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The Design and Performance of a Large High resolution Focusing Collimator; Etude d'un Grand Collimateur a Focalisation et Fort Pouvoir de Resolution: Resultats; Konstruktsiya i kharakteristika krupnogo fokusiruyushchego kollimatora s vysokoj stepen'yu razresheniya; Diseno y Funcionamiento de un Gran Colimador Enfocado de Alto Poder de Resolucion

Abstract

The primary reason for use of a ''focusing collimator'' is to permit the use of a large detector giving increased counting rate without loss of spatial resolving power. Since many apertures aimed at a common point are used, a sort of ''focusing'' effect is achieved. Because the septa between the apertures are necessarily thin, penetration of these walls by gamma rays causes a loss of spatial resolution. Tungsten and gold have been used (for 3-in-diam. detectors) to reduce this penetration as compared with lead. Reducing penetration by using a longer lead collimator damages the main design objective, that of increased counting rate, unless a larger detector is also used. We have designed and constructed a 91-hole lead collimator for use with a 5.25-in (13. 5 cm) by 3-in (7.5 cm) NaI(Tl) detector. The focal point is 9.5 in (24 cm) from the detector, and the solid angle of ac ceptance is the same as focusing collimators in common use with 3 -in detectors. The maximum length is 6.5 in (16.5 cm); normal design length is 5.5 in (14 cm). At these lengths, the optical ''circles of resolution'' are 0.476 in (1.2 cm) and 0. 304 in (0.77 cm) respectively. The  More>>
Authors:
Harris, C. C.; Bell, P. R.; Satterfield, M. M.; Ross, D. A.; Jordan, J. C. [1] 
  1. Oak Ridge National Laboratory, TN (United States)
Publication Date:
Oct 15, 1964
Product Type:
Conference
Report Number:
IAEA-SM-51/59
Resource Relation:
Conference: Symposium on medical radioisotope scanning, Athens (Greece), 20-24 Apr 1964; Other Information: 6 refs., 10 figs., 2 tabs.; Related Information: In: Medical Radioisotope Scanning. Vol. I. Proceedings of the Symposium on Medical Radioisotope Scanning| 574 p.
Subject:
46 INSTRUMENTATION RELATED TO NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY; 62 RADIOLOGY AND NUCLEAR MEDICINE; BARIUM 137; COLLIMATORS; COUNTING RATES; DESIGN; DOGS; EFFICIENCY; GAMMA RADIATION; GOLD; GOLD 198; IODINE 131; LEAD; NAI DETECTORS; NUCLEAR MEDICINE; PERFORMANCE; POINT SOURCES; SPATIAL RESOLUTION; TUNGSTEN
OSTI ID:
22127635
Research Organizations:
International Atomic Energy Agency, Vienna (Austria)
Country of Origin:
IAEA
Language:
English
Other Identifying Numbers:
Other: ISSN 0074-1884; TRN: XA13M3048082714
Submitting Site:
INIS
Size:
page(s) 193-208
Announcement Date:
Sep 12, 2013

Citation Formats

Harris, C. C., Bell, P. R., Satterfield, M. M., Ross, D. A., and Jordan, J. C. The Design and Performance of a Large High resolution Focusing Collimator; Etude d'un Grand Collimateur a Focalisation et Fort Pouvoir de Resolution: Resultats; Konstruktsiya i kharakteristika krupnogo fokusiruyushchego kollimatora s vysokoj stepen'yu razresheniya; Diseno y Funcionamiento de un Gran Colimador Enfocado de Alto Poder de Resolucion. IAEA: N. p., 1964. Web.
Harris, C. C., Bell, P. R., Satterfield, M. M., Ross, D. A., & Jordan, J. C. The Design and Performance of a Large High resolution Focusing Collimator; Etude d'un Grand Collimateur a Focalisation et Fort Pouvoir de Resolution: Resultats; Konstruktsiya i kharakteristika krupnogo fokusiruyushchego kollimatora s vysokoj stepen'yu razresheniya; Diseno y Funcionamiento de un Gran Colimador Enfocado de Alto Poder de Resolucion. IAEA.
Harris, C. C., Bell, P. R., Satterfield, M. M., Ross, D. A., and Jordan, J. C. 1964. "The Design and Performance of a Large High resolution Focusing Collimator; Etude d'un Grand Collimateur a Focalisation et Fort Pouvoir de Resolution: Resultats; Konstruktsiya i kharakteristika krupnogo fokusiruyushchego kollimatora s vysokoj stepen'yu razresheniya; Diseno y Funcionamiento de un Gran Colimador Enfocado de Alto Poder de Resolucion." IAEA.
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title = {The Design and Performance of a Large High resolution Focusing Collimator; Etude d'un Grand Collimateur a Focalisation et Fort Pouvoir de Resolution: Resultats; Konstruktsiya i kharakteristika krupnogo fokusiruyushchego kollimatora s vysokoj stepen'yu razresheniya; Diseno y Funcionamiento de un Gran Colimador Enfocado de Alto Poder de Resolucion}
author = {Harris, C. C., Bell, P. R., Satterfield, M. M., Ross, D. A., and Jordan, J. C.}
abstractNote = {The primary reason for use of a ''focusing collimator'' is to permit the use of a large detector giving increased counting rate without loss of spatial resolving power. Since many apertures aimed at a common point are used, a sort of ''focusing'' effect is achieved. Because the septa between the apertures are necessarily thin, penetration of these walls by gamma rays causes a loss of spatial resolution. Tungsten and gold have been used (for 3-in-diam. detectors) to reduce this penetration as compared with lead. Reducing penetration by using a longer lead collimator damages the main design objective, that of increased counting rate, unless a larger detector is also used. We have designed and constructed a 91-hole lead collimator for use with a 5.25-in (13. 5 cm) by 3-in (7.5 cm) NaI(Tl) detector. The focal point is 9.5 in (24 cm) from the detector, and the solid angle of ac ceptance is the same as focusing collimators in common use with 3 -in detectors. The maximum length is 6.5 in (16.5 cm); normal design length is 5.5 in (14 cm). At these lengths, the optical ''circles of resolution'' are 0.476 in (1.2 cm) and 0. 304 in (0.77 cm) respectively. The designs achieved the following: (1) A longer focal distance with an increase of counting efficiency due to the larger phosphor; (2) a lead collimator with a resolving power comparable with shorter gold c o llimators (a scan of a point source of Cs-Ba{sup 137} appears only 7 mm in diam.); (3) a high-resolution collimator for human and small animal scanning; (4) a basic assembly design for use with larger-solid-angle collimators for increased counting efficiency. Total-body scans have been made with Au{sup 198} and I{sup 131}. The scans indicate the increased efficiency and resolution of the 5.5-in collimator. A scan (Au198) of a dog with the 6.5 - in collimator showed well a concentration of activity apparently less than 1/4 in (6 mm) in diam.; the activity was only five times ''body background'' but was clearly separated by 1/4 in from a |- in diam. source about 50 times more intense. (author) [French] Le collimateur a focalisation a pour principal avantage de permettre l'emploi d'un grand detecteur pour augmenter le taux de comptage sans diminuer la resolution dans l 'espace. Un grand nombre d 'orifices etant orientes vers un point unique, on obtient une sorte d'effet ' d e focalisation ' Etant donne que les parois entre les orifices sont obligatoirement minces, la penetration de ces parois par les rayons gamma provoque une diminution de la resolution dans l'espace. Afin d'attenuer cette penetration, on a utilise, au lieu de plomb, le tungstene et l 'or pour les detecteurs de 7,5 cm de diametre. A moins d'utiliser aussi un plus grand detecteur, le fait d'utiliser un collimateur en plomb plus long pour reduire la penetration compromet l 'objectif essentiel de l 'etude de l 'appareil; qui est d'augmenter le taux de comptage. Les auteurs ont etudie et construit un collimateur en plomb, a 91 orifices, destine a etre utilise avec un detecteur a NaI(Tl) de 13,5 cm sur 7,5 cm. Le foyer est a 24 cm detecteur, et l'angle solide d'acceptation est le meme que pour les collimateurs a focalisation utilises couramment avec des detecteurs de 7,5 cm. La longueur maximum est de 16,5 cm; la longueur normale de l 'appareil etudie est de 14 cm. A ces longueurs, les 'cercles de resolution'optiques sont de 1,2 cm et 0,77 cm, respectivement. Les resultats de l 'etude sont les suivants: a) distance focale plus longue et augmentation de l 'efficacite de comptage, grace a l'emploi d'un scintillateur de plus grandes dimensions; b) collimateur en plomb, avec resolution comparable a c elle de collimateurs en or, plus courts (sur le scintigramme, l'image d'une source ponctuelle de Cs-{sup 137}Ba ne mesure que 7 mm de diametre); c) collimateur a fort pouvoir de resolution, pour la scintigraphie de l'homme et des petits animaux; d) ensemble standard destine a etre utilise avec des collimateurs a plus grand angle solide, en vue d'augmenter l'efficacite de comptage. Des scintigrammes de l'organisme entier ont ete obtenus au moyen de '{sup 198}Au et de {sup 131}I. Ces scintigrammes montrent que le collimateur de 14 cm a une plus grande efficacite et une plus grande resolution. Sur un scintigramme ({sup 198}Au) de chien obtenu au moyen du collimateur de 16,5 cm, on a discerne nettement une zone active d'un diametre apparent inferieur a 6 mm; l'activite n'etait que cinq fois superieure au bruit de fond du aux tissus, mais la zone active etait nettement separee par un espace d 0,6 cm d'une source environ cinquante fois plus intense ayant un diametre de 1,8 cm. (author) [Spanish] Los 'colimadores enfocados' permiten utilizar detectores de grandes dimensiones que dan un indice de recuento mayor sin perdida del poder de resolucion espacial. Como estos colimadores tienen muchos canales dirigidos hacia un mismo punto se obtiene con ellos una especie de efecto 'de enfoque'. Los tabiques de esc' canales son necesariamente delgados y, por consiguiente, le' rayos gamma los atraviesan en detrimento de la resolucion espacial. A fin de reducir esa penetracion se han empleado, para detectores de 3 pulg de diametro, colimadores de wolframio y oro, de preferencia a los de plomo. Si se reduce la penetracion empleando un colimador de plomo mas largo se malogra la finalidad perseguida ya que el indice de recuento disminuye, a no ser que se emplee tambien un detector de mayores dimensiones. Los autores han disenado y construido un colimador de plomo de 91 canales para emplearlo con un detector de Nal(Tl) de 5,25 pulg (13,5 cm) por 3 pulg (7,5 cm). El foco esta situado a 9,5 pulg (24 cm) del detector, y el angulo solido de admision es igual al de los colimadores enfocados que se emplean corrientemente con detectores de 3 pulg. La longitud maxima es de 6,5 pulg (16 ,5 cm); la normal es de 5,5 pulg (14 cm). Para estas longitudes, los 'circulos de resolucion' opticos son, respectivamente, de 0.476 pulg (1,2 cm) y 0,304 pulg (0,77 cm). Se han logrado las siguientes mejoras: a) un incremento de la distancia focal con un aumento de la eficacia de recuento debida al empleo de un cristal de mayores dimensiones; b) un colimador de plomo con un poder de resolucion comparable al de los colimadores de oro mas cortos (la imagen de una fuente puntiforme de Cs-137 Ba tiene solo 7 mm de diametro) ; c) un colimador de alto poder de resolucion para la exploracion en seres humanos y animales pequenos; d) una estructura basica disenada de modo que permite emplear co limadores de angulo solido mayor para incrementar la eficacia de recuento. Se han efectuado exploraciones del organismo entero con oro-198 y yodo-131. Las imagenes indican una mejora de la eficacia y del poder de resolucion del colimador de 5 ,5 pulg. La imagen de un perro obtenida con el colimador de 6,5 pulg en una exploracion efectuada con oro-198 mostro muy bien una concentracion de actividad de un diametro aparentemente de menos de 0,25 pulg (6 mm); la actividad era solo cinco veces mayor que el 'fondo corporal', pero quedaba claramente separada por 0,25 pulg de una fuente de 0,75 pulg de diametro unas 50 veces mas intensa. (author) [Russian] Osnovnaja prichina ispol'zovanija ''fokusirujushhego kollimatora'' svoditsja k t om u , chtoby pozvolit' ispol'zovat' krupnyj d et ek t or , dajushhij povyshennuju skorost' scheta b e z poteri prostranstvennoj razreshajushhej sp o so bn o s ti . Poskol'ku ispol'zuetsja neskol'ko apertur, napravlennyh na odnu obshhuju tochku, dosti ga et sja horoshij ''okusirujushhij'' jeffekt. Vvidu neobhodimosti imet' tonkuju peregorodku mezhdu aperturami, proniknovenie skvoz' jeti stenki gamma-luchej vyzyvaet poterju prostranstvennogo razreshenija. Byli ispol'zovany vol'fram i zoloto (dlja detektorov diametrom 7,5 sm) dlja togo, chtoby umen'shit' jeto , chto dalo vozmozhnost' provesti proniknovenie po sravneniju s t em , kogda primenjaetsja svinec. Umen'shenie proniknovenija za schet primenenija udlinennogo svincovogo kollimatora nanosit ushherb osnovnym konstrukcionnym celjam iz - z a uvelichenija skorosti sch et a , esli ne ispol'zuetsja takzhe krupnyj det ek tor. Avtory sproektirovali i sozdali svincovyj kollimator s 91 otverstiem dlja ispol'zovanija s d et ektorom NaJ (T 1 ) r a zm er om 13,5 h 7,5 s m . Fokus nahoditsja na rasstojanii 24 sm ot d et ek tora , a prostranstvennyj ugol vosprijatija analogichen uglam fokusirujushhih kollimatorov pri odnovremennom ispol'zovanii ih s detektorami na 7,5 sm . Maksimal'naja dlina sostavlja et 16,5 sm ; obychnaja dlina konstrukcii sost avlja et 14 sm . Pri dannyh velichinah dliny opticheskie ''okruzhnosti razreshenija'' sostavljajut sootvetstvenno 1,2 i 0,77 sm . Jeti konstrukcii dajut sledujushhee: 1 . Bol e e dlinnoe fokusnoe r a s stojan i e s odn o vremennym uvelicheniem jeffektivnosti scheta blagodarja b ol e e krupnomu ljuminoforu. 2 . Svincovyj kollimator s razreshajushhej sposobnost'ju, kotoruju mozhno sravnit' s bolee korotkimi kollimatorami iz zolot a (skennogramma t ochechnogo istochnika C s-V a 137 imeet di ametr v sego 7 m m ) . 3. Kollimator s vysokoj stepen'ju razreshenija dlja skennirovanija chelovecheskogo organizma i melkih zhivotnyh. 4. Osnovnaja konstrukcija sborki dlja ispol'zovanija kollimatorov s bolee krupnym prostranstvennym uglom dlja uvelichenija jeffektivnosti scheta. Polucheny skennogrammy v sego organizma s primeneniem zolota -198 i jod a -131. Obnaruzhena vozrosshaja jeffektivnost' i razreshenie 14-sm kollimatora. Na skennogramme sobaki s 16,5 sm kollimatorom horosho vidna koncentracija aktivnosti, imejushhaja, ochevidno, v Diametre menee 6m m; aktivnost',lish' v 5 raz prevyshajushhaja ''fon organizma'', vse zhe byla chetko otdelena rasstojaniem 6 mm ot istochnika diametrom 1,8 sm s bolee vysokim (v 50 raz) urovnem aktivnosti. (author)}
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