Способ радиационной вычислительной томографии Советский патент 1991 года по МПК G01N23/08 

Изобретение относится к области вычислительной радиационной томографии и может применяться для неразрушающего контроля внутреннего строения изделий, имеющих значительные перепады, плотности в исследуемом сечении.

Известен способ радиационной вычислительной томографии, заключающийся в том, что производят облучение исследуемого объекта пучком проникающего излучения, регистрируют прошедшее через объект излучение по совокупности траекторий, расположение которых в исследуемом объекте определяется количеством используемых детекторов и режимом, относитель00 00 4 4

ного перемещения источника и детекторов, усиливают зарегистрированные сигналы, преобразуют их к В1щу, удобному для цифровой обработки,обрабатывают в ЭВМ и формируют томографическое изображение на дисплее.

Известный способ не позволяет получить высококачественное томографическое изображение сечений объектов, имеющих значительные перепады по плотности в исследуемых сечениях.

Известен способ радиационной вычислительной томографии, включающий облучение последуемого объекта полихроматическим пучком рентгеновского или гамма-излучения по заданной совокупности траекторий, регистрацию прошедшего по каждой траектории через объект излучения, по крайней мере, в двух выделенных энергетических диапазонах, преобразование зарегистрированного излучения в электрические сигналы, обработку полученных сигналов в ЭВМ и восстановление изображения слоя исследуемого объекта по суммарным, сигналам от каждого ЭнергегИЧеското диапазона регистраС помощью этого способа можно улучшить качество томограммы с точки зрения выявления участков с небольшим перепадом по плотности. Однако известтюе техническое решение не позволяет получить высококачественную томограмму объектов, имеющих значительные (до порядка) перепады плотности. Наиболее близким техническим решением является способ радиационной вычислительной томографии, включающий облучение исследуемого объекта полихроматическим пучком рентгеновс кого или гамма-излучения по заданной совокупности траекторий, регис рацию прошедшего по каждой траектор через объект излучения, по крайней мере, в двух выделенных энергетических диапазонах, преобразование з регистрированного излучения в элект рические сигналы, обработку получен ных сигналов в ЭВМ, получение томограммы в каждом энергетическом диапазоне и построение составной томограммы , Недостатком известного технического решения является то, что при исследовании объектов со значительн перепадом по плотности оптимальным с точки зрения информативности явля ется раздельный просмотр томограмм для каждого энергетического диапазо на регистрации с целью исследования той области, которая хорошо выявляе ся в данном энергетическом диапазон При формировании же составной томо граммы ее информативность с точки зрения выявления деталей структуры каждой области объекта уменьшается тогда как в случае раздельного анализа двух томограмм увеличивается время исследования. Цель изобретения - повышение эф фективности исследования объектов. Согласно изобретению поставленн цель достигается тем, что в спосо радиационной вычислительной томографии неоднородньк по плотности объектов, включающем облучение исследуемого объекта полихроматическим пучком рентгеновского или гамма-излучения по заданной совокупности траекторий, регистрацию прошедшего по каждой траектории через объект излучение:, по крайней мере, в двух выделенных энергетических диапазонах,преобразование зарегистрированного излучения в электрические сигналы, обработку полученных сигналов в ЭВМ,получение томограммы в каждом энергетическом диапазоне и построение составной томограммы, дополнительно формируют сигналы, характеризующие координаты зон перепада плотности исследуемого объекта, по сформированным сигналам производят привязку зон полученных томограмм, после чего осуществляют формирование составной томограммы из выбранных частей полученных томограмм. На фиг.1 показана блок-схема одного канала регистрации вычислительного томографа; на фиг.2 - блок-схема устройства выделения координат зон перепада плотности; на фиг. 3 - схема ячейки памяти ЭВМ, осуществляющей адресацию для привязки зон томограмм. Способ реализуют следующим образом. Исследуемый объект 1 облучают пучком полихроматического рентгеновского или гамма-излучения от источника 2 по некоторой совокупности траекторий, определяемой количеством детекторов 3 излучения и режимом относительного перемещения сборки источник-детекторы и исследуемого объекта 1. Регистрация прошедшего через исследуемьй объект по каждой из траекторий излучения осуществляется в спектрометрическом режиме. В общем случае исследования объектов,имеющих . значительный перепад по плотности, используют регистрацию в трех энергетических диапазонах - двух основных и одном дополнительном. Энергии основных диапазонов выбираются их условия наилучшего выделения деталей внутренней структуры объекта в исследуемом слое в зонах различной плотности. Энергия дополнительного диапазона регистрации выбирается из условия точного вьщеления зоны перепада пло1ностей в исследуемом слое. В частности во многих случаях в качестве дополнительного диапазрна можно использовать низкоэнергетический осно ной диапазон регистрации. Каждый канал регистрации содержи усилитель 4 и дискриминатор 5.Диск риминаторы 5 основных каналов регис рации подключены к счетчикам 6,кото рые, в свою, очередь, подключены к устройству 7 ввода информации в ЭВМ 8, которая подсоединена к дисплею 9. Дискриминатор 5 вспомогатель ного канала подключен к устройству 10 выделения координат зон перепад плотности, которое пдоключено к устройству 7 ввода информации в ЭВМ 8. В случае использования в качестве дополнительного диапазона одного из основных диапазонов регистрации, устройство 10 вводится в соответствующий канал. Устройство 10 выделения координат зон перепада плотности в исследуемом слое объекта содержит интегра тор 11, дискриминатор 12 уровня, к которому подключен источник опорного сигнала 13. Вход дискриминатора уров ня 12 подключен к формирователю индекса границы зоны 14. Выходной сигнал устройства 10, возникающий при наличии сигнала по заданному перепаду поступает в индексную часть 15 ячейки памяти ЭВМ, в которой запомне но значение плотности, соответствующее границе зоны перепада (часть ячейки 16). В случае наличия в ячейке памяти индекса границы зон (часть ячейки 15) и адреса (часть ячейки 17), адрес используется как коордичата зоны перепада плотности и для. привязки зон томограмм друг к другу, а значение плотности (часть ячейки 16) как значение плотности на границе зон томограмм. Таким образом, в ЭВМ 8 поступают сигналы прохождения излучения через исследуемый объект в двух энергетических диапазонах и координаты зон перепада плотности в исследуемом слое. ЭВМ 8 производит параллельное построение двух отдельных томограмм для каждого из энергетических диапазонов с использованием рутинной прог раммы, после чего на основе полученных координат зон перепада ЭВМ произ водит привязку томограмм друг к дру6гу и формирует на дисплее изображе- ние, которое является суперпозицией полученных в каждом энергетическом диапазоне томограмм, осуществляемой из частей томограмм, соответствующих наилучшему вьщелению деталей внутренней структуры объекта в каждом из энергетических диапазонов. Например, при контроле осесимметричного изделия с плотностью зон 1 и 10 г/см используются два энергетических диапазона - 50-60 кзВ и 1,2-1,3 МэВ. В случае исследования только в диапазоне 50-60 кэВ, зона с плотностью 1 г/см выявляется на томограмме с точностью 2-3%, в то , время как зона с плотностью 10 г/см выявляется с точностью меньше 10 15%. При исследовании только в диапазоне 1,2-1,3 МэВ имеет место обратная картина. В рассмотренном примере данный способ позволяет при координатной привязке зон по сигналам низкоэнергетического диапазона получить томограмму с точностью восстановления по всем зонам около 2-3%. Таким образом, описанный способ обладает следующими достоинствами: -изображение каждой зоны по существу формируется в энергетическом диапазоне, наиболее благоприятном для выявления деталей строения этой зоны по -плотности, причем вклад от изображения в другом энергетическом диапазоне для той же зоны может быть легко ослаблен или вообще устранен; -для построения изображения требуется простая операция определения координат зон перепада плотности и привязки томограмм друг к другу,тогда .как сами томограммы строятся стандартным образом в отличие от способа-прототипа, в котором необходимо вводить дополнительную обработку каждого зарегистрированного сигнала; -повышается точность построения томограммы объектов, имеющих зоны со значительно различающейся плотностью. Изобретение может найти применение при промышленном контроле осесимметричных изделий с зонами,существенно различающимися по плотности, например, в ядерной энергетике.

источник

2fz

СПОСОБ РАДИАЦИОННОЙ ВЫЧИСШ1ТЕЛЫЮЙ ТОМОГРАФИИ неоднородных по плотности объектов, включающий облучение исследуемого объекта полихроматическим пучком рентгеновского или гамма-излучения по заданной совокупности траекторий, регистрацию прошедшего по каждой траектории через объект излучения, по крайней мере, в двух выделенных .энергетических диапазонах, преобразование зарегистрированного излучения в злектрические сигналы, обработку полученных сигналов в ЭВМ, получение томограммы слоя исследуемого объекта в каждом энергетическом диапазоне и построение составной томограммы, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности исследования объектов дополнительно формируют сигналы, характеризующие координаты зон перепада плотности исследуемого объекта, по сфо рмированным сигналам производят с привязку зон полученных томограмм, (Л после чего осуществляют формирование, составной томограммы из выбранных . частей полученных томограмм.