 0 zurückgestellt und auf dem logischen Wert 0 gehalten. Der Ausgang g erhält den logischen Wert von dem Ausgang e mit einer Verzögerung von T ₁ und der Ausgang h den logischen Wert von dem Ausgang e mit einer Verzögerung von T ₁ + T ₂. Das am Ausgang g auftretende Signal ist in Fig. 3g dargestellt. Dieses Signal, das mit dem Signal am Ausgang e identisch ist, aber mit einer Verzögerung von T ₁ auftritt, steuert das Extrapolationswertregister 140 . Das am Ausgang h auftretende Signal, welches in Fig. 3h dargestellt ist, steuert das Korrektur­ wertregister 160. Dieses Signal ist ebenfalls mit dem Signal am Ausgang e identisch, tritt jedoch mit einer Verzögerung von T ₁ + T ₂ auf.

Im folgenden werden die Signalverläufe beschrieben, wenn zwei Strahlungsquanten so kurz nacheinander eintreffen, daß die dadurch erzeugten Stromimpulse sich teilweise überlagern. Das Ausgangssignal des Impulsflanken­ detektors 80 wird der monostabilen Kippstufe 402 zuge­ führt, die nach Detektion eines Strahlungsquants ein Signal am Ausgang c erzeugt. In Fig. 3c sind zwei auf­ einanderfolgende Signale dargestellt, die nach Detektion der Strahlungsquanten im Impulsflankendetektor 80 am Ausgang c der monostabilen Kippstufe 402 erscheinen. In diesem Fall liegt am Ausgang der monostabilen Kipp­ stufe 401 der logische Wert von 0 vor. Nachdem ein erster Strahlungsquant eingetroffen ist, liegt am Ausgang c der logische Wert von 1 vor. Wechselt am Ausgang c der logische Wert von 1 auf 0, wechselt der logische Wert am Ausgang d auf 0. Am Ausgang k liegt der logische Wert 0 vor und an den Ausgängen e, g und h liegt ebenfalls ein logischer Wert von 0 vor. Das Signal in Fig. 3c, welches nach Detektion des ersten Strahlungsquants erzeugt wird, wird mit (2-1) bezeichnet. Das Signal (1) in Fig. 3f wird nach Beendigung des Signales (2-1) der Fig. 3c beendet.

Nach Beendigung des Signales (2-1) der Fig. 3c wird mit der Abtastung und Integration des ersten Stromimpulses begonnen, wobei diese solange andauert, bis ein zweiter Strahlungsquant eintrifft, der einen Stromimpuls erzeugt, der teilweise dem ersten Stromimpuls überlagert ist. Dieser zweite Stromimpuls erzeugt ein Signal (2-2) (Fig. 3c). Bei Eintreffen eines zweiten Strahlungsquants erscheint am Ausgang c der monostabilen Kippstufe 402 der logische Wert 1 (am Ausgang b der monostabilen Kipp­ stufe 401 liegt immer noch der logische Wert von 0 vor, weil der Zähler 100 den im Komparator 110 gespeicherten Zählerstand noch nicht erreicht hat). Da am Ausgang c der logische Wert 1 anliegt, erscheint am Ausgang k der logische Wert von 1 und ebenfalls an den Ausgängen e, m, g und h. Am Ausgang f erscheint der logische Wert von 1, wenn der logische Wert am Ausgang e auf 0 zurückgeht. Aus dem Signal (2-2) wird also das in Fig. 3e dargestellte Signal (2) erzeugt, welches die Speicherung des Inhalts des Addierers 50 im Register 70 bewirkt. Die Nullrück­ stellung des Registers 60 und des Zählers 100 wird mit dem Signal (2) der Fig. 3f erreicht.

Der logische Wert am Ausgang f geht auf 0 zurück, wenn am Ausgang m, d. h. am Ausgang k und auch am Ausgang e der logische Wert auf 0 zurückgeht. Wenn das Signal (2) in Fig. 3f auf den logischen Wert von 0 zurückfällt, wird wieder mit der Abtastung und Integration der Energie der überlagerten Stromimpulse begonnen. Diese Abtastung und diese Integration wird durch das Eintreffen eines dritten (eine teilweise Überlagerung des zweiten Stromimpulses bewirkenden) Strahlungsquants unterbrochen, wodurch erneut ein Steuersignal e an die Register 70 und 190 gelangt, und dadurch erneut das Register 60 und der Zähler 100 durch das Signal am Ausgang f auf 0 zurückgestellt werden. Aber beim Erreichen einer ausreichenden Anzahl von Signalabtastungen des zweiten Stromimpulses, den der zweite Strahlungsquant erzeugt, wird eine solche Signalfolge erzeugt, wie schon oben bei dem Vorliegen eines einzigen Strahlungsquants dargestellt wurde.

Die in Fig. 1A und 1B dargestellte Anordnung kann auf verschiedene Weisen geändert werden. So ist es möglich, die digitalen Integrationsmittel 40, 50, 60 durch einen Analogintegrator zu ersetzen, der mit einem A/D-Wandler in Reihe geschaltet ist, dessen Aus­ gang an den Eingang des Registers 70 anschließbar ist. Der A/D-Wandler muß ein Steuersignal erhalten (beispiels­ weise das Steuersignal auf der Leitung 201), wobei die Ansteuerung des Registers 70 in bezug auf die Ansteuerung des A/D-Wandlers verzögert erfolgen muß. Da ein Analog­ integrator mit einer Entladezeit behaftet ist und die Strom­ impulse einander überlappen können, so daß zum Entladen keine Zeit zur Verfügung steht, ist es vorteilhaft, zwei analoge Integratoren parallel zu schalten. Das Ergebnis der Parallelschaltung besteht darin, daß der eine Integrator integrieren kann (aufladen), während sich der andere ent­ laden kann (nach der Abtastung vom A/D-Wandler, der immer vom einen Integrator zum anderen umzuschalten ist, bei­ spielsweise unter der Steuerung des Signals auf der Lei­ tung 201.)

Eine Möglichkeit zum Auskommen mit nur einem Speicher (170) und nur einem Multiplizierer (130) ist in Fig. 5 dargestellt und kann durch Auslassen des Spei­ chers 180 und des Multiplizierers 150 (siehe Fig. 1B) und durch die Verbindung der Ausgänge des Registers 140 und der Subtraktionsschaltung 120 mit einem Eingang einer zusätz­ lichen Subtraktionsschaltung 125 realisierbar sein. Der Ausgang der Subtraktionsschaltung 125 liefert einen Korrekturwert, wie er in Fig. 2d angegeben ist, und der am Eingang des Registers 160 zum Korrigieren des integrierten Wertes der folgenden (überlagerten) Stromimpulse zugeführt wird. Das eben gegebene Beispiel bietet in bezug auf das voran­ gehende Beispiel den Vorteil, daß keine weiteren Steuer­ signale als diejenigen Steuersignale benötigt werden, die an Hand der Fig. 3a bis h und Fig. 4 beschrieben sind.

Zwar sind die hier gegebenen Beispiele und die nachstehend beschriebene (Fig. 4) Impulssequenzschaltung 200 in diskreten Schaltungen ausgeführt aber sie können jedoch vollständig oder teilweise mit Hilfe eines Mikroprozessors verwirklicht werden (insbesondere die Impulssequenzschal­ tung wenn sie nur schnell genug ist (Multiplikationen aus­ führbar innerhalb von 100 ns)).

Claims (4)

1. Anordnung zur Energiemessung von Kernstrahlung mit

• - einem Szintillator (10), der die Kernstrahlung in Szintillationen umwandelt,
• - einem Photodetektor (20) zum Umwandeln der Szintilla­ tionen in Stromimpulse,
• - einer Integrationsschaltung (40, 50, 60), welche die Stromimpulse aufintegriert,
• - einem Speicherregister (70) zur Speicherung der von der Integrationsschaltung gelieferten Werte,
• - einem an den Photodetektor (20) angeschlossenen Impuls­ flankendetektor (80) zum Detektieren der Vorderflanken der Stromimpulse und
• - einem Taktimpulsgeber (90), dessen Taktimpulse einem Zähler (100) zugeführt werden,
• - wobei der Zähler (100) ausgangsseitig mit einem Komparator (110) verbunden ist, der einen Stopimpuls erzeugt und der Integrationsschaltung (40, 50, 60) und dem Speicherregister (70) zum Speichern des momentanen Wertes der Integrationsschaltung (40, 50, 60) zuführt, wenn der Stand des Zählers (100) eine im Kompara­ tor (110) gespeicherte Zahl überschreitet, die so gewählt ist, daß die einzelnen Stromimpulse im wesent­ lichen vollständig integriert werden,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß eine Impulssequenzschaltung (200) vorgesehen ist, die vom Impulsflankendetektor (80) und vom Kompara­ tor (110) angesteuert wird, den Stopimpuls an die Integrationsschaltung (40, 50, 60) und das Speicher­ register (70) weiterleitet und ein Stopsignal erzeugt, wenn der Impulsflankendetektor (80) die Vorderflanke eines einem ersten zu messenden Stromimpulses folgenden zweiten Stromimpulses detektiert, ehe die im Kompara­ tor (110) gespeicherte Zahl vom Zähler (100) überschritten wird,
• - wobei infolge des Stopsignals der momentane Wert der Integrationsschaltung (40, 50, 60) dem Speicher­ register (70) zugeführt wird, der momentane Wert des Zählers (100) einem Zählerregister (190) zugeführt wird und sodann die Integrationsschaltung (40, 50, 60) und der Zähler (100) rückgesetzt werden und das Zähler­ register (190) einen Speicher (170) ansteuert, in dem vom Stand des Zählers (100) abhängige Extrapolations­ koeffizienten (c _nj ) gespeichert sind, die aus der Empfangscharakteristik des Szintillators (10) und des Photodetektors (20) bestimmt sind,
• - wobei die Extrapolationskoeffizienten (c _nj ) einem Eingang eines ersten Multiplizierers (130) zugeführt werden, dessen anderer Eingang vom Speicher­ register (70) angesteuert wird zum Ermitteln eines Maßes für die Energie des ersten Stromimpulses.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß ein vom Zählerregister (190) angesteuerter Korrekturkoeffizienten-Speicher (180) vorgesehen ist, in dem vom Stand des Zählers (100) abhängige Korrektur­ koeffizienten (c′ _nj ) gespeichert sind, von denen ein, mit dem Inhalt des Zählerregisters (190) selektierter Koeffizient in einen zweiten Multiplizierer (150) mit dem im Speicherregister (70) infolge des Stopsignals gespeicherten Wert multipliziert wird,
• - daß eine Subtraktionsschaltung (120) vorgesehen ist, die das im zweiten Multiplizierer (150) gebildete Produkt vom Wert des Speicherregisters (70) nach Beendigung der Integration des zweiten Stromimpulses abzieht und deren Ausgangssignal ein Maß für die Energie des zweiten Stromimpulses ist,
• - wobei die Korrekturkoeffizienten so gewählt sind, daß das vom zweiten Multiplizierer (150) gebildete Produkt gleich der Differenz vom ermittelten Maß für die Energie des ersten Stromimpulses und dem infolge des Stopsignals im Speicherregister (70) gespeicherten Wertes ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem ersten Multipli­ zierer (130) nachgeschaltetes Zwischenregister (140 a) zur Speicherung des Maßes für die Energie des ersten Strom­ impulses vorgesehen ist, das ausgangsseitig mit einem Eingang eines Subtrahierers (125) verbunden ist, der den Wert des Zwischenregisters (140 a) vom infolge des Stopsignals im Speicherregister (70) gespeicherten Wert abzieht, daß eine Subtraktionsschaltung (120) vorgesehen ist, die das Ausgangssignal des Subtrahierers (125) vom Wert des Speicherregisters (70) nach Beendigung der Integration des zweiten Stromimpulses abzieht und deren Ausgangssignal ein Maß für die Energie des zweiten Stromimpulses ist (Fig. 5).