DE2720759A1 - Geraet zum untersuchen eines gegenstandes mittels strahlen - Google Patents

Description

W 218 ο TEKNISKA RÜNTGENCENTRALEN AB Kennwort: "Streifenprüfung" ° Stockholm / SCHWEDEN Gerät zum Untersuchen eines Gegenstandes mittels

Strahlen

Die Erfindung betrifft ein Gerät, das dazu bestimmt ist, in ein Feld radioaktiver Strahlung oder Röntgenstrahlung verbracht zu werden, welche aus einer solchen Strahlenquelle austritt. Hierbei wird ein drehbar gelagerter Körper verwendet, der aus strahlen-absorbierendem Material besteht und Teile aufweist, die von der Strahlung durchdrungen werden können.

Solche Geräte werden in der Medizin, für Sicherheitsaufgaben oder in der Industrie angewandt. Sie ähneln Plying-spot-Systemen, die normalerweise die mechanische Ablenkung von Teststrahlen verwenden und in der Mehrzahl aller Fälle ein Visier gebrauchen, um einen schmalen Strahl zu erhalten, der unter rechten Winkeln einer drehenden Scheibe zugeleitet wird, welche mit langgestreckten Offnungen versehen ist, die sich radial vom Umfang der Scheibe aus erstrecken. Da es schwierig ist, gut definierte und sich bewegende Strahlen zu erzeugen als auch wohldefinierte Punkte Über das zu prüfende Objekt hinweg, wird das entstehende Bild diffus. Deshalb bUeb die Anwendung solcher Geräte bisher auf einfache Prüfungen beschränkt, wie beispielsweise auf die Prüfung von Gepäck in Flughäfen u.dgl. Den bekannten Geräten haftet ein weiterer Nachteil an: Da man Strahlen hohen Energieniveaus benötigt, ist es erforderlich, dicke, drehende Scheiben zu verwenden, um die erforderliche Abschirmwirkung in den Zwischenräumen zwischen den Schlitzen zu erzielen. Dies bedeutet wiederum, daß die Strahlen nicht in der Lage sind, quer durch den Schlitz hindurchzutreten, d.h. der Prüf ρ fad 1st sehr begrenzt· Auoh kann ein Gerät der bekannten Bauart keine offenen Schlitze haben» die sich vom Umfang der Scheibe zum Zentrum hin erstrecken, um entlang von Abtastlinien einen Körper zu untersuchen, der radioaktive Strahlung abgibt. Hierbei ist beispielsweise an die Prüfung eines

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menschlichen Schädels zu denken, dem man eine radioaktive Substanz zugeführt hat, um zu prüfen, ob ein Tumor vorliegt.

Der Erfindung liegt vor a'llen Dingen die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs geschilderten Bauart, jedoch verbesserter Eigenschaften zu schaffen, mit welchem eine hochkonzentrierte Punktstrahlung auf ein zu prüfendes Gerät übertragen v/erden kann, und mit dem aus der von dem Objekt austretenden Strahlung ein "Flyingspot" (fliegender Punkt) gebildet werden kann, der von einem Detektor erfaßt wird, und der ein Bild über irgendeine Ungleichförmigkeit in dem genannten Objekt wiedergibt·

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der prüfende Körper (im allgemeinen eine kreisförmige Scheibe) eine zentrale Kammer aufweist, daß zwischen dem Außenumfang des Körpers und der genannten Kammer offene Kanäle vorgesehen sind, durch welche die genannte Strahlung in Gestalt schmaler Strahlen hindurchtritt zu einem Detektor, der die genannte Strahlung erfaßt und ein Signal erzeugt, das der Intensität der genannten Strahlung entspricht. Zum Prüfen des Objektes wird in der genannten Zentralkammer eine Strahlungsquelle vorgesehen und der Detektor im Bereich des genannten Objektes angeordnet, während der Detektor in der genannten Kammer angeordnet wird, wenn das genannte Objekt die genannte Strahlenquelle bildet oder aufweist.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.

Figur 1 gibt in schematischer, perspektivischer und vereinfachter Ansicht eine grundlegende Ausführungsform der Erfindung wieder.

Figur 2 veranschaulicht schematisch das Innere der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform.

Figur J5 gibt die in der Aus führungs form gemäß Flg. 1 verwendete Scheibe wieder, und «war In einem Axialschnitt.

Figur 4 zeigt die eine Hälfte der In Fig. 5 dargestellten Scheibe.

Figur 5 ist ein Blockschaltbild einer Weiteren AusfUhrungsform der Erfindung.

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Aus Pig. 1 ist im einzelnen eine Scheibe 1 erkennbar, die auf einer Welle 2 montiert ist, welche ihrerseits von einem Motor angetrieben ist (in Fig. 2 Motor 18). Wie im folgenden mehr im einzelnen beschrieben werden soll, hat die Scheibe 1 sich in radialer Richtung erstreckende Kanäle. Im Mittelpunkt der Scheibe ist eine Strahlenquelle, v/ie z.B. eine Röntgenstrahlenquelle oder eine radioaktive Ladung, vorgesehen, und zwar derart, daß wohldefinierte Strahlen nacheinander auf ein zu untersuchendes Objekt 3 gerichtet werden. Ein Strahl 4 ist in Pig. I durch eine gestrichelte. Linie angedeutet. Das Objekt 3 wird auf einem Förderband 5 im wesentlichen parallel zur Welle 2 bewegt und läuft somit an Scheibe vorbei, vorzugsweise bei konstanter Geschwindigkeit. Jeder Strahl 4, der von Scheibe 1 ausgeht, trifft auf Objekt j> entlang einem Weg V, wie in Fig. 1 erkennbar. Objekt 3 ist normalerweise strahlendurchlässig. Es wird somit von dem genannten Strahl durchdrungen. Der aus dem Objekt J5 austretende Strahl fällt auf einen Detektor 6 ein, der eine langgestreckte Form hat und der in der durch die Strahlbewegung definierten Ebene angeordnet ist. Der Strahl wird beim Durchtritt durch das Objekt 3 teilweise absorbiert. Trifft der Strahl auf eine Ungleichförmigkeit, wie beispielsweise auf ein metallisches Objekt, einen Ast in einem HolzstUck, einen Stein oder irgendeinen anderen Gegenstand, dessen Dichte von der übrigen Dichte von Objekt 3 abweicht, so tritt eine deutliche Änderung der Amplitude des austretenden Strahles auf. Die von dem Detektor 6 erzeugten elektrischen Signale hängen somit von dem Material ab, durch welches der Strahl zu jenem Zeitpunkt hindurchtritt sowie von der Anfangsintensität und Energie des einfallenden Strahles. Wenn sich der Strahl vom oberen Ende des Detektors nach unten zu dessen unterem Ende hin bewegt, so hängt die Zahl der von dem Detektor 6 erzeugten Impulse bei der angenommenen Drehrichtung von der Intensität des empfangenen Strahles ab. Strahldetektor 6 umfaßt z.B.. ein Scintillation-Spektrometer. Während jeden Erfassens erzeugen die von dem Detektor 6 ausgehenden elektrischen Signale im Verlauf der Intensitätsverteilung, die sich aus dem Durchgang durch das Objekt 3 ergibt. Die Ausgangssignale des Detektors 6 können z.B. einem Analysengerät 7 zugeführt werden. Hier kommt beispielsweise

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ein Datenverarbeitungsgerät oder eine ähnliche, geeignete Einheit in Betracht. Statt eines einzigen Detektors kann eine Vielzahl von Detektoren in ein und derselben Ebene nacheinander angeordnet werden, beispielsweise in der Abtastebene, oder die genannten Detektoren können in Ebenen angeordnet werden, die parallel zu der genannten Abtastebene liegen. Im letzteren Falle werden die verschiedenen Detektor-Bereiche von verschiedenen Teilen eines breiteren Strahles getroffen oder von mehreren Strahlen, die aus jeweiligen, getrennten Kanälen austreten, die in den Scheiben für jeden einzelnen Strahl angeordnet sind.

Um einen genau definierten, schmalen Strahl zu erzeugen, ist die Scheibe 1 gemäß der in den Figuren 2 bis 4 wiedergegebenen Weise aufgebaut.

Pig. 2 zeigt eine Scheibe 1, die auf einer Welle 2 gelagert ist, die ihrerseits in zwei Lagern 8 und 9 gelagert ist. Diese Lager 8 und 9 sind mittels Schrauben 10 und 11 an einer Platte 12 befestigt. Die Platte 12 ist Bestandteil eines Gehäuses, das durch eine strichpunktierte Linie 15 angedeutet ist. Dieses Gehäuse ist aus Blei oder einem anderen Material hergestellt, das unerwünschte Abstrahlungen (Strahlungslecks) an die Umgebung verhindert. In der Wand 12 des Gehäuses 1} befindet sich eine öffnung 14, durch welche die Strahlung vom Umfang der Scheibe 1 in Richtung auf den Detektor 6 austritt. Auf Welle 2, die die Scheibe 1 trägt, ist eine Riemenscheibe 15 befestigt. Diese wird über einen Riemen 16 von einer Antriebsscheibe 17 angetrieben, die auf der Welle eines elektrischen Motors 18 montiert ist. Selbstverständlich können auch andere Antriebsarten verwendet werden. Scheibe 1 ist mit inneren Kanälen ausgestattet, die radial vom Umfang der Scheibe 1 zu einer Zentralkammer 19 verlaufen. Diese Zentralkammer ist durch einen hohlen Teil der Welle (Fig. 3) zugänglich und umschließt eine Strahlenquelle 20. Zv;ei diametral einander gegenüberliegende Kanäle 21 und 22 sind in Fig. 3 wiedergegeben. Ferner ergibt sich aus Fig. 3, daß Scheibe 1 zwei Hälften 23 und 24 umfaßt. Fig. 4 zeigt eine Gesamtansicht einer Scheibenhälfte 24. In dieser hier dargestellten Fläche sind Rillen 25 bis 40 eingelassen, die sich von dem Umfang 41 der Scheibe 1 zu einer zentralen Ausnehmung 42

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hin erstrecken. Die zentrale Ausnehmung 42 bildet den Teil der Kammer 19 zum Aufnehmen der Strahlenquelle 20. Die Strahlenquelle 20 ist auf die Kanäle hin ausgerichtet (fluchtet also mit diesen). Die Kanäle entstehen dann, wenn die plane, innere Fläche der anderen Scheibenhälfte 23 mit der Scheibenhälfte 24 zusammengebracht wird, um die Rillen 25 bis 40 abzudecken. Die Scheibenhälften sind aus einem Material gefertigt, das Strahlung zu absorbieren vermag, beispielsweise Stahl. Die Scheibenhälften sind durch Bolzen 4} fest zusammengehalten (siehe Pig. 3). Fig. 4 läßt die Bohrungen 44 und 45 zur Aufnahme der Bolzen erkennen.

Wenn es auch vom Standpunkt der Fertigung aus zweckmäßig ist, die Rillen nur in der einen Scheibenhälfte anzuordnen, so ist es natürlich möglich, miteinander zusammenarbeitende Rillen in den beiden Scheibenhälften vorzusehen. Ferner kann man die Scheibe 1 ganz einteilig machen und die radial verlaufenden Kanäle als Bohrungen ausfuhren, die sich jeweils vom Umfang der Scheibe zu der die Strahlenquelle aufnehmenden Zentralkammer hin erstrecken.

Um einen hohen Grad von Empfindlichkeit zu erreichen, ist es wichtig, in den Zwischenräumen zwischen den Kanälen eine gute Abschirmung zu gewährleisten. So wird man bestrebt sein, so wenig wie möglich Hintergrundgeräusche zu bekommen. Außerdem ist ein guter Sitz zwischen den einander zugewandten Flächen in jenem Falle erwünscht, in dem die Scheibe aus zwei Scheibenhälften besteht· Hierdurch vermeidet man ein Austreten von Strahlung.

Die dargestellten Rillen sind von gleichförmiger Breite. Es 1st jedoch denkbar, daß man die Rillen auf dem Wege von der Strahlenquelle zum Umfang der Scheibe hin im Querschnitt sich erweitern IKOt · Ungeachtet der Form der Rillen bildet die austretende Strahlung Jeweils schmale (enge) Strahlen, deren Geometrie konstant let, ungeachtet der Strahlenergie.

Bei dem dargestellten AusfUhrungsbeispiel wird Welle 2 angetrieben» um den gesamten Scheibenkörper 1 anzutreiben. Be 1st aber auch möglich, eine feststehende Aonsβ vorzusehen, auf der die 8oheibe rotiert. Ein wichtiger Vorteil ergibt sieh bei Anwendung der #r»

wähnten Hohlwelle: Die radioaktive Quelle 20 kann in bezug auf die Welle feststehend angeordnet werden und von einem sich in die Welle hinein erstreckenden,nicht dargestellten Halter getragen sein.

Wie man ohne weiteres erkennen wird, muß d:o die Strahlenquelle umgebende Scheibe keinesfalls kreisförmig sein. Sie kann eine Platte von jeglicher Gestalt sein. Eine rotationssymmetrische Form ist jedoch vorzuziehen, v/enn der Körper bei hoher Geschwindigkeit gedreht werden soll.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das zu prüfende Objekt bewegt, während Detektor und Strahlengerät ortsfest sind. Es versteht sich jedoch, daß ein Detektor und ein zugehöriges Strahlengerät an einem ortsfesten Objekt vorbeibewegt werden können.

Pig· 5 gibt in schematischer Ansicht ein Gerät zum Erfassen einer Strahlung R wieder, die aus einem Objekt 3¹ austritt. Das Objekt 3^f kann beispielsweise ein Patient sein, in dessen Blut eine radioaktive Substanz injiziert wurde. Es kann ferner ein radioaktives Maschinenteil sein, ein Behälter, der radioaktive Substanz enthält, oder ein Objekt, das von hinten bestrahlt wird. Dabei wird unterstellt, daß das genannte Objekt auf dem (nicht dargestellten) Förderer bewegt werden kann - so wie in der in Fig. 1 wiedergegebenen Ausführungsform dargestellt - und in Richtung des Pfeiles bewegt wird.

Das Objekt kann auch derart angeordnet werden, daß es gedreht wird, während es von dem Förderer bewegt wird, oder daß es gedreht wird, während es ortsfest ist. Ein Gerät der zuvor beschriebenen Art wird dann in dem Strahlungswege angeordnet und ein (nicht dargestellter) Detektor wird in der Zentralkammer 19' der Scheibe 1' vorgesehen. Wenn die Scheibe 1' rotiert und das Objekt 3' in Richtung des Pfeiles A bewegt wird, tritt ein wohldefinierter Strahl durch die jeweiligen Kanäle in Scheibe 1V und trifft auf den Detektor. Die Position des genannten Strahles verändert sich entlang den Abtastlinien, die den Körper 3¹ in einem größeren oder kleineren Dichte-Grad bedecken. Der in Raum 19* angeordnete Detektor erzeugt somit

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zu jedem Zeitpunkt ein Ausgangssignal, das einen Wert der Strahlungsintensität jenes Ortes des Objektes wiedergibt, der zu dem betreffenden Zeitpunkt von einem Kanal beaufschlagt wird. Das Signal wird über einen Leiter k6 einer Anzeigevorrichtung 7¹ zugeführt.

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Gerät, das dazu bestimmt ist, in ein Feld radioaktiver Strahlung oder Röntgenstrahlung verbracht zu werden, welche aus einer Strahlenquelle zum Erfassen eines Objektes austritt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät einen drehbar gelagerten, mit einem Antrieb versehenen Körper aus strahlenabsorbierendem Material aufweist, der mit für die genannte Strahlung durchlässigen Bereichen ausgestattet ist, der eine zentrale Kammer in sich trägt sowie offene Kanäle, die sich zwischen der Außenfläche des genanntenKörpers und der genann-

die
ten Kammer erstrecken, und durch/die genannte Strahlung in Gestalt scharf abgegrenzter Strahlen zu einem Detektor hindurchtritt, der die Strahlung erfaßt und ein Signal erzeugt, das der Intensität der genannten Strahlung entspricht.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle in der genannten Kammer angeordnet ist.

J. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor in der genannten Kammer angeordnet ist.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses einen Grundkörper von scheibenförmiger Gestalt aufweist, die auf einer Hohlwelle gelagert ist, und daß die genannte Kammer durch die Hohlwelle hindurch zugänglich ist.

5· Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Grundkörper wenigstens zwei Teile aufweist, die miteinander zugehörenden Flächen zusammenmontiert sind, und daß die Kanäle aus Rillen gebildet sind, die in der Innenfläche wenigstens einer der beiden Teile eingelassen sind.

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1N6PECTH)

a.

6. Gerät nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt ist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des einzelnen Kanales mit zunehmendem Abstand von der zentralen Kammer nach außen zunimmt.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper rotationssymmetrisch ist.

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