DE6808865U

DE6808865U - Gammastrahlen-anzeigegeraet

Info

Publication number: DE6808865U
Application number: DE6808865U
Authority: DE
Original assignee: Ekco Electronics Ltd
Current assignee: Ekco Electronics Ltd
Priority date: 1967-12-07
Filing date: 1968-11-27
Publication date: 1969-07-10
Also published as: CH506796A; GB1213478A; DE1811258A1; NL161889B; SE356604B; DE1811258B2; US3594577A; BE725037A; NL6817624A; FR1598285A; NL161889C

Description

Ekco Electronics Limited in Southend~on-Sea,Essex/Großt>rit

Gammastrahlen-Anzeigegerät

Die Erfindung betrifft ein Anzeigegerät für Gammastrahlen und andere Kernstrahlungen, die in einem Kristall oder Leuchtstoff Szintillationen hervorrufen. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines solchen Gerätes, das die Verteilung der Kernstrahlung über eine mehr oder weniger große Fläche anzeigt, wobei nur ein bestimmter Intensitätsbereich der Szintillationen benutzt wird, in welchem die Szintillationsstärke eine lineare Funktion der Intensität der einfallenden Kernstrahlung ist.

Die Erfindung geht aus von einem Gammastrahlenanzeigegerät, bestehend aus einer Vielzahl mosaikartig angeordneter, optisch voneinander abgeschirmter Szintillatorelemente, deren Szintillationsstärke eine lineare Punktion der Intensität der einfallenden Gammastrahlen ist, und aus einer Mehrzahl von auf die Mosaikfläche gerichteten optisch-elektrischen Wandlern (nachstehend Photozellen genannt), und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gesichtsfeld jeder Photozelle mehrere benachbarte Szintilla~\ torelemente erfaßt und sich mit dem Gesichtsfeld der benachbarten'

Photozellen überschneidet, daß die Amplitude eines von einer

I Photozelle erzeugten Szintillationslmpulses von der Lage des | betreffenden Szintillatoreleraentes relativ zu der Photozelle abhängt, daß die Photozellen zeilen- und spaltenweise über das Mosaik der Szintillatorelemente verteilt sind und daß die Ausgänge der Photozellen zeilen- und spaltenweise zusammengefaßt sind, so daß die Amplitude der dadurch gewonnenen Zeilen- und Spaltenimpulse ein Maß für die Lage desjenigen Szintillatorelementes in dem Mosaik darstellt, aus dem die beobachtete Szintillation stammt.

Vorzugsweise sind die Zeilen und Spalten der Photozellen» anordnung senkrecht zueinander angeordnet, so daß die Photozellen in den Gitterpunkten eines cartesisehen Koordinatensystems sitzen.

Die Szintillatorelemente kennen ebenfalls zeilen- und spaltenweise parallel zu den Zeilen und Spalten der Photozellen angeordnet sein, wobei jedoch der Mittenabstand benachbarter Szintillatorelemente erheblich geringer als derjenige benachbarter Photozellen ist.

Vorzugsweise ist eine Interpolationsvorrichtung vorgesehen, welche die Zeilen- und Spaltenimpulse empfängt und aus ihnen ein Ausgangssignal mit einer X-Komponente und einer Y-Komponente ableitet; diese Komponenten definieren die Zeile und die Spalte, an deren Schnittpunkt sich das betreffende Szintillatorelement befindet. Hierzu enthält die Interpolationsvorrichtung vorzugsweise ebensoviele Ausgangskanale, wie Zeilen

und Spalten der Szintillatorelementanordnung vorhanden sind, wobei die X-Komponente und die Y-Komponente des Ausgangssignals in denjenigen Kanälen auftreten, welche der Zeile und der Spalte, denen das betreffende Szintillatorelement angehört, entsprechen.

Im einzelnen enthält die Interpolationsvorrichtung vorzugsweise für jede Zeile und Spalte der Photozellen einen PuIshöhenanalysator, und jeder dieser Analysatoren besitzt mehrere Ausgänge für verschiedene Amplitudenbereiche. Den Analysatoren benachbarter Zeilen bzw. Spalten ist je eine gemeinsame Verknüpfungsschaltung zugeordnet,und mindestens diejenigen Ausgänge der Analysatoren benachbarter Zeilen bzw. Spalten, die nicht dem festgelegten maximalen Amplitudenwert entsprechen, sind mit dieser Verknüpfungsschaltung verbunden. Sie hat mindestens einen Ausgangskanal, der einer· Zeile oder Spalte von Szintillatorelementen entspricht, welche zwischen den beiden benachbarten Zeilen oder Spalten von Photozellen liegen. Zeilen und Spalten werden nachstehend gemeinsam als Reihen bezeichnet.

Jede Verknüpfungsschaltung umfaßt vorzugsweise mehrere Und-Glieder, die je an jeweils zwei verschiedene Ausgänge von Analysatoren benachbarter Reihen angeschlossen sind. Diese Analysatorausgänge sind paarweise so gewählt, daß ein in beiden Ausgängen eines Paars gleichzeitig auftretendes Signal eine Reihe von Analysatorelementen definiert, die sich zwischen den benachbarten Photozellenreihen befindet.

Manche Elementreihen werden mit einer bestimmten Photo-

zellenreihe zusammenfallen. Die diesen Elementreihen zugeordneten Ausgangskanäle sind dann mit einem einzigen Analysatorausgang verbunden, welcher dem maximalen festgelegten Amplitudenbereich der betreffenden Photozellenreihe entspricht.

Es kann eine Addiervorrichtung vorgesehen sein, um alle gleichzeitig auftretenden Photozellenimpulse zu summieren, wobei jeder Ausgangskanal derart von der Addiervorrichtung gesteuert wird, daß nur diejenigen Ausgangssignale durchgelassen werden, die von Photozellenimpulsen herrühren, deren gesamte Amplitudensumme in einen vorbestimmten Bereich fällt. Um dies durchzuführen, kann jedes Und-Glied einen weiteren Eingang aufweisen, der mit der Addiervorrichtung verbunden ist.

Die Komponentenimpulse können in verschiedener Weise gespeichert oder angezeigt werden, beispielsweise in einem Kernspeicher oder Bandspeicher, worin die Anzahl der von jedem Szintillatorelement erzeugten Szintillationen unter einer passenden Speicheradresse registriert wird. Die beiden Koordi-)

natenrichtungen können auch in einer Kathodenstrahlröhre zur Anzeige gebracht werden und geben dort eine Analogdarstellung der Lage des betreffenden Szintillatorelementes. Im letzteren Falle ist vorzugsweise jeder einer Elementenzeile zugeordnete Ausgangskanal über ein monostabiles Kippglied mit einem Umsetzer verbunden, der an die Ablenkvorrichtung der Kathodenstrahlröhre ein Analogsignal anlegt, dessen Größe davon abhängt, von welchem Zeilenkanal ein Impuls abgegeben wird, während die den Spalten der Szintillatorelemente zugeordneten Ausgangs-

ι' kanäle ebenfalls je über ein raonostabiles Kippglied mit einem

'■'" zweiten Umsetzer verbunden sind, der an die Y-AbIenkvorrichtung

der Kathodenstrahlröhre ein Analogsignal anlegt, dessen Größe

s davon abhängt, von welchem Spaltenkanal ein Impuls ausgeht.

\l Die Szintillatorelemente können durch undurchsichtige,

|| optisch reflektierende Wände voneinander abgeschirmt sein.

p Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beschrieben.

tf ι Hierin sind:

I Fig. 1 eine schematische Darstellung -der relativen Lage ? der Photozellen und der Szintillatorelemente bei

^]r einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

I Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Anordnung nach

I Fig. 1,

' Fig. 3 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des

ν Photozellensignals vom Abstand des Szintillations-

§ ortes von der Mittelachse der Photozelle,

Fig. k ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Gerätes,

I Fig. 5 eine Anzeigevorrichtung für das Gerät nach Fig. 4

und

Fig. 6 eine Abänderung des Gerätes nach Fig. 4.

j§ Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ent-

I hält das Gerät ein Mosaik aus Szintillatorelementen 1 bis 16.

I Diese bestehen in bekannter Weise aus Kristallen, die unter

I der Einwirkung von Gammastrahlen aufleuchten, z.B. mit Thallium

aktiviertes Natriumiodid, mit Thallium aktiviertes Caesiumiodid und dergl. Beispielsweise ist jedes Element etwa 10 bis 25 mm

• · β β » β

lang und hat eine freie Stirnfläche (Fenster) von etwa 5 mm . Die Fenster liegen in einer gemeinsamen Ebene. Gegebenenfalls können die Elemente auch zylindrisch sein, d.h. kreisförmige Fenster aufweisen. Jedes Element ist von seinen Nachbarn durch einen Metallschirm 18 optisch getrennt, wobei eine Aluminiumfolie 20 (Fig. 2) oder dergl. zwischen dem Schirm und dem Kristall zur Nichtreflexion dient. Für den Schirm 18 empfiehlt sich ein Schwermetall, um die Möglichkeit einer Cornptonstreuung zwischen benachbarten Elementen auszuschließen. Oberhalb des Kristallmosaiks befinden sich vier als Photovervielfacherrohren ausgebildete Photozellen 24,26,28 und 30· Der Zwischenraum zwischen den Szintillatorelementen 1 bis 16 und den Photozellen 24 bis 30 ist durch einen Lichtleiter 32 aus durchsichtigem Material (z.B. Perspex) ausgefüllt, um die Lichtstreuung möglichst zu vermeiden.

Das Gesichtsfeld jeder Photozelle 24 bis 30 umfaßt mehrere Szintiliatorelemente und überschneidet sich mit dem Gesichtsfeld der benachbarten Photozellen.

Die Photozellen sind mit Bezug auf ein räumliches cartesisches Koordinatensystem X,Y so angeordnet, daß sie Gitterpunkte desselben besetzen. Sie sind also einerseits spaltenweise angeordnet, wobei die Spalten parallel zur Y-Koordinate 3^ verlaufen und je durch eine bestimmte X-Koordinate definiert sind. Im\orllegenden Beispiel sind zwei Spalten vorhanden, deren eine durch die Photozellen 24 und 28 und deren andere durch die Photozellen 26 und 30 gebildet wird. Andererseits sind die

Photozellen zeilenweise angeordnet, wobei die Zeilen parallel zu der X-Koordinate 36 verlaufen und je durch eine bestimmte Y-Koordinate definiert sind. Im vorliegenden Beispiel sind zwei solche Zeilen vorhanden, von denen die eine durch die Photozellen 24 und 26 und die andere durch die Photozellen 28 und 30 gebildet wird.

Die Szintillatorelemente 1 bis 16 sind ebenfalls in Zeilen und Spalten angeordnet, die parallel zu den Zeilen und Spalten der Photozellen verlaufen. Die Gitterkonstante, d.h. der Mittenabstand benachbarter Szintillatorelemente ist aber erheblich kleiner als bei den Photozellen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel ist die Gitterkonstante der Elemente 1/4 derjenigen der Photozellen. Die Zeilen (1,2,3,4) und (13, IA,15,16) der Szintillatorelemente fallen mit den Zeilen (24,26) und (28,30) der Photozellen zusammen. Dasselbe gilt für die Spalten (1,5»9,13) und (4,8,12,16) der Szintillatorelsmente hinsichtlich der Spalten (24,28) und (26,30) der Photozellen.

Die beschriebene Anordnung mit dem Mosaik 1 bis 16 und den Photovervielfacherröhren 26 bis 30 ist in einem Bleigehäuse untergebracht. Im Betrieb werden Gammastrahlen von dem zu untersuchenden Objekt über einen nicht dargestellten Kollimator auf die Szintillatorelemente gerichtet, wobei jedes Loch des Kollimators sich unmittelbar unter bzw. hinter einem Szintillatorelement befindet.

Die Arbeitsweise des Gerätes läßt sich am beeten an Hand der Fig. 4 beschreiben. In Wirklichkeit enthält das Gerät eine

große Zahl von Kristallelementen (z.B. I500) und viele Photo-· zellen (z.B. 70 bis 100), wobei die Mosaikfläche z.B. 250 χ 250 mm beträgt und die Photozellen einen Durchmesser von etwa 20 bis 25 mm haben. Zur Erläuterung genügt aber die Anordnung nach Fig. 1 mit 16 Szintillatorelementen und 4 Photozellen.

In Fig. 4 werden in den Elementen 1,4,13 und 16 auftretende Szintillationen hauptsächlich die Photozellen 24,26,28 bzw. 30 belichten. Die Photozellen sind so eingestellt, daß sie den gleichen Verstärkungsfaktor haben, weshalb die an ihren Ausgängen auftretenden Impulse, die durch eine Szintillation in dem erwähnten, ihrer Mitte zugeordneten Element ausgelöst werden, die gleiche Amplitude mit einem hohen Bezugswert von z.B. 1 Volt haben. Eine Szintillation im Element 2 hat die gleiche Lichtstärke, die sich jedoch nun auf die Photozellen 24 und 26 aufteilt, wobei Photozelle 24 einen größeren Anteil des Lichtes erhält als Photozelle 26. So ist die Impulsamplitude am Ausgang der Vervielfacherröhre 24 beispielsweise etwa 0,7 Volt und am Ausgang der Vervielfacherröhre 26 etwa 0,3 Volt. Bei einer Szintillation im Element 3 sind die relativen Impulsamplituden der Photozellen 24 und 26 vertauscht. Ebenso ergibt eine Szintillation in einem der Elemente 5,8,9,12,14 oder 15 eine Impulsamplitude von 0,7 Volt in der zugeordneten Photozelle 24,26, 28,30,28 bzw. 30 und eine Impulsamplitude von 0,3 Volt in der zugeordneten Photozelle 28,30,24,26,30 bzw. 28.

Tritt nun eine Scintillation in Element 6 ein, so verteilt sich das Licht im wesentlichen auf die Photozellen 24,28 und 26,

wobei die relativen Impulsamplituden in diesen Photozellen z.B. etwa 0,5 Volt, 0,3 Volt und 0,3 Volt betragen. Ähnliches gilt für die Elemente 7,10 und 11. Fig. 3 zeigt die Änderung der Impulsamplitude einer Photozelle mit dem Abstand einer Szintillation von der Mittelachse der Photozelle, wobei diese 12 mm von der Ebene der Fenster der Szintillatorelemente entfernt ist. Unter Berücksichtigung dieses Zusammenhangs läßt sich jedes Szintillatorelement eindeutig durch die Kombination der Impulsamplituden von den vier Photozellen festlegen. Um die in den ^usgangsimpulsen enthaltene Information zu verwerten, ohne jeden Photozellenimpuls einzeln zu behandeln, werden die Ausgangswerte der Photozellen in jeder Reihe summiert. Deshalb sind die Ausgänge der Photozellen 24 und 26 gemeinsam mit einer Leitung 40 in Fig. 4 verbunden,und die Photozellen 28,30,24 und 28,26 und 30 sind ebenfalls jeweils mit gemeinsamen Leitungen

42,44 und 46 verbunden. ,

Da die Ausgangsspannungen der in einer Reihe liegenden

Photozellen jeweils summiert werden, ergeben in mehreren Photozellen dieser Reihe gleichzeitig auftretende Impulse infolge einer bestimmten Szintillation einen Reihenimpuls, dessen Amplitude (Impulshöhe) von den zusammenwirkenden Einzelimpulsen der Photozellen in dieser Reihe abhängt. Jeder Reihenimpuls hat also eine Amplitude, der in einen von mehreren vorbestimmten Amplitudenbereichen fällt. Somit ist die Amplitude eines Reihenimpulses ein Maß für den Abstand der diesen Impuls hervorrufenden Szintillation von der betreffenden Photozellenreihe.

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Da jede Szintillation voraussetzungsgemäß höchstens vier Reihenimpulse erzeugt, nämlich 7wei Zeilenimpulse und zwei Spaltenimpulse, kann mittels der Reihenimpulse die Lage des betreffenden Szintillatorelements ermittelt werden.

Jede Leitung 40,42,44,46 ist mit einem Verstärker 50,52, 54,56 verbunden, dem ein Impulshöhenanalysator 58,60,62 bzw. nachgeschaltet ist. Jeder Impulshöhenanalysator hat vier Ausgänge, die verschiedenen Amplitudenbereichen entsprechen. Diese sind beispielsweise auf 1 Volt + 20 %, 0,7 Volt + 25 %, 0,5 Volt + 30 % und 0,3 Volt + 50 % eingestellt. An einem Ausgang eines Impulshöhenanalysators wird nur dann ein Impuls bestimmter Höhe erzeugt, wenn der ankommende Impuls in den betreffenden Amplitudenbereich fällt.

Je zwei Analysatoren, die benachbarten Photozellenreihen zugeordnet sind, sind mit gemeinsamen Verknüpfungsgliedern verbunden. So sind die Analysatoren 58 und 60 für die beiden vorhandenen Photozellenreihen mit gemeinsamen Und-Gliedern 66,68, 70 und 72 verbunden. Nur die Ausgänge für 0,7, 0,5 und 0,3 Volt führen zu Eingängen der Und-Glieder, während der Ausgang mit einem Pegel von 1,0 Volt unmittelbar als Ausgangskanal dient. Mit jedem Und-Glied sind zwei andere Analysatorausgänge der Analysatoren 58,60 verbunden.

Die Ausgänge der Und-Glieder 66 und 68 sind mit einem Oder-Glied 74 verbunden, während die Ausgänge der Und-Glieder 70,72 mit einem Oder-Glied 76 verbunden sind. Jedes Oder-Glied erzeugt also nur dann eine Ausgangsspannung, wenn die Ausgangsspannungen

der Analysatoren 58>6θ von einer Szintillation abgeleitet sind, die in einer der zwischen den Photozellenreihen 24,26 und 28,30 liegenden Eleraentenreihen aufgetreten ist. Beispielsweise ergibt sich eine Ausgangsspannung des Oder-Gliedes 74 nur dann, wenn eine Szintillation in einem der Elemente 5.6,7 oder 8 aufgetreten ist.

Eine genau gleiche Verknüpfungsschaltung ist für die Pulshöhenanal y sat or en 62,64 vorgesehen. Sie besteht aus vier Und-Gliedern 80,82,84 und 86 und zwei Oder-Gliedern 88 und 90, während die Analysatorausgänge für den Pegel 1,0 Volt direkt als AuiSgangskanäle verwendet werden.

Somit existieren vier Spaltenausgangskanäle X₁, X₀, X- und X^ und vier Zeilenausgangskanäle Y₁, Y₂, Y~ und Y^, d.h. .jeder Seihe der Szintillatorelemente ist ein Ausgangskanal zugeordnet. Das Gerät erzeugt jedesmal beim Auftreten einer Szintillation in einem Element ein Ausgangssignal in einem Zeilenkanal und einem Spaltenkanal, das einer X-Komponente und einer Y-Komponente entspricht. Jeder Ausgangskanal ist zwar vier Szintillatorelementen zugeordnet, aber die Kombination zweier Ausgangskanale legt ein bestimmtes Element eindeutig fest. Beispielsweise führt ein Reihenimpuls von der Spalte 24,26, der den 0,7 Volt-Pegel des Analysators 58 triggert, zugleich mit einem Reihenimpuls von der Reihe 28,30, der den 0,3 Volt-Pegel des Analysators 60 triggert, zur Öffnung des Und-Gliedes 60 und kann demgemäß nur aus einem der Elemente 5 oder 8 stammen. Findet die Szintillation im Element 5 statt, so wird gleich-

zeitig der 1,0 Volt-Pegel des Impulshöhenanalysators der Reihe (2^,28) getriggert, wodurch der Ort der Szintillation festgelegt ist.

Die Impulshöhenanalysatoren und die mit ihnen verbundenen Verknüpfungsschaltungen stellen also eine Interpolationsvorrichtung dar, welche die Reihenimpulse empfängt und aus ihnen ein Ausgangssignal ableitet, das aus Impulsen in einem X-Kanal und einem Y-Kanal besteht. Die Ausgangskanäle X., X^ und Y₁, Y₁₊ entsprechen denjenigen Szintillatorreihen, die mit den Photozellenreihen zusammenfallen, und empfangen jeweils dann ein Ausgangssignal von dem zugeordneten Analysator, wenn dessen Eingangssignal dem höchsten festgelegten Amplitudenpegel (1,0 Volt) entspricht.

In einer entsprechenden Anordnung mit vier Photozellen und 25 Szintillatorelementen beträgt die Auflösung etwa 7,5 nun, bei einem Photozellendurchmesser von 25 mm. Durch Verwendung ge~ r-ingerer Photozellendurchmesser könnte die Auflösnng auf z.B. 5 mm verbessert werden.

Die von dem Gerät gelieferte Lageinformation befindet sich dabei in Digitalform und kann deshalb unmittelbar gespeichert werden, beispielsweise in einem Magnetkernspeicher oder einem Magnetbandspeicher. So kann die Anzahl der von jedem Szintillatorelement erzeugten Szintillationen unter einer entsprechenden Speicheradresse registriert werden. Es ist hierzu nur erforderlich, die Ausgangskanale des Gerätes mit dem Magnetspeicher zu verbinden. Die Anzahl der von jedem Szin-

tillatorelement erzeugten Szintillationen ist selbstverständlich ein Maß für die auf dieses Element einfallende Gesamtstrahlung.

Es kann aber auch eine Analogdarstellung in einfacher Weise durchgeführt werden. Hierzu verwendet man gemäß Fig. 5 vorzugsweise eine Kathodenstrahlröhre 100. Jeder Spaltenkanal X₁ bis Xk ist über einen eigenen monostabilen Trigger 102 bis 108 mit einem Digital-Analog-Umsetzer verbunden, der aus einem Stromstärken-Addiernetzwerk 110 mit binär abgestuften Widerständen und einem Verstärker 112 besteht. Der Verstärker 112 führt den X-AbIenkplatten der Kathodenstrahlröhre ein Analogsignal zu, das einen von mehreren diskreten Werten hat, je nachdem, auf welchem Ausgangskanal X₁ bis X^ die X-Komponente des Ausgangssignals auftritt. Eine entsprechende Anordnung ist für die !-Ablenkplatten vorgesehen, nämlich die monostabilen Trigger 114, 116, 118 und 120, . r Umsetzer 122 und der Verstärker 124. Die Ausgangskanäle X₁ bis X^ und Y₁ bis Y^ sind ferner über Oder-Glieder 126,128 und ein Und-Glied 130 mit einem Helligkeitssteuerkreis 132 verbunden, der die Helligkeit der Kathodenstrahlröhre stark erhöht, wenn beide Koordinatenkomponenten eines Ausgangssignals gleichzeitig empfangen werden,

Fig. 6 zeigt eine Abänderung des Gerätes nach Fig. 4. Da die beiden Ausführungsformen sich weitgehend ähnlich sind, werden nur die abweichenden Merkmale im einzelnen beschrieben.

Das Szintillatormosaik besteht hier aus 28 Elementen 201 bis 228 (in Wirklichkeit natürlich viel mehr). Es sind 6 Photo-

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zellen (Photovervielfacherröhren) 23Ο bis ?2>5 vorgesehen. Die Ausgänge jeder Photozellenreihe führen über Ladungsverstärker 236 bis 240, Spannungsverstärker 241 bis 24-5 und Pulsformer 246 bis 250 zu Impulshohenanalysatoren 251 bis 255 mit je drei festgelegten Ausgangspegeln.

Der Abstand der Szintillatorelemente und das Gesichtsfeld der Photozellen sind so abgestimmt, daß beispielsweise hinsichtlich der Photozellen 230,231 und 233 eine Szintillation in Element 201 einen Impuls mit der willkürlich angenommenen Bezugshöhe von 1 Volt in Photozelle 23Ο allein ergibt. Eine Szintillation in Element 202 ergibt Impulse von 0,7 und 0,3 Volt in den Photozellen 230 und 23I. Eine Szintillation in Element 209 ergibt einen Impuls von 0,6 Volt in Photozelle 230 und von 0,2 Volt in den Photozellen 23I und 233.

Die Amplitudenbereiche der Impulshohenanalysatoren sind auf 1 Volt + 30 %, 0,65 Volt + 40 % und 0,25 Volt + 50 % festgesetzt. Da also die Impulshohenanalysatoren hier nur drei Amplitudenbereiche haben, besteht die gemeinsame Verknüpfungsschaltung nur aus den ünd-Gliedem 256 bis 261, während die Oder-Glieder in Fig. 4 nicht benötigt werden. Wie in Fig. 4 empfängt jedes Und-Glied eine andere Kombination von je zwei Analysatorausgängen. Die Und-Glieder 256 bis 261 steuern Ausgangskanäle Y₂, Y-, Yc, Yz; und X₂, X_, welche den zwischen benachbarten Photozellenreihen liegenden Elementreihen entsprechen.

Die Spaltenimpulse von den Photozellenspalten (230,231, 232) und (233,234,236) werden an einer Verbindungsstelle 262

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aufsummiert, die mit den Ausgängen der Verstärker 239,240 verbunden sind. Die Verbindungsstelle summiert somit alle gleich« zeitig auftretenden Photozellenimpulse. Die gebildete Summe wird über einen Verstärker 264 einem Impulshohenanalysator 265 mit einem einzigen Ausgangskanal und einem monostabilen Kippglied 266 zugeführt. Der Analysator 265 erzeugt nur dann ein Ausgangssignal, wenn die Amplitudensumme aller Photozellenimpulse in einen bestimmten Amplitudenbereich fällt, der einer Szintillation entspricht, welche von einer Gammastrahlung mit bestimmtem Energieniveau erzeugt wurde.

Die Und-Glieder 256 bis 261 haben jeweils einen Eingang mehr als die entsprechenden Und-Glieder des Gerätes nach Fig. Das Ausgangssignal des Analysators 265 wird auf diese zusätzlichen Eingänge der Ünd-Glieder 256 bis 261 gegeben. Diese lassen also nur dann einen Impuls durch,' wenn die Gammastrahlung, von der er herrührt, sich innerhalb des vorbestimmten Energiebereiches befindet. Das Ausgangssignal des Analysators 265 wird ferner weiteren Und-Gliedern 267 bis 271 zugeführt, welche die Ausgangskanäle Y₁, Y^, Y₇, X₁ und X^ steuern, die unmittelbar den Ausgängen der Analysatoren 251 bis 255 mit dem maximalen Spannungspegel (1,0 Volt) zugeordnet sind. Diese Ausgangskanäle entsprechen denjenigen Szintillatorelementreihen, die mit Photozellenreihen zusammenfallen. Auch in diesen Kanälen werden also nur dann Ausgangssignale erzeugt, wenn die auslösende Gammastrahlung ein bestimmtes Energieniveau besitzt. Dadurch werden falsche Ausgangssignale, die von Streustrahlungen her-

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rühren, unterdrückt.

Das monostabile Kippglied 266 erzeugt Impulse, welche den Impulsformern 246 bis 250 zugeführt werden, um deren Betrieb zu steuern. Die Impulsformer 246 bis 250 gewährleisten, daß die von den Impulshöhenanalysatoren empfangenen Impulse stets vergleichbare Gestalt haben, trotz der leichten Verlaufsschwankungen der von verschiedenen Photozellen herrührenden Impulse.

Die Erfindung kann verschiedene andere Ausgestaltungen erfahren. So können die Szintillatorelemente kreisförmige Fenster besitzen,und in manchen Fällen können Photozellen verschiedenen Dur clr me s ε er s verwendet werden, um verschiedene sich überschneidende Gebiete der Kristallmatrix zu beobachten.

Die relativen Abmessungen bzw. Abstände der Szintillatorelemente können ebenfalls in weiten Grenzen geändert werden. Wenn z.B. der Mittenabstand der Elemente halb so groß ist wie derjenige der Photozellen, liegt zwischen je zwei Photozellenreihen nur eine Elementreihe. Die gemeinsame Verknüpfungsanordnung für je zwei benachbarte Photozellenreihen benötigt dann nur einen Ausgangskanal. Ist andererseits die Anordnung so getroffen, daß keine Szintillatorreihe mit einer von zwei benachbarten Photozellenreihen zusammenfällt, so müssen alle Ausgänge der Impulshohenalysatoren mit der gemeinsamen Verknüpfungsanordnung verbunden sein.

Die in Fig. 5 dargestellte Anzeigevorrichtung kann selbstverständlich auch bei der Anordnung nach Fig. 6 verwendet werden. Dasselbe gilt für die oben erwähnten Digitalspeicher.

Claims

·* ■ k I I it / ••II ι > · / AV1 • · I » I I I k I · J* • •ii ί · if) df t · ι ι ι ι ι \J J - 17- Ansprüche

1. Gammstrahlen-Anzeigegerät, bestehend aus einer Vielzahl mosaikartig angeordneter, optisch gegeneinander abgeschirmter Szintillatorelemente, deren Szintillationsstärke eine lineare Funktion der Intensität der einfallenden Gammastrahlen ist, und einer Mehrzahl von auf die Mosaikoberfläche gerichteten optisch-elektrischen Wandlern (Photozellen), dadurch gekennzeichnet, daß das Gesichtsfeld jeder Photozelle (2^,26, 28,30) über mehrere benachbarte Szintillatorelemente (1 - 16) hinwegreicht und sich mit dem Gesichtsfeld der benachbarten Photozellen überschneidet, daß die Amplitude eines in einer Photozelle erzeugten, von einer Szintillation herrührenden Impulses von der Lage des betreffenden Szintillatorelementes relativ zu der Photozelle abhängt, daß die Photozellen zeilen- und spaltenweise über das Mosaik der Szintillatorelemente verteilt sind und daß die Ausgänge der Photozellen zeilen- und spaltenweise verbunden sind, so daß die Amplituden der durch Summenbildung in den einzelnen Zeilen und Spalten (Reihen) erhaltenen Impulse ein Maß für die Lage desjenigen Szintillatorelementes (1 - 16), aus dem eine Szintillation stammt, innerhalb des Mosaiks darstellen.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Photozellen in Gitterpunkten eines cartesischen Koordinatensystems derart angeordnet sind, daß die Photozellenspalten (2^,28 und 26,30) parallel zur Y-Achse (3*0 desselben und die

Photozellenzeilen (2M-, 26 und 28,30) parallel zur X-Achse (36) desselben verlaufen.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Szintillatoreleraente in Zeilen (1,2,3,4) und Spalten (1,5» 9,13) parallel zu den Zeilen und Spalten der Photozellen angeordnet sind und daß der Mittenabstand der Szintillatorelemente erheblich geringer als derjenige der Photozellen ist.

4. Gerät nach Anspruch "}, dadurch gekennzeichnet, daß eine Interpolationsvorrichtung (58 bis 90) aus den Reihenimpulsen ein Ausgangssignal ableitet, das aus einem X-Kanal-Impuls und einem Y-Kanal-Impuls besteht, welche die Spalte und die Zeile definieren, in welchen sich das betreffende Szintillatorelement befindet.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Interpolationsvorri "itung (58 bis 90) für jede Spalte und für jede Zeile der Oszillatorelemente einen Ausgangskanal (X₁ bis X^, Y. bis Yk) aufweist, und daß der X-Kanal~Impuls und der Y-Kanal-Impuls des Ausgangssignals in demjenigen Spaltenkanal und demjenigen Zeilenkanal übertragen werden, welche derjenigen Spalte und Zeile zugeordnet sind, in denen das betreffende Szintillatorelement sich befindet.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Interpolationsvorrichtung (58 bis 90) für jede Photozellenreihe ;j einen Impulshohenanalysator (58 bis 64) aufweist, der mit mfehreren Ausgängen für verschiedene vorbestimmte Amplitudenbereiche sl

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4 V I

ausgerüstet ist, und daß den Impulshohenanalysatoren benachbarter Photozellenreihen je eine gemeinsame Verknüpfungsvorrichtung (66) derart zugeordnet ist, daß mindestens diejenigen Ausgänge der Analysatoren benachbarter Reihen, die nicht dem maximalen Amplitudenbereich entsprechen, mit der betreffenden Verknüpfungsvorrichtung verbunden sind, während an jede Verknüpf ungsvorrichtung mindestens ein Ausgangskanal (X₂, Χ.}, Y_?J Y«) angeschlossen ist, der einer zwischen den benachbarten Photozellenreihen befindlichen Elementenreihe zugeordnet ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Verknüpfungsvorrichtung (66 bis 90) mehrere Und-Glieder (66 bis 72), (80 bis 86) enthält, deren Eingänge jeweils mit verschiedenen Paaren von Ausgängen der Analysatoren (58,60, 62,6*0 benachbarter Photozellenreihen derart verbunden sind, daß ein Ausgangssignal des betreffenden Und-Gliedes eine bestimmte, zwischen den benachbarten Photozellenreihen liegende Elementenreihe definiert.

8. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß gewisse Elementenreihen (1,2,3,4) mit gewissen Photozellenreihen (z.B. 24,26) zusammenfallen und daß die diesen Elementenreihen zugeordneten Ausgangskanäle (z.B. Y.) mit demjenigen Ausgang des zugeordneten Analysators verbunden sind, der dem vorbestimmten maximalen Amplitudenbereich entspricht.

9. Gerät nach einem der Ansprüche ξ> bis 8, gekennzeichnet durch eine Addiervorrichtung (262,264) für alle gleichzeitig auftretenden Photozellenimpulse, sowie durch Verknüpfungsglieder

ι ; ι ι ι

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(256 bis 261, 267 bis 271) in den Eingängen aller Ausgangskanäle, die derart von der Addiervorrichtung gesteuert werden, daß sie nur diejenigen Ausgangssignale durchlassen, die von Photozellenimpulsen herrühren, deren aufsummierte Gesamtamplituden in einen vorbestimmten Amplitudenbereich fallen.

10. Gerät nach den Ansprüchen 7 und 9j dadurch gekennzeichnet, daß die Und-Glieder (256 bis 261) je einen weiteren Eingang besitzen, der mit der Addiervorrichtung (262,26*4-) verbunden ist.

11. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die X-Kanäle und die Y-Kanäle mit einsm Magnetkernspeicher oder einem Magnetbandspeicher verbunden sind, der die Anzahl der von den einzelnen Szintillatorelementen erzeugten Szintillationen unter entsprechenden Speicheradressen registriert.

12. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 91 gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (104 bis 124) zur Zuführung von Ablenksignalen an die X- und Y-AbIenkvorrichtungen einer Kathodenstrahlröhre (100) entsprechend X- und Y-Kanalimpulsen des Ausgangssignals zur Analogdarstellung des betreffenden Szintillator, elementes.

13. Gerät nach den Ansprüchen 5 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spaltenkanal (X₁ bis X^) über ein monostabiles Kippglied (102 bis 108) mit einem Spaltenumsetzer (110) verbunden ist, der an die X-Ablenkplatten der Kathodenstrahl-

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röhre ein Analogsignal anlegt, dessen Größe davon abhängt, welcher Spaltenkanal einen Impuls führt, und daß die Zeilenkanäle (Y₁ bis Y^) über monostabile Kippglieder (110 bis 120) mit einem weiteren Umsetzer (122) verbunden sind, der an die Y-Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre ein Analogsignal anlegt, dessen Größe davon abhängt, von welchem Spaltenkanal ein Impuls ausgeht.

1^. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Szintillatorelemente (1 - 16) durch undurchsichtige nichtreflektierende Wände (18,20) gegeneinander abgeschirmt sind.