189370. lajstromszámú szabadalom • Orvosdiagonisztikai célokat szolgáló szcintilláció detektor beépített áramgenerátoros tápegységgel
1 189.370 2 A találmány táigya szdntilládós detektor beépített áramgenerátoros tápegységgel, mely alkalmas arra, hogy az orvosdiagnosztikai szdntilládós sugárzásmérő detektorokba beépítve, az ott alkalmazott fotoelektronsokszorozó működéséhez szükséges munkaponti feszültséget előállítsa. Nukleáris folyamatok, bomlások érzékeltetésének egyik módszere a szdntilládós detektálás. Az orvosi gyakorlat felfedezte a módszerben rejlő előnyös használható tulajdonságokat és megfelelő szigorításokkal a gyógyászatban felhasználja. A sugárzás - béta,gamma, neutron stb, hatására a szdntillátor anyagában fényvillanás keletkezik. A felvillanás erőssége arányos a sugárzás energiájával. Ezt a fényt érzékeli a fotoelektronsokszorozó katódja. A katód a fénykvantummal arányosan elektronokat emittál, melyeket a cső kb. 10” nagyságrendben sokszoroz és az anódján megjelenik az általunk feldolgozható töltésjel. A sokszorozást a dinódák végzik. A dinódák közötti feszültség csőtípustól függően 70-100 V értékre tehető, ami figyelembe véve a dinódák számát 900-1300 V feszültséget ad, a fotoelektronsokszorozó munkaponti feszültségét. A munkaponti feszültség változására változik a dinóda feszültsége, a dinóda feszültség változására változik a cső erősítése és ezzel együtt a kimenőjel amplitúdója. Tekintettel arra, hogy a cső feszültség-erősítés karakterisztikája nem lineáris, hanem exponenciális jellegű, a relatív kis tápfeszültség változásra a kimenőjel amplitúdója jelentősen megváltozik. Ez az oka annak, hogy szdntilládós technikában használható nagyfeszültségű tápegységek stabilitási jellemzői 104-es, vagy jobb paraméterekkel rendelkeznek. Ezek a tápegységek megjelenésükben vagy egybe vannak építve az orvosdiganosztikai analizátorral, vagy önálló egységet képeznek. A detektor igényétől függően képesek pozitív, vagy negatív nagyfeszültség kiadására. A fent említett nagy feszültség tartományban folyamatosan állíthatók, mivel a csatlakozó detektor munkapontja és a szükséges jelamplitudója is^ meretlen,egyedi beállítást kíván. A detektorok különbözőségéből következik, hogy minden detektorhoz egy nagyfeszültségű tápegységet kell alkalmazni. Ez több detektor rendszernél aránytalanul megnöveli a műszertérfogatot és a felvett teljesítményt, ezzel korlátozva az ilyen típusú rendszerek használhatóságát,elterjedését. Belső feszültségüket tekintve az ismert megoldásoknak a kimenetűk feszültség kimenet,amelyet megadott értéknél nem nagyobb árammal terhelve a szabályozó áramkör azt a spedfikált értékhatárokon belül tartja. Ezekben az áramkörökben a kisfeszültségű körből egy transzformátor állítja elő a szükséges nagyfeszültséget. Olyan megoldások is ismertek, melyekben egy spedálisan kiképzett transzformátor ferrorezonáns üzemmódban előstabilizálást végez. A transzformátor kimenetét egyenirányítva előáll a nyers nagyfeszültség,amit különböző módokon stabilizálnak. Ez történhet segédtekerccsel, áteresztő tranzisztorra, sönt szabályozással stb. Tartalmaznak egy referenda elemet és egy referenda osztót - melynek árama egy nagyságrendbe esik a detektor fogyasztásával, esetleg nagyobb annál - és ezek jeleit a hibajel erősítő bemenetéin összehasonlítva az erősítő kimenetén megjelenik a végrehajtó vezérlőjel. A felsorolt megoldások közös hátrányaként jellemezhetjük a rossz helykihasználást, a túlméretezett teljesítőképességet és Így a rossz hatásfokot. A műszerben úgymint a detektorban meg kel! teremteni a nagy feszültség használatának feltételeit, légközöket, kúszóáram utakat. A csatlakoztatás Is csak spedális csatlakozóval és vezetékkel oldható meg. A detektorok, azaz a mérőcsatornák számának növelése csak a nagyfeszültségű tápegységek darabszámának növelésével oldható meg. A detektorban található az íllesztőelektronika is, mely egy másik kis tápfeszültséget is igényel. Ezek a hátrányok szolgálnak indítékul arra, hogy a mindennapi orvosdiagnosztikai gyakorlat számára készítsünk egy olyan szdntilládós detektort,melyhez nem szükséges nagyfeszültségű tápegység, a fotoelektronsokszorozó működéséhez szükséges munkaponti feszültséget önmaga állítja elő, így mindössze egy kisfeszültségű tápforrásra van szüksége. A kimenőjel amplitúdóját a fotoelektronsokszorozó munkapontjának megválasztásával változtathatjuk belső beállítással. A találmány tárgya szdntilládós detektor beépített áramgenerátoros tápegységgel, célszerűen orvosdiagnosztikai feladatokhoz, amely egyen-váltófeszültség átalakítóval, fotoelektronsokszorozóval, követő erősítővel és áramgenerátorral van kialakítva. A találmány szerinti szdntilládós detektort azzal je lie me zh etjük, hogy az egyen-váltófeszültség átalakító első bemenete a tápfeszültséggenerátor bemenetével van összekapcsolva, kimenete pedig feszültségsokszorozó bemenetére van kapcsolva, amely feszültségsokszorozó egyik kimenete egy referenda áramkörön keresztül össze van kapcsolva az egyen-váltófeszültség átalakító második bemenetével, míg másik kimenete egy változtatható áramú kétpólus ellenálláshálózatra van kapcsolva, amely közvetlenül egy fotoelektronsokszorozó bemenetére van kapcsolva, amely fotoelektronsokszorzó egy követő erősítő bemenetével van összekötve, amelynek kímenete a berendezés kimenetét képezi. A találmány egyik előnyös kiviteli alakjával a fotoelektronsokszorozó munkapontját a dinóaaosztó hálózaton egy nagystabilitású változtatható áramú kétpólus áramgenerátor állítja be. Az áramgenerátornak nincs a detektorok közös potendáljával, a test potendállal sem közvetett, sem közvetlen kapcsolata és nem rendelkezik visszacsatolással a dinódaosztóról és áramának megváltoztatására egy beállító elemet tartalmaz. A találmány tárgyát a továbbiakban kiviteli példa és a csatolt ábra alapján ismertetjük részletesebben. Az ábra az orvosdiganosztikai szdntilládós detektor áramgenerátoros megoldásának egyik előnyös kiviteli alakjának blokkvázlatát mutatja be . A találmány szerinti detektorban egy egyen-váltakozó 1 feszültségátalakító váltakozó feszültséget állít elő és kimenete egy 2 feszültségsokszorozó bemenetére van kapcsolva. A 2 feszültségsokszorozó Uj kimeneté egy 3 referenda áramkörön keresztül mint Uc feszültség van az egyen-váltakozó feszültségalakítóra visszavezetve. A 3 referenda áramkör kimeneti Uç feszültsége és a 2 feszültségsokszorozó Ui kimeneti feszültsége biztosítja, hogy a 2 feszültségsokszorozó Uj kimenő feszültsége állandó szinten maradjon a 2 feszültségsokszorozó különféle terheltségi állapotában is. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
