DE2819186A1

DE2819186A1 - Vorrichtung zum erhalten von informationen ueber eine durch ihre lage bestimmte quelle

Info

Publication number: DE2819186A1
Application number: DE19782819186
Authority: DE
Inventors: Christopher Haly Tosswill
Original assignee: Corning Netoptix Inc
Current assignee: Corning Netoptix Inc
Priority date: 1978-05-02
Filing date: 1978-05-02
Publication date: 1979-11-08

Description

Vorrichtung zum Erhalten von Informationen über eine durch ihre
Lage bestimmte Quelle Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3. Sie betrifft allgemein Vorrichtungen zum Erhalten von Informationen über Strahlungsquellen.
Sichtbares Licht kann reflektiert sowie auch gebrochen werden.
Die gewöhnliche Kamera nutzt die Brechung aus durch Verwendung einer optischen Linse zum Brechen und Fokussieren des von einem Objekt kommenden sichtbaren Lichts, um ein Bild des Objekts auf einem Film zu erzeugen. Jedoch kann elektromagnetische Strahlung von höheren Frequenzen als Vakuumultraviolet (wie beispielsweise Röntgenstrahlen und Gammastrahlen,nachfolgend gemeinsam alsGammastrahlung bezeichnet) nicht wirksam entweder reflektiert oder gebrochen werden. Daher wurde die Erzeugung eines Bildes einer Gammastrahlungsquelle bei Verwendung eines Kollimators erreicht, welcher auf etwas ähnliche Weise wie die alte Lochkamera arbeitet. Die Lochkamera ermöglicht, daß das Licht von einem Objekt in einem geraden Strahl durch ein Loch im Kameragehäuse hindurchtritt, um ein umgekehrtes Bild auf dem Film zu erzeugen.
Kollimatoren mit einem Feld von parallelen Kanälen, wie beispielsweise der in Figur 1 gezeigte, wurden beim Abbilden von Gammastrahlungsquellen verwendet. Bei Richten der Achsen der Kanäle gegen eine Gammastrahlungsquelle haben die Kanäle allgemein dieselbe Größe in beiden Abmessungen senkrecht zur Achse; gewöhnlich sind die Kanäle kreisförmig, dreieckig oder quadratisch im Querschnitt. In Figur 1, in welcher die Wände oder Septa jedes Kanals aus Blei zur Absorption der Gammastrahlung gemacht sind und wobei ein (nicht gezeigter) Strahlungsdetektor auf der der Quelle gegenüberliegenden Seite des Kollimators angeordnet ist, ist die Strahlung, welche von einer punktförmigen Quelle durch einen besonderen Kanal hindurchtreten und den Detektor erreichen kann, durch den Raumwinkel A definiert, unter welchem sich die Basis des Parallelricht-Kanals 2 hinzieht. Das räumliche Auflösungsvermögen eines derartigen Kollimators wird durch Verringerung des Raumwinkels verbessert.
Jedoch wird die Empfindlichkeit jedes Kanal* welche mit der durch den Kanals hindurchtretenden Strahlungsmenge anwächst, durch Vergrößerung des Raumwinkels verbessert. Es ist natürlich erwünscht, das räumliche Auflösungsvermögen sowie auch die Empfindlichkeit zu verbessern, und zwar letztere insbesondere derart, daß die für die Beobachtung erforderliche Zeit verringert werden kann.
Hinsichtlich des Strahlungsdetektors ist es bekannt, den Fotoleiter als das Basiselement eines derartigen Detektors zu verwenden. Jedoch bei bekannten Feldern von Fotoleiter-Detektorelementen entsprechen die Photonenabsorptionsstrecke und der Zwischenelektrodenabstand derselben Fotoleiterabmessung und sind somit allgemein dieselbe Länge. Es ist erwiinscht, die Photonenabsorptionsstrecke groß mit Bezug auf den Zwischenlektrodenabstand zu machen, da je größer die Absorptionsentfernung, um so besser die Empfindlichkeit, weil ein größerer Bruchteil der auftreffenden Phionen gesammelt werden, und je kleiner der Zwischenelektrodenabstand, umso größer die Leistung sowie auch die Geschwindigkeit des Sammelns von elektrischen Signalen an den Elektroden, welche in dem Fotoleiterkörper durch auftreffende Photonen erzeugt werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirksame Vorrichtung der zur Reder stehenden Gattung zu schaffen, welche den vorstehend aufgeführten Erfoffierniæsen entspricht.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 3 erfindungsgemäß durch deren Kennzeichenmerkmale gelöst. Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen.
Die Erfindung schafft eine empfindliche, beständige, ein hohes Auflösungsvermögen aufweisende und bequem benutzbare Vorrichtung zum Erhalten einer Information über die Verteilung einer Gammastrahlungsquelle und schafft ferner einen in einer derartigen Vorrichtung nützlichen Strahlungsdetektor.
Die die Information erhaltende Vorrichtung gemäß der Erfindung hat eine hohe Empfindlichkeit ohne einen Verzicht auf Auflösungsvermögen. Die Vorrichtung weist einen Kollimator auf, welcher leicht herzustellen ist ohne die Notwendigkeit einer komplizierten Wabe von separaten Kanälen, und die Wände des Kollimators können auf geeignete Weise aus Wolframfolie bestehen, wobei Wolfram ein besseres strahlenabsorbierendes Material ist als Blei und somit dünner als Bleiwände sein kann, wodurch die wirksame Kollimatortransparenz verbessert wird. Die Ausgangsgröße der Vorrichtung kann leicht und schnell durch geeignete Computertechniken umgeformt werden, um hochaufgelöste Bilder von Gammastrahlungsquellen zu erzeugen. Die Vorrichtung ist auf dem Gebiet der Nuklearmedizin weit anwendbar und ist ferner auch industriell verwendbar.
Der erfindungsgemäße Detektor ist leicht herstellbar und hat ein verbessertes Auflösungsvermögen und Signal/Störungs-Verhältnis.
Sie hat eine hohe Gleichförmigkeit des Ansprechens auf eine gegebene Photonenauftreffenergie, sodaß Störungsund untergeschobene Signale, welche durch den verstreuten Compton-Effekt erzeugt werden, und Photonen niedrigerer Energie, welche an Stellen entfernt von der Primärstrahlungsquelle entstehen, zurückgewiesen werden können. Er hat ferner eine hohe Photonensammelleistung wegen verbesserter Empfindlichkeit und einen kurzen Ausgangsimpuls wegen verbesserten zeitlichen Auflösungsvermögens.
Die Erfindung umfaßt gemäß einem Aspekt das Erhalten von Informationen über eine durch ihre Lage bestimmte Quelle, beispielsweise eine Gammastrahlungsquelle, durch Spaltkollimation und Auf spüren von Bündelkomponenten von der Quelle in einer Vielzahl von verschiedenen Spaltanordnungen, sowie das Verwenden der sich ergebenden Daten zum Aufzeichnen der Quellenposition.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung umfassen bei diesem Aspekt einen Kollimator mit einem Rahmen, welcher eine Drehachse und eine Mehrzahl von flachen Platten aus gammastrahlungs-absorbierendem Material aufweist, die durch den Rahmen in paralleler, voneinander beabstandeter Anordnung mit Bezug zueinander und parallel zur Drehachse gehalten werden, wobei benachbarte Paare von Platten die Spalte dazwischen definieren und jeder der Spalte eine Öffnung an einem Ende und eine Basis am gegenüber liegenden Ende aufweist und zur Ermöglichung eines Durchtritts von Gammastrahlung durch ihn in einer ersten Richtig parallel zur Drehachse unbehindert ist und innerhalb des Rahmens in einer zweiten Richtung senkrecht zur Drehachse und parallel zu den Platten unbehindert ist; Einrichtungen zum Positionieren des Kollimators zum Eingestellthalten der Drehachse auf eine Gammastrahlungsquelle derart, daß die Spalte zum Empfangen von Gammastrahlung von dieser angeordnet sind, während der Eollimator um die Achse gedreht wird, wobei jeder der Spalte sich in der durch die ersten und zweiten Richtungen definierten Ebene unter einem viel größeren Winkel hinzieht zum Empfangen der durch ihn zur Basis hindurchtretenden Strahlung von der Quelle, verglichen mit einem Winkel, unter welchem er sich in einer zweiten Ebene senkrecht zur zweiten Richtung hinzieht; einem Detektor, welcher mit dem Rahmen für eine gemeinsame Drehung mit dem Kollimator verbunden und den Basen der Spalte benachbart ist zum Aufspüren der durch jeden Spalt zur Basis dieses hindurchtretenden Strahlung und zur Erzeugung einer Ausgangsgröße, welche für die Intensität der aufgespürten Strahlung über der gesammten Basis jedes Spalts als eine Funktions des Drehwinkels des Kollimators repräsentativ ist; sowie Einrichtungen zum Ansammeln einer Matrix derartiger Ausgangswerte, wobei die Matrix geordnet ist entsprechend dem besonderen Schlitz, in welchem die die Ausgangsgröße erzeugende Strahlung aufgespürt wurde, und entsprechend dem besonderen Drehwinkel des Kollimators zu der Zeit, zu welcher die Strahlung aufgespürt wurde, und wobei die Matrix geeignet ist für eine Umwandlung in eine Matrix, die dem Bild der Strahlungsquelle entspricht.
Die Erfindung umfaßt gemäß einem anderen Aspekt einen Detektor zum Aufspüren von Gammstrahlung und zur Erzeugung einer Ausgangsgröße in Abhä>gkeit von der Strahlung, wobei der Detektor eine Mehrzahl von aus auf Gammastrahlung empfindlichem Fotoleitermaterial bestehenden Detektorelementen aufweist, die parallel und mit Abstand voneinander angeordnete Streifen sind, zum Aussetzen einer allgemein planaren, durch eine Fläche jedes der Elemente gebildeten Oberfläche der auftreffenden Gammastrahlung von einer Quelle dieser , und wobei jedes der Elemente ein Paar von an ihm befestigten Elektroden aufweist, von denen jedes Paar zwischen benachbarten Elementen angeordnet ist, die Elektrodenebenen senkrecht zurplanaren, der auftreffenden Strahlung ausgesetzten Oberfläche verläuft und die Dicke jedes Detektorelements, gemessen von der der auftreffenden Stellung ausgesetzten Oberfläche längs einer senkrechten Linie zu dieser, groß ist mit Bezug auf den Abstand zwischen jedem Paar von Elektroden.
Bestimmte bevorzugte Ausführungsformen umfassen einen Detektor, welcher eine Mehrzahl von in ihrer Anzahl den Schlitzen entsprechenden Detektorelementen aufweist, die wirksam mit dem Rahmen verbunden sind, derart, daß sie ihren zugehörigen Basen benachbart angeordnet bleiben, während der Kollimator um die Achse gedreht wird; eine Verarbeitungsschaltung mit einem Verstärker zum Verstärken der DetektorausgangsgröBen und einem Amplitudendiskriminator zum Ausscheiden jeglicher Komponenten, welche eine Amplitude unterhalb einer Minimalamplitude haben, aus den Ausgangswerten; ein Gehäuse als Halteeinrichtung, welches umfaßt ein Rohr, eine in dem Rohr drehbar angebrachte Platte eine Einrichtung zum Drehen der Platte, welche eine Öffnung zur Aufnahme des Rahmens enthält, derart, daß bei Drehung der Platte der Rahmen zusammen mit dieser gedreht wird; einen Schaltmotor zur Drehung der Platte in getrennten Winkelschritten als Dreheinrichtung. Kollimatorplatten aus Wolframfolie; ein Detektorelement, welches eine szintillierende Platte und einen mit der Platte verbundenen Fotoverstärker zur Erzeugung einer elektrischen Ausgangsgröße aßt; optische Fasern, welche die szintillierende Platte/ihrem Fotoverstärker verbinden; sowie Detektorelemente, welche zwischen den Kollimatorplatten an der Basis der Schlitze angeordnet und dort durch den Rahmen gehalten werden0 Andere bevorzugte Ausführungsformen umfassen Detektorelemente aus Fotoleitermaterial; Detektorelemente aus Kadmiumtellurit; Fotoleiter-Detektorelemente, bei welchen die Ebenen ihrer Elektroden parallel zu den Kollimatorplatten geordnet sind und die Strecke durch das Fotoleiterelement in der ersten Richtung groß ist mit Bezug auf die Strecke zwischen jedem Paar von Elektroden in einer dritten Richtung senkrecht zur ersten und zweiten Richtung, wobei eine Strecke durch das Fotoleiterelement in der ersten Richtung nicht kleiner als 5 mm und die Strecke durch das Fotoleiterelement in der dritten Richtung nicht größer als o,75 mm ist und die Fotoleiterelemente die Form von Streifen haben.
Kurz zusammengefaßt betrifft die Erfindung das zuhalten von Informationen über eine durch ihre Lage bestimmte Quelle, beispielsweise eine Gammastrahlungsquile, durch Spaltkollimation und Aufspüren von Bündelkomponenten von der Quelle in einer Vielzahl von sich ändernden Spaltanordnungen, sowie das Verwenden der sich ergebenden Daten zum Auftragen der Lage der Quelle Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 einen Schnitt längs einer vertikalen Ebene durch einen typischen bekannten Kanalkollimator, Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung, Figur 3 einen vergrößerten Grundriß eines Teils der Ausführungsform gemäß Figur 2, Figur 4 einen Schnitt 4-4 aus Figur 3, wobei verschiedene Teile weggebrochen sind, Figur 5 einen Schnitt 5-5 aus Figur 3, wobei verschiedene Teile weggebrochen sind, Figur 6 eine perspektivische Ansicht in Explosivdarstellung eines Teils der Ausführungsform gemäß Figur 3, Figur 7 eine schematisierte Darstellung der Ausführungsform gemäß den Figuren 2 bis 6 mit zugehörigen Schalteinrichtuilgen, Figur 8 einen stark vergrößerten Schnitt längs einer vertikalen Ebene eines Teils einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, Figur 9 einen Schnitt längs einer vertikalen Ebene, die senkrecht zur Ebene der Figur 8 verläuft, der zweiten Ausführungsform, wobei verschiedene Teile weggebrochen und zugehörige Schalteinrichtngen schematisiert Figur 1o eine perspektivische Ansicht in Explosivdarstellung eines Teils der zweiten Ausführungsform.
In Figur 2 ist eine Kamera 10, welche die Erfindung enthält, gezeigt. Die Kamera 1o weist einen integrierten Kollimator 12 und Detektor 14 auf, welche zusammen drehbar in einem Gehäuse 16 angebracht sind. Der Kollimator 12, welcher in den Figuren 3 bis 6 noch deutlicher dargestellt ist, umfaßt einen aus Stahl hergestellten Rahmen 18 und eine Serie von einundfünfzig parallelen Platten 20 aus Wolframfolie, welche in dem Rahmen 18 gespannt gehalten werden0 Der Rahmen 18 weist zwei gegenüberliegende Seiten 22 auf, die 80 mm mal 55 mm mal 15 mm groß sind.
Eine Gruppe von drei Stangen 24 aus Stahl mit einem Durchmesser von 5 mm verbindet die Seiten 22 an den Enden dieser über durch die Seiten 22 gebohrte Bohrungen 26. Schrauben 28 halten beim Anziehen in Bohrungen 30, welche die Bohrungen 26 quer durchschneiden, die Stangen 24 an Ort und Stelle in den Seiten 22 und bilden ein Quadrat mit einer Außenabmessung von etwa 80 mm mal 80 mm. Die Platten 20 weisen ebenfalls eine Gruppe von drei Bohrungen 32 (Figur 6) an ihren Enden auf zur Aufnahme der Stangen 24, welche dadurch die Platten 20 eingespannt halten mit Hilfe von Abstandshaltern 34 aus Blei, welche benachbarte Platten 20 an den Platten enden voneinander trennen und an Ort und Stelle durch die Stangen 24 gehalten werden, die durch Bohrungen in den Abstandshaltern 34 hindurchtreten. Jede Platte 20 ist o,15 mm dick, 30 mm breit und 80 mm lang. Die Blei-Abstandshalter 34 sind Platten von o,85 mm mal 15 mm mal 30 mm.
Die Abstandshalter 34 und die Stangen 24 bilden zusammen die zwei anderen Seiten des Rahmens 18 zusätzlich zu den Seiten 22.
Die Platten 20 sind mit gleichem Abstand von o,85 mm voneinander angeordnet, um fünfzig Spalte 36 zu bilden, welche 50 mm mal 30 mm mal o,85 mm groß sind. Das vorstehend beschriebene Spannen der Platten 22 erhält diese Schlitzabmessungen aufrecht.
Der Detektor weist fünfzig Detektorelemente 38 auf, die szintillierende Platten aus im Handel erhältlichem szintillierendem Kunststoff sind, der hauptsächlich ofyvinyltoluen besteht und von der Firma Nuclear Enterprises, San Carlos, California hergestellt wird. Jede Platte 38 ist 50 mm mal 10 mm mal 0,85 mm groß und ist zwischen jedes Paar von benachbarten Wolframplatten 20 eingepaßt. Bei der Strahlungsquelle entgegengerichtetem Rahmen 18 derart, daß die Spalte 36 am günstigsten zum Empfangen der Strahlung von der Quelle angeordnet sind, hat jeder Schlitz eine zur Quelle am nächsten liegende Öffnung zum Empfangen der Strahlung und eine Basis an dem gegenüberliegenden Ende des Schlitzes, und die Kanten der Platte 38, welche am weitesten von der Strahlungsquelle entfernt sind, sind mit den Kanten der Wolframplatten 20 fluchtend angeordnet, die gleichfalls am weitesten von der Strahlungsquelle entfernt sind (Figuren 4 und 5).
An die hintere Stirnfläche jeder szintillierenden Platte 38 ist mittels transparenten Epoxydharzes ein Band 50 aus optischen Fasern (schematisiert in den Figuren 4 und 5 dargestellt) befestigt, welches dieselben Abmessungen in der Querschnittsfläche aufweist wie die hintere Stirnfläche der Platte 38 (50 mm mal o,85 mm). Jedes Band 50 besteht aus annähernd acht Schichten von Fasern mit einem Durchmesser von o,1 mm, wobei etwa 500 Fasern pro Schicht angeordnet sind, die sämtlich durch herkömmliche Faseroptik-Verfahren hergestellt sind. Die Fasern erstrecken sich senkrecht weg von der / nache der Platte 38. Sämtliche fünfzig Bänder 50, eines für jede Platte 38, sind in transparentem Epoxydharz zusammengegossen, wobei sie einen Block 42 bilden,der sich 25 mm nach außen von den hinteren Stirnfläche der Platten 38 erstrecken. Die Rahmenseiten 22 erstrecken sich gleichfalls 25 mm unterhalb der hinteren Stirnflächen der Platte 38, um einen Rahmen für den Block 42 aus vergossenen Fasern zu bilden. Herkömmliche Klemmeinrichtungen (nicht gezeigt) können verwendet werden, um die Rahmenseitz 22 beim Ergreifen des Blocks 42 zu unterstützen, der sich längs der Seiten 22 erstreckt. Wenn die jeden Streifen 50 bildenden Fasern sich außerhalb des Blocks 42 erstrecken, sind diese unabhängig flexibel und werden allmählich in ein kreisförmiges Bündel zusammengezogen, welches in dieser Anordnung durch einen Eisenbeschlag 52 gehalten werden. Die Enden jedes kreisförmigen Faserbündels sind an die Aufspürfläche eines Fotoverstärkes 54 angeklebt, welcher die Lichtsignale in elektrische Signale umwandelt für eine Weiterleitung an einen Vorverstärker 56 (Figur 7). Die optische Faserverbinßung zwischen dem Detektorfeld 14 und jedem Fotoverstärker 54 ist flexibel genug, um eine Drehung einer Platte 60 um 180° zuzulassen.
Der Kollimator 12, der Detektor 14, die Faserbänder 50, die Fotoverstärker 54 und die Vorverstärker 56 sind sämtich im Gehäuse 16 angebracht. Das Gehäuse 16 umfaßt die kreisförmige Befestigungsplatte 60 aus Stahl, Stahlrohre 62, einen Plattenantrieb 64 und Abstützarme 66. Der Rahmen 18 ist in ein quadratisches, in der Befestigungsplatte 60 zentral angeordnetes Loch eingepaßt, wobei Klemmeinrichtungen 68 den Rahmen 18 in der Platte 60 an Ort und Stelle halten. Die Platte 60 ist in die vordere Öffnung des Rohrs 62 eingepaßt und it drehbar mit Bezug auf das Rohr 62, wobei eine herkömmliche Lageranorflnung (nicht gezeigt) die Drehung ermöglicht. Der Plattenantrieb 64, welcher einen reversiblen elektrischen Schaltmotor und Taktgeber umfaßt, dreht die Platte 60, deren äußerer Rand gezahnt ist zur Erzeugung eines (nicht gezeigten) Zahnradgetriebes mit dem Antrieb 64. Der Rahmen 18, der Kollimator 12 und das Detektorfeld 14 drehen sich sämtlich mit der Platte 60, welche durch den Antrieb diskontinuierlich angetrieben wird.
Das Rohr 62 ist seinerseits schwenkbar an den Abstützarmen 66 angebracht derart, daß das Rohr 62 gegen eine besondere radioaktive Quelle geneigt werden kann. Eine Verriegelungsknopf 44 ist eingestellt zum Halten des Rohrs 62 in der gewählten Position.
Die Abstützarme 66 sind an einer (nicht gezeigten) Basis angebracht, welche auf geeignete Weise Rollen aufweist, sodaß die Kamera 1o als Ganzes in verschiedene Positionen verfahrbar ist.
Figur 7 zeigt in einem Blockdiagramm herkömmliche Schalt einrichtungen zur Verarbeitung der elektrischen Signale von den Fotoverstärkern 54. Die Signale von den Fotoverstärkern 54 haben die Form von elektrischen Impulsen, wobei jeder Impuls der Absorption eines Gammastrahls durch die entsprechende szintillierende Platte 38 entspricht. Diese elektrischen Impulse werden an die Vorverstärker 56 durch fünfzig Leitungen 70 von den fünfzig Fotoverstärkern 54 gegeben.Die Vorverstärker 56 sind im hinteren Abschnitt des Rohrs 62 angeordnet, unmittelbar vor einer (nicht gezeigten) kreisförmigen Rückenplatte aus Stahl, welche die hintere Öffnung des Rohrs 62 bedeckt. Eine Bohrung durch das Zentrum der Rohrrückenplatte ermöglicht, daß fünfzig Leitungen 72, welche durch eine flexible Hülle 74 hindurchgeführt sindvon den Vorverstärkern 56 aus dem Rohr 62 heraustreten können. Die Vorverstärker 56 verstärken sämtliche von den Fotoverstärkern 54 kommenden Impulse und sind im Rohr 62 angeordnet, damit sie gegen Störungen abgeschirmt sind. Der übrige Rest der Schalteinrichtungen gemäß Figur 7 ist auf geeignete Weise in der mobilen Basis eingekapselt. Die verstärkten Impulse wandern durch die Leitungen 72 zu fünfzig Impulsverstärkern 76, und zwar einem für jede Leitung, wo die Impulse weiter verstärkt werden. Die Impulse werden danach von den fünfzig Impulsverstärkern 76 zu fünfzig Impulshöhen-Diskriminatoren7B überführt, welche Impulse zurückweisen, die eine eine vorbestimmte Amplitude unterschreitende Amplitude aufweisen (wie beispielsweise Impulse, welchedlrch die Compton-Effekt-Photonen herbeigeführt werden), und wobei die Diskriminatoren 78 ermöglichen, daß der Rest der Impulse hindurchtritt.
Schließlich werden die Impulse in einem Impulsspeicher 80 gezählt und ihre Anzahl in diesem aufgenommen. Der Impulsspeicher ist ein 50 mal So -Register und ist synchron mit dem Plattenantrieb 64 gekoppelt, sodaß die von den fünfzig Impulshöhen-Diskriminatoren 78 kommenden Impulse für jede getrennte Winkelstellung des Kollimators 12 und des Detektors 14 gezählt werden.
Diese durch die Impulsanzahlen gebildeten Daten werden im Speicher 80 gespeichert, und nach Beendigung sämtlicher Zählungen werden die Datenkurch bekannte Computertechniken nachfölgend auf eine im größeren Detail weiter unten zu erläuternde Form reduziert, welche die zweidimensionale Anordnung der Strahlungsquellen identifiziert, die auf den Kollimator 12 und den Detektor 14 auftreffen.
Während des Betriebs wird die Kamera 10 derart angeordnet, daß die Vorderseite des Kollimators 12 so lange wie möglich an der Strahlungsquelle ist. Die Quelle ihrerseits besteht aus Technetium 99, einem Radioisotop, welches Gammastrahlung mit einer charakteristischen Energie von 140 Kev aussendet, oder die Quelle besteht aus einigen anderen Radioisotopen, welche für klinische oder andere nützliche Dienste geeignet sind. Wenn die Quelle sich innerhalb eines Patienten befindet, wird der Kollimator 12 vorzugsweise in Kontakt mit dem Patienten in der Nähe der Quelle gebracht. Die Quelle ihrerseits kann zum Zweck der Analyse der Daten als ein dreidimensionales Feld von punktförmigen Quellen angesehen sein, welche zufallsverteilt Gammaphotonen aussenden. Die Kamera 10 nimmt tatsächlich ein Bild des zweidimensionalen Feldes auf, welches aus der orthogonalen Projektion dieses dreidimensionalen Quellenfeldes auf den Detektor 14 resultiert.
Die Kollimatorplatten 20 und Kollimatorspalte 36 werden anfänglich vertikal ausgerichtet, und die Achse des Rohrs 62 wird danach direkt auf das Quellenvolumen (gewöhnlich an den Teil des Patientenkörpers, zu welchem das Isotop gewandert ist) gerichtet.
Der Verriegelungsknopf 44 erhält die Rohrorientierung aufrecht.
Die Fotoverstärker 54 werden erregt und sind bereit, auf Lichtsignale vom Detektor 14 anzusprechen, und die SignalveraDeitungsschaltung gemäß Figur 7 wird erregt. Der Kollimator 12 bleibt in der vertikalen Stellung für eine Zeitdauer in der Größenordnung von 10 sec, während welcher Gammaphotonen von der Quelle zum Kollimator 12 wandern und in die am günstigsten angeordneten Spalte 36 eintreten. Der Plattguntrieb 64 dreht dann den Kollimator 12 um 3,60, gefolgt von einer Pause von 1o sec, gefolgt von einem anderen 3,6°-Schritt, usw. bis fünfzig derartige Schritte von 3,60, was insgesamt 180° ergibt, gemacht wurden.
Die Anzahl von Drehschritten für jede 18o0-Drehung (hier fünfzig) wird derart gewählt, daß sie der Anzahl der Spalte 36 im Kollimator 12 entspricht. Während jedes 1o-Sekunden-Intervalls absorbieren die Wolframplatten 20 jegliches Auftreffen von Zonen auf die Platten. Die Photonen, welche von einer besonderen Punktquelle durch einen besonderen Spalt hindurchtreten, dessen Raumwinkel die Fläche der Auftreffstirnfläche einer szintillierenden-Platte 38 einschließt, treten in diese szintillierende Platte ein, und das meiste wird darin absorbiert, wodurch sichtbare Photonen in der Platte erregt werden. Diese sichtbaren Photonen werden durch die Platte 38 hindurch-gesetzt und illuminieren die optischen Fasern in dem Band 50, welches an diese besondere Szintillationsplatte angefügt ist. Sämtliche Flächen der Szintillationsplatte 38 außer der an das Band 50 angeklebten sind mit einer Substanz beschichtet, welche sichtbares Licht reflektiert, sodaß sämtliche innerhalb der Platte 38 erregten sichtbaren Lichtimpulse gegebenenfalls in Richtung auf die hintere Stirnfläche der Platte 38 und das Band 50 befördert werden, wenn auch mit einerhöheren Dämpfung von Impulsen, welche vor Erreichen des Bandes 50 einer oder mehreren Reflektionen unterworfen werden. Die Dämpfung der sichtbaren Lichtsignale findet auch innerhalb des Bandes 50 statt, und etwa 1 % der in der Platte 38 erzeugten sichtbaren Lichtphotonen erreicht die Fotoverstärker 54. Jedoch reichen die die Fotcverstärker erreichenden Signale aus zum Schaffen einer Basis für ein akurates Bestimmen der Anordnung der Strahlungsquellen.
Die szintillierende PlatX 38 gibt eine Ausgangsgröße ab, welche die Energie der auftreffenden Gammaphotonen anzeigt, somit können Photonen mit einer gegenüber den primären Gammaphotonen niedrigeren Energie, welche aus der Compton-Streuung erwachsm und an Stellen entfernt von den Primärstrahlungsquellen entstehen, in dem Impulshöhen-Diskriminator zurückgewiesen werden. Während des 10-Sekunden-Intervalls, bevor der Kollimator 12 seinen ersten 3,60-Schritt durchführt, und während jedes der nachfolgenden neunundvierzig lo-Sekunden-lntervalle zwischen den nachfolgenden 3,60-Schritten sammelt jede Szintillationsplatte 38 Gammaphotonen von sämtlichen radioaktiven punktförmigen Quellen, welche in den plattenförmigen Räumen liegen, die durch Projezieren des Paars von Wolframplatten 20 erzeugt werden, welche die Platte 38 gegen die Quellen abgrenzen. Während dieses Irtervalla sammelt gleichzeitig jede Platte 38 sämtliche Stri lung, welche von jeder punktförmigen Quelle innerhalb des Raumwinkels ausgesandt wird, der die Fläche der vorderen Stirnfläche der Platte 38 mit Bezug auf diese Punktquelle einschließt. Die Ausgangsgröße åeder Szintillationsplatte in jeder Drehstellung ist somit eine Anzahl von sichtbaren Lichtimpulsen, welche einer Anzahl von Photonenabsorptionen innerhalb der Platte entspricht, wobei die Photonen von vèrschiedz en punktförmigen Quellen kommen.
Das Verfahren zur Verarbeitung der in dem Speicher 8o gespeicherten Daten zur Erzeugung eines Bildes der Verteilung der Radioisotopen Quelle gründet sich vorläufig auf der Annahme, daß die abzubildende Verteilung in der Ebene senkrecht zu der ersten Richtung als ein zweidimensionales Feld von fünfzig mal fünfzig Quellenelementen erscheint. Daraus ergibt sich das Problem der Erzeugung eines Bildes mit fünzig mal fünfzig Auflösungselementen, das heißt das Lösen von fünfzig mal fünfzig das heißt also 2500 Unbekannten. Das Isotop ist überall dort angeordnet, wo der Wert des Quellgelements nicht Null ist, und ist nicht vorhanden, wenn der Wert des Quellenelements Null ist.
Grundsätzlich ist es, wenn fünfzig mal fünfzig Unbekannte vorliegen, immer möglich, diese Unbekannten zu lösen mit einem System von fünfzig mal fünfzig gleicheitigen linearen Gleichungen, Die Schritte des Aufstellens der Gleichungen in Matrixform und Lösens durch die Verfahren der Matrixalgebra bilden eine wohlbekannte direkt Näherung beim Finden dieser Unbekannten.
Der Speicher 80 stellt die Daten zur Verfügung, von welchen fünfzig (Spalte) mal fünfzig (Winkel) das heißt also 2500 Gleichungen aufgestellt werden können. Mittels eines Computers durchgeführte mathematische Verfahren sind derzeit in der Lage, daß sie eine beschleunigte Lösung dieser Anzahl von gleichzeitigen Gleichungen durchführen können. Die nachstehenden Veröffentlichungen, welche hierdurch zum Gegenstand der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung gemacht werden, enthalten Verfahren für derartige beschleunigte Lösungen: Ramachandran and Lakshminarayanan, "ihren Dimensional Reconstruction From Radiographs and Electron Micrographs: Applications of Convolutions Instead of Fourier Transforms," Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States, 1968, pp. 2236-2240; Gordon and Herman, "ihren Dimensional Reconstruction from Projections: A Review of Algorithms,t1 International Review of Cytology, Vol.
38 (1974); DeRosier and Klug, "Reconstruction of Three Dimensional Structures from Electron Micrographs," 217 Nature 130 (1968); and M.M. Woolfson, An Introduction to X Ray Crystallography, Chapter 4, "ourier Transforms" (Cambridge Univ. Press 1970).
Es ist klar, daß die von den Randbereichen der Quellenfläche ausgesandte Strahlung in die Kamera mit etwas geringerer Wahrscheinlichkeit einer Aufnahme durch das Detektorfeld eintritt, als dies bei der Strahlung der Fall ist, welche von Bereichen nahe der Drehachse des Kollimators ausgesandt wird. Aus diesem Grunde ist es notwendig, das Datenverarbeitungsverfahren derart zu "beschweren", daß diese Vorspannung kompensiert wird. In den zitierten Veröffentlichungen ist gezeigt, wie diese Kompensation erreicht werden kann.
Da das sich ergebende Bild, welches durch diese Computerverfahren erzeugt wird, ein zweidimensionales Bild ist, obwohl das Radioisotop selbst tatsächlich den dreidimensionalen Raum einnimmt, wird die auf dem Gebiet der Strahlungstherapie wohlbekannte weitere Technik angewandt, nach welcher man zusätzliche Bilder von verschiedenen räumlichen Positionen des Kollimators aus nimmt und diese Bilder vereinigt zur Erzeugung eines dredimensionalen Bildes. In dem Fall, wenn das Radioisotop sich im Gehirn befindet, läge die einfachste Methode zur Durchführung dieser Technik darin, ein Bild aufzunehmen, bei welchem die Achse des Kollimators zwischen die Augen des Patienten gerichtet ist, sowie ein zweites Bild aufzunehmen, wobei die Kollimatorachse um 9o° verschwenkt ist, sodaß sie durch die Ohren des Patienten gerichtet ist.
Ein Vergleich der Kamera 10 mit einem herkömmlichen Kollimator-Detektor-System mit statischem Kanal zeigt, daß die Empfindlichkeit bei der Kamera 1o verbessert und somit die Belichtungszeit reduziert ist ohne jegliche Beeinträchtigung des Auflösungsvermögens.
Ferner verbessert die Integration des Detektors 14 mit dem Kollimator 12 das gesamte räumliche Auflösungvermögen des Bildes in zweierlei Hinsicht. Zum einen, wenn der Detektor 14 und der Kollimator 12 als separat konstruierte Einrichtungen betrachtet werden ohne einen Versuch zur Registrierung zwischen einzelnen Spalten 36 und Detektorelementen 38, wie dies bei bestehenden Kanal-Kollimations-Einrichtungen normalerweise der Fall ist, dann wird das effektive Auflösungsvermögen des gesamten Systems allgemein angenommen als die Quadratwurzel der Summe der Quadrate der minimalen Auflösungsentfernungen der beiden Einrichtungen (des Kollimators und des Detektors) separat genommen.
Wenn das räumliche Auflösungsvermögen der zwei Einrichtungen ähnlich ist, führt daher die Integration des Detektors mit dem Kollimator ein Gesamtverbesserung des Auflösungsvermögens um einen Faktor von der Quadratwurzel aus zwei herbei. Zum zweiten, und noch wichtiger, eliminiert die Integration des Detektors 14 mit dem Kollimator 12 im wesentlichen den Verlust des Auflösungsvermögens, welcher durch Streuung der Strahlung entweder innerhalb des Kollimators oder innerhalb des Detektorfeldes selbst herbeigeführt wird.
Die Figuren 8 bis 1o zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei welcher derselbe Kollimator 12, jedoch ein unterschiedlioher Detektor 46 verwendet wird. Der Detektor 46 ist aus fünfzig Detektorelementen 88 zusammengesetzt, welche Streifen von Foto leitern 9o sind, von denen fünf durch Isolierabstandshalter 91 aus Polyäthylenterephtalat in Abstand gehalten werden, um jeden Streifen zu bilden. Jeder Kadmiumtellurit-Fotoleiter 9o ist ein rechtwinkliges Kristallscheibchen mit den Abmessungen 1o mm mal 5 mm mal o,75 mm, und jeder Streifen 88 von Scheibchen ist somit annähernd 50 mm lang. An den zwei größten Flächen jedes Fotoleiters 9o ist ein Paar von Elektroden 92 niedergeschlagen. Jede Elektrode 92 ihrerseits umfaßt eine dünne Schicht von Platin, welches direkt auf dem Kadmiumtelluritkörper niedergeschlagen ist, wodurch eine Elektroden-Kadmiumtellurit-Elektroden-Schichtbauweise gebildet ist. Die niedergeschlagenen Schichten 92 haben jeweils eine Dicke in der Größenordnung von 1 Mikron. Eine Masseverbindungseinrichtung 98 liegt fluchtend gegen eine Seite des Streifens 88 an und erstreckt sich parallel zum Streifen. Die Masseverbindungseinrichtung 98 ist ein Streifen aus Polyäthylenterephtalat, welches durch die Firma duPont unter der Bezeichnung Mylar hergestellt und verkauft wird, auf welchen eine dünne Aluminiumbeschichtung niedergeschlagen worden ist. Die Dicke dieses Mylar-Aluminium-Streifens beträgt annähernd fünfzig Mikron, wobei das Mylar den meisten Teil der Dicke einnimmt. Ein Aluminium-Mylar-Massefinger 100 erstreckt sich vom Streifen 98 herab in Richtung auf ein Ende dieses. Die Aluminiumfläche der Masseverbindungeinrichtung 98 ist an einer Seite des Streifens 88 angeordnet.
Das Mylar gibt der Aluminumverbindungseinrichtung Festigkeit, während es gleichzeitig als Isolator zwischen einer benachbarten Wolframplatte 20 und der Aluminiumverbindungseinrichtung dient.
Eine ähnliche Verbindungseinrichtung 102 ist an der anderen weite des Streifens 88 angeordnet, jedoch wurde der Aluminiumüberzug durch vorheriges Entfernen von schmalen vertikalen Aluminiumbändern in fünf elektrisch isolierte Bereiche 104 aufgeteilt, welche den den Streifen 88 bildenden fünf Fotoleitern 9o entsprechen. Jeder der fünf Aluminiumbereiche 104 besitzt einen Aluminium-Mylar-Finger 106, welcher sich von dem Bereich abwärts erstreckt. Die gesamte Verbindungseinrichtungs-Elektroden-Fotoleiter-Elektroden-Verbindungseinrichtung-Schichtkonstruktion, welche sich ergibt, wenn alle diese Elemente zusammengebacht werden, wird zwischen jedem Paar von benachbarten Wolframplatten 20 des Kollimators 12 sowie auch zwischen einer Rahmenseite 22 und einer benachbarten Wolframplatte 20 angeordnet. Diese Schichtkonstruktion hat die Abmessungen von 50 mm mal 5 mm mal o,85 mm und tritt an die Stelle der Szintillationsplatte 38 im Spalt 36. Ein Streifen 88 von Foto leitern 9o nimmt den größten Teil der Dicke der Verbindungseinrichtungs-Elektroden-Fotoleiter-Schichtkonstruktion in jedem Spalt 36 ein, sodaß nur ein kleiner Bruchteil der auftreffen den Gammaphotonen im Spalt 36 verlorengeht durch Eintreten in die Verbindungseinrichtungen 98, 102 oder die Elektroden 92. Die Fotoleiterstreifen 88 und Leiter 98, und 102 sind durch eine gedruckte Schaltungsplatte 1o8 abgestützt. Die Schaltungsplatte 108 ist an geeigneten Stellen geschlitzt zur Aufnahme der Massefinger loo und der Finger 106.
Die Finger treten zur Unterseite der Schaltungsplatte los durch, wo ein gedruckter Masseleiter (nicht gezeigt) die Massefinger 100 für sämtliche Masseverbindungseinrichtungen des Detektorfeldes verbindet und wo separate gedruckte Leiter (nicht gezeigt) einzeln an jeden der Finger 106 angeschlossen sind. Die Fotoleiterstreifen 88 liegen längs ihren unteren Stirnflächen auf der Schaltungsplatte 108 auf. Die Wolframplatten 20 sind ebenfalls geerdet durch Anschluß an den Masseleiter der Schaltungsplatte 108(die Anschlüsse sind nicht gezeigt). Die Streifen 88 sind mit Hilfe von an den Streifenenden eingefügten Mylar-Abstandshaltern und die Aluminumbereiche der Verbindungseinrichtungen 98 und 102 sind durch Entfernung von Aluminiumbändern an den Enden ebenfalls von Abstandshaltern 34 aus Blei isoliert, welche wie zuvor zwischen die Platten 20 eingepaßt werden und zwei Grenzen für das Detektorfeld bilden. Die Schaltungsplatte 108 ist ihrerseits an den Rahmenseiten 22 durch (nicht gezeigte 7 Klammern befestigt.
Eine Spannungsquelle 110 (50 Volt) (Figur 9) ist durchverbunden mit der Schaltungsplatte 108 und den Verbindungseinrichtungen 93 und 102, sodaß ihre Spannung durch jedes Paar von Elektroden 92 über jeden Fotoleiter 9o(es gibt fünf mal fiinfzig das heißt also 250 Fotoleiter 9o) aufgeprägt wird. Das Ausgangssignal von jedem Fotoleiter 9o wird durch die Verbindungseinrichtungen 98 und 102 hinaus-getragen zu gedruckten Leitern in der Schaltungsplatte 108 undvon dort durch flexible Leiter 112 zu einem Vorverstärker 56a. Es gibt 25o Vorverstärker insgesamt, und zwar einen für jeden Fotoleiter 9o. Die Ausgangssignale von fünf Vorverstärkern 56a, welche jeweils den fünf Fotoleitern 9o in einem Streifen 83 entsprechen, werden kombiniert und in einen Impulsverstärker 76 eingeführt. Wie bei der Ausführungsform, welche ein Detektorfeld 14 und Fotoverstärker 54 verwendet, gibt es fünfzig Impulsverstärker 76, fünfzig Impulshöhendiskriminatoren 78 und einen Impulsspeicher 80. Jeder Vorverstärker 56a ist ein Betriebs-Verstärker mit einem Feldeffekttransistor-Eingang, einem einfach-offenen Verstärkungsgrad von 105 und einer Eingangsstromempfindlichkeit von 10 11 Ampere.
Wenn ein auftreffendes Gammaphoton eine Ladung von 1o14Coulomb im Fotoleiterkristall erzeugt und bei Sammlung der gesammten Ladung an dem Paar von Ea$troden 92 in einer Mikro sekunde be-1o -trägt die Stromabgabe » - = 1o 8 Ampere, welche im Vorverstärker 65 erkannt und1?erstärkt werden kann. Da die Mylar-Isolierung an den Verbindungseinrichtungen 98 und 102 derart dünn gehalten wird, daß der Inhalt der der Strahlung ausgesetzten Oberfläche des Fotoleiters 9o maximiert werden kann, wird eine große Kapazität, (in Relation zur Kapazität quer über den Fotoleiter 9o) über dem Mylar zwischen jeder Wolframplatte und dem Aluminiumüberzug der Vetindungseinrichtungen 98 und 1o2 erzeugt. Diese Kapazität könnte gewöhnlich den Spannungsausschlag eines jeden von den Elektroden 92 kommenden Signals unterhalb von Grenzen reduzieren, welche durch den Vorverstärker 56 aufspürbar sind, jedoch das Segmentieren der Detektorstreifen 88 in fünf separate Fotoleiter 9o ergibt eine Gesamtkapazität für jeden Fotoleiter 9o, die ein Fünftel so groß ist wie die Gesamtkapazität des Streifens 88, was einen akzeptablen Wert darstellt, soweit man das Wiederauffinden von Signalen vom Fotoleiter 9o betrachtet. Im Hinblick auf dæ Empfindlichkeit ist bei einem Vorverstärker 56a, welcher fähig ist hereinkommende Signale herab bis zu 1 -11 Ampere aufzuspüren, eine genaue Messung der Größe des erwarteten Signals in der Größenordnung von 10 8 Ampere möglich. Somit ist es möglich, die Compton-Photonen niedrigerer Energie stromab in den Impulshöhen-Diskriminatoren 78 auszusieben. Die Gesamt-Hintergrundstörung ist annähernd äquivalent einem 1o-Kev-Signal, sodaß eine Unterscheidung zwischen echten Quellenphotonen und einer Störung möglich ist, wenn man Strahlungsquellen von mehr als etwa 20 Kev verwendet.
Der dünne Streifen aufb au der Foto leiter 9o bei Anordnung der Elektroden 92 parallel zu den Kollimatorplatten 20 bietet, obwohl er ein Kapazitätsproblem wie soeben beschrieben mit sich bringt, gleichzeitig die Vorteile eines kurzen Zwischenelektrodenabstandes und eine langen Photonenabsorptionsstrecke. Durch Anwendung eines relativ kurzen Abstandes zwischen gegenüberliegenden Elektroden 92 (etwa o,75 mm) wird die Stromträger (Elektron oder Defektelektron)-Sammelleistung der Elektroden verbessert mit resultierender Verbesserung im Erzielen einer Gleichförmigkeit des Ansprechens auf Photonenerregungen, und die Trägersammelzeit wird verringert mit sich ergebender Verbesserung im zeitlichen Auflösungsvermögen. Durch Verwenden eines relativ tiefen Fotoleiterkristalls (5 mm) werden die meisten eintreffenden Photonen einer 140 Kev oder weniger starken Isotopen-Quelle durch das Kristall absorbiert, wodurch eine bessere Kameraempfindlichkeit geschaffen wird. Im allgmeinen sind bei Verwendung von Fotoleitern die SignalverGuste weit niedriger als bei Szintillatlonsplatten und optischen Fasern, und das Energieaufsösungsvermögen ist stark verbessert. Da mehr von dem Signal tatsächlich den Vorverstärker 56a erreicht, ergibt sich ein genaueres Abbilden.
Die Verfahren zur Verarbeitung der im Speicher 80 empfangenen Daten entsprechen dem weiter oben beschriebenen, und die Verbesserung in der Empfindlichkeit einer dem Kanalkollimator ist ebenfalls wie weiter oben beschrieben.
Hinsichtlich Abwandlungen im Verfahren und in der Vorrichtung kann der Kollimator 12 kontinuierlich anstelle von diskontinuierlich gedreht werden, oder er kann sogar betätigt werden, indem seine Achse längs einer anderen gekrümmten oder anderen Gestalt bewegt wird oder ohne eine Drehung. Die Symmetrie um die Achse wird bevorzugt, ist jedoch nicht wesentlich. Geeignete Abwandlungen in den Datenreduktionsverfahren sind dann natürlich erforderlich. Wenn härtere Strahlungsquellen als Technetium 99 verwendet werden, ist es nötig, daß die Szintillationsplatten 7)5 und die Fotoleiter 9o von der Oberseite zum Boden tiefer sind(das heißt eine längere Photonenabsorptionsstrecke haben).
Wenn beispielsweise die Quelle in der Größenordnung von Mev' E ist,kann es nötig sein, daß der Fotoleiter 9o eine Tiefe von 40 oder 50 mm anstelle von nur 5 mm hat. Wenn ein größeres Auflösungvermögen gewiinscht ist, kann die Anzahl von Spalten im Kollimator 12 entsprechend vergrößert werden auf wenigstens eine Gesamtzahl von 250 Spalten; der Zusammenbau eines derartigen Kollimators würde verständlicherweise etwas komplizierter sein als im Fall des Fünzig-Spalt-Kollimators. Anstelle von Wolfram kann für die Platten 20 Tantal verwendet werden. Anstelle von Polyvinyltoluen kann für die Szintillationsplatten 38 Polystyren verwendet werden. Schließlich kanbei dem Fotoleiterdetektor 46 anstelle von Aluminium fi1r die Verbindungseinrichtungen 98 und 102 Kupfer verwendet werden, die Elektroden 92 können dicker gemacht werden für eine bessere Ansprechgleichförmigkeit (wenn auch möglicherweise bei Preisgabe von effektiver Fotoleiterfläche), die Elektroden 92 können eine dünne Schicht eines Leiters aufweisen, wie beispielsweise Indium, das auf das Platin niedergeschlagen ist zur Verbesserung des Kontakts zwischen dem Platin und dem metallischen Überzug der Verbindungseinrichtungen 98 und 102, und die Fotoleiterstreifen 88 können durchlaufend anstatt in Segmenten ausgebildet sein, wenn die erregten Signale stark genug sind, um das Kapazitätsproblem zu bewältigen. Zusätzlich könnte anstelle des Fotoleiterdetektórs 46 ein Detektor verwendet werden, welcher eine durchlaufende planare Platte aus Fotoleitermaterial umfaßt, welche Elektroden besitzt, die in Streifen ausgebildet und oben und unten niedergeschlagen sind gegenüber anderen Seiten, wie beim Detektor 46. Die Herstellung ist leichter gemacht, jedoch hat ein derartiger Detektor nicht den kombinierten Vorteil einer hohen Phtonensammelleistung sowie einer verbesserten Ladungsträger-Sammelieistung des Detektors 46.
Andere Ausführungsformen der Erfindung können vom Fachmann leicht angegeben werden.
ärend vorstehend zum Zwecke der Vereinfachung eine 50 mm mal 5o mm -Vorrichtung dargestellt und beschrieben wurdeQist die am mensten bevorzugte Ausführungsform der Erfinder eine 250 mm mal 25o mm -Vorrichtung, bei welcher jeder Spalt dieselbe Breite wie bei der dargestellten und beschriebenen Ausfiihrungsform hat, jedoch fünf mal so lang ist, und wobei 250 Spalte gegenüber fünfzig vorgesehen sind. Der am meisten bevorzugte Detektor ist die erwähnte Halbleitereinrichtung. Nach schrittweisem Voranschreiten einer ?oO kehrt die Kamera vorzugsweise über einen Rücklauf in ihre Anfangs stellung zurück. Bei bevorzugten Ausführungsformen beträgt die Spaltlänge wenigstens zehnmal soviel wie die Spaltbreite; in den am meisten bevorzugten Ausfuhrungsformen der Erfinder ist sie wenigstens fiinfzig mal so groß wie die Spaltbreite.
Während man wie die meisten Personen, denen diese ErSiShng anlänglich gezeigt wurde, denken könnte,daß der vergrößerte, in jeder Stellung verfügbare Fluß bei Spalten anstelle von Bohrungen ein Vorteil wäre, welcher durch dievergrößerte Anzahl erforderlichen Stellungen neutralisiert wird, erwies sich dies überraschenderweise als nicht richtig dank den verbesserten Signal/Störungs-Verhältnissen, welche eine größere Geschwindigkeit sowie auch ein vergrößertes Auflösungsvermögen ermöglichen.

Claims

ANSPRÜCHE Vorrichtung zum Erhalten von Informationen über eine durch ihre Lage bestimmte Quelle, mit einem Spaltkollimator, welcher eine Vielzahl von Spalten zur Aufnahme von Bündelkomponenten enthält, die sich geradlinig von einer Quelle aus bewegen, wobei jeder Spalt ein offenes Ende zum Richten auf die Quelle und den Spalt definierende sich von dem offenen Ende nach innen erstreckende Wände aufweist, die sich in derselben Längsrichtung erstrecken und ein Material von der Art und Dicke umfassen, daß die auf den Wänden auftreffenden BündelkomponentsJ absorbiert werden, und wobei die Spalte sich in eine Querrichtung weiter erstrecken als in die andere Querrichtung; einem Detektor zum getrennten Aufspüren von Bündelkomponenten, welche durch die Spalte hindurchtreten, und zur Erzeugung von Aufspürdaten-Ausgangssignalen, wobei der Detektor relativ zum Kollimator fest angebracht it und eine Mehrzahl von in ihrer Anordnunghen Spalten entsprechenden Detektorelementen aufweist, von denen jedes derart angeordnet ist, daß es das Ende eines zugehörigen Spalts gegenüber jedem der offenen Enden schließt; sowie einer Postioniereinrichtung, welche verknüpft ist mit dem Kollimator oder der Quelle derart, daß sie gleichzeitig die Anordnung der Spalte und Detektorelemente in Querrichtung relativ zur Quelle ändert, dadurch gekennzeichnt-, daß jedes Detektorelement (36, 88) innerhalb seines zugehörigen Spalts (36) zwischen den den Spalt (36) definierenden Wände (20) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß feldes Detektorelement (88) ein Fotoleiterelement(90) ist.
3. Vorrichtung zum Erhalten von Informationen über eine durch ihre Lage bestimmte Quelle, mit einem Spaltkollimator, welcher eine Vielzahl von Spalten zur Aufnahme von Bündelkomponenten enthält, die sich geradlinig von einer Quelle aus bewegen, wobei jeder Spalt ein offenes Ende zum Richten auf die Quelle und den Spalt definierende sich von dem offenen Ende nach innen erstreckende Wände aufweist, die sich in derselben Längsrichtung erstrecken und ein Material von der Art und Dicke umfassen, daß die auf den Wänden auftreffenden Bündelkomponenten absorbiert werden und wobei die Spalte sich in eine Querrichtung weiter erstrecken als in die andere Querrichtung; einem Detektor zum getrennten Auf spüren von Bündelkomponenten, welche durch die Spalte hindurchtreten, und zur Erzeugung von Aufspürdaten-Ausgangssignalen, wobei der Detektor relativ zum Kollimator fest angebracht ist und eine Mehrzahl von in ihrer Anordnung den Spalten entsprechenden Detektorelementen aufweist, von denen feldes derart angeordnet ist, daß es das Ende eines zugehörigen Spalts gegenüber jedem der offenen Enden schließt; sowie einer Positioniereinrichtung, welche verknüpft ist mit dem Kollimator oder der Quelle derart, daß sie gleichzeitig die Anordnung der Spalte und Detektorelemente in Querrichtung relativ zur Quelle ändert, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Detektorelement (88) ein Fotoleiterelement (9o) ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spalt (36) sich wenigstens zehnmal so weit in die eine Querrichtung erstreckt wie in die andere Querrihtung.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spalt (36) sich fünzigmal so weit in die eine Querrichtung erstreckt wie in die andere Querrichtung.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (20) ein gammastrahlenabsorbierendes Material umfassen.
7. Vorrichtung nach einem der Anspriiche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Verarbeitungsschaltungsanordnung mit einem Verstärker (56, 56a, 76) zum Verstärken der Aufspürdaten-Ausgangssignale und einem Amplitudendiskriminator (78) zum Weiterbefördern der Bündelkomponenten mit wenigstens einer minimalen Amplitude und Ausscheiden des Rests, wobei Komponenten ausgeschieden werden, die aus einer Strahlung unterhalb eines vorbestimmten Energieschwellenwerts resultieren.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsschaltungsanordnung eine Einrichtung (80) zum Sammeln der Ausgangssignale aufweist, welche durch den Verstärker (56, 56a, 76) verstärkt und durch den Diskriminator (78) weiter befördert werden.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung (16, 60, 62, 64) derart ausgebildet ist, daß sie die Spalte(36) und die Detektorelemente (38, 88) dreht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniereinrichtung ein Gehäuse (16) für den Kollimator(12) umfaßt, wobei das Gehäuse (16) ein Rohr (62), eine innerhalb dieses drehbar angebrachte Platte (60 ) und eine Einrichtung (64) zum Drehen der Platte (60) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtung ein Schaltmotor (64) ist, welcher zum Drehen der Platte (60) in getrennten Winkelschritten ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (20) des Kollimators (12) aus Wolframfolie bestehen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollimator (12) fünfzig bis 250 Spalte (36) und der Detektor (14, 46) eine gleiche Anzahl von Detektorelementen (38, 88) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß feldes Detektorelement (38) eine Szintillationsplatte und einen an die Szintillationsplatte (38) angeschlossenen Fotoverstärker (54) zur Erzeugung eine elektrischen Ausgangswerts aufweist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß aede Szintillationsplatte (38) mittels einer Mehrzahl von optischen Fasern (50) an den Fotoverstärker (54) angeschlossen ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollimator (12) fiinzig Spalte (36) und der Detektor (14, 46) fünfzig Detektorelemente (38, 88) aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Detektorelemente (38, 88) an der Basis des Spalts (36) gegenüber dem offenen Ende angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fotoleiterelement (88) aus Kadmiumtellurit besteht.
19. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fotoleiterlement (88) ein Paar von Elektroden (92) aufweist, deren Ebenen parallel zu den Wänden (20) des Kollimators (12) verlaufen, und die Strecke durch den Fotoleiter (9o) in Tiefenrichtung des Spalts (36) groß ist mit Bezug auf die Entfernung zwischen dem Paar von Elektroden (92).
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke durch den Fotoleiter (9o) in Tiefenrichtung des Spalts (36) nicht weniger als 5 mm beträgt und die Entfernung zwischen dem Paar von Elektroden (92) nicht größer als o,75 mm ist.
21. Vorrichtung nacheeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollimator (12) einen Rahmen (18) aufweist, welcher rechtwinklig ist und aus zwei gegenüberliegenden Seitenteilen (22) besteht, welche durch eine Stange (24) an jedem Ende verbunden sind, wobei die die Spalte (36) definierenden Wände durch Platten (20) gebildet sind, die an ihren Enden Bohrungen (32) zur Aufnahme der Stangen (24) aufweisen.
22. Vorrichtung nacheinem der Ansprüche 1 bis 3 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Detektorelement (88) ein Streifen ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Streifen (88) durch eine Mehrzahl von zusammengeklebten Detektorkristallen (9o) gebildet ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Detektorkristallen (9o) mit Bezug aufeinander elektrisch isoliert sind.