RU2290627C1 - Method of radiography of objects - Google Patents
Method of radiography of objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2290627C1 RU2290627C1 RU2005110966/28A RU2005110966A RU2290627C1 RU 2290627 C1 RU2290627 C1 RU 2290627C1 RU 2005110966/28 A RU2005110966/28 A RU 2005110966/28A RU 2005110966 A RU2005110966 A RU 2005110966A RU 2290627 C1 RU2290627 C1 RU 2290627C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- luminescent
- screen
- transducer
- radiation
- neutron
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к методам исследования внутренней структуры объектов, а именно к анализу объектов радиационными методами, например с помощью нейтронного, рентгеновского или гамма-излучения.The invention relates to methods for studying the internal structure of objects, namely to the analysis of objects by radiation methods, for example using neutron, x-ray or gamma radiation.
Известны способы для исследования внутренней структуры объектов, в которых просвечивают исследуемый объект расходящимся пучком рентгеновского излучения и получают на соответствующей системе отображения теневое изображение внутренней структуры исследуемого объекта. Клюев В.В. и др. Промышленная радиационная интроскопия. М.: Энергоатомиздат, 1985, с.5-8.Known methods for studying the internal structure of objects in which the investigated object is translucent by a diverging x-ray beam and receive on the corresponding display system a shadow image of the internal structure of the studied object. Klyuev V.V. et al. Industrial radiation introscopy. M .: Energoatomizdat, 1985, p. 5-8.
Недостатком способов с использованием широкого расходящегося пучка является низкая эффективность использования пучка из-за отсутствия двухкоординатных приемников излучения и, вследствие этого, увеличение времени облучения и поглощенной дозы. Реализация таких способов не возможна без сопутствующего усложнения аппаратуры.The disadvantage of methods using a wide diverging beam is the low efficiency of the beam due to the lack of two-dimensional radiation detectors and, as a result, an increase in the exposure time and the absorbed dose. The implementation of such methods is not possible without the accompanying complication of the equipment.
Известным 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. Патент Великобритании №1283915, МПК: G 01 N 23/08, 1975 г.A well-known technical solution is a method for studying the internal structure of objects, which consists in obtaining shadow projections of sections of the studied object by scanning it with a collimated x-ray beam and detecting the radiation transmitted through the object by a detector that generates electrical signals representing the corresponding shadow projections. UK patent No. 1283915, IPC: G 01 N 23/08, 1975
Этот 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.This method is the basis of X-ray computed tomography, according to which, using the shadow projections obtained from various angular directions, computing means are used to reconstruct the image of the scanned layer of the object under study.
В известном способе получаемое пространственное разрешение в теневых проекциях определяется, в первую очередь, размерами коллимированного пучка и/или детектора в направлении сканирования, т.е. при наличии в исследуемом объекте мелких деталей структуры, последние могут не выявляться в получаемой теневой проекции.In the known method, the spatial resolution obtained in the shadow projections is determined, first of all, by the dimensions of the collimated beam and / or detector in the scanning direction, i.e. if there are small details of the structure in the studied object, the latter may not be detected in the resulting shadow projection.
Известен способ радиационного исследования внутренней структуры объектов, заключающийся в том, что получают, по меньшей мере, одну теневую проекцию сечения исследуемого объекта путем его сканирования коллимированным пучком рентгеновского излучения, детектируют прошедшее через объект излучение и формируют электрические сигналы, при этом исследуемый объект и коллимированный пучок перемещают относительно друг друга. Патент Российской Федерации №2069853, МПК: G 01 N 23/08, 1996.A known method of radiation research of the internal structure of objects, which consists in the fact that at least one shadow projection of the cross section of the object under study is obtained by scanning it with a collimated x-ray beam, the radiation transmitted through the object is detected and electrical signals are generated, while the object under study and the collimated beam move relative to each other. Patent of the Russian Federation No. 2069853, IPC: G 01 N 23/08, 1996.
Известен способ нейтронной радиографии, основанный на преобразовании излучения быстрых нейтронов в оптическое излучение, при котором нейтроны, излучаемые генератором, образуют протоны отдачи в люминесцентном экране, которые возбуждают оптическое свечение экрана, оптическое излучение усиливают и записывают на ПЗС-матрицу (прибор с зарядовой связью). К.К.Шварц, З.А.Грант, Т.К.Меже, М.М.Грубе. Термолюминесцентная дозиметрия. Изд. Рига, "Зинатне", 1968 г.There is a known method of neutron radiography, based on the conversion of fast neutron radiation into optical radiation, in which neutrons emitted by the generator form recoil protons in a luminescent screen that excite the optical glow of the screen, the optical radiation is amplified and recorded on a CCD (charge-coupled device) . K.K.Schwartz, Z.A. Grant, T.K. Mezhe, M.M. Grube. Thermoluminescent dosimetry. Ed. Riga, Zinatne, 1968
Эффективность использования генерируемых нейтронов в данном способе не превышает 1%. Собственные шумы ПЗС-матрицы и фоновые излучения снижают качество радиографического изображения.The efficiency of using generated neutrons in this method does not exceed 1%. The intrinsic noise of the CCD and background radiation reduce the quality of the radiographic image.
Известен способ нейтронной радиографии, основанный на преобразовании излучения быстрых нейтронов в оптическое излучение, при котором нейтроны, излучаемые генератором, образуют протоны отдачи в люминесцентном экране, которые возбуждают оптическое свечение экрана из набора пластин, оптическое изображение в каждой пластине экрана запоминают и раздельно считывают в фотоприемник.There is a known method of neutron radiography, based on the conversion of fast neutron radiation into optical radiation, in which neutrons emitted by the generator form recoil protons in a luminescent screen that excite the optical glow of the screen from a set of plates, the optical image in each screen plate is stored and separately read into a photodetector .
Известен способ нейтронной радиографии, основанный на преобразовании первичного излучения в оптическое с помощью люминесцентного экрана-преобразователя, в котором протоны отдачи возбуждают свечение, а изображение с экрана направляют в фотоприемник. Патент Российской Федерации №2208226, МПК: G 01 N 23/05, 2003 г. Прототип. Прототип не позволяет получить яркого изображения и работает только на нейтронном пучке. Настоящее изобретение устраняет недостатки аналогов и прототипа.A known method of neutron radiography, based on the conversion of primary radiation into optical using a luminescent screen transducer, in which recoil protons excite a glow, and the image from the screen is sent to a photodetector. Patent of the Russian Federation No. 2208226, IPC: G 01 N 23/05, 2003. Prototype. The prototype does not allow to obtain a bright image and works only on a neutron beam. The present invention eliminates the disadvantages of analogues and prototype.
Изобретение направлено на повышение эффективности использования быстрых нейтронов, уменьшение времени экспозиции, уменьшение влияния фонового сигнала, улучшение качества принимаемых изображений, повышение производительности процесса, получение изображений не только в нейтронном потоке, но и в рентгеновском и гамма-излучениях.The invention is aimed at increasing the efficiency of using fast neutrons, reducing the exposure time, reducing the influence of the background signal, improving the quality of received images, increasing the productivity of the process, obtaining images not only in the neutron flux, but also in x-ray and gamma radiation.
Техническим результатом изобретения является повышение пространственного разрешения, расширение функциональных возможностей, одновременная регистрация различных видов проникающего излучения: быстрых нейтронов, и/или тепловых нейтронов, и/или рентгеновских и гамма лучей.The technical result of the invention is to increase spatial resolution, expand the functionality, simultaneously register various types of penetrating radiation: fast neutrons, and / or thermal neutrons, and / or x-rays and gamma rays.
Технический результат достигается тем, что в способе нейтронной радиографии, основанном на преобразовании первичного излучения в оптическое с помощью люминесцентного экрана-преобразователя, в котором протоны отдачи возбуждают свечение, выделяют на экране-преобразователе фотоны, возникшие только по ходу первичного нейтронного излучения источника, которые направляют в фотоприемник, используют конический пучок нейтронов, а выделенный световой поток усиливают и направляют на ПЗС-матрицу, при этом в качестве люминесцентного экрана-преобразователя используют пластину, на поверхности которой расположен конденсор или в качестве люминесцентного экрана-преобразователя используют волоконно-оптический усеченный конус или усеченную пирамиду, набранные из люминесцентных волокон виде усеченных конусов или усеченных пирамид.The technical result is achieved by the fact that in a neutron radiography method based on the conversion of primary radiation into optical radiation using a luminescent transducer screen, in which recoil protons excite a glow, photons are generated on the transducer screen that appear only along the source’s primary neutron radiation, which direct a conical neutron beam is used in the photodetector, and the extracted luminous flux is amplified and sent to the CCD matrix, while as a luminescent screen verters plate is used, the surface of which is a condenser or as a luminescent screen converter using an optical fiber truncated cone or truncated pyramid, recruited from the fluorescent fiber form of truncated cones or truncated pyramids.
В качестве люминесцентного экрана-преобразователя используют пластину из люминесцирующего полистирола.As a luminescent screen-converter, a plate of luminescent polystyrene is used.
В качестве люминесцентного экрана-преобразователя используют пластину из материала чувствительного к рентгеновскому и гамма-излучениям.A plate made of a material sensitive to x-ray and gamma radiation is used as a luminescent screen transducer.
В качестве люминесцентного экрана-преобразователя используют пластину из люминесцирующего полистирола с добавкой бора.A luminescent polystyrene plate with the addition of boron is used as a luminescent screen transducer.
В качестве люминесцентного экрана-преобразователя используют люминесцентный оптически прозрачный волоконный модуль из сцинтиллирующих волокон.A luminescent optically transparent fiber module made of scintillating fibers is used as a luminescent screen transducer.
В качестве люминесцентного экрана-преобразователя используют люминесцентный оптически прозрачный волоконный модуль, в котором каждое из волокон составлено из отрезков волокон, чувствительных к различным видам излучений и излучающих свет в различных участках оптического спектра.A luminescent optically transparent fiber module is used as a luminescent screen-converter, in which each of the fibers is composed of pieces of fibers that are sensitive to different types of radiation and emit light in different parts of the optical spectrum.
Сущность изобретения поясняется на фиг.1, фиг.2 и фиг.3The invention is illustrated in figure 1, figure 2 and figure 3
На фиг.1 представлена оптическая схема радиографического детектора для конического нейтронного пучка, где: 1 - источник быстрых нейтронов, 2 - экран-преобразователь, 3 - конденсор, 4 - отклоняющее зеркало, 5 - входной объектив, 6 - усилитель изображения, 7 - масштабирующий объектив, 8 - ПЗС-матрица, 9 - диафрагма.Figure 1 presents the optical diagram of a radiographic detector for a conical neutron beam, where: 1 - a source of fast neutrons, 2 - a screen converter, 3 - a condenser, 4 - a deflecting mirror, 5 - an input lens, 6 - an image amplifier, 7 - scaling lens, 8 - CCD, 9 - aperture.
На фиг.2 представлена оптическая схема радиографического детектора для конического нейтронного пучка, где 2а - экран-преобразователь, выполненный в виде волоконно-оптической усеченного конуса или усеченной пирамиды.Figure 2 presents the optical diagram of a radiographic detector for a conical neutron beam, where 2 a is a transformer screen made in the form of a fiber-optic truncated cone or a truncated pyramid.
На фиг.3 представлена оптическая схема регистрации проникающих излучений для конусного пучка, где: 2б - комбинированный люминесцентный экран-преобразователь, 10 - проекционный объектив со светофильтром.Figure 3 presents the optical registration scheme of penetrating radiation for a conical beam, where: 2 b is a combined luminescent screen converter, 10 is a projection lens with a light filter.
Способ основан на преобразовании в экранах-преобразователях 2, 2а, 2б ионизирующего излучения в оптическое излучение.The method is based on the conversion in the screen-
В случае конического пучка трехлинзовый конденсор 3 и диафрагма 9 (фиг.1) обеспечивают прохождение через оптическую систему только тех световых лучей, которые в экране-преобразователе 2 распространяются в направлении лучей, испускаемых источником быстрых нейтронов 1.In the case of a conical beam, the three-lens condenser 3 and the diaphragm 9 (Fig. 1) ensure that only those light rays that propagate in the
Конденсор 3 рассчитан в приближении точечного источника ионизирующего излучения для заданного расстояния между источником быстрых нейтронов 1 и экраном-преобразователем 2, а также между экраном-преобразователем 2 и входным объективом 5 с учетом коэффициента преломления материала экрана-преобразователя 2 и спектра его излучения, а также коэффициента преломления материала конденсора 3. Конденсор 3 предназначен для сохранения пространственного разрешения в случае конического пучка нейтронного излучения. При облучении экрана-преобразователя 2 пучком быстрых нейтронов происходит преобразование нейтронного излучения в световое излучение. При этом геометрические продолжения всех световых треков сходятся в точку, совпадающую с положением источника нейтронов 1.The capacitor 3 is calculated in the approximation of a point source of ionizing radiation for a given distance between the fast neutron source 1 and the
Возможно использование волоконно-оптического люминесцентного экрана-преобразователя 2а (фиг.2), выполненного в виде усеченной пирамиды или усеченного конуса и проекционной оптики. Люминесцентные волокна, из которых состоит экран-преобразователь 2а, также имеют форму усеченной пирамиды или усеченного конуса.It is possible to use a fiber-optic luminescent screen-transducer 2 a (Fig.2), made in the form of a truncated pyramid or a truncated cone and projection optics. Fluorescent fibers consisting
Оси волокон экрана-преобразователя 2а пересекаются в месте расположения нейтронного источника 1. Прямоугольное сечение (около 1×1 мм) волокон обеспечивает достаточно высокую (примерно 90%) плотность их упаковки в экране. В случае конических волокон плотность их упаковки в экране 2а ниже. Ниже оказывается и эффективность регистрации. Волокна экрана-преобразователя 2а изготовлены из полистирола и имеют светоотражающую оболочку.The axis of the fibers of the screen of the
Макетный образец детектора нейтронов имеет экран с входным сечением 150×150 мм и выходным сечением около 200×200 мм. Протяженность экрана вдоль нейтронного пучка составляет 100 мм. Оптическое изображение, возникающее в экране-преобразователе 2а в результате облучения быстрыми нейтронами, переносится по волокнам на поверхность, обращенную в сторону проекционного объектива 5, а затем с его помощью - на усилитель изображения 6 и далее с помощью масштабирующего объектива 7 на ПЗС-матрицу 8. В отличие от известных приемников других типов, устройство с волоконно-оптическим экраном-преобразователем 2а является более универсальным, так как его конструкция обеспечивает возможность использования различных типов экранов: дисперсных экранов при регистрации быстрых нейтронов, а также люминесцентных экранов для тепловых нейтронов и рентгеновского излучения.The prototype model of the neutron detector has a screen with an input section of 150 × 150 mm and an output section of about 200 × 200 mm. The length of the screen along the neutron beam is 100 mm. The optical image that arises in the
Источник быстрых нейтронов 1 располагают в точке, лежащей на нормали к центру люминесцентного экрана-преобразователя 2 и 2а. Исследуемый образец (не показан) устанавливают между источником 1 и экраном-преобразователем 2 и 2а. В экране-преобразователе 2 и 2а проникающие виды излучения преобразуются в оптическое излучение.The source of fast neutrons 1 is located at a point lying normal to the center of the luminescent screen of the
При регистрации быстрых нейтронов экран-преобразователь 2 выполнен из люминесцирующего полистирола.When registering fast neutrons, the
При регистрации тепловых нейтронов - из люминесцирующего полистирола с добавками бора. При регистрации рентгеновского и гамма-излучений он выполняется из прозрачных сцинтилляторов, предназначенных для регистрации этих видов излучения: германат висмута, иттриевый гранат и др. Эффективность регистрации обеспечивается протяженностью экрана-преобразователя 2 вдоль направления распространения излучения.When registering thermal neutrons - from luminescent polystyrene with boron additives. When registering x-ray and gamma radiation, it is made of transparent scintillators designed to detect these types of radiation: bismuth germanate, yttrium garnet, etc. The registration efficiency is provided by the length of the
При облучении экрана-преобразователя 2а пучком ионизирующего излучения происходит преобразование этого излучения в световое излучение. Каждый луч излучения, прошедший через образец, создает в экране-преобразователе 2 за время экспозиции прямолинейный трек, точки которого излучают сферически изотропный световой поток. При этом геометрические продолжения всех световых треков сходятся в точку, совпадающую с положением источника нейтронов 1. Для экрана-преобразователя 2 конечной толщины проекционная оптика в отсутствии конденсора 3 изображает трек в форме штриха, длина которого пропорциональна, с одной стороны, тангенсу внеосевого угла, под которым трек виден из центра объектива, а, с другой стороны, - толщине экрана-преобразователя 2, что приводит к потере пространственного разрешения в периферийных зонах приемника. Для того чтобы этого не происходило, в описываемом приемнике после экрана-преобразователя 2 и установлен линзовый конденсор 3. Его назначение - построить в центре входной апертуры (зрачка) входного проекционного объектива 5 изображение точки, в которой пересекаются экранные треки. Входная апертура при этом играет роль диафрагмы 9, препятствуя прохождению световых лучей, распространяющихся в направлениях, не проходящих через источник быстрых нейтронов 1.
Кроме того, входная апертура определяет количество света, проходящего через входной проекционный объектив 5. В случае идеального точечного источника быстрых нейтронов 1 каждый трек будет отображен на ПЗС-матрице 8 в виде пятна достаточно малого размера и размером, пропорциональным светосиле входного проекционного объектива 5.In addition, the input aperture determines the amount of light passing through the
В случае источника быстрых нейтронов 1 конденсор 3 рассчитан, исходя из того, что расстояние от люминесцентного экрана-преобразователя 2 до нейтронного источника 1 составляет 500 мм, а люминесцентный экран-преобразователь 2 диаметром 200 мм и толщиной 100 мм изготовлен из люминесцирующего полистирола. Полная длина детектора составляет 1170 мм. Способ эффективен для осуществления радиографии, как в коническом пучке быстрых нейтронов, так и в случае комбинированного излучения. При облучении комбинированного экрана-преобразователя 2б потоком быстрых нейтронов и/или рентгеновского излучения происходит преобразование нейтронного и/или рентгеновского излучения в световое излучение. Способ основан и на использовании комбинированного (фиг.3) люминесцентного экрана-преобразователя 2б, преобразовании разных падающих видов излучения в самостоятельные световые потоки различного спектрального состава, их разделении отклоняющим зеркалом 4.In the case of a fast neutron source 1, the capacitor 3 is calculated on the basis that the distance from the
Отклоняющим зеркалом 4 разделяют и направляют световые потоки на проекционные объективы с соответствующими светофильтрами 10 по каналам каждого вида излучения. Затем световой поток попадает на усилитель изображения 6 и далее с помощью масштабирующего объектива 7 на ПЗС-матрицу 8. Изображения формируются в различных областях оптического спектра с помощью комбинированного люминесцентного экрана-преобразователя 2б. Избирательность регистрации того или иного изображения обеспечивается соответствующими светофильтрами, установленными на проекционные объективы 5. В отличие от известных приемников других типов, устройство с волоконно-оптическим экраном-преобразователем 2б является универсальным, так как его конструкция обеспечивает возможность использования различных типов экранов: дисперсных экранов при регистрации быстрых нейтронов, а также люминесцентных экранов для тепловых нейтронов и рентгеновского излучения.The deflecting
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005110966/28A RU2290627C1 (en) | 2005-04-15 | 2005-04-15 | Method of radiography of objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005110966/28A RU2290627C1 (en) | 2005-04-15 | 2005-04-15 | Method of radiography of objects |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005110966A RU2005110966A (en) | 2006-10-20 |
RU2290627C1 true RU2290627C1 (en) | 2006-12-27 |
Family
ID=37437679
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005110966/28A RU2290627C1 (en) | 2005-04-15 | 2005-04-15 | Method of radiography of objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2290627C1 (en) |
-
2005
- 2005-04-15 RU RU2005110966/28A patent/RU2290627C1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005110966A (en) | 2006-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8003949B2 (en) | Multiple screen detection systems | |
US5712483A (en) | X-ray grid-detector apparatus | |
JP3569227B2 (en) | Method and system for radiographic imaging using gamma and x-ray beams | |
WO2012093526A1 (en) | Radiation detector | |
US6479829B1 (en) | Apparatus and method for detecting radiation that uses a stimulate phosphor | |
JP2008051626A (en) | Line sensor, line sensor unit and radiation nondestructive inspection system | |
JP2006329905A (en) | Line sensor, line sensor unit, and radiation nondestructive inspection system | |
RU2290627C1 (en) | Method of radiography of objects | |
JP3894351B2 (en) | Radiation measuring apparatus using stimulable phosphor and measuring method thereof | |
US4636644A (en) | Anti-parallax scintillator system for use with penetrating ionizing radiation | |
JPH05345041A (en) | High-energy radiation detector equipment | |
JP4771265B2 (en) | Radiation and neutron image detector | |
RU2290666C1 (en) | Detector of penetrating radiations | |
RU2293971C2 (en) | Radiography and tomography device | |
RU2288466C1 (en) | Device for carrying out radiographic and tomographic examination | |
RU2290664C1 (en) | Detector of penetrating radiations | |
RU49625U1 (en) | DEVICE FOR RADIOGRAPHY AND TOMOGRAPHY | |
JPH10319122A (en) | Radiation image pick-up device | |
RU53457U1 (en) | Radiant Detector | |
Shao et al. | Scintillating fiber optics for X-ray radiation imaging | |
US7122823B2 (en) | Thick clear crystal photostimulable phosphor plate for X-ray imaging | |
RU49626U1 (en) | Radiant Detector | |
RU50314U1 (en) | DEVICE FOR RADIOGRAPHY AND TOMOGRAPHY | |
RU2208226C2 (en) | Device to register and present fast neutron flux | |
RU2386148C1 (en) | Prismatic detector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110416 |