Автоматическая настройка ФЭУ

Оптимальное функционирование систем, выполняющих on-line коррекцию энергетической чувствительности и нелинейности, возможно только при условии постоянной подстройки ФЭУ. Сегодня фирмы применяют несколько методов для автоматического мониторирования и корректировки коэффициента усиления ФЭУ. Первой такую гаммакамеру выпустила на рынок General Electric. В основе их подхода лежит применение внешних источников света, в качестве которых используются световые диоды, и локализация фотопика в амплитудном спектре от внешнего источника «^тТс. Светодиоды прикрепляются к каждому ФЭУ. Для повышения стабильности их работы применяется температурная стабилизация. Длительность световых импульсов от 1 до 2 мкс. Выходные заряды от ФЭУ, вызываемые световыми вспышками, интегрируются по нескольким световым импульсам и сравниваются с опорным напряжением. Если различие превышает допустимый уровень, то включается автоматическая подстройка коэффициента усиления ФЭУ. Мониторирование осуществляется каждык 10 мс, время подстройки коэффициента усиления 100 мс.

Рис. 3.17. Изображения жидкого источника в кювете (А1, 61,01,01) и за четырехсекторным щелевым фантомом (А2, В2, С2, D2)):

• (Al, А2) — без коррекции; (В1,В2) — с коррекцией энергетического отклика; (Cl, С2) — с коррекцией энергетического отклика и нелинейности;
• (Dl, D2) — с коррекцией неоднородности [4]

Эффекты высокой скорости счета

Как отмечалось в главе 2, существенным недостатком сцинтилляционных детекторов с кристаллом Nal (Tl) является потеря части импульсов при высокой скорости счета вследствие эффекта наложения импульсов. Наложение импульсов, кроме того, приводит к одновременной регистрации двух событий (на самом деле отстоящих друг от друга на малый временной интервал) как одного события с амплитудой, отличающейся от обоих первичных событий. Если одно или оба события относятся к фотопикам, то тогда амплитуда нового события находится вне заданного интервала окна ААИ и событие будет отброшено, что приведет к потере отсчетов. Если, с другой стороны, «одновременно» регистрируются два фотона, испытавшие комптоновское рассеяние, то они могут в сумме создать событие, эквивалентное по амплитуде фотопику, в результате событие будет зарегистрировано в пределах установленного окна ААИ. Но Х-, Y- позиции события окажутся в изображении перемещенными куда-то в зону, расположенную между двумя событиями. Это вызывает искажение изображения. Таким образом, чрезмерно высокая скорость счета создает как потери в отсчетах, так и искажение изображения. На рис. 3.18 представлен пример изображения четырехсекторного квадратного бар фантома при разных скоростях счета.

Рис. 3.18. Изображение четырехсекторного квадратного бар фантома при разной скорости счета гамма-камеры:

А — 10 000 с¹; В — 100 000 с¹ [4].

Данная проблема становится особо актуальной для динамических процедур ЯМ. В литературе проводились активные обсуждения по поводу методики измерения мертвого времени гамма-камер, связанные с тем, что сцинтилляционные камеры включают как парализуемые, так и непарализуемые цепи (см. глава 2). Эти системы имеют разные зависимости наблюдаемой скорости счета от скорости поступления входных импульсов (рис. 3.19). В результате обсуждения был одобрен метод расщепленного источника, предложенный Адамсом с коллегами [10]. Если мертвое время найдено, то скорость счета для парализуемой системы рассчитывается по формуле:

где n_t— истинная скорость счета (т. е. скорость счета при пренебрежимо малом мертвом времени); п₀ — наблюдаемая скорость счета; т — мертвое время, измеренное методом расщепленного источника.

Рис. 3.19. Зависимость регистрируемой скорости счета от входной скорости поступления импульсов для трех разных систем.

В этом методе используются два источника ^99тТс достаточно высокой активности, чтобы создать скорость счета (0,10/ т) ± 20% при размещении их снизу камеры. Сначала измеряется скорость счета от первого источника п_1з затем от двух источников, размещенных рядом друг с другом, п₁₂ и, наконец, от одного второго источника п₂. Мертвое время парализуемой системы находится из выражения:

Результат измерения т зависит от доли счета в полном энергетическом спектре, которая включается в энергетическое окно, так как компоненты системы, участвующие в измерении мертвого времени, работают перед ААИ. Кроме того, значение мертвого времени зависит также от вклада рассеянного излучения.

В технических данных гамма-камеры обычно указывается наблюдаемая скорость счета для 20% энергетического окна, при которой из-за мертвого времени теряется 20% отсчетов. Другой часто специфицируемый параметр представляет скорость счета, при которой зависимость наблюдаемой скорости счета от активности источника приобретает отрицательный наклон. Эта величина является абсолютным пределом для прибора. В современных гамма-камерах эти величины находится в интервале 120 000—170 000 с¹ для 20% потери счета и 350 000 с ¹ для абсолютного предела.

Следует упомянуть, что разработчиками было создано несколько вариантов гамма-камер, удовлетворительно работающих при существенно больших загрузках с помощью укорочения длительности импульсов (до 10⁶ с¹, например в [11]). Однако это привело к ухудшению энергетического разрешения. Компания Филипс, разделив детектор на отдельные зоны довела допустимую загрузку до 4 • 10⁶ с¹, однако данное решение существенно усложнило конструкцию гамма-камеры. Кроме того, эта модель разрабатывалась специально для регистрации аннигиляционных фотонов.