БЕСПРОВОЛОЧНЫЙ МИКРОТОЧЕЧНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ ДЕТЕКТОР Российский патент 2003 года по МПК H01J47/06 G01T1/185 G01T5/12 

Предлагаемый беспроволочный микроточечный рентгеновский детектор предназначен для использования в рентгеновских цифровых визуализирующих системах, в частности в рентгенографических сканирующих устройствах для медицинской диагностики.

Известны рентгеновские детекторы, применяемые в рентгенографических установках для регистрации распределения плотности потока излучения на выходе объекта (см. Заневский Ю.В. Проволочные детекторы элементарных частиц. - М.: Атомиздат, 1978. - 168 с.; Горн Л.С., Хазанов Б.И. Современные приборы для измерения ионизирующих излучений. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 232 с.; Ваru S.E., Khabakhpashev A.G. and Shekhtman L.I. 1989b Multiwire proportional chamber for a digital radiographic installation //Nucl. Instrum. and Methods A 283 431-5; Бару С.Е., Хабахпашев А.Б., Шехтман Л.И. Многопроволочная пропорциональная камера для цифровой рентгенографической установки. - Препринт ИЯФ СО АН СССР 89-39. Новосибирск, 1989. - 28 с.). Эти детекторы содержат корпус с входным окном, дрейфовый электрод, электродную систему, включающую катодную и анодную плоскости. Пучок рентгеновского излучения попадает в рабочую область детектора через входное окно и взаимодействует с газом, наполняющим детектор. Полученные в результате взаимодействия электроны дрейфуют к области газового усиления, образованной катодной и анодной плоскостями. При взаимодействии в этой области электронов с атомами газа образуются электронные лавины, оседающие на соответствующие участки электродов анодной плоскости. Координата лавины, адекватно отражающая область конверсии кванта, определяется различными методами.

Этим детекторам присущи сложность конструкции, технологии изготовления и настройки, а также наличие микрофонного эффекта.

Наиболее близким по технической сущности является детектор, описанный в работах Ваru S. E. , Khabakhpashev A.G. and Shekhtman L.I. 1989b Multiwire proportional chamber for a digital radiographic installation //Nucl. Instrum. and Methods A 283 431-5 и Бару С.Е., Хабахпашев А.Б., Шехтман Л.И. Многопроволочная пропорциональная камера для цифровой рентгенографической установки. - Препринт ИЯФ СО АН СССР 89-39. Новосибирск, 1989. - 28 с. Этот детектор содержит дрейфовый электрод и электродную систему, состоящую из двух катодных и одной анодной проволочных плоскостей. Пучок рентгеновского излучения попадает в промежуток между дрейфовым электродом и верхней катодной плоскостью и взаимодействует с наполняющим камеру газом. Полученные в результате взаимодействия электроны дрейфуют к области газового усиления, образованной верхней катодной и анодной плоскостями. При поглощении электронов в этой области образуются электронные лавины, оседающие на соответствующие анодные проволочки, с которых снимаются выходные сигналы.

Использование электродной системы, состоящей из двух катодных и одной анодной проволочных плоскостей, усложняет конструкцию, технологию изготовления и настройку детектора, ухудшает повторяемость его технических параметров от экземпляра к экземпляру, способствует появлению микрофонного эффекта. Технологические ограничения на уменьшение диаметра проволочек и межпроволочных и межэлектродных расстояний не позволяют увеличить скорость счета событий и улучшить координатное разрешение, а также снизить высокое напряжение в области газового усиления.

Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение конструкции детектора, уменьшение технологических трудностей при его изготовлении, улучшение повторяемости от экземпляра к экземпляру, устранение микрофонного эффекта. Малые размеры точечных электродов и межэлектродных расстояний позволяют улучшить координатное разрешение, снизить напряжение в области газового усиления и уменьшить глубину этой области.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, достигается тем, что в известном рентгеновском детекторе, содержащем корпус с входным окном, дрейфовый электрод, электродную систему, расположенные в газовой среде, электродная система является элементом корпуса детектора и представляет собой диэлектрическую пластину со сквозными анодными микроточечными электродами, вокруг которых на поверхности пластины нанесен электропроводный катодный слой, причем дрейфовый электрод и электродная система расположены параллельно плоскости входного окна.

На фиг.1 изображен схематически общий вид беспроволочного микроточечного рентгеновского детектора. На фиг.2 изображен внешний вид фрагмента электродной системы со стороны входного окна, а на фиг.3 - его вид сбоку.

Беспроволочный микроточечный рентгеновский детектор содержит дрейфовый электрод 1, электродную систему 2, представляющую собой покрытую несплошным электропроводным катодным слоем 3 диэлектрическую пластину 4 с внедренными сквозными анодными микроточечными электродами 5 микронных размеров, находящимися под нулевым потенциалом, высоковольтный гермоввод 6, входное окно 7 и корпус 8. Внутренний объем детектора заполнен газом. К катодному слою 3 приложен отрицательный потенциал относительно анодных микроточечных электродов 5, а к дрейфовому электроду 1 - отрицательный потенциал относительно катодного слоя 3.

Устройство работает следующим образом. γ-Квант потока излучения, проходя через входное окно 7, попадает в камеру и взаимодействует с наполняющим ее газом. Получившиеся в результате взаимодействия электроны под действием электрического поля, создаваемого дрейфовым электродом 1, движутся к области газового усиления, образованной электродной системой 2, где инициируют образование электронной лавины. Последняя, оседая на пространственно-соответствующий ей анодный микроточечный электрод 5, создает токовый импульс, воспринимаемый токовым усилителем системы 9 считывания информации.

По крайней мере, беспроволочный микроточечный рентгеновский детектор может являться однокоординатным.

Использование электродной системы, представляющей собой покрытую несплошным электропроводным катодным слоем диэлектрическую пластину с внедренными в нее сквозными анодными микроточечными электродами вместо электродной системы, состоящей из двух катодных и одной анодной проволочных плоскостей, выгодно отличает предлагаемый детектор от указанного прототипа, так как это приводит к упрощению и удешевлению производства детектора, улучшению его координатного разрешения, счетных характеристик и качества получаемого изображения.

Использование: в рентгенографических сканирующих устройствах для медицинской диагностики. В детекторе, содержащем корпус с входным окном, дрейфовый электрод, электродную систему, расположенные в газовой среде, электродная система является элементом корпуса детектора и представляет собой диэлектрическую пластину со сквозными анодными микроточечными электродами, вокруг которых на поверхности пластины нанесен электропроводный катодный слой, причем дрейфовый электрод и электродная система расположены параллельно плоскости входного окна. Технический результат - упрощение конструкции детектора, уменьшение технологических трудностей при его изготовлении, улучшение повторяемости от экземпляра к экземпляру, устранение микрофонного эффекта, увеличение координатного разрешения, снижение напряжения в области газового усиления и уменьшение глубины этой области. 3 ил.

Беспроволочный микроточечный рентгеновский детектор, включающий корпус с входным окном, дрейфовый электрод, электродную систему, расположенные в газовой среде, отличающийся тем, что электродная система является элементом корпуса детектора и представляет собой диэлектрическую пластину со сквозными анодными микроточечными электродами, вокруг которых на поверхности пластины нанесен электропроводный катодный слой, причем дрейфовый электрод и электродная система расположены параллельно плоскости входного окна.