DE2216886A1 - Vorrichtung zur Spektralanalyse und zum Zählen von durch radioaktiven Zerfall erzeugten elektrischen Impulsen in einem Strahlungsmeßgerät - Google Patents

Description

Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Lledl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

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Wallac OY, Vähäheikkiläntie 37, TURKU 5, Finnland

Vorrichtung zur Spektralanalyse und zum Zählen von durch radioaktiven Zerfall erzeugten elektrischen Impulsen in einem Strahlungsmeßgerät

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Spektralanalyse und zum Zählen von durch radioaktive η Zerfall erzeugten elektrischen Impulsen in einem Strahlungsdetektor.

Wenn die Strahlung einer Probe, die beispielsweise ein β -Strahlen

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aussendendes Isotop aufweist, gemessen wird, kann ein Flüssigkeits-Szintillationszähler verwendet werden. Die Probe wird in einer Szintillationsflüssigkeit aufgelöst, die Lichtimpulse erzeugt, wenn sie der β -Strahlung unterworfen wird. Die aufgelöste Probe wird nahe an einem oder mehreren Lichtverstärkern angeordnet, in denen die Lichtimpulse elektrische Signale erzeugen, deren Amplitude die Energie der ß -Strahlung anzeigen. Ein bestimmtes Isotop erzeugt dann ein Energie Spektrum, das sich zwischen 0 und einer bestimmten charakteristischen maximalen Energie befindet. So erzeugt beispielsweise

14 Tritium ein Spektrum zwischen 0 und 18 keV, C ein Spektrum zwischen

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0 und 155 keV und P ein Spektrum unter 1800 keV. Wenn die von dem Lichtverstärker erhaltenen Impulse gezählt werden, ist es von Bedeutung, daß alle Impulse innerhalb des charakteristischen Energiebereiches des Isotops gezählt werden, dagegen die Impulse mit einer höheren Energie, beispielsweise die sich aus der kosmischen Strahlung ergebenden Impulse, unterdrückt werden.

Wenn das Amplitudenintervall bestimmt wird, innerhalb dessen die elektrischen Impulse gezählt werden sollen, werden üblicherweise Diskriminatoren verwendet, deren Schwellwerte mittels linearer Potentiometer einstellbar sind. Der Schwellwert ist daher eine lineare Funktion der Einstellung des Potentiometers, was bedeutet, daß die relative Genauigkeit weitgehend innerhalb des sehr großen Bereiches schwankt, innerhalb dessen das Potentiometer aufgrund der großen Unterschiede zwischen der maximalen Energie verschiedener Isotope (vgl. beispielsweise Tritium und Phosphor) arbeiten muß. Die Diskriminatoren müssen daher mit Amplitudenbereichsschaltern oder mit einem logarithmischen Verstärker versehen sein, der zwischen den Ausgang des Lichtyerstärkers und die Diskriminatoren geschaltet ist. Diese zusätzlichen Vorrichtungen zum Ausgleich der relativen Empfindlichkeit sind jedoch teuer

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und bewirken im allgemeinen auch nicht einen vollständigen Ausgleich. Ein weiterer Nachteil der obengenannten Diskriminatoren, deren Schwellwerte am Beginn jeder Serie von Meßversuchen analog eingestellt werden, liegt in dem Umstand begründet, daß es schwierig ist, den oberen Wert des von der Probe ausgesandten Spektrums aufzufinden. Wie schon erwähnt, umfaßt das Energiespektrum eines bestimmten Isotops den Bereich von 0 bis zu einem bestimmten Maximalwert. Aufgrund einer von äußeren radioaktiven Quellen ausgesandten Strahlung werden jedoch auch Impulse oberhalb dieses Maximalwertes aufgefangen. Zur Bestimmung der Schwelle, unterhalb der die Impulse gezählt werden sollen, werden üblicherweise zwei Diskriminatoren verwendet, die einstellbare Schwellwerte aufweisen. Mittels dieser zwei Schwellwerte kann ein kleines Amplitudenintervall bestimmt werden, das man durch Variieren der Schwellwerte durch den gesamten Amplitudenbereich hindurchlaufen lassen kann. Die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit innerhalb dieses kleinen Intervalls wird dann gezählt, wenn das Intervall von 0 zu höheren Energien verschoben wird und wenn die Anzahl der Impulse nicht einen bestimmten Wert erreicht, dessen entsprechendes Amplitudenintervall als obere Grenze des Energiespektrums betrachtet wird. Es liegt auf der Hand, daß dieses Verfahren sehr zeitraubend ist und eine ziemlich ungenaue Definition der Spektralgrenze beinhaltet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der die oben erwähnten Nachteile hinsichtlich der Schwellwerteinstellung beseitigt sind und bei der eine im wesentlichen konstante relative Schwellwerthöhengenauigkeit innerhalb eines durchschnittlichen Amplitudenbereiches erhältlich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß die eingangs genannte

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Vorrichtung gekennzeichnet durch mehrere Diskriminatoren, die jeweils innerhalb eines bestimmten vorgewählten Amplitudenbereiches, die einander benachbart sind, Signale übertragen und mit ihren Eingängen an den Eingang der Vorrichtung sowie mit ihren Ausgängen jeweils an eine optische Anzeigevorrichtung angeschlossen sind, die die augenblickliche Spektralamplitudenverteilung der Impulse der Vorrichtung anzeigen, und durch mehrere Zählgeräte, die an eine gewünschte Anzahl von in Abhängigkeit von der angezeigten Amplitudenverteilung ausgewählten Diskriminatorausgängen anschließbar sind.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 den von der Frontplatte des Instrumentes her sichtbaren Teil der Vorrichtung.

Der aus Fig. 1 ersichtliche Eingang PM der Vorrichtung ist an den Lichtverstärker des Instrumentes angeschlossen. Der Eingang PM ist mit dem Eingang mehrerer Diskriminatoren Dl, D2 ... .Dn verbunden. Jeder Diskriminator kann beispielsweise aus einem voreingestellten Verstärker mit einem bestimmten Schwellwert bestehen, in dem lediglich solche Signale, deren Amplitude diesen Schwellwert überschreitet, ein Ausgangssignal erzeugen. Diese Schwellwerte der verschiedenen Diskriminatoren sollten vorzugsweise gemäß einer Exponentialfunktion ansteigen. Die Ausgänge der Diskriminatoren Dl, D2 usw. sind jeweils an einen Eingang eines Endsreises Gl, G2 ..., Gn-I ange-

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schlossen. Der zweite Umkehreingang jedes Endkreises Gl, G2 usw. ist an den Diskriminator mit dem nächsthöheren Schwellwert angeschlossen, so daß daher lediglich von einem der Endkreise ein Ausgangssignal geliefert wird, wenn dem Eingang der Vorrichtung ein Impuls zugeleitet wird. Dieses Ausgangssignal zeigt daher auch die höchste Schwellgrenze an, die von dem Impuls überschritten ist. Die Ausgänge der Endlsreise Gl, G2 usw. sind an geeignete Anzeigevorrichtungen II, 12 ..., In angeschlossen, die beispielsweise aus Lampen bestehen. Die Lichtintensität der Lampen gibt daher eine sichtbare Information über die Spektralverteilung der von dem Lichtverstärker erhaltenen Ausgangssignale. Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 weist weiterhin drei Zählgeräte Sei, Sc2 und Sc3 auf. Die Eingänge dieser Zählgeräte sind an Stromleiter angeschlossen, die senkrecht zu den mit den Ausgängen der Diskriminatoren Dl, D2 usw. verbundenen Leitern ver.-laufen, so daß sich die Zählgeräteleitungen und die Diskriminatorleitungen jeweils in Kreuzungspunkten CIl, C12, ... CIn, C21, C22, ... C2n und C31, C32, ... C3n überschneiden. In diesen Kreuzungspunkten sind die Leitungen, wie weiter unten erläutert, miteinander verbindbar. In jedem Zählgerät Sei, Sc2 und Sc3 erhält man daher die Summe der Anzahl der Impulse, deren Amplitude innerhalb des Amplitudenbereiches der an den Leiter des jeweiligen Zählgerätes angeschlossenen Amplitudenkanäle liegt.

Die Funktion der Vorrichtung wird im folgenden anhand von Fig. 2 erläutert.

In Fig. 2, die den Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 1 zeigt, der von der Frontplatte des Instrumentes her sichtbar ist, sind wie in Fig. 1 mit II, 12, ... 133 Lampen bezeichnet. Die Vorrichtung weist daher 33 Amplitudenkanäle auf. Unter den Lampen befinden sich drei horizontale Reihen von Löchern, wobei jedes Loch einem Kreuzungspunkt der

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Matrix gemäß Fig. 1 entspricht und das gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 aufweist. Wenn in ein Loch ein Stecker eingesteckt wird, werden die sich überschneidenden Leiter in elektrischen Kontakt miteinander gebracht. Die Frontplatte ist weiterhin mit einem keV-Diagramm versehen, in dem die Grenzen der jeweiligen Amplitudenkanäle angezeigt sind. So entspricht daher beispielsweise ein Impuls innerhalb des Kanals 2 einer Strahlungsenergie der radioaktiven Probe zwischen 1, 26 und 1, 58 keV. Auf der Skala sind die angenäherten Energiever-

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teilungen für Tritium, C und P angezeigt. Eine Probe, die bei-

32 spielsweise das radioaktive Isotcp Phosphor 32 ( P) aufweist, erzeugt daher ein Lichtintensitätsspektrum der Lampen 11-133, das angenähert

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der Kurve P entspricht. Mittels der Lampen ergibt sich daher eine sichtbare Anzeige der Spektralverteilung der Probe, und es läßt sich leicht bestimmen, ob die Probe normal ist oder ob Gründe für die Vermutung vorliegen, daß die Probe oder die Vorrichtung defekt sind. Aufgrund der Anzeige der Lampen kann außerdem die obere Schwellwertgrenze der Probe leicht bestimmt werden, und es ist nicht erforderlich, wie bei den bekannten Vorrichtungen ein zeitraubendes Abtasten über den gesamten Amplitudenbereich durchzuführen. Wenn die Spektralverteilung der Probe aufgrund der Lampenintensitäten bestimmt worden ist, werden in diejenigen Löcher, die dem Amplitudenintervall des zu überwachenden bzw. zu kontrollierenden Amplitudenbereichs entsprechen, Stecker eingesteckt, so daß die Summe der Impulsanzahl innerhalb dieses Intervalls von denjenigen Zählgeräten gezählt wird, die der Horizontalreihe mit den eingesteckten Steckern entspricht.

Der Grund, warum die Vorrichtung mit drei Zählgeräten und drei horizontalen Reihen von Löchern versehen ist, ist darin zu sehen, daß verschiedene Proben mehr als ein Isotop aufweisen, nämlich sogenannte doppelt markierte oder dreifach markierte Proben. Das Energiespektrum

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der verschiedenen Isotopen dieser Proben kann angenähert dadurch gleichzeitig gemessen werden, daß die verschiedenen Zählgeräte an unterschiedliche Amplitudenbereiche angeschlossen und mit den so erhaltenen Summen bestimmte Berechnungen dur chgeführt werden.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   fly Vorrichtung zur Spektralanalyse und zum Zählen von durch radioaktiven Zerfall erzeugten elektrischen Impulsen in einem Strahlungsmeßgerät, gekennzeichnet durch mehrere Diskriminatoren (D), die jeweils innerhalb eines bestimmten vorgewählten Amplitudenbereiches, die einander benachbart sind, Signale übertragen und mit ihren Eingängen an den Eingang der Vorrichtung sowie mit ihren Ausgängen jeweils an eine optische Anzeigevorrichtung (Il bis In) angeschlossen sind, welche die augenblickliche Spektralamplitudenverteüung der Impulse der Vorrichtung anzeigen, und durch mehrere Zählgeräte (Sc), die an eine gewünschte Anzahl von in Abhängigkeit von der angezeigten Amplitudenverteilung ausgewählten Diskriminatorausgängen anschließbar sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Breite der speziellen Amplitudenbereiche mit den Amplituden innerhalb der Bereiche vergrößert.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung aus Lampen (Il bis In) besteht.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Diskriminatoren (D) und Zählgeräte (Sc) angeschlossenen Leiter jeweils Reihen und Spalten in einer Matrix bilden und an ihren Kreuzungspunkten (C) miteinander verbindbar sind.

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