EP1774362A1 - Optische stabilisierung eines detektors - Google Patents

Optische stabilisierung eines detektors

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Publication number
EP1774362A1
EP1774362A1 EP04763712A EP04763712A EP1774362A1 EP 1774362 A1 EP1774362 A1 EP 1774362A1 EP 04763712 A EP04763712 A EP 04763712A EP 04763712 A EP04763712 A EP 04763712A EP 1774362 A1 EP1774362 A1 EP 1774362A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
detector
light source
scintillator
photocathode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04763712A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Stein
Guntram Pausch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ICx Radiation GmbH
Original Assignee
Target Systemelectronic GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Target Systemelectronic GmbH filed Critical Target Systemelectronic GmbH
Publication of EP1774362A1 publication Critical patent/EP1774362A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/36—Measuring spectral distribution of X-rays or of nuclear radiation spectrometry
    • G01T1/40—Stabilisation of spectrometers

Definitions

  • the invention relates to the stabilization of a detector with a light source according to the preamble of claim 1.
  • detectors in particular scintillation detectors, are known which detect events, in particular triggered by ionizing radiation, and emit light as a result of the detection.
  • This light is converted into electrical charge in a light detector, usually with the aid of a photocathode.
  • the measured charge is regularly so low that it must be further amplified in order to allow a subsequent evaluation and Signalverarbei ⁇ device.
  • the further reinforcement happens regularly with Fotomultipliern.
  • a crystal for example NaI (Tl), CsI or BGO, is used as a scintillator. But there are also plastic scintillators or liquid scintillators in use.
  • the scintillator is optically connected to a light detector, usually a photomultiplier with a photocathode, wherein the photocathode is regularly on the inside of the entrance window of the photomultiplier.
  • the connection zwi ⁇ scintillator and entrance window of a photomultiplier / light detector is usually directly by the photomultiplier is connected to the scintillator.
  • the connection is realized by means of a light guide or in which scintillator and light detector are not mechanically connected, so that the connection is a purely optical.
  • the outer wall of the photomultiplier including the entrance window with the applied on the back photocathode regularly has glass as a material.
  • other light-transparent materials are conceivable.
  • the electrons generated at the front end of the photomultiplier in the photocathode are accelerated and multiplied by means of a dynode path mounted in the interior of the photomultiplier, so that an electrical pulse suitable for further signal processing and evaluation can be tapped at the end of the dynode path.
  • the electrical connections for the voltage supply of the dynode chain as well as the signal outputs are usually located at or in the vicinity of the rear part of the photomultiplier opposite the entrance window.
  • the size of the current pulse measured in the end is approximately proportional to the amount of detected light and thus usually also approximately to the energy of the radiation absorbed in the scintillator.
  • detectors must be calibrated and stabilized, since the light output in the scintillator, but also the gain of the photomultiplier depends on external factors, in particular also on the operating temperature and the count rate.
  • the light detector is often stabilized separately. Due to this largely continuous stabilization of the light detector, the calibration is largely retained.
  • light sources are used, which can deliver a defined amount of radiation, such as LEDs. The light of these light sources is thereby coupled into the optical measuring path, ie into the path of the light which arrives at the radiation measurement from the scintillator in the light detector (measuring light path). The coupling is usually done via a light guide directly into the scintillator.
  • a disadvantage of the known system is the necessary complexity of the construction, since the light of the light source has to be coupled into the measuring light path without disturbing it. It is thus known that boundary surfaces, for example the transition from the light guide or the light source directly to the scintillator, change the structure of the scintillator and thus interfere with it, which leads to a deterioration of the measurement accuracy. In addition, such interfaces are highly temperature sensitive. In order to keep the remaining disturbance as small as possible, the nature and design of these interfaces require very high technical requirements.
  • Another disadvantage which is significant in practice is that it is not possible to retrofit existing detectors which do not yet have such a light source for calibration purposes, at least not in technical and economic terms. economically acceptable way, since the already existing detector for installation of such a light source would have to be completely disassembled.
  • a detector which has a scintillator, preferably a scintillator crystal, a light detector with at least one photocathode and a photoelectron measuring device, preferably a photomultiplier or a combination of electron accelerator and particle detector (hybrid photomultiplier), and furthermore a light source, preferably an LED, a laser or a laser diode.
  • the detector is designed so that the light generated in the scintillator and the light generated in the light source at different locations in the light detector couple. As a result, the path of the light emitted by the light source and coupled into the photocathode differs from the measuring light path.
  • the light detector is designed so that the light emitted by the light source passes predominantly through the interior of the photoelectron measuring device in the photocathode.
  • the photoelectron measuring device preferably has a transparent body, particularly preferably made of glass.
  • the light emitted by the light source passes in a particularly advantageous embodiment at least partially over the outer, substantially transparent, wall of the light detector in the photocathode.
  • the light source preferably has an LED, the light of the light source is then preferably coupled directly or via a light guide into the interior of the detector.
  • the light source is particularly preferably arranged around the rear area, preferably behind the photoelectron measuring device, so that the light emitted by the light source essentially couples in via the rear part of the transparent wall of the light detector.
  • the light of the light source is coupled via a collimator into the interior of the detector.
  • the light can also be coupled directly into the glass body of the light detector via a light guide or via the light source placed directly on the glass body of the light detector.
  • the light source can also be mounted outside the detector housing, with the light of the light source then being coupled into the interior of the detector via an optical connection, preferably a window, particularly preferably a light guide.
  • 1 shows a detector with mounted in the detector interior light source.
  • 2 shows a detector with light source in the detector interior including collimator.
  • FIG. 3 shows a detector in which the light of an external light source is coupled via an optical fiber into the interior of the detector.
  • 4 shows a detector with an externally mounted light source whose light is directed into the detector via an optical window and a collimator;
  • FIG. 5 shows a detector in which the light source is mounted directly on the photomultiplier.
  • FIG. 6 shows a detector with a light source, which is connected directly to the photomultiplier via a light guide;
  • FIG. 7 shows a two-part detector in which the scintillator and light detector are separated.
  • the detector 1 shows a detector 1 with a detector housing 2.
  • the detector housing is light-tight, so that the part of the detector located in the housing is not adversely affected by external scattered light influences.
  • a scintillator crystal 3 Inside the detector is a scintillator crystal 3, in which the radiation to be measured is absorbed.
  • the scintillator crystal 3 is provided on its outside with a generally largely diffuse reflecting layer, so that the light generated in the scintillator can leave the crystal 3 substantially only on one side.
  • This translucent side of the crystal 3 is optically in contact with the light detector, which consists essentially of the photomultiplier 4 with the photocathode 7. More precisely, the translucent side of the crystal 3 is in optical contact with the light entrance window 6 of the photomultiplier 4 belonging to the glass body 5.
  • the scintillator crystal is flat at the light outlet area, as is the light entrance window 6 of the photomultiplier 4. This must however, not be the case.
  • an indirect coupling of the scintillator to the photomultiplier for example by means of light guides, is also conceivable. bar. It merely has to be ensured that light from the scintillator 3 reaches the light entrance window 6 of the photomultiplier 4 during the radiation measurement.
  • the photocathode 7 is located on the inside of the light entry window 6 of the photomultiplier 4. Behind the photocathode 7, the dynode path 8 is arranged, which is known in the prior art and therefore not shown in detail.
  • the power supply of the dynodes 8 via voltage supply lines 9, which are connected to a plug 10 of the detector base 11.
  • a light source 12 In the interior 14 of the detector 1 is a light source 12, which is formed here as an LED.
  • the power supply of the LED via a likewise inset in the base 11 nen electrical connector 13th
  • the light of the light source 12 is diffusely radiated into the interior 14 of the detector and therefore can not enter the photocathode 7 via the scintillator crystal 3, which is shielded against the interior 14 in a light-tight manner.
  • the scintillator crystal 3 which is shielded against the interior 14 in a light-tight manner.
  • the luminous efficacy of the scintillator 3 may thereby deteriorate is to be avoided in most cases.
  • the light emitted by the light source 12 passes in the embodiment shown at unspecified locations in the glass body 5 of the photomultiplier 4. This partially acts as a kind of light guide and at least partially leads the light to the photocathode 7. Part of the light can also pass directly from the light source through the glass body 5 and is partially reflected and scattered in the interior of the dynode structure and can therefore strike the photocathode 7 directly from the rear side.
  • the invention is based on the surprising finding that it is not necessary to couple the light into the light detector on the normal light path for calibrating the light detector, but that it is completely sufficient to diffuse the light diffusely on an unspecified light path to the light detector to lead tor 7. It is not necessary to know which amount of light arrives at the light detector, as long as only the path of the light remains unchanged at least during the measurement.
  • the light source can be connected to the base 11 of the detector housing 2, so that the light source with the base 11 can be easily separated from the detector 1 and its housing 2. Since the light source is otherwise not connected to the detector, it can thus be easily exchanged. It is also clear that a retrofit of a light source 12 in this way is easily possible, since also no connection to the rest of the detector 1 Detek ⁇ , in particular not to the detector crystal 3, is required.
  • Figure 2 shows a modified embodiment.
  • the light source 12 is housed in a recess 15 of the base 11 of the detector housing 2. Because the light source 12 is offset to the rear, the recess 15 acts as a collimator, so that the light from the light source 12 strikes the rear side of the glass body 5 of the photomultiplier 4 in a better defined geometrical shape. At the same time, the interchangeability of the light source 12 in the base 11 is facilitated.
  • the light source 12 is placed outside the actual base 11 of the detector housing 2.
  • the light-tight base 17, in which the light source 12 is located, can also be firmly connected to the base 11 of the detector housing 2.
  • the Light emitted by the light source 12 is conducted via a light guide 16 into the inner space 14, wherein the light, as shown, can be directed onto the rear side of the glass body 5 of the photomultiplier 4.
  • the light guide 16 ends in the interior 14 of the detector 1, as long as only enough light hits the photocathode 7.
  • the light source may be, as shown in Figure 3, an LED which is mounted directly on a printed circuit 18 and connected via the light-tight base 17 to the light guide. This makes it possible to integrate the electronics for controlling and operating the LED, which increases the manageability and reduces the technical and financial outlay for implementation.
  • FIG. 4 shows a further variant of the embodiment shown in FIG. 3, in which the light from the light source 12 reaches the interior 14 of the detector 1 via an optical window 16 and a collimator 15.
  • the light coupling into the glass body 5 of the photomultiplier 4 can also be discrete at a designated, particularly suitable location of the glass body 5.
  • the coupling does not take place via the light entry window 6 and thus substantially not at a location which is provided for the light coupling for the photocathode 7. It is further away from the photocathode 7 than the point at which the light of the scintillator 3 is essentially coupled into the photomultiplier 4.
  • Figure 5 shows such an embodiment in which the light source 12 is attached directly to the glass body 5 of the photomultiplier 4, for example, glued, is, so that the light couples directly.
  • FIG. 6 shows a further embodiment in which the LED 12 again sits directly on a printed circuit board 18, which may contain the supply and operating electronics of the LED. Via a light-tight base 17, the LED is then connected to the housing 2 of the detector 1, so that no stray light can enter the room in which the LED 12 is located.
  • the light of the LED 12 is coupled via a light guide 16 directly to the glass body 5 of the photomultiplier 4, whereby the light coupled in the glass body 5 then at least partially reaches the photocathode 7 by scattering and reflection, so that the photomultipliers are stabilized can.
  • FIG. 7 shows an embodiment in which the detector 1 has a multi-part construction in that scintillator 3 and photomultiplier 4 have separate housings 2a and 2b.
  • the light from the light source 12 is irradiated into the interior of the housing 2 b, which contains the photomultiplier 4, so that it reaches the photocathode via this inner space 14, as in the variants already described.
  • the scintillator 3 is optically connected to the light entrance window 6 of the otherwise largely light-tight closed housing 2b, so that the light emitted by the scintillator 3 can be detected in the light detector.
  • the scintillator 3 does not have to be mechanically connected to the light entrance window 6, since an optical connection is sufficient.
  • Detectors of this kind are used primarily when the scintillator 3 has to be used more flexibly, since the comparatively large housing 2b can be arranged in a spatially separated manner, but also when using liquid scintillators.
  • a separate detector arrangement is also advantageous for a number of special applications.
  • detectors for underwater radioactive Radiation that uses the surrounding water as a scintillator or prove about the Cherenkov radiation.
  • the film multiplier can be stabilized with a light source arranged according to the invention.
  • the light of the light source 12 takes a different route than light generated by radiation events in the scintillator, but nevertheless reaches the photocathode. It is irrelevant whether the light passes through the light entry window 6 of the photo multiplier 4 on the photocathode 7, or via another path, and be it on the back of the photocathode.
  • a calibration of the photomultiplier is possible in all cases, so that it does not depend on the exact light path or even the knowledge of the very precise light path.

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Abstract

Detektor mit Szintillator, vorzugsweise einem Szintillatorkristall, einem Lichdetektor mit mindestens einer Fotokathode und ein em Fotoelektronenmessgerät, vorzugsweise einem Fotomultiplier oder einem Hybrid-Fotomultiplier, und einer Lichtquelle, vorzugsweise einer LED, einem Laser oder einer Laserdiode, wobei der Detektor so ausgebildet ist, dass das im Szintillator erzeugte Licht und das in der Lichtquelle erzeugte Licht an unterschiedlichen Stellen in den Lichtdetektor einkoppeln.

Description

Optische Stabilisierung eines Detektors
Die Erfindung betrifft die Stabilisierung eines Detektors mit einer Lichtquelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im Stand der Technik sind Detektoren, insbesondere Szintillationsdetektoren, be¬ kannt, die Ereignisse, insbesondere ausgelöst durch ionisierende Strahlung, detek- tieren und als Ergebnis der Detektion Licht aussenden. Dieses Licht wird in einem Lichtdetektor, meist mit Hilfe einer Fotokathode, in elektrische Ladung umge¬ wandelt. Die gemessene Ladung ist dabei regelmäßig so gering, dass sie weiter verstärkt werden muss, um eine anschließende Auswertung und Signalverarbei¬ tung zuzulassen. Die weitere Verstärkung geschieht dabei regelmäßig mit Fotomultipliern.
Üblicherweise wird als Szintillator ein Kristall, beispielsweise NaI(Tl), CsI oder BGO, verwendet. Es sind aber auch Szintillatoren aus Plastik oder flüssige Szin- tillatoren im Einsatz.
Der Szintillator ist optisch mit einem Lichtdetektor, meist einem Fotomultiplier mit einer Fotokathode, verbunden, wobei die Fotokathode sich regelmäßig auf der Innenseite des Eintrittsfensters des Fotomultipliers befindet. Die Verbindung zwi¬ schen Szintillator und Eintrittsfenster eines Fotomultipliers/Lichtdetektors erfolgt meist unmittelbar, indem der Fotomultiplier mit dem Szintillator verbunden wird. Es sind aber auch Lösungen bekannt, bei denen die Verbindung mittels eines Lichtleiters realisiert ist oder bei denen Szintillator und Lichtdetektor mechanisch nicht verbunden sind, so dass die Verbindung eine rein optische ist. Die äußere Wand des Fotomultipliers einschließlich des Eintrittsfensters mit der auf der Rückseite aufgebrachten Fotokathode weist regelmäßig Glas als Material auf. Es sind jedoch auch andere für Licht transparente Materialien denkbar.
Die am vorderen Ende des Fotomultipliers in der Fotokathode erzeugten Elektro¬ nen werden über eine im Inneren des Fotomultipliers angebrachte Dynodenstrecke beschleunigt und vervielfacht, so dass am Ende der Dynodenstrecke regelmäßig ein für die weitere Signalverarbeitung und Auswertung geeigneter elektrischer Impuls abgegriffen werden kann. Die elektrischen Anschlüsse für die Spannungs- Versorgung der Dynodenkette sowie die Signalausgänge finden sich meist an oder in der Nähe des hinteren, dem Eintrittsfenster gegenüber liegenden Teil des Foto¬ multipliers. Die Größe des letztlich gemessenen Stromimpulses ist ungefähr pro¬ portional zur Menge des nachgewiesenen Lichts und damit meist auch etwa zur Energie der im Szintillator absorbierten Strahlung.
Es ist bekannt, dass Detektoren kalibriert und stabilisiert werden müssen, da die Lichtausbeute im Szintillator, aber auch die Verstärkung des Fotomultipliers, von äußeren Faktoren, insbesondere auch von der Betriebstemperatur und der Zählrate abhängt. Meist findet eine kombinierte Kalibrierung und Stabilisierung des ge- samten Detektors, bestehend aus Szintillator, Lichtdetektor, Verstärker und Ge¬ häuse, statt, indem eine radioaktive Kalibrierquelle verwendet wird, deren Strah¬ lung vom Szintillator detektiert und vom Lichtdetektor ausgewertet wird.
Aus verschiedenen Gründen ist es jedoch häufig nicht möglich oder nicht er- wünscht, eine Kalibrierquelle ausreichender Stärke auch für die parallel zur Kalib¬ rierung erforderliche weitgehend kontinuierliche Stabilisierung zu verwenden. Deshalb wird nach einer einmaligen Kalibrierung des gesamten Detektors der Lichtdetektor häufig separat stabilisiert. Durch diese weitgehend kontinuierliche Stabilisierung des Lichtdetektors bleibt die Kalibrierung weitgehend erhalten. Hierzu kommen Lichtquellen zum Einsatz, die eine definierte Strahlungsmenge abgeben können, wie etwa LEDs. Das Licht dieser Lichtquellen wird dabei in den optischen Messpfad eingekoppelt, also in den Pfad des Lichts, welches bei der Strahlungsmessung vom Szintillator in den Lichtdetektor gelangt (Messlichtpfad). Die Einkopplung erfolgt dabei meist über einen Lichtleiter direkt in den Szintillator. Es ist aber auch bekannt, das Licht der Lichtquelle in den optischen Pfad zwischen Szintillator und Lichtdetektor ein- zukoppeln, soweit diese Verbindung über einen Lichtleiter realisiert ist. Damit trifft das von der Lichtquelle emittierte Licht über das Eintrittsfenster des Foto- multipliers auf die Fotokathode, wo es in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.
Ein Nachteil an dem bekannten System ist die notwendige Komplexität des Auf¬ baus, da das Licht der Lichtquelle in den Messlichtpfad eingekoppelt werden muss, ohne diesen zu stören. So ist bekannt, dass Grenzflächen, etwa der Über- gang vom Lichtleiter oder der Lichtquelle unmittelbar zum Szintillator, die Struk¬ tur des Szintillators verändern und damit stören, was zu einer Verschlechterung der Messgenauigkeit führt. Darüber hinaus sind derartige Grenzflächen stark tem- peraturempfϊndlich. Um die verbleibende Störung so klein wie möglich zu halten, sind an die Beschaffenheit und Ausführung dieser Grenzflächen sehr hohe techni- sehe Anforderungen zu stellen.
Diese Komplexität des Aufbaus führt dazu, dass ein Austausch der Lichtquelle nicht oder nur unter erheblichem technischen Aufwand möglich ist. Gleichzeitig führt dies zu erheblichen Kosten des Gesamtsystems.
Ein weiterer, in der Praxis bedeutsamer Nachteil ist, dass eine Nachrüstung bereits vorhandener Detektoren, die noch nicht über eine derartige Lichtquelle zu Kalib¬ rierzwecken verfugen, nicht möglich ist, zumindest nicht in technisch und wirt- schaftlich vertretbarer Weise, da der bereits existente Detektor zum Einbau einer derartigen Lichtquelle vollständig zerlegt werden müsste.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein System zur Verfügung zu stellen, wel¬ ches technisch einfach und robust aufgebaut ist, einen leichten Austausch der Lichtquelle ermöglicht und eine Nachrüstung bestehender Detektorsysteme mit Lichtquellen zu Kalibrierzwecken erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Detektor gelöst, der einen Szintillator, vorzugsweise einen Szintillatorkristall, aufweist, einen Lichtdetektor mit mindestens einer Fotokathode und einem Fotoelektronenmessgerät, vorzugs¬ weise ein Fotoelektronenvervielfacher (Fotomultiplier) oder eine Kombination aus Elektronenbeschleuniger und Teilchendetektor (Hybrid-Fotomultiplier), und weiterhin eine Lichtquelle, vorzugsweise eine LED, einen Laser oder eine Laser¬ diode. Der Detektor ist dabei so ausgebildet, dass das im Szintillator erzeugte Licht und das in der Lichtquelle erzeugte Licht an unterschiedlichen Stellen in den Lichtdetektor einkoppeln. Dadurch unterscheidet sich der Pfad des von der Licht¬ quelle emittierten und in die Fotokathode eingekoppelten Lichts vom Messlicht- pfad.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Lichtdetektor so ausgebildet, dass das von der Lichtquelle emittierte Licht überwiegend durch das Innere des Foto- elektronenmessgerätes in die Fotokathode gelangt. Vorzugsweise weist das Foto- elektronenmessgerät einen transparenten Körper, besonders bevorzugt aus Glas, auf. Das von der Lichtquelle emittierte Licht gelangt bei einer besonders vorteil¬ haften Ausgestaltung zumindest teilweise über die äußere, im Wesentlichen transparente, Wand des Lichtdetektors in die Fotokathode. Die Lichtquelle weist vorzugsweise eine LED auf, das Licht der Lichtquelle wird dann vorzugsweise direkt oder über einen Lichtleiter in das Innere des Detektors eingekoppelt. Die Lichtquelle ist besonders bevorzugt um den hinteren Bereich, bevorzugt hinter dem Fotoelektronenmessgerät, angeordnet, so dass das von der Lichtquelle emittierte Licht im Wesentlichen über den hinteren Teil der transpa¬ renten Wand des Lichtdetektors einkoppelt.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Detektors wird das Licht der Lichtquelle über einen Kollimator in das Innere des Detektors ein- gekoppelt. Das Licht kann aber nach einem anderen Aspekt der Erfindung auch über einen Lichtleiter oder über die direkt am Glaskörper des Lichtdetektors an¬ gebrachte Lichtquelle direkt in den Glaskörper des Lichtdetektors eingekoppelt werden.
Es hat sich weiterhin als günstig erwiesen, die Lichtquelle auf einer Leiterplatte anzubringen, auf der zumindest ein Teil der für die Lichtquelle erforderlichen Elektronik untergebracht ist. Die Lichtquelle kann im Übrigen auch außerhalb des Detektorgehäuses angebracht sein, wobei das Licht der Lichtquelle dann über eine optische Verbindung, vorzugsweise ein Fenster, besonders bevorzugt einen Licht- leiter, in den Innenraum des Detektors einkoppelt.
Einige spezielle Ausführungsformen werden anhand der nachfolgenden Figuren im Einzelnen erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Detektor mit im Detektorinneren angebrachten Lichtquelle; Fig. 2 einen Detektor mit Lichtquelle im Detektorinneren samt Kollimator;
Fig. 3 einen Detektor, bei dem das Licht einer externen Lichtquelle über einen Lichtleiter ins Innere des Detektors eingekoppelt wird; Fig. 4 einen Detektor mit extern angebrachter Lichtquelle deren Licht über ein optisches Fenster und einen Kollimator ins Detektorinnere geleitet wird;
Fig. 5 einen Detektor, bei dem die Lichtquelle unmittelbar am Fotomultiplier angebracht ist;
Fig. 6 einen Detektor mit einer Lichtquelle, die über einen Lichtleiter unmittelbar mit dem Fotomultiplier verbunden ist; und
Fig. 7 einen zweiteiligen Detektor, bei dem Szintillator und Lichtdetektor ge¬ trennt sind.
Figur 1 zeigt einen Detektor 1 mit einem Detektorgehäuse 2. Das Detektorgehäu¬ se ist lichtdicht, so dass der im Gehäuse befindliche Teil des Detektors nicht durch äußere Streulichteinflüsse negativ beeinflusst wird.
Im Inneren des Detektors befindet sich ein Szintillatorkristall 3, in dem die zu messende Strahlung absorbiert wird. Um möglichst wenig des im Szintillator er¬ zeugten Lichts zu verlieren, ist der Szintillatorkristall 3 an seiner Außenseite mit einer in der Regel weitgehend diffus reflektierenden Schicht versehen, so dass das im Szintillator erzeugte Licht den Kristall 3 im Wesentlichen nur auf einer Seite verlassen kann.
Diese lichtdurchlässige Seite des Kristalls 3 ist optisch im Kontakt mit dem Licht¬ detektor, der im Wesentlichen aus dem Fotomultiplier 4 mit der Fotokathode 7 besteht. Genauer ist die lichtdurchlässige Seite des Kristalls 3 in optischem Kon¬ takt mit dem zum Glaskörper 5 gehörenden Lichteintrittsfenster 6 des Fotomul- tipliers 4. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Szintillatorkristall am Licht¬ auslassbereich plan, ebenso wie das Lichteintrittsfenster 6 des Fotomultipliers 4. Dies muss jedoch nicht der Fall sein. Darüber hinaus ist auch eine indirekte An- kopplung des Szintillators an den Fotomultiplier, etwa mittels Lichtleiter, denk- bar. Es muss lediglich gewährleistet sein, dass bei der Strahlungsmessung ausrei¬ chend Licht vom Szintillator 3 in das Lichteintrittsfenster 6 des Fotomultipliers 4 gerät.
An der Innenseite des Lichteintrittsfensters 6 des Fotomultipliers 4 befindet sich die Fotokathode 7. Hinter der Fotokathode 7 ist die Dynodenstrecke 8 angeordnet, die im Stand der Technik bekannt und daher nicht im Einzelnen gezeigt ist. Die Stromversorgung der Dynoden 8 erfolgt über Spannungszuleitungen 9, die mit einem Stecker 10 des Detektorsockels 11 verbunden sind. Im Innenraum 14 des Detektors 1 befindet sich eine Lichtquelle 12, die hier als LED ausgeformt ist. Die Stromversorgung der LED erfolgt über einen ebenfalls im Sockel 11 eingelasse¬ nen elektrischen Stecker 13.
Das Licht der Lichtquelle 12 wird bei der Kalibrierung diffus in den Innenraum 14 des Detektors eingestrahlt und kann daher nicht über den gegen den Innenraum 14 lichtdicht abgeschirmten Szintillatorkristall 3 in die Fotokathode 7 gelangen. Es ist zwar auch denkbar, einen Teil der lichtdichten Verspiegelung des Szintilla- torkristalls 3 zu entfernen, so dass das Licht zumindest auch über den Szintilla¬ torkristall 3 in die Fotokathode 7 gelangen kann, allerdings kann sich hierdurch die Lichtausbeute des Szintillators 3 verschlechtern, was in den meisten Fällen zu vermeiden ist.
Das von der Lichtquelle 12 emittierte Licht gelangt im gezeigten Ausführungsbei¬ spiel an nicht näher definierten Stellen in den Glaskörper 5 des Fotomultipliers 4. Dieser wirkt zum Teil als eine Art Lichtleiter und führt das Licht zumindest teil¬ weise zur Fotokathode 7. Ein Teil des Lichts kann auch von der Lichtquelle un¬ mittelbar durch den Glaskörper 5 hindurch treten und wird im Inneren der Dyno- denstruktur teilweise reflektiert und gestreut und kann daher unmittelbar von der Rückseite her auf die Fotokathode 7 treffen. Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass es nicht erfor¬ derlich ist, zur Kalibrierung des Lichtdetektors das Licht auf dem normalen Lichtweg in den Lichtdetektor einzukoppeln, sondern dass es völlig ausreichend ist, das Licht diffus auf einem nicht näher bestimmten Lichtweg zum Lichtdetek¬ tor 7 zu leiten. Es ist dabei nicht notwendig zu wissen, welche Lichtmenge beim Lichtdetektor ankommt, so lange nur der Pfad des Lichts zumindest während der Messung unverändert bleibt.
Wie in Figur 1 gezeigt, kann die Lichtquelle mit dem Sockel 11 des Detektorge¬ häuses 2 verbunden sein, so dass die Lichtquelle mit dem Sockel 11 leicht vom Detektor 1 und dessen Gehäuse 2 zu trennen ist. Da die Lichtquelle ansonsten mit dem Detektor nicht verbunden ist, kann sie somit sehr leicht getauscht werden. Es ist ebenso klar ersichtlich, dass eine Nachrüstung einer Lichtquelle 12 auf diese Weise problemlos möglich ist, da ebenfalls keine Verbindung zum übrigen Detek¬ tor 1, insbesondere nicht zum Detektorkristall 3, erforderlich ist.
Figur 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform. Hier ist die Lichtquelle 12 in einer Ausnehmung 15 des Sockels 11 des Detektorgehäuses 2 untergebracht. Da- durch dass die Lichtquelle 12 nach hinten versetzt ist, wirkt die Ausnehmung 15 als Kollimator, so dass das Licht der Lichtquelle 12 in besser definierter geometri¬ scher Form auf die Rückseite des Glaskörpers 5 des Fotomultipliers 4 trifft. Gleichzeitig wird die Austauschbarkeit der Lichtquelle 12 im Sockel 11 erleich¬ tert.
In einer weiteren Ausführungsform, die in Figur 3 nochmals gezeigt ist, ist die Lichtquelle 12 außerhalb des eigentlichen Sockels 11 des Detektorgehäuses 2 an¬ gebracht. Der lichtdichte Sockel 17, in dem sich die Lichtquelle 12 befindet, kann dabei auch fest mit dem Sockel 11 des Detektorgehäuses 2 verbunden sein. Das von der Lichtquelle 12 emittierte Licht wird über einen Lichtleiter 16 in den In¬ nenraum 14 geleitet, wobei das Licht, wie gezeigt, auf die Rückseite des Glaskör¬ pers 5 des Fotomultipliers 4 gerichtet sein kann. Es sind allerdings auch andere Stellen denkbar, an denen der Lichtleiter 16 im Innenraum 14 des Detektors 1 endet, so lange nur genügend Licht die Fotokathode 7 trifft.
Die Lichtquelle kann dabei, wie in Figur 3 gezeigt, eine LED sein, die direkt auf einer gedruckten Schaltung 18 angebracht und über den lichtdichten Sockel 17 mit dem Lichtleiter verbunden ist. Dadurch ist es möglich, die Elektronik zur Steuerung und zum Betrieb der LED zu integrieren, was die Handhabbarkeit er¬ höht und den technischen und finanziellen Aufwand der Realisierung verringert.
Figur 4 zeigt eine weitere Variante der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform, bei der das Licht der Lichtquelle 12 über ein optisches Fenster 16 und einen Kollima- tor 15 in den Innenraum 14 des Detektors 1 gelangt.
Es ist nicht erforderlich, das Licht der Lichtquelle 12 diffus in den Innenraum 14 des Detektors 1 einzukoppeln, sondern die Lichteinkopplung in den Glaskörper 5 des Fotomultipliers 4 kann auch diskret an einer dafür vorgesehenen, besonders geeigneten Stelle des Glaskörpers 5 erfolgen. Allerdings erfolgt die Einkopplung nicht über das Lichteintrittsfenster 6 und damit im Wesentlichen nicht an einer Stelle, die für die Lichteinkopplung für die Fotokathode 7 vorgesehen ist. Sie ist zudem weiter von der Fotokathode 7 entfernt als die Stelle, an der im Wesentli¬ chen das Licht des Szintillators 3 in den Fotomultiplier 4 eingekoppelt wird.
Figur 5 zeigt eine derartige Ausführungsform, bei der die Lichtquelle 12 direkt am Glaskörper 5 des Fotomultipliers 4 angebracht, beispielsweise angeklebt, ist, so dass das Licht unmittelbar einkoppelt. Eine weitere Ausführungsform zeigt Figur 6, bei der die LED 12 wieder direkt auf einer Leiterplatte 18 sitzt, die die Versorgungs- und Betriebselektronik der LED beinhalten kann. Über einen lichtdichten Sockel 17 ist die LED dann mit dem Gehäuse 2 des Detektors 1 verbunden, so dass kein Streulicht in den Raum gelangen kann, in dem sich die LED 12 befindet. Das Licht der LED 12 wird über einen Lichtleiter 16 unmittelbar an den Glaskörper 5 des Fotomultipliers 4 einge¬ koppelt, wobei das im Glaskörper 5 eingekoppelte Licht dann durch Streuung und Reflexion zumindest teilweise an die Fotokathode 7 gelangt, so dass der Fotomul- tiplier stabilisiert werden kann.
Figur 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Detektor 1 mehrteilig aufgebaut ist, indem Szintillator 3 und Fotomultiplier 4 über getrennte Gehäuse 2a und 2b verfügen. Hier wird das Licht der Lichtquelle 12 in das Innere des Gehäuses 2b, welches den Fotomultiplier 4 enthält, eingestrahlt, so dass es über diesen Innen¬ raum 14 wie in den bereits beschriebenen Varianten zur Fotokathode gelangt.
Der Szintillator 3 ist bei dieser Ausführungsform optisch mit dem Lichteintritts¬ fenster 6 des ansonsten weitgehend lichtdicht geschlossenen Gehäuses 2b verbun- den, so dass das vom Szintillator 3 emittierte Licht im Lichtdetektor nachgewie¬ sen werden kann. Dazu muss der Szintillator 3 nicht mechanisch mit dem Licht¬ eintrittsfenster 6 verbunden sein, da eine optische Verbindung genügt. Derartig getrennte Detektoren finden vor allem dann Verwendung, wenn der Szintillator 3 flexibler eingesetzt werden muss, da das vergleichsweise große Gehäuse 2b räum- lieh getrennt angeordnet werden kann, aber auch bei der Verwendung von flüssi¬ gen Szintillatoren.
Eine getrennte Detektoranordnung ist auch für eine Reihe von Spezialanwendun- gen.von Vorteil. Es..gibt etwa Detektoren für die Unterwassermessung radioaktiv ver Strahlung, die das umgebende Wasser als Szintillator nutzen oder etwa die Cherenkow-Strahlung nachweisen. Auch bei derartigen Detektoren kann der Fo- tomultiplier mit einer erfindungsgemäß angeordneten Lichtquelle stabilisiert wer¬ den.
Es sind auch weitere Ausführungsformen denkbar, bei denen das Licht der Licht¬ quelle 12 erfϊndungsgemäß einen anderen Weg geht, als dass durch Strahlungser¬ eignisse im Szintillator erzeugte Licht, aber dennoch zur Fotokathode gelangt. Dabei ist es unerheblich, ob das Licht durch das Lichteintrittsfensters 6 des Foto- multipliers 4 auf die Fotokathode 7 gelangt, oder über einen anderen Weg, und sei es über die Rückseite der Fotokathode. Eine Kalibrierung des Fotomultipliers ist in allen Fällen möglich, so dass es auf den genauen Lichtweg oder auch nur die Kenntnis des ganz genauen Lichtweges nicht ankommt.
Liste der Bezugszeichen:
1 Detektor
2 Detektorgehäuse 3 Szintillator
4 Fotomultiplier
5 Glaskörper
6 Lichteintrittsfenster
7 Fotokathode 8 Dynodenstrecke
9 Spannungsversorgung für die Dynoden
10 Versorgungsstecker für die Dynoden
11 Sockel des Detektorgehäuses
12 Lichtquelle 13 Spannungsversorgung der Lichtquelle
14 Innenraum des Detektors
15 Lichtschacht (Kollimator)
16 Lichtleiter/optisches Fenster
17 lichtdichter Sockel 18 gedruckte Schaltung/Leiterplatte

Claims

Ansprüche
1. Detektor (1), aufweisend einen Szintillator (3), vorzugsweise einen Szintil- latorkristall, einen Lichtdetektor mit mindestens einer Fotokathode (7) und einem Fotoelektronenmess gerät (4), vorzugsweise einem Fotomultiplier oder einem Hybrid -Fotomultiplier, und eine Lichtquelle (12), vorzugsweise eine LED, einen Laser oder eine Laserdiode, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (1) so ausgebildet ist, dass das im Szintillator (3) erzeugte
Licht und das in der Lichtquelle (12) erzeugte Licht an unterschiedlichen Stellen in den Lichtdetektor einkoppeln.
2. Detektor (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtdetektor so ausgestaltet ist, dass das von der Lichtquelle (12) emittierte Licht überwiegend durch das Innere des Fotoelektronenmessgerä- tes (4) in die Fotokathode (7) gelangt.
3. Detektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Fotoelektronenmessgerät (4) einen transparenten Körper
(5), vorzugsweise aus Glas, aufweist.
4. Detektor (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Lichtquelle (12) emittierte Licht zumindest teilweise über die äussere, im wesentlichen transparente, Wand (5) des Lichtdetektors in die Fotokathode (7) gelangt.
5. Detektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Lichtquelle (12) eine LED aufweist.
6. Detektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass Licht der Lichtquelle (12) direkt oder über einen Lichtleiter (16) in das Innere (14) des Detektors (1) eingekoppelt wird.
7. Detektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Lichtquelle (12) um den hinteren Bereich, bevorzugt hin¬ ter dem Fotoelektronenmessgerät (4) angeordnet ist, so dass dass von der Lichtquelle (12) emittierte Licht im wesentlichen über den hinteren Teil der transparenten Wand (5) des Lichtdetektors einkoppelt.
8. Detektor (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Licht über einen Kollimator (15) in das Innere (14) des Detektors (1) eingekoppelt wird.
9. Detektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Licht der Lichtquelle (12) über einen Lichtleiter direkt in den Glaskörper (5) des Lichtdetektors eingekoppelt wird.
10. Detektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Lichtquelle (12) direkt am Glaskörper (5) des Lichtdetek¬ tors angebracht ist, so dass deren Licht direkt in den Glaskörper (5) einkop¬ pelt.
11. Detektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Lichtquelle (12) auf einer Leiterplatte (18) sitzt, auf der zumindest ein Teil der für die Lichtquelle erforderlichen Elektronik unter¬ gebracht ist.
12. Detektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Lichtquelle (12) ausserhalb des Detektorgehäuses (2) an¬ gebracht ist und das Licht der Lichtquelle (12) über eine optische Verbin¬ dung, vorzugsweise ein Fenster, besonders bevorzugt einen Lichtleiter, in den Innenraum (14) des Detektors (1) einkoppelt.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5117025B2 (ja) * 2006-09-27 2013-01-09 株式会社東芝 放射線検出器
CN107209275B (zh) * 2014-07-23 2019-08-20 皇家飞利浦有限公司 用于表征闪烁体材料的表征装置
DE102015212881A1 (de) * 2015-07-09 2017-01-12 Siemens Healthcare Gmbh Reduktion von Drifteffekten von Szintillatordetektoren durch Lichtbestrahlung
DE102018120019A1 (de) * 2018-08-16 2020-02-20 Günter Dittmar Detektormodul
JP6831884B1 (ja) * 2019-09-10 2021-02-17 浜松ホトニクス株式会社 電子管ユニット及び電子管用ソケット

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1525463A (en) * 1975-11-10 1978-09-20 Emi Ltd Radiographic apparatus
US4160165A (en) * 1976-11-26 1979-07-03 American Science And Engineering, Inc. X-ray detecting system having negative feedback for gain stabilization
FR2525027A1 (fr) * 1982-04-09 1983-10-14 Radiotechnique Compelec Tube photoelectrique a dispositif d'etalonnage optique incorpore
JPH02240588A (ja) * 1989-03-14 1990-09-25 Toshiba Corp シンチレーションカメラ
US5237173A (en) * 1992-04-01 1993-08-17 Independent Scintillation Imaging Systems, Inc. Gain calibration in a scintillation camera
US5561286A (en) * 1995-05-16 1996-10-01 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Scintillation probe with photomultiplier tube saturation indicator
EP1022586A1 (de) * 1999-01-20 2000-07-26 Edge Medical Devices Ltd. Bilderzeugungssystem mittels Röntgenstrahlen
WO2003008943A1 (en) * 2001-07-19 2003-01-30 Tufts University Optical array device and methods of use thereof for screening, analysis and manipulation of particles

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006015608A1 *

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