FR2497356A1 - Camera a scintillation - Google Patents

Abstract

UNE CAMERA A SCINTILLATION COMPORTE NOTAMMENT DES PHOTOMULTIPLICATEURS 24 QUI ATTAQUENT DES INTEGRATEURS 28 DONT LA TENSION DE SORTIE CROIT A PARTIR D'UN NIVEAU DE REFERENCE INITIAL JUSQU'A UNE VALEUR DE CRETE REPRESENTATIVE DE L'ENERGIE RECUE PAR LE PHOTODETECTEUR. UN CIRCUIT DE RESTAURATION 29 RAMENE LE SIGNAL DE SORTIE DE CHAQUE INTEGRATEUR AU NIVEAU DE REFERENCE INITIAL LORSQUE LA TENSION DE SORTIE DE L'INTEGRATEUR A ATTEINT SA VALEUR DE CRETE, GRACE A QUOI L'INTEGRATEUR EST EN ETAT DE REAGIR A L'IMPULSION DE COURANT SUIVANTE. APPLICATION A L'INSTRUMENTATION MEDICALE.

Description

i La Drésente invention concerne les cameras à scintillation. Les caméras

qui sont utilisées pour donner une image d'une source radioactive sont fréquemnent constituées par un cristal scintillateur et par un collimateur destiné à guider

l'énergie rayonnante de la source vers le cristal scintillateur.

Un réseau de photomultiplicateurs est placé de l'autre côté du cristal scintillateur de façon à recevoir une impulsion de lumière émise par le cristal sous l'effet de l'énergie rayonnante incidente. La mesure de l'énergie lumineuse reçue par chaque photomultiplicateur est effectuée de façon caractéristique par des circuits intégrateurs branchés à chacun des photomultipicateurs et les niveaux relatifs de ces énergies sont utilisés pour indiquer la position de chacune des impulsions lumineuses sur le cristal. L'énergie enregistrée pour chaque photomultiplicateur est convertie en un signal se présentant sous une forme appropriée pour être combiné avec les signaux qui résultent des énergies des autres photomultiplicateurso On notera en particulier qu'une source de rayonnement d'énergie élevée et d'activité élevée illumine rapidement le cristal scintillateur avec des photons successifs d'énergie rayonnante élevée, comme l'énergie de rayons X ou de rayons gamma: Une telle illumination rapide est utile pour obtenir des images de la source à résolution élevée, à condition que les circuits électroniques utilisés pour former des signaux sous forme d'impulsions à partir de l'énergie fournie par les phctomltiplicateurs soient capables de travailler à une vitesse compatible avec la cadence à laquelle le cristal

scintillateur reçoit des photons d'énergie élevée.

Un problème se pose du fait de la nécessité d'intégrer l'énergie lumineuse provenant de l'impulsion de lumière obtenue sous l'effet de chaque photon d'énergie élevée, et du fait de la nécessité de former un signal approprié à partir de l'énergie intégrée, pour permettre une combinaison de ces signaux afin de localiser les positions des impulsions de lumière Plus particulièrement, la lumière émise par un scintillateur caractéristique en NaI dopé au thallium peut être caractérisée par une période d'émission lumineuse approximativement constante pendant une durée d'environ 150 ns, suivie par un mode de

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décroissance rapide avec une constante de temps de 230 ns. Il existe en outre un mode de décroissance lente avec une constante de temps de 1200 nso Le photomultiplicateur convertit de façon caractéristique l'impulsion de lumière en une impulsion de couranto Le tube photomultiplicateur recueille environ 90 % de l'énergie lumineuse en environ 800 ns, et il produit une impulsion de courant sous l!effet de cette énergie lumineuse recueillie. L'impulsion de courant est appliquée à un intégrateur pour produire une impulsion ayant une amplitude proportionnelle à l'énergie contenue dans l'impulsion de courant. L'intégrateur est de façon caractéristique un intégrateur dit "à fuites" qui présente une constante de temps de décroissance réglée de facon que l'impulsion de sortie qu'il produit présente un maximum 800 ns après le début de l'impulsion de courant, c'est-à-dire lorsque le photomultiplicateur a recueilli environ 90 % de l'énergie lumineuseo Du fait que les photons d'énergie élevée sont reçus quelquefois avec une séparation inférieure à 1,5 à 2,0 ps, il est nécessaire que lintégration accomplie par l'intégrateur soit ter. naine avant lJari ée du photon d'énergie élevée suivant, pour que la camera soit capable de fournir une

résolution d'image élevée et une cadence de comptage élevée.

Une caméra à rayons gamma comportant un circuit électronique conforme à l'invenition permeit de résoudre les problèmes précédents et de disposer des autres avantages de l'invention. Dans ce circuit électr..que, chaque photo2ipliecateur comporte son propre intégrateur es son propre circuit de mise en forme d'impulsion. Le tube photomultiplicateur produit une impulsion de courant sous l'effet de chaque photon atteignant le cristal scintillateur. La charge totale produite par le photomultiplicateur est proportionnelle au nombre de photons de lumière produits par le scintillateur, et cette charge totale est donc proportionnelle au niveau d'énergie du photon atteignant le cristal scintillateuro L'impulsion de courant produite par le tube photomultiplicateur est appliquée à un intégrateur pour intégrer cette impulsion de courant et fournir ainsi urne

mesure de la charge totale produite par le tube photomultiplicateur.

L'impulsion de courant a une durée caractéristique de 800 ns.

Il s'ensuit donc que le signal de sortie de l'intégrateur détermine la charge totale et donc l'énergie du photon qui tombe sur le cristal, 800 ns après le début de l'impulsion de courant produite par le photomultiplicateur. En outre, la valeur de crête de l'impulsion de courant apparaît de façon caractéristique au bout d'environ 100 ns0 L'impulsion de courant est appliquée à un détecteur de valeur de crête pour détecter l'instant auquel l'impulsion de courant atteint sa valeur de crête. Un temporisateur, consistant de façon caractéristique en un multivibrateur monostable, est déclenché par le détecteur de valeur de crête pour produire une impulsion de temporisation ayant une durée prédéterminée, soit de façon caractéristique 700 ns, de façon que le front arrière de l'impulsion de temporisation apparaisse 800 ns après le début de l'impulsion de courant produite par le photomultiplicateur. Du fait que

pendant la période de 800 ns qui commence au début de l'impulsion.

de courant du photomultiplicateur, ce dernier recueille 90 % de l'énergie lumineuse, on utilise le front arrière de l'impulsion de temporisation produite par le temporisateur en tant que signal de déclenchement pour restaurer l'intégrateur après la période d'intégration de 800 ns0 Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'intégrateur comprend un condensateur et un transistor à effet de champ dont les électrodes de source et

de drain sont connectées en parallèle sur le condensateur.

Pendant les 800 premières nanosecondes de l'impulsion de courant, le transistor à effet de champ établit un circuit ouvert aux bornes du condensateur, ce qui fait que l'intégrateur intègre l'impulsion de courant de façon appropriée, pour produire une tension de sortie qui s'élève à partir d'un niveau initial, de référence, qui est de façon caractéristique le potentiel de la masse, jusqu'à un niveau de crête qui est proportionnel

à la valeur de la charge produite par le photomultiplicateur.

A la fin des 800 ns, l'électrode de grille du transistor à effet de champ est actionnéesous l'effet du front arrière de l'impulsion de temporisation produite par le temporisateur, pour placer le transistor à effet de champ à l'état conducteur, et court-circuiter ainsi le condensateur, ce qui entraîne la décharge de ce condensateur de façon à restaurer le signal de sortie de l'intégrateur au niveau de référence initial. De cette manière, l'intégrateur peut réagir correctement à une impulsion de courant produite par le photodétecteur sous l'effet d'un

photon incident suivant.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se

référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un schéma synoptique de la caméra conforme à 1 ' invention; La figure 2 est une représentation éclatée d'un assemblage de photomultiplicateurs apparaissant sur la figure 1, qui montre la position des photomultiplicateurs par rapport à un cristal scintillateur et un collimateur; La figure 3 est un schéma des circuits électriques utilisés dans l'intégrateur, le circuit de mise en forme d'impulsions et le circuit de discrimination apparaissant sur la figure 1; et Les figures 4 et 5 représentent respectivement un circuit de combinaison des signaux sous forme d'impulsions et une table de valeurs de résistances utilisées pour pondérer

ces signaux pour les circuits de combinaison de la figure 1.

On va maintenant considérer la figure 1 qui représente un schéma synoptique de la partie électrique d' une caméra 20 qui comprend un ensemble de canaux 221 - 22 9, qui sont ici au nombre de 10, chaque canal 22 comprenant un photomultiplicateur 24, un circuit d'intégration et de mise en forme d'impulsion 28 et un discriminateur 30 qui travaille sur les amplitudes des signaux fournis par le circuit d'intégration et de mise en forme d'impulsion 28. Chacun des canaux 221 - 2219 est connecté à quatre circuits de combinaison 31 - 34 et les circuits de combinaison 31 - 33 sont connectés à des échantillonneurs respectifs 37 - 39. Les signaux de sortie des échantillonneurs 37 et 38 sont pondérés par des circuits de pondération 42 et 44 et ils sont appliqués respectivement aux bornes X et Y d'un dispositif de visualisation 46. Les signaux de sortie du circuit de combinaison 34 sont appliqués à un analyseur 48 qui analyse la hauteur d'impulsion des signaux provenant du circuit de combinaison 34, et les signaux de sortie de l'analyseur 48 sont transmis par la ligne 50 de façon à déclencher les échantillonneurs 37 - 39 et ils sont également transmis par un circuit de retard 52 de façon à déclencher une bascule monostable 54. La bascule 54 applique un signal de validation au dispositif de visualisation 46 de façon à éclairer ce dernier après que les signaux présents dans les échantillonneurs 37 - 38

ont été pondérés par les circuits de pondération 42 et 44.

La partie électrique de la caméra 20 fonctionne de façon à présenter sur le dispositif de visualisation 46 une

image qui est liée aux signaux fournis par les photomult'ilEcatuS -

24 dans chacun des canaux 221 - 2219 en procédant de la manière suivante. Dans chaque canal 221 - 2219 le photomultiplicateur 24 fournit une impulsion de courant correspondant à une impulsion de lumière qui tombe sur le photomultiplicateur 241 - 2419, chaque impulsion de lumière étant produite sous l'effet d'un photon gamma ou d'un photon X correspondant qui tombe sur un cristal scintillateur, qu'on décrira en relation avec la figure 2 et qui est placé devant les photomultiplicateurs 24. L'impulsion de lumière représente l'énergie transférée du photon gamma vers le cristal scintillateur et, par conséquent, les signaux fournis par les photomultiplicateurs 241 - 2419 sous l'effet de l'impulsion de lumière sont mis en forme au moyen des circuits d'intégration et de mise en forme d'impulsion 281 - 2819, puis combinés dans les circuits de combinaison 31, 32, 33, pour donner une mesure de l'énergie et de la positionrelative d'un photon gamma ou d'un photon X tombant sur le cristal scintillateuro Sous l'effet de chaque photon gamma incident, le circuit d'intégration et de mise en forme d'impulsion 28 reçoit un

courant à partir du photomultiplicateur 24 qui lui est connecté.

Le circuit d'intégration et de mise en forme d'impulsion 28 intègre l'impulsion de courant et il produit une tension de sortie qui croit à partir d'un niveau de référence initial, qui est ici la masse, jusqutà une amplitude de cr9te proportionnelle

à la valeur de la charge produite par le photomultiplicateur 24.

Les impulsions de courant produites par les photomultiplicateurs 24 dans les canaux 221 - 2219 sont contrôlées par un circuit de restauration 29 dont on décrira les détails en relation avec la figure 2. Il suffit cependant de dire ici que lorsque les circuit d'intégration et de mise en forme d'impulsion 28 ont produit des tensions de sortie représentatives de la charge présente dans les impulsions de courant produites par les photomultiplicateurs 24, le circuit de restauration 29 produit un signal de restauration pour restaurer les circuits d'intégration et de mise en forme d'impulsion 28, de façon que leurs signaux de sortie soient ramenés au niveau de référence initial, soit ici la masse. Ces circuits 28 sont ainsi validés de façon à réagir correctement à une impulsion de courant produite sous l'effet du

photon gamma immédiatement suivant.

Les signaux produits par les circuits d'intégration et de mise en forme d'impulsion 28 dans chacun des canaux 221 - 2219

* 19

peuvent être combinés arithnétiquement pour fournir une _formatin concernant la position d'incidence d'un photon gamma sur le cristal scintillateuro Chacun des discriminateurs 30 est connecté à chacun des circuits de combinaison 31 - 34, co:nme le montre la figure 1. Les figures 3 et 4 représentent les détails du branchement de façon plus détaillée et montrent que chaque discriminateur comporte deux sorties qui sont branchées d'une manière déterminée aux circuits de combinaison respectifs 31 - 34. Comme le montre la figure 4, les circuits de combinaison 31 - 34 comportent des résistances de réglage de niveau destinées à proportionner les contibutions des discriminateurs 30 conformément à la ca jlgaoion géométrique des photomultiplicateurs 24, représentée sur la figure 2, pour donner des signaux qui représentent la composante X et la composanteY de la position d'incidence d'un photon gamma sur le cristal scintillateuro Le circuit de combinaison 31 donne la composante X et le circuit de combinaison 32 donne la co0p0sanie Y. Le circuit de combinaison 33 foulnit une mesure de l'énergie totale reçue par l'ensemble des photomultiplicateurs 24, et on utilise cette mesure pour normaliser les signaux de la composante X et de la composante Y, au moyen d'un facteur qui les rend indépendants de l'énergie. Le circuit de combinaison 33 peut être muni de résistances de réglage de niveau variables qui sont utiles pour aligner la caméra 20 afin de minimiser toute déformation apparaissant dans l'image présentée sur le dispositif de visualisation 46 L'image présentée sur le dispositif de visualisation 46 est encore améliorée au moyen du circuit de combinaison 34 et de l'analyseur 48. Le circuit de combinaison 34 fonctionne d'une manière similaire à celle du circuit de combinaison 33 de façon à fournir une mesure de l'énergie totale reçue par les photomultiplicateurs 24. L'analyseur 48 est un analyseur de hauteur d'impulsion d'un type bien connu qui applique le signal mentionné précédemment sur la ligne 50,sous l'effet de signaux provenant du circuit de combinaison 34, uniquement lorsque ces signaux indiquent que l'énergie d'un photon gamma incident est supérieure à un niveau d'énergie minimal prédéterminé et inférieure à un niveau d'énergie maximal prédéterminé, ces niveaux d'énergie étant fixés par les boutons 56 et 58 Les échantillonneurs 37 - 39 sont déclenchés sous l'effet du signal présent sur la ligne 50 et ils fournissent un échantillon des tensions qui apparaissent sur les sorties des circuits de combinaison 31 - 33. Ces échantillons ont une durée suffisante pour permettre l'opération de multiplication des circuits de pondération 42 et 44. Chacun des circuits de pondération 42 et 44 est un multiplicateur du commerce, tel que le modèle n 505 de la firme "Intronics". Le circuit de pondération 42 multiplie le signal de sortie de l'échantillonneur 37 par l'inverse du signal de sortie de l'échantillonneur 39, et le circuit de pondération 44 multiplie le signal de sortie de l'échantillonneur 38 par l'inverse du signal de sortie de l'échantillonneur 39. Les valeurs des signaux provenant des échantillonneurs 37 - 39 sont égales aux valeurs des signaux provenant des circuits de combinaison 31 - 33 qui sont produits conformément aux valeurs desrésistancesde pondération, comme

on le décrira en relation avec la figure 4.

On va maintenant considérer la figure 2 sur laquelle on voit un réseau de photomultiplicateurs 24, dans lequel les photomultiplicateurs individuels sont numérotés de façon à identifier leur position dans le réseau. Le photomultiplicateur central 24 porte le numéro 1, les photomultiplicateurs de l'hexagone intérieur sont numérotés de 2 à 7, et les photomultiplicateurs de l'hexagone extérieur sont numérotés de 8 à 19. On voitégalement sur la figure 2 un scintillateur 60 se présentant sous la forme d'un cristal d'une matière qui émet de la lumière sous l'effet de l'excitation par un rayonnement d'énergie élevée, cette matière étant par exemple de l'iodure de sodium dopé au thallium. Le scintillateur 60 est supporté en une position déterminée par rapport auxphotomultiplicateurs 24 au moyen d'un bottier 62 Un collimateur 66 comportant des passages parallèles destinés à acheminer les photons d'énergie élevée vers le scintillateur 60 est positionné devant le scinftillateur 60 au moyen du bottier 62 et il est orienté dans la direction d'une source (non représentée) de rayonnement d'énergie élevée. Les photons d'énergie élevée qui sont émis par la source dans la direction de l'axe du collimateur 66 traversent les passages 68 de façon à illuminer le scintillateur

selon une configuration qui correspond à la forme de la source.

Les photons qui tombent sur le collimateur 66 dans une direction non axiale sont pratiquement absorbés dans la matière, de préférence du plomb, avec laquelle le collimateur 66 est fabriqué. Un système de référence 70 comportant un axe de coordonnées X et un axe de coordonnées Y peut être positionné n'importe o sur le réseau de photomultiplicateurs 24, mais il est commode de centrer ce système sur le réseau de photomultiplicateurs 24, de façon que l'axe Y passe par les photomultiplicateurs numérotés 19, 1 et 13, tandis que l'axe X passe par les photomultiplicateurs numérotés 10, 3, 1, 6 et 16. En ce qui concerne le circuit de combinaison de l'axe X, 31, de la figure 1, les signaux provenant des photomultiplicateurs sont pondérés ou proportionnés de façon appropriée conformément à leurs distances respectives par rapport à l'axe Y. De façon similaire, en ce qui concerne le circuit de combinaison 32 de la figure 1, relatif à la coordonnée Y, les signaux provenant des photomultiplicateurs 24 sont pondérés ou proportionnés de façon appropriée conformément à leur distances respectives par rapport à l'axe X. On décrira ultérieurement ces pondérations en se référant à la table de la figure 5o Bien qu'on puisse utiliser divers écartements entre le scintillateur 60 et le réseau de photomultiplicateurs 24, on a trouvé qu'un écartement

dans la plage correspondant appropximativement à un demi-

diamètre est très avantageux pour donner une image nette sur

le dispositif de visualisation 46 de la figure 1.

En considérant maintenant la figure 3, on voit que chaque canal 221 - 2219 comporte deux sorties désignées par les lettres A et Z, ces bornes étant de plus repérées par les nombres 1 - 19 lorsqu'on désire désigner les bornes d'un canal 22 particulier. Les bornes A sont branchées aux circuits de combinaison 31 - 32 conformément aux interconnexions représentées sur les figures 4 et 5, tandis que les bornes Z sont branchées aux circuits de combinaison 33 - 34. Chaque photomultiplicateur 24 est alimenté par une source d'énergie électrique représentée sous la forme d'une batterie 72, et son électrode photoélectrique 74 est connectée à la borne négative de la batterie 72 tandis que l'anode 76 du photomultiplicateur 24 est connectée par une résistance 77 et un réseau intégrateur 81 à la masse 80 et à la borne positive de la batterie 72. Le réseau intégrateur 81 comprend un condensateur 82 et une résistance 78 branchée en parallèle sur ce dernier, comme il est représenté. Il existe également un transistor à effet de chamr 79 dont les électrodes de source (S) et de drain (D) sont connectées en parallèle sur le condensateur 78, comme il est représenté. On notera qu'en connectant à la masse la borne positive de la batterie 72 et en branchant le condensateur intégrateur 82, la résistance 78 et le transistor 79 entre l'anode 76 et la masse, ont réduit notablement toute tension de bruit susceptible d'apparaître aux bornes du condensateur 82. Du fait que l'impédance de sortie du photomultiplicateur 24 est relativement élevée tandis que l'impédance d'entrée du circuit de mise en forme d'impulsion 28 est relativement basse, un amplificateur 84 auquel sont branchées des résistances 86 et 88 est connecté entre le condensateur 82 et le circuit de mise en forme d'impulsion 28, dans un but d'adaptation d'impédance0 Une borne du condensateur 82 est connectée à la borne d'entrée plus de l'amplificateur 84, tandis que la résistance 88 est branchée entre la borne d'entrée moins de l'amplificateur 84 et la masse. La résistance 86 établit un circuit de contre-réaction entre la sortie de

l'amplificateur 84 et sa borne d'entrée moins.

L'anode 76 du photomultiplicateur est également connectée au circuit de restauration 29 pour produire le signal de commande destiné à l'électrode de grille (G) du transistor à effet de champ 79, lorsque le photomultiplicateur a recueilli pratiquement 90 %o de l'énergie lumineuse produite par le scintillateuro En particulier, sous l'effet d'un photon gamma, le photomultiplicateur 24 produit une impulsion de courant et cette impulsion est désignée par la référence 93. On voit que cette impulsion est caractérisée par une période à niveau approximativement constart, pendant environ 150 ns, et cette période est suivie par une phase de décroissance rapide avec une constante de termps de 230 ns et par un mode de décroissance lente avec une constante de temps de 1200 nso En outre, l'aire située sous l'impulsion de courant 93 atteint pratiquement un niveau constant 800 ns après le début de cette impulsion de courant. Ceci signifie que le photomultiplicateur a recueilli 90 % de l'énergie lumineuse au bout de 800 ns après le début de l'impulsion de couranto L'impulsicn de courant produit sur la borne 83 une tension qui prend une valeur de crtte à un instant qui coïncide pratiquemernt avec celui auquel l'impulsion de courant prend sa valeur de crAteo Cette tension est appliquée à un circuit séparateur 94 qui consiste ici en un amplificateur à gain élevé comportant une résistance de contre-réaction, conme il est représenté. L'impulsion de tension qui apparaât en sortie du circuit séparateur 94 prend sa valeur de crtte à un instant qui coincide pratiquement avec l'instant de la valeur de crête de l'impulsion de courant 93 produite par le photomiultiplicateur 24o Les tensions prcduites par les circuits séparateurs94 sont additionnées ensemble dans un réseau de sommation 95o Le signal de sortie du réseau 95 est appliqué à un détecteur de valeur de crête 104. Ce détecteur 104 produit une impulsion de décler.chemert sous l'effet de la crête de l'impulsion de tension produite par le réseau 94 (et donc à l'instant auquel les impulsions de courant 93 produites par les photomultiplicateurs 24 prennentleur valeur de crête)0 L'impulsion de tension produite par le réseau 95 atteint de façon caractéristique sa valeur de crête 100 ns après l'arrivée du photon gamma sur le scintillateur.o L'impulsion de déclenchement est appliquée à un multivibrateur monostable (bascule) 108 qui, sous l'effet de ce signal de déclenchement, produit une impulsion ayant une durée de 700 ns. Le front arrière de l'impulsion appara t ainsi 800 ns après le début de l'impulsion de courant produite par le photomultiplicateur, ou à un instant auquel

le photomultiplicateur a recueilli 90 % de l'énergie lumineuse.

On note donc que le niveau du signal produit par l'intégrateur part d'un niveau de référence initial, soit ici le potentiel de la masse, et croît jusqu'à un niveau de tension qui, à 10 %

près, est une mesure de l'énergie du photon gamma incident.

Le front arrière de l'impulsion produite par le muitivibrateur monostable 108 est alors détecté par un détecteur de front arrière 110 et ce détecteur 110 produit un signal de commande (c'est-à-dire une impulsion brève 112),pour l'électrode de grille (G) du transistor à effet de champ 79, ce qui établit un court-circuit entre les électrodes de source et de drain

de ce transistor qui étaient précédemment en circuit ouvert.

Par conséquent, sous l'effet du signal de commande qui est ainsi produit (c'est-à-dire l'impulsion 112), le condensateur 78 est court-circuité, ce qui restaure le signal de sortie de lintégrateur à son niveau de référence initial, ctest-à-dire la masse. On notera que ce signal de commande 112 est appliqué à l'ensemble des 19 canaux 221 - 22190 Après avoir décrit le circuit d'intégration et de mise en forme d'impulsion 28, on passe maintenant à la

description de l'amplificateur et discriminateur 30 qui, comme

on le voit, comprend un amplificateur séparateur 113, des

résistances 114 à 119 et des diodes 120, 122, et 124.

La discrimination d'amplitude est effectuée par la diode 120, en association avec les résistances 1.15, 117. Les impulsions provenant du circuit de mise en forme d'impulsion 28 qui ont une amplitude relativement faible, inférieure à la chute, de tension directe de la diode 120, sont supprimées. Cependant, les impulsions provenant du circuit de mise en forme dtimpulsions 28 ayant une amplitude de tension supérieure à la chute de tension directe de la diode 120, provoquent la conduction de la diode 120, grâce à quoi la tension apparaît sur la borne A. Ainsi, les signaux qui apparaissent sur la borne A sont sélectionnés de façon à ne correspondre qu'aux signaux dépassant un seuilce seuil étant la chute de tension directe précitée aux bornes de la diode 120, tandis que les signaux qui apIparais:ent sur la borne Z ccwiprennent également les signaux

ayant une valeur trop faible pour passer par la diode 120.

Bien qu'on ait représenté une batterie 72 de tension fixe, il est avantageux d'utiliser une source de tension variable dans laquelle la tension est réglée pour donner une valeur de signal prédéterminée sur la sortie du circuit de combinaison E 34, lorsque les photomultiplicateurs 24 sont actionnés sous l'effet d'un isotope particulier. Ceci établit une normalisation de la caméra 20 pour des isotopes particuliers, de façon que le seuil du discriminateur 30 ait toujours une valeur optimale. De plus, les facteurs de multiplication utilisés dans les circuits de pondération 42 et 44 varient dans une plage de valeurs prédéterminée, ce qui permet un fonctionnement optimal

des circuits de pondération 42 et 44.

On va maintenant considérer les figures 4 et 5 qui représentent respectivement un schéma synoptique du circuit de combinaison 31 de la figure I et une table donnant les valeurs des résistances de sommation qui sont utilisées pour proportionner ou pour pondérer les signaux provenant des canaux 22. La table comporte quatre lignes qui correspondent respectivement aux valeurs des résistances des circuits de combinaison 31, 32, 33 et 34 Les configurations de circuit pour chacun des quatre circuits de combinaison 31 - 34 sont identiques, ce qui fait que les figures ne montrent que le schéma du circuit de combinaison 31. Comme on l'a mentionné- précédemment, chacun des circuits de combinaison 31 (coordonnée X) et 32 (coordonnée Y) est branché aux bornes A1 - A19 des canaux 22, tandis que chacun des circuits de combinaison Z, 33,et E, 34, estbranché aux bornes Z7 - Z19

des canaux 22.

On voit que le circuit de combinaison 31 comprend un amplificateur 128, des résistances de sommation 130, une résistance 132 qui relie la borne plus de l'amplificateur 128 à la masse 80, une résistance 134 qui relie la borne moins de l'amplificateur 128 à la masse, une résistance de contre-réaction 136 qui relie la borne de sortie de l'amplificateur 128 à sa borne d'entrée moins pour fixer le gain de cet amplificateur, et unpotentiomètre 138 qui est branché entre les bornes positive et négative d'une source de tension et qui est relié à la borne moins de l'am1plificateur 128 par une résistance 140, de façon a dolnner une tension de décalage r6glab'eo Bien qu'il y ait 19 bornes,A1 - A19, il n'y a que 16 résistances de sommation pour le circuit de combinaison 31, et il n'y a pas de connexion aux bornes Ai, A13 et A19, ce qui est indiqué par les lettres NC (non connectée) dans la première ligne de la figure 5. La raison de l'absence de connexion aux bornes A1, A13 et A19 ressort de la configuration des photomultiplicateurs 24 sur la figure 2, qui montre que les photomultiplicateurs 24 portant les numéros correspondants sont situés sur l'axe Y, et recoivent donc une pondération égale à zéro en ce qui concerne la détermination de la position dans la direction de l'axe X. En considérant la seconde ligne de la table de la figure 5, on remarque que dans le circuit de combinaison pour l'axe Y, 32, il n'y a pas de connexion entre les sorties de cinq des photomultiplicateurs 24 et les bornes portant les numéros correspondants, c'est-à-dire les bornes 1, 3, 6, et 16. Cette absence de connexion est indiquée dans la seconde ligne de la table de la figure 5 et elle est due au fait que, comme le montre la figure 2, ces cinq photomultiplicateu/B se trouvent sur l'axe X et n'apportent donc aucune contribution aux écarts dans la direction de l'axe Y0 Les valeurs des résistances de sommation 130 sont

sélectionnées en fonction inverse desdistances des photomultiplica-

teurs 24 correspondants par rapport à un axe de coordonnée du système de référence 70 de la figure 2. Ainsi, par exemple, les résistances qui correspondent aux photomultiplicateurs 24 numérotés 2, 4, 5 et 7 recoivent une valeur de 12 k Q dans le circuit

de combinaison X 31, du fait que les centres de ces photomultipli-

cateurs sont situés à une distance de l'axe Y égale à un demi-

diamètre. Les photomultiplicateurs 24 numérotés 8, 13, 12, 14,

6 et 18 ont des valeurs de résistance correspondantes de 6 k-L-

dans le circuit de combinaison X 31, du fait que les centres de ces photomultiplicateurs sont séparés de l'axe Y d'une distance égale à un diamètre. Les photomultiplicateurs 24 numérotés 9, 11, et 17 sont associés à des résistances ayant des valeurs de 4 k-L dans le circuit de combinaison X 31, du fait que les centres de ces photomultiplicateurs sont situés à une distance de l'axe Y égale à un diamètre et demi, Enfin, les résistances qui correspondent aux photomultiplicateurs 10 et 16 ont des valeurs de 3 kIdans le circuit de combinaison X 31, du fait que les centres de ces photomultiplicateurs 24 sont séparés de l'axe X d'une distance égale à deux diamètres. Des considérations similaires s'appliquent aux résistances du circuit de combinaison Y 32, comme le montre la seconde ligne de la table de la figure , du fait que les photomultiplicateurs 24 numérotés T7, 7, 2, 9, 11, 4, 5 et T5 sont séparés de l'axe X d'une distance égale à la

moitié de celle des photomultiplicateurs 18, 19, 8, 12, 13 et 14.

En ce qui concerne le circuit de combinaison 31 de la figure 4, toutes les résistances de sorimation 130 qui correspondent aux photomultiplicateurs 24 de la figure 2 situés à droite de l'axe Y sont branchées à la borne d'entrée plus de l'amplificateur 128, tandis que les résistances de sonmmation qui correspondent aux photomultiplicateurs 24 situés à gauche de l'axe Y sont

branchées à la borne d'entrée moins de l'amplificateur 128.

Ceci est indiqué à la première ligne de la table de la figure 5, dans laquelle des signes plus sont places sous les valeurs des résistances branchées aux bornes 2 - 4 et 8 - 12, tandis que des signes moins sont placés sous les valeurs des résistances branchées aux bornes 5 - 7 et 14 18o De façon similaire, dans la seconde ligne de la table de la figure 5, des signes plus et moins sont placés sous les valeurs de résistance pour indiquer que les résistazces correspondantes sont branchées soit à la borne d'entrée plus, soit à la borne d'entrée moins de l'amplificateur 128. En ce qui concerne le circuit de combinaison Z. 33, et le circuit de combinaison E, 34, toutes les résistances de sommation 130 sont branchées à la borne d'entrée moins de l'amplificateur 128v tandis que la borne d'entrée plus est colnnectée à la masse par la résistance 132o On peut utiliser des résistances de sommation variables pour les circuits de combinaison Z et E, 33 et 34, si on le désire, pour permettre un églage plus précis des pondérations appliquées auxsignaux provenant des divers photomultiplicateurs 24, afin de minimiser les effets de la distorsion en tonneau et des défauts de linéarité dans le scintillateur 60, pour donner une image plus

uniforme sur le dispositif de visualisation 46 de la figure 1.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir

du cadre de l'invention.

Claims (6)

1. REVENDICATIONS

   1o Caméra à scintillation, caractérisée en ce qu'elle comprend: (a) un réseau de détecteurs (24) d'énergie rayonnante disposés selon une configuration prédéterminée de façon à recevoir cette énergie, chacun de ces détecteurs produisant une impulsion de courant (93) lorsqu'il est illuminé par cette énergie; (b) plusieurs intégrateurs (28) chacun d'eux étant branché à un détecteur correspondant, et chaque intégrateur produisant une tension qui croît à partir d'un niveau de référence initial jusqu'à un niveau de crgte qui est représentatif de la valeur de la charge contenue dans l'impulsion de courant prcduite par le détecteur auquel leintégrateur considéré est branché; (c) des moyens (29) qui réagissent aux impulsions de courant produites par les détecteurs en produisant une impulsion de déclenchement (112); et (d) des moyens (79), sensibles à l'impulsion de déclenchement, destinés à restaurer la tension produite par l'intégrateur au niveau de référence initial, au bout d'une durée prédéterminée après la génération des impulsions de couranto
2. 2. Caméra à scintillation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'impulsion de courant présente une valeur de crête et les moyens (29) qui produisent une impulsion de déclenchement comportent des moyens (104) destinés à détecter

   la valeur de crgte de l'impulsion de courant.
3. 3. Caméra à scintillation selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'intégrateur comprend un condensateur (82) et en ce que les moyens de restauration comprennent un transistor (79) qui comporte une paire d'électrodes (D, S) branchées en parallèle sur le condensateur et une électrode

   de commande (G) qui est attaquée par l'impulsion de déclenchement.
4. 4. Caméra à scintillation1caractérisée en ce qu'elle comprend: (a) un réseau de photodétecteurs (24) conçu de façon à localiser des impulsions de lumière produites par un scintillateur (60) sous l'effet d'un photon gamma incident, chacun de ces photodétecteuisproduisant une impulsion de courant (93) sous l'effet de chaque photon gamma incident, et la valeur de la charge produite par chacun de ces photodétecteurs étant liée à la fraction de l'énergie du photon détectée par le photodétecteur considéré; (b) plusieurs intégrateurs (28) branchés respectivement à un photodétecteur correspondant, de façon à intégrer les impulsions de courant en produisant une tension qui croit à partir d'un niveau de référence initial jusqu'à un niveau de crtte représentatif de la valeur de la charge contenue dans l'impulsion de courant appliquée à l'intégrateur considéré, ce niveau de crête constituant une mesure de la fraction de l'énergie du photon qui est détectée par le photodétecteur considéré; (c) des moyens (30-34, 37-39, 42, 44, 46, 48, 52, 54) qui réagissent aux tensions en déterminant l'emplacement des impulsions de lumière produites par le scintillateur; et (d) des moyens (29) qui réagissent aux impulsions de courant en restaurant la tension produite par l'intégrateur au niveau de référence initial au bout d'une durée prédéterminée

   après la détection des impulsions de courant.
5. 5. Caméra à scintillation selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque intégrateur comprend un condensateur (82) et en ce que les moyens de restauration comprennent: (a) des moyens (104) destinés à détecter le niveau de cr8te de l'impulsion de courant; (b) des moyens (108) destinés à produire une impulsion de déclenchement au bout d'une durée prédéterminée après la détection du niveau de crête des impulsions de courant; et (c) des moyens de commutation (79) qui réagissent à l'impulsion de déclenchement en court-circuitant le condensateur de

   l'intégrateur.
6. 6. Caméra à scintillation selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque intégrateur comprend un condensateur (82) et en ce que les moyens de commutation comprennent un transistor (79) qui comporte une paire d'électrodes (D, S) branchées en parallèle sur le condensateur et une électrode

   de commande (G) qui est attaquée par l'impulsion de déclenchement.