DE2757320A1 - Anordnung zur untersuchung eines koerpers mit durchdringender strahlung - Google Patents

Anordnung zur untersuchung eines koerpers mit durchdringender strahlung

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DE2757320A1 DE19772757320 DE2757320A DE2757320A1 DE 2757320 A1 DE2757320 A1 DE 2757320A1 DE 19772757320 DE19772757320 DE 19772757320 DE 2757320 A DE2757320 A DE 2757320A DE 2757320 A1 DE2757320 A1 DE 2757320A1
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Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH, STEINDAMM 94, 2000 HAMBURG 1
"Anordnung zur Untersuchung eines Körpers mit durchdringender
Strahlung"
(Zusatz zu Patentanmeldung P 27 13 381.5)
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Untersuchung eines Körpers mit durchdringender Strahlung, wobei ein Primärstrahl mit geringem Querschnitt den Körper durchsetzt und die dabei erzeugte Streustrahlung durch eine Schlitzblende auf eine aus mehreren Detektoren bestehende Detektoranordnung fällt, nach Hauptpatent ... (Patentanmeldung P 27 13 381.5)·
Der Gegenstand der Hauptanmeldung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Der zu untersuchende Körper 1 ist auf einer
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Tischplatte 2 angeordnet und wird von einem horizontal verlaufenden Primärstrahl durchsetzt, eier von zwei beiderseits des Körpers angeordneten Röntgenstrahlen! und Blendenanordnungen 4a, 5a bzw. 4b, 5b erzeugt und ausgeblendet wird. Die Abmessungen des ausgeblendeten Primärstrahls bestimmen das Auflösungsvermögen der Anordnung. Je kleiner sein Querschnitt ist, um so besser ist das Auflösungsvermögen.
Die bei der Untersuchung an die Röntgenröhre angelegte Spannung beträgt ungefähr 350 kV. Dadurch wird einerseits die Strahlenbelastung fUr den Patienten Hein gehalten und andererseits ist dabei die Schwächung des Primärstrahls durch Fotoabsorption klein im Vergleich zur Schwächung durch Compton-Streuung.
Die in dem vom Primärstrahl 3 durchsetzten Bereich des Körpers erzeugte Streustrahlung erreicht durch die schlitzförmige vorzugsweise verstellbare öffnung 7 bzw. 7* einer oberhalb bzw. unterhalb des zu untersuchenden Körpers angeordneten Schlitzblende 6 bzw. 6* je eine Detektorgruppe D bzw. D1, die sich aus einer größeren Anzahl von Detektoren d«., d2» d, bzw. d1', d2', d*1 zusammensetzt, die nebeneinander auf einer zum Primärstrahl parallelen Geraden angeordnet sind. Wie Fig. 1 erkennen läßt, hat die als MeBflache wirksame Oberfläche der Detektoren die Form eines langgestreckten Rechtecks, dessen Längsseiten den Längsseiten der schlitzförmigen öffnung 7 bzw. 7* parallel sind. Die schlitzförmige öffnung 7 bzw. 7' der Schlitzblende 6 bzw. hat allerdings Abmessungen, die in beiden Richtungen (d.h. in. Längsrichtung und in Richtung des Primärstrahls) im gleichen Verhältnis kleiner sind wie ihr Abstand vom Primärstrahl kleiner ist als derjenige der Detektoren.
Die Detektoren können beispielsweise mit unter Druck stehendem, die Strahlung gut absorbierenden Edelgas (Xenon) gefüllte Kammern sein, in denen zwei parallele Elektroden ange-
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ordnet sind, welche die durch die Streustrahlung ionisierten Ladungsträger abziehen. Solche Detektoren sind z.B. in der DE-OS 26 24 448 beschrieben.
Durch die Schlitzblende ergibt sich eine eindeutige Zuordnung zwischen einem Punkt auf dem Primärstrahl und einem Detektor innerhalb der Detektorgruppe D bzw. D1. Wie die Zeichnung zeigt, trifft z.B. die von dem Primärstrahl in einem bestimmten Punkt erzeugte Streustrahlungskeule 9' die Detektoranordnung D1 längs eines bestimmten Streifens, der einem Detektor, gegebenenfalls auch zwei benachbarten Detektoren, zugeordnet ist. Auf diese Weise "sieht" also jeder Detektor die von einem bestimmten Punkt bzw. Bereich des Primärstrahls ausgehende Streustrahlung, wobei jeder Punkt bzw. Bereich auf dem Primärstrahl einem anderen Detektor zugeordnet ist.
Durch eine Relatiwerschiebung zwischen dem Körper 1 einerseits und dem ihn durchsetzenden Primärstrahl 3 andererseits kann anschließend ein anderer Bereich des Körpers durchstrahlt und die Dichteverteilung mittels der Detektoranordnung D bzw. D1 erfaßt werden. Wiederholt man diesen Vorgang für eine Vielzahl von Positionen, dann kann auf diese Weise die Dichteverteilung auf einer beliebigen Fläche des Körpers erfaßt werden, die nicht notwendigerweise eine Ebene sein muß.
Obwohl hierbei also Streustrahlung auf der einen Seite zur Ermittlung der Dichteverteilung ausgenutzt wird, werden auf der anderen Seite die mit den Detektoranordnungen D und D1 ermittelten Meßergebnisse durch Streustrahlung verfälscht. Ein Teil der in dem Körper im Bereich des Primärstrahls erzeugten Streustrahlung wird in dem Körper nämlich noch ein weiteres Mal oder gar mehrmals gestreut und trifft durch den Schlitz 7 bzw. 71 in der Regel auf einen anderen Detektor als die Streustrahlung, die vom Ursprungspunkt der mehrfach gestreuten Streustrahlung (im folgenden kurz als Mehrfach-Streustrahlung bezeichnet) aus direkt auf die Detektoranordnung trifft.
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Zur Beseitigung der durch die Mehrfach-Streustrahlung hervorgerufenen Verfälschungen der Meßergebnisse ist in der Hauptanmeldung vorgeschlagen worden, Strahlenquellen mit im wesentlichen monoenergetischer Strahlung zu verwenden und bei jedem Detektor nur den Anteil der auffallenden Streustrahlung zu berücksichtigen, dessen Wellenlänge den bei der Wellenlänge des Primärstrahls und dem gegebenen Streuwinkel zu erwartenden Wert hat. Dazu sind Kristalldetektoren mit nachgeschalteten Amplituden-Diskriminatoren erforderlich; Röntgenröhren können nicht als Strahler verwendet werden, weil damit keine monoenergetische Strahlung im Bereich von 250 keV erzeugt werden kann.
Zur Beseitigung der durch die Mehrfach-Streustrahlung entstehenden Fehler ist in der Hauptanmeldung außerdem vorgeschlagen worden, von den Detektorausgangssignalen den Mittelwert der Ausgangssignale von zusätzlichen Detektoren abzuziehen, die so angeordnet sind, daß sie nicht von der im Primärstrahl 3 erzeugten Streustrahlung, Jedoch von der durch mehrfache Streuung hervorgerufenen Strahlung in anderen Bereichen des Körpers getroffen werden können. Auch diese Lösung ist verhältnismäßig kompliziert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, bei einer Anordnung der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln die Auswirkungen der Mehrfach-Streustrahlung zu vermindern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Bereich zwischen dem Primärstrahl und der Detektoranordnung eine Vielzahl von !lamellen aus die Strahlung stark absorbierendem Material derart angeordnet ist, daß die am Ort des Primärstrahls erzeugte Strahlung durch die Lamellen praktisch nicht geschwächt wird, und daß die aus dem Bereich außerhalb des Primärstrahls einfallende Strahlung im wesentlichen absorbiert wird.
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Am leichtesten herzustellen sind zueinander parallele ebene Lamellen. Diese würden jedoch an din Rändern der Detektoranordnung die aus dem Bereich des Primärstrahls einfallende Streustrahlung relativ stark absorbieren und einen relativ großen Anteil der aus dem Bereich außerhalb des Primärstrahls einfallenden Mehrfach-Streustrahlung durchlassen. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht daher vor, daß die Lamellen derart angeordnet sind, daß in jedem senkrecht zum Primärstrahl verlaufenden Querschnitt die Verlängerungslinie einer jeden Lamelle wenigstens annähernd durch den Primärstrahl verläuft.
Obwohl grundsätzlich auch andere Formen der Lamellen vorstellbar sind, ist die Herstellung besonders einfach, wenn die Lamellen eben sind und in Ebenen angeordnet sind, die sich in einer Geraden schneiden, die wenigstens näherungsweise mit dem Primärstrahl zusammenfällt.
Optimale Resultate ergeben sich dabei nach einer Weiterbildung der Erfindung, wenn der Abstand S der Lamellen auf ihrer dem Primärstrahl zugewandten Seite der Beziehung S = w L/L entspricht, wobei w der Durchmesser eines Querschnitts durch den Primärstrahl, L der Abstand des Primärstrahls von der Detektoranordnung und L der Abstand der dem Primärstrahl zugewandten Seite der Lamellen von der Detektoranordnung ist. Wenn die dem Primärstrahl zugewandten Seiten der Lamellen nicht in einer gemeinsamen Ebene liegen, gilt die gleiche Formel, wenn für L die Entfernung dieser Seite von dem durch die Richtung der Lamelle bestimmten Teil der Detektoranordnung und für L die Entfernung dieses Teils vom Primärstrahl gesetzt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 die Anordnung nach dem Hauptpatent und
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Fig. 2 einen Teil dieser Anordnung, der mit den Lamellen gemäß der Erfindung versehen ist,in einer zum Primärstrahl senkrechten Ebene.
Fig. 2 zeigt den senkrecht zur Zeichenebene durch den auf dem Tisch 2 gelagerten Körper 1 verlaufenden Querschnitt des Primärstrahls 3 sowie die oberhalb des Primärstrahls angeordnete Schlitzblende 6 und die Detektoranordnung D. Die unterhalb angeordnete Schlitzblende 6* und die zugehörige Detektoranordnung D1 sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Die Längsrichtung der einzelnen Detektoren und des Schlitzes verläuft bei dieser Darstellung horizontal. Innerhalb der Schlitzblende 6 ist vor der Detektoranordnung D eine Vielzahl von Lamellen 20 angeordnet. Die Lamellen liegen in zur Zeichenebene senkrecht verlaufenden Ebenen, die sich im Primärstrahl schneiden. Die Lamellen verlaufen somit senkrecht zur Längsrichtung der einzelnen Detektoren und senkrecht zur Längsrichtung des Schlitzes. Aufgrund dieser Anordnung der Lamellen kann Strahlung, die aus einem Bereich außerhalb des durch den Primärstrahl definierten Bereichs einfällt (diese Strahlung kann bei der beschriebenen Anordnung nach der Hauptanmeldung nur Hehrfach-Streustrahlung sein), die Detektoranordnung praktisch nicht mehr erreichen, während die aus dem Bereich des PrimärStrahls einfallende Streustrahlung die Detektoranordnung nur wenig geschwächt erreicht, wobei die Schwächung vom Verhältnis der Lamellendicke zum Lamellenabstand abhängt.
Die Lamellen können zu einer selbständigen baulichen Einheit in Form eines Streustrahlenrasters zusammengefaßt sein, wie sie in der üblichen Röntgendiagnostik benutzt werden - dort allerdings um die Primärstrahlung durchzulassen und sämtliche Streustrahlung zu unterdrücken. Die Lamellen bzw. ein solches Streustrahlenraster müssen für eine wesentlich härtere Strahlung ausgelegt sein als die Lamellen bei einem normalen
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Streustrahlenraster, weil bei der Anordnung nach Fig. 1 zweckmäßigerweise mit einer wesentlich härteren Strahlung gearbeitet wird als sonst in der Röntgendiagnostik üblich; z.B. wird bei dem in der Hauptanmeldung beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Röntgenstrahier verwendet, der an eine Spannung von 350 kV angeschlossen wird. Die Lamellen, die ebenfalls aus Blei, gegebenenfalls aber auch aus Stahl, bestehen können, müssen daher entsprechend länger und/oder dicker sein als bei normalen Streustrahlenrastern. Im übrigen könnte ein solches Streustrahlenraster aber auf die gleiche Weise wie die bekannten Streustrahlenraster hergestellt werden. Eine Bewegung der Lamellen in einer zum Strahlengang ungefähr senkrechten Ebene während der Messung - araLog zur Bewegung des Streustrahlenrasters während einer üblichen Röntgenaufnahme - ist nicht erforderlich.
Eine optimale Reduktion der Streustrahlung ergibt sich, wenn der Abstand S der Lamellen auf ihrer dem Primärstrahl zugewandten Seite der Beziehung S = w L/L genügt, wobei w der Querschnitt des Primärstrahls, L der Abstand der dem Primärstrahl zugewandten Seiten der Lamellen von der Detektoranordnung und L der Abstand des Primärstrahls von der Detektoranordnung ist.
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Claims (4)

  1. PHILIPS PATENTVERWALTUNG (MbH, STiälNDAMM 94, 2000 HAMBURG 1 PATENTANSPRÜCHE; 2757320
    Λ J Anordnung zur Untersuchung eines Körpers (1) mit durchdringender Strahlung, wobei ein Primärstrahl (3) mit geringem Querschnitt den Körper (1) durchsetzt und die dabei erzeugte Streustrahlung durch eine Schlitzblende (6, 6·) auf eine aus mehreren Detektoren Cd1, d2, d<j', d2*···) bestehende Detektoranordnung (D, D1) fällt, nach Hauptpatent (Patentanmeldung P 27 13 581.5)» dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen dem Primärst.~ahl (3) und der Detektoranordnung (D) eine Vielzahl von Lamellen (20) aus die Strahlung stark absorbierendem Material derart angeordnet ist, daß die am Ort des Primärstrahls (3) erzeugte Strahlung durch die Lamellen praktisch nicht geschwächt und daß die. aus dem Bereich außerhalb des Primärstrahls einfallende Strahlung im wesentlichen absorbiert wird.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (20) derart angeordnet sind, daß in Jedem senkrecht zum Primärstrahl verlaufenden Querschnitt die Verlängerungslinie einer jeden Lamelle wenigstens annähernd durch den Primärstrahl (3) verläuft.
  3. 3· Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (20) eben sind und in Ebenen angeordnet sind, die sich in einer Geraden schneiden, die wenigstens näherungsweise mit dem Primärstrahl (3) zusammenfällt.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand S zwischen den Lamellen auf ihrer dem Primärstrahl (3) zugewandten Seite wenigstens annähernd der Bedingung S » w L/L_ entspricht, wobei w der Durchmesser eines Querschnitts durch den Primärstrahl (3), L_ der Abstand des Primärstrahls von der Detektoranordnung (D) und L der Abstand der dem Primärstrahl (3) zugewandten Seite der Lamellen (20) von der Detektoranordnung (D) ist.
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