DE1598738B2 - Automatischer Probenwechsler zur Messung der Aktivitätskonzentration von flüssigen, in Reagenzgläsern aufgenommenen radioaktiven Proben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen automatischen Probenwechsler zur Messung der Aktivitätskonzentration von flüssigen, in Reagenzgläsern aufgenommenen radioaktiven Proben, von denen eine Vielzahl in einen beweglichen Träger eingebracht, einzeln und nacheinander mittels eines Transportorgans entnommen, zum Zwecke der Messung in das Bohrloch eines Szintillationskristalls eingeführt und nach erfolgter Messung in den Träger zurückgegeben werden.

Die Messung der Gamma-Aktivitätskonzentration von flüssigen in Reagenzgläsern aufgenommenen radioaktiven Proben erfolgt häufig mittels einer Detektüranordnung, die aus einem Bohrloch-Szintillationskristall mit an diesen angeschlossenen Sekundär-Elektronenvervielfacher und Vorverstärker besteht, welchem sich eine impulsverarbeitende und anzeigende Elektronik anschließt. Um während der Messung die Umweltstrahlung weitgehend auszuschalten, ist die Detektoranordnung von einer auch hochenergetische Strahlung absorbierenden Bleiabschirmung umgeben.

Damit zum Zwecke der Messung nicht jedes Reagenzgläschen manuell in den Detektor eingebracht werden muß, sind automatische Probenwechsler entwickelt worden, die den Meßvorgang weitgehend automatisieren. Bekannte derartige Wechsler bestehen aus einem tellerartigen, meist beweglichen Träger, in dessen Umfangsbereich eine Vielzahl von Durchbohrungen eingebracht' ist, welche die mit den flüssigen Proben beaufschlagten Reagenzgläser aufnehmen (USA.-Patentschrift 3115 966). Im Zentrum der kreisförmigen Probenanordnung oder auch außerhalb des Trägers ist ein Bohrlochdetektor derart in Stellung gebracht, daß seine Längsachse in vertikaler Richtung liegt, wobei sich der Szintillationskristall am oberen Ende des vorzugsweise zylindrischen Detektors befindet. Das in der Längsachse ausgerichtete Bohrloch führt nur teilweise in den Kristall hinein. Mittels eines greiferartigen Transportorgans werden die Reagenzgläschen in dem Träger einzeln und nacheinander erfaßt, senkrecht angehoben, dann über das Bohrloch

geschwenkt und nachfolgend in das Bohrloch abgesenkt. Nach erfolgter Messung der Probe im Reagenzglas wird dieser Transportweg in umgekehrter Richtung durchschritten. Nachdem der Greifer das Reagenzgläschen an seinen vorherigen Platz innerhalb des Trägers zurückgestellt hat, findet eine Relativbewegung zwischen Greifer und Träger statt, so daß das nächstfolgende Reagenzglas in den Bewegungsweg des Greifers gelangt und der gleichen Meßprozedur unterworfen werden kann.

Den bekannten automatischen Probenwechslern für flüssige von Reagenzgläsern aufgenommene Proben haften verschiedene Nachteile an. Zunächst sind verhältnismäßig komplizierte Transportmechanismen erforderlich, da die Bewegungen der Reagenzgläser in unterschiedlichen Richtungen vertikal und horizontal ausgeführt werden müssen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die bekannten Probenwechsler einen erheblichen Bauraum erforderlich machen, der sich einerseits aus dem Bewegungsablauf des Transportorgans und andererseits aus der Anordnung der Reagenzgläser entlang der Peripherie eines einzigen tellerartigen Trägers ergibt. Außerdem müssen bei" den bekannten Probenwechslern Reagenzgläser verwendet werden, die in ihrer Länge und in ihrem Durchmesser weitgehendst übereinstimmen, da es sonst - durch den Greifermechanismus bedingt - zu Zerquetschungen der Reagenzgläser kommen kann bzw. diese dem Greifer während des Transportes entgleiten, wodurch die Gefahr einer Kontamination des Wechslers durch die radioaktive Flüssigkeit der Proben besteht. Greifermechanismen, die versuchen, diesen Mangeln und Gefahren entgegenzuwirken, erfordern zusätzliche kostspielige Tastorgane.

Kontaminationen des Wechslers und besonders des Detektors sind unter allen Umständen zu vermeiden, da dieselben nur durch sehr intensives und langwieriges, schwierig durchzuführendes Reinigen, und dann auch nicht vollständig zu beseitigen sind. Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Wechsler für flüssige Proben in Reagenzgläsern besteht auch darin, daß infolge des beschriebenen Transportweges die um den Detektor angeordnete Strahlungsabschirmung an ihrer Oberseite offenbleiben muß. Infolge der lückenhaften Strahlungsabschirmung wird der sogenannte »Nullwert« der Meßanordnung nicht unerheblich hoch gehalten.

Der Nachteil, der während der Messung teilweise offenen Meßkammer, wird bei einem bekannten automatischen Probenwechsler für in Probenschälchen aufgenommene feste bzw. eingedampfte flüssige Proben dadurch vermieden, daß die Probenschälchen von unten her mittels eines federnden Bleistempels an das Fenster eines Geiger-Müller-Zählrohres herangefahren werden, wobei der Bleistempel die Meßkammer gleichzeitig verschließt (deutsches Gebrauchsmuster 1801436). Dieser bekannte Wechsler hat jedoch den Nachteil, daß er nur für solche radioaktiven Proben verwendbar ist, welche sich während der Messung im festen Aggregatzustand befinden. Die Probe muß möglichst über die gesamte Fläche des Fensters des Geiger-Müller-Zählrohres ausgebreitet sein, damit eine einigermaßen zufriedenstellende Meßgeometrie und damit eine entsprechende Maßausbeute gewährleistet ist.

Die Ausbeute bei Messungen mit diesen bekannten Detektoranordnungen ist um ein Vielfaches geringer als diejeniger von Bohrlochmessungen innerhalb eines Szintillationskristalls, bei der die Meßgeometrie nahezu 4 π beträgt. Schließlich besteht noch ein Nachteil der Probenwechsler für feste Proben darin, daß für den Transport des Probenschälchens in die Meßkammer neben der Bewegung des Bleistempels eine zusätzliche Bewegung einer die Probe auf dem tellerartigen Träger haltenden Gabel in horizontaler Richtung notwendig ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

ίο einen automatischen Probenwechsler zur Messung der Aktivitätskonzentration von flüssigen, in Reagenzgläsern aufgenommenen radioaktiven Proben zu schaffen, bei dem die Reagenzgläser auf kürzestem Wege mittels eines besonders einfachen Transportorgans aus einer Trägervorrichtung mit raumsparender Anordnung der sie tragenden Reagenzgläser einem Bohrloch-Szintillationszähler zuführbar sind, und wobei die Probe in Meßstellung weitgehendst gegen vorhandene Umweltstrahlung abgeschirmt ist.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird dadurch erreicht, daß der Szintillationskristall oberhalb der die Reagenzgläser aufnehmenden Trägervorrichtung angeordnet ist und ein gleichachsig zur Verschiebungsrichtung des ausschließlich vertikal verfahrbaren Transportbolzens ausgerichtetes durch-" gehendes Bohrloch aufweist, und daß die Reagenzgläser mittels einer aus mindestens zwei Einzelträgern bestehenden Trägervorrichtung nacheinander und fluchtend in den Bewegungsweg des Transportbolzens bringbar sind.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist mit einer Trägervorrichtung ausgestattet, die sich dadurch kennzeichnet, daß die die Reagenzgläser aufnehmenden beweglichen Einzelträger Kassetten sind, die mit reihenweise angeordneten Durchbrechungen versehen und die auf einem feststehenden Tisch mäanderartig verschiebbar sind. In diesem Zusammenhang ist es für die Erfindung auch von Bedeutung, daß der Tisch in Form eines Führungsrahmens ausgebildet ist, daß zwei Führungsschlitten auf diesem Führungsrahmen übereinander angeordnet sind, daß die Führungsschlitten etwa die halbe Länge bzw. die halbe Breite des Führungsrahmens besitzen, daß der erste Führungsschlitten entlang der Längsseite des Führungsrahmens und der zweite Führungsschlitten entlang der Breitseite des Führungsrahmens verschiebbar sind, daß sie auf beiden Führungsschlitten bewegt werden können und daß die Kassetten innerhalb des sich überschneidenden Bereiches der Führungsschlitten geführt sind.

Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß die Einzelträger zwei nebeneinander angeordnete Tellerpaare sind, an deren äußerem Rand jeweils eine Reihe von Durchbohrungen angebracht sind, daß jedes Tellerpaar einen kreisförmigen Ausschnitt aufweist, der das Ineinandergreifen der sich abwechselnd drehbaren Tellerpaare ermöglicht und daß der Transportbolzen unterhalb desjenigen Reagenzglases angeordnet ist, das jeweils in der Mitte zwischen den Drehpunkten beider Tellerpaare und auf der die Drehpunkte verbindenden Linie liegt.

Es ist für die Weiterbildung der Erfindung auch von Bedeutung, daß der Transportbolzen aus strahlungsabschirmendem Material bestehend, daß der Transportbolzen in Ruhestellung mit seiner Oberfläche etwa bündig mit der Oberfläche des Tisches abschließt und daß der Transportbolzen durch eine in der Mitte

der Tischfläche eingebrachte Bohrung hindurchführbar ist.

Ein weiterbildendes Merkmal der Erfindung besteht noch darin, daß das durch den Szintillationskristall hindurchgehende Bohrloch senkrecht zu der Längsachse der aus Szintillationskristall und dem Sekundär-Elektronenvervielfacher mit Vorverstärker bestehenden zylindrischen Detektoranordnung verläuft. In einem Ausführungsbeispiel ist die durchgehende Bohrung des.Szintillationskristalls durch Zusammensetzung zweier mit Halbloch versehener Szintillationskristalle gebildet.

Schließlich besteht noch ein weiterbildendes Merkmal der Erfindung darin, daß die Detektoranordnung, innerhalb einer Querbohrung liegt, daß die Detektoranordnung von einer Bleiabschirmung umschlossen ist, und daß diese Bleiabschirmung einen senkrechten, im Bewegungsweg des Transportbolzens und fluchtend mit dem Bohrloch liegenden Führungskanal aufweist.

Der erfindungsgemäße Probenwechsler bietet gegenüber den bisher bekannten Probenwechslern für in Reagenzgläsern aufgenommene flüssige Proben folgende Vorteile:

Durch die Verwendung eines Szintillationskristalls mit durchgehendem, quer zur Längsachse der Detektoranordnung verlaufenden Bohrloches, ist die Probe in dem Reagenzglas durch einfache Vertikalbewegung in Meßstellung bringbar. Die unterschiedlichen Bewegungsrichtungen bekannter Greifer mit dem zugehörigen, verhältnismäßig komplizierten Mechanismus, entfallen. Die Herstellungskosten und die Störanfälligkeit des vereinfachten Transportorgans werden wesentlich herabgesetzt. Die Verwendung der bevorzugt vorgesehenen Trägervorrichtung aus einzelnen Kassetten, in denen die Reagenzgläser reihenweise in dichtem Abstand zueinander nach Art eines Reagenzglasständers angeordnet sind, ermöglicht eine besonders raumsparende Ausbildung des gesamten Probenwechslers. Auch die Verwendung zweier, mit ihren Ausschnitten ineinandergreifender Tellerpaare als Trägervorrichtung für die Reagenzgläser, gewährleistet die Unterbringung einer Vielzahl von Proben auf sehr kleinem Raum. Dadurch, daß das aus strahlungsabschirmendem Material bestehende bolzenartige Transportorgan während der Meßstellung der Probe die untere kanalförmige Öffnung der ansonsten vollständig von strahlungsabschirmendem Material umschlossenen Meßkammer verschließt, kann der sogenannte Nullwert der Meßanordnung besonders niedrig gehalten werden. Die Verwendung zweier aneinanderliegender Detektoranordnungen, deren Szintillationskristalle jeweils mit einer Halbloch-Bohrung versehen sind, ermöglicht Messung in Koinzidenz- wie auch in Anti-Koinzidenz-Schaltung.

Die Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung, und es bedeuten:

F i g. 1 schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Wechslers in teilweisem Schnitt,

Fig. 2 Schnitt gemäß A-B von Abb. 1,

F i g. 3 Aufsicht auf die ineinandergreifenden Tellerpaare zur Aufnahme der Reagenzgläser gemäß Abb. 1 und

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines aus einer Kassettenanordnung bestehenden Trägers.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Wechslers. Der Wechsler besitzt einen als Bodenplatte ausgebildeten Tisch 1, über dem ein aus zwei Tellerpaaren 2,3 bestehender Träger angeordnet ist. Wie Fig. 3 zeigt, sind die vorzugsweise in Reagenzgläser eingebrachten Proben 4 in Durchbohrungen 9 des Tellerpaares 2 und des Tellerpaares 3 aufgenommen. Jedes Tellerpaar 2, 3 besitzt eine Ausnehmung in Form eines kreisförmigen Ausschnittes 7, 8. Wie die F i g. 3 weiter zeigt, greift das Tellerpaar 2 in die Ausnehmung 8 des Tellerpaares 3 ein, so daß das Tellerpaar 2 um seine Achse mittels

ίο einer an sich bekannten Vorrichtung schrittweise bewegt werden kann. Befindet sich der Ausschnitt 7 des Tellerpaares 2 gegenüber dem Ausschnitt 8 des Tellerpaares 3, d. h. stehen sich beide Tellerpaare spiegelsymmetrisch gegenüber, so kann das Tellerpaar 3 - in den kreisförmigen Ausschnitt 7 eingreifend - um seine Achse gedreht werden. Die Mittelachsen der Durchbohrungen 9 beider Tellerpaare berühren einander auf der Verbindungslinie der beiden Drehachsen der Tellerpaare 2, 3. Unterhalb der Berührungsstelle befindet sich in dem Tisch 1 eine Bohrung 10, durch die ein Transportorgan 11 vertikal verschiebbar hindurchgreift. Im Ruhezustand ist das Transportorgan 11 soweit abgesenkt, daß es etwa bündig mit der Oberfläche des Tisches 1 abschließt.

Wenn eine Probe 4 aus dem Träger, also einem der Tellerpaare 2, 3, entnommen werden soll, wird das Transportorgan 11 gemäß Fig. 1 nach oben verschoben, nimmt hierbei das über der Bohrung 10 befindliche Reagenzglas mit und schiebt es durch eine durchgehende Bohrung 12 einer oberhalb des Trägers angeordneten Bleiabschirmung 13, die eine Querbohrung 14 besitzt. Innerhalb der Querbohrung 14 sind zwei sich gegenüberstehende Detektoranordnungen 15, 16 untergebracht. Jede Detektoranordnung 15, 16 besteht aus einem, mit einem durchgehenden Halbloch beaufschlagten Szintillationskristall 16 und einem sich daran anschließenden Sekundär-Elektronenvervielfacher mit Vorverstärker 15. Wie Fig. 2 zeigt, können die beiden mit Halbloch versehenen Szintillationskristalle 16 auch aus einem einzigen Kristall bestehen, welches ein durchgehendes quer zur Längsachse der Detektoranordnung verlaufendes Bohrloch 17 besitzt. Das durchgehende Bohrloch 17 liegt fluchtend zu der Bohrung 12 innerhalb der Bleiabschirmung 13 im Bewegungsweg des Transportorgans 11. Die Probe 4 befindet sich dann in Meßstellung, wenn die obere Kante des Transportorgans 11 etwa mit der unteren Kante des Bohrloches 17 abschließt. Die Querbohrung 14 ist beiderseitig durch

Bleikappen 18 abgedeckt. Die obere öffnung der Bohrung 12 innerhalb der Bleiabschirmung 13 ist durch eine Bleikappe 19 abgedeckt. Das Transportorgan 11 besteht zweckmäßigerweise ebenfalls aus strahlungsabschirmendem Material, so daß, wie in Fig. 1 gezeigt, während der Messung die Bleiabschirmung 13,18,19 ein lückenloses Umschließen der Detektoranordnung 15, 16 gewährleistet.

Fig. 4 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines besonders raumsparenden, die flüssigen Proben aufnehmenden Trägers. Der Träger besteht aus Kassetten 20, die mit reihenweise angeordneten Durchbohrungen 21 versehen sind. Die Kassetten 20 sind auf einem als Führungsrahmen 22 ausgebildeten Tisch 1 in folgender Weise aufgenommen.

Über dem Führungsrahmen 22 liegt ein Führungsschlitten 23, der etwa der Breite des Führungsrahmens 22 entspricht, jedoch nur etwa die halbe Länge dessel-

ben besitzt. Unterhalb dieses Führungsschlittens 23 ist ein weiterer Führungsschlitten 24 angeordnet, der in seiner Länge ca. der Länge des Führungsrahmens 22, in seiner Breite jedoch etwa der halben Breite desselben entspricht. Die Führungsschlitten 23, 24 sind gleitend am Führungsrahmen 22 geführt, und zwar so, daß der Führungsschlitten 24 entlang der Breitseite und der Führungsschlitten 24 entlang der Längsseite des Führungsrahmens 22 verschoben werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Kassetten 20 in der eingezeichneten Pfeilrichtung mäanderartig durch entsprechende unabhängige Verschiebung der Führungsschlitten 23, 24 über den Tisch 1 zu bewegen. Die Bohrung 10 für das Transportorgan 11 gemäß Fig. 1 liegt unterhalb derjenigen Durchbohrung 21, die sich jeweils in der Mitte des Tisches 1

befindet. Die in ihren Abmessungen etwa in der halben Länge und der halben Breite des Führungsrahmens 22 entsprechenden Kassetten 20 durchgreifen beide übereinander angeordnete Führungsschlitten 23,24 gleichzeitig, und zwar innerhalb des sich überschneidenden Bereiches der beiden Führungsschlitten. Wie Fig. 4 zeigt, kann die erfindungsgemäße Ausführungsform der Kassetten 20 so durch entsprechende Betätigung der Führungsschlitten 23, 24 bewegt werden, daß jede einzelne Durchbohrung 21 über die in der Mitte des Tisches 1 vorgesehene Bohrung 10 gebracht werden kann, so daß nacheinander oder auch in bestimmter gewünschter Reihenfolge die in den Durchbohrungen 21 aufgenommenen Proben 4 in die Bohrung 17 des Szintillationskristall 16 gemäß Fig. 1 eingebracht werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309551/124

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Automatischer Probenwechsler zur Messung der Aktivitätskonzentration von flüssigen, in Reagenzgläsern aufgenommenen radioaktiven Proben, von denen eine Vielzahl in einen beweglichen Träger eingebracht, einzeln und nacheinander mittels eines Transportorgans entnommen, zum Zwecke der Messung in das Bohrloch eines Szintillationskristalls eingeführt und nach erfolgter Messung in den Träger zurückgegeben werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Szintillationskristall (16) oberhalb der die Reagenzgläser (4) aufnehmenden Trägervorrichtung (Einzelträger 2, 3; 20) angeordnet ist und ein gleichachsig zur Verschiebungsrichtung des ausschließlich vertikal verfahrbaren Transportbolzens (11) ausgerichtetes durchgehendes Bohrloch (17) aufweist, und daß die Reagenzgläser (4) mittels einer aus mindestens zwei Einzelträgern (2, 3; 20) bestehenden Trägervorrichtung nacheinander und fluchtend in den Bewegungsweg des Transportbolzens (11) bringbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Reagenzgläser (4) aufnehmenden beweglichen Einzelträger Kassetten (20) sind, die mit reihenweise angeordneten Durchbohrungen (21) versehen und die auf einem feststehenden Tisch (1) mäanderartig verschiebbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tisch (1) in Form eines Führungsrahmens (22) ausgebildet ist, daß zwei Führungsschlitten (23, 24) auf diesem Führungsrahmen (22) übereinander angeordnet sind, daß die Führungsschlitten (23, 24) etwa die halbe Länge bzw. die halbe Breite des Führungsrahmens (22) besitzen, daß der erste Führungsschlitten (23) entlang der Längsseite des Führungsrahmens und der zweite Führungsschlitten (24) entlang der Breitseite des Führungsrahmens verschiebbar sind, daß diese Verschiebungen unabhängig voneinander sind, daß die Kassetten (20) so ausgebildet sind, daß sie auf beiden Führungsschlitten (23, 24) bewegt werden können, und daß die Kassetten (20) innerhalb des sich überschneidenden Bereiches der Führungsschlitten geführt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelträger zwei nebeneinander angeordnete Tellerpaare (2, 3) sind, an deren äußeren Rand jeweils eine Reihe von Durchbohrungen (9) angebracht ist, daß jedes Tellerpaar (2, 3) einen kreisförmigen Ausschnitt (7,8) aufweist, der das Ineinandergreifen der sich abwechselnd drehenden Tellerpaare (2,3) ermöglicht, und daß der Transportbolzen (11) unterhalb desjenigen Reagenzglases (4) angeordnet ist, das jeweils in der Mitte zwischen den Drehpunkten beider Tellerpaare (2, 3) und auf der die Drehpunkte verbindenden Linie liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportbolzen (11) aus strahlungsabschirmehdem Material besteht, daß der Transportbolzen (11) in Ruhestellung mit seiner Oberfläche etwa bündig mit der Oberfläche des Tisches (1) abschließt und daß der Transportbolzen (11) durch eine in der Mitte der Tischfläche

angebrachte Bohrung (10) hindurchführbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durch den Szintillationskristall hindurchgehende Bohrloch (17) senkrecht zu der Längsachse der aus dem Szintillationskristall (16) und dem Sekundär-Elektronenvervielfacher mit Vorverstärker (15) bestehenden zylindrischen Detektoranordnung (15, 16) verläuft.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das durchgehende Bohrloch (17) des Szintillationskristalls (16) durch Zusammensetzung zweier mit Halbloch versehener Szintillationskristalle gebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung (15, 16) innerhalb einer Querbohrung (14) liegt, daß die Detektoranordnung (15,16) von einer Bleiabschirmung (13, 18,19) umschlossen ist, und daß diese Bleiabstimmung einen senkrechten, im Bewegungsweg des Transportbolzens (11) und fluchtend mit dem Bohrloch (17) liegenden Führungskanal aufweist.