FR2551220A1 - System for detecting X-rays at grazing incidence and an essentially rectangular detector cluster included in this system - Google Patents
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Abstract
Description
Ensemble détecteur de rayons X à angle rasant et détec
teur entrant dans cet ensemble à faisceau essentielle
ment rectangulaire ". Low angle X-ray detector and detector unit
tor entering this essential beam assembly
rectangular. "
La présente invention est relative à un ensemble détecteur de rayons X susceptible d'être mis en oeuvre pour convertir une radiation incidente pénétrante, telle que des rayons X ou des rayons gamma (ci-après désignés génériquement sous le terme rayons X) en lumière, et cette invention concerne plus particulièrement un ensemble amélioré de détecteurs en ligne du type général décrit dans la demande de brevet US antérieure en instance, précédemment mentionnée, nO 304 442, et prévu pour être utilisé avec un appareil à rayons X à spot mobile, par exemple du type décrit dans le brevet US de Stein et autres nO 3 780 291 (publié le 18 Décembre 1973 et publié à nouveau le 2 Septembre 1975 sous la référence RE 28 544 sous le titre "Radiant Energy Imaging With Scanning
Pencil Beam"), ou avec d'autres types d'appareil à rayons
X employés pour des diagnostics médicaux.The present invention relates to an X-ray detector assembly capable of being used to convert penetrating incident radiation, such as X-rays or gamma rays (hereinafter generically designated by the term X-rays) into light, and this invention relates more particularly to an improved set of on-line detectors of the general type described in the prior pending US patent application mentioned above, No. 304 442, and intended to be used with an X-ray machine with a moving spot, by example of the type described in the US patent of Stein and others no. 3,780,291 (published on December 18, 1973 and published again on September 2, 1975 under the reference RE 28 544 under the title "Radiant Energy Imaging With Scanning
Pencil Beam "), or with other types of ray device
X employees for medical diagnoses.
L'appareil représenté dans le brevet précité de
Stein et autres comporte une source de rayons X dont la sortie est collimatée par une fente fixe en coopération avec un disque rotatif comportant des fentes, afin de produire un faisceau fin de rayons X qui balaie selon une direction linéaire un objet à examiner. Les rayons X qui passent à travers cet objet sont détectés par un détecteur allongé qui est orienté dans la direction de balayage et qui est susceptible d'engendrer des signaux de sortie représentatifs de l'opacité aux rayons x de l'objet se trouvant sur la ligne de balayage.Une pluralité de telles lignes sont engendrées par translation du dispositif source/détecteur de rayons X et/ou de l'objet devant etre examiné l'un par rapport à l'autre dans une direction transversale à la direction de balayage, de façon à en gendrer ainsi des groupes de 51 o signaux qui peuvent être traités et utilisés pour obtenir une image un deux dimensions de l'opacité aux rayons X de l'objet à examiner.The apparatus represented in the aforementioned patent of
Stein et al. Includes an X-ray source, the output of which is collimated by a fixed slit in cooperation with a rotating disc having slits, in order to produce a fine beam of X-rays which sweeps in a linear direction an object to be examined. X-rays that pass through this object are detected by an elongated detector which is oriented in the scanning direction and which is capable of generating output signals representative of the x-ray opacity of the object on the object. a plurality of such lines are generated by translation of the source device / X-ray detector and / or of the object to be examined relative to one another in a direction transverse to the direction of scanning, so as to generate groups of 51 o signals which can be processed and used to obtain a two-dimensional image of the x-ray opacity of the object to be examined.
La première demande également en instance n 304 442 dont l'exposé est incorporé au présent texte à titre de référence, décrit un détecteur en ligne dmélioré qui peut être utilisé dans un système d'inspection par rayons X, et qui est prévu pour convertir un faisceau en ligne, un faisceau fin, ou un faisceau fin de balayage de rayons X en un signal électronique avec une détection 100 pour cent des rayons X.Le détecteur comporte un organe tubulaire allongé fabriqué à partir d'un matériau transparent aux rayons X, ayant une sur face intérieure réfléchissante pour les photons optiques et qui supporte un fin scintil- lateur planaire allongé, dont le plan est orienté selon un angle aigu par rapport à la direction du faisceau, grâce à quoi le trajet des rayons X à travers le scintil- lateur est plus important que l'épaisseur de ce scintillateur. Les photons optiques qui sont émis par le scintil la teur sont réfléchis par ld sur face intérieure de l'or- gane tubulaire vers un tube multiplicateur qui est adjacent à au moins une extrémité du détecteur.Ce dispositif détecteur permet d'utiliser un matériau de scintillation qui est un absorbeur efficace de rayons X, qui présente une phosphorescence optique très réduite et/ou qui présente des caractéristiques uniques d'absorption pour une énergie spécifique de rayons X mais qui, en même temps, peut être un transmetteur médiocre de lumière visible, soit parce qu'il n'est pas vraiment transparent, soit parce que le matériau du scintillateur est -sous la forme d'une poudre, comme dans un écran classique d'intensification de rayons X. The first also pending application no. 304 442, the description of which is incorporated in the present text for reference, describes an improved on-line detector which can be used in an X-ray inspection system and which is intended to convert a online beam, a fine beam, or a fine X-ray scanning beam into an electronic signal with 100 percent X-ray detection. The detector has an elongated tubular member made from a material transparent to X-rays, having an inner surface reflective for optical photons and which supports a thin elongated planar scintillator, the plane of which is oriented at an acute angle with respect to the direction of the beam, whereby the path of the X-rays through the scintil - lator is more important than the thickness of this scintillator. The optical photons which are emitted by the scintillator are reflected by ld on the inner face of the tubular organ towards a multiplier tube which is adjacent to at least one end of the detector. scintillation which is an efficient X-ray absorber, which has a very reduced optical phosphorescence and / or which has unique absorption characteristics for a specific X-ray energy but which, at the same time, can be a poor transmitter of visible light , either because it is not really transparent, or because the scintillator material is in the form of a powder, as in a conventional X-ray intensification screen.
La présente invention est relative entre autres, à un nouvel ensemble de détecteurs du type général décrit dans cette demande antérieure nO 304 442, qui permet d'obtenir un certain nombre d'avantages. The present invention relates inter alia to a new set of detectors of the general type described in this previous application No. 304,442, which makes it possible to obtain a certain number of advantages.
En particulier d) l'énergie collectée à partir de la source de rayons X
est accrue d'un facteur égal au nombre de paires de
détecteurs mis en oeuvre dans l'ensemble détecteur,
assurant ainsi un accroissement de l'efficacité de
collecte qui peut être utilisé pour améliorer la ré
solution Spatiale, puisque des données sont obtenues
si.nultanenent dans chacun des détecteurs, de sorte
que chaque détecteur peut définir une dimension d'ima
ge plus petite, b) en variante, l'énergie excédentaire peut être utilisée
pour obtenir une densité de résolution plus élevée en augeritan t 1 'exposition, c) en variante, l'efficacité améliorée de la collecte
peut être utilisée pour diminuer le temps d'exposi
tion pour le sujet, c'est-à-dire que le temps d'expo
sition peut etre diminué d'un facteur égal au nombre
de paires de détecteurs qui sont utilisés dans cet
ensemble, d) puisque chacun des détecteurs de l'ensemble voit la
totalité du sujet, le problème d'adaptation des
détecteurs l'un à l'autre est élimine, c'est-à-dire
que par opposition aux autres systèmes suggérés jus
qu'ici qui utilisent une rangée de petits détecteurs
discrets, il n'est pas nécessaire dans la présente
invention de normaliser (c'est-à-dire d'adapter la
réponse) de chaque détecteur à chaque niveau de signal
pour éviter des "lignes" dans l'image finale, e) puisque les différents détecteurs dans cet ensemble
engendrent chacun un signal de sortie représentatif
de la totalité du sujet, les signaux en provenance des
différents détecteurs peuvent être combinés selon des
moyens sélectionnés pour fournir des types variés
d'informations concernant l'opacité aux rayons X de
l'objet à examiner.In particular d) the energy collected from the X-ray source
is increased by a factor equal to the number of pairs of
detectors implemented in the detector assembly,
thus ensuring an increase in the efficiency of
collection which can be used to improve the re
Space solution, since data is obtained
si.nultanenent in each of the detectors, so
that each detector can define a dimension of ima
smaller age, b) alternatively, excess energy can be used
to obtain a higher resolution density by increasing the exposure, c) alternatively, the improved collection efficiency
can be used to decrease exposure time
tion for the subject, that is to say that the exhibition time
sition can be reduced by a factor equal to the number
pairs of detectors that are used in this
together, d) since each of the detectors in the set sees the
the whole subject, the problem of adapting
detectors to each other is eliminated, i.e.
that as opposed to the other systems suggested jus
that here that use a row of small detectors
discrete, there is no need in this
invention of standardizing (i.e. adapting the
response) from each detector to each signal level
to avoid "lines" in the final image, e) since the different detectors in this set
each generate a representative output signal
of the whole subject, the signals coming from
different detectors can be combined according to
selected means to provide various types
information regarding the x-ray opacity of
the object to be examined.
Les avantages précités de la présente invention sont obtenus en utilisant un nouvel ensemble détecteur qui est prévu pour coopérer avec une source d'énergie de rayonnement qui, dans la réalisation préférée de l'invention, engendre un faisceau d'énergie de rayonnement qui assure un balayage selon une direction de balayage linéaire prédéterminée à travers un objet à examiner. La section droite du faisceau est d'une configuration essentiellement rectangulaire et à sa dimension de section droite la plus longue orientée transversalement par rapport à la direction de balayage linéaire du faisceau. L'ensemble détecteur est positionné de façon à intercepter l'énergie de radiation en provenance de la source de rayons X ayant traversés l'objet, et cet ensemble comporte une pluralité d'organes tubulaires allongés qui sont disposés en étant juxtaposés parallèlement l'un à l'autre avec l'axe d'élongation de chacun de ces organes-tubulaires orienté essentiellement de façon parallèle à la direction de balayage linéaire. The aforementioned advantages of the present invention are obtained by using a new detector assembly which is designed to cooperate with a source of radiation energy which, in the preferred embodiment of the invention, generates a beam of radiation energy which provides a scanning in a predetermined linear scanning direction through an object to be examined. The cross section of the beam is of substantially rectangular configuration and its longest cross section dimension oriented transversely to the linear scanning direction of the beam. The detector assembly is positioned to intercept radiation energy from the X-ray source having passed through the object, and this assembly includes a plurality of elongated tubular members which are arranged in parallel juxtaposition with one to the other with the elongation axis of each of these tubular members oriented essentially parallel to the direction of linear scanning.
Comme dans le cas de la demande antérieure également en instance nO 304 442, chacun des détecteurs dans l'ensemble détecteur, comporte un organe tubulaire allongé, ayant de préférence une section droite rectangulaire, qui est fabriquée en un matériau transparent à l'énergie irradiée et qui présente une surface interne réfléchis sante aux photons optiques. Chacun de ces organes tubulaires comporte un corps relativement fin dun matériau de scintillateur qui a une surface planaire rectangulaire allongée s'étendant dans la direction d'élongation de l'organe tubulaire et qui est positionnée pour intercepter l'énergie irradiée passant à travers l'organe tubulaire, lorsque le faisceau est déplacé dans la direction de balayage linéaire.La longueur de chacun de ces scintillateurs est au moins égale à l'étendue linéaire du balayage du faisceau. La largeur de la surface planaire de chacun de ces scintillateurs est une fraction de la plus longue dimension de section droite du faisceau de section droite rectangulaire, grâce à quoi.chacune de ces surfaces planaires est prévue pour intercepter seulement une partie de ce faisceau lorsque le faisceau est déplacé dans sa direction de balayage. En outre, la surface planaire de chacun de ces scintillateurs est orientée de façon à intercepter la partie qui lui est associée du faisceau de balayage selon un angle rasant,'chacune de ces surfaces planaires différentes interceptant respectivement différentes parties du faisceau. As in the case of the previous application also pending No. 304,442, each of the detectors in the detector assembly comprises an elongated tubular member, preferably having a rectangular cross section, which is made of a material transparent to irradiated energy. and which has an internal surface reflected healthily to optical photons. Each of these tubular members has a relatively thin body of scintillator material which has an elongated rectangular planar surface extending in the direction of elongation of the tubular member and which is positioned to intercept the irradiated energy passing through it. tubular member, when the beam is moved in the direction of linear scanning. The length of each of these scintillators is at least equal to the linear extent of the scanning of the beam. The width of the planar surface of each of these scintillators is a fraction of the longest cross-sectional dimension of the rectangular cross-section beam, whereby each of these planar surfaces is intended to intercept only part of this beam when the beam is moved in its scanning direction. In addition, the planar surface of each of these scintillators is oriented so as to intercept the part which is associated with it of the scanning beam at a grazing angle, 'each of these different planar surfaces intercepting respectively different parts of the beam.
Les organes tubulaires allongés constituant les différents détecteurs dans cet ensemble, sont juxtaposés selon au moins une rangée d'organes tubulaires qui s'étend à partir de la source d'énergie de rayonnement, grâce à quoi le faisceau passe successivement à travers les organes tubulaires dans cette rangée. Dans une réalisation préférée de l'invention, les organes tubulaires allongés sont juxtaposés selon une pluralité de ces rangées qui sont superposées l'une à l'autre et le matériau de scintillateur, associé avec les différents organes tubulaires, comporte respectivement une paire de feuilles planaires de ce matériau de scintillateur supportée sur les côtés opposés d'un substrat optiquement opaque interposé, et disposée dans la région planaire s'étendant entre les rangées superposées des organes détecteurs tubulaires.Dans cette dernière réalisation préférée de l'invention, les détecteurs sont positionnés par rapport au faisceau de rayons X de façon que ce faisceau tombe simultanément sur deux rangées de détecteurs, et passe immédiatement à travers les détecteurs dans les deux rangées, engendrant ainsi des groupes de signaux en provenance de tous les détecteurs, ces signaux pouvant alors être ajoutés ou bien soustraits l'un de l'autre pour préparer la génération d'une image incluant des variétés spécifiques d'informations. The elongated tubular members constituting the various detectors in this assembly are juxtaposed according to at least one row of tubular members which extends from the source of radiation energy, whereby the beam passes successively through the tubular members in this row. In a preferred embodiment of the invention, the elongated tubular members are juxtaposed in a plurality of these rows which are superimposed on each other and the scintillator material, associated with the different tubular members, comprises respectively a pair of sheets planar of this scintillator material supported on opposite sides of an interposed optically opaque substrate, and disposed in the planar region extending between the superimposed rows of tubular detector members. In this latter preferred embodiment of the invention, the detectors are positioned with respect to the X-ray beam so that this beam falls simultaneously on two rows of detectors, and immediately passes through the detectors in the two rows, thus generating groups of signals from all the detectors, these signals then being able to be added or subtracted from each other to prepare the generation of an image including specific varieties of information.
Les buts et les avantages précités, la construction et le fonctionnement de la présente invention, vont se dégager facilement de la description qui va suivre et des dessins ci-joints dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un appareil à rayons X comportant un ensemble détecteur construit conformément à la présente invention,
- la figure 2 est une coupe schématique de l'ensemble détecteur représenté sur la figure 1,
- la figure 3 est une coupe selon la ligne A-A de la figure 2,
- la figure 4 est une coupe selon la ligne B-B de la figure 2,
- la figure 5 est une vue en perspective de l'ensemble détecteur de la présente invention montrant les dimensions typiques qui peuvent être utilisées dans une réalisation de l'invention,
- la figure 6 est une coupe schématique d'un détecteur unique dans l'ensemble de la figure 5, indiquant d'autres considérations dimensionnelles en ce qui concerne le fonctionnement sous angle rasant de chaque détecteur.The aforementioned objects and advantages, the construction and the operation of the present invention, will be clear from the following description and the attached drawings in which
FIG. 1 is a schematic perspective view of an X-ray apparatus comprising a detector assembly constructed in accordance with the present invention,
FIG. 2 is a schematic section of the detector assembly shown in FIG. 1,
FIG. 3 is a section along the line AA in FIG. 2,
FIG. 4 is a section along the line BB in FIG. 2,
FIG. 5 is a perspective view of the detector assembly of the present invention showing the typical dimensions which can be used in an embodiment of the invention,
- Figure 6 is a schematic section of a single detector in the assembly of Figure 5, indicating other dimensional considerations with regard to the operation at a grazing angle of each detector.
En se référant tout d'abord à la figure 1, l'appareil à rayons X avec lequel l'ensemble détecteur de la présente invention est utilisé, comporte une source de rayons X 10 qui engendre un faisceau 11, dans l'ensemble conique, de rayons X qui sont collimatés en un faisceau mobile 12 de rayons X de section droite rectangulaire au moyen d'un disque rotatif 13 fabriqué en un matériau opaque aux rayons X et comportant une pluralité de fentes 14 en coopération avec une plaque 15 opaque aux rayons X comportant une fente fixe 16. L'ensemble du dispositif utilisé pour produire le faisceau de rayons X à spot mobile et le fonctionnement de ce dispositif, sont décrits dans le brevet RE 28 544 de Stein et analogues, précédemment mentionné.Mais contrairement au dispositif décrit dans ce brevet antérieur, la hauteur de la fente fixe 16 est telle que le faisceau de rayons X 12, émergeant de cette fente, a une section droite rectangulaire avec sa plus grande dimension p orientée transversalement à la rection de balayage linéaire du faisceau, et les extré , tés pposée de la fente fixe 16 sont inclinées pour danner à cette fente 16 une configuration trapézoïdale, garantissant irisai que la forme de section droite du faisceau 12 este essentiellement constante, lorsque chaque fente 14 passe d'une extrémité à l'autre de la fente stationnaire 16, pendant la rotation de la roue 13. Referring firstly to FIG. 1, the X-ray apparatus with which the detector assembly of the present invention is used, comprises an X-ray source 10 which generates a beam 11, in the conical assembly, X-rays which are collimated into a moving beam 12 of X-rays of rectangular cross section by means of a rotating disc 13 made of an material opaque to X-rays and comprising a plurality of slots 14 in cooperation with a plate 15 opaque to rays X comprising a fixed slot 16. The entire device used to produce the x-ray beam with a moving spot and the operation of this device, are described in patent RE 28 544 of Stein and the like, previously mentioned. But unlike the device described in this prior patent, the height of the fixed slot 16 is such that the X-ray beam 12, emerging from this slot, has a rectangular cross section with its largest dimension p oriented transversely to the r ection of linear scanning of the beam, and the ends of the fixed slot 16 are inclined to danner this slot 16 in a trapezoidal configuration, guaranteeing irisai that the cross-sectional shape of the beam 12 is essentially constant, when each slot 14 passes from one end to the other of the stationary slot 16, during the rotation of the wheel 13.
Lorsque chaque fente 14 passe d'une extrémité à l'autre de ia fente fixe 16, le faisceau de rayons X 12 se déplace dans une direction dans l'ensemble linéaire désignée par la flèche 17, à travers un objet ou sujet 1.8 à examiner. Alors que l'objet 18 est balayé de façon répétitive dans la direction 17, le sujet 18 (ou bien l'ensemble source de rayons X/collimateur/détecteur) est déplacé par translation dans une direction à angle droit avec la direction de balayage 17 pour réaliser un balayage du type à trdme du sujet 19 en deux dimensions. When each slot 14 passes from one end to the other of the fixed slot 16, the X-ray beam 12 moves in a direction in the linear assembly designated by the arrow 17, through an object or subject 1.8 to be examined . While the object 18 is repeatedly scanned in the direction 17, the subject 18 (or the X-ray source / collimator / detector assembly) is moved in translation in a direction at right angles to the scanning direction 17 to carry out a scanning of the trdme type of the subject 19 in two dimensions.
Le faisceau de balayage tombe sur l'ensemble détecteur qui est dans son ensemble désigné par 19 et qui intervient pour engendrer les signaux de sortie en provenance de chacun des différents détecteurs de cet ensemble en plusieurs points de sortie désignés dans leur ensemble par 20, une telle sortie étant prévue pour chacun des détecteurs de l'ensemble, ces signaux pouvant être combinés entre eux et/ou traités d'une autre façon d'une manière qui sera examinée ci-après pour produire un image visuelle représentative de l'opacité aux rayons X de l'objet 18 examiné.The scanning beam falls on the detector assembly which as a whole is designated by 19 and which intervenes to generate the output signals from each of the different detectors of this set at several output points designated as a whole by 20, a such an output being provided for each of the detectors in the set, these signals being able to be combined with one another and / or processed in another way in a manner which will be examined below to produce a visual image representative of the opacity at X-ray of the object 18 examined.
En se référant maintenant plus particulièrement aux figures 1 à 6, où les mêmes numéros sont utilisés pour désigner les memes parties, l'ensemble détecteur 19 comporte une pluralité de détecteurs I, II, III, IV, etc ..., dont chacun a une section droite rectangulaire et dont chacun est d'une configuration allongée s'étendant dans l'ensemble parallèlement à la direction de balayage 17. Les dimensions des différents détecteurs ne sont pas critiques mais pour l'explication qui va etre donnée ci-après, on suppose que chaque détecteur a une profondeur (dans la direction d'incidence du faisceau de rayons X 12), de 2 cm, une hauteur de 4 cm, et une longueur, selon la direction de balayage de 1,5 mètre (voir figures 5 et 6). Chaque détecteur comporte en outre, un organe tubulaire creux 21 ayant une surface interne réfléchissante formée par exemple par une couche de feuilles d'aluminium, et une paroi de cet organe tubulaire est limitée par une feuille planaire 22d'un matériau de scintillateur ayant une épaisseur par exemple de 0,1 mm (voir figure 6).Les différents détecteurs I, II, etc ..., sont disposés face à face et étant juxtaposés les uns aux autres (voir figures 1, 2 et 5) pour former une rangée de détecteurs qui s'étend à partir de la source de rayons X 10 de façon, que, lorsque le faisceau 12 balaie selon la direction 17, le faisceau incident sur l'ensemble détecteur 19 passe à travers les différents détecteurs I, Il, III, etc ..., successivement et, se faisant, tombe sur la partie de l'écran de scintillateur 22 associé à chacun de ces détecteurs, pour provoquer par cet écran de scintillateur, l'émission de photons optiques qui sont réfléchis par la surface interne de l'organe détecteur tubulaire vers un ou plusieurs tubes photo-multiplicateurs 23 (voir figure 3) qui sont dispo sés à l'une des extrémités ou aux deux extrémités du détecteur allongé ou qui peuvent être couplés au détecteur à d'autres emplacements appropriés. Referring now more particularly to FIGS. 1 to 6, where the same numbers are used to designate the same parts, the detector assembly 19 comprises a plurality of detectors I, II, III, IV, etc., each of which has a rectangular cross section and each of which is of an elongated configuration extending in the whole parallel to the scanning direction 17. The dimensions of the different detectors are not critical but for the explanation which will be given below, it is assumed that each detector has a depth (in the direction of incidence of the X-ray beam 12), of 2 cm, a height of 4 cm, and a length, according to the scanning direction, of 1.5 meters (see figures 5 and 6). Each detector further comprises a hollow tubular member 21 having a reflective internal surface formed for example by a layer of aluminum sheets, and a wall of this tubular member is limited by a planar sheet 22 of a scintillator material having a thickness for example 0.1 mm (see Figure 6). The different detectors I, II, etc., are arranged face to face and being juxtaposed with each other (see Figures 1, 2 and 5) to form a row of detectors which extends from the X-ray source 10 so that, when the beam 12 scans in the direction 17, the incident beam on the detector assembly 19 passes through the various detectors I, II, III , etc ..., successively and, in doing so, falls on the part of the scintillator screen 22 associated with each of these detectors, to cause by this scintillator screen, the emission of optical photons which are reflected by the surface internal of the tubular detector organ v ers one or more photo-multiplier tubes 23 (see FIG. 3) which are available at one end or at both ends of the elongated detector or which can be coupled to the detector at other suitable locations.
Selon une réalisation préférée de l'invention, l'ensemble 19 comporte une seconde rangée, de configuration similaire, de détecteurs I', II', III', etc .... According to a preferred embodiment of the invention, the assembly 19 comprises a second row, of similar configuration, of detectors I ', II', III ', etc.
qui est superposée à la rangée de détecteurs I, II, III, etc ..., et qui est munie d'une feuille similaire de matériau scintillant 22a (voir figure 4) qui est séparée de la feuille 22 par un substrat optiquement opaque interposé 22b servant à supporter les deux écrans de scintil la teu r. Lorsque des rangées ainsi superposées de détecteurs sont utilisées, les détecteurs dans la rangée I, II,
III, etc ..., sont décalés respectivement des détecteurs dans la rangée I', II', III', etc ..., d'autant plus que le scintillateur 22, 22a, 22b a une épaisseur finie (voir figure 2).which is superimposed on the row of detectors I, II, III, etc., and which is provided with a similar sheet of scintillating material 22a (see FIG. 4) which is separated from the sheet 22 by an optically opaque substrate interposed 22b used to support the two scintill screens teu r. When rows of superimposed detectors are used, the detectors in row I, II,
III, etc ..., are offset respectively from the detectors in the row I ', II', III ', etc ..., all the more since the scintillator 22, 22a, 22b has a finite thickness (see FIG. 2) .
L'ensemble 19 dans sa totalité est orienté de façon telle que par rapport à la direction d'incidence du faisceau 12, ce faisceau tombe sur la partie de l'écran de scintillateur de chaque détecteur selon un angle rasant 0 (voir figure 2) qui selon une réalisation de l'invention, peut être un angle de 20 (voir figure 6). I1 en résulte que le trajet des rayons X à travers le scintillateur est plus important que l'épaisseur de scintillateur.Plus particulièrement en se référant a la figure 6, on suppose que la largeur de chaque fente rotative 14 est de 0,7 mm, auquel cas la plus petite dimension de la section droite du faisceau 12 est de 0,7 mn et lorsque le faisceau tombe sur un écran de scintillateur 22 ayant une épaisseur de 0,1 mm, la pénétration réelle des rayons X dans l'écran 22 a une longueur de trajet de 1,5 mm. The assembly 19 as a whole is oriented in such a way that with respect to the direction of incidence of the beam 12, this beam falls on the part of the scintillator screen of each detector at a grazing angle 0 (see FIG. 2) which according to an embodiment of the invention, can be an angle of 20 (see FIG. 6). As a result, the path of the X-rays through the scintillator is greater than the thickness of the scintillator. More particularly with reference to FIG. 6, it is assumed that the width of each rotary slot 14 is 0.7 mm, in which case the smallest dimension of the cross section of the beam 12 is 0.7 min and when the beam falls on a scintillator screen 22 having a thickness of 0.1 mm, the actual penetration of the X-rays into the screen 22 has a path length of 1.5 mm.
Du fait des dimensions de section droite de chaque détecteur dans l'ensemble détecteur, et de l'orientation angulaire de l'écran de scintillateur associé à chaque détecteur, la projection de la feuille, inclinée angulairement, du matériau de scintillateur dans une direction transversale à la direction de balayage 17 du faisceau; est seulement une fraction de la plus grande dimension p du faisceau 12. Le nombre de détecteurs qui sont employés dans les rangées de l'ensemble sont toutefois tels que la projection de la feuille complète 22 dans une direction transversale à la direction de balayage 17 du faisceau, a une dimension au moins égale à p (voir figure 1), grâce à quoi toutes les parties du faisceau sont interceptées par les écrans de scintillateur dans les différents détecteurs.A titre d'exemple, vingt détecteurs de cette sorte peuvent être utilisés dans chaque rangée dans l'ensemble détecteur, chacun d'eux étant prévu pour intercepter une partie de 0,7 mm de la dimension p du faisceau (voir figure 6), grâce à quoi les vingt détecteurs interceptent collectivement toutes les parties d'un faisceau ayant une plus grande dimension p de 14 mm (voir figure 5). Due to the cross-sectional dimensions of each detector in the detector assembly, and the angular orientation of the scintillator screen associated with each detector, the projection of the sheet, angularly inclined, of the scintillator material in a transverse direction to the scanning direction 17 of the beam; is only a fraction of the largest dimension p of the beam 12. The number of detectors which are employed in the rows of the assembly are however such that the projection of the complete sheet 22 in a direction transverse to the scanning direction 17 of the beam, has a dimension at least equal to p (see Figure 1), whereby all the parts of the beam are intercepted by the scintillator screens in the different detectors. For example, twenty detectors of this kind can be used in each row in the detector assembly, each of them being designed to intercept a part of 0.7 mm of the dimension p of the beam (see FIG. 6), whereby the twenty detectors collectively intercept all the parts of a beam with a larger dimension p of 14 mm (see Figure 5).
Lorsque plusieurs rangées de détecteurs sont utilisées, comme on le voit par exemple sur les figures 1, 2 et 5, l'ensemble détecteur est positionné par rapport au faisceau 12 de façon qu'une ligne parallèle au faisceau de rayons X et coupant la jonction d'une paroi latérale de I, II, III, etc ..., et du scintillateur, coupera la même jonction dans I', II', III', etc . . ., .PLus particulièrement, comme précédemment mentionné avec les dimensions indiquées sur la figure 6, la résolution spatiale de chaque détecteur dans l'ensemble détecteur est d'environ de 0,7 mm dans une direction transversale aux détecteurs, lorsque la largeur de la fente rotative est de 0,7 mm. I1 y a un "effet de diaphonie" dû au fait qu'un photon de rayons X tombant au voisinage du bord supérieur du détecteur I' par exemple (voir figure 2) peut être détecté, soit dans le détecteur I, soit dans le détecteur TI. Cet effet peut être réduit en utilisant un écran de scintillateur plus mince.Lorsque l'écran de scintillateur est d'une épaisseur de 0,1 mm, la pénétration des rayons X dans le détecteur I est de 1,5 mm et en employant des paires de détecteurs I, I' en parallèle, l'absorption totale est de 3 mm. L'effet de bord ou "diaphonie" est en conséquence approximativement de 1 mm en dehors de 7 nin, ce qui est d'une importance acceptable. When several rows of detectors are used, as seen for example in FIGS. 1, 2 and 5, the detector assembly is positioned with respect to the beam 12 so that a line parallel to the X-ray beam and cutting the junction of a side wall of I, II, III, etc ..., and of the scintillator, will cut the same junction in I ', II', III ', etc. . More particularly, as previously mentioned with the dimensions indicated in FIG. 6, the spatial resolution of each detector in the detector assembly is approximately 0.7 mm in a direction transverse to the detectors, when the width of the rotary slot is 0.7mm. There is a "crosstalk effect" due to the fact that an X-ray photon falling in the vicinity of the upper edge of the detector I 'for example (see FIG. 2) can be detected, either in the detector I or in the detector TI. This effect can be reduced by using a thinner scintillator screen. When the scintillator screen is 0.1 mm thick, the penetration of X-rays into detector I is 1.5 mm and using pairs of detectors I, I 'in parallel, the total absorption is 3 mm. The edge effect or "crosstalk" is therefore approximately 1 mm outside of 7 nin, which is of acceptable importance.
Pour accroltre l'efficacité de la collecte, le nombre de détecteurs utilisés dans l'ensemble détecteur dit être aussi important que possible. Comme précédemment mentionné, vingt détecteurs de cette sorte peuvent etre utilisés dans chaque rangée de l'ensemble détecteur, c'est-à-dire vingt paires de détecteurs Z-I', II-IL', etc..., peuvent être utilisées, et il en résultera un ensemble détecteur ayant les dimensions indiquées sur la figure 5. Jn tel ensemble utilisant vingt paires de détecteurs, pourra en fait traiter vingt lignes à la fois, et lorsque les portions relatives de l'objet 18 et de l'ensemble détecteur 19 sont déplacées dans une direction transversale à la direction de balayage 17, entre chacun des différents déplacements des faisceaux, d'une dimension égale à la hauteur de chaque détecteur, l'énergie collectée a partir de la source de rayons X est accrue d'un facteur en relation avec le nombre de détecteurs, ou bien l'énergie supplémentaire peut être utilisée pour obtenir une résolution de densité plus élevée en accroissant la dose, ou bien l'efficacité accrue de la collecte peut être utilisée pour réduire le temps d'expo sition du sujet.A titre d'exemple à ce dernier point de vue, lorsque vingt détecteurs peuvent être utilisés dans l'ensemble détecteur, la durée d'exposition peut être réduite d'un facteur de vingt, permettant ainsi au sujet de n'être exposé aux rayons X que pendant un petit nombre de dixièmes de seconde. To increase collection efficiency, the number of detectors used in the detector set is said to be as large as possible. As previously mentioned, twenty detectors of this kind can be used in each row of the detector assembly, i.e. twenty pairs of detectors Z-I ', II-IL', etc ..., can be used , and this will result in a detector assembly having the dimensions indicated in FIG. 5. Jn such an assembly using twenty pairs of detectors, will in fact be able to process twenty lines at a time, and when the relative portions of the object 18 and of the detector assembly 19 are displaced in a direction transverse to the scanning direction 17, between each of the different movements of the beams, of a dimension equal to the height of each detector, the energy collected from the X-ray source is increased by a factor related to the number of detectors, either the additional energy can be used to achieve higher density resolution by increasing the dose, or the increased collection efficiency can be used to reduce the exposure time of the subject. As an example from this last point of view, when twenty detectors can be used in the detector assembly, the exposure time can be reduced by a factor of twenty, thus allowing the subject to only be exposed to X-rays for a small number of tenths of a second.
Puisque chacun des détecteurs est utilisé pour enregistrer la totalité de l'image, il est seulement nécessaire de totaliser les signaux en provenance des différents détecteurs pour obtenir ces avantages. A titre d'exemple, en considérant la succession des données obtenue, pendant un premier balayage du faisceau, une ligne de données sera obtenue avec le détecteur I. Dans le second balayage du faisceau une autre ligne de données sera obtenue avec le détecteur I, mais une ligne de données sera également obtenue avec le détecteur Il et ajoutée à la précédente ligne du-détecteur I, car ces deux lignes de données sont au même niveau sur l'objet.Pendant un troisième balayage du faisceau, puisqu'il y a eu un incrément supplémentaire du déplacement de l'objet par rapport à l'ensemble détecteur, la première ligne de données en provenance du détecteur III pourra être obtenue à partir du même emplacement sur l'objet que le second échantillonnage à partir du détecteur II et le premier échantillonnage à partir du détecteur I, et tous ces échantillonnages pourront être totalisés, etc . . . . Since each of the detectors is used to record the entire image, it is only necessary to total the signals from the different detectors to obtain these advantages. By way of example, considering the succession of data obtained, during a first beam scan, a data line will be obtained with the detector I. In the second beam scan another data line will be obtained with the detector I, but a data line will also be obtained with the detector II and added to the previous line of the detector I, because these two data lines are at the same level on the object. During a third scan of the beam, since there is had an additional increment of the movement of the object relative to the detector assembly, the first line of data coming from detector III can be obtained from the same location on the object as the second sampling from detector II and the first sampling from detector I, and all these samples can be added up, etc. . . .
Cette combinaison des lignes de données est effectuée grâce à un programme approprié de calculateur ou bien par des circuits électroniques consacrés à cet effet (voir figure 1), pour obtenir les avantages précédemment décrits.This combination of data lines is carried out by means of an appropriate computer program or else by electronic circuits dedicated to this purpose (see FIG. 1), in order to obtain the advantages described above.
En combinant les signaux engendrés par les différents détecteurs dans l'ensemble détecteur, on doit tenir compte du retard avec lequel chaque détecteur successif "voit" la même surface du sujet en étant retardé d'un court intervalle de temps, et la combinaison des signaux doit également prévoir une phase de correction proprement dite pour corriger le balayage plus rapide le long des détecteurs successifs des parties du faisceau de balayage à rayons X correspondant à des rayons relativement plus grande le long des fentes sur la roue rotative 13. Au centre de l'image ou à son voisinage, c'est-à-dire lorsque la fente active 14 est perpendiculaire à la longueur de l'ensemble détecteur 19, aucune phase de correction n'est nécessaire.Vers les bords de l'image par contre, la radiation reçue par les détecteurs successifs à tout instant (c'est-à-dire pour chaque intervalle d'échantillonnage particulier de données) correspond aux projections à travers le sujet qui sont successivement plus éloignées de la ligne centrale de l'ensemble détecteur. Avant d'ajouter les lignes successives de données pour constituer une image finale, il est en conséquence nécessaire d'introduire une différence de phase dans les lignes successives, de façon que les échantillons de données combinés correspondent à des emplacements sur le sujet qui soient également distants de la ligne centrale.Cette différence de phase peut être corrigée dans l'électronique d e chaque détecteur ou bien en variante pet hêtre effectuée par ue interpolation logicielle appropriée des mesures non corrigées. When combining the signals generated by the different detectors in the detector set, one must take into account the delay with which each successive detector "sees" the same surface of the subject while being delayed by a short time interval, and the combination of the signals must also provide for an actual correction phase to correct the faster scanning along the successive detectors of the parts of the X-ray scanning beam corresponding to relatively larger rays along the slots on the rotary wheel 13. In the center of the image or in its vicinity, that is to say when the active slit 14 is perpendicular to the length of the detector assembly 19, no correction phase is necessary. Towards the edges of the image on the other hand, the radiation received by successive detectors at any time (i.e. for each particular data sampling interval) corresponds to projections through the subject which are successively further away born from the central line of the detector assembly. Before adding the successive lines of data to constitute a final image, it is therefore necessary to introduce a phase difference in the successive lines, so that the combined data samples correspond to locations on the subject which are also distant from the central line. This phase difference can be corrected in the electronics of each detector or alternatively in beech variant carried out by an appropriate software interpolation of the uncorrected measurements.
Au lieu de totaliser les signaux, une soustraction de l'énergie des différents signaux peut être effectuée commodément en soustrayant le signal en provenance des détecteurs I + II t III, etc ..., du signal engendré par les détecteurs I' - Il' t III', etc ..., . Les détecteurs
I + II - III, etc ..., mesurent la plus basse énergie des rayons X, tandis que les detecteurs I' - II' - III', etc ..., mesuret I plus haute énergie des des rayons X.Instead of totaling the signals, the energy of the different signals can be subtracted conveniently by subtracting the signal from the detectors I + II t III, etc., from the signal generated by the detectors I '- Il' t III ', etc ...,. Detectors
I + II - III, etc ..., measure the lowest X-ray energy, while the detectors I '- II' - III ', etc ..., measure the highest X-ray energy.
La précédente description n'a qu'un but d'illustration et n'est pas limitative de la présente invention. The previous description is for illustrative purposes only and is not limitative of the present invention.
et que toutes les variantes t modifications en accord avec le s principes exposes, sont considérées comme entrant dans le cadre des revendications ci-jointes. and that all variants and modifications in accordance with the principles set out are considered to fall within the scope of the appended claims.
Claims (12)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833329782 DE3329782A1 (en) | 1983-08-18 | 1983-08-18 | Radiation detector for sensing a high-energy beam moving along the detector, and arrangement of such detectors |
FR8313853A FR2551220A1 (en) | 1983-08-18 | 1983-08-29 | System for detecting X-rays at grazing incidence and an essentially rectangular detector cluster included in this system |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833329782 DE3329782A1 (en) | 1983-08-18 | 1983-08-18 | Radiation detector for sensing a high-energy beam moving along the detector, and arrangement of such detectors |
FR8313853A FR2551220A1 (en) | 1983-08-18 | 1983-08-29 | System for detecting X-rays at grazing incidence and an essentially rectangular detector cluster included in this system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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FR2551220A1 true FR2551220A1 (en) | 1985-03-01 |
Family
ID=6206817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8313853A Pending FR2551220A1 (en) | 1983-08-18 | 1983-08-29 | System for detecting X-rays at grazing incidence and an essentially rectangular detector cluster included in this system |
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Country | Link |
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FR (1) | FR2551220A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2189982A1 (en) * | 1972-06-21 | 1974-01-25 | American Science & Eng Inc | |
GB2056671A (en) * | 1979-07-30 | 1981-03-18 | American Science & Eng Inc | High resoltuion radiation detector |
US4260898A (en) * | 1978-09-28 | 1981-04-07 | American Science And Engineering, Inc. | X-ray imaging variable resolution |
-
1983
- 1983-08-18 DE DE19833329782 patent/DE3329782A1/en not_active Withdrawn
- 1983-08-29 FR FR8313853A patent/FR2551220A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2189982A1 (en) * | 1972-06-21 | 1974-01-25 | American Science & Eng Inc | |
US4260898A (en) * | 1978-09-28 | 1981-04-07 | American Science And Engineering, Inc. | X-ray imaging variable resolution |
GB2056671A (en) * | 1979-07-30 | 1981-03-18 | American Science & Eng Inc | High resoltuion radiation detector |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3329782A1 (en) | 1985-02-28 |
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