RU179244U1 - Телевизионный детектор ионизирующих излучений - Google Patents
Телевизионный детектор ионизирующих излучений Download PDFInfo
- Publication number
- RU179244U1 RU179244U1 RU2017142905U RU2017142905U RU179244U1 RU 179244 U1 RU179244 U1 RU 179244U1 RU 2017142905 U RU2017142905 U RU 2017142905U RU 2017142905 U RU2017142905 U RU 2017142905U RU 179244 U1 RU179244 U1 RU 179244U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ionizing radiation
- light
- television camera
- tissue
- equivalent phantom
- Prior art date
Links
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 claims abstract description 29
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004980 dosimetry Methods 0.000 abstract description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000003439 radiotherapeutic effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 231100000987 absorbed dose Toxicity 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004297 night vision Effects 0.000 description 1
- 230000005658 nuclear physics Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к практической дозиметрии. Технический результат – упрощение конструкции детектора, упрощении оптической системы, улучшении режимов работы телевизионной камеры, уменьшении габаритных размеров и массы с обеспечением портативности переносного устройства с малым временем подготовки и настройки детектора. Телевизионный детектор ионизирующих излучений содержит: тканеэквивалентный фантом для приема пучка ионизирующего излучения; телевизионную камеру на ПЗС-матрице, снабженную оптической линзовой системой и выполненную с возможностью объединения сигналов от группы пикселей ПЗС-матрицы и суммирования кадров до выходного каскада ПЗС-матрицы; светозащитный кожух со входным окном из материала, непроницаемого для света, но пропускающего пучок ионизирующего излучения; при этом тканеэквивалентный фантом установлен внутри светозащитного кожуха и обращен своей продольной осью на входное окно, а объектив оптической системы, которая вместе с телевизионной камерой помещена внутрь светозащитного кожуха, обращен на тканеэквивалентный фантом перпендикулярно его продольной оси. 1 ил.
Description
Область техники, к которой относится полезная модель
Данная полезная модель относится к области практической дозиметрии с использованием для лечения протонов и тяжелых ионов и может быть использована для лучевой терапии при определении поглощенной дозы от радиотерапевтического пучка протонов в тканеэквивалентном фантоме для медицинских целей.
Уровень техники
В настоящее время известны аналогичные приборы. В частности, известен детектор - ионный монитор, предназначенный для измерений поперечного сечения пучка ускоренных протонов в широком диапазоне энергий (П. Рейнгардт-Никулин и др. «Ионный монитор поперечного сечения протонного пучка промежуточных энергий линейного ускорителя ИЛИ РАН» // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Ядерно-физические исследования». 2008, №3, (49), стр. 55-59), содержащий ионизационный датчик в вакуумном боксе, электронно-оптический преобразователь с двумя микроканальными пластинами, черно-белую телевизионную камеру с возможностью объединения сигналов группы пикселей ПЗС матрицы, с термоэлектрическим охлаждением ПЗС матрицы, и компьютер, использующий режим накопления видеоинформации и обработку полученных изображений.
Недостатком этого детектора - ионного монитора является возможность повреждения телевизионной камеры и электронных узлов потоками вторичных γ-квантов и нейтронов.
Известно дозиметрическое устройство для измерения дозы ионизирующих излучений, помещенное в корпус, выполненный из тканеэквивалентного материала с формой и размерами, которые моделируют воздействие ионизирующего излучения на отдельный критический орган человека с учетом самоэкранированности этого органа (патент РФ №2410758, опубл. 27.01.2011). Известно также устройство для измерения дозы ионизирующих излучений, содержащее шарообразный фантом, выполненный из тканеэквивалентного материала, в каналах внутри которого размещены дозиметры, помещенные в пеналы из тканеэквивалентного материала (полезная модель РФ №76465, опубл. 20.09.2008). Недостаток обоих этих решений такой же, как у вышеотмеченного, и состоит в том, что дозиметры размещены внутри тканеэквивалентного фантома, что может приводить к их повреждению потоками вторичных γ-квантов и нейтронов.
Наиболее близким аналогом является детектор - ионизационный монитор, предназначенный для измерений поперечного сечения протонного пучка (П. Рейнгардт-Никулин и др. «Развитие ионизационного монитора поперечного сечения протонного пучка линейного ускорителя ИЛИ РАН» // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Ядерно-физические исследования». 2010, №2, (53), стр. 39-43), содержащий ионизационный датчик, имеющий высоковольтное питание электронно-оптический преобразователь с люминофором, зеркально-линзовый тракт, состоящий из пяти линз и трех зеркал и позволяющий вывести излучение люминофора на расстояние, черно-белую телевизионную камеру с возможностью объединения сигналов группы пикселей ПЗС-матрицы (матрица на приборах с зарядовой связью), оптоволоконную линию связи и компьютер, использующий режим суммирования последовательности кадров и обработку полученных изображений.
Недостатком этого детектора - ионизационного монитора является использование сложных и дорогих электронно-оптических преобразователей с наличием высоковольтного питания, сложная и габаритная зеркально-линзовая оптическая система переноса изображения, осуществление режима суммирования последовательности кадров внешним компьютером со специализированным программным обеспечением, сложность конструкции и большие габариты и масса, не позволяющие создать портативное переносное устройство.
Раскрытие полезной модели
Настоящая полезная модель предназначена для преодоления недостатков ближайшего аналога и достижение технического результата, который заключается в упрощении конструкции детектора, упрощении оптической системы, улучшении режимов работы телевизионной камеры, уменьшении габаритных размеров и массы с обеспечением портативности переносного устройства с малым временем подготовки и настройки детектора.
Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата в настоящей полезной модели предложен телевизионный детектор ионизирующих излучений, содержащий: тканеэквивалентный фантом, предназначенный для приема пучка ионизирующего излучения; телевизионную камеру на ПЗС-матрице, снабженную оптической линзовой системой и выполненную с возможностью объединения сигналов от группы пикселей ПЗС-матрицы и суммирования кадров до выходного каскада ПЗС-матрицы; светозащитный кожух со входным окном из материала, непроницаемого для света, но пропускающего пучок ионизирующего излучения; при этом тканеэквивалентный фантом установлен внутри светозащитного кожуха и обращен своей продольной осью на входное окно, а объектив оптической системы, которая вместе с телевизионной камерой помещена внутрь светозащитного кожуха, обращен на тканеэквивалентный фантом перпендикулярно его продольной оси.
Особенность настоящей полезной модели состоит в том, что выход телевизионной камеры может быть соединен с вычислительным средством, запрограммированным для вычисления геометрических размеров светящейся области, простирающейся от входа пучка ионизирующего излучения в тканеэквивалентный фантом до пика Брэгга и воспринимаемой телевизионной камерой, и для расчета на этой основе величины дозы излучения, поглощенной тканеэквивалентным фантомом.
Подробное описание полезной модели
Настоящая полезная модель иллюстрируется чертежом.
Телевизионный детектор ионизирующих излучений по настоящей полезной модели размещен внутри светозащитного кожуха 1 и содержит телевизионную камеру 2 на ПЗС-матрице. Эта телевизионная камера 2 выполнена с возможностью объединения сигналов от группы пикселей ПЗС-матрицы и суммирования кадров до выходного каскада ПЗС-матрицы. Такие камеры известны в уровне техники (например, камера VNC-702 разработки предприятия «ЭВС», главы 1.4 и 6.1 монографии Медведев А.В. и др. «Практические достижения в технике ночного видения». Ростов-Великий, Ростовский оптико-механический завод, 2009 г., ISBN: 978-5-9901789-1-5). Помимо этого телевизионная камера 2 снабжена оптической линзовой системой 3, не содержащей в своем составе зеркал.
Объектив оптической системы 3 обращен на тканеэквивалентный фантом 4 перпендикулярно его продольной оси. Выполнение тканеэквивалентного фантома 4 известно (см., например, упомянутый патент РФ №2410758, либо патент РФ №2289826, опубл. 20.12.2006). Этот тканеэквивалентный фантом 4 установлен внутри светозащитного кожуха 1 и обращен своей продольной осью на входное окно 5, выполненное из материала, непроницаемого для света, но пропускающего пучок 7 ионизирующего излучения, испускаемого источником 6 ионизирующего излучения.
Телевизионный детектор по настоящей полезной модели может далее содержать вычислительное средство 10, к которому соединительными кабелями 9 подключен выход телевизионной камеры 2. В качестве такого вычислительного средства может быть использован, к примеру, персональный компьютер либо специализированное устройство, выполненное на контроллере, процессоре и т.п. При любом выполнении вычислительное средство 10 может быть запрограммировано для вычисления геометрических размеров светящейся области 8 в тканеэквивалентном фантоме, возникающей при его облучении пучком 7 ионизирующего излучения и воспринимаемой телевизионной камерой 2. Специалистам понятно, что эта светящаяся область 8 простирается от входа пучка 7 ионизирующего излучения в тканеэквивалентный фантом 4 до пика Брэгга, за которым следует резкий спад интенсивности свечения (Н.В. Марков. «Дозиметрия импульсных пучков тяжелых ионов для радиобиологических исследований на ускорительном комплексе ИТЭФ-ТВН». Диссертация на соискание ученой степени к.ф.-м.н. НИЦ «Курчатовский Институт», Москва, 2014). Вычислительное средство 10 может быть далее запрограммировано для того, чтобы рассчитывать на основе вычисленных геометрических размеров величину дозы излучения, поглощенной тканеэквивалентным фантомом 4.
Телевизионный детектор ионизирующих излучений по настоящей полезной модели работает следующим образом.
Радиотерапевтический пучок 7 ионизирующего излучения (например, пучок протонов) излучается источником 6 ионизирующего излучения и через входное окно 5 светозащитного кожуха 1 попадает в тканеэквивалентный фантом 4. Слабое свечение, возникающее в тканеэквивалентном фантоме 4 в области 8 энерговыделения, характеризуется, в частности, длиной L с начальной координатой от входа в тканеэквивалентный фантом 4 до пика Брэгга. Это свечение через оптическую систему 3 воспринимается телевизионной камерой 2 и формирует изображение светящейся области 8 энерговыделения длиной L на ПЗС-матрице телевизионной камеры 2. Наличие линзовой оптической системы 3, обладающей высокой светосилой, обеспечивает стабильную визуализацию слабого свечения области 8 энерговыделения в тканеэквивалентном фантоме 4 под действием пучка 7 ионизирующего излучения.
Электронный блок телевизионной камеры 2 осуществляет формирование управляющих напряжений на ПЗС-матрице по алгоритму, объединяющему сигналы группы пикселей ПЗС-матрицы и дополнительно суммирующему кадры телевизионной камеры до того, как сигналы попадают в выходное устройство ПЗС-матрицы, т.е. до того, как к ним присоединяется шум считывания. Таким образом, сложение сигналов осуществляется без сложения шума, а шум добавляется лишь в выходном устройстве ПЗС-матрицы один раз на каждую сумму сигналов. В результате n-кратное сложение приводит к n-кратному росту отношения сигнал/шум, в отличие от роста в 
раз, как это осуществляется при суммировании сигналов с помощью специализированного программного обеспечения вне телевизионной камеры 2.
В данной полезной модели собственно телевизионный детектор ионизирующих излучений может быть дополнен вычислительным средством 10, на которое могут поступать сигналы с телевизионной камеры 2. Как уже отмечалось, вычислительное средство 10 может быть запрограммировано для вычисления геометрических размеров светящейся области 8 от входа пучка 7 ионизирующего излучения в тканеэквивалентный фантом 4 до пика Брэгга, и для расчета на этой основе величины дозы излучения, поглощенной тканеэквивалентным фантомом 4. Этот расчет величины поглощенной дозы выполняется по зависимости пробег-энергия с отображением результата на экране вычислительного средства 10 или на мониторе оператора, удаленном от вычислительного средства 10.
Телевизионный детектор ионизирующих излучений по настоящей полезной модели обладает следующими техническими характеристиками:
- рабочий спектральный диапазон: (0,6÷1,0) мкм;
- расчетная длина волны: 0,7 мкм;
- фокусное расстояние оптической системы 3: 4,29 мм;
- относительное отверстие оптической системы 3: 1:1;
- параксиальное увеличение: -0,0162;
- диагональ чувствительной области ПЗС-матрицы: 6,0 мм;
- размер пикселя фотоприемника ПЗС-матрицы: 0,0064 мм;
- минимальная рабочая освещенность матричного телевизионного ПЗС-фотоприемника при отношении сигнал/шум, равном 10, и знаменателе относительного отверстия, равном 1, при объединении 16 пикселей (4×4) в один и суммировании 16 кадров в один: ЕПЗС=3⋅10-5 лк;
- регистрируемая освещенность в тканеэквивалентном фантоме 4, создаваемая свечением области 8 энерговыделения: ЕЭН=(1,6÷2,4)⋅10-4 лк;
- габаритные размеры элементов телевизионного детектора ионизирующих излучений, расположенных в светозащитном кожухе: 460×380×70 мм;
- вес элементов телевизионного детектора ионизирующих излучений, расположенных в светозащитном кожухе: 4,5 кг.
Таким образом, телевизионный детектор ионизирующих излучений по настоящей полезной модели позволяет упростить конструкцию всего детектора, упростить оптическую систему, улучшить режимы работы телевизионной камеры, уменьшить габаритные размеры и массу с обеспечением портативности переносного устройства с малым временем подготовки и настройки детектора, осуществляемыми одним оператором.
Claims (6)
1. Телевизионный детектор ионизирующих излучений, содержащий:
- тканеэквивалентный фантом, предназначенный для приема пучка ионизирующего излучения;
- телевизионную камеру на ПЗС-матрице, снабженную оптической линзовой системой и выполненную с возможностью объединения сигналов от группы пикселей упомянутой ПЗС-матрицы и суммирования кадров до выходного каскада упомянутой ПЗС-матрицы;
- светозащитный кожух со входным окном из материала, непроницаемого для света, но пропускающего упомянутый пучок ионизирующего излучения;
- при этом упомянутый тканеэквивалентный фантом установлен внутри упомянутого светозащитного кожуха и обращен своей продольной осью на упомянутое входное окно, а объектив упомянутой оптической системы, которая вместе с упомянутой телевизионной камерой помещена внутрь упомянутого светозащитного кожуха, обращен на упомянутый тканеэквивалентный фантом перпендикулярно его продольной оси.
2. Детектор по п. 1, в котором выход упомянутой телевизионной камеры соединен с вычислительным средством, запрограммированным для вычисления геометрических размеров светящейся области, простирающейся от входа упомянутого пучка ионизирующего излучения в тканеэквивалентный фантом до пика Брэгга и воспринимаемой упомянутой телевизионной камерой, и для расчета на этой основе величины дозы излучения, поглощенной упомянутым тканеэквивалентным фантомом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017142905U RU179244U1 (ru) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | Телевизионный детектор ионизирующих излучений |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017142905U RU179244U1 (ru) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | Телевизионный детектор ионизирующих излучений |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU179244U1 true RU179244U1 (ru) | 2018-05-07 |
Family
ID=62105149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017142905U RU179244U1 (ru) | 2017-12-08 | 2017-12-08 | Телевизионный детектор ионизирующих излучений |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU179244U1 (ru) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995026513A1 (en) * | 1994-03-28 | 1995-10-05 | Keithley Instruments Inc. | Radiation dose mapping systems and methods |
| RU76465U1 (ru) * | 2008-05-06 | 2008-09-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Исследовательский Центр "Сниип" (Фгуп Ниц "Сниип") | Устройство для измерения дозы ионизирующих излучений |
-
2017
- 2017-12-08 RU RU2017142905U patent/RU179244U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995026513A1 (en) * | 1994-03-28 | 1995-10-05 | Keithley Instruments Inc. | Radiation dose mapping systems and methods |
| RU76465U1 (ru) * | 2008-05-06 | 2008-09-20 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Исследовательский Центр "Сниип" (Фгуп Ниц "Сниип") | Устройство для измерения дозы ионизирующих излучений |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| П. Рейнгардт-Никулин и др. "Развитие ионизационного монитора поперечного сечения протонного пучка линейного ускорителя ИЛИ РАН". Вопросы атомной науки и техники. Серия "Ядерно-физические исследования". 2010, N 2, (53), стр. 39-43. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20160135765A1 (en) | Active water phantom for three-dimensional ion beam therapy quality assurance | |
| Boivin et al. | Systematic evaluation of photodetector performance for plastic scintillation dosimetry | |
| Kroll et al. | Preliminary investigations on the determination of three‐dimensional dose distributions using scintillator blocks and optical tomography | |
| Klimov et al. | Preliminary results from the TUS ultra-high energy cosmic ray orbital telescope: Registration of low-energy particles passing through the photodetector | |
| JPWO2017158743A1 (ja) | 線量率測定装置及び放射線治療装置 | |
| Darafsheh et al. | Radiotherapy fiber dosimeter probes based on silver-only coated hollow glass waveguides | |
| CN109876308A (zh) | 用于测量辐射输出率和监测射束能量的设备和方法 | |
| US11402523B2 (en) | Scintillating detectors for quality assurance of a therapy photon beam | |
| RU179244U1 (ru) | Телевизионный детектор ионизирующих излучений | |
| US20230350086A1 (en) | Imaging system and methods of high resolution cherenkov dose images | |
| Maidment et al. | Analysis of signal propagation in optically coupled detectors for digital mammography: II. Lens and fibre optics | |
| WO2014189260A1 (ko) | 수평 및 회전 구동이 가능한 방사선 선량 측정 장치 및 그 방사선 검출 장치 | |
| RU2664840C1 (ru) | Детектор ионизирующих излучений | |
| Cheon et al. | Experiment of proof-of-principle on prompt gamma-positron emission tomography (PG-PET) system for in-vivo dose distribution verification in proton therapy | |
| Hsiao et al. | Develop a high energy proton beam position monitor using linear contact image sensor | |
| Staufer et al. | Development of a laser-wakefield Thomson x-ray source for x-ray fluorescence imaging | |
| Peters et al. | Prospects of silicon photomultipliers for ground-based cosmic ray experiments | |
| Liprandi | Development and performance evaluation of detectors in a Compton camera arrangement for ion beam range monitoring in particle therapy | |
| RU2654838C1 (ru) | Способ измерения энерговыделения от ионизирующих излучений | |
| Li et al. | An optimized optical fiber radiation dosimeter for radiotherapy | |
| Beierholm | Pulse-resolved radiotherapy dosimetry using fiber-coupled organic scintillators | |
| Yamamoto | Discovery of luminescence of water during radiation irradiation and application for medical physics | |
| Hobson et al. | Imaging the Energy Deposited by a 20 MeV Proton Beam using a Commercial Liquid Scintillator | |
| RU2208226C2 (ru) | Устройство для регистрации и изображения потоков быстрых нейтронов | |
| RU2675079C1 (ru) | Устройство для малоракурсной томографической диагностики параметров индуцированных плазменных образований в условиях ближнего космоса |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20191209 |