DE2903023C3 - Test phantom for quality control in X-ray diagnostics - Google Patents
Test phantom for quality control in X-ray diagnosticsInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Prüfphantom zur Qualitätskontrolle in der Röntgendiagnostik mit mehreren zur Wechselwirkung mit Röntgenstrahlen fähigen Prüfeinheiten.The invention relates to a test phantom for quality control in X-ray diagnostics with several test units capable of interacting with X-rays.
Seit einigen Jahren treten bei diagnostisch eingesetzten Röntgengeräten Material- und Betriebsfehler auf, die entweder zu qualitativ unzureichenden Röntgenbildem führen oder zu unzulässig hohen Strahlenbelastungen bei Patienten. Aus diesen Gründen wurde angestrebt, Verfahren und Vorrichtungen zu entwickeln, mit denen die Qualität der Geräte, Materialien und Methoden in der Röntgendiagnostik überprüfbar sind. Diese Entwicklung wird unter dem Begriff »Qualitätskontrolle« oder »Qualitätssicherung« zusammengefaßt.For some years now, material and operational errors have occurred in X-ray devices used for diagnostics. which either lead to qualitatively inadequate x-ray images or to inadmissibly high radiation exposure in patients. For these reasons, the aim was to develop methods and devices with which the quality of the devices, materials and methods in X-ray diagnostics can be checked. This development is summarized under the term "quality control" or "quality assurance".
Die vor mehreren Jahren begonnenen Entwicklungen von Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung solcher Qualitätskontrollen führten bisher zur Entwicklung mehrerer Meß- und Prüfgeräte, mit denen jeweils nur ein, allenfalls einige wenige interessierende Parameter geprüft werden konnten. Hierzu gehören beispielsweise die bekannten Ionisationskammern zur Messung von Strahlendosen. Diese Geräte haben den Nachteil, daß zur Prüfung aller interessierender Parameter mit einer Vielzahl einzelner Prüf- und Meßgeräte gearbeitet werden mußte. Die bekannten Prüf· und Meßgeräte waren daher für die routinemäßige Röntgendiagnostik nicht sehr geeignetThe developments of methods and devices for implementation that began several years ago Such quality controls have so far led to the development of several measuring and testing devices, with each of which only one, at most a few interesting parameters could be tested. These include for example the well-known ionization chambers for measuring radiation doses. These devices have the Disadvantage that to test all parameters of interest with a large number of individual test and Measuring instruments had to be worked. The known testing and measuring devices were therefore for routine use X-ray diagnostics not very suitable
Um Prüf- und Meßgeräte auch in der routinemäßigen Röntgendiagnostik sinnvoll einsetzen zu können, wurden Prüfphantome entwickelt, mit denen mehrere Prüfparameter erhältlich sind — nach Möglichkeit mit einer einzigen Röntgenexposition. Derartige Prüfphantome wurden auch aus Gründen des Strahlenschutzes angestrebt, weil für das die Messungen ausführende Personal besonders strenge Strahlenschutzbestimmungen bestehen.In order to be able to use test and measuring devices also in routine X-ray diagnostics, test phantoms were developed with which several test parameters are available - if possible with a single x-ray exposure. Such test phantoms were also used for reasons of radiation protection aspired because of the particularly strict radiation protection regulations for the personnel carrying out the measurements exist.
Das gattungsgemäße Prüfphantom ist beispielsweise durch Lissner et al. in »Röntgen-Bl.« 30,591 -597, Dez. 77, oder Kütterer et al. in »Röntgenpraxis« Band 31, Heft 2, 27—37, Febr. 1978 bekannt geworden. Das beka....te Prüfphantom besteht im wesentlichen aus einem quaderförmigen Gehäuse aus Acrylglas, in welchem eine Zeitmeßeinrichtung zur Bestimmung der Expositionszeit, einige Schwächungsstufen zur Bestimmung des Bildkontrastes, ein filmfernes und ein filmnahes Blei-Fächerraster zur Ermittlung der Detailerkennbarkeit bzw. des Auflösungsvermögens, ein filmfern angeordnetes Filterstück zur Absorption der Primärstrahlung und ein Dosimeter angeordnet sind. Mit dem bekannten Prüfphantom ist jedoch die Erzeugerspannung der verwendeten Röntgenstrahlung nicht meßbar. Auch die Expositionszeit ist nur bedingt meßbar. Denn kurze Expositionszeiten, wie sie heute in der Röntgendiagnostik überwiegend angewendet werden, sind mit der bekannten Zeitmeßeinrichtung entweder sehr ungenau oder aber gar nicht meßbar. Auch ist es mit dem bekannten Prüfphantom nicht möglich, Schwärzungskurven für das verwendete Filmmaterial zu erhalten.The generic test phantom is for example by Lissner et al. in "Röntgen-Bl." 30,591 -597, Dec. 77, or Kütterer et al. in "Röntgenpraxis" Volume 31, Issue 2, 27-37, February 1978. That well-known test phantom consists essentially of a cuboid housing made of acrylic glass, in which a timing device to determine the exposure time, some attenuation levels for determination the image contrast, a film-remote and a film-near lead fan grid to determine the details or the resolution, a filter piece arranged away from the film for absorption of the Primary radiation and a dosimeter are arranged. With the well-known test phantom, however, the Generator voltage of the X-ray radiation used cannot be measured. The exposure time is also only limited measurable. Because short exposure times, as they are mainly used today in X-ray diagnostics, are either very imprecise or not at all measurable with the known timing device. It is also not possible with the known test phantom to create blackening curves for the used Get footage.
Der Erfindung liegt nun die Aufgr.be zugrunde, das gattungsgemäße Prüfphantom weiterzuentwickeln, insbesondere derart, daß unter weitgehender Beibehaltung der Vorteile des bekannten Prüfphantoms die mit einer Röntgenexposition erhältliche Anzahl von Prüfparametern vergrößert wird.The invention is now based on the task of further developing the generic test phantom, in particular such that while largely maintaining the advantages of the known test phantom with a X-ray exposure available number of test parameters is increased.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine erste Prüfeinheit mit zwei Wandleranordnungen zur Umwandlung der Röntgenstrahlen in Wechselwirkungssignale mit vom Röntgenrchrenstrom im wesentlichen linear abhängiger Kennlinie, einer Filtereinrichtung, welche die den beiden Wandleranordnungen zugestrahlte Röntgenstrahlung definiert und unterschiedlich stark abgeschwächt und einem Quotientenbaustein, dessen Ausgangssignal ein Maß für den Quotienten aus den Zeitintegralen der Wechselwirkungssignale ist, gelöst.According to the invention, this object is achieved by a first test unit with two transducer arrangements Conversion of the X-rays into interaction signals with the X-ray current essentially linearly dependent characteristic curve, a filter device, which the two converter arrangements radiated X-rays defined and attenuated to different degrees and a quotient module, whose output signal is a measure of the quotient from the time integrals of the interaction signals is solved.
Diese Lösung hat den Vorteil, daß mit Hilfe einfachster Mittel unmittelbar nach der Röntgenexposi-This solution has the advantage that, with the help of the simplest means, immediately after the X-ray exposure
tion eine Aussage über einen äußerst wichtigen Parameter, nämlich die Röhrenspannung — oder allgemeiner die Strahlenqualität möglich ist. Durch Weise, in »Health Physics«, Vol. 34,483-486, Mai 1978, ist zwar bereits ein Prüfphantom bekannt geworden, mit welchem die Spannung einer Röntgenröhre aus dem Quotienten der durch unterschiedlich starke Filterung gewonnenen Dosen ermittelbar ist. Im einzelnen wird hierbei die nach vorgegebener Filterung erhaltene Strahlendosis mit Hilfe einer Ionisationskammer gemes- K sen. Diese bekannte Vorrichtung ist der eingangs genannten ersten Gruppe von Prüfphantomen zuzuordnen, mit denen jeweils nur ein Prüfparameter ermittelbar ist. Darüber hinaus ist mit dem bekannten Phantom der zu ermittelnde Prüfparameter nur mit zwei ,-Röntgenexpositionen meßbar. Im übrigen ist dieser Literaturstelle kein Hinweis dahingehend zu entnehmen, wie dessen Nachteile, d.h. dessen Beschränkung auf die Ermittlung nur eines Prüfparameters und die Notwendigkeit mehrerer Röntgenexpositionen, besei- 1(, tigt werden können. Gerade hier setzt aber die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe an.tion a statement about an extremely important parameter, namely the tube voltage - or more generally the radiation quality is possible. From Weise, in "Health Physics", Vol. 34, 483-486, May 1978, a test phantom has already become known with which the voltage of an X-ray tube can be determined from the quotient of the doses obtained by different degrees of filtering. Specifically, the radiation dose received according to a predetermined filtering is here sen by means of an ionization chamber K measured. This known device is to be assigned to the first group of test phantoms mentioned at the outset, with which only one test parameter can be determined in each case. In addition, with the known phantom, the test parameter to be determined can only be measured with two X-ray exposures. Incidentally, this reference does not give any indication as to how the disadvantages, the limitation that the determination of only one test parameter and the need for multiple X-ray exposures, 1 (eliminat- ing. But it is here is the underlying of the invention task.
Aus der Literaturstelle »Radiobiologia Radiotherapie«, Bd. 7, 1966, Heft 1, Seite 123-131, Pychlau. ist zwar ein Meßgerät zur Spannungsmessung an Röntgen- >.-, röhren, insbesondere während Röntgenblitzen bekannt, das eine Prüfeinheit mit zwei Wandleranordnungen zur Umwandlung von Röntgenstrahlen in Wcchse-wirkungssignalc mit vom Röntgenstroin im wesentlichen lineal abhängiger Kennlinie und eine Filtereinrichtung, i(l welche die den beiden Wandleranordnungen zugestrahlte Röntgenstrahlung definiert und unterschiedlich stark abschwächt, aufweist. Hierbei handelt es sich aber nicht um ein Prüfphamom im Sinne der Erfindung, d. h. um ein Gerät zur Ermittlung der patientenäquivalenten Strahlenqualität oder anwendungs-äquivalenten Röhrenspannung, mit welchem die Prüfparameter so gemessen werden, wie sie sich im Patienten und in dessen Röntgenaufnahme auswirken, sondern um ein einfaches Meßgerät zur Ermittlung der unmittelbar der Röntgen- 4U röhre zugeordneten Röhrcnspannung bzw. der sogenannten Freiluft-Röhrenspannung. Im übrigen offenbart diese Literaturstelle auch deswegen nur ein gattungsfremdes Meßgerät, weil das enindungsgemäße Meßgerät von einer Gattung ausgeht, die neben einer ersten Prüfeinheit weitere zur Wechselwirkung mit Röntgenstrahlen fähige Prüfeinheiten aufweist.From the literature "Radiobiologia Radiotherapy", Vol. 7, 1966, Issue 1, pages 123-131, Pychlau. A measuring device for measuring the voltage of X-ray tubes, especially during X-ray flashes, is known, which has a test unit with two transducer arrangements for converting X-rays into X-ray effects signals with a characteristic curve that is essentially linearly dependent on the X-ray flow, and a filter device, i (l which which defines the X-rays radiated to the two transducer arrangements and attenuates them to different degrees. However, this is not a test phamom within the meaning of the invention, ie a device for determining the patient-equivalent radiation quality or application-equivalent tube voltage with which the test parameters are measured how they affect the patient and the X-ray, but a simple measuring device for determining the right of the X-ray 4U tube associated Röhrcnspannung or the so-called open-air tube voltage. Otherwise, this reference discloses also because only a gattungsfre The measuring device, because the measuring device according to the invention is based on a type which, in addition to a first test unit, has further test units capable of interacting with X-rays.
Bei einem Röntgenphantom zur Prüfung eines Röntgengerätes mit vorgegebener Filterung weist die Filtereinrichtung vorzugsweise bezüglich der einen Wandleranordnung ein Durchlaßvermögen von 1 auf. Durch diese Maßnahme werden ein zusäuiiäies Filter eingespart und optimale Intensitätsverhältnisse für das gewünschte Wechselwirkungssignal erreicht. Als Filtereinrichtung für die andere Wandleranordnung eignet sich eine dünne Platte aus Titan, Eisen, Aluminium oder Kupfer.In the case of an x-ray phantom for testing an x-ray device with predetermined filtering, the Filter device preferably has a permeability of 1 with respect to the one transducer arrangement. This measure creates an additional filter saved and optimal intensity ratios achieved for the desired interaction signal. As a filter device a thin plate made of titanium, iron, or aluminum is suitable for the other transducer arrangement Copper.
Vorzugsweise weist das Prüfphantom eine zweite Prüfeinheit mit einer Wandleranordnung zur Umwandlung der Röntgensignale in ein Wechselwirkungssignal und einem durch die ansteigende und abfallende Flanke des Wechselwirkungssignals ein- und ausschaltbaren Zeitgeber auf. Durch diese Maßnahme ist ein weiterer Prüfparameter mit einer einzigen Röntgenexposition erhältlich. Die Ansteuerung des Zeitgebers durch die ansteigende und abfallende Flanke des Wechselwirkungssignals gewährleistet eine genaue Ermittlung der tatsächlichen Expositionszeit.The test phantom preferably has a second test unit with a converter arrangement for conversion the X-ray signals into an interaction signal and one through the rising and falling edge of the interaction signal on and off timer. This measure is another Test parameters available with a single x-ray exposure. The control of the timer by the rising and falling edge of the interaction signal ensures an accurate determination of the actual exposure time.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Prüfphantom mit einer dritten Prüfeinheit bestückt, die eine Wandleranordnung zur Umwandlung der ungeschwächten Röntgenstrahlen in ein Wechselwirkungssignal und einen nachgeschalteten Dosisbaustein, dessen Ausgangssignal ein Maß für die Dosis der Röntgenstrahlen ist, aufweist. Auch diese Maßnahme vergrößert die Anzahl der mit einer einzigen Exposition erhältlichen Prüfparameter.According to a further preferred embodiment, the test phantom has a third test unit equipped with a transducer arrangement for converting the non-weakened X-rays into an interaction signal and a downstream dose module, the output signal of which is a measure of the dose of the X-rays is, has. This measure also increases the number of people with a single exposure available test parameters.
Die Wandleranordnungen sind im Phantom vorzugsweise zentral angeordnet. Ferner sind sie von einer Bleifolie ummantelt und mit ihren Eingängen vorzugsweise an der filmfernen bzw. fokusnahen Seite des Prüfphantoms angeordnet. Hierdurch wird erreicht, daß unerwünschte Störeinflüsse, insbesondere Streustrahlen, bei der Ermittlung der von der Röntgenröhre abgegebenen Strahlendosis weitestgehend ausgeschaltet werden.The transducer assemblies are preferred in phantom centrally arranged. Furthermore, they are encased in lead foil and preferably with their entrances arranged on the side of the test phantom remote from the film or near the focus. This achieves that unwanted interference, in particular scattered rays, when determining the from the X-ray tube The radiation dose emitted is largely switched off will.
In Weiterführung des Erfindungsgedankens kann die eine Wandleranordnung der ersten Prüfeinheit zur Ermittlung der Röhrenspannung gleichzeitig Wandleranordnung der zweiten Prüfeinheit zur Ermittlung der Expositionszeit sein. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine Wandleranordnung eingespart und gleichzeitig eine kombinierte Messung der Strahlenqualität und Expositionszeit ermöglicht wird. Aus Intensitätsgründen ist es hierbei von Vorteil, diejenige Wandleranordnung al« opmpinsamen Wandler für die erste und zweite Prüfeinheit vorzusehen, welche die weniger abgeschwächte Röntgenstrahlung erhält.In a continuation of the inventive concept, the one transducer arrangement of the first test unit can be used for Determination of the tube voltage at the same time converter arrangement of the second test unit to determine the Be exposure time. This measure has the advantage that a transducer arrangement is saved and at the same time a combined measurement of radiation quality and exposure time is made possible. For reasons of intensity It is advantageous here to use that transducer arrangement as an insensitive transducer for the first and second Provide test unit, which receives the less attenuated X-ray radiation.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die der ungeschwächten Röntgenstrahlung zugeordnete Wandleranordnung der erster. Prüfeinheit zur Ermittlung der Röhrenspannung gleichzeitig Wandleranordnung der dritten Prüfeinheit zur Ermittlung der Strahlendosis. Diese Maßnahme'hat den Vorteil, daß eine kombinierte Messung der Strahlenqualität und Strahlendosis möglich wird. Gleichzeitig ermöglicht diese Maßnahme, die Messung zweier Prüfparameter mit nur einem Wandler.According to a further preferred embodiment of the invention, that is the non-weakened X-ray associated transducer array of the first. Test unit for determining the tube voltage at the same time the transducer arrangement of the third test unit for determining the radiation dose. This measure 'has the advantage that a combined measurement of the radiation quality and radiation dose is possible. At the same time, this measure enables two test parameters to be measured with just one converter.
In Weiterführung des Erfindungsgedankens kann die der ungeschwächten Röntgenstrahlung zugeordnete Wandleranordnung der ersten Früfeinheit zur Ermittlung der Röhrenspannung gleichzeitig Wandler für die Prüfeinheiten zur Ermittlung der Expositionszeit und der Strahlendosis sein. Hierdurch wird mit Hilfe einer einzigen Wandleranordnung die gleichzeitige Messung dreier Prüfparameter ermöglicht.In a continuation of the concept of the invention, that associated with the non-weakened X-ray radiation can be used Converter arrangement of the first early fineness to determine the tube voltage at the same time converter for the Be test units to determine the exposure time and the radiation dose. This is with the help of a single transducer arrangement enables the simultaneous measurement of three test parameters.
Vorzugsweise ist der Zeitgeber als elektronische Uhr ausgestaltet. Eine derartige Uhr ist in der Regel kostengünstig, einfach steuerbar und hat einen hohen Genauigkeitsgrad. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Uhr im wesentlichen aus einer Schwingquarz-Anordnung besteht. Um den Ein- und Ausschaltzeitpunkt des Zeitgebers noch genauer festlegen und gleichzeitig den Einfluß eventuell vorhandener Stör- bzw. Brummspannungen zu eliminieren, ist es von Vorteil, zwischen den Signalausgang der Wandleranordnung und den Zeitgebereingang eine bistabile Kippstufe mit definiertem Schwellwert anzuordnen.The timer is preferably designed as an electronic clock. Such a watch is usually inexpensive, easy to control and has a high degree of accuracy. This is especially true if the clock consists essentially of an oscillating quartz arrangement. Around the switch-on and switch-off times of the timer more precisely and at the same time the influence of any interference or ripple voltages that may be present to eliminate, it is advantageous between the signal output of the transducer arrangement and the To arrange a bistable multivibrator with a defined threshold value.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Wandleranordnungen als opto-elektrische Wandler ausgestaltet. Hierbei soll unter einem opto-elektrischen Wandler nicht nur ein auf den sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums sondern auch ein zumindest in den angrenzenden Spektralbereichen ansprechender Wandler verstanden werden. Ein optoelektrischer Wandler hat den Vorteil, daß er dieAccording to a preferred exemplary embodiment, the converter arrangements are in the form of opto-electrical converters designed. This is said to be under an opto-electrical Converter not only to the visible range of the electromagnetic spectrum but also to one at least in the adjacent spectral ranges responsive transducers are understood. An opto-electric one Converter has the advantage that it has the
einfallende Strahlung zu elektrischen Ausgangsgrößen umwandelt. Elektrische Ausgangsgrößen sind aber besonders bequem weiterverarbeitbar. Als opto-elektrische Wandler eignen sich Sekundärelektronen-Vervielfacher bzw. Fotomultiplier, die sich durch besonders hohe Empfindlichkeit auszeichnen, Ionisationskammern, mit denen ein äußerst hoher Genadkeitsgrad erzielbar ist oder Fototransistoren, die bei vergleichsweise hoher Genauigkeit einfach und kostengünstig sind.converts incident radiation into electrical output values. However, electrical output variables are particularly easy to process. Secondary electron multipliers are suitable as opto-electrical converters or photo multipliers, which are characterized by particularly high sensitivity, ionization chambers, with which an extremely high degree of accuracy can be achieved or phototransistors, which are comparatively high accuracy are simple and inexpensive.
Ein bevorzugter opto-elektrischer Wandler weist eine Röntgensziniillationsfolie, vorzugsweise aus Gadoliniumoxysulfid. Lanthanoxysulfid oder Lanthanoxybromid mit nadigeschaltetem Fototransistor oder Sekundärelektronen-Vervielfacher auf. Die Szintillations-Folie und der Fototransistor oder Sekundärelektronenvervielfacher sind hierbei bezüglich des Emissionsspektrums und der spektralen Empfindlichkeit aufeinander abgestimmt.A preferred opto-electrical converter has an X-ray scanning film, preferably made of gadolinium oxysulfide. Lanthanum oxysulphide or lanthanum oxybromide with a needle-connected phototransistor or secondary electron multiplier on. The scintillation foil and the phototransistor or secondary electron multiplier are here with regard to the emission spectrum and the spectral sensitivity to one another Voted.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Quotientenbaustein im wesentlichen aus einer Brückenschaltung, in welcher die beiden Fototransistoren der Wandleranordnungen unmittelbar nebeneinander in den zwischen den Klemmen der Brückenversorgungsspannung parallelen Brückenzweigen angeordnet sind, einem jeder Meßabgriffklemme der Brückenschaltung nachgeschalteten Integrator und einem Divisionsgiied. dessen Eingange mit den beiden Integratorausgängen verbunden sind. Diese Maßnahme ermöglicht durch einfache Bauelemente eine genaue Messung der Röhrenspannung. Gleichzeitig liefern die Integratoren ein Maß für d:e pro Wandleranordnung absorbierte Energie. Demgemäß kann durch Abgriff an dem Integrator, welcher der unabgeschirmten Wandleranordnung zugeordnet ist, zumindest eine Aussage über die Oberflächendosis, ggf. nach Umrechnung in Röntgen, getroffen werden.According to a preferred embodiment, the quotient module consists essentially of a bridge circuit in which the two phototransistors of the converter arrangements are arranged directly next to one another in the bridge branches parallel between the terminals of the bridge supply voltage, an integrator connected to each measuring tap terminal of the bridge circuit and a dividing element. whose inputs are connected to the two integrator outputs. This measure enables the tube voltage to be measured precisely using simple components. At the same time, the integrators provide a measure of d : e energy absorbed per converter arrangement. Accordingly, by tapping on the integrator which is assigned to the unshielded transducer arrangement, at least one statement can be made about the surface dose, possibly after conversion into X-rays.
Besonders gute Signalverhältnisse lassen sich dadurch erzielen, daß die beiden Meßabgriffklemmen jeweils über die folgenden, nacheinander angeordneten EIemente mit den Integratoren verbunden sind: ein Arbeitswiderstand, ein Meß- bzw. Vorverstärker, ein Steuertransistor, dessen Basis mit dem Ausgang des Vorverstärkers verbunden ist und dessen Kollektor an einer Spannungsquelle liegt, und eine Diode.Particularly good signal ratios can be achieved in that the two measuring tapping terminals each via the following elements arranged one after the other connected to the integrators: a working resistor, a measuring or preamplifier, a Control transistor whose base is connected to the output of the preamplifier and whose collector is connected to a voltage source and a diode.
Unter der Voraussetzung, daß die von der Röntgenröhre abgegebene Strahlungsenergie annähernd konstant ist, läßt sich ein besonders einfacher Quotientenbaustein dadurch realisieren, daß die beiden Fototransistoren seriell zwischen den Klemmen einer Spannungsquelle angeordnet sind und ein parallel zum Fototransistor angeordneter Spannungsmesser mit nachgeschalteter Eichtransformationsstufe vorgesehen ist. Der Spannungsmesser liefert bei dieser Anordnung ein Signal, das eine ein-eindeutige Funktion des Quotienten der beiden Widerstände der Fototransistoren ist Die Widerstände ihrerseits sind eine Funktion der auf sie auftreffenden Strahlenstärke. Bei geeigneter Wahl der Fototransistoren ist demnach das Ausgangssignal des Spannungsmessers ein-eindeutig mit dem Quotienten der Bestrahlungsstärken verknüpftProvided that the radiation energy emitted by the X-ray tube is approximately constant is, a particularly simple quotient module can be implemented in that the two phototransistors are arranged in series between the terminals of a voltage source and one in parallel with the phototransistor arranged voltmeter with downstream calibration transformation stage is provided. The tension meter In this arrangement it provides a signal that is a one-to-one function of the quotient of the two The resistances of the phototransistors are in turn a function of the impinging on them Radiation strength. With a suitable choice of phototransistors, the output signal of the voltmeter is accordingly uniquely linked to the quotient of the irradiance
In Weiterführung der zuletztgenannten Ausführungsform für einen Quotientenbaustein ist dieser durch eine Brückenschaltung realisiert, in welcher die beiden Fototransistoren seriell im zwischen den Klemmen der Brückenversorgungsspannung liegenden Brückenzweig angeordnet sind. Zur Temperaturkompensation bei beiden Brückenschaltungen sind vorzugsweise die frei bleibenden Brückenzweige jeweils mit einem Fototransistor bestückt, wobei alle Fototransistoren möglichst gleiche Kenndaten haben sollten.In a continuation of the last-mentioned embodiment for a quotient module, this is represented by a Bridge circuit realized in which the two phototransistors in series between the terminals of the Bridge supply voltage lying bridge arm are arranged. For temperature compensation at Both bridge circuits are preferably the bridge branches that remain free, each with a phototransistor equipped, whereby all phototransistors should have the same characteristics as possible.
Als Fototransistoren eignen sich Transistoren, deren Widerstände RfTr sich gemäß folgender Beziehung mit der Bestrahlungsstärke ändern:Suitable phototransistors are transistors whose resistances RfTr change with the irradiance according to the following relationship:
RfTr= k, ■ X- *J, RfTr = k, ■ X- * J,
mit k\ und fa Konstanten.with k \ and fa constants.
Zur weiteren Erhöhung der mit dem Prüfphantom mit einer Exposition erhältlichen Prüfparameter ist eine vorzugsweise aus 10 Stufen aufgebaute Schwärzungstreppe aus Aluminium in der filmnahen Ebene vorgesehen. Die Schwärzungstreppe ist hierbei über einen Projektionskanal frei Luft mit dem Außenraum vor der fiimfernen Ebene verbunden. Sie empfängt demnach die von der Röntgenröhre ausgehende Strahlung unmittelbar, d. h. ohne Zwischenschaltung irgendwelcher Materialteile zwischen die Röntgenröhre und die Schwärzungstreppe. Die Anordnung der Schwärzungstreppe ermöglicht die Messung der optischen Dichte des Röntgenfilmes. Insbesondere läßt sich nach der Röntgenexposition die Gradationskurve, die Gradientenkurve, der Schwärzungsumfang und der Bildkontrast in üblicher Weise, beispielsweise mit Hilfe eines handlichen und preiswerten Kleindensitometers bestimmen.To further increase the test parameters available with the test phantom with one exposure, a blackening staircase made of aluminum in the plane close to the film, preferably made up of 10 steps intended. The blackening staircase is free air with the outside space via a projection channel connected in front of the plane far away from the fiim. It therefore receives the output from the X-ray tube Immediate radiation, d. H. without the interposition of any material parts between the X-ray tube and the darkness stairs. The arrangement of the blackening steps enables the optical measurement Density of the X-ray film. In particular, after exposure to X-rays, the gradation curve, the Gradient curve, the extent of blackening and the image contrast in the usual way, for example with the aid a handy and inexpensive small densitometer.
Die Auflösung (Detailerkennbarkeit) läßt sich dadurch bestimmen, daß zwei Blei-Strichraster in der filmnahen und filmfernen Ebene des Prüfphantoms vorgesehen sind, wobei die Blei-Striche gruppenweise zu Blei-Strichgruppen mit 0,5 bis 5 Linienpaaren pro mm zusammengefaßt sind. Aus der Abbildung des filmnahe gelegenen Blei-Strichrasters sind dann die Abbildungseigenschaften des Folienfilm-Systems bestimmbar. Aus der Abbildung des filmfern gelegenen Blei-Strichrasters sind die Einflüsse der Streustrahlung und Geometrie zusätzlich erkennbar. Hierbei wird durch das Verhältnis des Fokusfilmabstandes zum Fokusobjektabstand der Vergrößerungsfaktor und durch die Differenz der aufgelösten Linienpaare pro mm zwischen filmfernem und filmnahem Blei-Strichrasters auch der Einfluß der Brennfleckabmessung bestimmbar. Darüber hinaus bieten die Blei-Strichraster mit ihrer gruppenweisen Anordnung der Striche die Möglichkeit, bei Bedarf durch Messung mit einem Mikrodensitometer exakte Bestimmungen der Kontrasttransferfunktion und der aus ihr abzuleitenden Modulationstransferfunktion vorzunehmen. Dies ermöglicht des weiteren durch Kombination mit den Mittelwerten der Amplituden der Schwärzungsschwankungen die Bestimmung des Signai-zu- Rausch-Verhältnisses. The resolution (detail recognizability) can be determined by the fact that two lead line grids in the The level of the test phantom near and far from the film is provided, with the lead lines in groups are grouped into lead line groups with 0.5 to 5 line pairs per mm. From the illustration of the The lead grids located close to the film can then be used to determine the imaging properties of the foil film system. The effects of the scattered radiation can be seen from the illustration of the lead line grid remote from the film and geometry also recognizable. The ratio of the focus film distance to the Focus object distance the magnification factor and by the difference of the resolved line pairs per mm between the lead grids further away from the film and those close to the film, the influence of the focal point dimensions determinable. In addition, the lead grids with their group-wise arrangement of the lines offer the Possibility of determining the contrast transfer function precisely by measuring with a microdensitometer and the modulation transfer function to be derived from it. this makes possible furthermore by combination with the mean values of the amplitudes of the variations in density the determination of the signal-to-noise ratio.
Die vorzugsweise Anordnung eines Blei-Fächerrasters in der fiimfernen Ebene des Phantoms erlaubt ohne Messung eine schnelle Abschätzung der Bildauflösung. Diese Maßnahme kommt den Gewohnheiten der Radiologen bei derartigen Abschätzungen entgegen.The preferred arrangement of a lead fan grid in the plane of the phantom far away from the film allows a quick estimation of the image resolution without measurement. This measure accommodates the habits of radiologists in making such assessments.
Ein weiterer Prüfparameter ist beispielsweise durch ein in der filmfernen Ebene, vorzugsweise in deren Außenbereich angebrachtes Sternraster erhältlich. Das Sternraster ermöglicht eine visuelle Kontrolle der Isotropie der Strahlenemission.Another test parameter is, for example, in the plane remote from the film, preferably in its Star grid attached to the outside area available. The star grid enables visual control of the Isotropy of radiation emission.
Vorzugsweise ist zwischen der fiimfernen und filmnahen Ebene des Prüfphantoms eine Schaumstoffschicht zur Streustrahlensimulation des Lungengewebes vorgesehen. Versuche haben ergeben, daß sich hierzu eine Dicke von 8 cm und eine Dichte von 0,3 besondersThere is preferably a foam layer between the plane of the test phantom which is far from the film and the plane close to the film intended for the scattered radiation simulation of the lung tissue. Experiments have shown that this a thickness of 8 cm and a density of 0.3 especially
gut eignen. Durch Einlagerung von beispielsweise 4 zylinderförmigen Acrylglas-Stäbchen und 4 zylinderförmigen Aluminium-Stäbchen mit Durchmessern zwischen 2 mm und 20 mm sind die Abbildungseigenschaften von Blutgefäßen innerhalb des Lungengewebes und von Knochenstrukturen besonders gut simulierbar. Die Schaumstoffschicht stellt eine besonders einfache Maßnahme zur Simulation der von der Lunge bewirkten Streustrahlen-Verhältnisse dar. Darüber hinaus läßt sie den Einbau von Acrylglasstäbchen zur Blutgefäßsimulation zu, da sie eine andere Röntgendichte wie Acrylglas hat. Schließlich können die Acrylglas- und Aluminium-Stäbchen sehr bequem in den Schaumstoff eingelagert werden.well suited. By storing, for example, 4 cylindrical acrylic glass rods and 4 cylindrical ones Aluminum rods with diameters between 2 mm and 20 mm are the imaging properties of blood vessels within the lung tissue and of bone structures can be simulated particularly well. the Foam layer represents a particularly simple measure for simulating the effects caused by the lungs It also allows the installation of acrylic glass rods for blood vessel simulation because it has a different radiopacity than acrylic glass. Finally, the acrylic glass and aluminum rods can be stored very comfortably in the foam.
Der Einfluß der Streustrahlung auf die optische Dichte des Bildes läßt sich in bequemer Weise auch dadurch messen, daß ein die Primärstrahlung absorbierendes Filterstück von etwa 1 cm2 vorgesehen ist. Hierzu eignet sich beispielsweise ein 1 mm dickes Blei Stückchen.The influence of the scattered radiation on the optical density of the image can also be conveniently measured by providing a filter piece of approximately 1 cm 2 which absorbs the primary radiation. A piece of lead 1 mm thick, for example, is suitable for this purpose.
Insgesamt ist damit ein Prüfphantom angegeben, mit dessen Hilfe mit einer einzigen Röntgenexposition zumindest die wesentlichen Prüfparameter zur Qualitätssicherung erhältlich sind. Hierbei werden die Strahlenqualität, die Expositionszeit und die Strahlendosis vorzugsweise durch opto-elektrische Wandler gemessen. Die Meßdaten sind vorzugsweise seitlich am Phantom in zwei, ggf. drei verwechslungssicheren Anzeigefeldern ablesbar. Zur Bestimmung der Gradientenkurve, der Kohtrasttransferfunktion sowie der aus ihnen abzuleitenden Größen genügt die Schwärzungsmessung mit Hilfe eines handlichen Klein- oder Mikrodensitometers. Dasselbe gilt für die Bestimmung des Streustrahlenanteiles in der Filmschwärzung. Alle übrigen Meßgrößen sind visuell ermittelbar.Overall, a test phantom is thus specified, with the help of which with a single X-ray exposure at least the essential test parameters for quality assurance are available. Here are the Radiation quality, exposure time and radiation dose, preferably through opto-electrical converters measured. The measurement data are preferably on the side of the phantom in two, possibly three confusable Readable display fields. To determine the gradient curve, the Kohtrast transfer function and the off For sizes to be derived from them, the density measurement with the help of a handy small or Microdensitometer. The same applies to the determination of the proportion of scattered radiation in the blackening of the film. All other measured variables can be determined visually.
Vorzugsweise hat das Prüfphantom ein quaderförmiges Gehäuse mit den Außenmaßen 30 χ 30 χ 20 cm, wobei die Gehäusewände aus Acrylglas bestehen.The test phantom preferably has a cuboid housing with external dimensions of 30 χ 30 χ 20 cm, the housing walls are made of acrylic glass.
Die Stromversorgung der elektronischen Bauteile erfolgt vorzugsweise aus einer wiederaufladbaren Batterie, so daß leichte Transportierbarkeit und Netzunabhängigkeit des Gerätes gewährleistet sind.The electronic components are preferably supplied with power from a rechargeable device Battery, so that easy portability and network independence of the device are guaranteed.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher beschrieben.The invention is explained below on the basis of exemplary embodiments with reference to the schematic Drawings described in more detail.
In den Zeichnungen zeigtIn the drawings shows
F i g. 1 eine perspektivische Gesamtansicht des Prüfphantoms;F i g. 1 shows an overall perspective view of the test phantom;
F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Mehrfach-Prüfeinheit des Prüf phantoms;F i g. 2 shows a block diagram of a multiple test unit of the test phantom;
F i g. 3 ein weiteres Blockschaltbild einer Mehrfachprüfeinheit des Prüfphantoms;F i g. 3 shows a further block diagram of a multiple test unit of the test phantom;
Fig.4 eine Schaltskizze einer weiteren Mehrfach-Prüfeinheit des Prüf phantoms und4 shows a circuit diagram of a further multiple test unit of the test phantom and
Fig.5 ein weiteres Schaltschema einer Mehrfach-Prüfeinheit des Prüfphantoms.5 shows a further circuit diagram of a multiple test unit of the test phantom.
Das in F i g. 1 dargestellte Prüfphantom 10 weist ein quaderförmiges Gehäuse mit einer Oberwand 12, Unterwand 14, Frontwand 16, Rückwand 18, und Seitenwänden 20, 22 auf. Alle Wände bestehen aus Acrylglas. Statt dessen können sie auch aus Preßspanplatten bestehen.The in Fig. 1 illustrated test phantom 10 has a cuboid housing with a top wall 12, Lower wall 14, front wall 16, rear wall 18, and side walls 20, 22. All walls are made of Acrylic glass. Instead, they can also consist of chipboard.
Zur bequemen Transportierbarkeit sind an der Oberwand 12 zwei Handgriffe 24 und 24' vorgesehen. Die Frontwand 16 und die Rückwand 18 haben die Außenmaße 30 χ 30 cm. Die Seitenwände 20 und 22 haben die Außenmaße 30 χ 20 cm. Die Frontwand 16 liegt im Bereich der fokusnahen bzw. filmfernen Ebene; die Rückwand 18 im Bereich der fokusfernen bzw. filmnahen Ebene.For easy portability, two handles 24 and 24 'are provided on the top wall 12. The front wall 16 and the rear wall 18 have the external dimensions 30 30 cm. The side walls 20 and 22 have the external dimensions 30 χ 20 cm. The front wall 16 lies in the area of the plane near the focus or away from the film; the rear wall 18 in the area of the focal point or film-like level.
In F i g. 1 sind mehrere Prüfeinheiten bzw. Teile davon auf der Frontwand 16 eingezeichnet. Hierbei bedeuten die gestrichelten Umrandungen eine Anordnung der umrandeten Teile in der filmfernen Ebene, die strichpunktierten Umrandungen eine Anordnung der umrandeten Teile in der filmnahen Ebene und die abwechselnd gestrichelte und strichpunktierte Umrandung eine Anordnung der umrandeten Teile zwischen der filmfernen und der filmnahen Ebene.In Fig. 1, several test units or parts thereof are shown on the front wall 16. Here the dashed borders mean an arrangement of the bordered parts in the plane remote from the film, the Dot-dashed borders an arrangement of the bordered parts in the film-level plane and the alternating dashed and dash-dotted border an arrangement of the bordered parts between the film-remote and the film-related level.
Die Messung der optischen Dichte bzw. der Opazität des Röntgenfilmes ist im Bereich von 02 bis 3,2 in Stufen von 0,3 mit einer zehnstufigen Schwärzungstreppe 30 meßbar. Die Schwärzungstreppe 30 ist in der filmnahen Ebene angeordnet und über einen Projektionskanal frei Luft mit dem filmfernen Außenraum des Phantoms 10 verbunden. Die immer dichter werdende Strichierung der einzelnen Stufen in der Schwärzungstreppe 30 soll deren zunehmende optische Dichte veranschaulichen. Nach der Exposition sind durch Schwärzungsmessung an der entsprechenden Filmstelle die Graditionskurve, die Gradientenkurve bzw. Gradiation, der Schwärzungsumfang und der Bildkontrast meßbar. Die Schwärzungsmessung ist mit Hilfe eines heute allgemein verfügbaren, handlichen und preiswerten Kleindensitometers bequem durchführbar.The measurement of the optical density or the opacity of the X-ray film can be measured in the range from 02 to 3.2 in steps of 0.3 with a ten-step blackening staircase 30. The blackening staircase 30 is arranged in the plane close to the film and is connected to the outer space of the phantom 10 remote from the film via a projection channel. The increasingly dense lines of the individual steps in the blackening staircase 30 are intended to illustrate their increasing optical density. After exposure, the gradation curve, the gradient curve or gradiation, the extent of blackening and the image contrast can be measured by measuring the density at the corresponding film location. The density measurement can easily be carried out with the help of a handy and inexpensive small densitometer that is generally available today.
in der fiimfernen Ebene ist weiterhin ein Biei-Fächerraster 32 angeordnet. Das Blei-Fächerraster trägt den Gewohnheiten der Radiologen Rechnung, ohne Messung eine schnelle und bequeme visuelle Abschätzung der Bildauflösung vornehmen zu können.in the plane far from the fiim there is still a Biei fan grid 32 arranged. The lead fan grid takes into account the habits of radiologists, without measurement to be able to make a quick and convenient visual assessment of the image resolution.
Ein in der filmnahen Ebene angeordnetes Blei-Strichraster 34 und ein in der filmfernen Ebene angeordnetes Blei-Strichraster 36 ermöglichen nach der Exposition Aussagen über die Auflösung bzw. Detailerkennbarkeit. Hierzu weisen beide Blei-Strichraster 34, 36 mehrere Linienpaargruppen mit 0,5 bis 5 Linienpaaren pro mm auf. Aus der Abbildung des filmnahe gelegenen Blei-Strichrasters 36 sind die Abbildungseigenschaften des Folienfilmsystems bestimmbar. Aus der Abbildung des fiimfern gelegenen Blei-Strichrasters 36 sind in Verbindung mit der Abbildung des filmnahen Blei-Strichrasters zusätzlich die Einflüsse von Streustrahlung und Geometrie erkennbar. Ist beispielsweiseA lead line grid 34 arranged in the plane close to the film and one arranged in the plane remote from the film Lead line grids 36 allow statements to be made about the resolution or the recognizability of details after exposure. For this purpose, both lead line grids 34, 36 have several line pair groups with 0.5 to 5 line pairs per mm on. The image properties are from the image of the lead line grid 36 located close to the film of the film film system can be determined. From the illustration of the lead line grid 36 located at a distance from the fiim, in In connection with the image of the lead line grid close to the film, the influences of scattered radiation and geometry recognizable. Is for example
S1 = B2 = Länge oder Breite des Blei-Strichrasters 34,36;S 1 = B 2 = length or width of the lead line grid 34,36;
B\ und B\ - Länge ihrer Abbildungen auf dem Röntgenfilm; B \ and B \ - length of their images on the X-ray film;
B\B \
v, = — ;v, = -;
Bx B x
V2= — Vergrößerung der beiden Blei- ^2 Strichraster; V 2 = - Enlargement of the two lead ^ 2 line grids;
d = Abstand zwischen der filmfernen und der filmnahen Ebene; d = distance between the plane far from the film and the plane close to the film;
FOA = Fokus-Objekt-Abstand;
FFA = Fokus-Film-Ab stand, FOA = focus-object distance;
FFA = focus-film distance,
dann ergibt sich in bekannter Weise:then it results in the known way:
FFA _ 5j_ =
FOA Bx *■' FFA _ 5j_ =
FOA B x * ■ '
11 1211 12
FFA = B^ _ Prüfphantom 10, genauer deren Elektronik nach einer FFA = B ^ _ test phantom 10, more precisely their electronics after a
FOA +rf A2 '* Röntgenexposition wieder auf den Zustand vor der FOA + rf A 2 '* X-ray exposure reverts to the state before
Exposition bringbar ist.Exposure can be brought.
V) d In F i g. 2 ist eine kombinierte Prüfeinheit zur V) d in F i g. 2 is a combined test unit for
'z=> ~^~ = ' + ~~fQ~A 5 gleichzeitigen Messung mehrerer Prüfparameter schematisch dargestellt. Die von dtr Röntgenröhre ausge- ' z => ~ ^ ~ = ' + ~~ fQ ~ A 5 simultaneous measurement of several test parameters shown schematically. The dtr X-ray tube
^ hende Röntgenstrahlung X tritt durch die Frontwand 16Moving X-ray radiation X passes through the front wall 16
^=> FOA = ; des Prüfphantoms 10 und eine Filtereinrichtung 70 ^ => FOA =; of the test phantom 10 and a filter device 70
-Ϊ!— ι hindurch und trifft auf zwei zentral angeordnete-Ϊ! - ι through and meets two centrally arranged
χΊ ίο Wandleranordnungen 80 ur.d 90, die jeweils von einer χ Ί ίο converter assemblies 80 ur.d 90, each from one
Bleifolie ummantelt sind. Die Wandleranordnungen 80Are coated with lead foil. The transducer assemblies 80
=> FFA = v, FOA und 90 wandeln die einfallende Röntgenstrahlung X in=> FFA = v, FOA and d 90 convert the incident X-ray radiation X into
zu Prüfzwecken weiterverarbeitbare Signale Mi und M2. Signals Mi and M 2 that can be further processed for test purposes.
- vi ' ^ Vorzugsweise sind daher die Wandleranordnungen 80- v i '^ Preferably, therefore, the transducer assemblies 80
_vj 1 15 und 90 als elektrooptisch^ Wandler ausgebildet, da_vj 1 15 and 90 designed as electro-optical converters, there
V7 ' elektrische Signale besonders gut verarbeilbar sind. Bei V 7 ' electrical signals can be processed particularly well. at
derartigen Wandleranordnungen können beispielsweisesuch converter arrangements can, for example
Durch die Differenz der aufgelösten Linienpaare pro die in der Röntgentechnik erprobten Ionisationskammm bei den beiden Bildern der Blei-Strichraster 34 und mern eingesetzt werden. Sie können auch Sekundär-36 wird vorwiegend der Einfluß der Brennfleckabmes- 20 elektronen-Vervielfacher oder Fototransistoren aufweisungen sichtbar. sen.Due to the difference in the resolved line pairs per the ionization combs tested in X-ray technology are used in the two images of the lead line grids 34 and mern. You can also use secondary 36 the influence of the focal spot dimensions will predominantly exhibit 20 electron multipliers or phototransistors visible. sen.
Zwischen der filmfernen und filmnahen Ebene ist Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird vonBetween the plane far from the film and the plane close to the film, there is in the illustrated embodiment of
peripher eine 8 cm dicke Schaumstoffschicht 38 der einer Röntgenröhre mit vorgegebener Filterung derperipherally an 8 cm thick foam layer 38 that of an X-ray tube with predetermined filtering
Dichte 0,3 angeordnet Durch diese Schaumstoffschicht Röntgenstrahlung ausgegangen. Die FiltereinrichtungDensity 0.3 arranged X-rays emanated through this foam layer. The filter device
werden die Streustrahleneinflüsse des Lungengewebes 25 70 weist daher vor der einen Wandleranordnung 80the scattered radiation influences of the lung tissue 25 70 are therefore in front of the one transducer arrangement 80
simuliert. Um ferner auch eine Simulation der einen Bereich 71 auf, der die Röntgenstrahlungsimulated. Furthermore, a simulation of the one area 71 that the X-rays
Abbüdungseigenschaften von Blutgefäßen innerhalb ungehindert durchtreten läßt Vor der Wandleranord-Abduction properties of blood vessels can pass through unhindered in front of the transducer arrangement
des Lungengewebes und von Knochenstrukturen nung 90;ist ein Filterplättchen 72 in Form einer dünnenthe lung tissue and bone structures nung 90; is a filter plate 72 in the form of a thin
simulieren zu können, sind 4 zylinderförmige Acrylglas- Titanplatte vorgesehen. Die Ausgangssignale Mi und M2 To be able to simulate, 4 cylindrical acrylic glass titanium plates are provided. The output signals Mi and M 2
Stäbchen und 4 zylindrische Aluminium-Stäbchen 40, jo der Wandleranordnungen 80 und 90 sind demRods and 4 cylindrical aluminum rods 40, jo of the transducer assemblies 80 and 90 are dem
40' in die Schaumstoffschicht 38 eingelagert. Röntgenröhrenstrom proportional und stellen eine die40 'embedded in the foam layer 38. X-ray tube current is proportional and represent one of the
Der Einfluß der Gesamtstreustrahlung auf die den Wandleranordnungen 80 und 90 zugestrahlte DosisThe influence of the total scattered radiation on the dose radiated to the transducer assemblies 80 and 90
optische Dichte bzw. Opazität des belichteten Filmes bestimmende Größe dar. Da die Wandleranordnung 80optical density or opacity of the exposed film is a determining factor. Since the transducer arrangement 80
läßt sich dadurch ermitteln, daß in der filmfernen Ebene die von der Röntgenröhre ausgehende Strahlungcan be determined by the fact that in the plane remote from the film the radiation emanating from the X-ray tube
ein etwa 1 cm2 großes und 1 mm dickes Filterstückchen 35 ungeschwächt empfängt, stellt das Ausgangssignal Mia piece of filter 35 about 1 cm 2 in size and 1 mm thick receives the output signal Mi.
aus Blei angeordnet ist. Dieses Filterstückchen 42 eine die Oberflächendosis bestimmende Größe dar.made of lead. This filter piece 42 represents a size that determines the surface dose.
absorbiert die Primärstrahlung so weit, daß durch Bedient man sich z. B. bei der Wandleranordnung 80absorbs the primary radiation so far that by using z. B. in the transducer arrangement 80
Schwärzungsmessung die Streustrahlungsintensität auf einer Ionisationskammer, dann ist nach Zuführung desBlackening measurement the scattered radiation intensity on an ionization chamber, then after the supply of the
dem exponierten Röntgenfilm meßbar ist. Signals Mi zu einem Dosisbaustein 88 die Oberflächen-is measurable on the exposed X-ray film. Signal Mi to a dose module 88 the surface
Die Isotropie der Strahlenemission ist durch ein ~o dosis unmittelbar vom Dosisbaustein 88 ablesbar.The isotropy of the radiation emission is read through a ~ o dose directly from the dose block 88th
Sternraster 44 meßbar. Hierzu ist das Sternraster in der Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen dieStar grid 44 measurable. For this purpose, the star grid in the embodiment shown in the
filmfernen Ebene, und zwar im äußersten Bereich Wandleranordnungen 80 und 90 jeweils eine Gadoli-level away from the film, namely in the outermost area transducer arrangements 80 and 90 each have a Gadoli
angeordnet Die Anordnung des Sternrasters 44 im niumoxysulfidfolie als Röntgenszintillationsfolie 74, 74',The arrangement of the star grid 44 in the niumoxysulfidfolien as X-ray scintillation foil 74, 74 ',
äußersten Bereich erfolgt deswegen, da eine ggf. am Wandlereingang auf. Den Röntgenszintillationsfo-The outermost area takes place because a possibly at the converter input. The X-ray scintillation photo
vorhandene Anisotropie der Strahlenemission sich in 45 lien 74, 74' ist jeweils ein Fototransistor 76, 76'existing anisotropy of the radiation emission is in 45 lines 74, 74 'each is a phototransistor 76, 76'
den meisten Fällen an den Bildrändern bemerkbar nachgeschaltet, dessen Ausgangssignal eine linearein most cases noticeably downstream at the edges of the image, the output signal of which is linear
macht. Selbstverständlich können statt des einen Abhängigkeit vom Röntgenröhrenstrom aufweist.power. Of course, instead of one, it can have a dependency on the X-ray tube current.
Sternrasters 44 auch mehrere Sternraster vorgesehen Das Ausgangssignal Mi der Wandleranordnung 80Star raster 44, several star rasters are also provided
sein. wird einem Zeitgeber 85 zugeführt, der durch diebe. is fed to a timer 85 which is determined by the
Mit Hilfe der an der Frontwand 16 befestigten so ansteigende und abfallende Flanke des Signals Mi ein-With the help of the rising and falling edge of the signal Mi attached to the front wall 16
Wandleranordnungen 80 und 90 sowie einer noch zu und ausgeschaltet wird. Gleichzeitig wird das Signal MiConverter assemblies 80 and 90 as well as one is still switched on and off. At the same time, the signal Mi
erläuternden Folgeschaltung sind die Röhrenspannung einem Quotientenbaustem 98 zugeführt Ferner wirdIn the explanatory sequential circuit, the tube voltage is fed to a quotient component 98
und die Expositionszeit — ggf. auch die Oberflächendo- dem Quotientenbaustein 98 das Ausgangssignal M2 derand the exposure time - possibly also the surface endurance - the quotient module 98 the output signal M 2 of the
sis — meßbar. Die Expositionszeit ist hierbei mit einer abgeschirmten Wandleranordnung 90 zugeführt Demsis - measurable. The exposure time is here supplied with a shielded transducer arrangement 90 Dem
Genauigkeit von 0,1 ms mit der unteren Grenze von 55 Quotientenbaustein 98 ist eine dem Quotienten aus denAccuracy of 0.1 ms with the lower limit of 55 quotient block 98 is one of the quotients from the
1 ms meßbar und an einem Expositionszeit-Anzeigefeld Signalen Mi und M2 ein-eindeutige Funktion entnehm-1 ms measurable and an unambiguous function can be taken from an exposure time display field signals Mi and M 2.
52 digital ablesbar. Die Röhrenspannung ist im Bereich bar. Jeder Wert dieser Funktion entspricht genau einer52 digitally readable. The tube voltage is in the bar range. Each value of this function corresponds exactly to one
zwischen 60 und 12OkV mit einer Genauigkeit von Röhrenspannung. Durch entsprechende Eichtransfor-between 60 and 12OkV with an accuracy of tube voltage. Appropriate calibration transformation
±5% meßbar und an einem Röhrenspannungs-Anzei- mation des Ausgangssignals des Quotientenbausteines gefeld 50 digital ablesbar. 60 98 }st demnach dem Quotientenbaustein 98 auch die± 5% measurable and digitally readable on a tube voltage display of the output signal of the field 50 quotient module. Accordingly, 60 98} st to the quotient module 98 also
Die beiden Anzeigefelder 50 und 52 sind an der Röhrenspannung entnehmbar.The two display fields 50 and 52 can be taken from the tube voltage.
Seitenwand 20 des Phantoms 10 angeordnet und jeweils Gemäß den; in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeiaus Gründen der Energieeinsparung mit LCD-Anzeige spiel für eine Mehrfachprüfeinheit wird die von einer bestückt Röntgenszintillationsfolie ausgehende Strahlung zwei in Ein ebenfalls an der Seitenwand 20 betätigbarer 65 Brückenschaltung angeordneten Fototransistoren 102 Schalter 54 dient zum Ein- und Ausschalten des und 202 zugeführt Die Fototransistoren 102 und 202 Prüfphantoms 10. Ferner ist noch an der Seitenwand 20 sind in den beiden unmittelbar nebeneinander, von der eine Löschtaste 53 vorgesehen, mit welcher das einen Klemme 100 der BrückenversorgungsspannungSide wall 20 of the phantom 10 arranged and each according to the; in Fig. 3, for reasons of energy saving with an LCD display for a multiple test unit, the radiation emanating from an equipped X-ray scintillation film is fed to two phototransistors 102, which are also arranged on the side wall 20 and which can be operated on the side wall 20, to switch 54 to switch the phototransistors on and off, and 202 to the phototransistors 102 and 202 test phantoms 10. Furthermore, on the side wall 20 , a delete key 53 is provided in the two immediately next to one another, with which one terminal 100 of the bridge supply voltage
ausgehenden Brückenzweigen angeordnet Zwischen den Meßabgriffklemmen 104 und 204 der Brückenschaltang und der anderen K'emme 200 der Brücken versorgucgsspannung ist jeweils ein weiterer Fototransistor 106 und 206 zur Temperaturkompensation vorgesehen. Die Fototransistoren 102, 106, 202 und 206 haben identische Kenndaten. Das von der Röntgenszintillationsfolie abgestrahlte Szintillationslicht steuert in den Fototransistoren 102 und 202 jeweils den Übergangswiderstand zwischen Kollektor und Emitter. Hierdurch wird der zwischen den Klemmen 100 und 200 der Versorgungsspannung fließende Strom in Abhängigkeit vom Szintillationslicht gesteuert Dieser Fototransistor-Strom weist eine lineare Abhängigkeit vom Röntgenröhrenstrom auf. Der Meßabgriffklemme 104 ist ein Arbeitswiderstand 208 nachgeschaltet Hierdurch wird der durch den Fototransistor 102 fließende Transistorstrom in ein Spannungssignal umgewandelt Dieses Spannungssignal wird einem Vorverstärker 110 zugeführt Der Vorverstärker ist als Operationsverstärker, genauer als Meßverstärker ausgelegt, mit dem eine Verstärkung bis zum Faktor 100 erzielbar ist. Das vom Arbeitswiderstand J 08 ausgehende Signal wird hierbei dem nichtinvertierenden Eingang des Meßverstärkers zugeführt. Das vom Vorverstärker 110 ausgehende Signal steuert die Basis eines Steuertransistors 114, dessen Kollektor mit einer Spannungsquelle 112 verbunden ist. Der durch den Emitter des Steuertransistors 114 fließende Strom ist streng proportional zur Basisspannung. Durch den Steuertransistor 114 wird das vom Vorverstäri>er 110 ausgehende Spannungssignal in ein Stromsignal umgewandelt. Das Stromsignal wird über eine Diode 116 einem Integrator 118 zugeführt Die Diode 116 dient dazu, eine Rückwirkung der im Integrator 118 gespeicherten Ladung auf den Steuertransistor 114 zu verhindern. Der Integrator selbst ist in an sich bekannter Weise aus einem Widerstand 117 mit nachgeschaltetem Kondensator 119 aufgebaut. Die ÄC-Zeitkonstante ist T = IOs. Diese Dauer genügt für die üblichen Expositionszeiten bei Röntgenaufnahmen. Das Ausgangssignal des Integrators 118 liegt an dem mit Kanal 1 bezeichneten Punkt. Zur Löschung der im Integrator 118 gespeicherten Information, genauer zur Entladung des Kondensators 119 ist eine Löschtaste 120 vorgesehen. Die Löschtaste 120 schließt den Kondensator 119 kurz.outgoing bridge branches arranged between the measuring tapping terminals 104 and 204 of the bridge circuit and the other terminal 200 of the bridge supply voltage a further phototransistor 106 and 206 is provided for temperature compensation. The phototransistors 102, 106, 202 and 206 have identical characteristics. The one from the X-ray scintillation film Scintillation light emitted controls the contact resistance in the phototransistors 102 and 202, respectively between collector and emitter. This makes the between terminals 100 and 200 of the Supply voltage flowing current depending on the scintillation light controlled This phototransistor current exhibits a linear dependence on the X-ray tube current. The measuring tap terminal 104 is a Working resistor 208 connected downstream. As a result, the transistor current flowing through the phototransistor 102 is eliminated converted into a voltage signal. This voltage signal is fed to a preamplifier 110 The preamplifier is designed as an operational amplifier, more precisely as a measuring amplifier, with the one Reinforcement up to a factor of 100 can be achieved. The signal emanating from the working resistor J 08 becomes fed to the non-inverting input of the measuring amplifier. The output from the preamplifier 110 Signal controls the base of a control transistor 114, whose collector is connected to a voltage source 112 connected is. The current flowing through the emitter of the control transistor 114 is strictly proportional to the Base voltage. Through the control transistor 114 that voltage signal emanating from preamplifier 110 in converted to a current signal. The current signal is fed to an integrator 118 via a diode 116 The diode 116 serves to react the charge stored in the integrator 118 to the control transistor 114 to prevent. The integrator itself is made up of a resistor 117 in a manner known per se downstream capacitor 119 built. The ÄC time constant is T = IOs. This duration is sufficient for the usual exposure times for x-rays. The output of the integrator 118 is at the point marked with channel 1. To delete the information stored in the integrator 118, more precisely to the Discharge of the capacitor 119 is a clear button 120 intended. The cancel button 120 short-circuits the capacitor 119.
Die Verbindung zwischen der Meßabgriffklemme 204 und dem mit Kanal 2 bezeichneten Punkt ist in gleicher Weise wie die Verbindung zwischen der Meßab^riffklemme 104 und dem mit Kanal 1 bezeichneten Punkt ausgestaltet. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden daher lediglich die zwischen den beiden Punkten angeordneten Bauelemente aufgezählt. Diese sind ein Arbeitswiderstand 208, ein Vorverstärker 210, eine Spannungsquelle 212, ein Steuertransistor 214, eine Diode 216 und ein Integrator 218. Auch der Integrator 218 ist wiederum aus einem Widerstand 217 und einem Kondensator 219 aufgebaut. Zur Löschung der im Integrator 218 gespeicherten Information ist eine Löschtaste 220 vorgesehen.The connection between the measuring tap terminal 204 and the point designated by channel 2 is the same Like the connection between the measuring terminal 104 and the point designated by channel 1. To avoid repetition therefore only the components arranged between the two points are enumerated. These are a load resistor 208, a preamplifier 210, a voltage source 212, a control transistor 214, a Diode 216 and an integrator 218. The integrator 218 is again made up of a resistor 217 and a Capacitor 219 built up. To delete the information stored in the integrator 218, a Delete button 220 provided.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird dem Fototransistor 102 das durch das Filterplättchen 72 abgeschwächte Röntgenlicht zugeführt. Dem Fototransistor 202 wird das unabgeschwächte Röntgenlicht zugeführt. Demgemäß ist am Punkt Kanal 1 ein Signal abgreifbar, das von der infolge des Filterplättchens 72 abgeschwächten Röntgenstrahlung abhängt. Am Punkt Kanal 2 ist ein Signal abgreifbar, welches von der Oberflächendosis abhängt; als Filter wirkt hierbei nur das der Röntgenröhre vorgegebene Filter. Ober einen Umschalter 300 sind die Punkte Kanal 1 und Kanal 2 mit dem nicht-invertierenden Eingang eines Impedanzwandlers 310 verbindbar. Der Impedanzwandler hat einen äußerst hochohmigen Eingangswiderstand und die Verstärkung 1. Der Ausgang des Impedanzwandler ist mit seinem invertierenden Eingang rückgekoppelt Durch den hochohmigen Eingangswiderstand desIn the illustrated embodiment, the phototransistor 102 is provided by the filter plate 72 attenuated X-ray light supplied. The phototransistor 202 is the unattenuated X-ray light fed. Accordingly, at the point channel 1, a signal can be tapped which is derived from the filter plate 72 attenuated X-rays. At point channel 2, a signal can be tapped which is sent by the Surface dose depends; only the filter specified for the X-ray tube acts as a filter. About one Changeover switch 300 are the points channel 1 and channel 2 with the non-inverting input of an impedance converter 310 connectable. The impedance converter has an extremely high input resistance and the gain 1. The output of the impedance converter is fed back with its inverting input Due to the high input resistance of the
ίο Impedanzwandlers wird eine Entladung des Kondensators 119 verhindert Dem Impedanzwandler nachgeschaltet ist ein Digitalvoltmeter 320 mit LCD-Anzeige. Durch Umschalten von Kanal 1 auf Kanal 2 sind demnach die beiden dosisabhängigen, in den Integratoren 118 und 218 gespeicherten Werte vom Digitalvoh-■meter 320 ablesbar. Bei geeigneter Auslegung der Wandleranordnung entspricht der dem Punkt Kanal 2 zugeordnete, am Digitalvoltmeier 320 ablesbare Spannungswert einem Maß der Oberflächendosis.ίο Impedance converter will discharge the capacitor 119 prevents the impedance converter is followed by a digital voltmeter 320 with LCD display. By switching from channel 1 to channel 2, the two dose-dependent ones are in the integrators 118 and 218 stored values from the ■ digital voltmeter 320 readable. With a suitable design of the transducer arrangement, this corresponds to the point channel 2 assigned voltage value that can be read on the Digital Voltmeier 320 a measure of the surface dose.
Statt dessen oder zusätzlich sind die beiden Punkte Kanal 1 und Kanal 2 auch mit den beiden Eingängen eines Divisionsgliedes 311 verbindbar. Das Divisionsglied ermittelt den Quotienten aus den an den Punkten Kanal 1 und Kanal 2 abgegriffenen Werten. Da die Röhrenspannung die Funktion dieses Quotienten ist, kann durch Nachschalten einer Eichtransformationsstufe 321 die Röhrenspannung unmittelbar abgelesen werden.Instead or in addition, the two points channel 1 and channel 2 are also available with the two inputs a division link 311 connectable. The division term determines the quotient from the at the points Channel 1 and channel 2 tapped values. Since the tube voltage is the function of this quotient, the tube voltage can be read off immediately by connecting a calibration transformation stage 321 will.
Zwischen dem Vorverstärker 210 und dem Steuertransistor 214 ist eine Signalabzweigung vorgesehen, welche eine bistabile Kipppstufe 250 mit definiert vorgegebenem Schwellwert steuert. Jedesmal dann, wenn die ansteigende oder abfallende Flanke des vom Vorverstärker 210 kommenden Signales einen vorgegebenen Wert über- bzw. unterschreitet, kippt die Kippstufe 250 in den einen ihrer beiden stabilen Zustände. Hierdurch wird ein der Kippstufe 250 nachgeschalteter Zähler 260 ein und ausgeschaltet. Der Zähler zählt die Schwingungen eines SchwingquarzesA signal branch is provided between the preamplifier 210 and the control transistor 214, which controls a bistable Kipppstufe 250 with a defined predetermined threshold value. Every time then when the rising or falling edge of the signal coming from the preamplifier 210 is a predetermined one If the value exceeds or falls below the value, the flip-flop 250 tilts into one of its two stable ones Conditions. As a result, a counter 260 connected downstream of the flip-flop 250 is switched on and off. Of the Counter counts the oscillations of a quartz crystal
-to 270. Als Schwingquarz eignet sich ein Quarz mit einer Frequenz von 6,5536 MHz. Über eine siebenstellige Anzeige des Zählers ist eine Periodenmessung im Bereich von 1 μ$ bis 10 s möglich. Hierdurch wird eine äußerst genaue Messung der Expositionszeit sicherge--to 270. A quartz with a Frequency of 6.5536 MHz. A period measurement in the Range from 1 μ $ to 10 s possible. This creates a extremely accurate measurement of the exposure time
■»5 stellt■ »5 places
Unter der Voraussetzung, daß die pro Zeiteinheit den Fototransistoren von der Röntgenröhre zugestrahlte Energie annähernd konstant ist, ist &ie in F i g. 4 schematisch dargestellte Schaltskizze zur Ermittlung der Röhrenspannung und Expositionszeit verwendbar. Hierbei sind zwei Fototransistoren 102' und 202' seriell zwischen die Klemmen 100' und 200' einer Versorgungsspannung geschaltet. Der Übergangswiderstand zwischen Emitter und Kollektor wird in jedem Fototransistor 102', 202' - wie bei dem in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel — durch das Szintillationslicht einer Röntgenszintillationsfolie gesteuert. Parallel zum Fototransistor 202' ist ein Voltmeter 320' angeordnet, dessen eine Klemme auf dem Potential derAssuming that the amount of radiation emitted from the X-ray tube to the phototransistors per unit of time Energy is approximately constant, & ie in FIG. 4 schematically shown circuit diagram for determination the tube voltage and exposure time. Here, two phototransistors 102 'and 202' are in series connected between terminals 100 'and 200' of a supply voltage. The transition resistance between emitter and collector is in each phototransistor 102 ', 202' - as in the case of FIG illustrated embodiment - controlled by the scintillation light of an X-ray scintillation film. A voltmeter 320 'is arranged parallel to the phototransistor 202', one terminal of which is at the potential of the
M) Versorgungsspannungsklemme 200' und dessen andere Klemme auf dem Potential am Meßabgriffpunkt 104' liegt. Legt man nun folgende Bezeichnungen fest:M) Supply voltage terminal 200 'and its others The terminal is at the potential at the measuring tap point 104 '. If you now define the following designations:
Ru R2 = Übergangswiderstand zwischen Kollektor b5 und Emitter des Fototransistors 102' bzw. Ru R 2 = contact resistance between collector b5 and emitter of phototransistor 102 'or
202';
/ = zwischen den Klemmen 100' und 200'202 ';
/ = between terminals 100 'and 200'
fließender Strom;flowing stream;
Uo — Versorgungsspanncng; Um = Meßspannung, Uo - supply voltage; Um = measuring voltage,
dann ergibt sich unter der vereinfachenden Annahme eines ohmschen Zusammenhanges zwischen Spannung und Strom in den Transistoren:then, under the simplifying assumption, there is an ohmic relationship between voltage and current in the transistors:
UoUo R1+R2 R 1 + R 2
Es sind Transistoren erhältlich, deren Übergangswiderstand RfTr sich gemäß folgender Beziehung mit der Bestrahlungsstärke Rändert:There are transistors available whose contact resistance RfTr changes with the irradiance Ranges according to the following relationship:
RfT, - A"| X ■ Daraus folgt: R fT , - A "| X ■ It follows from this:
-f-f
Aus obiger Gleichung ergibt sich, daß Um eine ein-eindeutige Funktion des Quotienten der Bestrahlungsstärken ist. Die obigen Überlegungen gelten auch für den Fall, daß ein Transistor verwendet wird, dessen Abhängigkeit zwischen Strom und Spannung durch folgende Beziehung gegeben ist:The above equation shows that Um is a one-to-one function of the quotient of the irradiance levels. The above considerations also apply in the event that a transistor is used whose dependency between current and voltage is given by the following relationship:
U"= i ■ RrU "= i ■ Rr
mit /; = konstant.with /; = constant.
Unter den oben gemachten Voraussetzungen ist der Quotient aus dem auf die Fototransistoren 102' und 202' fallenden Bestrahlungsstärken eine ein-eindeutigeUnder the assumptions made above, the quotient of the phototransistors 102 'and 202' falling irradiance a one-to-one
Funktion der Röntgenröhrenspannung. Demgemäß ist die Röhrenspannung von einer Eichtransformationsstufe 32Γ ablesbar, die mit dem Voltmeter 320' verbunden istFunction of the X-ray tube voltage. Accordingly, the tube voltage can be read from a calibration transformation stage 32 'which is connected to the voltmeter 320' is
Der Meßabgriffpunkt 104' ist — wie beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 — mit einer Kippstufe 250' mit definiertem Schwellwert verbunden. Diese Kippstufe schaltet einen nachgeschalteten Zähler 260' ein und aus. Der Zähler 260' zählt die Perioden eines.The measurement tap point 104 'is - as in the exemplary embodiment according to FIG. 3 - with a tilting step 250 ' associated with a defined threshold value. This flip-flop switches on a downstream counter 260 'and the end. The counter 260 'counts the periods of a.
Demgemäß ist auch mit der in Fig.4 schematisch dargestellten Schaltskizze die Expositionszeit und — unter den eingangs genannten Bedingungen — gleichzeitig auch die Röhrenspannung meßbar.Accordingly, it is also schematic with that in FIG The circuit diagram shown shows the exposure time and - under the conditions mentioned at the beginning - the tube voltage can also be measured at the same time.
Ausgehend von dem in Fig.4 dargestellten Schaltprinzip gelangt man zu der in Fig.5 dargestellten Schaltskizze. Die in Fig.5 dargestellte Schaltskizze unterscheidet sich im wesentlichen dadurch von der vorangehend beschriebenen Schaltskizze, daß den derStarting from the switching principle shown in FIG. 4, one arrives at the one shown in FIG Circuit diagram. The circuit diagram shown in Fig.5 differs essentially from the circuit diagram described above in that the Röntgenstrahlung unterworfenen Fototransistoren 102" und 202" zwei weitere Fototransistoren 106" und 206" parallel geschaltet und alle vier Fototransistoren 102", 106", 202", 206" zu einer Brückenschaltung verschaltet sind. Die Brückenschaltung wird über dieX-ray exposed phototransistors 102 ″ and 202 ″ two further phototransistors 106 ″ and 206 "connected in parallel and all four phototransistors 102 ", 106", 202 ", 206" are interconnected to form a bridge circuit. The bridge circuit is via the beiden Klemmen 102" und 202" mit der Versorgungsspannung i/o beaufschlagt.supply voltage i / o applied to both terminals 102 "and 202".
Zur Messung der Röhrenspannung ist ein Voltmeter 320" mit den Meßabgriffklemrnmen 104" und 204" verbunden, wobei dem Voltmeter wiederum eineTo measure the tube voltage a voltmeter 320 "with the measuring tap clamps 104" and 204 " connected, with the voltmeter in turn a
Eine Kippstufe 250" mit definiertem Schwellwert ist mit dem Meßabgriffpunkt 104" verbunden. Die Kippstufe 250" steuert in der vorangehend beschriebenen Weise einen Zähler 260" welcher die Perioden einesA trigger stage 250 ″ with a defined threshold value is connected to the measuring tap point 104 ". The trigger stage 250" controls in the manner described above a counter 260 "which the periods of a
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