СПОСОБ ЮСТИРОВКИ ПУЧКА РЕНТГЕНОВСКОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 2024 года по МПК G21K1/00 

Область техники

Изобретение относится к приборам для радиодиагностики, конкретно, к приборам, комбинированным с оборудованием для радиотерапии, приспособлениям для функциональной диагностики, а так же получения записей с использованием рентгеновского излучения. Изобретение может быть использовано в ядерной энергетике и дефектоскопии.

Предшествующий уровень техники

Известно устройство, на которое получен патент RU 2738731С1 «Радиографическая установка для получения изображения быстропротекающего процесса в неоднородном объекте исследования»; МПК: G03B 42/02, заявка №2020103761, приоритет: 09.09.2019; опубликовано: 16.12.2020; патентообладатели: Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация атомной энергии "Росатом", ФГУП «РФЯЦ - ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина».

Радиографическая установка для получения изображения быстропротекающего процесса в неоднородном объекте исследования, содержащая, по крайней мере, один источник тормозного излучения, обеспечивающий рентгенографию областей объекта исследования с различными оптическими толщинами в соответствующих им различных энергетических диапазонах, причем напротив источника излучения за объектом исследования установлена система регистрации, отличающаяся тем, что в установку введена система диагностики, обеспечивающая регистрацию размера фокусного пятна источника излучения и установленная под углом к оси рентгенографирования, проходящей от источника излучения к объекту исследования и далее к системе регистрации.

К недостаткам аналога относится невозможность определения положения пучка гамма-квантов.

В качестве прототипа к предлагаемому устройству был выбран патент RU 138060 U1, «Устройство для проверки светового центратора рентгенодиагностического аппарата», МПК: А61В 6/02, заявка: 2013148914/14, приоритет 05.11.2013 г., опубликовано 27.02.2014 г., авторы: Черний А.Н., Кантер Б.М., Смердин С.В., Ратобыльский Г.В., Никитин М.М., Дружинин В.Н., Малов В.А., Горобченко А.Н., Нехаев С.Г.; патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью Совместное русско-французское предприятие "СпектрАп" (RU).

Устройство для проверки светового центратора рентгено-диагностического аппарата, содержащее основание, представляющее собой плоскопараллельную пластину квадратной формы из рентгенопрозрачного материала, на которой закреплены четыре индикаторные метки из рентгеноконтрастного материала, отличающееся тем, что оно дополнено центральной меткой из рентгеноконтрастного материала, имеющей форму нитевидного прямоугольного перекрестия, снабженного линейными шкалами из рентгеноконтрастного материала, а индикаторные метки образованы металлическими стержнями диаметром 2,0-2,5 мм, длиной h≈0,25f, где f - фокусное расстояние рентгенографии, закрепленными вертикально по углам основания, на расстоянии S-1, где l - расстояние от центра до края пластины основания по нормали, кроме того, основание устройства выполнено из электретного материала с электрическим потенциалом 15-20 кВ, причем плоскости поляризации электрических зарядов противоположного знака (+), (-) в электрете проходят параллельно плоскости пластины основания.

Недостатком данного устройства является малая оптическая толщина (1 мм) материала оснастки, неподходящая для рентгеновских установок с энергией более 1 МэВ.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение арсенала устройств для определения положения центра пучка рентгеновских установок.

Технический результат, достигаемый при решении этой задачи, заключается в повышении точности определения положения центра пучка гамма-квантов, повышении универсальности способа для центрирования пучка источника излучения для установок с разной энергией излучения.

Технический результат достигается тем, что в способе юстировки пучка рентгеновской установки, содержащем монтаж плоскопараллельной пластины на столик между источником излучения и системой регистрации, включение источника излучения, генерирующего рентгеновский пучок, регистрацию рентгеновского изображения пластины цифровым рентгеновским приемником, согласно изобретению, используют плоскопараллельную пластину из рентгенонепрозрачного материала, с индикаторными метками в виде сквозных отверстий. После регистрации рентгеновского изображения с помощью системы регистрации определяют и фиксируют координаты изображения индикаторной метки с наибольшей интенсивностью сигнала. Рассчитывают необходимое смещение изображения метки с максимальной интенсивностью в центр на координатной плоскости системы регистрации. По этому смещению проводят расчет корректировки положения рентгеновского пучка для того что бы максимальная интенсивность пучка попадала в центральную метку пластины.

Совокупность перечисленных существенных признаков обеспечивает получение технического результата повышение точности определения положения центра пучка гамма-квантов, повышение универсальности способа для центрирования пучка источника излучения для установок с разной энергией излучения.

Это позволяет решить задачу расширения арсенала устройств для определения положения центра пучка рентгеновских установок.

Достигаемый результат обеспечивается не только наличием отличительных признаков, но и зависит от взаимодействия их с другими существенными признаками заявляемого способа. Это позволяет создать объект, характеристики которого удовлетворяют заданным требованиям.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 показана пластина, с индикаторными метками в виде сквозных отверстий.

На фиг. 2 представлена схема постановки способа.

На фиг. 3 представлена рентгенограмма до определения и корректировки позиции центра пучка.

На фиг. 4 представлена рентгенограмма после корректировки позиции центра пучка.

Осуществление изобретения

Способ юстировки пучка рентгеновской установки реализован с помощью плоскопараллельной пластины 1 из рентгенонепрозрачного материала (фиг. 1) с индикаторными метками 2 в виде сквозных отверстий в пластине 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Как показано на фиг. 2, устанавливают между источником излучения 3 и системой регистрации 8 плоскопараллельную пластину 1, которую ставят на предполагаемую ось 6 рентгеновского пучка 4 на координатный столик 5 таким образом, чтобы она полностью перекрывала исследуемую область 7.

Включают источник излучения 3, генерирующий рентгеновский пучок 4.

Рентгеновский пучок 4 проходит через плоскопараллельную пластину 1. Так как пластина 1 выполнена из рентгенонепрозрачного материала, то на систему регистрации 8 рентгеновский пучок 4 попадает только через индикаторные метки 2. Регистрируют теневое изображение пластины 1 с помощью системы регистрации 8 в виде цифрового рентгеновского приемника.

Рентгеновский пучок 4 имеет конусообразную форму с осью 6. Пучок 4 проходит через индикаторные метки 2 в пластине 1, система регистрации 8 регистрирует рентгенографическое изображение меток 2 разной интенсивности. Наибольшую интенсивность оставляет метка, через которую прошла ось 6 пучка 4. После регистрации рентгеновского изображения пластины 1 с помощью системы регистрации 8 определяют и фиксируют координаты изображений индикаторных меток 2 с наибольшей интенсивностью сигнала от источника излучения 3.

Как показано на фиг. 3, изображения индикаторных меток 2 на рентгенограмме системы регистрации 8 не одинаковы по яркости. Выбирают наиболее яркое изображение 9 метки, у которого зафиксирована наибольшая интенсивность излучения. Уровень излучения замеряют на рентгеновском изображении с помощью соотношения сигнал - шум и сопоставляют с координатной плоскостью в системе регистрации 8 с максимально засвеченным пикселем в системе регистрации 8. Что бы наиболее интенсивное изображение 9 индикаторной метки оказалось в центре пластины 1 на месте изображения центральной метки 10 при регистрации, рассчитывают корректировку направления оси 6. Для этого связывают координаты индикаторных меток 2 на пластине 1 с пикселями, которые содержатся в системе регистрации 8.

Размер пикселей зависит от собственной разрешающей способности системы регистрации 8. Они располагаются на виртуальной координатной плоскости системы регистрации 8. В Расчетах учитывают расстояние от источника излучения 3 исследуемой области 7 до системы регистрации 8, которое находится по формуле:

где:

k - коэффициент масштабирования;

L - расстояние от источника 3 излучения до системы регистрации 8;

l - расстояние от источника 3 излучения до пластины 1.

При расчетах учитывают размеры пластины 1 и сопоставляют его с пикселями на координатной плоскости системы регистрации 8 (x от 0 мм до 120 мм и у от 0 до 120 мм) Рассчитывают необходимое смещение изображения 9 метки с наибольшей интенсивностью в центр на координатной плоскости системы регистрации 8 по формуле:

где:

R_pxl - размер пикселя системы регистрации (если он больше 1 мм);

Р - положение метки 9 с максимальной интенсивностью;

(х₆₀,y₆₀) - координаты положения центра пучка на плоскости системы регистрации;

(x_i,y_j) - координаты положения изображения 9 метки с максимальной интенсивностью на координатной плоскости системы регистрации 8.

По рассчитанному смещению изображения 9 метки с наибольшей интенсивностью сигнала проводят расчет корректировки положения рентгеновского пучка 4, для того что бы его максимальная интенсивность попадала в центральную метку 10 пластины 1, как показано на фиг. 4.

В исследованиях с использованием рентгеновской установки и систем регистрации необходимо обеспечить соосность источника излучения 3 и центра чувствительной области 7. При выполнении данного условия будет обеспечено наилучшее качество рентгенографических снимков объектов исследования при постоянных характеристиках оборудования. В ходе работ по настройке параметров рентгеновской установки предлагается использовать новый способ юстировки пучка 4 относительно системы регистрации 8. В основе способа лежит использование панели 1 из оптически непрозрачного материала с отверстиями 2, которые расположены на панели 1 в соответствии с техническими особенностями электронных систем регистрации 8. Заявляемый способ определяет центр пучка 4 относительно чувствительной области системы регистрации 8. На рентгенограммах мы видим интенсивность центра излучения в отверстиях 2, без каких либо артефактов (искажений). Далее позиционно корректируют центр пучка 4. На рентгенографических снимках видно, как пучок 4 меняет позицию на оптимальную для исследований объектов с различными оптическими толщинами.

Был разработан способ юстировки пучка рентгеновской установки, при котором позиционируют центр пучка гамма-квантов на чувствительную область системы регистрации, что позволяет:

- повысить точность определения положения центра пучка 4 за счет расчетов на координатной плоскости системы регистрации 8 и соотношения размера пластины 1 с пикселями системы регистрации 8;

- повысить универсальность способа за счет того, что данный способ можно использовать для разных постановок экспериментов и на разных рентгеновских установках с разной энергией и для любых систем регистрации;

- увеличить просвечивающую способность и улучшить рентгенографическое изображение за счет того, что максимальная интенсивность пучка 4 проходит через центр исследуемой области 7 после юстировки.

Промышленная применимость

Наиболее эффективно выглядит использование способа в промышленной рентгенографии и для оптимизации процессов по настройке рентгеновских установок с разной энергией. Реализованный на практике предлагаемый способ юстировки пучка рентгеновской установки подтвердил технический результат, заключающийся в повышении точности юстировки пучка гамма-квантов, повышении универсальности способа для центрирования пучка от источника излучения для установок с разной энергией излучения.

Рассмотренный вариант выполнения изобретения был реализован на существующем в настоящее время оборудовании с использованием имеющихся материалов. Это подтверждает получение технического результата, работоспособность способа и его промышленную применимость.

Использование: для юстировки пучка рентгеновской установки. Сущность изобретения заключается в том, что устанавливают плоскопараллельную пластину из рентгенонепрозрачного материала, с индикаторными метками в виде сквозных отверстий, на столик между источником излучения и системой регистрации. Включают источник излучения, генерирующий рентгеновский пучок. Регистрируют рентгеновское изображение пластины цифровым рентгеновским приемником. С помощью системы регистрации определяют и фиксируют координаты индикаторной метки с наибольшей интенсивностью сигнала. Рассчитывают необходимое смещение метки с максимальной интенсивностью в центр на координатной плоскости системы регистрации. По этому смещению проводят расчет корректировки положения рентгеновского пучка, для того чтобы максимальная интенсивность пучка попадала в центральную метку пластины. Технический результат: повышение точности определения положения центра пучка гамма-квантов, повышение универсальности способа для центрирования пучка источника излучения для установок с разной энергией излучения. 4 ил.

Способ юстировки пучка рентгеновской установки, содержащий монтаж плоскопараллельной пластины на столик между источником излучения и системой регистрации, включение источника излучения, генерирующего рентгеновский пучок, регистрацию рентгеновского изображения пластины системой регистрации, отличающийся тем, что используют плоскопараллельную пластину из рентгенонепрозрачного материала, с индикаторными метками в виде сквозных отверстий, после регистрации рентгеновского изображения пластины с помощью системы регистрации определяют и фиксируют координаты изображения индикаторной метки с наибольшей интенсивностью сигнала от источника излучения, рассчитывают необходимое смещение изображения метки с наибольшей интенсивностью в центр на координатной плоскости системы регистрации, по которому проводят расчет корректировки положения источника излучения рентгеновского пучка, для того чтобы максимальная интенсивность рентгеновского пучка попадала в центральную метку.