DE2462509B2 - Radiographisches Gerät zum Untersuchen der Absorption von Röntgen- oder T -Strahlung in einer Querschnittsscheibe eines Körpers - Google Patents
Radiographisches Gerät zum Untersuchen der Absorption von Röntgen- oder T -Strahlung in einer Querschnittsscheibe eines KörpersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein radiographisches Gerät zum Untersuchen einer Querschnittsscheibe eines
Körpers mittels Röntgen- oder Gamma-Strahlung, mit Mitteln zur Halterung des Körpers, die die zu
untersuchende Querschnittsscheibe in eine vorgewählte Lage bringen, mit einer Röntgen- oder Gamma-Strah-ϊ
lung emittierenden Quelle, die die Strahlung als fächerförmiges Strahlungsfeld entlang einer Gruppe
weitgehend linearer, gegenseitig divergierender Wege durch die Querschnittsscheibe schickt, wenn diese sich
in ihrer vorgewählten Lage befindet, mit Mitteln, die der
κι Quelle eine Winkelbewegung um eine die Querschnittsscheibe schneidende und durch den Körper verlaufende
Achse erteilen, so daß die Quelle durch den Körper Strahlung entlang weiterer gegenseitig divergierender
Strahlenwege schickt, mit einer Detektoranordnung, die eine Vielzahl von aus je einem fotoelektrischen Wandler
und eine beim Auftreffen der Röntgen- oder Gamma-Strahlung Licht emittierenden Kristallanordnung bestehenden
Einzeldetektoren aufweist und mit Verarbeitungsmitteln zur Verarbeitung der von den fotoelektri-
2i) sehen Wandlern gelieferten elektrischen Ausgangssignale
zu einer Darstellung der Verteilung der Absorptionskoeffizienten in bezug auf die Röntgen-
oder Gamma-Strahlung über die Querschnittsscheibe.
Ein radiographisches Gerät dieser Art ist bereits in
Ein radiographisches Gerät dieser Art ist bereits in
->■> der GB-PS 12 83 915 beschrieben. Die von der
erwähnten Detektoranordnung gelieferten Ausgangssignale werden auch als »Randwerte« bezeichnet, weil
es sich hierbei um die von den Einzeldetektoren für die einzelnen Strahlenwege festgestellten Strahlenwerte
jo handelt, die am Rand der Querschnittsscheibe des untersuchten Körpers festgestellt werden. Jede Gruppe
von Strahlen enthält mehrere koplanare Strahlen, die gegenseitig divergierend verlaufen, und jede Strahlengruppe
wird durch den Körper mit einer entsprechenden Winkelorientierung hindurchgeschickt, wobei die
Strahlengruppe koplanar sind.
Gemäß der GB-PS 12 83 915 ist in dem planeren Teil des Körpers, durch den die Strahlen geschickt werden,
eine zweidimensional Matrix aus Elementen angenommen, deren Größe auf die Breite der einzelnen Strahlen
und auf den Abstand zwischen benachbarten Strahlen einer Gruppe bezogen ist. Dabei ist die Zahl der
Winkelorientierungen, unter denen Strahlen durch den Körper geschickt werden, multipliziert mit der Zahl der
*r> Strahlen in jeder Gruppe größer als die Anzahl der
Elemente der Matrix, so daß durch entsprechende Verarbeitung der Randwerte die Absorptions-(oder
Durchlässigkeits-)Koeffizienten der Matrix-Elemente bestimmt werden können.
Bei dem bekannten radiographischem Gerät wird die aus dem Körper austretende Strahlung mit Hilfe von
Szintillatorkristallen festgestellt, beispielsweise Natriumjodid- oder Zäsiumjodid-Kristallen, die gegebenenfalls
mit Thallium aktiviert sind. Diese Kristalle wirken mit fotoelektrischen Wandlern zusammen, z. B. Fotovervielfachern,
die das von den Kristallen emittierte Licht in elektrische Signale umwandeln, welche ein Maß
für die Strahlung sind, die beim Auftreffen auf die Kristalle die Emission des Lichtes bewirken. Der
Umstand, daß bei der Detektoranordnung jedem Kristall ein Fotovervielfacher zugeordnet ist, hat sich
sowohl aus wirtschaftlichen wie auch aus praktischen Gründen als zu aufwendig erwiesen.
Durch die US-PS 31 01 407, die allerdings nicht ein radiographisches Gerät der eingangs vorausgesetzten
Art betrifft, ist es für sich gesehen bekannt, eine Kommutierung zwischen den Ausgängen von Fotovervielfacherröhren
und einer Anzeigeröhre vorzusehen.
Dadurch können von unterschiedlichen Fotovervielfacherröhren
abgeleitete Signale auf einer einzigen Anzeigevorrichtung sichtbar gemacht werden. Auch
hier ist jedoch für jeden Kristall eine eigene Fotovervielfacherröhi c vorhanden, se daß auch dieses "■
bekannte Gerät den voranstehend beschriebenen Aufwand erfordert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein radiographisches Gerät der eingangs genannten Art so
auszubilden, daß jeweils einem fotoelektrischen Wand- i<> ler mehrere Kristalle zugeordnet werden.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs vorausgesetzten radiographischem Gerät dadurch gelöst, daß jede
Kristallanordnung aus mehreren jeweils demselben fotGelektrischen Wandler zugeordneten Kristallen ir>
besteht, daß die Kristalle aus.einem solchen Material bestehen, das auftreffende Röntgen- oder Gamma-Strahlungsenergie
speichert und unter Einwirkung einer Infrarot-Strahlung als Licht abgibt, daß iine Infrarot-Strahlungsquelle
zur Erzeugung eines feinen Infrarot- m Strahlenbündels vorgesehen ist, daß Strahlabtastmittel
vorgesehen sind, die eine Abtastung der Kristalle durch das Infrarot-Strahlenbündel bewirken und dadurch die
Kristalle dazu anregen, in zeitlicher Reihenfolge die im Zeitpunkt der Abtastung gespeicherte Energie als y>
Lichtsignal auf den zugeordneten fotoelektrischen Wandler zu senden, und daß die Verarbeiti. ngsmittel
eine Zeitmultiplexvorrichtung zur Zuordnung der Ausgangssignale der fotoelektrischen Wandler zu den
einzelnen, ihnen jeweils zugeordneten Kristallen auf- vi
weisen.
Bei der Erfindung wird in vorteilhafter Weise auf einer Zeitmultiplex-Basis bewirkt, daß Kristalle, obwohl
sie ionisierende Strahlung empfangen, das entsprechende Licht nicht aussenden, bis sie von einem Infrarot- *r>
strahl bestrahlt werden, der vorzugsweise von einem Laser ausgesendet wird. Durch eine sequentielle
Abtastung einer Anzahl benachbarter Kristalle durch den Laser-Strahl werden die Kristalle — nachdem sie
der von dem Körper entlang entsprechender Strahlen- ·<<> wege auftretenden Strahlung ausgesetzt worden sind —
veranlaßt, nacheinander Licht in Richtung auf einen ihnen gemeinsamen Fotoelektrischen Wandler auszusenden.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung spalten die Strahlabtastmittel das Infrarot-Strahlenbündel
in einer Anzahl von den fotoelektrisch^ Wandlern zugeordneten Teilstrahlen auf, die synchron die den
jeweiligen fotoelektrischen Wandlern zugeordneten Kristalle abtasten. so
Eine andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ist im Unteranspruch 3 angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Ansicht eines radiographi- «
sehen Gerätes,
F i g. 2 eine Darstellung zur Erläuterung der Speichereigenschaft von Kristallen.
Gemäß Fig. 1 wird Strahlung von einer Quelle 1 in
Form eines ebenen, sektorförmigen Streifens 3, der ω
durch einen Kollimator 4 gebildet wird, durch einen Körper 2 hindurchgeschickt. Auf der der Quelle
abgekehrten Seite des Körpers 2 ist eine Reihe von η Kristallen 5 angeordnet, wobei die Kristalle 5 durch
entsprechende Kollimaloren 6 jeweils von der durch "
den Körper geschickten Strahlung einen Strahl aus einer Gruppe von η Strahlen empfangen. Bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel hat π aus Gründen der Klarheit und der zeichnerischen Darstellung den
Wert 20, während ein typischer Wert für π in der Praxis
bei 300 liegt
Die Kristalle 5 dienen zur Umsetzung der empfangenen Strahlung in Energie, deren Wellenlänge im
sichtbaren Band des Spektrums liegt, und zur Speicherung dieser Energie für eine vorgegebene Dauer. Eine
typische Speicherdauer bei diesem Au»führungsbeispiel
ist eine Millisekunde.
Jeder Untergruppe von ρ benachbarten Kristallen 5 ist als gemeinsamer fotoelektrischer Wandler ein
Fotovervielfacher 7 zugeordnet, im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat ρ den Wert 5. Wenn in der
Praxis π den Wert 300 hat, kann ρ den Wert 30 haben.
Ausgangssignale von den Fotovervielfachern 7 steller, die erwähnten Randwerte dar, und diese Signale werden
verstärkt und in logarithmische Werte in nicht dargestellten Schaltungen umgesetzt, die alle an eine
nicht dargestellte Datenverarbeitungsvorrichtung mit einem Speicher angeschlossen sind. Bei diesem insoweit
beschriebenen Gerät würde ein Ausgangssignal eines der Fotovervielfacher 7 den Lichtausgang aller ρ
Kristalle der zugehörigen Untergruppe darstellen. Somit würde ein gegebener Ausgang eine irreführende
Kombination von ρ Randwerten sein, die auf ρ Strahlen bezogen sind. Andererseits ist es jedoch erwünscht, daß
sich ρ Kristalle einen Fotovervielfacher »teilen«, weil diese Anordnung hinsichtlich der Zahl der zu verwendenden
Komponenten wirtschaftlicher als eine Anordnung ist, bei der jeder Kristall mit einem entsprechenden
Fotovervielfacher in Verbindung steht, und es besteht auch von der praktischen Seite her der Vorteil,
daß nicht eine große Anzahl von einzeln abgeschirmten Fotovervielfachern eingebaut und angeschlossen werden
muß.
Die bisher beschriebenen Teile sind mit Ausnahme der Vestärker- und Umsetzer-Schaltungen und dem
Speicher der Datenverarbeitungsanordnung auf einem mit einer Ausnehmung 18 versehenen Drehtisch 16
angebracht, der um eine mittlere Achse 17 drehbar ist. Der Körper 2 befindet sich in der Ausnehmung 18 des
Drehtisches 16 und ist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel mit Wasser umgeben, um Ungleichmäßigkeiten
dtr von der Strahlung in der Nähe des Körpers 2 erlittenen Absorption zu vermindern. Der
Körper 2 ist von dem Wasser durch eine Gummihülle (nicht dargestellt) geschützt, die den Körper stramm
umgibt. Es sei bemerkt, daß der Körper 2 stationär bleibt und daß der Drehtisch 16 um ihn herum rotiert
Der Drehtisch 16 ist in Stufen von etwa 1° mittels eines Elektromotors 19 drehbar, an dessen Welle ein
Antriebsglied 20 befestigt ist, das beispielsweise aus einem Zahnrad besteht, das mit am Umfang des
Drehtisches 16 vorgesehenen Zähnen zusammenwirkt. Die Arbeitsabläufe des Elektromotors 19 sowie der
Datenverarbeitungsanordnung und der Speichereinheit werden durch eine nicht dargestellte Zeitsteuerschaltung
gesteuert, die nach Empfang eines Startimpulses von einer nicht dargestellten Startsteuerschaltung einen
vorgegebenen Arbeitszyklus steuert
Die Kristalle 5 besitzen die in Fig.2 dargestellte Speichereigenschaft für die beim Empfang von Strahlung
aufgenommene Energie. Der Anfangspegel der in F i g. 2 dargestellten abfallenden Kurve hängt von der
Größe der Absorption ab, die die Strahlung auf ihrem Weg zu dem Kristall erfährt. Die vier Paare der
gestrichelten vertikalen Linien stellen Intervalle dar, in denen der Kristall mit einem Infrarotstrahl von einem
Laser bestrahlt wird, was nachfolgend noch erläutert wird. Diese mehrfache Bestrahlung wird für jede der
zahlreichen Positionen des Drehtisches 16 (und damit der Quelle 1 und der Detektoren 5) um den Körper
durchgeführt, um eine Gruppe von Ausgangssignalen zu erzeugen, die sich auf eine Gruppe von divergierenden
Strahlenwegen durch den Körper 2 aus jeder der zahlreichen unterschiedlichen Richtungen beziehen. Die
erwähnten Intervalle stellen Abfrageintervalle 5 t, 52.
S3 und 54 dar. Die Ausgangssignale eines Fotovervielfachers 7 werden jeweils während der Abfrageintervalle
51 bis 54 in der Verarbeitungs- und Speichereinheit summiert, da sie sich auf denselben, durch den Körper 2
verlaufenden Strahl beziehen, und hierdurch wird eine Erhöhung der Genauigkeit erreicht, da große Signale
angesammelt werden. Es kann sich natürlich ergeben, daß das erste Abfrageintervall S1 auftritt, wenn ein
Kristall ein Strahlungsquantum nennenswerter Dauer nicht empfangen hat. In diesem Falle würde das im
Augenblick 51 abgeleitete Signal klein sein, aber da der
Kristallausgang viermal abgefragt wird, ist es wahrscheinlich, daß vor dem Ende der gesamten Abfrageperiode
eine Strahlungsmenge empfangen wird, und es ist daher ebenfalls wahrscheinlich, daß eine der späteren
Abfrageperioden ein brauchbares Ausgangssignal liefert.
Wie zuvor erwähnt wurde, sind die Kristalle 5 so beschaffen, daß sie auftreffende Energie speichern, bis
sie mit einem kräftigen Infrarot-Strahl bestrahlt werden, wodurch optische Energie, die ein Maß für die
gespeicherte Energie ist, freigesetzt wird. Ein Laser 37
dient zur Erzeugung eines feinen Infrarot-Strahls 38, und Abtastmittel 39 bewirkt, daß der Infrarot-Strahl 38
die Kristalle 5 in einer vorgegebenen Folge abtastet. Es sind dabei vier Untergruppen mit jeweils fünf Kristallen
vorhanden, wobei jede Untergruppe mit einem entsprechenden Fotovervielfacher 7 zusammenwirkt.
Somit wird der Infrarot-Strahl 38 in den Abtastmittcln 39 in vier Strahlkomponenten aufgespalten, und die vier
Strahlkomponenten tasten synchron ensprechende Kristalle der Untergruppen ab. Hierdurch wird die
Information in einer vorgegebenen Folge freigegeben.
Die Abtastmittel 39 können beispielsweise eine drehbare Spiegeltrommel (nicht dargestellt) enthalten,
wobei die Trommel eine hexagonale Form hat und auf jeder ebenen Oberfläche einen Planspiegel trägt. Auch
andere Abtastvorrichtungen können verwendet werden, beispielsweise eine in der GB-PS 13 04 363
beschriebene Vorrichtung, die keine bewegten Teil aufweist.
Es sei bemerkt, daß die Fotovervielfacher 7 unterhalb
der Reihe der Kristalle 5 angeordnet ist. so daß der Infrarot-Strahl 38 die Kristalle in einer horizontalen
Ebene abtasten kann. Der Drehtisch 16 kann mit Ausnehmungen versehen werden, durch die die
Fotovervielfacher 7 hindurchragen.
Es ist erwünscht, daß die äußeren Kristalle zweier benachbarter Untergruppen an die beiden Untergruppen
zugeordneten Fotovervielfacher Signale liefern, so daß die Verstärkung der Fotovervielfacher egalisiert
werden kann.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Radiographisches Gerät zum Untersuchen einer Querschnittsscheibe eines Körpers mittels Röntgen-
oder Gamma-Strahlung, mit Mitteln zur Halterung des Körpers, die die zu untersuchende Querschnittsscheibe in eine vorgewählte Lage bringen, mit einer
Röntgen- oder Gamma-Strahlung emittierenden Quelle, die die Strahlung als flächenförmiges
Strahlungsfeld entlang einer Gruppe weitgehend linearer, gegenseitig divergierender Wege durch die
Querschnittsscheibe schickt, wenn diese sich in ihrer
vorgewählten Lage befindet, mit Mitteln, die der Quelle eine Winkelbewegung um eine die Querschnittsscheibe
schneidende und durch den Körper verlaufende Achse erteilen, so daß die Quelle durch
den Körper Strahlung entlang weiterer gegenseitig divergierender Strahlenwege schickt, mit einer
Detektoranordnung, die eine Vielzahl von aus je einem fotoelektrischen Wandler und einer beim
Auftreffen der Röntgen- oder Gamma-Strahlung Licht emittierenden Kristallanordnung bestehenden
Einzeldetektoren aufweist und mit Verarbeitungsmitteln zur Verarbeitung der von den fotoelektrischen
Wandlern gelieferten elektrischen Ausgangssignale zu einer Darstellung der Verteiler der
Absorptionskoeffizienten in bezug auf die Röntgen- oder Gamma-Strahlung über die Querschnittsscheibe,
dadurch gekennzeichnet, daß jede Kristallanordnung aus mehreren jeweils demselben
fotoelektrischen Wandler (7) zugeordneten Kristallen (5) besteht, daß die Kristalle (5) aus einem
solchen Material bestehen, das auftreffende Röntgen- oder Gamma-Strahlungsenergie speichert und
unter Einwirkung einer Infrarot-Strahlung als Licht abgibt, daß eine Infrarot-Strahlungsquelle (37) zur
Erzeugung eines feinen Infrarot-Strahlenbündels (38) vorgesehen ist, daß Strahlabtastmittel (39)
vorgesehen sind, die eine Abtastung der Kristalle (5) durch das Infrarot-Strahlenbündel bewirken, und
dadurch die Kristalle (S) dazu anregen, in zeitlicher Reihenfolge die im Zeitpunkt der Abtastung
gespeicherte Energie als Lichtsignal auf den zugeordneten fotoelektrischen Wandler (7) zu
senden, und daß die Verarbeitungsmittel eine Zeitmultiplexvorrichtung zur Zuordnung der Ausgangssignale
der fotoelektrischen Wandler (7) zu den einzelnen, ihnen jeweils zugeordneten Kristallen
(5) aufweisen.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlabtastmittel (39) das Infrarot-Strahlenbündel
(38) in eine Anzahl von den fotoelektrischen Wandlern (7) zugeordneten Teilstrahlen
aufspalten, die synchron die den jeweiligen fotoelektrischen Wandlern (7) zugeordneten Kristalle
(5) abtasten.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlabtastmittel (39) aus einer
drehbaren Spiegeltrommel bestehen.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Strahlungsquelle
(37) ein Laser ist.
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