ITTO20100629A1 - Procedimento e sistema per l'acquisizione di figure di diffrazione di una radiazione incidente su un bersaglio - Google Patents
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Description
“Procedimento e sistema per l'acquisizione di figure di diffrazione di una radiazione incidente su un bersaglioâ€
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda la tecnologia di acquisizione di figure (o pattern) di diffrazione di raggi X, neutroni o elettroni incidenti su un bersaglio, e più specificamente un procedimento ed un sistema per l'acquisizione di una figura di diffrazione secondo il preambolo delle rivendicazioni 1 e 7, rispettivamente, per applicazioni in cristallografia e radiografia.
Nella caratterizzazione cristallografica dei materiali solidi à ̈ noto impiegare la tecnica della diffrazione di raggi X per ricavare informazioni sulla struttura cristallina del materiale. L'immagine prodotta dalla diffrazione dei raggi X attraverso lo spazio del reticolo atomico di un cristallo (o di una polvere cristallina) viene registrata su uno schermo, ad esempio una lastra fotografica, e quindi analizzata per rivelare la struttura cristallografica del materiale.
Benché i metodi cristallografici più diffusi si basino sull'analisi delle figure di diffrazione che emergono da un campione bersagliato da un fascio di raggi X, altre radiazioni che interagiscono fortemente con la materia possono essere impiegate allo scopo, ad esempio fasci di elettroni o neutroni, producendo una immagine di diffrazione dalla cui analisi à ̈ possibile dedurre le caratteristiche del materiale.
Analogamente alle applicazioni tecniche, tra cui le applicazioni cristallografiche sopra citate, la diffusione di raggi X da tessuti à ̈ utilizzata anche in applicazioni biologiche per l'esame medico di pazienti. L'immagine prodotta dalla diffusione dei raggi X attraverso il corpo di un individuo, dipendente dalla diversa trasparenza dei tessuti in esame, viene visualizzata su uno schermo o registrata su una lastra fotografica, e quindi osservata per desumere i dati diagnostici.
In entrambe le applicazioni, nei diffrattometri così come nei dispositivi medici o biomedicali per radiodiagnostica, sono tipicamente impiegate comuni lastre fotografiche, ad esempio lastre fotografiche con pellicole autosviluppanti di tipo Polaroid, e le immagini così ottenute vengono eventualmente convertite successivamente in formato digitale tramite dispositivi di scansione ottica.
Una applicazione tecnica specifica della cristallografia a raggi X à ̈ la ricostruzione dell'orientazione degli assi cristallografici di un campione cristallino in una camera di Laue. Poiché le proprietà ottiche di un materiale dipendono dal suo orientamento, questa tecnica à ̈ impiegata in vista della caratterizzazione spettroscopica di monocristalli di materiali innovativi, quali i cristalli di fluoruri ed ossidi drogati con ioni trivalenti di terre rare, utilizzati come materiali attivi per la realizzazione di laser allo stato solido o scintillatori.
Per poter effettuare questa analisi à ̈ necessario inserire l'intero cristallo, montato su un opportuno goniometro, nella camera di irraggiamento (camera di Laue, appunto). Poiché i cristalli sono massivi l'unica possibilità di caratterizzazione à ̈ data dalla osservazione dei fenomeni di backscattering (retro-diffusione) della radiazione incidente alla superficie del cristallo.
L'utilizzo della camera di Laue per l'orientazione di cristalli à ̈ una tecnica nota da molti anni, e sono stati prodotti strumenti commerciali.
Tali strumenti, anche se hanno subito nel tempo miglioramenti dal punto di vista tecnologico, hanno mantenuto l'uso delle lastre fotografiche autosviluppanti come elemento sensibile ai raggi X.
Recentemente, per ragioni di mercato, la produzione di tali lastre à ̈ cessata, e non à ̈ dunque più possibile svolgere tali analisi con i diffrattometri del tipo indicato ancora a disposizione, né sono stati messi in commercio nuovi dispositivi di acquisizione di immagine sostitutivi delle lastre autosviluppanti che operino secondo un principio analogo per l'osservazione dei fenomeni di backscattering.
Recentemente, con la disponibilità di sensori CCD sempre più sofisticati, che hanno quasi completamente sostituito lastre fotografiche e pellicole, sono stati sviluppati nuovi sistemi per l'acquisizione di immagini in formato digitale, utilizzabili in campo radiografico nella diagnostica per immagini assistita dal computer, realizzati essenzialmente per l'uso medico nelle radiografie digitali e per lo studio di strutture molecolari in campo biomedico. Essi si basano sull'impiego di rivelatori fotoluminescenti per la memorizzazione e la formazione di immagini, ad esempio del tipo descritto nella domanda di brevetto US 2006/076525.
Esempi di tali rivelatori sono piastre comprendenti uno strato di fosfori fotostimolabili, ad esempio fluoro-alogenuri di bario attivati all'europio, dispersi su un supporto di resina flessibile. L'energia dei raggi X diffratti che colpiscono la piastra à ̈ immagazzinata dalla composizione fosforescente in cosiddetti centri di colore e forma una immagine latente. L'eccitazione dei fosfori per mezzo di una sorgente laser emittente nella lunghezza d'onda a cui essi sono sensibili (tipicamente, nell'intorno della lunghezza d'onda del rosso) determina l'emissione di una radiazione a lunghezza d'onda differente (tipicamente, nel blu) da parte dei centri di colore, che viene rivelata da sensori fotorivelatori di un sistema di acquisizione dell'immagine, comprendente mezzi convertitori analogico-digitali che provvedono alla trasformazione dei segnali elettrici di immagine dal formato analogico in dati numerici.
Un metodo di diffrazione di raggi X, neutroni o elettroni, ed una relativa apparecchiatura di acquisizione di una figura di diffrazione comprendente una piastra fotoluminescente sono descritti, ad esempio, nel brevetto US 5936 255.
Il metodo di analisi di un campione di materiale solido descritto in US 5936 255 si basa sull'impiego di una piastra per la formazione di immagini, comprendente un substrato flessibile uniformemente rivestito di cristalli di BaFBr:Eu2+ o simile materiale fotoluminescente. Quando la piastra à ̈ irradiata con un fascio di raggi X, di neutroni o di elettroni si determina la formazione di centri di colore metastabili nel materiale fotoluminescente. L'immagine di diffrazione irradiata sulla piastra si accumula come distribuzione di concentrazione dei centri di colore e forma una immagine latente. Irradiati da luce visibile i centri di colore si estinguono, con la simultanea emissione di una radiazione di fotoluminescenza, la cui intensità di emissione à ̈ proporzionale all'intensità dei raggi diffratti che hanno colpito la piastra.
Secondo la tecnica descritta in US 5 936 255 la lettura dell'immagine latente sulla piastra à ̈ eseguita per mezzo di una scansione dell'area di rivelazione con un fascio laser focalizzato, atto a provocare l'emissione di fotoluminescenza. L'intensità spettrale di emissione à ̈ misurata mediante un fotomoltiplicatore ed i segnali analogici ottenuti sono convertiti in dati digitali che concorrono alla ricostruzione dell'immagine di diffrazione da parte di un elaboratore associato al sistema di acquisizione.
La piastra si comporta dunque da rivelatore bi-dimensionale ad integrazione.
L'immagine residua dopo la lettura può essere completamente rimossa per irradiazione con luce visibile e la piastra può essere riutilizzata innumerevoli volte.
Svantaggiosamente, l'acquisizione dell'immagine avviene puntualmente utilizzando un illuminatore laser ed un'ottica da microscopio montati su di un dispositivo di scansione XY che esplora la piastra di rivelazione su tutta la superficie utile. Tale modalità di acquisizione risulta assai complessa ed onerosa. La meccanica di movimentazione della sorgente di luce per la scansione deve essere molto precisa e riproducibile negli spostamenti del pannello di luce usato per la lettura. Le piastre di formazione di immagini descritte e la relativa elettronica integrata di supporto per la registrazione ed il trasferimento dell'immagine digitale su un elaboratore remoto costituiscono quindi sistemi di acquisizione piuttosto ingombranti e costosi.
Peraltro, questi sistemi, se efficaci in applicazioni di tipo medicale, in cui si sfrutta l'osservazione in trasmissione, non sono adattabili all'utilizzo in una camera di Laue per una configurazione sperimentale di caratterizzazione dei materiali come descritto in esordio a questa trattazione, in cui l'irradiazione della piastra avviene essenzialmente per retro-diffusione dei raggi X incidenti su bersagli massivi. Infatti, a causa del loro spessore, tali piastre non possono essere attraversate dal fascio di raggi X di irradiazione del bersaglio.
Ad oggi, dunque, non esistono dispositivi sostitutivi delle lastre fotografiche per l'impiego nell'osservazione delle figure di diffrazione ottenute per retro-diffusione di una radiazione di prova in camera di Laue.
La presente invenzione si prefigge lo scopo di fornire una soluzione soddisfacente ai problemi in precedenza esposti, evitando gli inconvenienti della tecnica nota.
Secondo la presente invenzione tale scopo viene raggiunto grazie ad un procedimento per l'acquisizione di un pattern di diffrazione di una radiazione incidente su un bersaglio avente le caratteristiche richiamate nella rivendicazione 1.
Forma ulteriore oggetto dell'invenzione un sistema per l'acquisizione di un pattern di diffrazione di una radiazione incidente su un bersaglio avente le caratteristiche richiamate nella rivendicazione 7.
Modi particolari di realizzazione formano oggetto delle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto à ̈ da intendersi come parte integrale o integrante della presente descrizione.
In sintesi, la presente invenzione si fonda sul principio di acquisire una figura di diffrazione di raggi X, e più in generale una figura di diffusione di una radiazione esplorativa incidente su un bersaglio, separando una fase di registrazione temporanea di una immagine latente della figura di diffrazione, prodotta dal bersaglio su un supporto di rivelazione, da una fase di lettura per la visualizzazione ed eventuale memorizzazione permanente dell'immagine della figura di diffrazione registrata in formato digitale.
Il sistema in oggetto presenta varie caratteristiche innovative rispetto alle soluzioni note.
Per quanto risulti difficoltoso effettuare un reale paragone con i dispositivi commerciali, essendo essi realizzati per altri scopi e quindi non adattabili, o difficilmente adattabili, all'impiego di caratterizzazione cristallografica dei materiali descritto nel presente documento, il sistema secondo l'invenzione presenta una modalità di acquisizione dell'immagine sostanzialmente analoga alla tecnica nota citata, in cui à ̈ però notevolmente semplificata la fase di lettura dell'immagine latente dal substrato di rivelazione precedentemente esposto alla radiazione retro-diffusa dal bersaglio.
Infatti, la lettura viene effettuata illuminando uniformemente tutta la superficie del substrato di rivelazione per cui viene acquisita simultaneamente l'immagine intera della figura di diffrazione, ossia sono acquisiti contemporaneamente in parallelo i dati per ogni elemento dell'immagine, diminuendo così i tempi di acquisizione della figura di diffrazione, riducendo notevolmente i costi del sistema e semplificando i dispositivi che lo compongono.
Il sistema oggetto dell'invenzione risulta estremamente più versatile delle lastre fotografiche autosviluppanti, in quanto il substrato di rivelazione ha una vita media molto lunga e può essere impiegato molte volte, riducendo i costi di gestione. Inoltre, l'acquisizione di una immagine risulta semplificata, direttamente in formato digitale e di migliore qualità .
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione verranno più dettagliatamente esposti nella descrizione particolareggiata seguente di una sua forma di attuazione, data a titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
la figura 1 Ã ̈ una rappresentazione schematica di un sistema di formazione di figure di diffrazione su un substrato di rivelazione disposto in una camera di Laue;
la figura 2 Ã ̈ una rappresentazione di una disposizione di acquisizione delle figure di diffrazione formate sul substrato di rivelazione, secondo l'invenzione;
la figura 3 Ã ̈ una rappresentazione in sezione di una disposizione di acquisizione delle figure di diffrazione formate sul substrato di rivelazione, secondo l'invenzione; e
le figure 4a-4c sono immagini di figure di diffrazione esemplificative.
Un sistema per la formazione di figure di diffrazione da radiazioni incidenti su di un materiale e retro-diffuse su un supporto di rivelazione disposto in una camera di Laue à ̈ mostrato schematicamente in figura 1.
Con T à ̈ indicato un bersaglio solido, ad esempio un campione di materiale noto di cui si vuole determinare l'orientazione degli assi cristallografici, o un materiale incognito di cui si vogliono determinare le proprietà fisiche e strutturali.
Un fascio collimato B di raggi X ad ampio spettro (o, analogamente, di radiazione di neutroni o elettroni) à ̈ irradiato per illuminare una predeterminata area del bersaglio. La radiazione di illuminazione à ̈ diffratta dal bersaglio in una regione spaziale d'intorno e raccolta almeno in parte su uno schermo di assorbimento S sensibile ai raggi X (alla radiazione di neutroni o elettroni), comprendente una pellicola fotografica o simile substrato di rivelazione bidimensionale sensibile alla posizione, disposto in prossimità del campione. Una figura di diffrazione P à ̈ formata come immagine latente sullo schermo S raccogliendo i raggi diffratti dal materiale nelle direzioni intercettate dello schermo.
In una configurazione di analisi per retrodiffusione lo schermo à ̈ interposto tra la sorgente di emissione ed il bersaglio. Diversamente, in una configurazione di analisi in trasmissione, lo schermo à ̈ disposto posteriormente al bersaglio rispetto alla sorgente di emissione per registrare i fasci trasmessi attraverso il materiale. Un tecnico del settore comprenderà che la rappresentazione del sistema data in figura 1 à ̈ esclusivamente esemplificativa, e che lo schermo S potrà essere rigido o flessibile per assumere qualsiasi forma conveniente oltre alla forma piatta mostrata in figura, ad esempio essere conformato secondo una particolare curvatura per circondare almeno parzialmente il bersaglio.
Lo schermo deve inoltre consentire il passaggio della radiazione incidente sul campione nella configurazione in retro-diffusione.
Il substrato di rivelazione D impiegato nel sistema oggetto dell'invenzione à ̈ un substrato di materiale fotoluminescente, ad esempio uno strato di fosfori, specificamente fluoroalogenuri di bario drogati con terre rare (BaSrFBr:Eu), come nel caso della lastra ADC MD30 commercializzata della ditta AGFA, che presenta proprietà di luminescenza alla lunghezza d'onda di 400nm.
Quando lo strato di fosfori viene colpito dalla radiazione diffusa, elettroni secondari vengono intrappolati in centri di colore, denominati F-centers, che sono metastabili. Il numero di centri di colore prodotti à ̈ proporzionale all'energia della radiazione incidente sul substrato di rivelazione. L'efficienza di conversione tipica di questi fosfori (numero di centri di colore per unità di energia per i raggi X incidenti) à ̈ dell'ordine di 8 centri di colore per keV di energia della radiazione incidente (questa efficienza à ̈ specifica per i raggi X). Così, per i raggi X prodotti dalle radiazioni Kα del rame, che hanno energia di 8.1 keV, si producono circa 64 centri di colore per ogni fotone X incidente.
Un parametro importante che caratterizza il substrato di rivelazione D à ̈ la sua efficienza quantica, cioà ̈ il numero di raggi X convertiti in centri di colore rispetto a quello inviato sul campione. L'efficienza quantica dipende strettamente dalla intensità della riflessione di Bragg del materiale sotto analisi. Valori tipici per il substrato di rivelazione descritto (BaSrFBr:Eu) sono compresi tra 5% e 20%.
Per gli scopi dell'invenzione il substrato di rivelazione D Ã ̈ alloggiato in un supporto 10 (mostrato nelle figure 2 e 3) atto ad essere inserito nella camera di Laue. Il supporto comprende un disco 12 di materiale plastico per il sostegno del substrato di rivelazione nella forma di lastra (ad esempio, di dimensioni 9x12 cm), a cui sono associati mezzi 14 di ancoraggio all'apparecchiatura radiografica della camera di Laue (non illustrata) e ad un banco ottico per la lettura dell'immagine registrata.
Il supporto 10 del substrato di rivelazione presenta assialmente un sistema collimatore 20 per la formazione di un pennello di raggi X da una sorgente esterna. Il substrato di rivelazione D Ã ̈ forato al proprio centro in modo da consentire la trasmissione dei raggi X verso il bersaglio senza attenuazione.
Nelle figure 2 e 3 à ̈ mostrata una disposizione 30 di acquisizione delle figure di diffrazione latenti formate sul substrato di rivelazione a seguito della diffusione dei raggi X incidenti da parte del bersaglio. La disposizione à ̈ convenientemente installabile su un banco ottico stabilizzato 40, ad esempio un banco includente un binario di supporto munito di appoggi laterali per garantire la stabilità meccanica del complesso.
La disposizione di acquisizione delle immagini di diffrazione registrate sul substrato di rivelazione D comprende un complesso illuminatore 32 del substrato di rivelazione ed un associato dispositivo di ripresa di immagini in formato digitale 34, disposti in cascata e centrati intorno all'asse normale del substrato di rivelazione. Nelle figure sono illustrati anche associati mezzi di controllo e visualizzazione delle immagini, nella forma di un elaboratore elettronico PC.
Il complesso illuminatore 32 ha funzione di eccitazione del substrato di rivelazione D e comprende una schiera di diodi emettitori di luce 34 atti ad emettere una radiazione luminosa rossa con picco di emissione nell'intorno di 660 nm per determinare una illuminazione uniforme, ossia integrale e contemporanea, dell'intera area di immagine del substrato di rivelazione.
Nella forma di realizzazione attualmente preferita, esso presenta una struttura tubolare 50 a simmetria assiale (cilindrica), parzialmente chiusa dal lato opposto all'apertura 52 di illuminazione, sulla cui superficie interna 54 sono montate due fasce anulari 56 di dispositivi led, ciascuna delle quali include una pluralità di dispositivi regolarmente spaziati.
La superficie interna 54 della struttura tubolare à ̈ convenientemente trattata con un materiale riflettente (vernice bianca) in modo da diffondere la luce emessa dai dispositivi led in modo uniforme verso il substrato di rivelazione D.
Lo spettro di emissione del complesso illuminatore à ̈ tale da sovrapporsi al meglio alla banda di eccitazione dei centri di colore (indicati con F in figura 3) del substrato di rivelazione. L'illuminazione del substrato di rivelazione alla lunghezza d'onda di eccitazione provoca l'emissione di una radiazione luminosa ad una differente lunghezza d'onda (blu) da parte del substrato di rivelazione (specificamente, da parte dei centri di colore F formatisi nel substrato di rivelazione), che rappresenta in forma visiva l'immagine latente della figura di diffrazione P prodotta dai raggi X diffusi verso il substrato di rivelazione D.
L'emissione di radiazione nella lunghezza d'onda del blu avviene per dis-eccitazione dei centri di colore e viene rivelata dall'associato dispositivo di ripresa di immagini 34.
Nel processo di diseccitazione, detto bleaching, i centri di colore F vengono distrutti per cui l'immagine latente à ̈ cancellata e il substrato di rivelazione D viene ripristinato per una nuova esposizione.
Il substrato di rivelazione preferibile ha uno spettro di eccitazione nella regione spettrale compresa tra 550 e 700 nm, con picco a circa 640 nm, ed uno spettro di emissione nella regione spettrale compresa tra 390 e 420 nm, con picco a 400 nm. Questa caratteristica di separazione netta tra gli intervalli di lunghezza d'onda di eccitazione ed emissione consente di filtrare opportunamente la radiazione incidente sul dispositivo di ripresa, in modo tale da tagliare la radiazione di eccitazione emessa dal complesso di illuminazione nel rosso, che costituirebbe un disturbo indesiderato, e raccogliere soltanto la radiazione di fotoluminescenza nel blu.
La frazione di centri di colore F diseccitati à ̈ funzione dell'intensità della radiazione di illuminazione e del suo tempo di permanenza. Con una intensità di illuminazione opportuna e per un tempo di permanenza tipico della radiazione di illuminazione dell'ordine di alcuni secondi si ottengono efficienze tipiche dal 10 al 30%.
Per avere un bleaching completo del substrato di rivelazione ed evitare che in una applicazione successiva permangano residui della precedente esposizione, dopo la lettura dell'immagine latente esso viene preferibilmente esposto ad illuminazione con luce bianca per circa 1 minuto. Questa operazione non si rende necessaria se tra una esposizione e la successiva trascorre un tempo lungo rispetto al tempo medio di permanenza (vita) dei centri di colore, dell'ordine di alcune ore.
Per la migliore ripresa dell'immagine di fotoluminescenza emessa del substrato di rivelazione D questo à ̈ disposto nel piano focale del dispositivo di ripresa 34, formato ad esempio da una fotocamera CCD commerciale equipaggiata con un obiettivo 60 di lunghezza focale 17 mm e rapporto focale f# = 0.95.
Per massimizzare la quantità di radiazione di fotoluminescenza raccolta dall'obiettivo 60 della fotocamera occorre poter posizionare il substrato di rivelazione D il più vicino possibile al complesso rivelatore (sensore CCD) 62 della fotocamera e nel contempo poter mettere a fuoco l'intera area di immagine presente sul substrato di rivelazione. Nell'esempio riportato sopra, la lunghezza focale à ̈ stata scelta in modo da avere un buon compromesso tra la posizione del piano focale e la dimensione dell'oggetto da riprendere (9x12 cm nell'esempio), e il rapporto focale à ̈ stato scelto per garantire una grande luminosità .
L'accensione dei dispositivi led del complesso illuminatore à ̈ vantaggiosamente pilotata in sincronismo da un programma di controllo e gestione della fotocamera digitale, in modo tale da attivare l'illuminazione di eccitazione del substrato di rivelazione ed avviare contemporaneamente l'acquisizione dell'immagine.
Posteriormente all'obiettivo 60 della fotocamera digitale à ̈ disposto un filtro ottico 70 atto a tagliare la radiazione di eccitazione del substrato di rivelazione emessa dal complesso illuminatore e indesideratamente raccolta dall'obiettivo, per non influenzare la capacità di rivelazione del dispositivo di ripresa con radiazioni spurie.
Vantaggiosamente, il complesso illuminatore 32 à ̈ sostenuto sulla parte frontale del dispositivo di ripresa 34, ad esempio attraverso un avvitamento a ghiera sull'ottica di obiettivo, in modo tale da presentare la parete di fondo 72 opposta all'apertura di illuminazione 52 completamente chiusa verso l'esterno, e formare una camera di illuminazione C con apertura rivolta verso il substrato di rivelazione. L'emissione spuria di radiazione alla lunghezza d'onda di eccitazione verso il dispositivo di ripresa à ̈ opportunamente bloccata dal filtro associato all'obiettivo della fotocamera.
In corrispondenza dell'apertura di illuminazione il complesso illuminatore à ̈ innestabile in una sede circonferenziale 80 ricavata sul supporto 10 di alloggiamento del substrato di rivelazione D in modo tale da formare una camera di illuminazione C totalmente chiusa, sostanzialmente immune da disturbi luminosi esterni.
Naturalmente, il complesso di illuminazione e la camera di illuminazione potranno essere realizzati anche in altre forme e comprendere uno o più dispositivi emettitori di luce di diverso tipo, secondo una collocazione differente, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione.
Il sistema di acquisizione di figure di diffrazione oggetto dell'invenzione à ̈ stato sottoposto a test per verificarne il corretto funzionamento.
Nelle figure 4a-4c sono riportate le immagini di una figura di diffrazione e relativa simulazione, ottenuta nei confronti di un cristallo di KYF4 esposto per 30 minuti ad una radiazione illuminante X emessa da un apparecchio radiografico comandato a 25 kV e 35 mA.
La figura di diffrazione à ̈ chiaramente visibile ed utilizzabile per una simulazione dell'orientazione degli assi cristallini.
In figura 4a à ̈ mostrata l'immagine digitale della figura di diffrazione ottenuta con la disposizione oggetto dell'invenzione, ed in figura 4b una simulazione della stessa. Per confronto, la figura 4c riporta una immagine digitalizzata ottenuta a partire da una immagine analogica ricavata su lastra fotografica autosviluppante per lo stesso materiale, con analoghi parametri di esposizione.
Si nota che l'immagine ottenuta con il sistema di acquisizione oggetto dell'invenzione risulta nettamente più chiara e leggibile.
Il sistema proposto risulta quindi essere un sostituto migliore delle lastre fotografiche, e presenta costi minori in confronto ad altre soluzioni disponibili sul mercato, quali le imaging plate per applicazioni biomediche, che necessiterebbero di un notevole lavoro di adattamento per essere impiegate nelle condizioni operative di una camera di Laue per caratterizzazione di materiali da retro-diffusione di radiazione X.
Una possibile applicazione del sistema oggetto dell'invenzione à ̈ quella descritta nel presente documento, per la realizzazione di camere di Laue di nuova generazione.
La versatilità del sistema consente la sua applicazione anche in associazione ad apparecchiature per uso biomedicale in cui sono attualmente utilizzate imaging plate o fotocamere CCD con sensori di raggi X come rivelatori diretti. La più significativa differenza tra le applicazioni tecniche in cristallografia e le applicazioni medicali risiede nelle dimensioni dell'area di rivelazione delle radiazioni diffuse dal bersaglio (fino a 50x70 cm nell'ambito medicale), ma l'impiego di ottiche specifiche per acquisire immagini di oggetti di dimensioni differenti consente di superare agevolmente questo inconveniente.
Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto à ̈ stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo allontanarsi dall'ambito di protezione dell'invenzione definito dalle rivendicazioni allegate.
Claims (20)
- RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per l'acquisizione di una figura di diffrazione (P) di raggi X, neutroni o elettroni incidenti su un bersaglio (T), comprendente le operazioni di: - predisposizione di mezzi rivelatori (S) suscettibili di assorbire una radiazione incidente su un'area di rivelazione e modificare localmente il proprio stato energetico in modo tale da registrare temporaneamente una immagine latente di una figura di diffrazione (P); - esposizione di detti mezzi rivelatori (S) ad una radiazione diffratta proveniente dal bersaglio (T), la cui distribuzione spaziale à ̈ indicativa di una figura di diffrazione del bersaglio; e - lettura dell'immagine registrata della figura di diffrazione (P), includente: - l'illuminazione di detti mezzi rivelatori (S) per mezzo di una radiazione elettromagnetica di eccitazione ad una prima lunghezza d'onda, in modo tale da provocare l'emissione di una radiazione elettromagnetica di fotoluminescenza ad una seconda lunghezza d'onda differente dalla prima lunghezza d'onda, in corrispondenza dell'area di immagine latente; e - la ripresa di una immagine visibile della figura di diffrazione (P) per rivelazione di detta radiazione di fotoluminescenza, caratterizzato dal fatto che l'illuminazione di detti mezzi rivelatori (S) avviene in modo uniforme su tutta l'area di rivelazione per una predeterminata durata di tempo in modo tale da provocare l'eccitazione contemporanea delle regioni di detta area con uno stato energetico modificato, e la ripresa dell'immagine visibile della figura di diffrazione (P) comprende la rilevazione fotoelettrica della radiazione di fotoluminescenza e la conversione dell'intensità luminosa rilevata in una pluralità di dati di immagine digitali.
- 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, comprendente, in una fase di registrazione di una immagine della figura di diffrazione (P), la disposizione dei mezzi rivelatori (S) in una camera di Laue per l'intercettazione della radiazione di diffrazione dal bersaglio (T) e, successivamente, in una fase di lettura dell'immagine registrata della figura di diffrazione (P), l'associazione dei mezzi rivelatori (S) aventi una immagine latente temporaneamente registrata su di essi con una camera di illuminazione (C) separata per l'eccitazione di una radiazione di fotoluminescenza dall'area di immagine latente.
- 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui le operazioni di illuminazione e ripresa di una immagine visibile sono attuate in sincronismo.
- 4. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la ripresa dell'immagine visibile della figura di diffrazione (P) comprende la disposizione di detti mezzi rivelatori (S) nel piano focale di cattura della radiazione di fotoluminescenza da parte di mezzi sensori fotoelettrici (62).
- 5. Procedimento secondo la rivendicazione 1, comprendente la visualizzazione dell'immagine visibile della figura di diffrazione (P) a partire dai dati di immagine digitali e la registrazione permanente di detti dati in un supporto di memoria non volatile (PC).
- 6. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, includente il ripristino dei mezzi di rivelazione (S) mediante illuminazione dell'area di rivelazione con luce bianca per una predeterminata durata di tempo.
- 7. Sistema per l'acquisizione di una figura di diffrazione (P) di raggi X, neutroni o elettroni incidenti su un bersaglio (T), comprendente: - mezzi rivelatori (S) atti ad assorbire una radiazione di diffrazione incidente su un'area di rivelazione, la cui distribuzione spaziale à ̈ indicativa di una figura di diffrazione (P) del bersaglio (T), ed a modificare localmente il proprio stato energetico in modo tale da registrare temporaneamente una immagine latente di una figura di diffrazione (P); e - una disposizione (32, 34) di lettura dell'immagine registrata della figura di diffrazione (P), includente - mezzi illuminatori (32) atti ad illuminare detti mezzi rivelatori (S) per mezzo di una radiazione elettromagnetica di eccitazione ad una prima lunghezza d'onda, in modo tale da provocare l'emissione di una radiazione elettromagnetica di fotoluminescenza ad una seconda lunghezza d'onda differente dalla prima lunghezza d'onda, in corrispondenza dell'area di immagine latente; e - mezzi di ripresa (34) di una immagine visibile della figura di diffrazione (P) per rivelazione di detta radiazione di fotoluminescenza, caratterizzato dal fatto che i mezzi illuminatori (32) sono predisposti per inviare una radiazione di eccitazione in modo uniforme su tutta l'area di rivelazione di detti mezzi rivelatori (S) per una predeterminata durata di tempo in modo tale da provocare l'eccitazione contemporanea delle regioni di detta area con uno stato energetico modificato, e i mezzi di ripresa (34) comprendono mezzi sensori fotoelettrici (62) per la cattura della radiazione di fotoluminescenza emessa in corrispondenza dell'area di immagine latente dei mezzi di rivelazione (S), e mezzi convertitori dell'intensità luminosa rilevata in una pluralità di dati di immagine digitali.
- 8. Sistema secondo la rivendicazione 7, in cui detti mezzi rivelatori (S) sensibili ai raggi X, neutroni ed elettroni comprendono un substrato di rivelazione (D) bidimensionale sensibile alla posizione, atto ad essere inserito in una camera di Laue per intercettare la radiazione diffratta dal bersaglio (T) in una predefinita regione spaziale d'intorno, in una disposizione di registrazione di una immagine della figura di diffrazione (P).
- 9. Sistema secondo la rivendicazione 8, in cui il substrato di rivelazione (D) Ã ̈ sostenuto da un supporto di alloggiamento (10), provvisto di mezzi di ancoraggio (14) per la sua disposizione stabile su un banco ottico in una disposizione di lettura dell'immagine registrata della figura di diffrazione (P).
- 10. Sistema secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui il substrato di rivelazione (D) Ã ̈ in forma di lastra, forata centralmente per consentire la trasmissione della radiazione incidente verso il bersaglio (T) senza sostanziale attenuazione, e comprende un sistema collimatore assiale (20) atto a formare un fascio (B) della radiazione incidente sul bersaglio (T) da una sorgente esterna quando detto substrato (D) Ã ̈ impiegato nella disposizione di registrazione della figura di diffrazione (F).
- 11. Sistema secondo la rivendicazione 9, in cui la disposizione di lettura delle immagini di diffrazione registrate sul substrato di rivelazione (D) comprende un complesso illuminatore (32) del substrato di rivelazione ed un associato dispositivo di ripresa di immagini in formato digitale (34), disposti in cascata e centrati intorno all'asse normale del substrato di rivelazione (D).
- 12. Sistema secondo la rivendicazione 11, in cui il complesso illuminatore (32) definisce una camera di illuminazione (C) ed include una associata schiera di dispositivi emettitori di luce (34).
- 13. Sistema secondo la rivendicazione 12, in cui la camera di illuminazione (C) presenta una struttura tubolare (50), sulla cui superficie interna (54) Ã ̈ montata una disposizione anulare (56) di dispositivi emettitori di luce.
- 14. Sistema secondo la rivendicazione 13, in cui la superficie interna (54) della camera di illuminazione (C) Ã ̈ rivestita con materiale riflettente in modo tale da diffondere la luce emessa dai dispositivi emettitori di luce (34; 56) in modo uniforme verso il substrato di rivelazione (D).
- 15. Sistema secondo la rivendicazione 13, in cui la struttura tubolare (50) della camera di illuminazione (C) Ã ̈ atta ad accoppiarsi con il supporto di alloggiamento (10) del substrato di rivelazione (D) in modo tale da formare una camera chiusa.
- 16. Sistema secondo la rivendicazione 11, in cui il dispositivo di ripresa di immagini (34) include mezzi di filtraggio (70) atti a tagliare la radiazione di eccitazione del substrato di rivelazione (D) emessa dal complesso illuminatore (32).
- 17. Sistema secondo la rivendicazione 11, in cui nella disposizione di lettura delle immagini il substrato di rivelazione (D) Ã ̈ disposto nel piano focale del dispositivo di ripresa (34).
- 18. Sistema secondo la rivendicazione 11, comprendente mezzi di sincronizzazione atti a controllare l'accensione dei mezzi illuminatori (32) di eccitazione del substrato di rivelazione (D) contemporaneamente all'attivazione dei mezzi sensori (62) per la cattura della radiazione di fotoluminescenza.
- 19. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7 a 18, includente mezzi di ripristino del substrato di rivelazione (D) comprendenti mezzi illuminatori a luce bianca.
- 20. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 7 a 19, in cui il substrato di rivelazione (D) Ã ̈ un substrato di materiale fotoluminescente, includente fluoroalogenuri di bario drogati con terre rare (BaSrFBr:Eu), atti a generare centri di colore metastabili in conseguenza dell'assorbimento dei raggi X, neutroni o elettroni diffusi incidenti sul substrato di rivelazione (D).
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