ES2310012T3 - Un metodo y un dispositivo para radiografia de haz plano y un detector de radiacion. - Google Patents
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Abstract
Un método para obtener imágenes en radiografía de haz plano, en el cual: - se emiten rayos X (9) desde una fuente (60) de rayos X, - los rayos X son conformados en forma de un haz plano y son transmitidos a través de un objeto (62) del que se ha de obtener una imagen, - los rayos X transmitidos a través de dicho objeto son detectados en un detector de avalancha gaseoso que incluye unos electrodos (4, 5) entre los que se aplica una tensión para crear un campo eléctrico, de tal manera que - los rayos X son detectados en una cámara de avalancha (64) de placas paralelas que comprende un gas y que está orientada de modo que la radiación que se ha de detectar entra lateralmente entre unas primera y segunda placas paralelas, de tal modo que la primera placa paralela (1, 2) incluye un primer electrodo y la segunda placa paralela (2, 1) incluye un segundo electrodo, - la tensión se aplica entre los primer y segundo electrodos para crear un campo eléctrico que provoca avalanchas (12) de electrones-iones de los electrones de ionización primarios y secundarios liberados por los fotones de rayos X incidentes mientras ionizan dicho gas, - se detectan señales eléctricas en al menos una disposición de electrodo detector, siendo dichas señales eléctricas inducidas por dichas avalanchas de electrones-iones, en al menos uno de una pluralidad de elementos de electrodo detector dispuestos adyacentes entre sí, cada uno a lo largo de una dirección que es esencialmente paralela a la radiación incidente.
Description
Un método y un dispositivo para radiografía de
haz plano y un detector de radiación.
La invención se refiere a un método y a un
aparato para radiografía y, más específicamente, para radiografía
de haz plano, en los que los rayos X son emitidos desde una fuente
de rayos X, los rayos X son conformados en un haz plano y son
transmitidos a través de un objeto del que se ha de formar una
imagen, y los rayos X transmitidos a través de dicho objeto son
detectados en un detector. Por otra parte, se refiere a un detector
de avalancha gaseoso que incluye unas disposiciones de electrodo
entre las cuales se aplica una tensión para crear un campo
eléctrico.
Los rayos X se han venido utilizando en la
formación radiográfica de imágenes durante largo tiempo, y han
estado sometidos a grandes desarrollos. En su forma más simple, la
formación de imágenes se lleva a cabo proporcionando una fuente de
radiación de rayos X, un objeto del que se ha de formar una imagen,
a través del cual se transmite la radiación, y un detector para la
detección y la grabación de la radiación transmitida. El detector de
rayos X que se utiliza hoy en día en los hospitales consiste
normalmente en una combinación de pantalla y película. En una
pantalla de fósforo (por ejemplo, Gd_{2}O_{2}S), los fotones de
rayos X son convertidos y, por tanto, producen luz secundaria, que
es registrada en una película fotográfica. El uso de una película
limita el intervalo dinámico de la imagen. La eficiencia
incrementada que se logra con el uso de una pantalla de fósforo, se
proporciona a expensas de la resolución, ya que la luz secundaria es
emitida de forma isótropa.
Para visualizar un objeto dentro de una imagen,
es necesario que la relación entre señal y ruido supere un cierto
umbral. El sistema ideal tendría el ruido de la imagen determinado
únicamente por la distribución estadística de los fotones. Éste no
es típicamente el caso en los sistemas que funcionan con una
combinación de pantalla y película. Con el fin de obtener una
imagen diagnóstica de utilidad, es necesario, por tanto, incrementar
la dosis dada al paciente de radiación de rayos X.
El flujo de fotones de rayos X es, por
naturaleza, digital. Sin embargo, es necesario distinguir entre dos
métodos diferentes de producir imágenes digitales:
- La técnica de integración es un método
intrínsecamente analógico. La respuesta en cada punto de imagen o
píxel es proporcional al flujo total de energía de los rayos X. La
imagen se construye a continuación digitalmente por medio de los
píxeles. Ejemplos de esta solución de integración para la formación
de imágenes son los CCD (dispositivo de acoplamiento de carga
-"charge-coupled device"), los fósforos de
almacenamiento, las placas de selenio, etc. El intervalo dinámico
de muchos de estos detectores "digitales" es similar al de una
película. Como en la técnica de la película, la energía del flujo
de fotones (y no el número de los fotones) se integra, y se añade,
de esta forma, ruido, ya que los tubos de rayos X producen un amplio
espectro de energías. Las fuentes de ruido más significativas son
la "corriente oscura" y las fluctuaciones en la energía de los
fotones.
- el conteo de fotones es un método
intrínsecamente digital en el que se detecta cada fotón y se cuentan
las señales de detección.
Un detector de conteo de fotones bidimensional
requiere muchos elementos de obtención por lectura, y se necesitará
un ingente número de interconexiones. Esto conduce a los típicos
problemas de fabricación y de fiabilidad que se han experimentado
en tales sistemas. Resultaría difícil hacer un detector
bidimensional grande con una elevada resolución y una alta
probabilidad de interacción de una fracción importante de los
fotones de rayos X.
Otra desventaja de los sistemas de obtención por
lectura de detector bidimensional está relacionada con el hecho de
que el flujo de rayos X que entra desde la fuente de rayos X es
divergente. En un volumen de conversión grueso de detectores, esta
divergencia causa un error de paralaje. La mayor parte de los
métodos propuestos para minimizar el error paraláctico son
difíciles de implementar en la práctica.
Una forma de superar las limitaciones de tamaño
y de coste asociadas con los sistemas de obtención por lectura de
detector bidimensional, consiste en crear un receptor de imagen que
es esencialmente unidimensional y adquiere la segunda dimensión
para la imagen por medio del barrido por parte del haz de rayos X y
del detector a través del objeto del que se ha de obtener la
imagen. El barrido puede hacerse empleando un único detector de
línea y un haz de rayos X plano y altamente colimado. Además, esta
solución elimina el ruido de la radiación dispersada, aunque impone
una gran carga de calor en el tubo de rayos X. Para facilitar la
carga del tubo y simplificar la mecánica (mediante la reducción de
la distancia de barrido), es beneficioso un conjunto de múltiples
líneas de detectores unidimensionales de bajo coste.
Una ventaja de un detector de línea es una
reducción significativa del ruido de imagen que es provocado por la
dispersión de la radiación en el seno del objeto del que se ha de
obtener la imagen. Un fotón de rayos X que es dispersado por
dispersión Compton dentro del objeto no será detectado en un
detector de línea.
Se han llevado a cabo diversas tentativas para
desarrollar un sistema de formación de imágenes de rayos X por
conteo de fotones basado en la técnica del barrido. Éste requiere
detectores que produzcan señales rápidas con un tiempo de subida de
unos pocos nanosegundos. Tan sólo unos pocos medios de detección
pueden producir señales así de rápidas, por ejemplo, un gas o un
semiconductor (por ejemplo, silicio). Los detectores de
semiconductor son caros y no resultan, por consiguiente, prácticos
en una configuración de múltiples líneas. En un medio de gas, un
fotón de rayos X interactúa con un átomo de gas, que emite un
electrón de ionización primario, el cual, a su vez, produce pares
de electrón-ion que son multiplicados adicionalmente
en una avalancha en el gas. La ventaja de un detector de gas es su
bajo coste, una alta amplificación carente de ruido en el gas (de
hasta 10^{6}), y una uniformidad en el medio de detección.
Diversos sistemas de formación de imágenes
descritos en artículos publicados se sirven de una cámara
proporcional de múltiples cables como detector. En su configuración
básica, la cámara proporcional de múltiples cables consiste en un
conjunto de cables de ánodo delgado estirados entre dos planos de
cátodo y paralelos a ellos. La aplicación de una tensión entre los
cables de ánodo y los planos de cátodo crea un campo eléctrico en la
cámara. Los electrones emitidos en el seno del gas por la
ionización de átomos de gas, provocada por los fotones de rayos X
incidentes, se desplazan hacia los cables de ánodo y, cuando se
aproximan a los delgados cables, experimentan interacciones de
ionización con moléculas de gas en el seno del fuerte campo
eléctrico. La multiplicación de avalancha resultante proporciona
una amplificación sin ruido de la señal de carga en un factor tan
grande como 10^{5} o mayor. Un ejemplo de un sistema de formación
de imágenes digital basado en el conteo de fotones se describe en
el artículo: "Cámara proporcional de múltiples cables para una
instalación radiográfica digital" ("Multiwire proportional
chamber for a digital radiographic installation"), por S. E.
Baru et al., en la divulgación Nuclear Instruments and
Methods in Physics Research (Instrumentos y métodos nucleares en
la investigación física) A, Vol. 283 (10 de noviembre de
1989), páginas 431-435. Este detector es una
combinación de una cámara de desplazamiento y una cámara
proporcional de múltiples cables con cables de ánodo no paralelos
que apuntan al punto focal de la fuente de rayos X. Los cables
radiales hacen posible el uso de un volumen de interacción grueso
sin error paraláctico. La uniformidad de la ganancia a lo largo de
los cables de ánodo se garantiza por un espacio de separación
creciente entre los cables de ánodo y los planos de cátodo.
El dispositivo descrito tiene, sin embargo, las
siguientes desventajas.
La necesidad de proporcionar el espacio
suficiente para el montaje de los cables y el aislamiento de alta
tensión tiene como resultado pérdidas en la eficiencia de la
detección de los rayos X.
El uso de cables radiales para resolver el
problema del paralaje da lugar a una resolución de posición limitada
por el paso de cable de ánodo más pequeño en la práctica, que es
aproximadamente 1 mm. El problema puede superarse con el uso de la
obtención por lectura de tira de cátodo, que proporciona la
resolución final de cámara proporcional de múltiples cables. Una
posibilidad de una obtención por lectura de tira catódica rápida
factible en la práctica se describe en el artículo: "El detector
rápido de rayos X en una coordenada OD-3"
("The OD-3 fast one-coordinate
X-ray detector"), por V. M. Aulchenco et
al., divulgado en Nuclear Instruments and Methods in Physics
Research A, Vol. 367 (11 de diciembre de 1995), páginas
79-82. En esta solución, se combina un espacio de
separación entre ánodo y cátodo creciente con una tensión alta
decreciente aplicada a diferentes grupos de cables de ánodo.
Un problema conocido del uso de las cámaras
proporcionales de múltiples cables para la obtención de imágenes
médicas es el efecto de carga de espacio, que degrada el rendimiento
del detector para flujos de rayos X altos, por encima de 10
kHz/mm^{2}. Con el fin de reducir el efecto de carga de espacio,
el plano del ánodo se ha modificado añadiendo cables de cátodo
alternos en un dispositivo de la técnica anterior que se describe
en el documento US-A-5.521.956 (G.
Charpak).
El uso de cables delgados (típicamente de menos
de 100 \mum de diámetro) en las cámaras proporcionales de
múltiples cables las hace difíciles de construir y reduce su
fiabilidad, puesto que un solo cable roto incapacita para el
funcionamiento a todo el detector.
Un detector de avalancha de gas que es de
construcción muy simple y no se sirve de cables de ánodo es la
cámara de avalancha gaseosa de placas paralelas. Este detector
consiste básicamente en un condensador relleno de gas, que
comprende dos placas conductoras paralelas, un ánodo y un cátodo,
sometidas a una alta tensión. La tensión elevada se escoge de tal
manera que los electrones liberados por la ionización en el seno del
gas producen avalanchas en el seno de un campo eléctrico intenso
entre las placas. Típicamente, la distancia entre las placas es del
orden un milímetro, y la intensidad del campo es del orden de los
kilovoltios por milímetro, dependiendo del tipo de gas que se
utilice. Puede emplearse una amplia variedad de gases, dependiendo
de la aplicación. En semejante detector, los fotones de rayos X
inciden en un plano paralelo al plano del detector, o bien en el
cátodo, que está hecho de un material que emite electrones,
denominados foto-electrones, cuando los rayos X
interactúan con él.
Una ventaja importante frente a la cámara
proporcional de múltiples cables es que el campo electrostático
dentro de una cámara de avalancha gaseosa de placas paralelas no
está concentrado en torno a cables delgados individuales, sino que
es constante a través de todo el volumen de amplificación. Esto
tiene como resultado un tiempo de desplazamiento muy corto de los
iones positivos a través del espacio de separación de amplificación,
por lo que se reduce drásticamente el efecto de carga de
espacio.
Otra ventaja de una cámara de avalancha gaseosa
de placas paralelas es que el área superficial del ánodo es mucho
mayor que la de una cámara proporcional de múltiples cables (los
cables de ánodo). En consecuencia, el envejecimiento del detector
debido a los depósitos en el ánodo es mucho menor.
Una ventaja adicional de una cámara de avalancha
gaseosa de placas paralelas es que la señal de los electrones
rápidos representa una fracción considerable de la carga inducida
total. Es aproximadamente el 10% de la señal total para ganancias
de en torno a 10^{5}, en comparación con el 1% de las cámaras
proporcionales de múltiples cables.
Aún otra ventaja adicional de una cámara de
avalancha gaseosa de placas paralelas es la forma simple de las
señales inducidas sobre los electrones por el movimiento de los
iones de avalancha. Así pues, la electrónica de tratamiento de las
señales no requiere una etapa de cancelación de cola de iones, como
es necesario en la obtención por lectura de alta velocidad de una
cámara proporcional de múltiples cables. Puesto que los iones de
una cámara de avalancha gaseosa de placas paralelas se mueven en un
campo uniforme con una velocidad constante, una simple diferencia
elimina su contribución, lo que deja una señal de electrones muy
rápida.
Un ejemplo del uso de una cámara de avalancha
gaseosa de placas paralelas para la formación radiográfica de
imágenes se describe en el artículo: "Una cámara de placas
paralelas con obtención por lectura de píxeles para una velocidad
de transferencia de datos muy alta" ("A parallel plate
chamber with pixel readout for very high data rate"), por F.
Angelini et al., divulgado en IEEE Transactions on Nuclear
Science (Transacciones del IEEE (Instituto de Ingeniería
Eléctrica y Electrónica) sobre ciencia nuclear), Vol. 36 (febrero de
1989), páginas 213-217. En la configuración de
obtención por lectura bidimensional que se describe, resulta
imposible conseguir una elevada eficiencia en la conversión de los
rayos X a pesar del añadido de una cámara de desplazamiento
enfrente de una cámara de placas paralelas al objeto de aumentar el
espesor de la capa de gas.
Otro dispositivo, que se describe en el
documento US-A-5.308.987 (Wuest
et al.), utiliza un cátodo hecho de un material de número
atómico elevado para mejorar la eficiencia de conversión en una
cámara de placas paralelas utilizada en una configuración de
obtención por lectura bidimensional. La baja entrega de fotones
desde el material de número atómico elevado da lugar a una
reducción en la eficiencia de detección de la radiación de rayos
X.
Otra diferencia importante con respecto a una
cámara proporcional de múltiples cables es que el factor de
amplificación del gas depende fuertemente de la distancia desde la
carga de ionización primaria al ánodo, lo que tiene como resultado
una resolución energética y una eficiencia de detección de señal
deficientes en las cámaras de avalancha gaseosa de placas paralelas
anteriormente utilizadas. Debido a este problema, los dispositivos
anteriores eran incapaces de utilizar el espacio de separación de
amplificación de gas dentro de las cámaras de avalancha gaseosa de
placas paralelas como volumen de conversión de los rayos X. Esta
limitación es superada en esta invención al proporcionar un haz
plano y bien colimado que incide lateralmente en el detector.
Además de las ventajas anteriormente descritas,
el uso de un haz de rayos X delgado y plano simplifica la
construcción de la ventana de entrada del detector, puesto que es
más fácil contener una presión de gas con una ventana de ranura que
en un área grande. El uso de una hoja delgada minimiza las pérdidas
de fotones de rayos X en la ventana de entrada del detector.
Es un propósito de la presente invención
proporcionar un sistema para uso en radiografía de haz plano, por
ejemplo, la radiografía de ranura o de barrido, en el que el objeto
del que se ha de obtener una imagen es irradiado con una dosis baja
de fotones de rayos X, al tiempo que se obtiene una imagen de alta
calidad.
Es también un propósito de la presente invención
proporcionar un sistema para uso en radiografía de haz plano, en el
cual una fracción importante de los fotones de rayos X que inciden
en el detector es detectada para su conteo o integración ulterior,
con el fin de conseguir un valor para cada punto de imagen o píxel
de la imagen.
Constituye un propósito adicional de la presente
invención proporcionar un sistema para uso en radiografía de haz
plano, en el cual se vea reducido el ruido de imagen provocado por
la radiación dispersada en el seno del cuerpo que se ha de
examinar.
Es un propósito adicional de la presente
invención proporcionar un sistema para uso en radiografía de haz
plano, en el que el ruido de imagen provocado por el esparcimiento
del espectro de flujo de energía de los rayos X, se vea
reducido.
Es un propósito adicional de la presente
invención proporcionar un sistema para uso en radiografía de haz
plano, que incluya un detector simple y barato que funcione con una
alta eficiencia y con una buena resolución energética para los
rayos X.
Constituye un propósito adicional de la presente
invención proporcionar un sistema para uso en radiografía de haz
plano, que incluya un detector que funcione a elevados flujos de
rayos X sin deterioro del rendimiento y que tenga un tiempo de vida
largo.
Es un propósito adicional de la presente
invención proporcionar un sistema para uso en radiografía de haz
plano, que incluya un detector que exhiba una respuesta rápida, con
anchuras de impulso de menos de 10 nanosegundos y tan rápida como 1
nanosegundo.
Constituye un propósito adicional de la presente
invención proporcionar un sistema para uso en radiografía de haz
plano, que incluya un detector que proporcione señales de salida de
detección que tengan una forma simple y sean adecuadas para su
procesamiento o tratamiento adicional.
Es un propósito adicional de al presente
invención proporcionar un sistema para uso en radiografía de haz
plano, que incluya un detector en el que las señales de detección,
inducidas en una disposición de electrodo detector, sean tan
estrechas como, por ejemplo, 100 \mum, para una sensibilidad de
posición mejorada y una obtención por lectura de alta
velocidad.
Es otro propósito adicional de la presente
invención proporcionar un sistema para uso en radiografía de haz
plano, que incluya un detector con pérdidas minimizadas de fotones
de rayos X en la ventana de entrada al detector y en la región
insensible cercana a la ventana.
Estos y otros propósitos se consiguen mediante
un método y un aparato, respectivamente, que comprenden una fuente
de rayos X, unos medios para formar un haz de rayos X esencialmente
plano, situados entre dicha fuente de rayos X y un objeto del que
se ha de obtener una imagen, un detector de avalancha gaseoso, que
incluye unas disposiciones de electrodo entre las que se aplica una
tensión para crear un campo eléctrico, a fin de detectar los
fotones de rayos X transmitidos a través de dicho objeto, de tal
manera que el detector de avalancha gaseoso incluye una cámara de
avalancha gaseosa de placas paralelas, destinada a detectar la
radiación de rayos X incidente, estando la cámara de avalancha
gaseosa de placas paralelas orientada, con respecto a la fuente de
rayos X, de tal modo que los rayos X son incidentes lateralmente
entre unas primera y segunda placas paralelas, entre las cuales se
ha de crear el campo eléctrico por medio de una tensión aplicada
entre una primera y una segunda disposiciones de electrodo,
incluidas, respectivamente, en la primera y en la segunda placas,
de tal manera que la cámara de avalancha gaseosa de placas paralelas
tiene una profundidad, a lo largo de la dirección de la radiación
incidente, tal que permite la interacción de una fracción importante
de los fotones de rayos X incidentes con átomos de gas, para la
producción de pares de electrón-ion de ionización
primaria, dentro del detector, estando dispuestos una pluralidad de
elementos de electrodo detector adyacentes unos con otros, cada uno
de ellos a lo largo de una dirección que es esencialmente paralela a
la radiación incidente.
Es un propósito adicional de la presente
invención proporcionar un sistema para uso en radiografía de haz
plano, que incluya un detector que tenga una geometría carente de
paralaje, de tal manera que se lleve a la práctica un detector
sensible a la posición con una obtención por lectura de alta
velocidad.
Estos y otros propósitos se alcanzan mediante la
disposición de elementos de electrodo detector que son alargados y
están formados por tiras dispuestas lados con lado y aisladas
eléctricamente unas de otras, de manera que cada borde longitudinal
de las tiras es esencialmente paralelo a la radiación incidente.
Constituye un propósito adicional de la presente
invención proporcionar un sistema para uso en radiografía de haz
plano, con una distancia de barrido reducida con el fin de
simplificar la mecánica, y con un tiempo de barrido reducido.
Estos y otros propósitos se alcanzan al disponer
en una pila o apilar un cierto número de detectores.
Aún otro propósito de la presente invención es
proporcionar un detector para la detección eficaz de cualquier tipo
de radiación, incluyendo radiación electromagnética así como
partículas incidentes, que incluyen partículas elementales.
Este propósito se consigue al proporcionar un
detector de avalancha gaseoso destinado a detectar radiación
incidente, que incluye unas disposiciones de electrodo entre las que
se aplica una tensión para crear un campo electromagnético, de tal
modo que el detector de avalancha gaseoso incluye una cámara de
avalancha gaseosa de placas paralelas, destinada a detectar la
radiación incidente; la cámara de avalancha gaseosa de placas
paralelas se dispone provista de una entrada para la radiación, que
ha de incidir lateralmente entre una primera y una segunda placas
paralelas, entre las que se ha de crear el campo eléctrico por medio
de una tensión aplicada entre una primera y una segunda
disposiciones de electrodo incluidas, respectivamente, en las
primera y segunda placas, por lo que la tensión aplicada a las
primera y segunda disposiciones de electrodo provoca avalanchas de
electrones-iones de electrones de ionización
primarios y secundarios liberados por los fotones de rayos X
incidentes al interactuar con los átomos del gas; la cámara de
avalancha gaseosa de placas paralelas tiene un recorrido o camino
de interacción lo suficientemente largo como para permitir la
interacción de una fracción importante de la radiación incidente
con los átomos de gas situados dentro del detector; una pluralidad
de elementos de electrodo detector se han dispuesto adyacentes
entre sí, y cada elemento de electrodo detector está orientado en
una dirección esencialmente paralela a la de la radiación
incidente.
Otros propósitos adicionales se alcanzan por
características adicionales contenidas en las reivindicaciones que
se acompañan.
La Figura 1 ilustra esquemáticamente, en una
vista global, un aparato para radiografía de haz plano, de acuerdo
con la invención,
la Figura 2 es una vista en corte transversal y
esquemática de una primera realización de una cámara de avalancha
gaseosa de placas paralelas de acuerdo con la invención,
la Figura 3 es una vista en corte transversal y
esquemática de una variación de la primera realización que se
ilustra en la Figura 2,
la Figura 4 es una vista en planta superior y
esquemática de una primera realización de una fuente de rayos X y
de un electrodo formado por tiras de obtención por lectura,
la Figura 5 es una vista en planta superior y
esquemática de una segunda realización de una fuente de rayos X y
de un electrodo formado por tiras de obtención por lectura
segmentadas,
la Figura 6 es una vista en corte transversal y
esquemática de una segunda realización de una cámara de avalancha
gaseosa de placas paralelas de acuerdo con la invención,
la Figura 7 es una vista en corte transversal y
esquemática de una realización de acuerdo con la invención, con
detectores dispuestos en una pila o apilados,
la Figura 8 es una vista en corte transversal y
esquemática de una realización adicional de acuerdo con la
invención, con detectores apilados,
la Figura 9 es una vista en corte transversal y
esquemática de una cámara de avalancha gaseosa de placas paralelas
de acuerdo con la invención, contenida en un alojamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
La Figura 1 es una vista en corte según un plano
ortogonal o perpendicular al plano de un haz de rayos X plano 9 de
un aparato para radiografía de haz plano, de acuerdo con la
invención. El aparato incluye una fuente 60 de rayos X, que,
conjuntamente, con una primera ventana colimadora delgada 61,
produce el haz de rayos X plano 9 con forma de abanico para la
irradiación de un objeto 62 del que se ha de obtener una imagen. La
primera ventana colimadora delgada 61 puede ser reemplazada por
otros medios para formar un haz de rayos X esencialmente plano,
tales como un espejo de difracción de rayos X o una lente de rayos
X, etc. El haz transmitido a través del objeto 62 entra en un
detector 64, opcionalmente a través de una ranura delgada o de una
segunda ventana colimadora 10, la cual está alineada con el haz de
rayos X. Una fracción importante de los fotones de rayos X
incidentes son detectados en el detector 64, el cual incluye una
cámara de avalancha gaseosa de placas paralelas, orientada de tal
manera que los fotones de rayos X entran lateralmente entre dos
placas paralelas y esencialmente paralelos a éstas.
El detector y su funcionamiento serán descritos
adicionalmente más adelante. La fuente 60 de rayos X, la primera
ventana colimadora delgada 61, la ventana colimadora opcional 10 y
la cámara de avalancha gaseosa 64 de placas paralelas están unidas
y fijadas unas con respecto a otras por ciertos medios 65, por
ejemplo, un bastidor o soporte 65. El aparato así formado para
radiografía puede ser desplazado como una unidad para barrer un
objeto que se ha de examinar. En un sistema detector individual, tal
y como el mostrado en la Figura 1, el barrido se realiza
preferiblemente por un movimiento pivotante, al hacer girar la
unidad en torno a un eje que pasa, por ejemplo, por la fuente 60 de
rayos X o por el detector 64. La posición del eje depende de la
aplicación o uso del aparato y, posiblemente, el eje puede también
pasar a través del objeto 62 en algunas aplicaciones. En una
configuración de múltiples líneas, en la que se han dispuesto
apilados un cierto número de detectores tal y como se explicará más
adelante, en relación con las Figuras 7 y 8, el barrido se realiza
preferiblemente según un movimiento transversal, perpendicular al
haz de rayos X.
Un aparato y un método de acuerdo con esta
invención resultan especialmente ventajosos en la obtención de
imágenes de una parte del cuerpo de un paciente, por ejemplo, en
mamografía.
Una cámara de avalancha gaseosa de placas
paralelas, tal y como se emplea en una realización preferida de la
presente invención, está compuesta generalmente de un volumen
delgado y lleno de gas, sometido a un intenso campo eléctrico que
se genera mediante la aplicación de una tensión elevada entre unos
electrodos comprendidos en cada una de las dos placas paralelas que
constituyen dos paredes limitadoras de la cámara. Un fotón de rayos
X que incide en el seno del volumen lleno de gas, produce un par de
electrón-ion al interactuar con un átomo del gas.
Esta producción es causada por efecto fotoeléctrico, efecto Compton
o efecto Auger. El electrón primario así producido pierde su
energía cinética a través de las interacciones con nuevas moléculas
del gas, provocando la producción de nuevos pares de
electrón-ion, típicamente algunos centenares, por lo
que los electrones se denominan electrones de ionización
secundarios. Los electrones de ionización secundarios son entonces
amplificados por avalanchas de electrones-iones en
el seno del intenso campo magnético. Los movimientos de los
electrones y los iones de avalancha inducen señales eléctricas en
los electrodos. Estas señales son típicamente recogidas en uno de
los electrodos o en ambos, y se amplifican y tratan adicionalmente
por unos circuitos de obtención por lectura, a fin de obtener una
medida precisa del punto de interacción del fotón de rayos X y,
opcionalmente, de la energía del fotón de rayos X.
En una realización preferida de la invención,
los rayos X que se han de detectar son incidentes lateralmente en
el detector, según una dirección paralela a las placas paralelas, y
pueden entrar en el detector a través de una ranura delgada o
ventana colimadora. De esta forma, el detector puede realizarse
fácilmente de modo que tenga un recorrido o camino de interacción
lo suficientemente largo para permitir que una fracción importante
de los fotones de rayos X incidentes interactúe y sea detectada.
Haciendo referencia a la Figura 2, se muestra en
ella una primera realización de un detector de acuerdo con la
invención, el cual se ha designado por el número de referencia 64.
Esta cámara de avalancha gaseosa de placas paralelas incluye una
placa de ánodo 1 y una placa de cátodo 2, que son paralelas entre sí
y están separadas por un espacio de separación o región delgada 13
llena de un gas. La placa de ánodo 1 incluye un sustrato 3, hecho,
por ejemplo, de vidrio o de cerámica, que tiene un espesor de,
preferiblemente, entre 0,1 mm y 10 mm, así como un electrodo de
ánodo 4, dispuesto sobre él en forma de un revestimiento de un
material conductor, por ejemplo, metal, que tiene un espesor de,
preferiblemente, entre 0,01 \mum y 10 \mum.
Para una mejor adherencia del sustrato y para
una mayor estabilidad de la capa, el electrodo puede consistir en
varias capas de metal, cada una con un espesor y un material
diferentes, por ejemplo, vanadio, cobre y níquel. Cuando el
sustrato está hecho de vidrio, la primera capa es, preferiblemente,
de cromo, que presenta buenas propiedades de adherencia al vidrio,
al igual que a las siguientes capas de metal. El electrodo 4 puede
incluir también una capa de material resistivo, por ejemplo,
monóxido de silicio, depositada por encima de la(s)
capa(s) de metal.
De la misma manera, la placa de cátodo 2 incluye
un sustrato 6 con un revestimiento 5 similar al que se ha descrito
en relación con el ánodo. Tanto el electrodo de ánodo 4 como el
electrodo de cátodo 5 pueden estar divididos o segmentados en tiras
paralelas y/o ortogonales o perpendiculares al haz de rayos X
entrante.
El espacio de separación o región 13 está llena
de un gas, que puede ser una mezcla de, por ejemplo, el 90% de
kriptón y el 10% de dióxido de carbono o una mezcla de, por ejemplo,
el 90% de argón y el 10% de metano. El gas puede estar bajo
presión, preferiblemente en el intervalo entre 1 y 20 atm.
El electrodo de ánodo 4 y el electrodo de cátodo
5 están conectados a una fuente 7 de suministro de potencia de CC
(corriente continua (DC -"direct current")) de alta tensión, a
fin de producir un campo eléctrico uniforme 8 en el espacio de
separación o región 13 entre las placas paralelas 1 y 2. Como
ejemplo, el espacio de separación o región 13 tiene una altura D
(distancia entre las placas paralelas 1 y 2) de 500 micras, y la
tensión V aplicada entre los electrodos 4 y 5 es 1.500 V para una
mezcla de argón/CO_{2} (80/20) a 1 atm. La tensión aplicada crea
un campo eléctrico E entre los electrodos 4 y 5 que es igual a E =
V/D. La distancia D y la tensión V se escogen de tal modo que se
proporcione un campo eléctrico del orden de 10^{6} V/m. De esta
forma, una distancia D de 500 \mum y una tensión V de 1.500 V
proporcionan un campo eléctrico E = 3\cdot10^{6} V/m. La
distancia D puede estar comprendida en el intervalo de 50 \mum a
5.000 \mum, y la tensión puede estar comprendida en el intervalo
de 150 V a 15.000 V.
En funcionamiento, los rayos X 9 inciden en el
detector lateralmente. Los rayos X incidentes 9 entran en el
detector a través de una delgada ranura o ventana colimadora 10
opcional, cercana a la placa de cátodo 2, y viajan a través del
volumen del gas en una dirección paralela a la placa de cátodo 2.
Cada fotón de rayos X produce un par de
electrón-ion de ionización primario en el seno del
gas como resultado de su interacción con un átomo de gas. Cada
electrón primario 11 producido pierde su energía cinética a través
de interacciones con moléculas del gas, lo que provoca una
producción adicional de pares de electrón-ion (pares
de electrón-ion de ionización secundarios).
Típicamente, se producen algunos cientos de pares de
electrón-ion de ionización secundarios a partir de
un fotón de rayos X de 20 keV en este proceso. Los electrones de
ionización secundarios 16 (junto con el electrón de ionización
primario 11) son acelerados en el seno del elevado campo magnético,
en una dirección hacia la placa de ánodo 1. Los electrones
acelerados 11, 16 interactúan con otras moléculas del gas dentro
del espacio de separación 13, provocando que se produzcan pares
adicionales de electrón-ion. Estos electrones
producidos serán también acelerados en el campo e interactuarán con
nuevas moléculas del gas, lo que causará la producción de pares
adicionales de electrón-ion. Este proceso continúa
durante el desplazamiento de los electrones hacia el ánodo, y se
formará una avalancha 12.
Para los electrones de ionización primarios
emitidos a una distancia H del ánodo, la ganancia de carga total
viene dada por M = exp(\alphaH), donde \alpha es el
primer coeficiente de Townsend correspondiente a las condiciones
del gas y del campo. Para elecciones adecuadas del tipo de gas, de
la presión y del campo eléctrico, pueden conseguirse ganancias de
entre 10^{4} y 10^{6}, e incluso mayores. Bajo la influencia del
intenso campo eléctrico, los electrones dentro del volumen de
avalancha se desplazarán hacia el ánodo, en tanto que los iones se
desplazarán hacia el cátodo. Debido al hecho de que el intenso campo
eléctrico es uniforme en todo el espacio de separación y la altura
D del espacio de separación 13 es pequeña, se consigue un tiempo de
desplazamiento muy corto de los iones positivos a través del volumen
de amplificación, lo que reduce drásticamente los efectos de carga
de espacio.
El movimiento de las cargas en el seno del
espacio de separación 13 lleno de gas induce cargas eléctricas en
el electrodo de ánodo 4, así como en el electrodo de cátodo 5. Las
cargas inducidas pueden ser detectadas, por ejemplo, por medio del
electrodo de ánodo 4, conectado a un
pre-amplificador sensible a la carga que convierte
los impulsos de carga en un impulso de corriente o de tensión que
puede ser tratado adicionalmente en una electrónica de tratamiento
14, que incluye también dicho pre-amplificador.
Posiblemente, el electrodo de cátodo o una disposición de electrodo
detector independiente puede utilizarse para la detección de una
manera similar. La señal de electrones rápidos dentro de una cámara
de avalancha gaseosa de placas paralelas constituye una fracción
considerable, F, de la carga inducida total, y es aproximadamente el
10% de las señales totales para ganancias en torno a 10^{5}.
Ha de apreciarse que cada fotón de rayos X
incidente que interactúa con un átomo de gas provocará una avalancha
12, que debe ser detectada. Con el fin de conseguir una alta
eficiencia de detección en la que una fracción importante de los
fotones de rayos X cause avalanchas, la longitud de la cámara de
avalancha gaseosa de placas paralelas, según la dirección de los
fotones de rayos X incidentes, debe escogerse de manera que
proporcione una alta probabilidad de interacción entre los fotones
de rayos X y los átomos del gas. La probabilidad de interacción por
unidad de longitud de camino se incrementa al aumentar la presión
del gas, lo que da como resultado que la longitud de la cámara de
avalancha gaseosa de placas paralelas pueda hacerse más corta al
aumentar la presión del gas.
La Figura 3 ilustra una realización alternativa
de una cámara de avalancha gaseosa 64 de placas paralelas de
acuerdo con la invención. Ésta difiere de la de la Figura 2 en que
el electrodo de ánodo 4 y una disposición de electrodo detector 15
se han proporcionado como disposiciones de electrodo individuales.
Como se observa en la Figura, se han dispuesto en superficies
opuestas entre sí del sustrato 3. Por otra parte, están dispuestas,
preferiblemente, según se ha descrito en lo anterior. El electrodo
de ánodo 4 está situado en la superficie situada de cara a la placa
de cátodo 2, y está conectado a la fuente 7 de suministro de
potencia de CC de alta tensión. La disposición 15 de electrodo
detector, que está situada en la superficie opuesta, está conectada
a la electrónica de tratamiento 14. Con el fin de evitar el efecto
de pantalla sobre la disposición de electrodo detector 15, el ánodo
puede estar hecho de un material resistivo, tal como monóxido de
silicio o carbono, etc.
Haciendo referencia a la Figura 4, se muestra en
ella una configuración de una disposición de electrodo 4, 5, 15 que
constituye también una disposición de electrodo detector. La
disposición de electrodo 4, 5, 15 está formada por unas tiras 20,
que actúan como electrodo de ánodo o de cátodo, y/o como electrodo
detector. Se han colocado lado con lado un cierto número de tiras
20, las cuales se extienden en direcciones paralelas a la dirección
de un fotón de rayos X incidente, en cada posición. Las tiras están
formadas en un sustrato y están eléctricamente aisladas unas de
otras, al dejar un espacio 23 entre ellas. Las tiras pueden haberse
formado por métodos fotolitográficos o por conformación electrónica,
etc.
Cada tira 20 está conectada a la electrónica de
tratamiento 14 por medio de un conductor de señal independiente 22,
de tal modo que las señales procedentes de cada tira se tratan,
preferiblemente, por separado. En el caso de que el electrodo de
ánodo o de cátodo constituya el electrodo detector, los conductores
22 de señal también conectan la tira respectiva a la fuente 7 de
suministro de CC de alta tensión.
Como se observa en la Figura, las tiras 20 y las
separaciones 23 apuntan a la fuente 60 de rayos X, y las tiras se
hacen cada vez más anchas a lo largo de la dirección de los fotones
de rayos X que entran. Esta configuración proporciona una
compensación de los errores paralácticos.
La disposición de electrodo que se muestra en la
Figura 4 es, preferiblemente, el ánodo, si bien, alternativa o
conjuntamente, el cátodo puede tener la construcción que se
describe. En la realización alternativa de la Figura 3, la
disposición de electrodo detector 15 puede estar formada como se
muestra en la Figura 4. En ese caso, el electrodo de ánodo 4 está
formado como un electrodo unitario, sin tiras ni separaciones. Lo
mismo es válido par el electrodo de cátodo o el electrodo de ánodo,
respectivamente, cuando únicamente el otro de ellos comprende la
disposición de electrodo detector. En la Figura 5 se muestra una
configuración alternativa de un electrodo. Las tiras han sido
divididas en segmentos 21, aislados eléctricamente unos de otros. De
preferencia, se ha proporcionado entre cada segmento 21 de tira
respectivo una pequeña separación que se extiende perpendicularmente
a los rayos X incidentes. Cada segmento está conectado a la
electrónica de tratamiento 14 por medio de un conductor de señal
independiente 22, de manera que las señales procedentes de cada
segmento se tratan, preferiblemente, por separado. Como en la
Figura 4, en la que el electrodo de ánodo o de cátodo constituye el
electrodo detector, los conductores 22 de señal también conectan la
tira respectiva a la fuente 7 de suministro de CC de alta
tensión.
Este electrodo puede ser utilizado cuando se ha
de medir la energía de cada fotón de rayos X, ya que un fotón de
rayos X que tiene una energía superior provoca estadísticamente una
ionización primaria tras un recorrido más largo a través del gas
que el de un fotón de rayos X de energía más baja. Por medio de este
electrodo, pueden detectarse tanto la posición de la interacción de
un fotón de rayos X como la energía de cada fotón de rayos X.
En general, en todas las realizaciones, cada
fotón de rayos X incidente provoca un impulso inducido en el
electrodo detector. Los impulsos son procesados o tratados en la
electrónica de tratamiento, la cual conforma finalmente los
impulsos e integra o cuenta los impulsos procedentes de cada tira,
que representa un píxel. Los impulsos pueden también ser tratados
de forma tal, que se proporcione una medida de la energía para cada
píxel.
En el caso de que el electrodo detector se
encuentre en el lado del cátodo, el área de una señal inducida es
extensa (en una dirección perpendicular a la dirección de incidencia
de los fotones de rayos X) que en el lado del ánodo. Por lo tanto,
es preferible la ponderación de las señales en la electrónica de
tratamiento.
El hecho de que la amplitud de una señal
inducida que se ha de medir, que es el resultado de una interacción
entre un fotón de rayos X y un átomo de gas, dependa fuertemente de
la distancia del punto de inicio de la avalancha al electrodo de
ánodo, plantea elevadas exigencias en la alineación de las ventanas
colimadoras 61, 10 y en el electrodo de ánodo 4. El estado que se
desea es un haz absolutamente plano y perfectamente paralelo al
electrodo de ánodo. Estas fuertes exigencias pueden ser relajadas o
atenuadas gracias a un detector con la configuración que se muestra
en la Figura 6. Una malla o rejilla 51 conductora de la
electricidad, dispuesta entre las placas de ánodo y de cátodo y
paralela a éstas, divide el espacio de separación en una cámara de
desplazamiento 52 para la conversión de los rayos X, y una cámara de
avalancha 53 de placas paralelas para la amplificación. Ambas
cámaras están llenas del mismo gas y la malla de separación sirve
como cátodo para la cámara de avalancha de placas paralelas, y como
ánodo para la cámara de desplazamiento. Se crea un campo eléctrico
débil entre el electrodo de cátodo 5 y la malla 51 por medio de una
fuente 7 de suministro de potencia. En este campo débil, los
electrones de ionización secundarios producidos por los electrones
de ionización primarios (junto con éstos) se desplazarán hacia la
malla 51. Se aplica adicionalmente una tensión alta entre la malla
51 y el electrodo de ánodo 4, que da como resultado un campo
eléctrico intenso. Este campo atraerá los electrones de manera que
pasen a través de la malla, y a su paso por la malla iniciarán una
avalancha 12 de electrones-iones, tal y como se ha
descrito anteriormente. Las otras partes del detector son también
las mismas que se han descrito en lo anterior. Es importante que la
distancia entre la malla 51 y el electrodo de ánodo sea uniforme,
puesto que la amplificación es fuertemente dependiente de la
distancia desde el punto de inicio de la avalancha, aquí, la malla,
al electrodo de ánodo. La alineación del haz de rayos X y el
paralelismo del electrodo del cátodo no es tan crucial.
Como ya se ha mencionado, la cámara de avalancha
64 de placas paralelas contiene un gas, que puede estar presurizado.
En consecuencia, el detector incluye un alojamiento 91 hermético al
gas, con una ventana de entrada 92 de ranura, a través de la cual
entra el haz 9 de rayos X en el detector, como se ha ilustrado en la
Figura 9. La ventana está hecha de un material que es transparente
a la radiación, por ejemplo, Mylar®, o de una hoja delgada de
aluminio. Éste es un efecto adicional particularmente ventajoso de
la invención, que detecta lateralmente los rayos incidentes en una
cámara de avalancha gaseosa 64 de placas paralelas, en comparación
con las cámaras de avalancha gaseosas de placas paralelas
previamente utilizadas, las cuales fueron diseñadas para una
radiación incidente perpendicularmente a las placas paralelas, lo
que requiere una ventana que cubra un área grande. La ventana
puede, de esta forma, hacerse más delgada, con lo que se reduce el
número de fotones de rayos X absorbidos en la ventana.
La Figura 7 muestra una realización dela
invención con una pluralidad de cámaras de avalancha gaseosas 64 de
placas paralelas de la invención, dispuestas en una pila o apiladas
unas encima de otras. Mediante esta realización puede conseguirse
un barrido de múltiples líneas, lo que reduce la distancia de
barrido total así como el tiempo de barrido. El aparato de esta
realización incluye una fuente 60 de rayos X, que, conjuntamente
con un cierto número de ventanas colimadoras 61, produce un cierto
número de haces de rayos X planos 9 para la irradiación del objeto
62 del que se ha de obtener una imagen. Los haces transmitidos a
través del objeto 62 entran, opcionalmente, en los detectores
individuales apilados 64 a través de un cierto número de segundas
ventanas colimadoras 10, las cuales están alineadas con los haces de
rayos X. Las primeras ventanas colimadoras 61 están dispuestas en
una primera estructura rígida 66, y las segundas ventanas
colimadoras opcionales 10 están dispuestas en una segunda
estructura rígida 67 y fijadas a los detectores 64, ó bien
dispuestas independientemente en los detectores.
La fuente 60 de rayos X, la estructura rígida 66
y la posible estructura 67, incluyendo las ventanas colimadoras 61
y 10, respectivamente, y las cámaras de avalancha gaseosas 64 de
placas paralelas y apiladas que están fijadas entre sí, están
unidas y fijadas unas con respecto a otras por unos ciertos medios
65, por ejemplo, un bastidor o soporte 65. El aparato para
radiografía así formado puede ser desplazado como una unidad para
barrer o explorar un objeto que se ha de examinar. En esta
configuración de múltiples líneas, el barrido se realiza,
preferiblemente, en un movimiento transversal, perpendicular al haz
de rayos X, como se ha mencionado anteriormente.
Una ventaja adicional de utilizar una
configuración apilada, en comparación con los detectores de gas de
un gran volumen unitario, es la reducción del ruido de fondo
causado por los fotones de rayos X dispersados en el objeto 62.
Estos fotones de rayos X dispersados que viajan en direcciones no
paralelas al haz de rayos X incidente, podrían provocar
"falsas" señales o avalanchas en una de las otras cámaras de
avalancha gaseosas 64 de placas paralelas de la pila, en caso de
que pasasen a través de las placas de ánodo y de cátodo y entrasen
en dicha cámara. Esta reducción se consigue gracias a una absorción
significativa de los fotones de rayos X (dispersados) en el seno
del material de las placas de ánodo y de cátodo.
Este ruido de fondo puede ser reducido
adicionalmente al proporcionar delgadas placas absorbentes 68 entre
las cámaras de avalancha gaseosas 64 de placas paralelas y apiladas,
tal y como se muestra en la Figura 8. El detector apilado es
similar al de la Figura 7, con la diferencia de que existen láminas
delgadas de material absorbente colocadas entre cada uno de los
detectores adyacentes 64. Estas placas o láminas absorbentes pueden
estar hechas de un material de elevado número atómico, por ejemplo,
el tungsteno.
El detector descrito es ventajoso a la hora de
detectar los fotones de rayos X, según se ha expuesto. No obstante,
el mismo detector puede también resultar favorable a la hora de
detectar otros tipos de radiación, tales como la radiación
electromagnética en general o las partículas incidentes, incluyendo
partículas elementales.
Semejante detector se forma de la misma manera
que se ha descrito anteriormente y, por tanto, no se describirá de
nuevo, resaltándose este uso especial.
Si bien la invención se ha descrito en
conjunción con un cierto número de realizaciones preferidas, ha de
comprenderse que es posible aún realizar diversas modificaciones sin
apartarse del ámbito de la invención, tal y como se define por las
reivindicaciones que se acompañan.
Claims (28)
1. Un método para obtener imágenes en
radiografía de haz plano, en el cual:
- se emiten rayos X (9) desde una fuente (60) de
rayos X,
- los rayos X son conformados en forma de un haz
plano y son transmitidos a través de un objeto (62) del que se ha
de obtener una imagen,
- los rayos X transmitidos a través de dicho
objeto son detectados en un detector de avalancha gaseoso que
incluye unos electrodos (4, 5) entre los que se aplica una tensión
para crear un campo eléctrico,
de tal manera que
- los rayos X son detectados en una cámara de
avalancha (64) de placas paralelas que comprende un gas y que está
orientada de modo que la radiación que se ha de detectar entra
lateralmente entre unas primera y segunda placas paralelas, de tal
modo que la primera placa paralela (1, 2) incluye un primer
electrodo y la segunda placa paralela (2, 1) incluye un segundo
electrodo,
- la tensión se aplica entre los primer y
segundo electrodos para crear un campo eléctrico que provoca
avalanchas (12) de electrones-iones de los
electrones de ionización primarios y secundarios liberados por los
fotones de rayos X incidentes mientras ionizan dicho gas,
- se detectan señales eléctricas en al menos una
disposición de electrodo detector, siendo dichas señales eléctricas
inducidas por dichas avalanchas de electrones-iones,
en al menos uno de una pluralidad de elementos de electrodo
detector dispuestos adyacentes entre sí, cada uno a lo largo de una
dirección que es esencialmente paralela a la radiación
incidente.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
que comprende la etapa de:
- orientar la fuente de rayos X y la cámara de
avalancha de placas paralelas una con respecto a la otra de una
manera tal, que el haz plano que entra en la cámara de avalancha de
placas paralelas sea esencialmente paralelo a las placas paralelas,
con el fin de mejorar la resolución de energía y/o la eficiencia de
detección de la señal.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1
ó la reivindicación 2, que comprende la etapa de:
- discriminar los fotones de rayos X que no
están entrando en la cámara de avalancha de placas paralelas
esencialmente paralelos a las placas paralelas, por medio de una
ranura o ventana colimadora delgada, unida a la cámara de avalancha
de placas paralelas.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3,
que comprende la etapa de:
- disponer la ranura o ventana colimadora
delgada de tal manera que los fotones de rayos X entran en la cámara
de avalancha de placas paralelas cerca de la primera placa, de tal
modo que la primera placa paralela comprende una placa de
cátodo.
5. Un método de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1-4, en el cual:
- se ha dispuesto una malla entre la primera y
la segunda placas y paralela a éstas, de tal manera que los rayos X
incidentes entran entre la primera placa, que es un cátodo, y la
malla,
- se aplica una tensión, que es sustancialmente
inferior a la tensión entre los electrodos, entre el primer
electrodo y la malla, al objeto de crear un volumen de conversión y
de desplazamiento, así como un volumen de amplificación.
6. Un método de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1-5, en el cual:
- las señales eléctricas inducidas son
detectadas en los elementos de electrodo detector, que son
alargados, formados por tiras dispuestas lado con lado y aisladas
eléctricamente unas de otras, y están incluidos en al menos una de
dichas primera y segunda placas.
7. Un método de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1-6, en el cual:
- los impulsos procedentes de cada elemento de
electrodo detector son contados por separado en una electrónica de
procesamiento o tratamiento, posiblemente tras el conformado de los
impulsos, a fin de obtener valores para cada punto de imagen o
píxel correspondiente al elemento de electrodo detector
respectivo.
\newpage
8. Un método de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1-6, en el cual:
- los impulsos procedentes de cada elemento de
electrodo detector son integrados por separado en una electrónica
de procesamiento o tratamiento, posiblemente tras el conformado de
los impulsos, a fin de obtener valores para cada punto de imagen o
píxel correspondiente al elemento de electrodo detector
respectivo.
9. Un método de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1-8, en el cual:
- los impulsos procedentes de cada elemento de
electrodo detector son tratados en una electrónica de tratamiento,
posiblemente tras el conformado de los impulsos, a fin de obtener
valores de energía para cada píxel correspondiente al elemento de
electrodo detector respectivo.
10. Un detector de avalancha gaseoso para
detectar radiación incidente (9), que incluye unos electrodos entre
los que se aplica una tensión para crear un campo eléctrico, en el
cual:
- el detector de avalancha gaseoso incluye una
cámara de avalancha gaseosa (64) de placas paralelas para detectar
la radiación incidente,
- la cámara de avalancha gaseosa de placas
paralelas está dispuesta con una primera y una segunda placas
paralelas (1, 2), cada una de las cuales comprende un electrodo (4,
5), una entrada para la radiación que ha de incidir lateralmente
entre las primera y segunda placas paralelas, un gas entre las
primera y segunda placas paralelas, y medios dispuestos para
aplicar una tensión entre los electrodos con el fin de crear un
campo eléctrico que provoca avalanchas (12) de
electrones-iones de los electrones de ionización
primarios y secundarios liberados por los fotones de rayos X
incidentes al interactuar con dicho gas,
- una pluralidad de elementos de electrodo
detector están dispuestos adyacentes entre sí, cada uno de ellos a
lo largo de una dirección que es esencialmente paralela a la
radiación incidente; y están dispuestos para detectar señales
eléctricas que son inducidas por dichas avalanchas de
electrones-iones.
11. Un detector de acuerdo con la reivindicación
10, en el cual:
- la primera placa paralela incluye un primer
sustrato que porta el primer electrodo,
- la segunda placa paralela incluye un segundo
sustrato que porta el segundo electrodo,
- los primer y segundo electrodos son portados
en las superficies de los primer y segundo sustratos,
respectivamente, uno de cara al otro.
12. Un detector de acuerdo con la reivindicación
11, en el cual:
- el primer electrodo es un cátodo,
- el segundo electrodo es un cátodo,
- los elementos de electrodo detector, que son
alargados, formados por tiras dispuestas lado con lado y aislados
eléctricamente unos de otros, son portados por el segundo sustrato,
en la superficie opuesta al ánodo.
13. Un detector de acuerdo con la reivindicación
11, en el cual:
- el primer electrodo es un cátodo,
- el segundo electrodo es un ánodo formado por
dichos elementos de electrodo detector, que son alargados, formados
por tiras dispuestas lado con lado, y están aislados eléctricamente
unos de otros,
- cada una de las tiras es esencialmente
paralela a la radiación incidente.
14. Un detector de acuerdo con la reivindicación
11, en el cual:
- el primer electrodo es un cátodo formado por
dichos elementos de electrodo detector, que son alargados, formados
por tiras dispuestas lado con lado, y están aislados eléctricamente
unos de otros,
- el segundo electrodo es un ánodo,
- cada una de las tiras es esencialmente
paralela a la radiación incidente.
15. Un detector de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 12-14, en el cual:
- dos bordes de cada una de las tiras están
apuntando a la fuente de radiación.
16. Un detector de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 12-15, en el cual:
- las tiras están divididas, perpendicularmente
a la radiación incidente, en secciones eléctricamente aisladas unas
de otras.
17. Un detector de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 10-16, que comprende:
- una ranura o ventana colimadora delgada,
dispuesta en el lado de la cámara de avalancha de placas
paralelas.
18. Un detector de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 10-17, en el cual:
- existe una malla dispuesta entre las primera y
segunda placas y paralela a éstas, de tal modo que la radiación
incidente entra entre la primera placa, que es un cátodo, y la
malla,
- se aplica una tensión sustancialmente menor
que la tensión entre las disposiciones de electrodo, entre la
primera disposición de electrodo y la malla, con el fin de crear un
volumen de conversión y de desplazamiento así como un volumen de
amplificación.
19. Un detector de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 10-18, en el cual:
- el gas contenido en la cámara de avalancha de
placas paralelas está a presión, con el fin de acortar la distancia
dentro de la cual una fracción importante de los fotones de rayos X
incidentes interactúa con los átomos de gas y produce pares de
electrón-ion de ionización primarios.
20. Un detector de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 10-19, en el cual:
- cada elemento de electrodo detector está
conectado a una electrónica de procesamiento o tratamiento, de tal
manera que los impulsos procedentes de cada elemento de electrodo
detector, posiblemente tras la conformación de los impulsos, son
contados por separado a fin de obtener valores para cada punto de
imagen o píxel correspondiente al elemento de electrodo detector
respectivo.
21. Un detector de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 10-19, en el cual:
- cada elemento de electrodo detector está
conectado a la electrónica de tratamiento, de tal manera que los
impulsos procedentes de cada elemento de electrodo detector,
posiblemente tras la conformación de los impulsos, son integrados
por separado en la electrónica de tratamiento a fin de obtener
valores para cada píxel correspondiente al elemento de electrodo
detector respectivo.
22. Un detector de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 10-21, en el cual:
- cada elemento de electrodo detector está
conectado a la electrónica de tratamiento, de tal manera que los
impulsos procedentes de cada elemento de electrodo detector,
posiblemente tras la conformación de los impulsos, son tratados en
la electrónica de tratamiento con el fin de obtener valores de
energía para cada píxel correspondiente al elemento de electrodo
detector respectivo.
23. Un aparato para uso en radiografía de haz
plano, que incluye un detector de avalancha gaseoso de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones 10-22 y que
comprende:
- una fuente (60) de rayos X,
- medios (61, 66) para formar un haz de rayos X
esencialmente plano, situada entre dicha fuente de rayos X y un
objeto del que se ha de obtener una imagen,
caracterizado porque
- la cámara de avalancha gaseosa (64) de placas
paralelas está orientada con respecto a la fuente de rayos X de tal
manera que los rayos X del haz de rayos X plano son incidentes
lateralmente entre las primera y segunda placas paralelas,
- de tal modo que la cámara de avalancha gaseosa
de placas paralelas tiene una profundidad tal, a lo largo de la
dirección de la radiación incidente, que permite la interacción de
una fracción importante de la radiación incidente con el gas, para
la producción de pares de electrón-ion de ionización
primarios dentro del detector.
24. Un aparato para uso en radiografía de haz
plano, de acuerdo con la reivindicación 23, en el cual:
- la fuente de rayos X, los medios para formar
un haz de rayos X esencialmente plano y la cámara de avalancha de
placas paralelas están fijados unos con respecto a otros con el fin
de formar una unidad que puede ser utilizada para la exploración o
barrido de un objeto.
25. Un aparato para uso en radiografía de haz
plano, de acuerdo con la reivindicación 23 ó la reivindicación 24,
en el cual:
- un cierto número de cámaras de avalancha de
placas paralelas están apiladas para formar una unidad
detectora,
- unos medios para formar un haz de rayos X
esencialmente plano están dispuestos para cada placa paralela, de
tal modo que dichos medios están situados entre dicha fuente de
rayos X y el objeto del que se ha de obtener una imagen,
- la fuente de rayos X, dichos medios para
formar un haz de rayos X esencialmente plano y dicha unidad
detectora están fijados unos con respecto a otros con el fin de
formar una unidad que puede ser utilizada para el barrido de un
objeto.
26. Un aparato para uso en radiografía de haz
plano, de acuerdo con la reivindicación 25, en el cual:
- unas placas absorbentes están dispuestas entre
las cámaras de avalancha de placas paralelas con el fin de absorber
los fotones de rayos X dispersados.
27. Un aparato para uso en radiografía de haz
plano, de acuerdo con la reivindicación 25 ó la reivindicación 26,
que comprende:
- una ranura o ventana colimadora delgada,
dispuesta en el lado de cada cámara de avalancha de placas paralelas
situado de cara a la fuente de rayos X.
28. Un aparato para uso en radiografía de haz
plano, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones
23-27, en el cual:
- el gas contenido en la cámara de avalancha de
placas paralelas está a presión con el fin de acortar la distancia
dentro de la cual una fracción importante de los fotones de rayos X
incidentes interactúa con los átomos de gas y produce pares de
electrón-ion de ionización primarios.
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