DE2025473A1

DE2025473A1 -

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Publication number: DE2025473A1
Application number: DE19702025473
Authority: DE
Priority date: 1969-05-26
Filing date: 1970-05-25
Publication date: 1970-12-23
Also published as: FR2048606A5; BE750933A; GB1264454A; JPS521273B1; NL7007572A; CA928822A; DE2025473B2; US3652855A; DE2025473C3

Description

r:

PH 3231 -37/G-

John Armin Mclntyre, 2316 Bristol Street, Byren, Texas, und

Dvri'ght Proffer öaylör, 1220 V/estover Street, College Station, Texas,

Verfahren zum Codieren eines Strahlungs-

und Codiergerät

Die iirfindun^ betrifft ein Verfahren zum Codieren eines Strahlun/isenergiemusters, sowie ein Codiergerät. Allgemein ei-paet sich die ^rfindun# für das Gebiet der elektronischen bilddarcjt,ellung, insbesondere für Systeme zum .irapfan^en und elektronischen Verstärken vow iHrä'-ilun.gsbj.ldern mit Hilfe einer codierenden Faser optik.

009852/U98 . _BAD

Bei der fotografischen und elektronischen Bilderzeugung· ist es schwierig, kleine _f schwache Bilder zu empfangen und vergrößert und verstärkt zu reproduzieren. :3s sind schon verschiedene elektronische Einrichtungen entwickelt worden, z.B. Fernsehkameras und Bildverstärkerröhren, welche die genannte Aufgabe in gewissem G-rad lösen. .!Sine Fernsehkamera erzeugt zwar genügend große und helle Bilder, kann aber infolge ihrer "begrenzten ümpfindlichkeit schwache Signale nicht mehr empfangen. Dagegen können Bildverstärkerröhren auch noch relativ schwache Bildsignale empfangen, doch sind Größe und Helligkeit der von ihnen erzeugten Bilder begrenzt. Man kann mit vorhandenen Einrichtungen Systeme aufbauen, welche den gewünschten Zweck erfüllen, di& bisher . vorgeschlagenen Systeme dieser Art haben sich auf dem Markt aber nicht durchgesetzt, weil sie zwangsläufig sehr groß und sehr, teuer sind.

Mn wichtiges Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines praktischen Systems, welches die Vorteile von Fernsehkamera und Bildverstärkerröhre vereinigt und eine Bildvergtärkereinrichtung· aufweist, die eine höhere Empfindlichkeit sowie ein besseres örtliches Auflösungsvermögen besitzt und imstande ist,, ein kleines schwaches Strahlungsbild zu empfangen bzw. erfassen und es in ein Bild von beliebiger Größe und Helligkeit umzuwandeln.

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Ein Verfahren zum Codieren eines Strahlungsenergiemusters ist erfindungsgeraäß dadurch gekennzeichnet, daß das Muster in diskrete Flächenelemente zerlegt wird, die in Spalten und Zeilen angeordnet sind, wobei an jeder Seite des Musters mindestens Ii dieser Flächenelemente vorhanden ist, daß von jedem dieser Flächenelemente dort vorhandene Energie in η Teilmengen abgezogen wird, daß n/2 dieser Teilmenge zur Kennzeichnung der Zeile und n/2 dieser Teilmengen zur Kennzeichnung der Spalte verwendet werden, zu denen das Flächenelement gehört, wobei η eine ganze Zahl größer als zwei ist, und daß die genannten Teilmengen in verschiedenen Kombinationen mehreren Signalgebern zugeführt werden, so daß mit Hilfe von n„N Signalgebern die Zelle und Spalte angezeigt werden können, zu denen jedes Flächenelement gehört, von dem Energie abgezogen worden und das in einer Fläche von Kⁿ Flächenelementen angeordnet ist. .

Ferner schafft die Erfindung ein Codiergerät, das gekennzeichnet ist durch eine ώιergieeintrittsfläche, die in diskrete Flächenelemente zerlegt ist, die in Spalten und Zeilen angeordnet sind, wobei ein Teil dieser Fläche an jeder Seite mindestens W dieser Flächenelemente "besitzt, wobei in jedem dieser Flächenelemente eine Anzahl η von Energieleitern vorgesehen sind, von denen n/2 zum Kennzeichnen der Zeile und n/2 zum Kennzeichnen der Spalte dienen, au denen ein gegebenes Flächenelement gehört, und wobei η eine ganze Zahl größer als zwei ist, und durch Jnergiedetektoren, mit denen die Energieleiter in verschiedenen Kombinationen derart verbunden sind, daß n.I^; Detektoren einen Ausgang erzeugen, der die Zeile und Spalte für jeden energieempfangende Flrechenelement in einer Fläche von Kⁿ Elementen anzeigt.

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Brfindungsgemäß wird aufgrund eines Strahlungsbildes ein vergrößertes und verstärktes Bild erzeugt, indem die Strahlungsenergie von Flächenelementen des Bildes . empfangen und durch elektrische Signale codiert dargestellt wird, die dann zur. Auswertung und Bilddarstellung decodiert werden. Das System besitzt einen Bildübertragungsteil,, der das Bild in Form eines Lichtmusters empfängt und in codierter Form einem Bildwandler zuführt,, in welchem das codierte Lichtbild in elektrische Signale umgewandelt wird, die dann verstärkt werden. In einem Auswerteteil werden die verstärkten elektrischen Signale decodiert und rückumgewandelt, so daß

eine vergrößerte und verstärkte Bilddarstellung des ursprünglichen Bildes erhalten wird.

Der Bildübertragungsteil weist insbesondere eine .Faseroptik auf. Der elektrische Wandler kann aus einem Satz von Verfielfacherfotozellen oder ähnlichen lichtempfindlichen Verstärkern bestehen.,Die Fasern übertragen Licht von Flfichenelementen des Bildes auf die Vervielfacherfotozellen derart, daß die Adresse jedes Flächenelementes des Bildes durch Signale dargestellt wird. Wenn raan die Fasern in einer geeigneten Matrix anordnet, kann man die Anzahl der für die .Urzeugung der gewünschten Adressensignale erforderlichen Vervielfacherfotozellen auf ein Minimum herabsetzen.

Diese Anordnvr» der Fasern in einer geeigneten Matrix wird dadurch erzielt, daß die iSintrittsenden der Fasern eine Matrix bilden, in der jedem Flächenelement des

009852/H9 8.

1 * I * I

ι ι ι t

zu empfangenden Bildes eine Faser oder eine gegebene Anzahl von Fasern zugeordnet ist, und daß die einem Flächenelement zugeordneten Fasern mit je einer-Vervielfacherfotozelle verbunden sind, wobei mit jeder Vervielfacherfotozelle von verschiedenen Flächenelementen kommende Fasern in verschiedenen Kombinationen verbunden sind. Die Anzahl eier in einem gegebenen System erforderlichen Vervielfacherfotozellen ist von der Anzahl der einem Flächenelement zugeordneten Fasern und der Anzahl der Flächenelemente abhängig. Infolge der erfindungsgemäßen Matrixanordnung kann die erforderliche Anzahl der Vervielfacherfotozellen um viele Größenordnungen kleiner sein als die Anzahl der abzutastenden Flächenelemente.

Das in Form von elektrischen Signalen codierte Strahlungsbild kann dann verstärkt und in einem Auswerteteil verarbeitet werden. 3s ist eine Decodierschaltung vorgesehen, mit deren Hilfe das verstärkte elektrische Bild decodiert und zur Bilddarstellung einem Kathodenstrahloszillografen zugeführt wird.

Das erfindungsgemHße System Irann praktisch in allen .Fällen verwendet werden, in denen ein relativ kleines oder schwaches 3trahlungsbild empfangen und in Form eines vergrößerten und verstärkten Bildes repoduziert werden soll. Dabei umfaßt der .Begriff Strahlung sowohl elektromagnetische Energiestrahlung als auch Teilchenstrahlung.

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Weitere Merkmale -und Vorteile der üJrfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 schematisch das erfindungsgemäße System bei Verwendung zusammen mit einem Gerät zur Röntgendiagnostik,

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils des Systems von Fig. 1 mit einer bildempfangenden Faseranordnung, welche ein Lichtsignal von einem Szintillationsschirm empfängt,

Fig. 3 ein Schema einer Matrixanordnung der mit ; Vervielfacherfotozellen verburdenen Fasern,

Fig. Ja. ein Schema einer gegenüber Fig. T> angewandelten Anordnung mit verbesserter Bildauslösung,

Fig. A ein Diagramm der G-rö3e der ßintrittsfläche bzw. der lichtempfindlichen Flache und der Anzahl der erforderlichen Vervielfacherfotozellen als Funktion der Anzahl der Fasern pro Flächenelement der JJintrittsfläche,

Fig» 5 ein Diagramm eines Kostenvergleichs in · Abhängigkeit von der Größe der Bildein» trittsflMche bei Verwendung von Vervielfacherfotozellen mit einer Innenkathode von 009852/U98

o,3 Flächeneinheiten (Fß) zu je 6,4-5 cm² bzw. von Vervielfacherfoto zellen mit iündfenstern mit einem Durchmesser von 2 Längeneinheiten (LB) je 25,4 mm auftreten,

Fig. 6 ein Schaltschema eines Systems zum

Decodieren des Strahlungsbildsignals, zwecks bildlicher Darstellung auf einem Kathodenstrahloszillografen,

'Fig. 7 ein Schema der Verwendung des erfindungsge-npßen Systems zusammen mit einer kleinen Quelle radioaktiver Strahlung für die Dentaldiagnostik und

Fig. 8 einen Kollimator für eine andere' diagnostische Anwendung,

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ' ™ für die Verwendung- mit einem Gerät für die Röntgendiagnostik beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 schematisch dargestellt, wobei ein Patient 1 der von einer Röntgenstrahlungsquelle 3 könnenden Strahlung 2 ausgesetzt ist. Beim Durchtritt durch den Patienten 1 oder einen anderen bestrahlten Gegenstand werden die Röntgenstrahlen unterschiedlich absorbiert und abgelenkt, so daß auf der der iüintrittsseite der Strahlung 2 entgegengesetzten Seite ein Strahlungsmuster auftritt, das die Innenstruktur des Patienten oder Gegenstandes darstellt.

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2025A73

In einem üblichen Gerät für die Röntgendiagnostik
wird das Muster oder Bild der durch den Patienten
getretenen Strahlung auf einer fotografischen Platte
aufgezeichnet. Wenn diese entwinkelt worden ist, stellt sie eine Fotografie der Innenstruktur des untersuchten Patienten dar. Wenn das erfindungsgefäße System
für diesen Zweck verwendet wird, dient es ebenso wie
die fotografische Platte zum Aufzeichnen von Röntgen- und anderen Strahlen, doch kann seine Empfindlichkeit um einen Faktor von mehreren Hundert größer sein
als die der Platte, und das System ist zur sofortigen Darstellung eines vergrößerten und verstärkten Bildes geeignet.

Bei der "beschriebenen Anwendung des erfindungsgemäßen Systems besteht das von ihm zu verarbeitende Strahlungsbild vorzugsweise aus einem Photonenmuster.
Daher wird die fotografische Platte durch einen Szintillationsschirm 4 ersetzt, der auf Röntgenstrahlen
anspricht und beispielsweise NaJ-(Tl)' enthält.
Das Muster der durch den Patienten 1 getretenen Röntgenstrahlung wird von dem Szintillationssohirm 4 aufgefangen, der die Strahlung in ein·, entsprechendes
lichtSignalmuster umwandelt, das dann von dem erfindungsgemäßen System verarbeitet werden kann.

Das System arbeitet im allgemeinen wie folgt.
Zum Smpfang und Weiterleiten der Licbtsignale dient ein Bildübertragungsteil 5, der eine Anzahl von optischen Fasern aufweist _t deren Bintrittsenden in einer Matrix

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angeordnet und deren entgegengesetzte oünden mit einem elektrischen Wandler 6 verbunden sind. Der elektrische Wandler-6 "besitzt eine Anzahl von lichtempfindlichen Elementen, z.B.. einen Satz 6a von Vervielfacherfotozellen. Die Fasern sind in einer derartigen Matrix angeordnet, daß das von jedem Flächenelement des Szintillationsschirms 4 kommende licht/unter Erzeugung eines Adressensignals codiert wird,, indem es einer "bestimmten Kombination von Vervielfacherfotozellen des Satzes zugeführt wird. Das Adressensignal wird von den Vervielfacherfotozellen und anderen geeigneten Mitteln verstärkt, und an einen Auswerteteil 7 abgegeben, der beispielsweise eine Decodierschaltung besitzt, die bewirkt,, daß jedes Signal auf dem Leuchtschirm 8 eines Oszillografen an einer Stelle dargestellt wird, welche der Stelle entspricht, an der das entsprechende Lichtsignal auf dem Szintillationsschirm 4 erzeugt wurde.

Die Wirkungsweise des Systems wird anhand der nachstehenden, ausführlichen Beschreibung der einzelnen Teile des Systems besser verständlich.

Fig. 2 zeigt im einzelnen die Bintrittsstelle des erfindungs gemäßen Systems, d.h. dasiäintrittsende der 'Faseroptik. Die üJintrittsenden der Fasern 9 bilden eine ebene Matrix 9a und sind an der Austrittsfläche 4a des Szintillationsschirms 4 befestigt. Wenn ein Röntgenstrahl beispielsweise an der Stelle X eine iäzintillation bewirkt, gelangt Licht 10 an die Äustrittsfläche 4a des Schirmes 4. Die auf dem Szintillator· 11 ■ auf treffenden Röntgenstrahlen bewirken eineiSzintillatlon, die zur Abgabe von Photonen etwa in einer Menge von zehn Photonen pro keV der von dem Szintillator 11 aufgenommenen üJnergie führt. ·

009852/U98

Da für medizinische Zwecke verwendete Röntgenstrahlen eine Energie im Bereich von 100 ke'V besitzen, erzeugt jeder von dem Szintillator 11 aufgefangene Röntgenstrahl etwa 1000 Photonen. Das Licht 10 enthält daher gewöhnlich etwa 1000 Photonen. Diese Photonen werden von jenen optischen Fasern empfangen, deren linden sich innerhalb der Basis des von dem Licht 10 gebildeten Kegels befinden, daß die optischen Pasern nur einen schmalen Lichtkegel empfangen können, z.B. etwa 6 °/q des von dem Szintillator 11 emittierten Lichtes. Bei jeder Szintillation übertragen die Pasern daher etwa 60 Photonen» Diese 60 Photonen werden auf alle Faserenden aufgeteilt, die an der Basis des Kegles 10 angeordnet sind, so daß jede Faser 9 weniger als 60 Photonen überträgt.

Wenn man beispielsweise an der Austrittsfläche 4a des Szintillationsschirms 4 eine Fernsehkamera zum Empfang des Szintillationsbildes verwenden und mit denselben Röntgenstrahlenenergien arbeiten würde,, wären 10 Rönt-

genstrahlen bzw. Photonen pro cm .s erforderlich, um auch nur den Rauschpegel der Orthikonröhre der Kamera zu erreichen. Man kann zwar mit Bildverstärkerröhren Signale empfangen, die weit unter diesem Pegel liegen, doch genügt die Austrittshelligkeit von Bildverstärkerröhren für die Betrachtung unter normalen Bedingungen nur, wenn 10 Röntgenstrahlen bzw. Photonen pro cn .s auf die iüintrittsfläche der Bildverstärkerröhre gelangen. Ferner kann eine Fernsehaufnahmeröhre kein Bild empfangen, das einen Durchmesser von mehr als etwa 41 mm hat. Bildverstärkerröhren sind für den Empfang von etwas größeren Bildern· geeignet. Das erfindungsge-naße System ermöglicht den Empfang von Bildern mit Abmessungen bis zu 5o8 mm und mehr. - ,.

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Um eine möglichst große Lichtmenge in einer gegebenen Faser 9 übertragen zu können, ist der Szintillator 11 gemäß Fig. 2 zweckmäßig so dick, daß der Durchmesser der Basis des Kegels 10 gleich dem Durchmesser eines Flächenelementes 12 ist", das eine gegebene Anzahl von Faserenden enthält. Da zwischen dem hygroskopischen _r KaJ-(Tl) enthaltenden Szintillator und den Fasern eine Glasscheibe 13 vorhanden sein muß, ist es notwendig, bei der Wahl der Dicke des Szintillators 11 auch die Dicke der Glasscheibe 13 mit zu berücksichtigen. Mit geometrischen Methoden kann man zeigen, daß die Dicke des Szintillator 11 zweckmäßig das 2,5-fache des Durchmessers des Flächenelementes und die Dicke der Glasscheibe zweckmäßig das o_r8-fache dieses Durchmessers beträgt, ./enn daher ein Flächenelement 12 einen Durchmesser von o,127 mm besitzt, mit dem eine angemessene räumliche Auflösung erzielt wird, soll die Dic'ke des Szintillators 0,33 mm und die Dicke der Glasscheibe etwa o,1 mm betragen.

Fig. 3 erläutert die Matrixanordnung der mit dem elektrischen Wandler 6 verbundenen Faser 9. Zum Codieren des Bildes werden die Fasern 9 derart angeordnet, daß jedes Flächenelement 12 der Austrittsfläche 4a des Szintillationsschirms 4 eine bestitrate Adresse enthält. Jeder mit einer Adresse versehene Lichtsignal kann in ein entsprechendes elektrisches Signal' umgewandelt werden. Dieses kann verstärkt, auf andere V/eise verarbeitet und dann dazu verwendet werden, das rückumgewandelte Signal an die seiner Adresse entsprechende Stelle der erzeugten Bilddarstellung zu führen.

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Gemäß Fig. 3 läßt sich die Eintrittsfläche'9a der Faseroptik in eine Anzahl von Flächenelementen 12 zerlegen. Der Bildwandler 6 besteht aus einem Satz 6a von Vervielfacherfotozellen 16, die eine Vertikaladressiergruppe 6b und eine Horizontaladressiergruppe 6c bilden.

Jedes Flächenelement 12 enthält die Enden 19 von mindestens zwei Fasern 9* -Bine dieser Fasern dient zur Horizontaladressierung und die andere zur Vertikaladressierung des Flächenelementes 1 2.. Wenn pro Flächenelement nur zwei Fasern vorgesehen sind, ist in dem Satz 6a pro Zeile und pro Spalte dar Flächenelemente eine Vervielfacherfotozelle vorgesehen, während alle Vertikaladressierfasern einer Zeile von Flächenelementen mit derselben Vervielfacherfotozelle in der Vertikaladressiergruppe 6c des Satzes 6a und alle Horizontaladressierfasern in ähnlicher Weise mit den Fotozellen der Horizontaladressiergruppe 6c des Satzes 6a verbunden sind. Empfängt laher eine bestimmtes Flächenelement 12 ein Lichtsignal, so werden zwei Vervielfacherfotozellen 16 erregt, von denen die eine zu der Vertikaladressiergruppe 6b des Satzes 6a gehört und die Teile angibt, zu der das Flächenelement 12 gehört, während die in andere zu der Horizontaladressiergruppe 6c des Satzes gehört und die Spalte angibt, zu der das Flächenelement .12 gehört. Daher geben die beiden Fotozellen genau die Adresse des Flrichenelementes des zweidimensionalen Bildes an.

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Wenn die jSintrittsfläche 9a auf jeder Seite neun Flächenelemente 12 "besitzt, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, wären bei zwei Fasern pro Flächenelement zum Adressieren alle einundachtzig Flächenelemente achtzehn Vervielfacherfotozellen erforderlich. Fig. 3 zweigt die Verwendung von vier Fasern pro Flächenelement, und zwar von zwei Fasern 9b für die Vertikaladressierung und von zwei Fasern 9c für die Horizontaladressierung. Stehen zum Adressieren eines Flächenelementes in jeder Richtung zwei Fasern zur Verfugung, so können diese mit zwei verschiedenen Vervielfacherfotozellen der entsprechenden Gruppe des Satzes verbunden werden, und zwar in solchen Kombinationen, daß auch mit einer kleineren Anzahl von Vervielfacherfotozellen 16 pro Gruppe des Satzes 6a für alle Flächenelemente 12 je eine Adresse erzeugt werden kann, Y/enn man gemäß Fig. 3 vier Fasern pro Flächenelement verwendet, kann eine äintrittsflache 9a mit neun Flächenelementen 12 auf jeder Seite mit Hilfe von zwölf Vervielfacherfotozellen 16 vollständig adressiert werden. Jede Vervielfacherfotozelle 1 6 ist mit einer Zahl 1 bis 6 oder einem Buchstaben A bis F bezeichnet. Am ünde 19 jeder Faser 9 ist durch eine Zahl oder einen Buchstaben angegeben, mit welcher Vervielfacher-•fotozelle 16 die betreffende Faser verbunden ist.

Die Anzahl der optischen Fasern pro Flächenelement, die Anzahl der Vervielfacherfotozellen, das Codierverfahren und die Abmessungen der ;jJintri_%ttsflriche stehen in bestimmter Beziehung zueinander. Jedes Flächenelement Ϊ2 der ÜJintritts fläche 9a enthält eine rrer ade Anzahl η von Faserenden 19, von denen n/2 zur iiorizontaladressierung und n/2 zur Vertikaladresoiarun^ ^die«e^Q^J gfxj .ji^ji jellung der Win-

-H-

trittsflache 9a kann die Matrix aus Teilquadraten, ZoB, 14 in Fig. 3, aufgebaut werden, die auf jeder Seite N Flächenelemente besitzen. Zum Adressieren einer derartigen Matrix sind Vervielfacherfotozellen in einer Anzahl P=n.N erforderlich und zwar N₉h/2 Fotozellen in der Horizontaladressiergruppe und N,n/2 Fotozellen in der Vertikaladressiergruppe. Man kann die Fasern und Vervielfacherfotozellen jedoch in verschiedenen Kombinationen so verbinden, daß mit Hilfe von n„H Vervielfacherfotozellen Nⁿ Flächenelemente adressiert werden können« Wenn man mit P Vervielfacherfotozellen eine vollständige Adressierung der Flächenelemente in einer Matrix von Eⁿ Flächenelementen erzielen kann, lassen sich die Be-'Ziehungen für eine Matrix mit T Flächenelemonten auf jeder Seite mathematisch wie folgt ausdrucken:

P = n.F (V)

T = W² (2)

Bei zwei Fasern pro Flächenelement (n=2) und neun Flächenelementen pro Teilquadrat (N==9), wie vorstehend angegeben wurde, beträgt daher die Anzahl der zum Adressieren erforderlichen Vervielfacherfotozellen n.N =- 18 und die -Anzahl der Flächenelemente Kⁿ = 81. In der in Fig. 3 gezeigten Anordnung, in der n=4 und N=5 ist, braucht man zwölf Vervielfacherfotozellen 16. Dabei kann in einer Matrix mit neun Flächeneiementen auf jeder Seite bzw. insgesamt 81 Flächenelementen jedes Flächenelement 12 einzeln adressieren.

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Man erkennt, daß iSintrittsflachen mit sehr verschiedenen Flächeninhalten verwendet werden können.Der Flächeninhalt der Eintrittsfläche ist jedoch durch den Flächeninhalt der lichtempfindlichen Fläche des Satzes der Vervielfacherfotozellen begrenzt, da jede an der £)intrittsfläche vorgesehene, optische Faser mit ihrem anderen 3nde auf der lichtempfindlichen Fläche einer Vervielfacherfotozelle angeordnet ist» Die rationellste Verwendung der Vervielfacherfotozellen wird daher ermöglicht, wenn die Austrittsfläche des Szintillationsschirms, die ülintrittsfläche der Fasermatrix und die lichtempfindliche Fläche des Satzes von Vervielfacherfotozellen denselben Flächeninhalt haben. Zum Optimieren der Größe eines Systems und des dafür erforderlichen Aufwandes müssen nachstehende Beziehungen berücksichtigt werden.

Wenn ein einzelnes Flächenelement der iJintritssfläche die Seitenlange d besitzt, hat die üintrittsfläche eine Seitenlänge T.d, wobei T die Anzahl von Flächenelementen auf einer Seite ist. Aus der Gleichung (2) ergibt sich:

s = d.K^ß/² (5)

Der Gesamtflächeninhalt der lichtempfindlichen Fläche des Satzes der Vervielfacherfotozellen ist gleich A.P, wobei A der Flächeninhalt der lichtempfindlichen Fläche einer Vervielfacherfotozelle und P die Anzahl der Vervielfacherfotocellen ist_o '.Venn bei P Ve !-vielfacher fotoseilen die Obergrenze far s gleich L ist, dann ist

L = PoA oder, beim Einsetzen in die Gleichung (1),

Ii² = -K.n.A (4)

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Durch die Kombination der Gleichung- (3) und (4) erhält man einen Ausdruck für die Obergrenze L für eine Eintrittsfläche in Abhängigkeit von der Seitenlänge d des einzelnen Flächeneleraentes, der Anzahl p. der Fasern pro Flächenelement und des Flä cheninhaltes A der lichtempfindlichen Fläche einer mit den Faserenden verbundenen Vervielfacherfotozelle, wie folgt:

In Fig. 3 ist die Anordnung der Faserenden nur beispielsweise dargestellt* Die großen Abstände zwischen den Fasern in den einzelnen Flächenelementen wurden natürlich zu einer relativ schlechten Auflösung des Bildes führen. Bei einer praktisch ausgeführten Matrix können die Fasern so nahe wie möglich beieinander angeordnet sein, beispielsweise in einer Anordnung der in Fig. 3 gezeigten Art.

Dank einer derartigen Anordnung von nahe beieinanderliegenden Faserenden erhält man sehr kleine Flächenelemente und daher eine optimale Auflösung.

₍₅₎

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Die Eintrittsfläche "braucht nicht unbedingt quadratisch zu sein; sie kann sowohl gekrümmt als auch eben verlaufen.

Nachstehend wird der Bildwandler 6 beschrieben.

In dem Detektorsatz 6a kann man die meisten vorhandenen fotoelektrischen Detektoren verwenden. Unter den Gesichtspunkten von Empfindlichkeit und Kosten erzieltjman vonjallen zur Verfügung stehenden Bauelementen die besten Ergebnisse wahrsc'heinlich mit einer üblichen Vervielfacherfotozelle Typ 931A, die eine lichtempfindliche Fläche mit dem Flächeninhalt A = 0,3 FJ3 besitzt, üls wurde vorstehend angegeben, daß man bei d = 0,00 5 LjS eine genügend gute örtliche Auflösung erhält. Diese Werte und die durch die Gleichungen (2), (4) und (5) ausgedrückten Beziehungen führen für P und L zu Werten, die in Fig. 4 für verschiedene Werte von η durch die Kurven 15 und 17 dargestellt sind.

Aus Fig. 4 geht hervor, daß bei einer Zunahme von η die Abmessung· L der JJintrittsf lache auf einige Zentimeter abnimmt» Die Anzahl P der Vervielfacher- -fotozellen nimmt noch schneller ab, weil P = L /A ist. Hinsichtlich der Kosten sind daher die Kosten der Vervielfacherfotozellen relativ unwichtig, wenn η einen Wert von 4 oder mehr hat_f so daß offenbar Matrizen mit n=4 vorzuziehen sind, wenn die Kosten von entscheidender Bedeutung sind.

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Die Wahl von n=4 wird jedoch dadurch begrenzt,, daß für die Seitenlänge der Eintrittsfläche eine Obergrenze L = 6,6 LE festgelegt wurde. Wenn die -jJintrittsfl^che größer sein und beispielsweise eine Seitenlänge von 2o LJl haben soll,, muß man n=2 wählen oder eine größere Matrix aufbauen, die aus neun Eintrittsflächen von je 6,6 χ 6,6 LJa besteht«, In diesem Pail sind neunmal soviel Vervielfacherfotozellen erforderlich wie bei einer Ein- Wk trittsfläche mit einer Seitenlänge von 6,6 LE.

Da aus der grafischen Darstellung in Fig. 4 hervorgeht, daß für die Fläche mit der Seitenlänge von 6,6 LB 145 Vervielfacherfοtozellen erforderlich sind,

braucht man mit n=4 bei einer Seitenlänge von 2o LE für die Fläche 9 x 145 = 130 5 Vervielfacherfotozellen. Wenn man dagegen bei einer Seitenlänge von • 20 LB der Eintrittsfläche n=2 wählt, wird die Anordnung gegenüber der größten Abmessung von L=12O LS verkleinert. Da gemäß Gleichung (1) P = n„N und gemäß Gleichung^) s = d°Nⁿ' ISt₅, erhält man bei η = 2 für P den Wert 2s/d. Durch eine Verkleinerung m von s um den Faktor 6 auf 20 LE wird daher P um denselben Faktor auf 8000 verkleinert. Demgegenüber ist das System m n=4 zweckmäßiger. . ■'

Sine rationellere Verv/endung von Vervielfacherfotozellen wird durch solche Fotozellen ermöglicht, deren lichtempfindliche Fläche einen größeren Flächeninhalt A besitzt, beispielsweise durch die üblichen Verviel-

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facherfotozellen mit einem ßndfenster von 2 L3 ■

Durchmesser. Aus Gleichung (5) erkennt man, daß

2/3

tei n=4 der Wert für L proportional A ^IJ ist. Die Verwendung üblicher Vervielfacherfotozellen

mit einem Durchmesser von 2 LE anstelle der vorstehend erwähnten Vervielfacherfotozellen Typ 931A führt daher zu einer Vergrößerung von L um den Faktor 4,6, so daß Sintrittsflächen mit einer Seitenlänge von "bis zu 30 Iß möglich sind.

Die mit Eintrittsflachen von verschiedenen Seitenlängen verbundenen Kosten sind in Pig. 5 miteinander verglichen. Dabei ist angenommen, daß die Ver vielfacherfotozellen mit einem Durchmesser von 2 LB etwa fünfmal so viel kosten-wie die Fotozellen Typ'931A mit einer lichtempfindlichen Fläche von' 0,3 F3, d.h., daß die kleineren Fotozellen je 10 Geldeinheiten Dollar, .z.B. und die größeren Foto zellen je 50 Geldeinheiten koeten.

Die ausgezogene Kurve 20, welche die Kosten der Ver vielfacherfotozellen Typ 931A darstellt, hat zwei Teile 21 und 22. Der eine Teil 21 gibt die Kosten an, die auftreten, wenn s größer als 6,6 L3,. aber kleiner als 20 L3 ist, entsprechend der Formel:

Kosten/10 = P = ³ . 145 = 3,32 s² (6)

6,6

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Dies ist darauf zurückzuführen, daß die erforderliche Anzahl der Flächen von je 6,6 χ 6,6 LE von

ρ
s abhängig ist.

Der andere Teil 22 der Kurve 20 gilt für jene Fälle, in denen s kleiner ist als 6,6 LS, weil dann die Beziehung nach der Gleichung (3) gilt, die besagt, daß s= d.N² ist. Da P =- n.W = 4M ist, entspricht dieser Teil der Kurve der Funktion:

Kosten/10 = P = 4 (s/d)¹^² = 56 . 4s¹/² (7)

Die Kurve 20 für die Kosten der Fotozellen 9J1A steigt daher langsam auf einen Wert von 1450 Geldeinheiten für eine Seitenlänge s unter 6,6 LE und nimmt dann proportional mit s bis auf einen Wert von 13 280 Geldeinheiten bei s = 20 LE zu.

Die Kurve 30 für die Vervielfacherfotozellen mit einem Durchmesser· von 2 LB reicht bis s = 30 LB und entspricht der Gleichung (7)» wobei jedoch P s=- Kosten/10 anstatt von Kosten/50 ist.

Bei einem Vergleich der Kurven 20 und 30 in Fig. erkennt man, daß die Verwendung der größeren Vervielfacherfotozellen nur zu Ersparnissen führt, wenn die Eintritts- und die lichtempfindliche Fläche einen sehr großen Flächeninhalt haben, ßs müssen aber auch die Kosten der elektronischen Einrichtungen berücksichtigt werden, die pro Verviel-

009852/H98

fotozelle des Satzes erforderlich sind. Diese Einrichtungen kosten pro Vervielfacherfotozelle etwa ebensoviel wie eine Vervielfacherfotozelle 931A. Daher sind die Kosten des Systems mit den Vervielfacherfotozellen Typ 931A doppelt so hoch wie vorstehend angegeben, während die Kosten des Systems mit den größeren Vervielfacherfotozellen mit einem Durchmesser von 2 LB nur um etwa 20$ erhöht werden. Die gestrichelten Kurven 23 und 31 stellen

die G-e samtkos ten von Systemen dar, in denen klei- λ

nere bzw. größere Vervielfacherfotozellen verwendet werden» Bei einer Betrachtung der Kurven 23 und 31 erkennt man, daß bei .Eintrittsflächen mit einer Seitenlänge unter 14 L-S die Fotozellen 931A wirtschaftlicher sind. Im Falle größerer ßintrittsflachen sind die größeren Fotozellen mit einem Durchmesser von 2 LB vorzuziehen.

Aus der Gleichung (3) geht ferner hervor, daß bei einem gegebenen Codiersystem, d.h. wenn η und N festgelegt sind _r die größte Seitenlänge L der ßintrittsfläche der Seitenlänge d des Flächenelementes proportional ist, so daß man auf Kosten der örtlichen Auflösung eine größere Bintrlttsfläche verwenden kann, -Man kann daher die Kosten herabsetzen, wenn man d vergrößert, wobei die örtliche Auflösung verschlechtert wird. vVenn beispielsweise für eine Bintrittsfläche n=4 ist und s festliegt, ergibt sich aus

ο
der Gleichung (3), daß h = s/d, und aus der Gleichung (2), daß P = n.rJ = 4N ist. Aus der Kombination dieser Beziehungen ergibt sich P = 4 . (s/d) ' , P nimmt daher mir mit der Quadratwurzel der Seitenlänge des Flächenelementes ab. Um die Kosten um den Faktor 2 herabzusetzen, muß daher die Seitenlänge des Flächen-

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elementes def Eintrittsfläche vim einen Faktor 4 auf 0,0 2 LS herabgesetzt werden. Dagegen braucht man zu einer Verbesserung der Auflösung um den Faktor 4 die Kosten der Vervielfacherfotozellen nur zu verdoppeln.

Im Betrieb wandelt der Bildwandler 6 das empfangene m Strahlungsbildmuster, das von dem Bildübertragungsteil 5 codiert wurde, in elektrische Signale um, Dänach können die elektrischen Signale in den Vervielfacherfotozellen und den ihnen zugeordneten Verstärkern verstärkt und dann zur Weiterverarbei-• tung abgegeben werden» Man erkennt _r daß jedes der elektrischen Signale einen bestimmten, winzigen Anteil des empfangenen Strahlungsmusters darstellt, so daß dieses genauso verarbeitet werden kann wie ein elektrisches Signal. Das Muster kann daher im Zuge _β seiner Verarbeitung verstärkt, analysiert, erneut codiert oder geschwächt werden. Mann kann die elektrischen Signale) in einem Rechner oder dauerhaft, ™ ■ beispielsweise auf einem Magnetband, speichern oder sie gemäß Fig. 1 sofort einem Auswerteteil 7 zuführen.

Die elektrischen Signale können auf viele verschiedene Arten ausgewertet werden. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Signale zur sofortigen Reproduktion des Strahlungsbildes mit Hilfe des Kathodenstrahloszillografen 8 verwendet.

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Figo 6 zeigt eine Decodierschaltung 40 zum Decodieren der elektrischen Signale derart, daß das Bildmuster auf dem Leuchtschirm des Oszillografen 8 erzeugt wird.

Der Klarheit halber ist nur jener Teil der Schaltung gezeigt, der zum Decodieren der Signale dient, die von der Vertikaladressiergruppe des Satzes der Vervielfacherfotozellen kommen. Nur dieser Teil Λ

wird beschrieben. Bs versteht sich, daß die gleiche Schaltung auch zum Decodieren der Signale dienen kann, die von der Horizontaladressiergruppe des Satzes der Vervielfacherfotozellen kommen.

Die Schaltung 40 besitzt eine Anordnung von elektronischen Schaltern 41, die in gleichen Abständen in einem Spannungsteilernetzwerk 42 angeordnet und mit je einem Widerstand 45 von 10 kOhm in Reihe geschaltet sind. Jeder Zweig-des Spannungsteilernetzwerks enthält eine Reihenschaltung von Widerständen 44 von je 1 kOhra. Der Ausgang 45 des Netzwerks ist mit den Vertikalablenkplatten 46 des Oszillografen 8 verbunden.

Der Ausgang 45 des Netzwerks ist außerdem gemeinsam mit dem Ausgang 47 der Decodierschaltung für die Horizontaladressierung mit einem UND-Gatter 48 verbunden, dessen Ausgang· einem Nachbeschleuniger 49 des Kathodenstrahloszillografen 8 zugeführt wird. Der Ausgang 47 der Horizontaldecodierschaltung ist ferner mit den Horizontalablenkplatten 50 des Oszillografen 8 verbunden.

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Dem Spannungsteilernetzwerk 42 ist eine Gleichstromquelle 51 mit einer Gleichspannung von 10 V parallelgeschaltet. Zwischen dem !Netzwerk 42 und der Vertikalablenkplatte 46a liegt eine kleine Wechselstromspannungsquelle 52 mit einer Wechselspannung von etwa 1 V und 60 Hz. Die elektronischen Schalter 41 sind mit*je zwei Vervielfacherfotozellen der Spaltenadressiergruppe verbunden und betätigbar, wenn diese beiden Vervielfacherfotozellen gleichzeitig Signale abgeben. Die mit jedem Schalter verbundenen Vervielfacherfotozeilen sind in Tig. 6 durch die Zahlen und Buchstaben angegeben, die in den Kreisen 53 ersichtlich sind.

Wenn im Betrieb eine Szintillation beispielsweise gegenüber Jenem Flächenelement der Eintrittsfläche 9a auftritt, das die horizontale Koordinate 3B und die vertikale Koordinate 6D hat, erzeugen die mit dem Flächenelement verbundenen Vervielfacherfotozellen gleichzeitig Ausgangssignale. Die von den Vervielfacherfotozellen 6 und D gleichzeitig abgegebenen Signale bewirken dann, daß der zugeordnete elektronische Schalter 41a in dem Vertikaldecodiernetzwerk 1us lang geschlossen wird. Durch Schließen dieses Schalters 41a.wird das Potential des Spannungsteilers, der aus einer Reihenschaltung von Widerständen von je 1k0hm besteht, über den Ausgang 45 an die Vertikalablenkplatten des Oszillografen 8 angelegt. Da der Schalter 41a im dritten der neun Zweige der Schaltung angeordnet ist,, beträgt das Ausgangspotential des Spannungsteilers 3/9 χ 10 V. Wenn der Oszillograf 8 so eingestellt ist, daß ein Impuls von 10 V- den Strahlauftreffpunkt zum oberen Rand des Leuchtschirms ablenkt, bewirkt das Schließen des Schalters 41, daß der Strahlauftreffpunkt um einen Betrag· aufwärts abgelenkt wird, der 3/9 der Vertikalabmessung des Leuchtschirms entspricht. 009852/1498

Gleichzeitig führt die Erregung der Vervielfacherfotozellen 3 und B in der Horizontaladressiergruppe zur Erzeugung eines Signals,, das den· Strahlauftreffpunkt des Oszillograf en um einen Betrag nach rechts ablenkt,, welcher 8/9 der Horizontalabmessung des Leuchtschirms entspricht. Da das Horizontal- und das Vertikalablenksignal gleichzeitig auftreten, öffnet das UM)-Gatter 48 und der Nachbeschleuniger 49 des Oszillografen tritt in Tätigkeit. Der Strahlauftreffpunkt liegt an einer Stelle _r die einer Vertikalablenkung um 3/9 des Gesamtwertes und einer Horizontalablenkung 'um 8/9' des Gesamtwertes entspricht. Während 1 us erhält man daher einen hellen Punkt an einer Stelle, die diesen Koordinaten entspricht. Der Lichtpunkt auf dem Leuchtschirm des Oszillografen entspricht somit in seiner Bage dem Flächenelement 12a in Fig. 3. · .

Eine Szintillation in dem Bildmuster führt daher zum Erzeugen eines Lichtpunktes an einer entsprechenden Stelle des Leuchtschirms des Oszillografen 8. Da dessen Lichtpunkt jede gewünschte Helligkeit haben kann, wird eine an dem Szintillationsschirm 4 auftretende Szintillation von 60 Photonen in einen auf dem Leuchtschirm dee Oszillografen auftretenden Lichtpunkt von beliebiger Helligkeit umgewandelt.

Weil die Szintillation im Szintillator nur etwa 1 ps dauert, haben die elektrischen Signale, die den Vertikal- und Horizontalablenkplatten des Oszillografen zugeführt werden, dieselbe Dauer. Der Strahlauftreffpunkt des Oszillografen wird daher nur während dieses Zeit-

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raums um die erforderlichen Beträge horizontal bzw. vertikal abgelenkt und verstärkt; Danach kehrt der Lichtpunkt bzw, Strahl unverstärkt in seine Nullstellung zurück, bis das nächste Ablenksignal kommt. Bine Überschneidung der Darstellung der Scintillation auf dem Oszillografenschirm tritt erst auf, wenn die Szintillationen mit einer Frequenz von annähernd 1 MHz auftreten. Bine so hohe Szintillationsfrequenz ist für die Erzeugung eines einwandfreien Bildes auf dem Oszillografen 8 nicht erforderlich.

Die Decodierschaltung 40 gemäß Figo 6 kann auch gleichzeitig· Signale von Flächenelementen empfangen_r die zu mehreren Zeilen gehören. In diesem Fall soll die Ablenkung des Lichtpunktes des Oszillografen der durchschnittlichen Lage der betreffenden Flächenelemente entsprechen. Diese Fähigkeit ist bei der vorliegenden Anwendung dea Systems nicht wichtig, weil,. wie vorstehend erwähnt,, bei Energien im Bereich von 100 keV etwa 60 Photonen pro Szintillation erzeugt werden. Diese 60 Photonen werden auf η optische Fasern aufgeteilt, so daß jede Faser einer Vervielfacherfotozelle 60/n Photonen zuführt. Da die Vervielfacherfotozelle bei der Umwandlung von Photonen in ßlektronen mit einem Wirkungsgrad von etwa 10$ arbeitet,, erzeugt jede Fotozelle durchschnittlich nur 6/n Lichtelektronen "bzw, bei n»4 nur 1,5 Lichtelektronen.

Bei Röntgenstrahlenenergien im Bereich von 100 keV steht daher keine sehr große Zahl von Photonen zur Verfügung, und die Vervielfacherfotozellen erzeugen nur eine kleine Anzahl von Lichtelektronen,, so daß

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eine Lagedurchschnittsbildung nicht gut möglich ist.

Man kann einen derartigen Durchschnitt jedoch bilden, wenn mit größeren Energien gearbeitet wird, so daß die Anzahl der Lichtelektronen proportional höher ist.

Dies kann bei energiereichen Gammastrahlen der Fall sein, beispielsweise bei den Jod-Gammastrahlen von 360 keV, wie sie in der Medizin für die Diagnose von zu behandelnden Schilddrüsen verwendet wird. In diesem Fall kann man auch einen dickeren Szintillator verwenden, so daß sich der Photonenkegel über mehrere

Flächenelemente erstrecken kann und mehrere Vertikal- "

adressierfasern gleichseitig·Photonen empfangen.

Die Pecodierschaltung arbeitet; dann wie folgt: Es sei angenommen, daß die Vervielfacherfotozellen 4, D und B erregt und daher die ihnen zugeordneten elektronischen Schalter 41b und 41c geschlossen werden. An die beiden benachbarten Widerständen von je 1OkOhm wird dann ein Potential von 1/9 χ 10 V und die obere Vertikalablenkplatte 46a des Oszillografen wird auf ein Potential gebracht,, das in der Mitte zwischen den beiden anglegten Spannungen liegt. Wenn die in den beiden Flächenelementen angeordneten und mit den Vervielfacherfotozellen 4, D und B verbundenen Fasern Licht empfangen, gelangt daher an die obere Vertikalablenkplatte 46 a des Oszillografen ein Potential, das dem Durchschnitt der Potentiale entspricht, die Pich beim Empfang von Licht in nur je einem der beiden Flächenelemente ergeben wurden. Diese Durchschnittsbildung ist vorteilhaft. Wenn Photonen in drei Flächenelementen empfangen werden, wird ebenfalls der Durchschnitt der betreffenden Potentiale an die obere Vertikalablenkplatte 46a des Oszillografen angelegt. . . .' .

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Die angegebene Schaltung hat den Vorteil, daß die lage des Lichtpunktes des Oszillografen 8 von dem Durchschnitt der Lagen der die Photonen empfangenden Flächenelemente abhängig ist» Die Aufteilung der Photonen auf eine Anzahl von Flächenelementen führt daher nicht zu einer schlechteren Auflösung. Die kleine Wechselspannungsquölle 52 erzeugt eine Spannung mit einer Amplitude, die eine Schwingung des Lichtpunktes des Oszillografen um eine kleine vertikale Strecke bewirkt,, so daß eine auf die Größe der Flächenelemente zurückzuführende Körnigkeit der Bilddarstellung gemildert wird.

Das erfindungsgemäße Bildverstärkersystem kann für verschiedene Anwendungszwecke auf verschiedene Weise abgeändert werden.' Beispielsweise ermöglicht es die hohe Empfindlichkeit des Systems, für viele Diagnosefälle das Röntgengerät durch eine kleine Quelle von harmlosen radioktiven Grammstrahlen zu ersetzen. Gemäß Fig. ? kann ein Zahnarzt eine kleine Quelle radioaktiver Strahlung in den Mund eines Patienten einführen und das röntgenbildartige Durchstrahlungsbild der Zähne 62 mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Bildverstärkersystems 63 empfangen.

Man kann das Bildverstärkersystem 63 auch zum Bestimmen der Lage und Stärke von schwachen Quellen radioaktiver Strahlung verwenden, z.B. von Radiojod in einer medizinisch zu behandelnden Schilddrüse 64. G-em^.ß Fig. 8 ist es dazu notwendig, eine Stelle des Systems 63 mit einer Stelle in der Quelle 65 für radioaktive Strahlung zu korrelieren. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise einen Kollimator 66 mit zahl-

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reichen Lichtdurchlässen zwischen der Strahlungsquelle 65 und dem System SJ anordnen. Damit ein derartiger Kollimator seine Aufgabe erfüllt_r müssen seine Lichtdurchlässe mit den Faserenden in der Eintrittsfläche fluchten. Man kann einen derartigen Kollimator aus Fasern aufbauen, welche dieselbe Größe haben wie die Fasern des Bildverstärkers.

Vorstehend wurde ein Bildverstärkersystem beschrieben, das zum Nachweis von Röntgenstrahlen und Gammastrahlen und zur Bestimmung ihrer Lage dient _t doch ist die Anwendung des Systems nicht auf die vorstehend beschriebenen Zwecke beschränkt. Beispielsweise kamm man anstelle von Röntgenstrahlen auch Neutronen nach.wd.sen, wenn man einen geeigneten Szintillator bzw. Detektor verwendet. Man kann daher anstelle von Röntgenfotografien auch Neutronenfotografien erhalten. Ferner kann man Elektronenbilder verstärken, wie sie in einem Elektronenmikroskop auftreten. Auch andere Bilder von geladenen oder neutralen Teilchen lassen sich verarbeiten

Bs wurde bereits erwähnt, daß der Bildverstärker den großen Vorteil hat, daß das Bild in Form von elektrischen Impulsen codiert wird.. In manchen Anwendungen, z.B. bei der Fotografie von Blasenkamraerbildern bei Versuchen der Hochenergiephysik ist es sehr schwierig, die üblichen optischen Fotografien so zu codieren, daß sie im Computer verarbeitet werden können. Der vorstehend beschriebene Bildverstärker kann für diesen

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Zweck- verwendet werden, wenn das zu empfangende Lichtsignal in nur einem Flächenelement oder in mehreren einander benachbarten Flächenelementen in Fig. 3 ankommt.. Diese Forderung kann erfüllt werden, wenn man die Blasenkammer mit einem schmalen Lichtstrahl abtastet _r so daß die Lichtsignale in den verschiedenen Flächenelementen der Bildebene nacheinander ankommen.

Man erkennt daher, daß das erfindungsgemäße System Strahlungsbilder verarbeiten kann, die aus elektromagnetischen Strahlungsmustern, wie Röntgenstrahlen oder Grammas tr ahlen, oder aus geladenen Teilchen, wie Elektronen, Protonen, Alphateilchen, geladenen Atomkernen,' χ- oder p-Mesonen anderen Mesonen, oder unerwarteten bzw. wenig bekannten Teilchen (Strange Particles), wie Sigma-"iifci-lchen und dergleichen, ferner aus neutralen Teilchen, wie Neutronen, Neutrinos, Mesonen, oder wenig bekannten bzw. unerwarteten Teilchen (Strange Particles) wie Lambdateilchen.und dergleichen, oder aus Licht in Form von zeitlich nacheinander auf den Fasereintrittsenden auftreffenden Photonen bestehen.

Das erfindungsgemäße System kann zum Nachweis und zum Verarbeiten von Strahlungsbildern jeder Art verwendet werden, wobei die Strahlungsbilder aus einem Strahlungsenergie- oder einem Teilchenmuster bestehen und verschiedene Größen und Stärken haben können, sowie zur Reproduktion des empfangenen Bildes in verschiedenen Formen, einschließlich .einer vergrößerten und verstärkten bildlichen Darstellung.

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Dieses System zeichnet sich gegenüber dem Stand der Technik durch den bekannten Systemen durch vielseitigere Verwendbarkeit, geringen Raumbedarf und minimalen Aufwand aus.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche

i). Verfahren zum Codieren eines Strahlungsene.rgierausters, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster in diskreten Plächenel ementen zerlegt wird,, die in Spalten und Zeilen angeordnet sind, wobei an jeder Seite des Musters mindestens N dieser Flächenelemente vorhanden sind, daß von jedem dieser Flächenelemente dort vorhandene Energie in η Teilmengen abgezogen wird, daß n/2 dieser Teilmengen zur Kennzeichnung· der Zeile und n/2 dieser Teilmengen zur Kennzeichnung der Spalte verwendet werden, zu denen das Flächenelement gehört, wobei η eine ganze Zahl größer als zwei ist, und daß die genannten Teilmengen in verschiedenen Kombinationen mehreren Signalgebern zugeführt werden, so daß mit Hilfe von n.M Signalgebern die Zeile und Spalte angezeigt werden können, zu denen jedes Flächenelement gehört, von dem Energie abgezogen worden und das in einer Fläche von Mⁿ Flächenelementen angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, daß die Energie durch Röntgenstrahlen erzeugt wird ·

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3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie durch Gammastrahlen erzeugt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,, daß die Teilmengen der Energie durch die· Signalgeber in elektrische Signale umgewandelt und durch deren Auswertung eine Anzeige der relativen Lage der diskreten Flächenelemente des Musters erhalten wird, von denen Energie abgezogen worden ist.

.5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Signale verstärkt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5_r dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Signale gespeichert werden.

Codiergerät, gekennzeichnet durch eine Energieeintrittsfläche (9a),, die in diskrete Flächenelemente (12) zerlegt ist, die in Spalten und Zeilen angeordnet sind, wobei ein Teil (14) dieser Fläche (9a) an jeder Seite mindestens N dieser Flächenelemente (12) besitzt, wobei in jedem dieser Flächenelemente- (12) eine Anzahl n. von Energieleitern (9) vorgesehen sind, von denen n/2 zum Kennzeichnen der Zeile und n/2 zum Kennzeichnen der Spalte dienen, zu denen ein gegebenes Flächenelement (12) gehört, und wobei η eine ganze

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Zahl größer als zwei ist, und durch Energiedetektoren (16), mit denen die Energieleiter (9) in verschiedenen Kombinationen derart verbunden sind, daß n.U Detektoren (16) einen Ausgang· erzeugen, der die Zeile und Spalte für jedes energieempfangende Flächenelement- (12) in einer Fläche von Nⁿ Elementen anzeigt.

8, Codiergerät nach Anspruch 7, dadurch gekenn-• zeichnet, daß die Energieleiter (9) aus mehreren optischen Fasern bestehen und daß die Eintrittsfläche (Sa) von den in einer Matrix angeordneten Enden (19) der optischen Fasern (9) gebildet ist.

9» Godiergerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,, daß die Energiedetektoren (16) von mehreren lichtempfindlichen Einrichtungen gebildet sind.

1o, Codiergerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, zur Verwendung als für die Diagnose bestimmtes Strahlungsempfangssystem, gekennzeichnet durch einen Szintillationsschirm (4) zum Umwandeln eines Strahlungsenergiemusters in ein Lichtmuster, das von der Energieeintrittsfläche (9a) empfangen wird, durch eine Decodierschaltung (40), die aufgrund von aus den Energiedetektoren (16) kommenden elektrischen Signalen Ausgangsspannungen erzeugt, welche die relative Lage der

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den elektrischen Signalen entsprechenden Lichtsignale in dem Muster anzeigt, und durch einen von den Ausgangsspannungen gesteuerten Kathodenstrahloszillografen (8) zum Erzeugen einer dem Muster entsprechenden Bilddarsteilung.

11. Codiergerät nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Decodierschaltung (40) ein . Spannungsteilernetzwerk (42) mit einer parallel an eine Spannungsquelle (51) angeschlossenen Reihenschaltung von 7/iderständen (44) und mit mehreren parallelen Stromkreiszwigen (41„43) . aufweist _r die in gleichen Abständen an die Reihenschaltung (44) angeschlossen sind, so daß jeder Zweig (41,43) eine Spannung-abgreift, die der lage des Ansehaltpunktes des Zweiges (41,43) ih der Reihenschaltung- (44) proportional ist_r und daß alle diese Stromkreiszweige (41,43) an einen gemeinsamen Ausgang (45) der Schaltung (40) angeschlossen sind sowie in jedem Stromkreiszweig • (41,43) ein Schließschalter (41) angeordnet ist, der von den elektrischen Signalen derart betätigt wird, daß die an den Ausgang 45 angelegte Spannung die lage des den Signalen entsprechenden Flächenelementes (12) in dem Muster anzeigt.

12. Codiergerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Szintillationsschirm (4) aus KaJ-(Tl) besteht„

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