CN1011825B - 带图象补偿的狭缝x-射线照像用装置 - Google Patents

带图象补偿的狭缝x-射线照像用装置

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Abstract

一种带有图象补偿的狭缝X-射线照像用装置，它包括一个二维辐射剂量计，用以探测透过物体的X-射线量。在一次扫描期间，该剂量计的不同部分可探测透射的X-射线。
此外，存在一个基本上平行的电极系统。这些平行电极在扫描方向上延伸，并与一个为了对吸收装置形成控制信号的控制装置相连。

Description

本发明涉及一种带图象补偿的狭缝X-射线照像用装置，它包括一个X-射线源，此源可以穿过狭缝光阑的狭缝，以一个平面的扇形X-射线束沿着横过该狭缝长度方向遍及一个扫描途径，对被检测的物体进行扫描，以便在X-射线探测器上形成X-射线影像图;它还包括一个吸收装置，在控制信号的控制下该吸收装置可影响每个扇形区的X-射线束，以便控制落在被检测物体每个扇形区中的X-射线辐射;和一个探测装置，用来探测在X-射线束扫描运动期间，由物体各扇形区即时透射的X-射线辐射量，并将此转换成相应的信号。
可从譬如荷兰专利申请8400845知道这种装置，该申请已被公开供查阅。该已知装置可有一个长方形的X-射线图像倍增管作为X-射线探测器，该管进行一种与X-射线束同步的扫描运动，或者可有一个譬如大的、固定的X-射线屏，该屏 被一个平面的扇形X-射线束以条纹方式所扫描，以形成被检测物体一部分的完整X-射线影像。就一种意欲产生胸部照片的装置来说，这种大X-射线屏具有譬如40×40Cm2的面积。
根据在先荷兰专利申请8503152及8503153提出的用于电离辐射的细长辐射剂量计，可用于探测被检测物体及其各扇形区即时透射的辐射量。为此目的，这个已知的辐射剂量计也与X-射线束扫描运动同步地进行扫描运动，即在扫描运动的任何瞬间，由被检测物体透射出的X-射线也通过该剂量计。
为此目的，就需要专门的装置来保证这个剂量计可以沿着这个被期望的途径产生一个扫描运动，并保证该剂量计所做的这个扫描运动实际上是与X-射线束同步发生的。
根据荷兰专利申请8503152和8503153，为了这个目的，可以利用一个支架支撑X-射线源、狭缝光阑及吸收装置，而且此支架还可以绕X-射线源的X-射线焦点旋转。这个支架远离X-射线源的那端与此剂量计相连接。
本发明的一个目的是要提供一种狭缝X-射线照像用的装置，它不需要专门的装置去使一个辐射剂量计或别的探测装置实体上去作扫描运动。
本发明的另一个目的是要限制一种带图象补偿的狭缝X-射线照像用装置中移动部件的数目。
为此，根据本发明，上述这类装置的特征在于，其探测装置包括一个用于电离辐射的二维辐射剂量计，它放在被检测物体后面，剂量计的宽度对应于该处平面的、扇形X-射线束宽，其高度对应于总扫描距离，而且此剂量计至少有一个基本上平行的电极系统，这些电极沿扫描方向伸展，并与一个用以对吸收装置形成控制信号的控制装置相连，而且至少还有一个反向电极。
下面参照表示一些实施例的附图来更为详细地解释本发明。
图1示意地表示一个按照本发明装置的例子;
图2示意地表示本发明的装置所用的辐射剂量计的前视图;
图3表示根据图2的辐射剂量计的截面;
图4表示图3的一种改型;
图5和图6表示本发明的装置所用的不同的辐射剂量计的截面;
图7仍表示本发明的装置所用的辐射剂量计的另一个实施例;
图8表示图1的一种改型;以及
图9和10表示本发明的装置所用的辐射剂量计的两种进一步改型。
图1示意地表示按照本发明的装置的一种实施例。所表示的带图象补偿的狭缝X-射线照像用装置，包括一个具有X-射线焦点f的X-射线源1。置于X-射线源前面的是一个带有狭缝3的狭缝光阑2，使用时它能透过一个基本上为平面的、扇形X-射线束4。还有一个吸收装置5，它可以影响每个扇形区的扇形X-射线束。此吸收装置由通过线路6送入的控制信号来控制。
使用中，X-射线束4照射一个被检测的物体7。物体7的后面放有一个X-射线探测器，用来记录X-射线影像图。X-射线探测器8可以是一个大屏幕的X-光底片盒，就像图1所示的那样，不过它也可以是譬如一个移动的长方形X-射线图象倍增器。
为了在X-射线探测器上表示整个物体7或者至少其中被检测的一部分，比如胸廓，使用时平面X-射线束作一扫描运动，就如箭号9a所示意的那样。为了这个目的，X-射线源要与窄缝光阑2以及吸收装置5一起这样排列，以使它们能相对于X-射线焦点f转动，就如箭号9b所表示的那样。然而，也可以以另一种方式用平面X-射线束来扫描被检测的物体，譬如使X-射线源与狭缝光阑一起或不与其一起进行直线运动。
安置在被检测物体7与X-射线探测器8之间的是探测装置10，它被安排用来即时地探测扇形X-射线束4各扇形区由物体透射的辐射量，并将其转换成相应的电信号，经电连接件11送至控制装置12，再由该装置12从输入信号形成控制信号供给吸收装置5。按照本发明，探测装置10由一个二维的固定辐射剂量计组成，它基本上平行于X-射线探测器或其作扫描运动的那个平面。此剂量计的大小是这样的，即要使它在使用期间能覆盖住平面X-射线束扫描的全部区域。像上面那样，这个辐射剂量计被描述为一个二维辐射剂量计。这个术语并非严格正确，不过在X-射线照射的方向上观察到该剂量计的厚度是相当小的。这个二维的说法用来把它与在先荷兰专利申请8503152及 8503153的条纹型剂量计相区分，那种剂量计基本上只以一种固定的状态覆盖被检测面积的一个很窄的条状区域，因而就可以被描述为一维的剂量计。
在狭缝X-射线照像用的装置中，使用一种诸如大屏幕X-光底片盒样的固定X-射线探测器，为了减少杂散辐射对最后画面的影响，通常在被检测的物体与X-射线探测器之间使用一个附加的狭缝型防杂散辐射光阑，该光阑与X-射线束同步地作扫描运动。虽然这种防杂散辐射光阑基本上也可用于本发明的狭缝X-射线照像用装置，但不动的辐射剂量计的优点将因此在一定程度上被损失掉。
在按照本发明的装置中，使用一种防漫射用的栅板是有利的。这种防漫射栅板本来就像Bucky光阑那样是被知道的，而且最好将它置于被检测的物体与二维辐射剂量计之间，为的是既减少杂散辐射对画面的影响，也减少杂散辐射对从该剂量计输出的信号的影响，以及间接地对画面的影响。图1以13表示这样一样防漫射用的栅板。
图2和3表示按照本发明装置用的一个适宜的二维辐射剂量计的细节。
所表示的这个剂量计由两个平行的壁20和21组成，它们彼此隔开一个小的距离相对地放着，并与一个基本上为矩形的框架22一起形成一个适宜的测量腔23。此腔充有气体，譬如充有与大气压相近的氩和甲烷或者是氙。起码这个剂量计的大的壁20及21是由对X-射线有高透射性的材料，如有机玻璃或玻璃制造的。
此外，一个大壁（在所示的例子中的壁20）的内侧提供有平行的窄条型电极24，这些电极沿着X-射线束4的扫描方向伸展。在相对着的壁21的内侧也有一个反向电极25，这个电极基本上覆盖着壁21的全部内表面。在实际情况中，这个反向电极的面积可以为譬如40×40Cm2。
使用时，窄条型电极带有固定电压Ve，而反向电极带有固定电压Vt，以致在窄条型电极与反向电极之间有一固定电压差Ve-Vt。
如果测量腔受到X-射线的照射，腔内气体就发生电离。如果Ve相对于Vt为正的，那么在这个过程中出现的正粒子将朝电极25运动，同时负粒子朝窄条型电极运动。如果Vt相对于Ve为正的，则情况相反。在测量腔充以氙的情况下，此电压差可以是譬如600伏。
由于在整个电离中出现的带电粒子总是朝带有适当电位的、最近的电极运动，所以沿与窄条型电极成直角的方向辐射量分布可以通过测量流过各窄条型电极的电流来确定。
使用中，这些窄条型电极沿平面的、扇形X-射线束的扫描方向伸展，以致在各个窄条型电极中产生的电流能即时地表示扇形X-射线束的每个扇形区由被检测物体透射到X-射线照射量。
图2示意地表示出测量产生在窄条型电极24中的电流的电流计26。实际上，每个电极中电流强度的检测以及这些被测值向适当信号的转换发生在装置12中。
这些电极可以通过简单的方式将导体材料蒸发在一个绝缘载体上来形成，或者通过在一个绝缘载体上对导体材料层的一部分刻蚀来形成。
这些电极还可以借助于使用溅射技术来形成，比如一个薄的镍层溅射到一个绝缘板（如有机玻璃）上的一个期望的位置上。在这两种情况下都能提供实际上不衰减X-射线的非常薄的电极。
这些电极以及上面放有这些电极的壁可沿着框架22后面剂量计的至少一个边缘便利地伸展。在图3中，以27来表示带有窄条型电极24的壁20，而以28来表示带有单个电极25的壁21。这样，所需要的电连接可以以简单的方式来制造。例如，普通的印刷电路板连接器就可做此用。
如图4所示，平面电极25最好由一个保护极来包围。
在图4中，可以接地的保护电极30包围着平电极25。该保护电极沿壁21的边缘伸展，而位于壁21直接对着窄条型电极24的区域的侧。该保护电极以一个狭窄的中间间隔31与平电极25分隔开，而且在这个例子中还在一处开，以便给该平面电极用的连接窄条32提供隙。也可以在几处提供这样的间断。
做为一种替换方案，这个保护电极也可制成全闭合的。在这种情况下，对平面电极的电连接得以不同方式提供，比如借助一个穿过电极25套筒。
图5和6表示按照本发明的装置用的二维辐剂量计的另一个实施例。所表示的这个剂量计也包括一个测量腔43，该腔由框架40和两个平面41及42封闭并充以可被X-射线电离的气体。 此细的平行丝44被拉紧在测量腔内壁41和42之间展开的区域当中，并与壁平行。平面电极45、46至少有一个被配置在一个壁上，不过最好在两个壁上都配置，如图5和6所示。用这样的布置可达到相对高的场强。所用的高电场强度可以由气体放大现象来产生。
例如，可将平面电极接地，而细丝44具有一个适当的电位V。
这些丝通过一个框架零件延伸，而且最好连到导体窄条上，该窄条被配置于在这些丝的平面中延伸的框架零件的平面凸缘47上。最好是再用一个型芯连接器与凸缘47联接。
在上面描述的和/或图4所表示的方式中，平面电极也可以有一个保护电极和一个或多个用于电气连接的连接点。
图7示意地表示按照本发明的装置用的二维剂量计的另一种变型。在这个变型当中，图2和3所表示的实施例中的平面电极25被例如等距离电极窄条50所代替，这些窄条横过窄条型电极24而伸展。
使用时，窄条50平行于狭缝光阑的狭缝，所以在扫描运动期间的任何瞬间都含有一个或多个窄条50受到X-射线束的照射。一般地说，电离只发生在受到照射的窄条50的区域中，所以在这一瞬间，窄条型电极24中的电流只代表这个区域中的电离和这个区域中X-射线辐射量。
然而，实际上由于杂散辐射的影响，可以有来自其他区域的贡献，正像上面对带有一个公共反向电极的实施例所描述的那样，除非在物体与辐射剂量计之间旋置一个防漫射栅板。
如果这些窄条50借助一个多路转换器51与X-射线束的扫描运动同步地、一个接一个地或者相邻窄条成一组地被接到工作电压Vt上，那么任何杂散辐射对剂量计输出信号的贡献就自动地被消除。
这意味着，当使用一个按照图7所示的原理的剂量计时，可在该二维辐射剂量计与X-射线探测器之间放置防漫射栅板。以这样的安排，也消除剂量计本身所发生的任何杂散辐射，或者起码会被减少。为了完整性起见，图8就表示这样一种安排。
要指出的是，这样一种改型可使用图5和图6中表示的那类剂量计。绷紧的丝也可用来代替窄条。
由于侧壁的表面相对说来比较大而厚度比较薄，出于对入射的X-射线具有尽可能小的影响的目的，所描述的那类二维辐射剂量计会对大气压的变化很敏感。因为这种变化会改变壁间距离，从而也改变通过测量腔的X-射线量的程长。
如果这种变化实际上是一个问题，习惯上可使电极不放在侧壁上，但要放在测量腔中离开侧壁的支承物上。
图9示意地表示一个例子。一个平的、成盒型的外壳60具有一个框架61和两个大侧壁62、63，封闭成一个测量腔64。
测量腔包括带有窄条型电极67和与其对着的单个反向电极或横的反向电极窄条68的两个平行支承物65、66。位于这些电极之间的部分测量腔与支承物65、66和壁62、63之间的空间相连，就像由支承物上的开口69示意的那样。
如图5和图6所示，这里也可有细丝被拉紧在电极67和68之间，这之后它们就被指定作为单个的平面电极。也可对每个平面电极提供一个保护电极，如图4所示的那样。
要指出的是，对于可受到影响的、成扇形的X-射线束的每个扇形区来说，可提供一个单个的窄条型电极或丝，或者是一组相邻的电极或丝。在后一种情况下，属于一组的那些电极的信号可一起获取，而且如果需要的话，它们还可被平均。
还要指出的是，在X-射线源、狭缝光阑以及吸收装置的回转装配情况下，与一个平坦的平面（比如一个二维X-射线剂量计输入面）上的那一段X-射线束扇形区相对应的狭缝光阑的缝区的图象，理论上并非为一直的窄条，而是一种其顶端和底端比中央部分稍向外轻微弯曲的窄条。
如果使用直的窄条型电极24，特别是如果每个扇形区只存在一个或很少几个电极（或丝）的话，其结果是可得到错误的控制信号。
如果需要，这个问题可以通过使用弯曲电极来解决，就像图10所示意地表示的那样。
图10表示一个电极支承物80，它上面有窄条型电极24′。最外面的电极是最弯曲的。这种弯曲向着这个支承物的中央减小，而中央电极完全是直的。这样就可消除上面所描述的影响。
在狭缝光阑的缝区的图象中所产生的另一种失 真，可用一种类似的方法来补偿。这种失真是由于狭缝X-射线照像装置的几何结构的缘故，而且能导致错误的控制信号。
要指出的是，根据上述实施例所作的各种改型，对于本领域的熟练技术人员都是显而易见的。这样的改型都被认为是在本发明的范围之内的。

Claims (16)

1、带图象补偿的狭缝X-射线照像用装置，它包括一个X-射线源，此源穿过狭缝光阑的狭缝，以一个平面的扇形X-射线束沿着横过该狭缝长度方向遍及一个扫描途径，对被检测的物体进行扫描，以便在X-射线探测器上形成X-射线影像图；它还包括一个吸收装置，在控制信号的控制下该吸收装置可影响每个扇形区的X-射线束，以便控制落在被检测物体每个扇形区中的X-射线辐射；和一个探测装置，用来探测在X-射线束扫描运动期间由物体各扇形区即时透射的X-射线辐射量，并将此转换成相应的信号，其特征在于：该探测装置包括一个用于电离辐射的二维辐射剂量计，它放在被检测物体后面，剂量计的宽度对应于该处平面的扇形X-射线束宽，其高度对应于总扫描距离，而且此剂量计至少有一个基本上平行的电极系统，这些电极沿扫描方向伸展，并与一个用以对吸收装置形成控制信号的控制装置相连，而且至少还有一个反向电极。
2、按照权利要求1的装置，其特征在于：基本上平行的电极由布置在一个支承物上的窄条型电极组成。
3、按照权利要求2的装置，其特征在于：该支承物是此辐射剂量计的一个侧壁。
4、按照权利要求2的装置，其特征在于：该支承物置于两个相对的壁之间。
5、按照权利要求1的装置，其特征在于：基本上平行的电极由拉紧在辐射剂量计框架上的丝组成。
6、按照前述权利要求中任一项的装置，其特征在于：至少有一个反向电极是平面的二维电极。
7、按照权利要求6的装置，其特征在于：该反向电极基本上由一个保护电极包围。
8、按照前述权利要求中任一项的装置，其特征在于：该反向电极被布置在辐射剂量的一个侧壁上。
9、按照前述权利要求中任一项的装置，其特征在于：该反向电极被布置在一个分隔开的支承物上。
10、按照前述权利要求中任一项的装置，其特征在于：该剂量计在操作时被置于防漫射用的栅板与X-射线探测器之间。
11、按照前述权利要求1～5和7～10中任一项的装置，其特征在于：至少一个反向电极是由若干平行电极组成，这些电极与扫描方向成直角地伸展着，并与一个多路转换装置相连，此转换装置总是与扫描运动同步地将一个或多个电极接到工作电压上。
12、按照权利要求11的装置，其特征在于：反向电极的平行电极由绷紧的丝构成。
13、按照权利要求11的装置，其特征在于：反向电极的平行电极由布置在支承物上的窄条构成。
14、按照前述权利要求1～9和11～13中任一项的装置，其特征在于：辐射剂量计在运行时置于被检测物体与X-射线探测器之间，并在该剂量计与该X-射线探测器之间安置一个防漫射用的栅板。
15、按照前述权利要求中任一项的装置，其特征在于：至少若干个沿扫描方向伸展的电极是稍稍弯曲的，以补偿由本装置几何结构引起的失真。
16、按照权利要求15的装置，其中为产生扫描运动，X-射线源及狭缝光阑能相对一个固定点作旋转运动，其特征在于：沿扫描方向伸展的最外面的电极其外端朝外弯曲，而从这个电极到最中央的电极此弯曲减小。
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