Eine derartige Meßeinrichtung ist beispielsweise aus Y.

Shao, R. W. Silverman, S. R. Cherry,"Evaluation of Ha- mamatsu R5900 series PMTs for readout of high-resolu- tion scintillator arrays", Nucl. Instr. Meth. A 454 (2000), 279-299 und Y. Yoshizawa, H. Ohtsu, N. Ota, T.

Watanabe, J. Takeuchi,"The development and the study of R5900-00-M64 for scintillating/optical fiber read out", 1997 IEEE Nuclear Science Symposium Conference Record, Albuquerque, NM bekannt. Einfallende y-Strah- lung wird von einem Konverter in Lichtblitze um- gewandelt. Die Lichtblitze treffen auf eine Photoka- thode des MC-PMT auf. Infolgedessen treten Elektronen aus der Kathode aus und werden im Elektronenvervielfa- cher (Dynodenstufen) zu einem elektrischen Meßsignal verstärkt. Auf diese Weise ist es möglich, die Strah- lungsintensität sowie die Energie der Strahlung ortsab- hängig zu bestimmen.

Die bekannten ortsempfindlichen Meßeinrichtungen weisen den Nachteil auf, daß die einfallende Strahlung in Ab- hängigkeit vom Ort des Auftreffens der y-Strahlung auf den Konverter ein unterschiedlich starkes Meßsignal be- wirken. Durch diese apparativ bedingten, ortsabhängigen

Unterschiede werden erhöhte Anforderungen an die nach- folgende Elektronik gestellt.

PMT können kleinste Lichtereignisse in elektrische Sig- nale umwandeln, indem einzelne, von Photonen ausgelöste Elektronen im Vakuum der Photomultiplier-Röhre be- schleunigt werden und an sogenannten Dynoden eine Lawi- ne von Sekundärelektronen erzeugen. Bei Vielkanal- Photomultipliern (kurz MC-PMT genannt) sind die elekt- ronenvervielfachenden Stufen (Dynoden) zu einzelnen Ka- nälen ausgebildet. Jedem Eintrittsbereich auf der Pho- tokathode ist somit ein Anodenpin am Ausgang zugeord- net. Der MC-PMT verhält sich damit wie eine Vielzahl dichtgepackter einzelner PMT. Die an den individuellen Anoden der Kanäle eintreffenden Ladungen stellen somit ein erheblich verstärktes Abbild der Lichtverteilung auf der Photokathode dar, wobei eine ortsgenaue Zuord- nung der Lichtereignisse entsprechend dem von den Kanä- len gebildeten Raster gegeben ist. Mit PMT kann daher beispielsweise eine ortsaufgelöste Erfassung von Szin- tillationsereignissen, wie sie für die Nuklearmedizin erforderlich sind, erreicht werden.

Durch den Aufbau des PMT kann es zu einem Übersprechen zwischen benachbarten Kanälen kommen. Bei Beleuchtung eines Pixels der Photo-Kathode beispielsweise durch Lichtleitfasern, gelangt das Licht durch Streuung im Kathodenfenster und durch Reflexionen in der Photomul- tiplier-Röhre zu einem geringen Teil auch in benachbar- te Kanäle, was zu optischem Übersprechen führt. Das op- tische Übersprechen zwischen benachbarten Kanälen hängt von bauartbedingten Eigenschaften der Photomultiplier- Röhre, wie zum Beispiel der Dicke des Kathodenfensters, und zum anderen von der Art der Ankopplung beispiels-

weise der Fasern ab und wirkt sich störend auf die Auf- lösung des PMT aus.

In derartigen PMT wird die Ortsinformation durch die Verwendung einzelner Kanäle mit einer entsprechenden Ausleseelektronik erzielt. Nachteilig stellt sich bei diesen Detektoren das Problem der in Abhängigkeit vom Beleuchtungsort unterschiedlich starken Meßsignale. Da- bei ändern sich die Meßsignale nicht kontinuierlich, sondern zwischen den einzelnen Kanälen.

Aus der Druckschrift US 5,008, 591 ist eine Meßeinrich- tung mit einem ortsauflösenden Konverter zur Umwandlung einfallender Strahlung in Licht bekannt. Dieses Licht wird mittels einer ortsauflösenden Photokathode in Pho- toelektronen umgewandelt. Zwischen dem ortsauflösenden Konverter und der Photokathode befindet sich eine Fil- terschicht zur Lichtabschwächung, wobei der Grad der Lichtabschwächung ortsabhängig so gewählt ist, daß ap- parativ bedingte, ortsabhängige Unterschiede der Aus- gangssignale vermindert werden. Nachteilig können nur systematische apparative Fehler behoben werden. Indivi- duelle Unterschiede zwischen einzelnen, ansonsten gat- tungsgleichen Vorrichtungen können nicht behoben wer- den.

Aus DE 196 02 177 C 2 ist eine ortsempfindliche Meßein- richtung, bei der auf einfache Weise das Problem der individuell unterschiedlich starken Meßsignale ver- mindert wird bekannt. Zwischen einem Konverter und ei- nem MC-PMT ist eine Folie, ein Film, eine Glasscheibe oder eine LCD-Schicht zur Lichtabschwächung, das heißt zur Lichtabsorption vorgesehen. Der Grad der Lichtab- schwächung (Absorptionsgrad) variiert ortsabhängig. Um

die Lichtabschwächung zu bewirken, weisen die Folie, der Film, die Glasscheibe oder die LCD-Schicht Be- reiche mit unterschiedlichen Schwärzungsgraden auf. Der Grad der Schwärzung und damit der Grad der Absorption ist ortsabhängig um so stärker, je größer die apparativ bedingten Meßsignale gewesen wären, die die Meßeinrich- tung ohne die Lichtabschwächung an diesen Orten ausge- geben hätte. Nachteilig läßt auch eine maximal ge- schwärzte Folie immer noch einen gewissen Teil Licht durchtreten. Dies führt insbesondere an denjenigen Stellen, an denen maximale Lichtabschwächung benötigt wird zu falschen (zu hohen) Meßergebnissen. An denjeni- gen Stellen an denen ein unverminderter Durchtritt des Lichtes erwünscht wäre, führt die Verwendung einer, wenn auch ungeschwärzten Folie dazu, daß immer noch ei- ne unerwünschte Lichtabschwächung zu geringen Meßergeb- nissen auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Meßeinrichtung be- reit zu stellen mit der apparativ bedingte, ortsabhän- gige Unterschiede der Ausgangssignale verhindert wer- den, und derart ortsaufgelöste Meßsignale liefert, wie sie von einer zu untersuchenden Probe ausgesendet wer- den.

Die Aufgabe wird durch eine ortsempfindliche Meßein- richtung gemäß Hauptanspruch gelöst. Vorteilhafte Aus- gestaltungen ergeben sich aus den darauf rückbezogenen Patentansprüchen.

Die Meßeinrichtung umfaßt einen MC-PMT und eine Licht undurchlässige Lochmaske. Beim Einsatz der erfindungs- gemäßen Meßeinrichtung befindet sich die Licht

undurchlässige Lochmaske regelmäßig zwischen dem Kon- verter und des MC-PMT.

Die Licht undurchlässige Lochmaske ist für Licht voll- kommen undurchlässig. Vorteilhaft bewirkt die Licht un- durchlässige Lochmaske eine im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zur Lichtab- schwächung verbesserte Regulation derselben. Die Aus- gangssignale des MC-PMT sind durch geeignete Wahl der Lochmaske homogenisierbar, und dann nicht mehr durch apparativ bedingte Gegebenheiten beeinflußt. Für eine bestimmte Meßeinrichtung wird der Grad der Lichtab- schwächung durch Wahl der Löchergröße ortsabhängig so gewählt, daß apparativ bedingte, ortsabhängige Unter- schiede der elektrischen Meßsignale hierdurch vermin- dert werden.

Die Licht undurchlässige Lochmaske besteht vorteilhaft aus einem Metall, z. B. Neusilber (Legierung aus Zinn, Zink und Kupfer). Derartige Metalle sind für Licht un- durchlässig und leicht zu einer Lochmaske zu verarbei- ten. Es ist selbstverständlich auch möglich ein ent- sprechendes anderes Metall zu verwenden.

Die Licht undurchlässige Lochmaske weist abhängig vom Material vorteilhaft eine Stärke von ca. 50 jim auf. Da- durch ist beispielsweise gewährleistet, daß die Maske flexibel genug ist, um sich einer etwaigen Oberflächen- krümmung des MC-PMT anzupassen.

Die Anzahl der Löcher in der Maske ist vorteilhaft ab- hängig von der Anzahl der einzelnen Kanäle des MC-PMT.

Ein MC-PMT mit x Kanälen weist vorteilhaft eine Licht undurchlässige Lochmaske mit ebenfalls x Löchern auf.

Dadurch kann jedem Kanal ein Loch einer Lochmaske zuge-

ordnet werden. Die Geometrie der Löcher ist dabei nicht fest vorgegeben. Geeignete Geometrien sind beispiels- weise Kreise oder auch Quadrate. Vorteilhaft weisen al- le Löcher einer Lochmaske die selbe Geometrie auf.

Die Größe einzelner Löcher der Maske variiert in Abhän- gigkeit von der Empfindlichkeit der einzelnen Kanäle des MC-PMT. Einem Kanal, welcher ein großes apparativ bedingtes Meßsignal erzeugt, wird ein kleines Loch zu- gewiesen. Einem Kanal, welcher ein kleines apparativ bedingtes Meßsignal erzeugt, wird ein großes Loch zuge- wiesen. Die Löcher der Licht undurchlässigen Maske wir- ken wie Blenden zur Angleichung der Verstärkung der Ka- näle eines MC-PMT und homogenisieren apparativ bedingte Unterschiede der Meßsignale.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Löcher der Maske so vor den Kanälen des MC-PMT angeord- net, daß das einfallende Licht durch die Löcher tritt und jeweils auf die Mitte der Kanäle des MC-PMT be- grenzt wird.

Dies bewirkt vorteilhaft, daß ein Übersprechen von Licht zwischen benachbarten Kanälen vermindert wird.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Er- findung ist als MC-PMT ein PMT, insbesondere mit einer Vielzahl einzelner Kanäle und insbesondere mit 64 Kanä- len, vorgesehen.

Vorteilhaft ist die Licht undurchlässige Lochmaske als Blendenanordnung, so zwischen dem PMT als MC-PMT und dem Konverter angeordnet, daß das in die Kanäle eintre- tende Licht jeweils auf die Kanalmitte begrenzt wird.

Damit wird das Übersprechen von Licht zwischen benach- barten Kanälen stark vermindert.

Da der Detektor einzelne Kanäle besitzt, läßt sich das für die Erstellung der Masken notwendige Ausmessen der Detektoren im Vergleich zu DE 196 02 177 C2 stark ver- einfachen. Die Detektorfläche wird dazu gleichmäßig be- leuchtet, während die Signale an den einzelnen Kanälen gemessen werden. Ein aufwendiges und zeitraubendes Ab- scannen des Detektors entfällt.

Mit derartigen Meßanordnungen erzielte Meßergebnisse zeigen eine besonders gute Homogenisierung der Aus- gangssignale sowie eine starke Unterdrückung des Über- sprechens.

Im weiteren wird die Erfindung an Hand eines Ausfüh- rungsbeispiels und der beigefügten vier Figuren näher beschrieben.

Figur 1 zeigt die Meßergebnisse für einen 64-Kanal- Photomultiplier, ohne Maske zur Homogenisierung der Meßsignale.

Figur 2 zeigt die Vorlage für eine Lochmaske aus Neu- silber für einen 64-Kanal-Photomultiplier.

Figur 3 zeigt die Meßergebnisse für einen 64-Kanal- Photomultiplier, mit einer Licht undurchlässigen Loch- maske zur Homogenisierung der Meßsignale.

Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Meßeinrichtung.

Zur Bestimmung der ortsabhängigen Unterschiede der Aus- gangssignale werden die MC-PMT mit Hilfe einer blauen LED ausgemessen. Hierbei zeigt sich ohne eine Licht un- durchlässige Lochmaske zwischen Photokathode und PMT

ein sehr inhomogenes Empfindlichkeitsmuster der einzel- nen Kanäle des MC-PMT. Figur 1 zeigt ein Beispiel für die 64 Kanäle eines PMT, deren relative Empfindlichkeit zwischen 1.0 und 2.5 variiert. Zum Beispiel weist Kanal 57 die Empfindlichkeit 1 und Kanal 31 die Empfindlich- keit 2.5 auf.

Um eine Angleichung der Empfindlichkeiten zu erreichen, wird nur für einen MC-PMT eine entsprechende Lochmaske angefertigt. Dabei erhält jeder Kanal eine Blende, de- ren Öffnungsfläche umgekehrt proportional zur zuvor ge- messenen Empfindlichkeit ist. Die maximale Blendengröße wird zuvor festgelegt und ist der unempfindlichsten Anode zugeordnet.

Die Masken werden aus einem Licht undurchlässigen Mate- rial, z. B. Metall oder Kunststoff, in beliebigen Stär- ken gefertigt. Beim Verfahren zur Erstellung der Löcher kann ebenfalls auf konventionelle Herstellungsverfahren zurückgegriffen werden.

Die ausgemessenen Empfindlichkeiten der einzelnen Kanä- le des MC-PMT werden zur Erstellung der Licht undurch- lässigen Lochmasken verwendet Fig. 2 zeigt die Vorlage für eine solche Licht undurch- lässige Lochmaske für einen bestimmten MC-PMT, wobei die maximale Lochgröße 2 x 2 mm2 beträgt (dies ent- spricht dem unempfindlichsten Kanal).

Das Ausmessen der Empfindlichkeiten und Wandeln dieser Werte zu einer Lochschablone wird für jeden MC-PMT ein- zeln und exakt durchgeführt. Eine solche Metallmaske homogenisiert die Empfindlichkeit des PMT, wie in Figur

3 gezeigt. Die relative Empfindlichkeit für den unemp- findlichsten Kanal bleibt bei 1,0 der maximale Wert liegt nach Ausgleich bei 1,3.

Figur 4 zeigt am Beispiel eines Szintillationsdetektors das Funktionsprinzip der lichtabschwächenden Lochmas- ken. Ein einfallendes y-Qant (1) macht im Szintillati- onskristall (3) eine Wechselwirkung. Dadurch wird im Kristall sichtbares Licht erzeugt (2). Zur Gewährleis- tung der Ortsauflösung liegen die Szintillati- onskristalle in Form von Stäbchen vor. In diesen Stäb- chen wird das Licht wie in einer Lichtleitfaser gelei- tet und tritt am unteren Rand aus dem Kristall aus und trifft auf die zugeordnete Photokathode (8). Die Kris- tallstäbchen sind untereinander gegen das Übersprechen des Lichtes isoliert, ebenso am oberen Rand der Kris- talle (3) gegen das Austreten des Lichtes. Würden die Kristalle direkt an das Fenster des MC-PMT (9) gekop- pelt, könnte das austretende Licht je nach Dicke des Fensters auf benachbarte Photokathoden (8) überspre- chen. Durch das Einbringen der Maske (4) wird die Ein- trittsöffnung für das Licht auf die Photokathode (8) verringert. Das unterbindet einerseits das Überspre- chen, anderseits kann durch die Größe des Loches be- stimmt werden, wieviel Licht auf die Photokathode fällt. Dadurch kann die Menge des Lichtes, die bei- spielsweise auf einen Kanal mit hoher Verstärkung fällt, gering gehalten werden, und die Menge des Lich- tes, das auf einen Kanal mit geringer Verstärkung fällt, durch ein möglichst großes Loch in der Maske hoch gehalten werden.

In der Zeichnung ist zur besseren Darstellung Platz zwischen Szintillationskristallen, Maske und PC-PMT ge-

lassen. In der Anwendung sind Kristalle, Maske und MC- PMT direkt aneinander gekoppelt, so daß die Maske durch Kristalle und MC-PMT gehalten wird.

(1) einfallende y-Strahlung (2) Umwandlung von Strahlung in Licht im Szintillati- onskristall (isotrope Ausbreitung und Reflektion des Lichtes) (3) Einer von acht Szintillationskristallen (4) Maske (schwarz : lichtundurchlässiger Teil ; weiß : lichtdurchlässiger Teil) (5) Dynode, zu Kanal ausgebildet (6) Dynode, zu Kanal ausgebildet (7) Anodenpin (8) Photokathoden (9) Kathodenfenster (10) MC-PMT Das Prinzip ist allgemein überall da einsetzbar, wo MC- PMT Verwendung finden.

Definition Photomultiplier (PMT) = Sekundärelektronenvervielfacher = photomultiplier tube = PMT Besteht aus : 1 Photokathode zur Umwandlung von Licht in Elektronen, 10-12 Dynodenstufen zur Verstärkung der Elektronen, 1 Anode.

Ortsempfindlicher PMT vom Typ PS-PMT = Ortsauflösender PMT = position-sensitive Photomultiplier tube = PS-PMT PMT, bei dem die Ortsauflösung durch Schwerpunktbildung der Signale einer speziell ausgestalteten Anode er- reicht wird.

Besteht aus : 1 Photokathode, 10-12 speziell ausgestal- tete Dynodenstufen, 1 speziell ausgestaltete Anode.

Ortsempfindlicher PMT vom Typ MC-PMT = Multi-channel Photomultiplier tube = Vielkanal-PMT = MC-PMT PMT, bei dem die Ortsauflösung erreicht wird, in dem a) die Photokathode in mehrere (z. B. 64) einzelne Be- reiche aufgeteilt ist, b) die Dynodenstufen zu Kanälen ausgebildet sind, die den Photokathoden-Bereichen entsprechen, c) und jedem Dynoden-Kanal eine eigene Anode zugeord- net ist.

Die Erfindung bezieht sich auf PMT vom Typ MC-PMT.