СПОСОБ ИМПУЛЬСНОЙ РЕНТГЕНОГРАФИИ Российский патент 2002 года по МПК G03B42/02 

Изобретение относится к способам импульсной рентгенографии для регистрации быстропротекающих процессов.

Известен способ импульсной рентгенографии (аналог - авторское свидетельство 519677, G 03 B 41/16, опубл. БИ 24, 1976 г. [1]), заключающийся в следующем. За исследуемым объектом устанавливают одна за другой вдоль направления рентгеновского излучения набор кассет с рентгеновскими пленками. Чувствительностью пленок в кассетах управляют путем приложения к пленкам электрического поля или, иначе говоря, посредством подачи импульса электрического напряжения на кассеты. Рентгенографирование осуществляют одиночным длинным рентгеновским импульсом. При этом достигается одновременное экспонирование в рентгеновском излучении всех кассет с рентгеновскими пленками. Последовательные во времени изображения получают путем повышения чувствительности каждой пленки в определенный момент в течение времени действия рентгеновского излучения. Таким образом, в ходе одной экспозиции регистрируют несколько изображений быстропротекающего процесса в одной проекции в разные моменты времени.

Однако таким способом можно исследовать быстропротекающие процессы с интервалом времени между первым и последним кадром не более нескольких микросекунд. Это является недостатком аналога.

Известна модификация этого способа (прототип), лишенная этого недостатка, описанная в докладе (Multy-frame recording of high-speed processes using single X-ray source/ 22nd International Congress on High-Speed Photography and Photonics, Santa Fe, USA, 1996, v. 2869, p. 900 [2]). Этот способ отличается тем, что рентгенографирование осуществляется не одиночным длинным импульсом, а серией коротких импульсов рентгенографического излучения. При этом время между импульсами излучения может составлять десятки микросекунд. Именно за счет этого устраняется недостаток аналога, упомянутый выше. Во время экспонирования набора кассет с рентгеновскими пленками, расположенными за объектом исследования одна за другой вдоль направления излучения, производят поочередную подачу рабочего импульса электрического напряжения на одну из кассет, причем это осуществляется синхронно с очередным из серии импульсом рентгеновского излучения. Получаемые в результате такого рентгенографирования изображения регистрируют исследуемый быстропротекающий процесс в различные моменты времени в одной проекции, но с значительно большим интервалом времени между импульсами, чем в аналоге.

Недостаток способа-прототипа состоит в том, что имеет место влияние предыдущих рентгеновских импульсов на формирование изображения последующими рентгеновскими импульсами.

Задача состоит в создании способа многокадровой импульсной рентгенографии для регистрации быстропротекающих процессов, лишенного этого недостатка.

Технический результат предлагаемого способа состоит в уменьшении влияния предыдущих рентгеновских импульсов на формирование изображения последующими рентгеновскими импульсами.

Данный технический результат достигается за счет того, что в отличие от известного способа импульсной рентгенографии, заключающегося в экспонировании серией импульсов рентгеновского излучения набора кассет с рентгеновскими пленками, расположенных за объектом исследования одна за другой вдоль направления излучения, поочередной подаче во время экспонирования рабочего импульса электрического напряжения на одну из кассет синхронно с очередным импульсом рентгеновского излучения, в предлагаемом способе одновременно с рабочим импульсом электрического напряжения, подаваемым на одну из кассет, на все кассеты, не подвергшиеся действию рабочего электрического импульса ранее, подают дополнительный импульс электрического напряжения амплитудой меньше амплитуды рабочего импульса, обеспечивающий для каждой пленки в соответствующей кассете уменьшение чувствительности по сравнению с ее чувствительностью без подачи на эту кассету электрического напряжения.

Положительный эффект с точки зрения технического результата от одновременной с рабочим импульсом электрического напряжения, подаваемым на одну из кассет, подачи дополнительного импульса электрического напряжения на все кассеты, не подвергшиеся действию рабочего электрического импульса ранее, связан с особенностями действия электрического поля на чувствительность пленок.

Известно (Певчев Ю. Ф. и др. "О механизме влияния импульсного электрического поля на фотографический эффект" ЖНИПФИК, т.15, 4, 1970, с. 250-256 [3] ), что действие электрического поля на рентгеновские пленки приводит к изменению их чувствительности. Причем величина изменения чувствительности зависит как от напряженности электрического поля, так и от синхронизации рентгеновского импульса и импульса электрического напряжения, подаваемого на кассету с пленкой или электрического поля, прикладываемого к пленке. Установлено в [2], что если электрическое поле с рабочей напряженностью прикладывается к пленке одновременно с ее экспонированием, то может быть достигнуто значительное увеличение чувствительности пленки (в ~ 100 раз); если электрическое поле с рабочей напряженностью прикладывается после действия экспонирующего рентгеновского импульса, то чувствительность пленки повышается всего в ~ 10 раз; если электрическое поле с рабочей напряженностью прикладывается к пленке до экспонирующего рентгеновского импульса, то наблюдается понижение чувствительности пленки.

В прототипе условия, в которых находятся разные пленки в наборе, выглядят следующим образом. При приложении рабочего электрического поля к первой пленке из набора пленок одновременно с первым рентгеновским импульсом чувствительность этой пленки к этому рентгеновскому импульсу существенно возрастает (в ~ 100 раз). При этом чувствительность первой пленки к остальным рентгеновским импульсам уменьшается.

При приложении рабочего импульса к второй пленке из набора пленок одновременно со вторым импульсом излучения чувствительность второй пленки к второму импульсу излучения возрастает в ~ 100 раз, но она возрастает, хотя и в меньшей степени в ~ 10 раз, к первому импульсу излучения. К последующим импульсам чувствительность второй пленки понижается. Таким образом и осуществляется влияние первого рентгеновского импульса на формирование изображения вторым рентгеновским импульсом.

Аналогична схема влияния первых двух импульсов на формирование изображения третьим импульсом и т.д.

В рассматриваемом способе предлагается уменьшить влияние предыдущих импульсов на формирование изображения последующими рентгеновскими импульсами за счет подачи одновременно с рабочим импульсом электрического напряжения на одну из кассет дополнительного импульса электрического напряжения на кассеты, не подвергшиеся ранее действию рабочего электрического импульса.

Выбор величины (амплитуды) этого импульса обусловлен следующим. Автором данного предлагаемого изобретения экспериментально установлено, что при одновременном с экспонированием действии на пленку электрического поля (что соответствует подаче на кассету с пленкой импульса электрического напряжения) эффект изменения чувствительности (η) пленки связан с напряженностью электрического поля (Е), прикладываемого к ней, в соответствии с зависимостью, изображенной на фиг.1. Это означает, что для используемой пленки существует такое значение амплитуды импульса электрического напряжения (E₁), меньшее амплитуды рабочего напряжения (Е_р), при действии которого чувствительность пленки уменьшается и становится меньше ее номинальной чувствительности (соответствующей значению на зависимости по фиг.1 lgη=0), или чувствительности рентгеновской пленки без приложения к ней электрического поля (иначе говоря, чувствительности рентгеновской пленки без подачи на кассету с этой пленкой электрического напряжения), т.е. можно сказать, что действие электрического поля напряженностью E₁ приводит к уменьшению экспонирующего действия на пленку импульса излучения.

Таким образом, если во время экспонирования на вторую кассету одновременно с первым рабочим импульсом, подаваемым на первую кассету, подать дополнительный импульс напряжения амплитудой E₁, то чувствительность второй пленки к первому импульсу излучения уменьшается. Иными словами, уменьшается экспонирующее действие на вторую пленку первого импульса. Последующий рабочий импульс напряжения, подаваемый на вторую кассету одновременно со вторым импульсом излучения, приведет к увеличению чувствительности второй пленки к второму импульсу излучения, как и в прототипе, в ~ 100 раз и к увеличению в ~ 10 раз чувствительности к ослабленному первому импульсу излучения.

Вследствие этого влияние первого импульса излучения на формирование изображения вторым импульсом излучения будет уменьшено.

На фиг.1 изображен график зависимости lgη от Е, где η - чувствительность рентгеновской пленки в кассете, Е - напряженность прикладываемого к этой пленке электрического поля.

На фиг.2 изображена блок-схема, реализующая предлагаемый способ с двухимпульсным источником рентгеновского излучения, где:
1, 2 - первая и вторая кассеты с рентгеновскими пленками,
3 - генератор импульсов электрического напряжения,
4 - двухимпульсный источник рентгеновского излучения,
5 - блок синхронизации,
6 - объект исследования.

На фиг. 3 изображена временная диаграмма двух (γ₁ и γ₂) импульсов рентгеновского излучения N(t) и двух (Е_р ¹ и Е_р ²) рабочих импульсов электрического напряжения и одного дополнительного (E₁ ²), подаваемых на первую 1 и на вторую 2 кассеты при получении двух кадров.

Установка, приведенная на блок-схеме по фиг.2, включает в себя двухимпульсный источник 4 рентгеновского излучения, реализуемый в соответствии, например, с патентом РФ 1821054, опубл. БИ 29, 20.10.97, объект исследования (быстропротекающий процесс) 6, установленные за ним одна за другой две кассеты с рентгеновскими пленками 1, 2, генератор импульсов электрического напряжения 3, подающий импульсы напряжения на кассеты 1, 2 в соответствии с диаграммой, приведенной на фиг. 3, и блок синхронизации 5, обеспечивающий одновременную с рентгеновскими импульсами подачу рабочих импульсов на каждую кассету и дополнительного импульса на вторую кассету.

Способ реализуется следующим образом. Производят экспонирование импульсами рентгеновского излучения от двухимпульсного источника 4 рентгеновского излучения набора из двух кассет с рентгеновскими пленками 1, 2, установленных друг за другом вдоль направления излучения и расположенных за объектом исследования 6. Согласно фиг.3 синхронно с первым импульсом рентгеновского γ₁ излучения от источника 4 рентгеновского излучения на кассету 1 подают рабочий импульс электрического напряжения Е_р ¹ генератора импульсов напряжения 3. При этом одновременно с подачей на первую кассету 1 рабочего импульса электрического напряжения Е_р ¹ на вторую кассету 2, не подвергшуюся действию электрического поля ранее, подают дополнительный импульс электрического напряжения E₁ ² от генератора 3 с амплитудой, выбранной в соответствии с установленной для рентгеновской пленки во второй кассете зависимостью (фиг.1). В данном случае амплитуда дополнительного импульса может быть в 3-4 раза меньше амплитуды рабочего напряжения, что будет соответствовать чувствительности пленки меньше ее номинальной чувствительности, т.е. чувствительности пленки без подачи на кассету с этой пленкой 2 импульса электрического напряжения.

Согласно фиг. 3 при экспонировании вторым рентгеновским импульсом (γ₂) синхронно с ним на вторую кассету 2 с рентгеновской пленкой подают второй импульс рабочего напряжения Е_р ². Дополнительный импульс электрического напряжения при этом не подается.

Таким образом, осуществление заявленной последовательности действий позволит произвести импульсное многокадровое рентгенографирование быстропротекающего процесса при уменьшении влияния предыдущих рентгеновских импульсов на формирование изображения последующими.

Изобретение относится к области импульсной рентгеновской техники и может быть использовано для регистрации быстропротекающих процессов. Способ заключается в экспонировании серией импульсов рентгеновского излучения набора кассет с рентгеновскими пленками, поочередную подачу во время экспонирования рабочего импульса электрического напряжения на одну из кассет синхронно с очередным импульсом рентгеновского излучения. Одновременно с рабочим импульсом электрического напряжения, подаваемым на одну из кассет, на все кассеты, не подвергшиеся действию рабочего электрического импульса ранее, подают дополнительный импульс электрического напряжения амплитудой меньше амплитуды рабочего импульса, обеспечивающий для каждой пленки в соответствующей кассете уменьшение чувствительности по сравнению с ее чувствительностью без подачи на эту кассету напряжения. Технический результат изобретения состоит в уменьшении влияния предыдущих рентгеновских импульсов на формирование изображения последующими рентгеновскими импульсами. 3 ил.

Способ импульсной рентгенографии, включающий экспонирование серией импульсов рентгеновского излучения набора кассет с рентгеновскими пленками, расположенных за объектом исследования одна за другой вдоль направления излучения, поочередную подачу во время экспонирования рабочего импульса электрического напряжения на одну из кассет синхронно с очередным импульсом рентгеновского излучения, отличающийся тем, что одновременно рабочим импульсом электрического напряжения, подаваемым на одну из кассет, на все кассеты, не подвергшиеся действию рабочего электрического импульса ранее, подают дополнительный импульс электрического напряжения амплитудой меньше амплитуды рабочего импульса, обеспечивающий для каждой пленки в соответствующей кассете уменьшение чувствительности по сравнению с ее чувствительностью без подачи на эту кассету электрического напряжения.