RU2069853C1 - Способ радиационного исследования внутренней структуры объектов - Google Patents

Способ радиационного исследования внутренней структуры объектов Download PDF

Info

Publication number
RU2069853C1
RU2069853C1 SU5021578A RU2069853C1 RU 2069853 C1 RU2069853 C1 RU 2069853C1 SU 5021578 A SU5021578 A SU 5021578A RU 2069853 C1 RU2069853 C1 RU 2069853C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
collimated
section
symmetry
cross
internal structure
Prior art date
Application number
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Сумбатович Шахиджанов
Original Assignee
Сергей Сумбатович Шахиджанов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Сумбатович Шахиджанов filed Critical Сергей Сумбатович Шахиджанов
Priority to SU5021578 priority Critical patent/RU2069853C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2069853C1 publication Critical patent/RU2069853C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

Использование: в области способов радиационного исследования внутренней структуры объектов. Сущность изобретения: исследуемый объект просвечивают коллимированным пучком рентгеновского излучения в режиме сканирования исследуемого объекта, пучок коллимирован фасонным коллимационным отверстием 2 - 5 вращающегося коллиматора 1, форма поперечного сечения коллимационного отверстия представляет собой фигуру, имеющую 2, 3 или более равноотстоящих осей симметрии, причем размеры пучка вдоль каждой оси симметрии отличны от его размеров в перпендикулярном данной оси направлении, при обработке сигнала детектора 13 с помощью фильтра 15 выделяют составляющую на частоте, кратной частоте вращения коллиматора соответственно количеству осей симметрии поперечного сечения. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к области радиационных методов исследования внутренней структуры объектов с получением теневых изображений.
Известны способы исследования внутренней структуры объектов, заключающиеся в просвечивании исследуемого объекта расходящимся пучком рентгеновского излучения и получении на соответствующей системе отображения теневого изображения внутренней структуры исследуемого объекта /1/.
Недостатком способов с использованием широкого расходящегося пучка является невозможность достижения достаточно высокой чувствительности к маломерным деталям внутренней структуры объекта (дефекты, включения) без сопутствующего усложнения рентгеновской аппаратуры, например за счет применения микрофокусных источников.
Наиболее близким техническим решением является способ исследования внутренней структуры объектов, заключающийся в получении теневых проекций сечений исследуемого объекта путем его сканирования коллимированным пучком рентгеновского излучения и детектировании прошедшего через объект излучения детектором, который формирует электрические сигналы, представляющие соответствующие теневые проекции /2/.
Этот известный способ положен в основу рентгеновской вычислительной томографии, согласно которому с помощью полученных с различных угловых направлений теневых проекций вычислительными средствами восстанавливают изображение сканируемого слоя исследуемого объекта.
В известном способе получаемое пространственное разрешение в получаемых теневых проекциях определяется в первую очередь размерами коллимированного пучка и/или детектора в направлении сканирования, т.е. при наличии в исследуемом объекте более мелких деталей структуры последние могут не выявляться в получаемой теневой проекции. Уменьшение же размеров пучка и/или детектора приводит к снижению регистрируемой интенсивности излучения, необходимости увеличения времени набора информации, что, в свою очередь, вызывает увеличение шумовой составляющей сигнала согласно закону 1/f, где f - полоса пропускания системы детектирования, и соответствующему снижению чувствительности.
Задача изобретения заключается в повышении пространственного разрешения получаемых теневых проекций за обычные пределы, задаваемые размерами коллимированного пучка и/или детектора, и повышении чувствительности обнаружения деталей структуры.
Технический результат от решения данной задачи заключается в возможности выделения более мелких деталей внутренней структуры исследуемых объектов и, соответственно, повышении информативности проводимого исследования.
Согласно изобретению поставленная задача решена так, что в способе радиационного исследования внутренней структуры объектов, заключающимся в том, что производят получение теневых проекций сечений исследуемого объекта путем его сканирования коллимированным пучком рентгеновского излучения и детектирования прошедшего через объект излучения с формированием электрических сигналов, пучок коллимируют с получением поперечного сечения, имеющего не менее двух осей симметрии при различных размерах пучка в направлении каждой оси симметрии и в перпендикулярном к ней направлении, во время сканирования коллимированный пучок вращают вокруг оси, проходящей через точку пересечения осей симметрии поперечного сечения пучка перпендикулярно к его плоскости, и при формировании электрического сигнала выделяют составляющую не менее чем на второй гармонике частоты вращения коллимированного пучка, которую используют для построения теневой проекции.
Более конкретно, пучок коллимируют с получением поперечного сечения, имеющего две перпендикулярные или три пересекающиеся под углом 60o оси симметрии, и выделяют составляющую электрического сигнала соответственно на второй или третьей гармонике частоты вращения коллимированного пучка.
Такое техническое решение позволяет получать сигналы, характеризующие местоположение и размеры деталей внутренней структуры исследованного объекта при их размерах, даже существенно меньших диаметра захватываемой вращающимся пучком зоны. При относительно больших размерах деталей решение позволяет надежно выделить местоположение границ таких деталей в направлении сканирования.
Выделение составляющей формируемого детектором электрического сигнала на высших (≥2) гармониках частоты вращения коллимированного пучка позволяет устранить ограничения по чувствительности, обусловленные шумами типа 1/f.
На фиг. 1 4 приведены возможные формы коллиматоров для формирования просвечивающего рентгеновского пучка, на фиг. 5 схема рентгеновской установки для осуществления способа и на фиг. 6 диаграммы, поясняющие процесс формирования сигналов в данном способе.
Способ радиационного исследования внутренней структуры объектов реализуют следующим образом.
Существенным аспектом данного способа является формирование просвечивающего пучка рентгеновского излучения с фасонным поперечным сечением, имеющим две перпендикулярные А1 А2 (фиг. 1 3) или три пересекающиеся под углом 60o А3 А5 (фиг. 4) оси симметрии. Такие пучки можно сформировать с помощью показанных на фиг. 1 4 коллиматоров 1 с соответствующими фигурными коллимационными отверстиями 2 5. При этом отверстие 2 коллиматора 1 на фиг. 1 имеет форму вытянутого прямоугольника, отверстие 3 коллиматора 1 на фиг. 2 - форму эллипса, отверстие 4 коллиматора 1 на фиг. 3 форму гантели и отверстие 5 коллиматора 1 на фиг. 4 трехлучевую форму. Общим для всех коллимационных отверстий 2 5 является то, что для каждой оси симметрии А1 А2, А3 А5 размеры пучка вдоль соответствующей оси и в перпендикулярном к ней направлении неодинаковы.
Вторым существенным аспектом данного способа является приведение формируемого рентгеновского пучка с фасонным поперечным сечением во вращение вокруг оси, проходящей через точку пересечения соответствующих осей А1 А2, А3 А5 перпендикулярно к плоскости поперечного сечения коллимационных отверстий 2 5.
Третьим существенным аспектом способа является выделение из сигнала детектора составляющей на второй или третьей гармонике частоты вращения коллимированного пучка соответственно с количеством осей симметрии поперечных сечений коллимационных отверстий 2 4 и 5, причем выделенную составляющую используют для построения теневой проекции.
Технические средства реализации способа в целом поясняет фиг. 5, на которой приведена схема рентгеновской установки, содержащей рентгеновский излучатель 6, в выходной диафрагме 7 которого на подшипниках 8 установлен коллиматор 1 (рассматривается вариант с использованием одного из коллиматоров в соответствии с фиг. 1 3), который является ротором миниатюрного электродвигателя, статор 9 которого подключен к генератору 9, приводящему электродвигатель во вращение с частотой F.
Исследуемый объект 10 установлен на держателе 11, совершающем линейное перемещение под действием привода 12.
Прошедший через исследуемый объект 10 вращающийся с частотой F коллимированный рентгеновский пучок падает на коллимированный детектор 13, электрический сигнал которого через предусилитель 14 поступает на фильтр 15 для выделения составляющей сигнала на частоте 2F. Выделенная фильтром 15 составляющая через усилитель 16 поступает, например, на вход "у" двухкоординатного индикаторного блока 17, вход "х" которого подключен к сигнальному выходу привода 12.
Характер сигналов, формирующихся на экране индикаторного блока 17 при сканировании объекта 10 вращающимся коллимированным рентгеновским пучком и прохождении зон, занимаемых относительно крупной 18 и относительно малой 19 деталями внутренней структуры объекта 10, поясняет фиг. 6. Для упрощения восприятия на верхней диаграмме фиг. 6 показаны включения или раковины с четкими боковыми границами и одинаковой толщиной в перпендикулярном направлению перемещения пучка направлении. Кружками показаны различные положения зоны, захватываемой вращающимся поперечным сечением пучка при прохождении деталей 18 и 19 внутренней структуры объекта 10.
При перемещении вращающегося пучка по области однородной плотности исследуемого объекта 10 фильтр 15 не выделяет составляющей электрического сигнала детектора 13 на частоте 2F, т.е. на индикаторном блоке по оси "у" сигнала нет. Так продолжается до точки Х1, в которой захватываемая пучком зона начинает входить в зону, занимаемую деталью 18 внутренней структуры объекта 10.
Если указанная деталь 18 является раковиной, то интенсивность регистрируемого детектором излучения начинает возрастать по мере вхождения занимаемой пучком зоны в область детали 18. При этом указанное увеличение будет иметь периодический характер с частотой 2F, т.е. на выходе фильтра 15 появится постепенно увеличивающийся по амплитуде сигнал, отображаемый на индикаторном блоке 17. Рост сигнала будет продолжаться до вхождения захватываемой пучком зоны в область детали 18 на четверть указанной зоны, после чего сигнал на выходе фильтра начнет уменьшаться и станет равным нулю в точке Х2, т.е. при вхождении зоны пучка в область детали 18 наполовину. Таким образом, на участке Х1 Х2 форма сигнала на выходе фильтра 15 имеет вид положительной полуволны.
При дальнейшем продвижении захватываемой пучком зоны в область детали 18 на участке Х2 Х3, т.е. до полного вхождения зоны пучка в область детали 18, фильтр 15 формирует выходной сигнал в виде отрицательной полуволны.
Далее на участке Х3 Х4 захватываемая пучком зона снова перемещается по области однородной плотности, и фильтр 15 выходного сигнала не формирует.
На участке Х4 Х6 зона пучка начинает входить в область большей плотности, и процесс формирования сигнала фильтром возобновляется, но в обратном порядке, т. е. на участке Х4 Х5 формируется отрицательная полуволна, а на участке Х5 Х6 положительная.
При прохождении зоной пучка маломерной детали 19 внутренней структуры объекта 10 сигнал формируется следующим образом.
В точке Х7 контактирования захватываемой пучком зоны с границей детали 19 на выходе фильтра 15 появляется выходной сигнал, который растет до точки Х8, в которой зона пучка полностью перекрывает (по направлению "х") деталь 19. Затем сигнал варьируется незначительно с возможным провалом в центре в зависимости от точного геометрического взаимного расположения детали 19 и зоны пучка вплоть до точки Х9, в которой захватываемая пучком зона начинает выходить из области детали 19. Затем идет спадание сигнала до точки Х10 полного выхода зоны пучка из области детали 19.
Приведенные на фиг. 6 диаграммы показывают, что предлагаемым способом можно точно определить границы деталей внутренней структуры объекта с относительно большими размерами, установить вид детали (пустота или более плотное включение) по характеру формирования сигналов при вхождении в деталь и при выходе из нее, выявить мелкие детали структуры и определить их координаты.
Аналогичным образом реализуется способ и с тремя осями симметрии поперечного сечения рентгеновского пучка и фильтром, пропускающим составляющую сигнала с частотой 3F.
Способ может быть реализован и при других количествах осей симметрии, в том числе и кратных простым числам. Например, при шестилучевом поперечном сечении пучка сигнал можно выделять на частотах 2F, 6F, 12F.

Claims (2)

  1. Способ радиационного исследования внутренней структуры объектов, заключающийся в том, что производят получение по меньшей мере одной теневой проекции сечения исследуемого объекта путем его сканирования коллимированным пучком рентгеновского излучения и детектирования прошедшего через объект излучения с формированием электрических сигналов, отличающийся тем, что пучок коллимируют с получением поперечного сечения, имеющего не менее двух осей симметрии при различных размерах пучка в направлении каждой оси симметрии и в перпендикулярном к ней направлении, во время сканирования коллимированный пучок вращают вокруг оси, проходящей через точку пересечения осей симметрии поперечного сечения пучка перпендикулярно к его плоскости, и при формировании электрического сигнала выделяют составляющую не менее чем на второй гармонике частоты вращения коллимированного пучка, которую используют для построения теневой проекции.
  2. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пучок коллимируют с получением поперечного сечения, имеющего две перпендикулярные или три пересекающиеся под углом 60o оси симметрии, и выделяют составляющую электрического сигнала соответственно на второй или третьей гармонике частоты вращения коллимированного пучка.
SU5021578 1992-01-13 1992-01-13 Способ радиационного исследования внутренней структуры объектов RU2069853C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5021578 RU2069853C1 (ru) 1992-01-13 1992-01-13 Способ радиационного исследования внутренней структуры объектов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5021578 RU2069853C1 (ru) 1992-01-13 1992-01-13 Способ радиационного исследования внутренней структуры объектов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2069853C1 true RU2069853C1 (ru) 1996-11-27

Family

ID=21594106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5021578 RU2069853C1 (ru) 1992-01-13 1992-01-13 Способ радиационного исследования внутренней структуры объектов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2069853C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2503061C2 (ru) * 2008-01-31 2013-12-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Автоматическая трехмерная сегментация изображения сердца по короткой оси, полученного методом магнитно-резонансной томографии с отложенным контрастированием

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Клюев В.В. и др. Промышленная радиационная интроскопия.- М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 5 - 8. Патент Великобритании N 1283915, кл. H5R, 1972. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2503061C2 (ru) * 2008-01-31 2013-12-27 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Автоматическая трехмерная сегментация изображения сердца по короткой оси, полученного методом магнитно-резонансной томографии с отложенным контрастированием

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3106640A (en) Radiant energy apparatus for investigating selected areas of the interior of objectsobscured by dense material
US4600998A (en) System for the non-destructive testing of the internal structure of objects
US4870670A (en) X-ray scanner with secondary radiation detector
US4825454A (en) Tomographic imaging with concentric conical collimator
RU2532495C1 (ru) Сканирующее устройство и способ визуализации с обратнорассеянным пучком излучения
US4103677A (en) Ultrasonic camera
US3769507A (en) Dynamic radiography
JPH0628657B2 (ja) パルス伝送スペクトル測定装置
JP2001269331A (ja) 検査域におけるパルス運動量移動スペクトルを決定するコンピュータ断層撮影装置
JPH01500968A (ja) 断層像形成方法及び装置
CN1207558C (zh) 一种反散射式x射线扫描仪
EP2703849A1 (en) Back-scatter human body security inspection system and scanning method thereof to detect radioactive matter
US4345158A (en) Tomographic apparatus for the production of transverse layer images
RU2069853C1 (ru) Способ радиационного исследования внутренней структуры объектов
JPH02172446A (ja) コンピユータトモグラフ
JPS6283772A (ja) X線像形成装置
RU2069854C1 (ru) Рентгеновский вычислительный томограф
US4331872A (en) Method for measurement of distribution of inclusions in a slab by electron beam irradiation
JP2890309B2 (ja) 形態及び機能画像化装置
US4091289A (en) Radiography
JP2638875B2 (ja) 骨塩定量分析装置
RU2146814C1 (ru) Радиационный вычислительный интровибровизор
JP3174621B2 (ja) 産業用ct装置とそのスキャノグラム撮影方法
JPS6049280A (ja) X線検出器
RU2114419C1 (ru) Способ радиационной вычислительной вибротомографии