Рентгенотелевизионный томографический интроскоп Советский патент 1985 года по МПК G01N23/04 

Изобретение относится к радиацио ному контролю, конткретнее к рентгенотелевизионным интроскопам и может быть использовано при томографи ческих исследованиях непрозрачных объектов. Целью изобретения является повышение качества изображений исследуе мого объекта. На чертеже представлена структурная схема интроскопа. Интроскоп содержит источник 1 рентгеновского излучения, расположен ный на штанге 2, способный вращаться в горизонтальной плоскости относительно центра исследуемого объекта 3, установленного на станине 4, выполненной с возможностью перемещения объекта вдоль оптической оси интроскопа, преобразователь 5 теневого радиационного изображения объекта в электрический сигнал, выполненный в виде; телевизионной камеры на рентгеновидиконе или в виде рентгеновско го электронно-оптического преобразователя, оптически связанного с телевизионной камерой на световом видиконе, и установленный на станине 6, обеспечивающей перемещение преобразо вателя в горизонтальной плоскости перпендикулярно оптической оси интроскопа, видеоусилитель 7, имеющий коэффициент усиления, изменяющийся обратно пропорционально квадрату косинуса угла поворота штанги относительно оптической оси интроскопа, светоклапанную электронно-лучевую трубку 8 типа Титус, снабженную фокусирующей и отклоняющей системой , блоком 10 разверток и высоковольт ньи блоком 11 питания, систему 12 пространственной фильтрации изображений, состоящую из сферического Фурье-преобразующего объектива 13, корректирующего пространственного фильтра 14, образованного из механически соединенных между собой двух амплитудных фильтров, выполненных, например, из соединенных эмульсионны ми слоями фотопластинок, амплитудное пропускание первой из которых увеличивается от центра к краю по линейно му закону в. направлении обзора объек та в горизонтальной плоскости и оста ется неизменным в перпендикулярном направлении, а амплитудное пропускание второй увеличивается по радиусу от центра к краю по закону, обратно пропозициональному корню квадратному из произведения частотно-контрастных характеристик преобразователя радиационного изображения, светоклапанной электронно-лучевой трубки, передающей телевизионной камеры и видеоконтрольного устройства, восстанавливающего объектива 15 и оптической системы считывания изображения с мишени светоклапанной электронно-лучевой трубки, состоящей из источника 16 монохроматического света, расширителя 17 светового пучка, полупрозрачного зеркала 18, наклоненного к оптической оси системы пространственной фильтрации под углом , и двух скрещенных относительно друг друга поляризаторов 19 и 20, размещенных соответственно между расширителем пучка и полупрозрачным зеркалом и между полупрозрачным зеркалом и Фурье-преобразующим объективом, телевизионную передающую камеру 21, выполненную на видиконе или приборе с зарядовой связью и установленную на столике 22, обеспечивающем ее перемещение вдоль оптической оси системы пространственной фильтрации, и видеоконтрольное устройство 23. Интроскоп содержит также блок 24 управления режимом записи изображений, синхрогенератор 25 и датчик 26 угла поворота штанги относительно оптической оси интроскопа. Пространственный фильтр 14 располагается в задней фокальной плоскости Фурье-преобразующего объектива 13 и передней фокальной плоскости восстанавливающего объектива 15, плоскость мишени светоклапанной электрон но-лучевой трубки 8 совмещена с передней фокальной плоскостью Фурьепреобразующего объектива 13, а светочувствительный слой видикона телевизионной камеры 21 совмещен с задней фокальной плоскостью восстанавливающего объектива 15. Блок 24 управления режимом записи радиационных изображений на мишени электронно-лучевой трубки 8 своим входом электрически связан с выходом синхрогенератора 25, а выходом - с преобразователем 5 радиационного изображения и блоком 10 разверток. Датчик 26 угла поворота штанги 2 электрически соединен с видеоусилителем 7 и шаговым двигателем перемещения станины 6.

311

Интррскоп работает следующим образом.

Пучок рентгеновских лучей, излучаемых источником 1, проходит через исследуемый объект 3 и формирует на рентгеночувствительном слое преобразователя 5 радиационного изображения теневое рентгеновское изображение внутренней структуры объекта 3 (одну из его томографическихпроекций). Преобразователь 5 преобразует сформированное теневое изображение в электрический сигнал, который через видеоусилитель 7 подается на модулятор светоклапанной электронно-лучевой трубки 8 и с помощью блока 10 разверток и фокусирующей и отклоняющей системы 9 записывается на мишени трубки, изготовленной из электрооптического кристалла, обладающего линейным электрооптическим эффектом. Трубка 8 обладает памятью, что позволяет записать на ее мишени последовательно несколько изображений разноракурсньгх проекций объекта 3, и лишь затем произвести параллельное считьгоание записанных изображений с помощью, пучка света, сформированного монохроматическим источником 16 и расширителем 17 пучка.

Для записи разноракурсных проекций изменяют угол зондирования (просвечивания) о( объекта 3 путем поворота штанги 2, перемещая всякий раз преобразователь 5 в направлении, перпендикулйрном оптической оси интроскопа таким образом, чтобы прямая, соединяющая центр источника 1 и центр объекта 3, проходила одновременно и через центр рентгеночувствительной поверхности преобразователя 5. Соосность расположения источника 1 и преобразователя 5 обеспечивается синхронным смещением станины 6 с помощью шагового двигателя, управляемого напряжением, вырабатьгоаемым датчиком 26 угла поворота штанги 2 в напряжение. В результате можно последовательно записать на мишени трубки 8 серию разноракурсных проекций исследуемого объекта 3 (десять и более). Для обеспечения правильного и качественного восстановления томографических проекций, записываемых на мишени трубки 8, коэффициент усиления видеоусилителя 7 при записи каждой проекции изменяется обратно пропорционально квадрату косинуса угла по764

ворота штанги относительно оптической оси интроскопа с помощью напряжения, снимаемого с датчика 26.

Считьгаание записанных на мишени трубки В серии наложенных друг на друга томографических проекций объекта 3 производится плоской монохроматической волной, формируемой расширителем 17 пучка от источника 16. Скрещенные поляризаторы 19 и 20 пре образуют модулящяо по поляризации отраженных от мишени считьшающей волны света в амплитудную модуляцию, при этом распределение комплексных амплитуд в волне, падающей на Фурье-преобразующий объектив 13, пропорционально распределению суммарного коэффициента поглощения рентгеновских лучей в объекте во всех томографических проекциях.

Фурье-преобразующий объектив 13 осуществляет двумерное преобразовани Фурье над этим распределением комплексных амплитуд и формирует в своей задней фокальной плоскости его пространственно-частотный спектр, Пространственный фильтр 14 модулирует этот спектр по амплитуде таким образом, чтобы осуществить, р-филитрацию т.е. восстановление продольного се- чени объекта, совпадающего с плоскостью, содержащей начало используемой в устройстве системы координат; скорректировать контрастно-частотные искажения, вносимые преобразователем 5 радиационного изображения, светоклапанной электронно-лучевой трубкой 8, телевизионной камерой 21 и видеоконтрольным устройством 23.

Восстанавливающий объектив 15 осуществляет обратное Фурье-преобразование над модифицированным спектром и формирует восстановленное действительное изображение продольного сечения исследуемого объекта 3, проходящего через точку, с которой связано начапо координатных осей.

Телевизионная камера 21 преобразует полученное изображение продольного сечения в телевизионный сигнал, и видеоконтрольное устройство 23 воспроизводит изображение зтого сечения на своем экране.

Фокусировка изображения восстановленного продольного сечения объекта 3 на экране ВКУ осуществляется перемещением телевизионной передающей камеры 21 вдоль оптической оси системы 1z пространственной фильтрации с помощью столика 22. Датчик 26 формирует сигналы, которые требуемым образом изменяют коэффициенты усиления видеоусилителя 7 и перемещают преобразователь 5 синхронно с поворотом штанги 2 с помощью станины 6, снабженного шаговым электродвигателем. Блок 24 управления режима записи совместно с синхрогёнератором 25 обеспечивает последовательную запись требуемого числа томографических проекций исследуемого объекта 3 на мишени трубки 8.

Телевизионная камера 21 и видеоконтрольное устройство 23 работают в автономном режиме независимо от режима записи преобразователя 5 и : светоклапанной трубки 8.

Для получения изображения другог продольного сечения исследуемого объекта необходимо сместить объект на соответствующую величину вдоль оптической оси интроскопа с помощью станины 4, просветить его с разных ракурсов, записать разноракурсные проекции на мишени светоклапанной трубки и затем восстановить по ним интересующие нас продольные сечения

Перемещая исследуемый объект 3 с помощью станины 4 вдоль оптической оси интроскопа и записывания всякий

раз на мишени трубки 8 серию разноракурсных проекций объекта, можно получить серию восстановленных продольных сечений объекта, отстоящих друг от друга по глубине на требуемом расстоянии..Это обеспечивает получение необходимой информации о внутреннем строении исследуемого объекта и, в частности, позволяет определить точные координаты обнаруженного дефекта как по глубине, так и в

плоскости продольного сечения. V

Данное устройство обеспечивает увеличение разрешения в изображении

продольного сечения объекта в 3-4 раза и поВьпиение контраста в йелких деталях изображения в 5-1Q раз. Кроме того, оно обеспечивает существенное увеличение разрешающей способности по глубине объекта, которое можно регулировать в требуемых пределах путем соответствующего выбора величины шага 4 ф по углу обзора и числа одновременно обрабатываемых томографических проекций.

РЕНТГЕНОТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ТОМОГРАФИЧЕСКИЙ ИНТРОСКОП, содержащий источник рентгеновского излучения, преобразователь теневого радиационного изображения объекта в электрический сигнал с видеоусилителем, светоклапанную электронно-лучевую трубку типа Титус, передающую телевизионную камеру, подключенное к ней видеоконтрольное устройство и синхрогенератор, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изображений исследуемого объекта, источник излучения установлен на вращающейся в одной плоскости относительно центра объекта штанге, снабженной датчиwSS 75:Д7... ком угла поворота относительно оптической оси интроскопа, а интроскоп снабжен установленной между светоклапанной электронно-лучевой трубкой и передающей телевизионной камерой оптической системой пространственной фильтрации изображений с корректирующим пространственным фильтром, составленным из двух амплитудных фильтров, первый из которых имеет амплитудное пропускание, увеличивакщееся от центра к краю по линейному закону в направлении обзора объекта и не изменяющееся в перпендикулярном направлении, а второй - амплитудное пропускание, увеличивакщееся по радиусу от центра к краю обратно пропорционально корню квадратному из произведения частотно-контрастных характеристик преобразователя, светоклапанной трубки, передающей камеры и видеоконтрольного устройства, при этом выход датчика угла поворота штанги подключен к управляющему, входу видеоусилителя, выполненного с коэффициентом усиле ния, изменякмцимся обратно пропорционально квадрату косинуса угла повороKj та штанги, выход видеоусилителя свяФ зан с модулятором светоклапанной трубки, а преобразователь выполнен с возможностью перемещения перпендикулярно оптической оси интроскопа.