СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ С ТЕРМОЛЮМИНИСЦЕНТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК H01J1/62 

Изобретение относится к технике визуализации радиационных изображений и может быть применено в промышленной радиоскопии, радиографии и медицинской рентгенодиагностике.

Известен способ формирования изображения с люминесцентного преобразователя, заключающийся в том, что люминесцентный слой преобразователя облучают потоком излучения, прошедшим через объект контроля, а возникающее световое изображение регистрируют фотокамерой или передающей телевизионной трубкой [1] . При данном способе не происходит накопление информации в люминесцентном слое, так как люминофор за время ≈10^-7 - 10^-3 с преобразует кванты излучения в световые кванты люминесценции. Соответственно яркость свечения преобразователя и контрастная чувствительность системы контроля в этом случае относительно невысокие и определяются уровнем интенсивности облучения преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности является способ формирования с использованием термолюминесцентного преобразователя (ТЛП). Данный способ заключается в облучении преобразователя потоком излучения, прошедшим через объект контроля, нагревании преобразователя путем механического контакта с поверхностью нагревателя до температуры высвечивания запасенной светосуммы и регистрации светового изображения с помощью фотокамеры или передающей телевизионной трубки [2].Недостатками известного изобретения являются недостаточный объем информации, регистрируемой с преобразователя и невысокая контрастная чувствительность метода неразрушающих испытаний, обусловленные тем, что узкий динамический диапазон фотопленки или передающей телевизионной камеры не позволяет воспринять весь объем информации, содержащейся в преобразователе после облучения.

Цель изобретения заключается в том, чтобы увеличить объем регистрируемой информации и повысить контрастную чувствительность. Достигается это тем, что в способе формирования изображения с ТЛП, заключающемся в экспонировании ТЛП совместно с объектом контроля в поле излучения, нагреве ТЛП и регистрации светового изображения, возникающего на ТЛП, дополнительно производят разделение процесса термовысвечивания ТЛП на отдельные последовательные этапы с регистрацией изображений, соответствующих каждому этапу, и суммированием их в памяти ЭВМ, причем разделение процесса термовысвечивания ТЛП на отдельные этапы осуществляют регулированием скорости нагрева люминесцентного слоя, величину которой устанавливают в зависимости от температуры люминесцентного слоя и уровня яркости термолюминесценции. Световое изображение каждого этапа термовысвечивания регистрируют передающей телевизионной трубкой, мишень которой работает в режиме накопления, а разделение процесса термовысвечивания на этапы и регулирование скорости нагрева ТЛП осуществляют регулированием тока, протекающего через металлическую подложку преобразователя.

Анализ на соответствие критерию "Изобретательный уровень".

Отличительными от прототипа признаками предлагаемого способа являются:
1) разделение процесса термовысвечивания на отдельные последовательные этапы;
2) регулирование скорости нагрева;
3) установление величины скорости нагрева в зависимости от температуры люминесцентного слоя;
4) установление величины скорости нагрева в зависимости от яркости люминесцентного слоя;
5) регистрация изображений каждого этапа;
6) суммирование изображений в памяти ЭВМ.

Применение признака 1 - разделение процесса термовысвечивания преобразователя изображения на отдельные этапы в литературе не описано. В устройствах, реализующих способы формирования изображения, применяемых в интроскопии, процесс высвечивания освобождает сразу всю запасенную светосумму.

Признак 2 - разделение процесса термовысвечивания на отдельные этапы регулированием скорости нагрева, в частности, нагрев с последующим охлаждением, является известным как метод дифференциального высвечивания при исследовании электронных и дырочных уровней запасания светосуммы в термолюминофорах.

Признаки 3, 4 представленные как зависимость температуры и яркости люминесцентного слоя от скорости нагрева, являются известными и описанными в литературе по исследованию свойств термолюминофоров.

Признак 5 - регистрация изображений каждого этапа процесса термовысвечивания в литературе не описан.

Признак 6 - суммирование изображений в памяти ЭВМ, является известным приемом при обработке изображений в радиационной интроскопии.

В предлагаемом техническом решении "производят разделение процесса термовысвечивания на отдельные последовательные этапы регулированием скорости нагрева, величина которой устанавливается в зависимости от температуры люминесцентного слоя и яркости термолюминесценции, регистрируют изображение, соответствующее каждому этапу, и суммируют их в памяти ЭВМ" и подобная совокупность признаков неизвестна.

В новой совокупности эти признаки обеспечивают достижение нового неочевидного положительного эффекта, который выражается увеличением объема регистрируемой информации и повышением контрастной чувствительности. Следовательно, техническое решение соответствует критерию "Изобретательский уровень".

На фиг.1 показана структурная схема установки для осуществления предлагаемого способа формирования изображения; на фиг.2 - графики кривых термовысвечивания ТЛП при известном способе формирования изображения (а) и согласно предлагаемому способу (б).

Установка содержит термолюминесцентный преобразователь 1 на подложке из нержавеющей стали; устройство 2 регулируемого нагрева на основе сильноточного трансформатора; телевизионную камеру 3 на основе передающей трубки типа ЛИ-702; телевизионную установку 4 на базе ПТУ-64; электронно-вычислительный комплекс 5 на основе 1ВМРС, содержащий в своем составе: блок оцифровки изображений 5а; блок памяти кадров 5б; блок обработки кадров 5в; процессор 5г; видеоконтрольное устройство 5д.

ТЛП 1 посредством скользящих контактов электрически связан с устройством 2, а также с помощью объектива оптически связан с телевизионной камерой 3. Последняя с помощью кабелей связана с телевизионной установкой 4 и блоком оцифровки изображений 5а. Блок 5а также связан с блоком памяти кадров 5б, а тот в свою очередь с блоком обработки кадров 5в. Процессор 5г связан с блоком 5в, видеоконтрольным устройством 5д, устройством 2, телевизионной установкой 4 и датчиками яркости и температуры ТЛП 6 и 7.

Способ осуществляют следующим образом. Экспонированный ТЛП 1 помещают в устройство 2 и включают процесс управления нагрева с помощью процессора 5г по соответствующей программе. Разделение процесса термовысвечивания на этапы осуществляется регулированием тока, протекающего через подложку ТЛП. Этим достигается минимальная инерционность процесса термовысвечивания и максимальная равномерность нагрева люминесцетного слоя. Разделенный на этапы процесс термовысвечивания проявляется в виде характерной кривой яркости термолюминесценции (фиг.2), имеющей столько максимумов, сколько этапов заложено в программе управления нагревом в процессоре 5г. Возникающее с началом свечения изображение регистрируется в течение каждого этапа передающей телевизионной камерой 3, укомплектованной телевизионной трубкой ЛИ-702, мишень которой может работать в режиме накопления. В конце каждого этапа по сигналу процессора 5г телевизионной системой 4 производится считывание потенциального рельефа с мишени передающей трубки и полученный видеосигнал подается на вход ЭВМ5, где производится в блоках 5а, 5б, 5в, последовательно оцифровка видеосигнала, запоминание и обработка кадров по соответствующей программе процессора 5г. Например: суммирование кадров, вычитание фона и др. Начало и конец каждого этапа определяются программой процессора в соответствии с уровнем яркости свечения и температурой подложки регистрируемыми датчиками 6 и 7, Обработанный видеосигнал в виде рентгенограммы представляется на видеоконтрольном устройстве 5д.

Принцип разделения процесса термовысвечивания на этапы состоит в управлении скоростью прохождения фронта тепловой волны через слой термолюминофора от подложки к его поверхности. При этом, учитывая, что рентгеновское излучение сплошного тормозного спектра распределяется в процессе поглощения по толщине люминесцентного слоя, то, производя последовательное высвечивание запасенной светосуммы термолюминофора, путем управления фронтом тепловой волны достигается получение последовательно возникающих изображений с различным информационным содержанием.

На первом этапе по мере нагрева происходит высвечивание участков изображения с максимальным объемом запасенной светосуммы и тех слоев термолюминофора, которые расположены в непосредственной близости к нагреваемой подложке и яркость которых быстро достигает уровня чувствительности телевизионной камеры. На втором этапе проявляются участки изображения, соответствующие среднему слою термолюминофора и участкам объекта контроля с максимальной плотностью и толщиной. Третий этап высвечивания соответствует наиболее глубоким уровням термолюминофора, которые опустошаются при температуре ≈ 250^оС. Изображение этого этапа обычно содержит остаточную информацию о предыдущих экспозициях ТЛП и в зависимости от решаемой задачи неразрушающего контроля может иметь как положительное, так и отрицательное влияние на чувствительность всей системы.

Таким образом, суммируя с помощью ЭВМ изображение первого и второго этапов и вычитая изображение третьего этапа, достигается получение максимального объема информация о всех участках контролируемого объекта, эквивалентное расширение динамического диапазона и повышение контрастной чувствительности системы контроля.

Использование: техника визуализации радиационных изображений: промышленная радиоскопия, радиография, медицинская рентгенодиагностика. Сущность изобретения: экспонируют термолюминесцентный преобразователь /ТЛП/ излучения совместно с объектом контроля в поле излучения, нагревают ТЛП, при этом производят разделение процесса термовысвечивания /ТВ/ на отдельные последовательные этапы путем регулирования скорости нагрева в зависимости от температуры люминесцентного слоя и яркости термоблюминесценции. Регистрируют изображения, соответствующие каждому этапу ТВ, и суммируют их в памяти ЭВМ передающей телевизионной трубкой, мишень которой работает в режиме накопления. Разделение процесса высвечивания на отдельные этапы и регулирование скорости нагрева осуществляют регулированием тока, протекающего через металлическую подложку ТЛП. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ С ТЕРМОЛЮМИНИСЦЕНТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ИЗЛУЧЕНИЯ, заключающийся в экспонировании преобразователя совместно с объектом контроля в поле излучения, нагреве преобразователя и регистрации светового изображения, отличающийся тем, что производят разделение процесса термовысвечивания на отдельные последовательные этапы регулированием скорости нагрева, величина которой устанавливается в зависимости от температуры люминесцентного слоя и яркости термолюминесценции, регистрируют изображения, соответствующие каждому этапу, и суммируют их в памяти ЭВМ. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что световое изображение соответствующее каждому этапу процесса термовысвечивания регистрируют передающей телевизионной трубкой, мишень которой работает в режиме накопления. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что разделение процесса высвечивания термолюминесцентного преобразователя на отдельные этапы и регулирование скорости нагрева осуществляют регулированием тока, протекающего через металлическую подложку преобразователя.