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Dokumentenidentifikation DE69516387T2 31.08.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0721596
Titel SZINTILLATIONSZÄHLER
Anmelder Packard Instrument Co., Inc., Downers Grove, Ill., US
Erfinder VALENTA, J., Robert, West Chicago, US
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69516387
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 31.07.1995
EP-Aktenzeichen 959286907
WO-Anmeldetag 31.07.1995
PCT-Aktenzeichen US9509627
WO-Veröffentlichungsnummer 9604571
WO-Veröffentlichungsdatum 15.02.1996
EP-Offenlegungsdatum 17.07.1996
EP date of grant 19.04.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.08.2000
IPC-Hauptklasse G01T 1/202
IPC-Nebenklasse G01T 1/208   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Szintillationszähler zur Untersuchung der Radioaktivität von Proben und insbesondere auf Szintillationszähler, mit denen Proben untersucht werden können, die α-, β- oder γ-strahlende Radionukleide enthalten, und die automatisch die Art der Strahlung bestimmen, die von einer gegebenen Probe emittiert wird, sowie die Höhe der Aktivität dieser Strahlung.

Das US-Patent Nr. 3 898 463 beschreibt einen Szintillationszähler, der Szintillationen sowohl als Folge von β- als auch von γ-Strahlung nachweist. In dieser Vorrichtung wird ein sogenannter Cocktail, der eine radioaktive Probe und eine Szintillatorflüssigkeit enhält, in einen Behälter gefüllt, der an einen Photomultiplier gekoppelt ist, wobei der Behälter selbst ein fester Szintillationsdetektor ist, bevorzugt ein NaI(TI)- oder CsI(TI)- Kristall. Der feste Szintillator kann auf drei Arbeitsweisen funktionieren, was davon abhängt, ob er entweder als (1) passiver Lichtleiter, (2) Wächter für externe Strahlung, um genaueres Zählen mit dem flüssigen Szintillators zu ermöglichen, oder als (3) Gammastrahlungsdetektor. Die Auswertung der Ereignisse erfolgt über einen elektronischen Schaltkreis, der Koinzidenzgitter und Antikoinzidenzgitter zur Analyse der Pulshöhe oder Pulsform enthält.

Das US-Patent Nr. 5 061 855 bezieht sich auf das optimierte Verwenden von BGO (Bi&sub4;Ge&sub3;O&sub1;&sub2;) als Szintillatorkristall. Wie darin offenbart, wurden bedeutende Verbesserungen dadurch erreicht, daß die Fläche, die sich in Kontakt mit dem Photomultiplier befindet, spiegelglatt poliert wurde, daß die anderen Flächen matt geschliffen wurden, und daß spezielle reflektierende pulverförmige Bindemittel für die reflektierenden Flächen verwendet wurden.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Szintillationszähler bereitzustellen, der in der Lage ist, zwischen Szintillationen zu unterscheiden, die durch α-, β- und γ-Emissionen (Ereignissen) verursacht werden, wobei diese Ereignisse durch gemeinsame Photodetektoren nachgewiesen werden, so daß ein einziges Instrument verwendet werden kann, um alle drei Arten von Strahlung zu messen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, einen solchen Szintillationszähler bereitzustellen, der einen zuverlässigen Nachweis schwacher β-Emissionen von einer Probe ermöglicht, und der sowohl den Nachweis von schwachen als auch von starken γ- Emissionen erlaubt.

Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung und die zugehörigen Figuren offensichtlich.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die oben genannten Aufgaben dadurch gelöst, daß ein Szintillationsmeßsystem bereitgestellt wird, mit dem optische Ereignisse gemessen werden können, die durch Szintillatoren als Folge eines radioaktiven Zerfalls eines Bestandteils oder von Bestandteilen einer zu untersuchenden Probe hervorgerufen werden, wobei dieses System umfaßt: einen Probenträger zur Halterung einer in einem Probenbehälter befindlichen Probe; einen Szintillatorkristall, der gegenüber dem Probenbehälter angebracht ist; eine Mehrzahl von Photodetektoren, die außerhalb des Szintillatorkristalls angebracht sind, um optische Ereignisse nachzuweisen, die im Probenbehälter oder im Szintillatorkristall auftreten, und die diese optischen Ereignisse in elektrische Pulse umwandeln; und ein System zur Pulsanalyse, das die elektrischen Pulse von den Photodetektoren erhält und bestimmt, ob diese Pulse α-, β- oder γ- Ereignisse darstellen. Dieses System kann mit Proben verwendet werden, die α-, β- oder γ-Strahler oder jede beliebige Kombination davon enthalten.

Bevorzugt wird als fester Szintillator ein Bismuth-Germanat-Kristall (BGO) verwendet, der transparent für Szintillationslicht ist, das durch einen Szintillator emittiert wird, der sich innerhalb des Probenbehälters befindet, so daß solche Szintillationen durch die Photodetektoren nachgewiesen werden können. Der primäre Zweck des BGO- Szintillators ist, radioaktive Strahlung nachzuweisen, die den Probenbehälter verläßt. Solche Strahlung rührt typischerweise von einem γ-Strahler her, da γ-Strahlen ausreichend stark sind, um den Probenbehälter zu durchdringen und genügend Energie haben, um den BGO-Szintillator anzuregen, selbst wenn dieser Szintillator einen gewissen Abstand von der Probe hat.

Der BGO-Szintillator wird auch als aktiver Wächter verwendet, um die Fähigkeit des Systems zu verbessern, zwischen α oder β-Ereignissen in der zu vermessenden Probe und unerwünschten Hintergrund-Ereignissen zu unterscheiden. BGO-Kristalle haben eine relativ hohe Dichte, so daß der feste Szintillator einen hohen Prozentsatz der auf ihn auftreffenden γ-Strahlung absorbieren kann, unabhängig davon, ob diese von der Probe oder von Hintergrund-Ereignissen wie der kosmischen Strahlung herrühren. Dies trägt zu einer hohen γ-Zähleffizienz bei und zu einer verstärkten Unterdrückung des Untergrundes bei.

Das bevorzugte Pulsanalysesystem beinhaltet einen Auslöse-Schaltkreis, der die elektrischen Pulse von den Photodetektoren empfängt und bestimmt, welche Pulse analysiert werden sollen, und Schaltkreise, die auf den Auslöse-Schaltkreis reagieren, um die die Energie der elektrischen Pulse bestimmen, um die elektrischen Pulse zu filtern und um die Zeit zwischen den vorderen Flanken und den Spitzen der gefilterten Pulse zu bestimmen (die "Peakzeit"), und um die Anzahl der Pulse zu bestimmen, die innerhalb eines ausgewählten Zeitintervalles auftreten und die einen zu untersuchenden Puls begleiten (die "Burst-Anzahl"), und um in Abhängigkeit von der Pulsenergie, der Peakzeit, und der Burst-Anzahl eine Gewicht zu ermitteln, ob diese elektrischen Pulse als α-, β- oder γ-Ereignisse behandelt werden sollen. Zumindest qualitativ kann eingeschätzt werden, ob ein Puls ein α-, β- oder γ-Ereignis darstellt, indem man feststellt, ob die Peakzeit eines Pulses mit einem α-, β- oder γ-Ereignis korreliert. Die Pulsmeß- und Auswerte- Schaltkreise können entweder als Folge des koinzidenten Nachweises von Pulsen an zwei Photodetektoren oder durch den Nachweis eines Puls-Burstes an einen oder mehreren Photodetektoren innerhalb eines gegebenen Zeitintervalls ausgelöst werden.

Kurzbeschreibung der Figuren

Fig. 1a und 1b sind Blockdiagramme eines α-β-γ-Zählers gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist ein detaillierteres Blockdiagramm des Systems zur Analyse der Pulsform im Zähler von Fig. 1;

Fig. 3 ist eine diagrammatische Darstellung eines Ausgangssignals eines Photomultipliers aufgrund von Pulsen, die α-, β- und γ-Ereignissen entsprechen;

Fig. 4 ist eine diagrammatische Darstellung der drei Pulse von Fig. 3 nach dem Filtern;

Fig. 5 ist eine diagrammatische Darstellung der drei Pulse von Fig. 3 nach dem Filtern und Differenzieren;

Fig. 6a ist eine perspektivische Ansicht des festen Szintillators, der im System von Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 6b ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Hälfte des festen Szintillators aus Fig. 6a;

Fig. 7 ist die Vergrößerung eines Schnittes der longitudinal durch den Mittenbereich der Szintillator-Vorrichtung von Fig. 1 gemacht wurde;

Fig. 8 ist eine Vergrößerung der oberen rechten Ecke des Schnittes von Abb. 7;

Fig. 9 ist ein Flußdiagramm eines bevorzugten Algorithmus, wie ihn das Digitalsignal-Verarbeitungssystem des Zählers von Fig. 1 verwendet; und

Fig. 10 ist ein Flußdiagramm eines Algorithmus, der eine Alternative zu dem Algorithmus von Fig. 9 darstellt.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausbildungsform

In Fig. 1a und 1b wird eine zu untersuchende Probe 10 in einen abgeschirmten Probenbehälter 11 gebracht, der sich zwischen einem Paar von Photomultipliern (photomultiplier tubes, PMTs) 12 und 14 befindet, die zum Nachweis optischer Ereignisse verwendet werden. Die Probe 10 kann eine flüssige Szintillator-Probe in einem Glas- oder Plastikfläschchen sein, so daß die PMTs 12 und 14 Photonen nachweisen, die vom flüssigen Szintillator als Folge eines radioaktiven Zerfallereignisses in der Probe emittiert wurden. Flüssige Szintillatoren werden normalerweise für α- oder β-strahlende Proben verwendet, weil diese Arten der Strahlung oft so schwach sind, daß sich der Szintillator in unmittelbarer Nähe der Probe befinden muß. Wenn die Radionuklide in der Probe zerfallen, werden α- oder β-Teilchen emittiert und regen das fluoreszierende Material im flüssigen Szintillator an. Das fluoreszierende Material wandelt die Energie der α- oder β- Teilchen in Photonen um, die durch die Photomultiplier nachgewiesen werden, worauf die Photomultiplier 12 und 14 analoge elektrische Pulse ausgeben, die charakteristisch für die detektierten optischen Ereignisse sind. Durch ein Paar von Einzelphotoelektron- Pulsdetektoren 16 und 18 werden die Ausgangssignale der Photomultiplier empfangen und in ein Ein-Bit-Digitalformat umgewandelt, wobei diese Detektoren im wesentlichen Amplituden-Komparatoren sind, die mit einer geeigneten Referenzspannung arbeiten.

Zwischen der Probe 10 und den Seitenflächen der Photomultiplier 12 und 14 befindet sich ein fester Szintillator 19, der die Form eines Zylinders mit konkaven Endflächen besitzt und ein Loch aufweist, das diametral durch die Mitte des Zylinders geschnitten ist. Dieser feste Szintillator 19 ist vorzugsweise transparent, so daß Photonen, die von der flüssigen Szintillator-Probe 10 zu den Photomultiplier-Röhren 12 und 14 transmittiert werden, nicht nennenswert abgeschwächt werden. Der Zweck des festen Szintillators ist, Strahlung nachzuweisen, die das Probenfläschchen verläßt. Solche Strahlung rührt typischerweise von einem γ-Strahler her, da γ-Strahlen genügend stark sind, um das Glas- oder Plastik-Probenfläschchen durchdringen können und die genügend Energie haben, um den festen Szintillator 19 anzuregen, selbst wenn diese Szintillator einen gewissen Abstand zur Probe aufweist.

Der feste Szintillator 19 wird auch als aktiver Wächter in derselben Weise verwendet, wie ausführlich im US-Patent Nr. 5,146,093 beschrieben. Ein aktiver Wächter wird verwendet, um die Fähigkeit des Systems zu verbessern, zwischen zu messenden α- oder β-Proben-Ereignissen und unerwünschten Hintergrund-Ereignissen zu unterscheiden.

Der feste Szintillator 19 ist bevorzugt ein Bismuth-Germanat-Kristall. Dieses Material ist im Handel erhältlich und wird in großem Umfang bei γ-Strahlendetektoren, rechnergesteuerter Röntgentomographie XCT (X-ray computerized tomography), PET (position emission tomography), elektromagnetischen Schauerkalorimetern, Ölbohrungen und anderen Anwendungen verwendet. BGO-Kristalle können in die gewünschte Größe und Form gebracht werden und können hochtransparent für solche Wellenlängen gemacht werden, bei denen die meisten flüssigen Szintillatoren Licht als Antwort auf α- oder β- Emissionen emittieren. BGO-Kristalle haben auch ein geringes Nachflimmern, was vorteilhaft ist, da das Nachflimmern eines Szintillators den Nachweis von schwachen β- Strahlen erschweren kann. Zusätzlich haben BGO-Kristalle eine relativ hohe Dichte (7 g /cm³), wodurch der feste Szintillator einen hohen Bruchteil von auftreffenden γ-Strahlen absorbiert, egal ob diese von der Probe oder von Hintergrundereignissen wie kosmischen Strahlen herrühren. Dies trägt zu einer hohen Zähleffizienz für γ-Strahlen bei und für eine verstärkte Unterdrückung des Untergrundes.

Die Intensität des vom BGO-Kristalle emittierten Lichtes ist relativ gering, was vorteilhaft für den Nachweis von hochenergetischer γ-Strahlung ist. Wenn niederenergetische γ-Strahlen detektiert werden, kann die Unterscheidung zwischen erwünschten und unerwünschten Signalen elektronisch erreicht werden, wie unten ausführlicher beschrieben wird.

Der in der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendete BGO-Kristall ist Bi&sub4; Ge&sub3; O&sub1;&sub2;, wesentlichen frei von Verunreinigungen und wird nach dem Herstellen thermisch nachbehandelt. Thermisches Nachbehandeln des BGO-Kristalls bei 250ºC für 2,5 Stunden im Dunkeln verringert das thermolumineszente Rauschen und verbessert die Lichtausgabe und die optische Übertragung.

Wie in den Fig. 6-8 dargestellt wird, ist der BGO-Kristall zylindrisch und so konstruiert, daß er zwei Segmente 19a und 19b aufweist. Ein zentrales Loch erstreckt sich transversal durch den Zylinder und bildet einen Probenaum 11, in den das Probenfläschchen gestellt werden kann. Die Seitenflächen des Probenraumes werden poliert und sind optisch sauber, um zu ermöglichen, daß Szintillationslicht von der Probe in den BGO- Kristall eindringen kann. Die polierten Enden 20 und 21 des Kristalls sind konkav, um die konvexen Flächen der zwei Photomultiplier 12 und 14 aufzunehmen. Eine dünne Reflektorschicht 22 bedeckt alle inneren Oberflächen des Kristalls mit Ausnahme der polierten Enden und des transversalen Loches (Probenraum). Der Zweck der reflektierenden Schicht 22 ist sicherzustellen, daß eine größtmögliche Zahl der Szintillationsphotonen die Photomultiplier erreichen. Das reflektierende Material wird auch auf angrenzenden Oberflächen der zwei Kristallsegmente 19a und 19b aufgebracht, um dazu beizutragen, zu verhindern, daß Übersprechen (cross-talk) zwischen den Photomultipliern auftritt. Die Kristallsegmente und ihre reflektierende Beschichtung umgibt eine dichtende Verbindung 23 wie z. B. Silicon, die auch die Lücken zwischen den zwei Kristallbereichen füllt. Schließlich ist außen um das dichtende Material ein Metallgehäuse 24 angebracht, das für eine lichtdichte Struktur sorgt.

In Fig. 1 werden Photonen, die entweder vom festen Szintillator 19 oder von einem flüssigen Szintillator in der Probe 10 herrühren, durch einen oder beide Photomultiplier 12 und 14 nachgewiesen. Die resultierenden Ausgangspulse der Photomultiplier werden durch die Einzelphotoelektronenpuls-Detektoren 16 und 18 zu digitalen Pulsen umgewandelt, die "Einzelpulse" genannt werden. Jeder Einzelpuls spiegelt die Tatsache wieder, daß ein Analogpuls mit wenigstens der Amplitude eines einzelnen Photoelektrons nachgewiesen wurde. Diese digitalen Pulse werden sowohl zu einem ODER-Gatter 25 und zu einem Koinzidenzdetektor 26 weitergeleitet. Das ODER-Gatter 25 summiert die Einzelpulse, die sie von beiden Einzelphotoelektronenpuls-Detektoren 16 und 18 erhält, und liefert dieses Signal, das aufsummiertes Einzelsignal genannt wird, an den Eingang eines Burst-Identifizierers 29 und eines Burst-Pulszählers 30. Der Koinzidenzdetektor 26 ermittelt, wenn Einzelpulse im wesentlichen gleichzeitig durch beide Detektoren 16 und 18 erzeugt werden und sendet als Antwort darauf ein Koinzidenzsignal durch das ODER-Gatter 27 zu einem Takt-und-Steuer-Schaltkreis 28. Im Endergebnis werden störende Pulse aufgrund von Rauschen an den Photomultipliern abgewiesen und an den Takt-und-Steuer-Schaltkreis 28 ein Startsignal gesendet, wenn ein koinzidentes auslösendes Ereignis auftritt.

Der Zweck des Burst-Identifizierers 29 ist zu bestimmen, ob nicht-koinzidente optische Ereignisse, die durch die Photomultiplier 12 und 14 und die entsprechenden Einzelphotoelektronenpuls-Detektoren 16 und 18 nachgewiesen wurden, ein Ereignis darstellen, das durch den BGO-Kristall detektiert wurde. Diese Aufgabe ist ähnlich zu der, die der Burst-Identifizierer löst, der in der US-Patentschrift Nr. 4,528,450 beschrieben wird, und der Burst-Identifizierer 29 kann auf dieselbe Art und Weise wie in diesem Patent eingerichtet werden. Der Burst-Identifizierer 29 ist besonders hilfreich darin, gelegentlich auftretende Rauschpulse zu unterdrücken, die durch die Photomultiplier erzeugt werden, und um solche Ereignisse durchzulassen, die nicht-koinzidente Szinitillationspulse an den zwei Segmenten des festen Szintillators 19 bewirken. Die Abklingkonstante des festen Szintillators 19 ist sehr viel größer als die der meisten flüssigen Szintillatoren und γ- Strahlen, die auf die zwei Segmente des festen Szintiliators treffen, können nichtkoinzidente Ereignisse an den Photomultipliern auslösen.

Wenn nicht-koinzidente Pulse durch von γ-Strahlung induzierte Szinitillationen im festen Szintillator 19 erzeugt werden, so sind die Ausgangssignale der Photomultiplier tatsächlich ein "Burst" von Pulsen über ein Zeitintervall, das vergleichsweise lang gegenüber der Dauer eines Pulses aufgrund von Rauschen ist. Zum Beispiel kann der Burst- Identifizierer 29 so eingerichtet sein, daß er nicht-koinzidente Pulse nur dann als γ- Ereignis wertet, wenn drei oder mehrere Pulse innerhalb von 400 ns auftreten. Alle anderen nicht-koinzidenten Pulse werden dann als Rauschen betrachtet.

Sobald der Burst-Identifizierer 29 nicht-koinzidente Ereignisse als γ-Ereignisse erkennt, erzeugt er ein Nicht-Koinzidentes-Ereignis-Auslösesignal, das zum ODER-Gatter 27 oder zum Takt-und-Steuerl-Schaltkreis 28 weitergeleitet wird. Solche Signale haben die gleiche Wirkung wie die Koinzidentes-Ereignis-Auslösesignale vom Koinzidenzdetektor 26, d. h. sie bewirken, daß der Schaltkreis 28 die Systeme aktiviert, die das aktuelle auslösende Ereignis messen und auswerten. Somit werden Messung und Auswertung durch den Nachweis entweder eines koinzidenten oder eines nicht-koinzidenten Ereignisses ausgelöst, wie im Detail weiter unten beschrieben wird.

Falls erwünscht, kann der Burst-Identifizierer 29 im Koinzidenzdetektor 26 durch ein längeres Koinzidenz-Nachweisintervall ersetzt werden.

Der Takt-und-Steuer-Schaltkreis 28 besteht aus einem Auslöser, der durch ein Ereignis aktiviert wird, einer Meßzeituhr, und einem Pulsspeichergenerator. Das Ereignissignal aus dem ODER-Gatter 27 aktiviert einen Auslöser, falls der Auslöser nicht beschäftigt ist. Nach dem Aktivieren sendet dieser Auslöser ein Startsignal zu den drei Ereignis- Meßsystemen 30, 40 und 50, die im Detail weiter unten beschrieben werden. Der Auslöser sendet ebenfalls ein Signal an die Meßzeituhr innerhalb des Schaltkreises 28, die anzeigt, daß die Meßzeit amgehalten ist. Diese Meßzeituhr wird dann durch ein Signal von einem Zentralcomputer 60 gestartet, gestoppt und ge"resettet". Die Uhr versorgt den Zentralcomputer 60 über den Bus 61 ferner mit der Meßzeit. Nach einer festgelegten Zeitspanne sendet der Takt-und-Steuer-Schaltkreis 28 ein "Pulsklassifizierung Starten"-Signal zu einem Digital-Signal-Verarbeitungssystem 70. Nach einer weiteren festgelegten Verzögerung (relativ zum Aussenden des "Pulsklassifizierung Starten"-Signals) sendet der Takt-und-Steuer-Schaltkreis ein "Ereignis Speichern"-Signal an die aufaddierenden Speicher 71, 72 und 73, um die Werte, die durch das Digital-Signal- Verarbeitungssystem 70 geliefert wurden, zu speichern.

Das erste dieser drei Ereignis-Meßsysteme ist der Burstzähler 30, der die Ausgangssignale der Photomultiplier über eine vorbestimmte Zeit vor, während und nach dem Nachweis eines auslösenden Ereignisses registriert, um alle Einzelpulse nachzuweisen und zu zählen, die durch ein Szinitillationsereignis hervorgerufen wurden. Während die ser Zählspanne werden alle Pulse von den Einzelphotoelektronenpuls-Detektoren 16 und 18 über das ODER-Gatter 25 zum Burstzähler 30 weitergeleitet. Die Anzahl der in dem Puls-Burst nachgewiesenen Einzelpulse (die Burst-Anzahl) innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer (typischerweise 5 Mikrosekunden), die ein auslösendes Ereignis begleiten, wird vom Digitalsignalverarbeitungssystem 70 verwendet, um zu bestimmen, ob das dem auslösenden Puls entsprechende optische Ereignis ein α-, β- oder γ- Ereignis ist, oder um eine Wahrscheinlichkeit zu ermitteln, mit der das detektierte Ereignis ein α, β oder γ-Ereignis ist.

Der Burst-Puls-Zähler 30 ist eine Kombination einer Verzögerungsschaltung, eines selektiven Zählers und einer Uhr. Der Zähler wird ursprünglich auf Null gesetzt. Der Startpuls vom Schaltkreis 28 startet die Uhr und die Uhr aktiviert das Zählgatter und ermöglicht das Zählen der aufaddierten Einzelpulse, die durch die Verzögerungsleitung verzögert werden. Das Zählen der aufaddierten Einzelpulse dauert an, bis die Uhr ausschaltet (ungefähr 5 Mikrosekunden später) und das Zählgatter deaktiviert wird. Der Zählwert wird dann im Zähler und auf einem Bus 31 gespeichert bis der Startpuls beendet ist.

Da der Nachweis eines nicht-koinzidenten Pulsereignisses erfordert, daß mehrere aufaddierte Einzelpulse durch den Burst-Identifizierer 29 nachgewiesen werden, bevor ein Startpuls das Zählgatter des Burst-Pulszählers 30 aktivieren kann, können die ursprünglich aufaddierten Einzelpulse des Ereignisses nicht durch den Burst-Pulszähler 30 gezählt werden, wenn nicht Maßnahmen ergriffen werden, um die aufaddierten Einzelpulse zu speichern, die vor dem Nachweis eines Nichtkoinzidenz-Ereignisses aufgetreten sind. Um dies zu bewerkstelligen, wird ein digitaler Verzögerungsschaltkreis am Zähleingang des Burst-Pulszählers eingebaut, so daß die aufaddierten Einzelpulse um eine Zeitspanne verzögert werden, die wenigstens der Auswertedauer des Burstsignals entspricht (ungefähr 100 bis 800 Nanosekunden). Dies ermöglicht das Zählen von aufaddierten Einzelpulsen, die vor einem nicht-koinzidenten Ereignis auftraten, und schließt die aufaddierten Einzelpulse, die den Burst-Identifizierer 29 auslösen, ebenso ein wie den Koinzidenzpuls, der den Koinzidenzdetektor 26 im Fall eines koinzidenten Pulsereignisses auslöst.

Das zweite Ereignis-Meßsystem ist ein konventionelles Analogpulsverarbeitungssystem und ein Analog-Digital-Wandler-System 40, das die Ausgangspulse von den Photomultipliern 12 und 14 durch eine aufaddierende Einrichtung 41 erhält. Dieses System 40 wirkt so, daß es die Analogpulse integriert und ein digitales Ausgangssignal liefert, das kennzeichnend für die Energie jedes einzelnen Pulses ist. Dieses Ausgangssignal, typischenweise ein 12-Bit-Signal, wird dem Datenbus 42 übergeben.

Das dritte Ereignis-Meßsystem ist ein Pulsform-Klassifizier-System 50, das detaillierter in Fig. 2 abgebildet ist. Wie das System 40, so erhält auch das System 50 die Ausgangspulse der Photomultiplier von dem aufaddierenden Schaltkreis 41.

Fig. 3 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf von drei Photomultiplier-Ausgangspulsen, die α-, β- und γ-Ereignisse darstellen, und man kann erkennen, daß die Pulse schnelle Anstiegszeiten aufweisen und dann exponentiell abfallen. Man kann ferner erkennen, daß die β-Pulse am schnellsten abfallen, gefolgt von den α-Pulsen und schließlich von den γ-Pulsen.

Um eine Unterscheidung anhand der Zeitpunktes des Auftretens der Spitzen der verschiedenen Pulse zu ermöglichen, werden die Ausgangspulse von den Photomultipliern zuerst durch eine Reihe von Tiefpaßfiltern 51 (Fig. 2) geleitet, um Pulsformen herzustellen, die denen ähneln, die in Fig. 4 dargestellt sind. Man erkennt, daß die β-Pulse ihren Spitzenwert (peak) zuerst erreichen, danach die α-Pulse und schließlich die γ-Pulse.

Die Peaks aller tiefpaßgefilterten Pulse, die durch dieselbe Art von Radioaktivität verursacht wurden, z. B. β-Teilchen, treten immer nach demselben Zeitintervall - gemessen vom Anstieg des Pulses an - auf, unabhängig von der Amplitude des Pulses. Das heißt, daß verschiedene β-Strahler mit verschiedenen Energien Szinitillationen unterschiedlicher Intensität verursachen, aber daß die Peaks eines jedes solchen Pulses, der auf einen β-Strahler hin verursacht wurde, immer nach der gleichen Zeit, gemessen von der Anstiegskante des Pulses an, auftritt. Somit kann die Zeit des Auftretens eines Puls- Peaks verwendet werden, um zu bestimmen, ob der Puls ein α, β oder γ-Ereignis darstellt.

Um die Messung der Auftrittszeiten der Pulsspitzen (Peak-Zeit) zu vereinfachen, werden die Pulse durch einen Differenzierer 52 (Fig. 2) geleitet, der Pulsformen herstellt, die denen in Fig. 5 ähneln. Die Zeiten, zu denen diese Pulse die Null-Linie schneiden, entsprechen der Auftrittszeit der Pulsspitzen von Fig. 4. Somit kann die Auftrittszeit einer jeden Pulsspitze als ein Zeitintervall Δt zwischen der ansteigenden Flanke des Pulses und der Zeit, bei der die Ableitung des Pulses die Null-Linie schneidet, gemessen werden. Um dies zu ermöglichen, beinhaltet der Pulsform-Klassifizierer 50 einen "Puls- Anstiegsflanke"-Detektor 53 und einen "Nulldurchgang"-Detektor 54, die parallel geschaltet sind.

Unter Verwendung der durch die beiden Detekoren 53 und 54 festgestellten Zeiten bestimmt ein Detektor 55 das Zeitintervall zwischen der Anstiegsflanke und der Spitze eines jeden Pulses. Das resultierende Ausgangssignal Δt wird an einen Datenbus 56 weitergeleitet und wird letztendlich verwendet, um eine versuchsweise zu ermitteln, ob der Puls ein α-, β- oder γ-Ereignis darstellt.

Die Daten an den drei Bussen 31, 42 und 56 werden zum Digitalsignalverarbeitungssystem 70 weitergeleitet. Somit erhält das Digitalsignalverarbeitungssystem 70 die Information über die Burst-Anzahl vom Zähler 30, Energie-Information über die Pulse vom Schaltkreis 40 und Information über die Zeitdauer zwischen der Anstiegsflanke und dem Nulldurchgang vom Pulsformanalysesystem 50. Der Takt-und-Steuer-Schaltkreis 28 übergibt ferner dem Digitalsignalverarbeitungssystem 70 ein Signal, das angibt, wenn eine Auswertung der Meßinformationen, die das Ereignis betreffen, ausgeführt werden soll, nachdem jedes Auslösesignal vom ODER-Gatter 27 angekommen ist. Das Digitalsignalverarbeitungssystem 70 ist so programmiert, daß es all diese Information verwendet, um in Zusammenarbeit mit gespeicherten Nachschlagtabellen eine Entscheidung zu treffen, inwiefern ein Puls ein α-, β- oder γ-Ereignis darstellt. Falls erwünscht, kann das Digitalsignalverarbeitungssystem 70 so programmiert werden, daß es eine gewichtete Entscheidung unter Verwendung von Wahrscheinlichkeiten für α-, β- oder γ- Ereignisse trifft.

Ein Algorithmus, der durch das Digitalsignalverarbeitungssystem 70 verwendet werden kann, ist in Fig. 9 dargestellt. Dies ist der klassische Typ eines Flußdiagramms, bei dem nur ein Pfad verwendet wird, um eines der drei Ereignisse zu erreichen. In diesem Algorithmus mit einer Zählwichtung identisch eins kann ein nachgewiesenes Ereignis nur als ein α-, β- oder γ-Ereignis bezeichnet werden. In dieser Konfiguration hängt eine versuchsweise Entscheidung die Ereignisse als α-, β- oder γ-Ereignisse auf Grundlage der Pulsformdaten zu klassifizieren davon ab, daß der Burst-Zähler und die Pulsenergie- Information dies bestätigen, was unter Umständen eine Neuklassifizierung eines α-, β- oder γ-Ereignisses als γ-Ereignis notwendig machen kann.

Insbesondere werden bei Schritt 101 des Algorithmus von Fig. 9 die Pulsform- Klassifizier-Information (d. h. die Zeitdauer zwischen Anstiegsflanke und Nulldurchgang) vom Bus 56 verwendet, um eine versuchsweise Entscheidung zu treffen, ob das Ereignis ein α-, β- oder γ-Ereignis ist. Falls z. B. die gemessene Zeitdauer Δt am Bus 56 weniger als t&sub1; (d. h. weniger als 900 Nanosekunden) ist, wird der Puls als β-Puls betrachtet. Falls Δt größer als t&sub1; aber geringer als t&sub2; (d. h. zwischen 900 und 1000 Nanosekunden) ist, wird der Puls als α-Puls betrachtet. Falls Δt größer als t&sub2; ist (d. h. größer als 1000 Nanosekunden), wird der Puls als β-Puls betrachtet.

Falls Schritt 101 das Ereignis als γ-Ereignis klassifiziert, wird als Schritt 102 eine Zählwichtung 1 dem γ-Speicher 53 über dem Bus 76 übermittelt. Wenn Schritt 101 ein β-Ereignis ergibt, so springt das System zum Schritt 103, und falls es ein α-Ereignis ist, zum Schritt 104.

Beim Schritt 103 verwendet das System den aktuellen Burst-Zählwert vom Bus 31 und die aktuellen Pulsenergiedaten vom Bus 42, um zu ermitteln, ob das nachgewiesene Ereignis ein β- oder γ-Ereignis ist. Hierzu wird vorzugsweise der aktuelle Burst-Zählwert mit einem vorbestimmten Burst-Zählwert für eine Pulsenergie, die der gegenwärtigen Pulsenergie entspricht, verglichen. Wenn der gegenwärtige Puls-Zählwert unterhalb eines vorbestimmten Wertes ist, wird das Ereignis als β-Ereignis eingestuft und das System schreitet zu Schritt 105 vor, wo über den Bus 75 ein Zählgewicht von Eins dem β- Speicher 72 weitergeleitet wird.

Wenn der aktuelle Burst-Zählwert oberhalb eines vorbestimmten Wertes ist, wird das Ereignis als γ-Ereignis eingestuft, und das System springt zu Schritt 102, wo über den Bus 76 ein Zählgewicht von Eins dem γ-Speicher 73 weitergeleitet wird.

Die in der Nachschlagtabelle gespeicherten vorbestimmten Werte, die bei Schritt 103 verwendet werden, können empirisch bestimmt werden. Diese Werte sind vorzugsweise so gewählt, daß sie eine optimale Trennung der Pulse, die β- und γ-Ereignisse darstellen, ermöglichen. Burst-Zählwerte sind vorzugsweise für Pulsenergien in Stufen von 0,5 keV gespeichert. Falls z. B. das Energiespektrum, das durch das System untersucht werden soll, zwischen 0 und 2000 keV liegt, so enthält die Nachschlag-Tabelle 4000 verschiedene Burst-Zählwerte, die 4000 verschiedenen Pulsenergie-Niveaus entsprechen.

Beim Schritt 104 verwendet das System den aktuellen Burst-Zählwert und die Pulsenergiewerte der Busse 31 und 42, um zu bestimmen, ob das nachgewiesene Ereignis ein α- oder β-Ereignis ist. Wiederum kann die Bestimmung hier dadurch erfolgen, daß die Nachschlag-Tabelle zu Rate gezogen wird, die die vorbestimmten Burst-Zählwerte für verschiedene Pulsenergiewerte enthält. Ob der aktuelle Burst-Zählwert unterhalb oder oberhalb des gespeicherten Wertes liegt, bestimmt, ob das Ereignis als α- oder γ- Ereignis betrachtet wird. Wenn es ein α-Ereignis ist, so schreitet das System weiter zu Schritt 106, wo es ein Zählgewicht von eins dem α-Speicher 71 über den Bus 74 weiterleitet. Auf der anderen Seite, wenn es ein γ-Ereignis ist, so schreitet das System zu Schritt 107, um ein Zählgewicht von eins dem γ-Speicher 73 über den Bus 76 weiterzuleiten.

Die fraktionale Zählmethode wird durch das Flußdiagramm in Fig. 10 beschrieben, das ein nicht traditionelles Flußdiagramm ist. In dieser Methodologie teilt der Algorithmus, der durch das Signalverarbeitungssystem 70 ausgeführt wird, den Klassifizier-Entscheidungen Wahrscheinlichkeiten zu, und Daten fließen entlang aller Pfade. Eine Nachschlag-Tabelle mit Pulsformen liefert Wahrscheinlichkeiten auf Grundlage der Zeitdauer zwischen Flanken-Anstiegszeit und Nulldurchgangszeit, die durch den Pulsformquantifi zierer 50 gemessen werden, und die Burst-Anzahl-Nachschlagtabellen teilen Wahrscheinlichkeiten zu, die auf Grundlage der Burst-Anzahl und der Energie des Ereignisses ermittelt werden. Das Endergebnis ist eine Folge von Zählgewichten, die jedem Typ der Pulsklassifizierung zugeordnet werden und darauf basieren, mit welcher Wahrscheinlichkeit die Klassifizierungs-Entscheidung richtig ist. Die Summe der resultierenden α-, β- und γ-Zählgewichte für ein Einzelereignis ist eins.

Mit Bezugnahme auf Fig. 10 werden bei Schritt 201 die Peak-Zeit AA vom Pulsform- Klassifizier-System 50 erhalten und eine versuchsweise Entscheidung hinsichtlich der Wahrscheinlichkeiten getroffen, mit der die Daten ein α-, β- oder γ-Ereignis (Pa, Pß und PY) darstellen. Bei diesem Schritt verwendet das System die Peak-Zeiten Δt, die in dem Pulsform-Klassifizier-System 50 bestimmt werden, um zu ermitteln, mit welcher Wahrscheinlichkeit das Ereignis ein α-, β- oder γ-Ereignis ist. Diese Entscheidung wird durch eine Nachschlag-Tabelle getroffen, die Wahrscheinlichkeitswerte für α-, β- und γ- Ereignisse bei verschiedenen Δt-Werten speichert. Diese Wahrscheinlichkeiten können empirisch bestimmt werden. Bei niedrigen Δt-Werten bis zu einem Wert Δt&sub1; ist die β- Wahrscheinlichkeit 5 gleich 100% und die α- und β-Wahrscheinlichkeiten Pα und Pβ sind Null. Zwischen Δt1 und einem Wert Δt&sub2; sinkt die β-Wahrscheinlichkeit Pβ während die α-Wahrscheinlichkeit Pα zunimmt. Die γ-Wahrscheinlichkeit Pγ bleibt Null. Bei Δt&sub2; wird die β-Wahrscheinlichkeit Pβ Null und zwischen Δt&sub2; und einem Wert Δt&sub3; ist die α- Wahrscheinlichkeit Pα gleich 100%. Bei einem Wert Δt&sub4; wird die γ-Wahrscheinlichkeit Pγ endlich und nimmt zu, bis sie schließlich bei einem Wert Δt&sub5; 100% erreicht. Die α-Wahrscheinlich Pα nimmt von Δt&sub4; zu Δt&sub5; ab und erreicht Null bei Δt&sub5;. Die β-Wahrscheinlichkeit Pβ bleibt Null für alle Werte oberhalb Δt&sub2;.

Bei Schritt 202 multipliziert das System die β-Wahrscheinlichkeiten Pβ aus dem Schritt 201 mit einer β-Wahrscheinlichkeit (PT2), um die β-Wichtung zu erhalten. Das heißt, das β-Zählgewicht ist gleich (Pβ · PT2). Bei diesem Schritt verwendet das System eine Tabelle, die Burst-Zahlen und entsprechende Pulsenergien enthält. Auf Grundlage dieser zwei Einträge ermittelt die Tabelle eine vorbestimmte Wahrscheinlichkeit PT2, mit der die aktuelle Burst-Anzahl und die Energie einem β-Ereignis entsprechen. Schritt 203 übergibt dieses Zählgewicht über Bus 75 dem β-Speicher 72.

Ein weiterer Pfad von Schritt 201 führt zu Schritt 204, wo das System die α-Wahrscheinlichkeit Pα von Schritt 201 mit einer Wahrscheinlichkeit aus einer α-Burst- Nachschlag-Tabelle (Pn) multipliziert, um ein α-Zählgewicht zu erhalten, d. h. das α- Zählgewicht ist gleich (Pα · PT1). Bei diesem Schritt verwendet das System wiederum eine Tabelle, die Burst-Zahlen und zugehörige Pulsenergien enthält. Auf Grundlage dieser beiden Einträge liefert das System eine vorbestimmte Wahrscheinlichkeit PT1, das der aktuelle Zählwert und Energie-Niveau einem α-Ereignis entsprechen. Schritt 205 übergibt dieses Zählgewicht über Bus 74 dem α-Speicher 71.

Schritt 202 multipliziert auch β-Wahrscheinlichkeit Pß und den Wert (1-PT2) um einen Wert für die Wahrscheinlichkeit zu liefern, daß das Ereignis ein γ-Ereignis statt eines β-Ereignisses ist. Dieser Wert Pß · (1-PT2) wird an einen Addierer 206 weitergeleitet. Ähnlich multipliziert Schritt 204 die α-Wahrscheinlichkeit und den Wert (1-Pn) und übergibt den Wert Pa · (1-PTE) an einen Addierer 206, um die Wahrscheinlichkeit zu erhalten, daß das Ereignis eher ein y-Ereignis als ein α-Ereignis ist. Diese zwei Werte werden zusammen mit der y-Wahrscheinlichkeit P7 von Schritt 201 durch den Addierer 206 aufaddiert, und die so erhaltene Summe PY + Pβ (1-PT2) + Pa(1 - PT1) wird als ein γ-Gewicht dem γ-Speicher 73 bei Schritt 207 weitergeleitet.

Die Funktionsweise des zweiten Algorithmus kann durch ein Beispiel veranschaulicht werden, bei dem der Wert bei Δt derart ist, daß Schritt 201 festlegt, daß das Ereignis eine 25%ige Wahrscheinlichkeit für einen γ-Puls hat, eine 75%ige Wahrscheinlichkeit für einen α-Puls, und eine 0%ige Chance für einen β-Puls. Das heißt: Pβ = 0,25, Pα = 0,75, und Pβ = 0,00. Mit diesen Werten liefert Schritt 202 ein β-Zählgewicht von Null für Schritt 203, da Pβ · PT2 = 0. Somit ist das β-Zählgewicht, das dem β-Speicher 72 geliefert wird, gleich Null. Schritt 202 gibt auch das Ergebnis Null an den Addierer 206 weiter, da Pβ (1- PT2) gleich Null ist. Nimmt man an, daß die Burst-Nachschlag-Tabelle 1, diesem Ereignis eine 50%ige Wahrscheinlichkeit zuteilt, daß es ein α-Ereignis darstellt (PT1 = 0,5), so ermittelt Schritt 204 eine α-Zählwichtung von 0,375, da Pα · PT1 = (0,75). (0,5) = 0,375. Schritt 205 übergibt dieses Ereignis dem α-Speicher 71. Ebenso übergibt Schritt 204 dem Addierer 206 einen Wert von 0,375, da Pα · (-PT1) = (0,75) · (1 - 0,5) = 0,375. Der Addierer 206 bildet daraus das γ-Zählgewicht und übergibt es an Schritt 207. fn unserem Beispiel ergibt sich: Pγ + Pβ (1 -PT2) + Pα · (1 -PT1) = 0,25 + 0 + 0,375 = 0,625. Schritt 207 reicht dieses Ergebnis weiter an den γ-Speicher 73.

Eine Bedienperson ist dafür verantwortlich, zu entscheiden, ob das γ-Zählgewicht als ein gültiges Ereignis interpretiert werden muß oder als Hintergrundstrahlung. Falls z. B. für den Bediener nur α- und β-Ereignisse von Interesse sind, so würde die Bedienperson die γ-Ereignisse als Hintergrund betrachten. Falls erwünscht, kann eine Kombination der ganzzahligen und gebrochenzahligen Verarbeitungsfunktionen in der Arbeitsweise des Digitalsignalverarbeitungssystems 70 verwendet werden. Zum Beispiel kann das Pulsformklassifiziersystem nur ganzzahlige Werte ausgeben, die dann mit einem gebrochenzahligen Wert von Burst-Unterscheidungstabellen gewichtet werden.

Die Speicher 71, 72 und 73 haben Adressen, die bestimmte Energiewerte darstellen. Der Inhalt jeder dieser Adressen stellt einen kumulativen Zählwert für ein bestimmtes Energie-Niveau dar. Der Takt-und-Steuer-Schaltkreis, wie er oben beschrieben ist, liefert ein Signal, das diese gespeicherten Werte erhöht. Diese Speicher liefern dann ein Spektrum von Werten zum Haupt-Computer 60 über die Busse 77, 78 und 79.


Anspruch[de]

1. Ein Szintillationsmeßsystem, um optische Ereignisse zu messen, die durch einen Szintillator als Folge eines radioaktiven Zerfalls eines Bestandteils oder von Bestandteilen einer zu messenden Probe (10) erzeugt wurden, umfassend:

eine Vorrichtung, um die Probe in einem Probenraum (11) zu haltern,

einen Szintillatorkristall (19), der diesem Probenraum gegenüberliegt,

eine Mehrzahl von Photodetektoren (12, 14), die außerhalb des Szintillatorkristalls angeordnet sind und optische Ereignisse nachweisen, die im Probenraum oder im Szintillatorkristall auftreten, und die diese optischen Ereignisse in elektrische Pulse umwandeln,

eine Vorrichtung zur Pulsanalyse, die die elektrischen Pulse von den Photodetektoren empfängt,

dadurch gekennzeichnet, daß

dieses Szintillationsmeßsystem wenigstens eine Strahlungsart aus α-, β-, und γ- Strahlung auswertet, unter Verwendung:

einer Vorrichtung (40), um die Energie dieser elektrischen Pulse zu bestimmen,

einer Vorrichtung (50), um diese elektrischen Pulse zu filtern und um die Zeit zwischen der Anstiegsflanke und der Spitze der gefilterten Pulse zu bestimmen (die "Peak-Zeit"),

einer Vorrichtung (30), um die Anzahl der Pulse innerhalb eines zu analysierenden Ereignisses zu bestimmen (die "Burst-Anzahl"), und

einer Auswerte-Einrichtung (70), um auf Grundlage der Pulsenergie, der Peak- Zeit, und der Burst-Anzahl das Maß zu bestimmen, mit dem diese elektrischen Pulse als Hinweis für α-, β- oder γ-Strahlung behandelt werden sollten.

2. Das Szintillationsmeßsystem aus Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Szintillationskristall (19) ein Bismuth-Germanat-Szintillationskristall ist.

3. Das Szintillationsmeßsystem aus Anspruch 1, ferner umfassend: eine Auslöseeinrichtung (26, 27, 28, 29), um die elektrischen Pulse von den Photodetektoren zu empfangen und zu bestimmen, welche Pulse analysiert werden sollen, und wobei die Pulsanalyseeinrichtung auf die Auslöseeinrichtung reagiert.

4. Das Szintillationsmeßsystem aus Anspruch 3, wobei die Auswerteeinrichtung (70) Tabellen mit Burst-Anzahl-Werten, die einer Vielzahl von Pulsenergie- Werten entsprechen, aufweist, um eine Unterscheidung zwischen β- und γ- Ereignissen und zwischen α- und γ-Ereignissen zu ermöglichen.

5. Das Szintillationsmeßsystem aus Anspruch 4, ferner umfassend: eine Einrichtung, die unter Verwendung dieser Peak-Zeit ermittelt, welche Tabelle verwendet werden soll, um zu bestimmen, ob ein nachgewiesener Puls als γ- Ereignis behandelt werden soll.

6. Das Szintillationsmeßsystem aus Anspruch 4, wobei diese Tabellen für jede Kombination von Pulsenergie und Burst-Anzahl Wahrscheinlichkeiten für α-, β- und γ-Ereignisse aufweisen, und die ferner eine Einrichtung aufweist, die unter Verwendung der Peak-Zeit versuchsweise Wahrscheinlichkeiten dafür ermittelt, daß ein Puls einem α-, β- oder γ-Ereignis entspricht, und eine Einrichtung (70), die unter Verwendung dieser versuchsweise ermittelten Wahrscheinlichkeiten, sowie der Pulsenergien und der Burst-Anzahl, die in diesen Tabellen gespeicherten Wahrscheinlichkeiten anpaßt.

7. Das Szintillationsmeßsystem aus Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung (26, 27, 28, 29) eine Einrichtung umfaßt, die die Pulsanalyseeinrichtung als Folge entweder des koinzidenten Nachweises von Pulsen an zwei Photodetektoren oder des Nachweises eines Puls-Bursts an einem oder mehreren Photodektoren innerhalb eines ausgewählten Zeitintervalls auslöst.

8. Das Szintillationsmeßsystem aus Anspruch 1, charakterisiert dadurch, daß die Einrichtung (50) zum Bestimmen der Peak-Zeit eine Einrichtung zum Filtern und Differenzieren der elektrischen Pulse umfaßt, und eine Einrichtung (53, 54, 55), um die Zeit zwischen der Anstiegsflanke und dem Nulldurchgang des differenzierten Pulses zu bestimmen.

9. Das Szintillationsmeßsystem aus Anspruch 1, weiter umfassend eine Einrichtung, um zu bestimmen, ob die Peak-Zeit eines Pulses mit einem α-, β- oder γ-Ereignis zusammenhängt.

10. Das Szintillationsmeßsystem aus Anspruch 1, wobei diese Pulsanalyseeinrichtung ferner eine Einrichtung (70) umfaßt, um unterscheiden zu können zwischen:

a) Pulsen durch Photonen, die vom flüssigen Szintillator im Probenraum (11) als Folge von β-Emissionen der Probe (10) ausgesandt wurden,

b) Pulsen durch Photonen, die vom flüssigen Szintillator im Probenraum (11) als Folge von α-Emissionen der Probe (10) ausgesandt wurden, und

c) Pulsen durch Photonen, die durch den Szintillatorkristall (19) als Folge von γ-Emissionen der Probe (10) ausgesandt wurden.

11. Das Szintillationsmeßsystem aus Anspruch 1, wobei der Szintillatorkristall (19) den Probenraum (11) umgibt.

12. Das Szintillationsmeßsystem aus Anspruch 1, bei dem wenigstens zwei Photodetektoren (12, 14) an gegenüberliegenden Seiten des Probenraumes (11) und außerhalb des Szintillatorkristalls (19) vorgesehen sind, um optische Ereignisse nachzuweisen, die im Probenraum (11) oder im Szintillatorkristall (19) auftreten, und um diese optischen Ereignisse in elektrische Pulse umzuwandeln.

13. Das Szintillationsmeßsystem aus Anspruch 1, wobei dieses Szintillatorkristall (19) die Form eines Zylinders aufweist, der sich zwischen den Flächen eines Paares von gegenüberliegenden Photodetektoren (12, 14) erstreckt, wobei dieser Zylinder eine Bohrung aufweist, die sich durch einen mittleren Bereich des Zylinders erstreckt und transversal zur Achse des Zylinders verläuft, und dadurch den Probenraum (11) bildet.

14. Das Szintillationsmeßsystem aus Anspruch 12, ferner umfassend: einen Reflektor (22), der sich durch diesen zylindrischen Szintillatorkristall (19) erstreckt und dabei durch die Achse des Probenraumes und transversal zur Achse des Zylinders verläuft, um ein Übersprechen (cross talk) zwischen den gegenüberliegenden Photodetektoren (12, 14) zu vermeiden.

15. Das Szintillationsmeßsystem aus Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Szintillatorkristall (19) transparent für Szintillationen ist, die durch einen Szintillator innerhalb des Probenraumes (11) ausgesandt wurden, so daß diese Szintillationen durch die Photodetektoren (12, 14) nachgewiesen werden können.

16. Eine Szintillationsmeßmethode, um optische Ereignisse zu messen, die durch einen Szintillator als Folge eines radioaktiven Zerfalls eines Bestandteils oder von Bestandteilen einer zu messenden Probe (10) verursacht werden, mit den Schritten:

Einbringen der Probe (10) in einen Probenraum (11) mit einem der Probe gegenüberliegenden Szintillatorkristall (19),

Nachweis von optischen Ereignissen, die in der Probe (10) oder im Szintillatorkristall (19) auftreten und Umwandeln dieser optischen Ereignisse in elektrische Pulse,

dadurch gekennzeichnet, daß

eine Analyse der elektrischen Pulse erfolgt zur Ermittlung der Pulsenergien, der Zeit zwischen der Anstiegsflanke und den Spitzen der Pulse, nachdem die Pulse gefiltert wurden, und der Anzahl der Pulse, die in einem Ereignis auftreten, und daß

die Ergebnisse des Analyseschrittes ausgewertet werden um zu ermitteln, in welchem Maß diese Pulse als α-, β- oder γ-Ereignisse einzustufen sind.

17. Die Methode aus Anspruch 16, ferner den Schritt umfassend, daß ermittelt wird, welche Pulse vor dem Analyseschritt untersucht werden sollen.

18. Die Methode aus Anspruch 17, dadurch charakterisiert, daß die Pulse, die analysiert werden sollen, entweder durch den koinzidenten Nachweis der optischen Ereignisse bei zwei verschiedenen Photodetektoren identifiziert werden oder durch den Nachweis eines Bursts von optischen Ereignissen bei einem oder mehreren Photodetektor innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls.

19. Die Methode nach Anspruch 18, wobei der Auswerteschritt umfaßt: Nachschlagen der aktuellen analysierten Werte von Burst-Anzahl und Energien in einer vorbestimmten Tabelle mit Burst-Anzahl-Werten und Arten von Strahlungsereignissen, die den verschiedenen Sätzen von Werten entsprechen.

20. Die Methode nach Anspruch 16, wobei der Auswerteschritt umfaßt: das Nachschlagen der aktuellen ermittelten Peak-Zeit in einer vorbestimmten Tabelle mit Peak-Zeiten und Arten von Strahlung, die verschiedenen Peak-Zeiten entsprechen.

21. Die Methode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe ein niederenergetisch β-strahlendes Isotop enthält.

22. Die Methode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe wenigstens zwei verschiedene Isotope aus der Gruppe von α-emittierenden Isotopen, β-emittierenden Isotopen und γ-emittierenden Isotopen enthält.

23. Die Methode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Szintillatorkristall (19) ein Bismuth-Germanat-Kristall ist.







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