SE448123B - Forfarande for att vid vetskescintillationsrekning diskriminera mellan olika sorters detekterade scintillationsforlopp - Google Patents

Description

15 20 25 30 44si123 7 2 möjligt att särskilja olika sorters joniserande partiklar med hjälp av elektronisk pulsformsdiskriminering.

Pulsformsdiskriminering i samband med vätskesointillations- räkning har hittills-utförts huvudsakligen medelst tre olika metoder, vilka är baserade på analog teknik: à) mätning av amplituden av någon sen del av scintillationspulsen relativt dess totala amplitud; bl mätning av tiden som erfordras för en enkelpuls att uppnå en specifik bråkdel av dess totala integrerade värde; oi mätning av tiden för en dubbelderiverad anod- eller dynodpuls att nâ sin nollamplitudövergångspunkt. Även om dessa metoder är användbara i specialkonstruerade instrument_är de elektroniskt komplicerade och svåra att inkorporera i konventionella vätskescintillationskoincidens- räknare. nrnosöannsn rön Urprrnurnsan Huvudändamâlet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett billigt och lätt anpassningsbart alternativ till analog pulsformsdiskriminering vid vatskescintillationsräkning.

Detta trnås genom att förfarandet enligt uppfinningen erhållit ,de i patentkraven angivna kännetecknen.

Principen enligt föreliggande uppfinning är som följer: Då ett scintillationsförlopp detekteras, d v seen koincidens registreras, räknas.till samma scintillationsförlopp hörande fotonpulser från separata fotomultiplikatorrör.under ett givet tidsintervall, normalt hundratals nanosekunder. För längre scintillationer, alfapartiklar, neutroner, är det erhållna antalet fotonpulser större än för kortare scintillationer, betapartiklar} gammastrâlning, vilket faktum kan användas som diskriminationshas.

De erhållna fotonpulserna härrör från slutdelen av scintilla- tionsförloppet. Pâ grund härav samt på grund av faktumet att fotonräkning är digital till sin natur benämnes förfarandet m) lQ 15 20 25 30 448 123 3 , enligt uppfinningen digital pulssönderfallsdiskriminering för att_särskilja detsamma från analoga pulsformsdiskrimine- ringsförfaranden.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning pâ vilken *Fig. 1 är ett diagram som exemplifierar kvalitativa intensi- teter hos vätskescintillationsförlopp som funktion av tiden med olika joniserande partiklar, och Pig. 2 är ett blockschema över en utföringsform av uppfinningen för_genomförande av digital pulssönderfallsdiskriminering vid vätskescintillationskoincidensräkning.

FöREnRAGENiuTFöRINosFoRM Fig. 2 visar en utföringsform för digital pulssönderfalls- diskriminering vid konventionell vätskescintillationskoinci- densräkning.

Ett prov 10 räknas i en mätkammare mellan två fotomultiplika- storrör 11 och 12. Efter förstärkning med hjälp av förförstärkare 13 och 14 matas pulserna från fotomultiplikatorerna l1Åoch 12 till amplituaaiskriminatorer 15 och 16. över.sin.utgäng alstrar dessa en standardiserad logikpuls varje gång den in- komande pulsen överskrider en förinställd amplitudtröskel, som skall inställas tillräckligt lågt för att varje fotoelektron- puls som härrör från en enkelfoton skall accepteras. Utgångs- pulser från diskriminatorerna 15 och 16 matas till en koinci- denskrets, som_alstrar en s.k. koincidenspuls, om utgångs- pulserna från diskriminatorerna 15 och 16 inkommer åtskilda från varandra med mindre än ett förutbestämt tidsintervall, den.s.k. koincidensupplösningstiden, som normalt uppgår till cirka 20 ns- Framkanten av koincidenspulsen användes för att trigga en tidskrets 18 till att öppna grindar 19 och 20 under en förutbestämd tid, den s.k. grindperioden. ä 10 15 20 '443l123 i 4 Grindperiodens”begynnelsepunkt och längd väljs i enlighet med ae 1 Pigg. 1 v1eeae,ütyp1eke eeintnietienetiasekelornen.

Som framgår av Fig. l emitteras de flesta scintillations- fotonerna under scintillationsförloppets.absoluta början, varför sannolikheten är störst för.att koincidenspulsen_ skall uppträda därstädes. En lämplig begynnelsepunkt för _grindperioden är nâgra tiotals nanosekunder, normalt cirka SO ns, efter koincidenspulsens början, medan längden av grindperioden väljs till några hundratals nanosekunder, normalt 500 e 1000 ns.

Efter koincidenspulsen öppnas sâledes_grindarna 19 och 20 under_grindperioden, varigenom det blir möjligt för snabb- räknare 21 och 22 att räkna fotonpulser från diskrimina-W torerna 15 och 16. Det totala antalet fotonpulser som erhålls under grindperioden, ges av summeringskretsen 23. Detta totala antal benämnas'fortsättningsvis antalet formtal.

Den väsentligaste delen av förfarandet enligt uppfinningen består i erhâllandet av antalet formtal under användande av ovan beskrivna fotonräkneteknik.'Antâlet formtal kan utnyttjas på mânga.olika sätt; I Fig, 2 visas en enkel utföringsform, där enlaigitel kemparetor 24 jämför, antalet fermtal med ett förinställt värde C, Koincidenspulsen accepteras om antalet formtal är större än, lika med eller mindre än C i beroende av den typ av partikel som undersökes. Optimivärdet av C D 25 bestämmas empiriskt.- a 30 Enligt en mângsidigare utföringsform kopplas antalet formtal, som âtföljer koincidenspulsen, med pulsamplituder (grenarna 25 och 26 i Fig,-2), vilket resulterar exempelvis i s.k. dubbel parameterrepresentationß Enligt denna teknik tjänar amplituden av pulsen som den ena koordinaten och dess _ motsvarande antal formtal som den andra, d v's amplituden och antalet formtal presenteras som en funktion av varandra, vilket möjliggör mycket effektiveaiekrimineting meuen elikatypet av partiklar; D ' n D D lik? J) #7'- NP 448 123 5 Speciellt vid alfapartikelräkning.utnyttjas förfaranden f där endast ett enda fotomultiplikatorrör betraktar provet. 10 _Amplituddiskriminering användes för att eliminera termiskt brus i fotomultiplikatorrör. Digital pulssönderfallsdiskrimi- nering kan uppenbarligen även användas i dessa fall_genom 'att man efter det att en puls detekterats_genomför fotonräk- ning under grindperioden viá en annan diskriminator med ett lägre tröskelvärde för att acceptera enfotonpulser.

Det är lätt att beräkna att termiskt brus 1 fotomultiplikator- rör icke interfererar vid digital pulssönderfallsdiskriminering.

Några hundratals bfussignaler uppträder per sekund, varför sannolikheten för att man skulle erhålla ett formtal av rtermiskt ursprung under en grindperiod, vars längd uppgår 15 20 25 30 till exempelvis en mikrosekund, är mindre än 10-3 och därför försumbar. ' Typiska antal formtal är några tiotal för alfapartiklar och ungefär en tredjedel därav för betapartiklar med samma amplituder. Naturligtvis kan dessa siffror variera i beroende av provsammansättningen, detekteringssystemets kvalitet samt elektronikens hastighet, huvudsakligen räknarna 21 och 22.? Med kretsen enligt Fig. 2 har mätningar avseende alfapartikel- räkning visat att i exempelvis amplitudområdet för alfa- partiklar från 24lAm kan betapulser från 36Cl reduceras med en faktor av minst flera tiotal med endast minimal (»f5 %) förlust 1 alfapartikelräkningseffektivitet.

Olika besvärliga fenomen såsom statisk elektricitet och radioluminiscens i material i mätkammaren kan diskrimineras under användande av digital pulssönderfallsdiskriminering förutsatt att deras formtal skiljer sig från de som under- sökes. f De ovan berörda utföringsformerna är på intet sätt att betraktas såsom begränsande, utan det finns många kretskonfigurationer som är möjliga att använda inom uppfinningens ram. Sålunda .448 123 , 6: kan man i .ställèf för fctomultiplikatorrör använda .en godtycklig fotodetektor,.som kan alstra âetekterbara pulser härrörande från enštaka fotonef.

IIIOII ïß d?

Claims (2)

1. g? .m 448 123 PATENTKRAV l. Förfarande för att vid vätskescintíllationsräkning diskriminera mellan olika sorters detekterade scintilla- tionsförlopp, där varje dylikt förlopp_ger upphov till ett flertal succesiva en- och flerfotonpulser, k ä n n e - t'e c k n a t a v, att man räknar antalet dylika pulser under minst ett förutbestämt tidsintervall under det detekterade sointillationsförloppet och diskriminerar förloppen på basis av nämnda antal genom att man jämför antingen varje antal eller ett värde; som bestämts utgående från en av detta värde beroende funktion, med ett flertal antals- eller funktionsvärdesomrâden, vilka är relaterade till dessa olika sorters scintillationsförlopp.

2. Eörfarande enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t a v, att nämnda funktion är beroende av nämnda antal och “ det detekterade scintillationsförloppets amplitud.