СКАНИРУЮЩЕЕ РЕНТГЕНОВСКОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1998 года по МПК A61B6/03 A61B6/06 H05G1/00 

Изобретение относится к рентгеновской диагностике, а также дефектоскопии.

Известны системы получения изображения со сканированием рентгеновским пучком и приемником, в которых хорошо подавляется рассеянное излучение. В таких системах сканирование производится механическим способом в виде поступательно-вращательного движения рентгеновской трубки и сопряженных с ней детектора или группы детекторов, а также сканирование производится электронным пучком по поверхности мишени [1]. Недостатки, в первом случае, заключаются в необходимости создания высокоточной механической конструкции, обеспечивающей минимально-возможное биение на оси подшипника, которая является центром вращения, необходимость формирования веерного пучка с высокими показателями по равномерности во всех точках детектирующего устройства, необходимость создания высокостабильной линейки идентичных детекторов и т.п. Во втором случае, недостатки, в основном, связаны с источником рентгеновского излучения. Например, такие как, трудность развертки электронного пучка трубки при ускоряющих напряжениях ≈ 100 кВ, неравномерность мишени рентгеновской трубки, приводящей к изменению интенсивности по полю сканирования, использование малой части рентгеновского излучения, идущего от рентгеновской трубки [2].

Из известных наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению является сканирующее рентгеновское устройство [3], содержащее рентгеновскую трубку со средствами сканирования электронного пучка вдоль удлиненного анода, средства формирования веерного пучка, включающее щелевую диафрагму, средства построчного детектирования и регистрации пространственного распределения интенсивности рентгеновского излучения.

Недостатками данной конструкции являются неравномерность интенсивности рентгеновского излучения по полю сканирования, а также наличие рассеянного фона, что существенно влияет на качество изображения.

Целью изобретения является улучшение качества изображения за счет снижения вклада излучения рассеянного объектом исследования.

Указанная цель достигается тем, что в сканирующем рентгеновском устройстве используется гибкий поликапиллярный стержень с нанесенным на него ферромагнитным материалом, свободный конец которого отклоняется в электромагнитной отклоняющей системе (ЭМОС), что позволяет производить визуализацию излучения с временным разрешением, в результате чего сигнал регистрируется координатно-чувствительным детектором (типа ФЭУ или пропорционального счетчика) с одноквантовой чувствительностью.

На фиг. 1 представлена схема устройства. Сканирующее рентгеновское устройство содержит острофокусную рентгеновскую трубку (РТ) 1, систему фокусировки 2 рентгеновского излучения, гибкий стержень 3, отклоняющую электромагнитную систему (ЭМОС) 4, детектор с одноквантовой чувствительностью 7. Устройство включает в себя также пульт управления 8, блок логического управления 9, модуль управления РТ 10, модуль управления ЭМОС 11, включающий в себя генератор электромагнитного поля 17, модуль синхронизации сигнала 12, модуль управления детектором 13, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 14, видеоконтрольное устройство (ВКУ) 15, блок ведения архивации и документирования 16.

Устройство работает следующим образом. В рабочем режиме РТ 1 рентгеновское излучение падает на входной торец фокусирующей системы 2, а затем излучение подается на жестко закрепленный и пространственно совмещенный с фокусом рентгеновской линзы входной торец гибкого стержня, свободный конец которого с нанесенным на него ферромагнитным материалом колеблется под действием скрещенных электромагнитных полей с некоторой резонансной частотой. При этом рентгеновское излучение, проходя через стержень 3, падает на исследуемый объект 6. Сканирование возможно потому, что стержень 3 имеет поликапиллярную структуру. Поликапиллярный стержень имеет определенную длину и диаметр. Изгиб стержня в электромагнитном поле позволяет отклонить узконаправленный рентгеновский луч 5 на определенный угол ϕ. Угол Φ поворота определяется из условия полного внешнего отражения (ПВО) от стенок капилляра и степенью захвата рентгеновского излучения изогнутым волноводом γ:

где
R - радиус изгиба стержня;
r - радиус капилляра;
θ - - критический угол ПВО.

В этом случае угол Φ можно записать в виде

где
l - длина поликапиллярного стержня;
d -диаметр капилляра.

Рентгеновский луч 5 имеет расходимость ≈ θ, так что можно назвать его узконаправленным. Сканирование узконаправленным рентгеновским лучом 5 по объекту 6 производится с некоторой резонансной частотой. Таким образом, поступление данных, необходимых для формирования двухмерного рентгеновского изображения, определяется частотой электромагнитного поля в ЭМОС. Режим работы устройства (анодное напряжение, ток РТ, частота электромагнитного поля, режим регистрации и воспроизведения и т.д.) задается с помощью пульта управления 8, который подключен к блоку логического управления 9. В начальный момент блок логического управления выполняет следующие функции: совместно с модулем управления рентгеновской трубкой 10 устанавливает выбранный режим РТ 1; совместно с модулем управления детектором 13 приводит в исходное состояние координатно-чувствительный детектор и подключает его канал к АЦП 14; по команде с пульта управления 8 блок логического управления 9 разрешает отпирание РТ и запускает генератор электромагнитного поля 17 с помощью модуля управления ЭМОС 11. С помощью блока синхронизации 12 производится считывание сигнала с детектора 7 и затем передача его на АЦП. Полученные сигналы преобразуются в цифровые коды и после обработки в блоке логического управления отображаются на экране ВКУ 15. При необходимости по команде с пульта управления осуществляется запись полученных данных в блоке ведения архива и документирования 16, в состав которого могут включаться накопители на магнитных и оптических носителях (ленты, диски и т.п.), печатающее устройство и т. п. Регистрация рентгеновского излучения координатно-чувствительным детектором с высокой эффективностью (≈ 98%) приводит к уменьшению вклада рассеянного излучения в полезный сигнал.

На фотографиях 1,2,3 (фиг. 2) показано сканирование рентгеновским лучом по одной координатной оси. Сканирование производилось стеклянным поликапллярным стержнем с внешним диаметром 0,3 мм, радиус составляющих капилляров 15 мкм, резонансная частота 200 Гц, длина капилляра 15 см.

Источники информации:
1. Введение в современную томографию /Под ред. К.С.Терновского. - Киев, Наукова думка, 1983, с.17-18.

2. Блинов Н.Н., Жуков Е.М., Козловский Э.Б., Наруков А.И. Телевизионные методы обработки рентгеновских и гамма-изображений, Энергоатомиздат, с. 55-56.

3. Авт.св. СССР N 1572524, кл.A 61 B 6/00, 1990, Бюл. 23 (прототип).

Сканирующее рентгеновское устройство предназначено для рентгеновской диагностики, а также для дефектоскопии. Устройство содержит рентгеновскую трубку, средство формирования узконаправленного рентгеновского луча с фокусирующей системой рентгеновского излучения и средства детектирования и регистрации временного распределения интенсивности излучения. В средстве формирования луча используют гибкий поликапиллярный стержень с нанесенным на него ферромагнитным материалом в электромагнитной отклоняющей системе. Средство детектирования состоит из координатно-чувствительного детектора с одноквантовой чувствительностью. Сканирование гибким поликапиллярным стержнем повышает плотность излучения и снижает долю рассеянного рентгеновского излучения. 2 ил.

Сканирующее рентгеновское устройство, содержащее рентгеновскую трубку, средство формирования узконаправленного рентгеновского луча с фокусирующей системой рентгеновского излучения и средства детектирования и регистрации временного распределения интенсивности рентгеновского излучения, включающие координатно-чувствительный детектор, отличающееся тем, что средство формирования луча содержит гибкий поликапиллярный стержень с нанесенным на него ферромагнитным материалом в электромагнитной отклоняющей системе, а координатно-чувствительный детектор выполнен с одноквантовой чувствительностью.