SE445495B - Vetskescintillationsreknare - Google Patents

Description

15 20 25 8405620-9 på basis av puishöjdsspektrumet; med puishöjdsspektra eiier siäckningsl parametrar hos standardiösningar med känd räkneverkningsgrad. För att noggrant kunna bestämma räkneverkningsgraden på detta sätt får puishöjds- spektrumet endast representera koincidenta puiser härrörande från iso- topiska sönderfaii.

Ett av de vaniigaste fenomenen som kan störa puishöjdsspektrumet och ieda tiii feiaktiga räkneverkningsgrader är siumpartade händelser härrörande från chemiiuminiscensreaktioner. Vid varje chemiiuminicensreaktion aistras endast en foton, som icke skuiie detekteras vid en koincidensmätning under användande av fiera fotomuitipiikatorer, men aiiteftersom antaiet reaktioner ökar finns det en risk att två eiier fiera fotoner från ett antai reaktioner kommer att koincidera under koincidensuppiösnings- tiden. För normaia intensiteter är risken iiten att fier än två fotoner skaii koincidera, varför chemiiuminiscensfenomenet kommer att förorsaka en topp, som är centrerad runt puishöjden motsvarande två fotoner. Vid högre chemiiuminiscensintensiteter ökar risken för koincidens meiian fier än två fotoner, varför det av chemiiuminiscensen aistrade spektrumet kommer att sträcka sig upp tiii högre energiområden. Störningen av isotopsönderfaiis- spektrumet är såiedes icke konstant utan beror på chemiiuminiscensinten- siteten. I det föijande kommer detta fenomen att benämnas siumpartad koincidens meiian fiera enfotonhändeiser.

Två oiika metoder är kända för mätning av graden av chemiiuminiscens. Den ena av de båda metoderna för kvantifiering av chemíiuminiscensen utnyttjar ekvationen NC = 2 -7'- N1 - Ng , där NC är siumpkoincidensräknefrekvensen, 1' är koincidensuppiösningstiden samt N1 och N2 är räknefrekvensen för sjäivständiga puiser från var och en av de båda fotomuitipiikatorerna. Denna metod kommer att ge det totaia antai et si umpartade koi nci denser inom heia energiintervaiiet från två fotoner och uppåt. 30 Den andra metoden för bestämning av den chemiiuminiscensberoende siump- koincidensfrekvensen är den s k fördröjd-koincidensmetoden beskriven av B.H. Laney i den amerikanska patentskriften 3,772,512. Vid koincidens- bestämningar matas normait ampiitudpuiserna från fotomuitipiikatorerna 8405620-9 till förförstärkare; som alstrar logikpulser; vilka i sin tur matas till en koincidensanalysator. Den först inkommande logikpulsen öppnar en koincidensgrind, som förblir öppen under koincidensupplösningstiden, under vilken en logikpuls måste inkomma från den andra fotomultiplikatorn för 5 att en koincidenssituation skall föreligga. Enligt Laneys fördröjd-koin- cidens-metod fördröjs logikpulsen från endera av de båda förförstärkarna en förutbestämd tidsperiod och matas därefter till en koincidensanaly-i sator tillsammans med en eventuellt uppträdande, ofördröjd puls från den andra förstärkaren. I detta fall innefattar vätskescintillationsräknaren 10 två koincidensanalysatorer, vilka måste ha exakt samma koincidensupplös- ningstid. Enligt denna metod triggar fördröjningskretsen en räknare som räknar antalet slumpartade koincidenser under räkneintervallet. Metoden ger således antalet koincidenspulser inom hela energiintervallet från två fotoner och uppåt. 15 För att korrigera räknefrekvensen i vissa energifönster vid de båda ovannämnda metoderna måste den inom dessa räknefönster fallande andelen av chemiluminiscensspektrumet vara känd. Detta kan lösas genom att man lagrar ett typiskt chemiluminiscensspektrum i räknarens minne, anpassar inte- gralen av detta spektrum till antalet detekterade chemiluminiscenskoin- 20 cidenser och därefter antingen subtraherar hela det anpassade chemilumi- niscensspektrumet från det direkta koincidensspektrumet eller endast subtraherar pulserna inom respektive energifönster.

Teoretiskt fungerar de båda ovannämnda metoderna lika bra vid bestämningen av det totala antalet slumpartade koincidenser inom hela energiområdet. 25 Användandet av ett i räknaren lagrat, typiskt chemiluminiscensspektrum för att korrigera det momentana spektrumet är emellertid icke så bra, eftersom chemiluminiscensspektrumet varierar med intensiteten. Vid låga intensiteter består spektrumet huvudsakligen av tvåfotonpulser, medan spektrumet vid högre intensiteter ofta innehåller stora mängder fler- 30 fotonpulser. Vid höga fotonintensiteter ökar dessutom strömflödet genom fotomultiplikatorerna, vilket har till följd att förstärkningen minskar. Även detta distorderar pulshöjdsspektrumet.

Felet vid korrigering av räknefrekvensen kan minskas genom att man räknar i mycket breda fönster från två fotonpulser och uppåt, men pulshöjds- 10 8405629-9 spektrumet kan icke användas för släckningsbestämningar; eftersom detsamma innehåller såväl isotopsönderfallhändelser som chemiluminiscenshändelser.

Rsuoeöni-:Lst för: UPPFINNïNGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att i en vätskescintillations- räknare göra det möjligt att bestämma slumpkoincidenspulshöjdsspektrumet förorsakat av enfotonhändelser i en vätskescintillationslösning för att bestämma koincidenspulshöjdsspektrumet förorsakat av enbart flerfoton- händelser i scintillationslösningen.

Detta ernås medelst vätskescintillationsräknaren enligt uppfinningen genom förekomsten i densamma av organ för att fördröja logikpulserna från en av fotodetektorerna, organ för att antingen fördröja eller förlänga amplitud- pulserna från samma fotodetektor, en koincidensanalysator för att medelst ofördröjda logikpulser och nämnda fördröjda logikpulser analysera huruvida nämnda fördröjda eller förlängda amplitudpulser är koincidenta, inom en l5 förutbestämd koinicidensupplösningstid, med de ofördröjda respektive oförlängda amplitudpulserna från den andra fotodetektorn, och organ för bestämning av antalet dylika koincidenser inom ett flertal pulsamplitud- intervall.

FIGURBESKRIVNING 20 Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken Fig. l visar ett blockschema av en första utföringsform av en vätske- scintillationsräknare enligt uppfinningen och ' Fig. 2 visar ett blockschema av en andra utföringsform av vätskescintilla- 25 tionsräknaren enligt uppfinningen.

BESKRIVNING Enligt föreliggande uppfinning föreslås en vätskescintillationsräknare, medelst vilken ett chemiluminiscenspulshöjdsspektrum mäts tillsammans med ett normalt koincidenspulshöjdsspektrum, varefter chemiluminiscensspekt- 30 rumet kan subtraheras från det normala spektrumet för erhållande av ett 10 15 20 25 30 35 8405620-9 koincidensspektrum; som endast innefattar samma flerfotonhändelser.

Uppfinningens allmänna princip kommer att beskrivas under hänvisning till blockschemat enligt Fig. 1. Med l betecknas en scintillationslösning, som betraktas av två fotomultiplikatorer 2 och 3. Pulserna från dessa foto- multiplikatorer förstärks medelst förstärkare 4 respektive 5, vilka även alstrar momentana logikpulser, som används för koincidensanalys samt momentana amplitudpulser. De momentana logikpulserna från förstärkarna 4 respektive 5 matas direkt till en koincidensanalysator 6, som alstrar momentana logikkoincidenspulser, vilka matas till en grind 8. De momentana amplitudpulserna från förstärkarna 4 respektive 5 summeras i en puls- summeringskrets 7 och matas vidare till grinden 8. Logikkoincidenspulserna från analysatorn 6 bestämmer huruvida amplitudpulserna släpps igenom grinden 8 till en analog-digitalomvandlare 9 eller ej. En annan gren innefattar en fördröjningskrets 10, genom vilken logikpulserna från förstärkaren 4 matas, samt en fördröjningskrets 11 genom vilken amplitud- pulserna från förstärkaren 4 matas. De båda fördröjningskretsarna 10 ooh 11 fördröjer pulserna lika mycket. De fördröjda logikpulserna matas därefter till en koincidensanalysator 12 tillsammans med momentana logik- pulser från förstärkaren 5. Analysatorn 12 alstrar logikgrindpulser angivande slumpkoincidenshändelser. De fördröjda amplitudpulserna matas till en pulssumeringskrets 13 tillsammans med momentana amplitudpulser från förstärkaren 5. De av pulssummeringskretsen 13 alstrade pulssumorna matas till en grindkrets 14 tillsammans med logikkoincidenspulser från analysatorn 12, vilka logikkoincidenspulser kommer att öppna grinden 14 så att amplitudpulserna tillåts passera till analog-digitalomvandlaren 9.

Denna vidarebefordrar sin digitala information till ett flerregisterminne 15 som är delat i två icke visade fält A respektive B. Förekomsten eller frånvaron av en momentan koincidenspuls från analysatorn 6 bestämmer till vilket fält A eller B, den digitala informationen matas. Pulshöjdsspekt- rumet för de momentana pulserna kan exempelvis lagras i minnesfältet A medan pulshöjdsspektrumet för de fördröjda pulserna kan lagras i fältet B.

Informationen i minnesfälten A och B läses slutligen medelst en data- processor 16, som därefter kan beräkna exempelvis räknefrekvenser i ett godtyckligt fönster och/eller ett värde på en släckningsparameter.

En alternativ och enklare version av utföringsformen enligt Fig. 1 visas i Fig. 2. De med blocken i Fig. l identiska blocken i Fig. 2 har försetts l0 Härefter är minnets 15 och proces 15 20 25 30 8405620-9 med samma hänvisningsbeteckningar. Förstärkarna 4 och 5 är vid denna utföringsfonn anordnade att förlänga amplitudpulserna så att dessa varar lika länge som logikpulserna fördröjs medelst fördröjningskretsen 10.

Amplitudpulserna summeras medelst summeringskretsen 7 och summorna matas till analog-digitalomvandlaren 9. Koincidensanalysatorerna 6 och 12 fastställer huruvida de båda pulserna beror på fördröjd eller momentan koincidens. Logikkoincidenspulserna från analysatorerna 12 och 6 matas genom en ELLER-grind 17 till analog-digitalomvandlaren 9, som omvandlar endast om endera eller båda av de två koincidenspulserna föreligger. sorns 16 funktion helt i överensstämmelse med vad som redan beskrivits i samband med Fig. 1.

Dessa två utföringsformer bör endast betraktas såsom exempel. De aktiva, elektroniska delarna kan hopkopplas på olika sätt för att antingen för- enkla kopplingsschemat eller göra detta mer komplicerat. Föreliggande I uppfinning består dock fortfarande i en vätskescintillationsräknare för bestämning av ett slumpkoincidenspulshöjdsspektrum uppbyggt av koinciden- ser mellan flera enfotonhändelser genom förutbestämd fördröjning eller förlängning av varje amplitudpuls från minst en av fotomultiplikatorerna, som betraktar samma vätskescintillationsprov, varefter denna puls adderas till den ofördröjda eller momentana pulsen, som alstras av den andra fotomultiplikatorn förutsatt att den fördröjda pulsen från den första fotomultiplikatorn och den momentana pulsen från den andra fotomultipli- katorn uppträder inom koinicidensupplösningstiden.

Vid godkännande av koincidensanalysatorn matas denna pulssumma till en flerkanalsanalysator med minneslagring, i vilken ett slumpkoincidens- spektrum kommer att förefinnas vid slutet av en mätperiod. Det momentana eller normala koincidensspektrumet innehållande sanna flerfotonhändelser tillsammans med slumpartade händelser mäts och lagras i ett annat fler- kanal sanalysatorminne i enlighet med kända metoder samtidigt som nämnda slumpkoincidensspektrum mäts. En korrekt släckningskorrektionsparameter samt frekvensen av sanna flerfotonhändelser i ett godtyckligt fönster kan därefter beräknas utgående från spektrumet som återstår när slumpkoin- cidensspektrumet subtraheras från det momentana koincidensspektrumet. ~~-~

Claims (1)

1. 8405620-9 PATENTKRÅV Vätskescintillationsräknare innefattande minst två fotodetektorer (2,3) för dels betraktande av en scintillationslösning (1), i vilken såväl sanna flerfotonhändelser som enfotonhändelser äger rum, och dels alstrande av både logikpulser och amplitudpulser i motsvarighet till dessa händelser, varvid amplitudpulsernas amplitud är en funktion av antalet fotoner som träffar fotodetektorerna för var och en av dessa händelser, k ä n n e t e c k n a d a v organ (10) för att fördröja logikpulserna från en av fotodetektorerna, organ (11) för att antingen fördröja eller förlänga amplitudpulserna från samma fotodetektor, en koincidensanalysator för att medelst ofördröjda logikpulser och nämnda fördröjda logikpulser analysera huruvida nämnda fördröjda eller förlängda amplitudpulser är koincidenta, inom en förutbestämd koin- cidensupplösningstid, med de ofördröjda respektive oförlängda ampli- tudpulserna från den andra fotodetektorn, och organ för bestämning av antalet dylika koincidenser inom ett flertal pulsamplitudintervall. Vätskescintillationsräknare enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda organ för bestämning av antalet koincidenser inom pulsamplitudintervallen innefattar organ för att addera de fördröjda eller förlängda amplitudpulsernas amplitud med amplituden av de ofördröjda eller oförlängda amplitudpulserna, som är koincidenta med de fördröjda eller förlängda amplitudpulserna, och en analog-digital- omvandlare med ett minne för alstring av pulssummornas amplitudförf delning.