способ получения рентгеновского изображения
Классы МПК: | G01N23/04 с последующим получением изображения |
Автор(ы): | Барышников В.И., Колесникова Т.А., Климов Н.Н., Лиясов А.Н., Курбака А.П. |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие Восточно- Сибирская железная дорога МПС, Иркутский институт железнодорожного транспорта |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-07-30 публикация патента:
20.06.2003 |
Изобретение относится к радиационной технике, а именно к рентгеноскопии, рентгенодиагностике. В способе время облучения и регистрации оптического изображения меньше или равно излучательному времени рентгенолюминесцентного преобразователя, а начало экспозиции фотоэлектронного устройства синхронизуют по времени в интервале импульса излучения рентгенолюминесцентного преобразователя. Для регистрации оптического изображения используют импульсный фотоэлектронный матричный аналого-цифровой прибор с зарядовой связью (ПЗС матрица), время экспозиции которого равно или меньше излучательного времени рентгенолюминесцентного преобразователя. Для уменьшения времени регистрации оптического сигнала используют сочлененный с импульсной ПЗС матрицей импульсный управляемый электронно-оптический преобразователь, время экспозиции которого равно или меньше излучательного времени рентгенолюминесцентного преобразователя. Техническим результатом изобретения является снижение лучевого воздействия на объект, увеличение чувствительности и качества изображения исследуемого предмета. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Способ получения рентгеновского изображения, включающий просвечивание объекта импульсным рентгеновским излучением, преобразование прошедшего объект излучения рентгенолюминесцентньм преобразователем, регистрацию оптического изображения фотоэлектронным устройством, синхронизованным с рентгеновским источником, преобразование сигналов из аналоговой формы в цифровую, запоминание, обработку и трансляцию изображения, отличающийся тем, что время облучения и регистрации оптического изображения меньше или равно излучательному времени рентгенолюминесцентного преобразователя, а начало экспозиции фотоэлектронного устройства синхронизуют по времени в интервале импульса излучения рентгенолюминесцентного преобразователя. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для регистрации оптического изображения используют импульсный фотоэлектронный матричный аналого-цифровой прибор с зарядовой связью (ПЗС матрица), время экспозиции которого равно или меньше излучательного времени рентгенолюминесцентного преобразователя. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для уменьшения времени регистрации оптического сигнала используют сочленненный с импульсной ПЗС матрицей импульсный управляемый электроннооптический преобразователь, время экспозиции которого равно или меньше излучательного времени рентгенолюминесцентного преобразователя.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области радиационной техники, а именно к рентгеноскопии, рентгенодиагностике, и может быть использовано при неразрушающем контроле различных материалов, изделий и объектов с помощью импульсных рентгеновских лучей, а также для медицинской рентгенодиагностики. Известен способ [1] регистрации рентгеновского излучения, прошедшего через исследуемый объект с помощью системы ТВ-РЭОП (телевизионная камера - рентгеновский электронно-оптический преобразователь), в которой мишень введена внутрь вакуумного объема. Недостатком этого способа является то, что при фотографировании изображения с монитора радиационные шумы ограничивают снижение рентгеновской дозы на объект в пределах 100 мкР на один снимок. Радиационные шумы - это радиационный фон, включающий излучение земли и космическое излучение в рентгеновском диапазоне. Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ [2] получения рентгеновского изображения, включающий облучение импульсным рентгеновским излучением стоящего за исследуемым предметом конвертера, преобразующего рентгеновское излучение в видимое, съемку полученного изображения видеокамерой, преобразование сигнала из аналоговой формы в цифровую, запоминание, обработку и передачу изображения. Недостатком данного способа является то, что формирование и регистрация изображения осуществляется при облучении пакетом рентгеновских импульсов. Синхронизацию видеокамеры осуществляют только по первому импульсу пакета рентгеновских импульсов. Пакет состоит из 4-10 импульсов. При этом видеокамера регистрирует не только полезный сигнал на рентгенооптическом трансформаторе в момент прихода рентгеновских импульсов, а также радиационные и собственные шумы. Это в свою очередь сильно снижает соотношение сигнал-шум. Например, стандартный ZnS-CdS-Ag рентгенолюминесцентный экран имеет излучательное время 1 мкс. Пакет рентгеновских импульсов состоит из 4-10 наносекундных импульсов (длительность одного импульса 15 нс), которые следуют с частотой ~ 5 кГц. Это означает, что интервал времени между наносекундными рентгеновскими импульсами ~ 200 мкс. Когда такой пакет приходит на рентгенолюминесцентный экран, то на экране возникает световое поле с частотой следования 5кГц. Длительность оптических вспышек, отвечающих за изображение (полезный сигнал), соответствует 1 мкс, а интервал между полезными вспышками 200 мкс. Следовательно, между вспышками, в течение 200 мкс, экран и камера фиксирует радиационные шумы. В этот же временной интервал 200 мкс камера создает и собственные шумы. Таким образом, указанные особенности работы значительно снижают соотношение сигнал-шум системы, состоящей из рентгенолюминесцентного экрана, видеокамеры и аналого-цифрового преобразователя. А это ведет к получению нечеткого изображения исследуемого объекта и значительной дозе облучения. Целями изобретения являются снижение лучевого воздействия на объект, увеличения чувствительности и качества изображения исследуемого предмета. Поставленная цель достигается тем, что заявляемый способ включает просвечивание объекта импульсным рентгеновским излучением, преобразование прошедшего объект излучения рентгенолюминесцентным преобразователем, регистрацию оптического изображения фотоэлектронным устройством, синхронизованным с рентгеновским источником, преобразование сигналов из аналоговой формы в цифровую, запоминание, обработку и трансляцию изображения. При этом время облучения и регистрации оптического изображения меньше или равно излучательному времени рентгенолюминесцентного преобразователя, а начало экспозиции фотоэлектронного устройства синхронизуют по времени в интервале импульса излучения рентгенолюминесцентного преобразователя. Для регистрации оптического изображения используют импульсный фотоэлектронный матричный аналого-цифровой прибор с зарядовой связью (ПЗС матрица), время экспозиции которого равно или меньше излучательного времени рентгенолюминесцентного преобразователя. Для уменьшения времени регистрации оптического сигнала используют сочлененный с импульсной ПЗС матрицей импульсный управляемый электронно-оптический преобразователь (ЭОП), время экспозиции которого равно или меньше излучательного времени рентгенолюминесцентного преобразователя. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "новизна". Заявителю неизвестно из уровня техники о наличии следующих признаков:1) время облучения и регистрации оптического изображения меньше или равно излучательному времени рентгенолюминесцентного преобразователя,
2) начало экспозиции фотоэлектронного устройства синхронизуют в интервале импульса излучения рентгенолюминесцентного преобразователя. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень". На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации данного способа. Способ осуществляется следующим образом:
Контролируемый объект (2) просвечивают импульсом рентгеновского источника (1). Стоящий за объектом (2) рентгенолюминесцентный преобразователь (3) преобразует рентгеновское изображение в оптическое, которое через фотоэлектронное устройство (4), систему преобразования сигналов из аналоговой формы в цифровую, запоминания, обработки и контроля (5) транслируется на монитор, принтер или экран (6). При этом начало экспозиции фотоэлектронного устройства (4) синхронизуют по времени в интервале импульса излучения рентгенолюминесцентного преобразователя (3). В качестве фотоэлектронного устройства используется импульсный с управляемой экспозицией матричный аналого-цифровой прибор с зарядовой связью (ПЗС матрица). При использовании в качестве фотоэлектронного устройства с экспозицией меньше 1 мкс на вход ПЗС матрицы устанавливается ЭОП, синхронизованный с ПЗС матрицей и источником рентгеновского излучения (1). ЭОП позволяет уменьшить время регистрации и повышает чувствительность. Пример 1. Контролируемый объект облучают рентгеновским импульсом длительностью 10 нс (энергия квантов 120 кэВ). Преобразование рентгеновского излучения в оптическое производят с помощью рентгенолюминесцентного преобразователя на основе ZnS-Cds-Ag, у которого полное излучательное время примерно 3 мкс, а ПЗС матрица имеет экспозицию 1 мкс, что меньше полного излучательного времени рентгенолюминесцентного преобразователя. Регистрация оптического изображения синхронизована по времени с рентгеновским источником так, что начало экспозиции изображения ПЗС матрицей совпадает с началом импульса излучения рентгенолюминесцентного преобразователя. Отсюда следует, что ПЗС матрица регистрирует практически только полезный сигнал рентгенолюминесцентного преобразователя и не регистрирует радиационный фон и внешние оптические шумы. В прямых измерениях при получении изображения объект облучался рентгеновским импульсом длительностью (t) 10 нс и мощностью (Р) 104 Р/с. В этом случае по сравнению с прототипом снижена доза облучения (D) в 20 раз (D=Pt= 104 Р/с



1. Зайдель И.Н., Леонова Н.И., Гурвич В.А., Куклев С.В. Успехи в разработке и исследовании медицинских рентгеновских электронно-оптических преобразователей // В сб. Люминесцентные приемники и преобразователи ионизирующего излучения, Новосибирск: Наука, 1985. С.94-98. 2. Патент РФ 2153848, А 61 В 6/00, Н 05 G 1/20. Опубликован 10.08.2000 г. (прототип).
Класс G01N23/04 с последующим получением изображения