RU160250U1

RU160250U1 - DEVICE FOR MICROREGENOELECTRONOGRAPHY

Info

Publication number: RU160250U1
Application number: RU2015135752/14U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Черний; Борис Менделевич Кантер; Сергей Викторович Смердин; Геннадий Викторович Ратобыльский; Александр Петрович Столяров; Валентин Николаевич Дружинин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Совместное русско-французское предприятие "СпектрАп"
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2016-03-10

Abstract

Устройство для микрорентгеноэлектронографии, содержащее излучатель с рентгеновской трубкой, коллимирующий тубус с медным фильтром толщиной 2-5 мм, соединенный с рентгеновским генератором и пультом управления, а также светонепроницаемую кассету с рентгенопрозрачной крышкой, внутри которой находится фотоматериал со светопрозрачной подложкой и эмульсионным слоем, к которому примыкает объект исследования, со стороны основания кассеты, отличающееся тем, что в кассете между светопрозрачной подложкой и эмульсионным слоем фотоматериала нанесен дополнительный слой толщиной 0,1-0,4 мкм из металла с высоким атомным номером.A device for X-ray electron diffraction, comprising an emitter with an X-ray tube, a collimating tube with a copper filter 2-5 mm thick, connected to an X-ray generator and a control panel, as well as an opaque cassette with an X-ray transparent lid, inside which there is photographic material with a translucent substrate and an emulsion layer to which adjacent to the object of study, from the side of the base of the cartridge, characterized in that in the cartridge between the translucent substrate and the emulsion layer of photographic material on Yesen additional layer thickness of 0.1-0.4 m from a metal with a high atomic number.

Description

Предложенное устройство относится к медицинской технике, точнее к рентгеновской, и предназначено, в первую очередь, для исследования анатомических микропрепаратов, с целью выявления загрязнения биологических объектов тяжелыми металлами.The proposed device relates to medical equipment, more specifically to x-ray, and is intended, first of all, for the study of anatomical micropreparations, in order to detect pollution of biological objects with heavy metals.

Известно устройство для микрорентгенографии, содержащее рентгеновскую трубку, закрепленную в рентгенозащитном металлическом кожухе с открытым выходным окном и герметичной камерой с объектом исследования и фотопленкой, расположенными в зоне выходного окна. Камера герметично соединена с кожухом, оснащенным вакуумным отсосом (Recourt A. Contact microradiography below 1 kv. X-ray microscopy and microradiography, New York, 1957, s. 475-483 [1]).A device for micro-roentgenography is known, comprising an x-ray tube fixed in an x-ray protective metal casing with an open exit window and a sealed chamber with an object of study and photographic film located in the area of the exit window. The chamber is hermetically connected to a casing equipped with a vacuum suction (Recourt A. Contact microradiography below 1 kv. X-ray microscopy and microradiography, New York, 1957, s. 475-483 [1]).

Однако, аналог [1] не позволяет проведения микрорентгеноэлектронографии. При рентгеноэлектронографии изображение получается за счет фотоэлектронов, освобожденных из атома вещества рентгеновским излучением. Оно отличается от теневого изображения, полученного при обычной рентгенографии, так как формируется высокоэнергичными электронами, выбитыми из вещества рентгеновскими квантами.However, the analogue of [1] does not allow X-ray electron diffraction. In X-ray electron diffraction, the image is obtained due to photoelectrons released from the atom of the substance by X-ray radiation. It differs from the shadow image obtained during conventional radiography, as it is formed by high-energy electrons knocked out of matter by x-ray quanta.

Известно устройство для микроэлектронографии, содержащее излучатель с рентгеновской трубкой, коллимирующий тубус с медным фильтром толщиной 2-5 мм, соединенный с рентгеновским генератором и пультом управления, а также светонепроницаемую кассету с рентгенопрозрачной крышкой, внутри которой находятся фотопленка, объект исследования и отполированная свинцовая пластинка (С.А. Буров, В.И. Мещеркин Микрорентгенография биологических объектов. -: Издательство Саратовского университета, 1977. - С. 44 [2]). Пройдя через пленку и объект исследования, например тонкий анатомический препарат, рентгеновское излучение попадает на свинцовую пластинку и вырывает из нее электроны, которые, пройдя через исследуемый объект, частично поглотятся в нем. Оставшаяся их часть приведет к появлению на эмульсии соответствующего изображения. Недостатком аналога [2] является то, что с помощью этого устройства могут быть исследованы только сверхтонкие объекты, толщиной не более 100 мкм.A device for microelectron diffraction is known that contains an emitter with an X-ray tube, a collimating tube with a copper filter 2-5 mm thick, connected to an X-ray generator and a control panel, as well as a light-tight cassette with an X-ray transparent lid, inside which there is a film, an object of study and a polished lead plate ( S.A. Burov, V.I. Meshcherkin Micro roentgenography of biological objects. -: Publishing house of the Saratov University, 1977. - P. 44 [2]). After passing through the film and the object of study, for example, a thin anatomical preparation, X-ray radiation enters the lead plate and pulls out electrons from it, which, after passing through the object under study, are partially absorbed in it. The rest of them will lead to the appearance on the emulsion of the corresponding image. The disadvantage of the analogue [2] is that with the help of this device only ultrathin objects with a thickness of not more than 100 microns can be studied.

Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является устройство для микрорентгеноэлектронографии, содержащее излучатель с рентгеновской трубкой, коллимирующий тубус с медным фильтром толщиной 2-5 мм, соединенный с рентгеновским генератором и пультом управления, а также светонепроницаемую кассету с рентгенопрозрачной крышкой, внутри которой находятся фотоматериал, содержащий светопрозрачную подложку и эмульсионный слой, к которому примыкает объект исследования, со стороны основания кассеты (С.А. Буров, В.И. Мещеркин Микрорентгенография биологических объектов. -: Издательство Саратовского университета, 1977. - С. 44-45 [3]). В данном устройстве изображение формируется фотоэлектронами, эмитируемыми из объекта исследования рентгеновскими лучами. Здесь толщина объекта исследования не ограничивается, но во всех случаях на снимке отображается только непосредственно прижатый к фотоэмульсии слой вещества толщиной 0,5-0,1 мм. Наиболее интенсивными тенями на этом снимке будут отображаться те участки поверхности объекта, где находятся элементы с высоким атомным номером.The closest in design to the claimed object is a device for X-ray electron diffraction, containing an emitter with an X-ray tube, a collimating tube with a copper filter 2-5 mm thick, connected to an X-ray generator and a control panel, as well as a light-tight cassette with an X-ray transparent lid, inside which there is a photo material, containing a translucent substrate and an emulsion layer adjacent to the object of study, from the side of the base of the cartridge (S.A. Burov, V.I. Meshcherkin Mikroren x-ray analysis of biological objects. -: Publishing house of the Saratov University, 1977. - S. 44-45 [3]). In this device, the image is formed by photoelectrons emitted from the object of study by x-rays. Here, the thickness of the object of study is not limited, but in all cases the image shows only a layer of a substance 0.5-0.1 mm thick directly pressed to the emulsion. The most intense shadows in this image will display those parts of the surface of the object where elements with a high atomic number are located.

При рентгеноэлектронографии следует учитывать, что фотографическим действием обладают не только фотоэлектроны, но и рентгеновские лучи. Поэтому необходимо принимать соответствующие меры с тем, чтобы свести к минимуму действие этих лучей на эмульсионный слой фотоматериала. Прежде всего, нужно использовать малочувствительные к рентгеновскому излучению мелкозернистые, тонкоэмульсионные односторонние технические фотоматериалы (пленки или пластинки) типа «Микрат». Далее, следует применять жесткое рентгеновское излучение, которое мало поглощается эмульсионным слоем. С этой целью на рентгеновскую трубку, закрепленную в излучателе, помещенном как можно ближе к объекту исследования, подают напряжение свыше 150 кВ. Перед выходным окном излучателя устанавливают медный фильтр толщиной 2-5 мм, поглощающий мягкую компоненту излучения. Площадь поперечного сечения пучка излучения максимально уменьшают с помощью коллимирующего тубуса.In X-ray electron diffraction, it should be borne in mind that not only photoelectrons, but also X-rays have a photographic effect. Therefore, it is necessary to take appropriate measures in order to minimize the effect of these rays on the emulsion layer of the photographic material. First of all, it is necessary to use fine-grained, fine-emulsion, one-sided technical photographic materials (films or plates) of the Mikrat type, which are insensitive to x-ray radiation. Next, hard x-rays should be used, which are not very absorbed by the emulsion layer. To this end, a voltage of more than 150 kV is applied to an x-ray tube fixed in an emitter placed as close to the object of study as possible. In front of the output window of the emitter, a copper filter 2-5 mm thick is installed, which absorbs the soft component of the radiation. The cross-sectional area of the radiation beam is minimized with the help of a collimating tube.

Недостатком аналога [3], принятого нами в качестве прототипа, является низкая контрастность изображения, вызванная тем, что не все фотоэлектроны, вырванные из атомов объекта исследования рентгеновскими квантами, поглощаются фотоэмульсией.The disadvantage of the analogue [3], which we adopted as a prototype, is the low contrast of the image, due to the fact that not all photoelectrons torn from the atoms of the object of study by x-ray quanta are absorbed by the photoemulsion.

Целью настоящей работы является улучшение качества изображения объекта исследования путем повышения его контраста.The aim of this work is to improve the image quality of the object of study by increasing its contrast.

Техническим результатом полезной модели является расширение арсенала технических средств микрорентгеноэлектронографии. Он достигается тем, что в устройстве для микрорентгеноэлектронографии, содержащем излучатель с рентгеновской трубкой, коллимирующий тубус с медным фильтром толщиной 2-5 мм, соединенный с рентгеновским генератором и пультом управления, а также светонепроницаемую кассету с рентгенопрозрачной крышкой, внутри которой находятся фотоматериал, со светопрозрачной подложкой и эмульсионным слоем, к которому примыкает объект исследования, со стороны основания кассеты, в кассете между светопрозрачной подложкой и эмульсионным слоем фотоматериала нанесен дополнительный слой толщиной 0,1-0,4 мкм из металла с высоким атомным номером, например свинца.The technical result of the utility model is to expand the arsenal of technical means of X-ray electron diffraction. It is achieved by the fact that in the device for X-ray electron diffraction, which contains an emitter with an x-ray tube, a collimating tube with a copper filter 2-5 mm thick, connected to an x-ray generator and a control panel, as well as an opaque cassette with an x-ray lid, inside which there is a photographic material, with a translucent the substrate and the emulsion layer adjacent to the object of study, from the side of the base of the cartridge, in the cartridge between the translucent substrate and the emulsion layer deposited additional layer thickness of 0.1-0.4 m from a metal with a high atomic number, such as lead.

Далее описание сопровождается рисунками и пояснениями к ним.Further description is accompanied by drawings and explanations to them.

На фиг. 1 схематично показана конструкция предложенного устройства, а на фиг. 2 - физический принцип его работы.In FIG. 1 schematically shows the design of the proposed device, and in FIG. 2 - the physical principle of its operation.

Устройстве для микрорентгеноэлектронографии, содержит рентгеновский излучатель 1 с рентгеновской трубкой 2, закрепленной в рентгенозащитном кожухе 3, заполненным трансформаторным маслом 4. Рентгеновский излучатель 1 имеет выходное окно, закрытое рентгенопрозрачным стеклом 5, изготовленным, например из плексигласа. Рентгеновский излучатель 1 подключен к рентгеновскому генератору 6, содержащему высоковольтный трансформатор и трансформатор накала. Включение рентгеновского генератора 6 производится рентгенологом с пульта управления 7. Рентгеновский пучок γ с вершиной в действительном фокусе F рентгеновской трубки 2 формируется коллимирующим тубусом 8, оптически сопряженным с выходным окном рентгеновского излучателя 1. В зоне выходного окна излучателя 1 рентгеновский пучок γ перекрыт медным фильтром 9 толщиной 2-5 мм, поглощающим мягкую компоненту рентгеновского излучения.The device for X-ray electron diffraction, contains an x-ray emitter 1 with an x-ray tube 2 mounted in an x-ray protective casing 3 filled with transformer oil 4. The x-ray emitter 1 has an exit window closed by an x-ray transparent glass 5 made of, for example, Plexiglass. The x-ray emitter 1 is connected to an x-ray generator 6 containing a high voltage transformer and a glow transformer. The X-ray generator 6 is turned on by the radiologist from the control panel 7. The X-ray beam γ with the vertex in the actual focus F of the X-ray tube 2 is formed by a collimating tube 8 optically coupled to the output window of the X-ray emitter 1. In the area of the output window of the emitter 1, the x-ray beam γ is blocked by a copper filter 9 2-5 mm thick, absorbing the soft component of x-ray radiation.

Объект исследования, например анатомический микропрепарат 10, находится в основании кассеты 11 коробчатой формы, изготовленной из светонепроницаемого материала, например гетинакса. Верхняя поверхность анатомического микропрепарата 10 покрыта фотопластинкой 12, содержащей светопрозрачную стеклянную подложку 13, покрытую, например, путем вакуумного напыления, тонким слоем 14, толщиной 0,1-0,4 мкм, металла с высоким атомным номером, например свинца, на который нанесен эмульсионный слой 15. При этом, эмульсионный слой 15 фотопластинки 12 примыкает к микропрепарату 10. Сверху кассета закрыта рентгенопрозрачной крышкой 16, изготовленной например из гетинакса. В таком собранном состоянии кассета 11 фиксируется рамкой 17, изготовленной, например, из нержавеющей стали.The object of study, for example, an anatomical micropreparation 10, is located at the base of a box-shaped cassette 11 made of opaque material, for example, getinax. The upper surface of the anatomical micropreparation 10 is covered with a photographic plate 12 containing a translucent glass substrate 13, coated, for example, by vacuum deposition, with a thin layer 14, 0.1-0.4 μm thick, of a metal with a high atomic number, for example, lead, which is emulsion coated layer 15. In this case, the emulsion layer 15 of the photographic plate 12 is adjacent to the micropreparation 10. On top of the cassette is closed by an X-ray transparent cover 16, made for example of getinaks. In this assembled state, the cassette 11 is fixed by a frame 17 made, for example, of stainless steel.

В рабочем состоянии кассету 11 укладывают на предметном столике 18 и располагают таким образом, чтобы центральный луч ii рентгеновского пучка γ проходил ортогонально к плоскости крышки 16 кассеты 11. При этом торец 19 коллимирующего тубуса 8 должен находиться на расстоянии 20-40 мм от кассеты 11.In working condition, the cassette 11 is placed on the stage 18 and positioned so that the central beam ii of the x-ray beam γ passes orthogonally to the plane of the cover 16 of the cassette 11. In this case, the end face 19 of the collimating tube 8 should be at a distance of 20-40 mm from the cassette 11.

На фиг. 2 схематично изображен физический принцип работы устройства.In FIG. 2 schematically shows the physical principle of operation of the device.

Здесь цифрами обозначены следующие элементы устройства: 10 - объект исследования (микропрепарат), 11 - кассета, на дно которой помещен микропрепарат, 12 - фотопластинка, 13 - стеклянная светопрозрачная подложка, 14 - тонкий (толщиной 0,1-0,4 мкм) слой металла с высоким атомным номером, например свинца, с атомами 22, который нанесен на стеклянную подложку путем вакуумного напыления, 15 - эмульсионный слой фотопластинки, содержащий зерна 20 бромистого серебра.Here, the numbers indicate the following elements of the device: 10 — object of study (micropreparation), 11 — cassette with a micropreparation placed at the bottom, 12 — photographic plate, 13 — translucent glass substrate, 14 — thin layer (0.1-0.4 μm thick) metal with a high atomic number, for example, lead, with 22 atoms, which is deposited on a glass substrate by vacuum deposition, 15 is an emulsion layer of a photographic plate containing grains of silver bromide 20.

Рентгеноэлектронография проводится с целью обнаружения в микропрепарате 10 тяжелых элементов 21, например микрочастиц висмута.X-ray electron diffraction is carried out in order to detect heavy elements 21, for example bismuth microparticles, in a micropreparation 10.

При включении рентгеновского излучателя 1, жесткий рентгеновский пучок γ практически беспрепятственно доходит до микропрепарата 10.When you turn on the x-ray emitter 1, the hard x-ray beam γ almost unhindered reaches the micropreparation 10.

Рентгеновский квант x высокой энергии, пролетая вблизи атома 21 висмута, вырывает из его внешней оболочки высокоэнергичные электроны е, которые, попадая на зерна 20 бромистого серебра, вызывают изменение их оптической плотности. Те электроны e, которые минуют зерна 20, попадают в электрическое поле атомов 22 свинца и выбивают из них вторичные электроны e', которые попадая на зерна 20 бромистого серебра, вызывают их почернение, тем самым повышая контраст изображения.A high-energy x-ray quantum x, flying near the bismuth atom 21, pulls out high-energy electrons e from its outer shell, which, falling on the 20 grains of silver bromide, cause a change in their optical density. Those electrons e that pass the grains 20 fall into the electric field of the lead atoms 22 and knock out the secondary electrons e 'from them, which, when falling onto the grains 20 of silver bromide, cause their blackening, thereby increasing the image contrast.

Claims

A device for X-ray electron diffraction, comprising an emitter with an X-ray tube, a collimating tube with a copper filter 2-5 mm thick, connected to an X-ray generator and a control panel, as well as an opaque cassette with an X-ray transparent lid, inside which there is photographic material with a translucent substrate and an emulsion layer to which adjacent to the object of study, from the side of the base of the cartridge, characterized in that in the cartridge between the translucent substrate and the emulsion layer of photographic material on Yesen additional layer thickness of 0.1-0.4 m from a metal with a high atomic number.