RU2619852C1 - Способ наносекундной микродозовой рентгеновской диагностики - Google Patents
Способ наносекундной микродозовой рентгеновской диагностики Download PDFInfo
- Publication number
- RU2619852C1 RU2619852C1 RU2016102228A RU2016102228A RU2619852C1 RU 2619852 C1 RU2619852 C1 RU 2619852C1 RU 2016102228 A RU2016102228 A RU 2016102228A RU 2016102228 A RU2016102228 A RU 2016102228A RU 2619852 C1 RU2619852 C1 RU 2619852C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ray
- radiation
- image
- time
- pulses
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Использование: для неразрушающего контроля различных материалов, изделий и объектов с помощью импульсных рентгеновских лучей, а также для медицинской рентгенодиагностики. Сущность изобретения заключается в том, что просвечивают объект импульсным рентгеновским излучением, преобразование прошедшего объект излучения рентгенолюминесцентным преобразователем, изображение с которого передается на синхронизованную во времени с рентгеновским источником облучения оптоэлектронную информационную систему. При этом облучение объекта рентгеновским излучением и регистрацию его оптического изображения производят в интервале времени между радиационными космическими и сопутствующими рассеянными рентгеновскими импульсами. Технический результат: повышение чувствительности изображения исследуемого предмета и снижение дозы облучения материала рентгеновским излучением. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области радиационной техники, а именно к микродозовой рентгеноскопии, рентгенодиагностике и может быть использовано при неразрушающем контроле различных материалов, изделий и объектов с помощью импульсных рентгеновских лучей, а также для микродозовой медицинской рентгенодиагностики.
Известен способ [1] получения рентгеновского изображения, включающий облучение импульсным рентгеновским излучением стоящего за исследуемым предметом конвертера, преобразующего рентгеновское излучение в видимое, съемку полученного изображения видеокамерой, преобразование сигнала из аналоговой формы в цифровую, запоминание, обработку и передачу изображения.
Недостатком данного способа является то, что формирование и регистрация изображения осуществляется при облучении пакетом рентгеновских импульсов. Синхронизацию видеокамеры осуществляют только по первому импульсу пакета рентгеновских импульсов. Пакет состоит из 4-10 импульсов. При этом видеокамера регистрирует не только полезный сигнал на рентгенооптическом трансформаторе в момент прихода рентгеновских импульсов, а также радиационные и собственные шумы. Это, в свою очередь, сильно снижает соотношение сигнал-шум.
Известен способ [2] получения рентгеновского изображения включающий просвечивание объекта импульсным рентгеновским излучением, преобразование прошедшего объект излучения рентгенолюминесцентным преобразователем и регистрацию оптического изображения с помощью оптоэлектронной аналого-цифровой информационной системы. При этом время облучения и регистрации оптического изображения устанавливается меньше или равное излучательному времени рентгенолюминесцентного преобразователя, а начало экспозиции фотоэлектронного устройства синхронизуют по времени с рентгеновским импульсом.
Недостатком способа [2] является то, что в момент прихода просвечивающего объект рентгеновского импульса на рентгенооптическом трансформаторе наряду с полезным сигналом также возможна регистрация радиационной космической вспышки. Это снижает соотношение сигнал-шум.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ [3] получения рентгеновского изображения, включающий просвечивание объекта импульсным рентгеновским излучением, преобразование прошедшего объект излучения рентгенолюминесцентным конвертором, регистрацию оптического изображения фотоэлектронным устройством, синхронизованным с рентгеновским источником и последующим преобразованием сигналов из аналоговой формы в цифровую, запоминание, обработку и трансляцию изображения. При этом время облучения и регистрации оптического изображения выбирается в интервале между радиационными космическими импульсами.
Недостатком способа [3] при его высокой чувствительности является то, что в момент прихода просвечивающего объект рентгеновского импульса на рентгенооптическом трансформаторе наряду с полезным сигналом также возможна регистрация рассеянной на объекте и оснастке радиационной вспышки собственного рентгеновского аппарата. Это снижает соотношение сигнал-шум.
Целями изобретения являются снижение лучевого воздействия на объект, повышение чувствительности и качества изображения исследуемого предмета.
Поставленная цель достигается тем, что заявляемый способ включает просвечивание объекта импульсным рентгеновским излучением, преобразование прошедшего объект излучения рентгенолюминесцентным конвертором, регистрацию оптического изображения фотоэлектронным устройством, синхронизованным с рентгеновским источником и последующим преобразованием сигналов из аналоговой формы в цифровую, запоминание, обработку и трансляцию изображения. При этом время облучения и регистрации оптического изображения выбирается в интервале между радиационными космическими и сопутствующими рассеянными рентгеновскими импульсами.
Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «новизна».
Заявителю неизвестно из уровня техники о наличии следующих признаков:
1. Длительность наносекундного облучения и регистрации оптического изображения находится в интервале между радиационными космическими и сопутствующими рассеянными рентгеновскими импульсами.
Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень». Кроме того, при взаимодействии признаков получается новый технический результат - значительно уменьшается (по отношению к прототипу) соотношение сигнал-шум.
На фигуре 1 представлена структурная схема устройства для реализации данного способа. На фигуре 2 отображена плотность распределения частоты радиационных космических импульсов по их амплитуде.
Способ осуществляется следующим образом.
Исследуемый объект (2) просвечивают импульсом рентгеновского источника (1), у которого время запуска задается, а амплитуда фиксируется системой управления, контроля и преобразования сигналов (5). Стоящий за объектом (2) рентгенолюминесцентный конвертор (3) преобразует рентгеновское изображение в видимое, которое поступает на синхронизованную во времени с рентгеновским источником облучения оптоэлектронную информационную систему (4), электрические сигналы с которой через систему управления, контроля и обработки информации (5) транслируется на монитор (6). При этом наносекундное облучение и регистрация проходят по времени в интервале между радиационными космическими и рассеянными рентгеновскими импульсами по команде оптоэлектронной системы (4), которая также отслеживает в окрестности рентгенолюминесцентного конвертора (3) радиационный рассеянный и космический шум. Оптоэлектронная информационная система (4) представляет собой ЭОП с ПЗС материей, ФЭУ и т.д. Временнее распределение паразитных рассеянных наносекундных рентгеновских импульсов от исследуемого объекта, оснастки и конструкций помещения определяется их пространственным расположением по отношению к конструкции рентгенолюминесцентного конвертора.
В качестве рентгенолюминесцентного конвертора (преобразователя) используются рентгенолюминофоры, у которых излучательное время меньше временного интервала между радиационными космическими и сопутствующими рассеянными рентгеновскими импульсами. Регистрацию оптического изображения с рентгенолюминесцентного преобразователя можно проводить различными фотоприемниками, синхронизованными во времени с рентгеновским источником облучения. Например, используют сочлененный с импульсной ПЗС матрицей импульсный управляемый электронно-оптический преобразователь (ЭОП), время экспозиции которого находится в интервале между радиационными космическими и сопутствующими рентгеновскими импульсами. Рентгеновский сигнал на выходе исследуемого объекта можно регистрировать набором, представляющим собой матрицу, линейку, диск, и др., составленным из однотипных рентгенолюминесцентных преобразователей, сочлененных с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ) или высокочувствительными блоками на основе p-i-n фотодиодов. Усиление сигналов в ФЭУ или p-i-n фотодиодных блоках происходит в течении времени, которое находится в интервале между радиационными космическими и сопутствующими рассеянными рентгеновскими импульсами.
Пример 1. Контролируемый объект облучают рентгеновским импульсом длительностью 1 нс. Преобразование рентгеновского излучения в оптическое производят с помощью рентгенолюминесцентного преобразователя на основе пластины PbWO4, у которого полное излучательное время, примерно 10 нс. При этом ЭОП-ПЗС система имеет экспозицию τo=10 нс. Регистрация оптического изображения синхронизована по времени с рентгеновским источником. Длительность импульсов космического происхождения не превышают 1 нс. Чувствительность ЭОП-ПЗС системы, как и в прототипе, достигает предельной величины по усилению оптического изображения на ЭОПе (2⋅104 раз). При таком усилении регистрирующая система может зафиксировать сопутствующий импульс из серии космических вспышек, проявляющихся на рентгенолюминесцентном конверторе с частотой следования ~10 кГц (фиг. 2). Отсюда при F=10 кГц τo=10 нс, f≤1 Гц вероятность (А) регистрации паразитного космического импульса пренебрежимо мала, не превышает 0,0001 (А=τof /F<0,0001). Кроме того, с рентгенолюминесцентного преобразователя ЭОП-ПЗС система в интервале до 10 нс практически не регистрирует паразитное рентгеновское излучение рентгеновского аппарата, рассеянного от объекта, оснастки крепления объекта и конструкций помещения. В данном примере паразитное рассеянное рентгеновское излучение представляет собой последовательность импульсов в интервале от 10 до 100 нс. То есть в данном случае первый паразитный рентгеновский импульс рассеивается на металлической оснастке объекта и затем достигает рентгенолюминесцентный преобразователь по суммарной дистанции 3 м, последний, еще наблюдаемый, рассеивается на металлической конструкции стен с полным расстоянием 30 м. Как показали испытания, по сравнению с прототипом при снижении радиационной дозы облучения в 4 раза (с 2⋅10-6 Р до 5⋅10-7 Р) и одинаковой энергии рентгеновских квантов 250 кэВ предельная толщина контролируемых стальных деталей без потери качества изображения осталась такой же - 16 см.
Пример 2. Контролируемый объект облучают в однократном режиме рентгеновским импульсом длительностью 1 нс. Преобразование рентгеновского излучения в оптическое производят с помощью матрицы (5×4) или линейки (1×20), собранных из 20 рентгенолюминесцентных преобразователей, изготовленных из сцинтилляционной пластмассы СЦ-305 (полное излучательное время τo=3,5 нс), с которыми сочленены ФЭУ, работающие без искажений в импульсном стробируемом режиме. Работа этих ФЭУ синхронизована с рентгеновским источником так, что начало экспозиции происходит спустя 1 нс от начала импульса излучения рентгенолюминесцентного преобразователя. При этом ФЭУ регистрируют полезный сигнал рентгенолюминесцентных преобразователей в течение τo=3,5 нс. Данная система обладает значительным усилением оптического изображения (2⋅105 раз). При таком усилении регистрирующая система может зафиксировать сопутствующий импульс из серии космических вспышек, проявляющихся на рентгенолюминесцентном конверторе с частотой следования ~100 кГц (фиг. 2). Отсюда при F=100 кГц, τo=3,5 нс, f<1 Гц вероятность регистрации паразитного космического импульса остается пренебрежимо малой и не превышает 0,0003. В данном случае с рентгенолюминесцентного преобразователя ФЭУ в интервале до 4 нс практически не регистрирует паразитное рентгеновское излучение рентгеновского аппарата, рассеянного от объекта, оснастки крепления объекта и конструкций помещения. В данном примере паразитное рассеянное рентгеновское излучение представляет собой последовательность импульсов в интервале от 4 до 100 нс. Проведенные испытания показали, что соотношение сигнал-шум по сравнению с прототипом увеличено в 10 раз при одинаковой радиационной дозе облучения (2⋅10-6 Р). Наряду с этим при одинаковой энергии рентгеновских квантов (250 кэВ) предельная толщина контролируемых стальных деталей осталась такой же - 20 см, но заметно улучшилось качество изображения.
Пример 3. Контролируемый объект облучают в однократном режиме рентгеновским импульсом длительностью 1 нс. Преобразование рентгеновского излучения в оптическое производят с помощью матрицы (10×10) или линейки (100×1), собранных из 100 рентгенолюминесцентных преобразователей, изготовленных из сцинтилляционной пластмассы ВС-422 (полное излучательное время τo=2,5 нс), с которыми сочленены p-i-n фотодиоды, которые работают без искажений в импульсном стробируемом режиме. Работа этих p-i-n фотодиодов синхронизована с рентгеновским источником так, что начало экспозиции происходит спустя 1 нс от начала импульса излучения рентгенолюминесцентного преобразователя. При этом p-i-n фотодиоды регистрируют полезный сигнал рентгенолюминесцентных преобразователей в течение τo=2,5 нс. Система p-i-n фотодиодов с малошумящими наносекундными усилителями и драйверами обладает значительным усилением оптического изображения (106 раз). При таком усилении регистрирующая система может зафиксировать сопутствующий импульс из серии космических вспышек, проявляющихся на рентгенолюминесцентном конверторе с частотой следования 500 кГц (фиг. 2). Отсюда при F=500 кГц, τo=2,5 нс, f<1 Гц вероятность регистрации паразитного космического импульса остается пренебрежимо малой и не превышает 0,0015. При этом с рентгенолюминесцентного преобразователя в интервале до 2,5 нс система на основе p-i-n фотодиодов практически не регистрирует паразитное рентгеновское излучение рентгеновского аппарата, рассеянного от объекта, оснастки крепления объекта и конструкций помещения. В данном примере паразитное рассеянное рентгеновское излучение представляет собой последовательность импульсов в интервале от 2,5 до 100 нс. Проведенные испытания показали, что по сравнению с примером 3 при одинаковой радиационной дозе облучения (2⋅10-6 Р), при одинаковой энергии рентгеновских квантов (250 кэВ) толщина исследуемых стальных деталей без потери качества изображения увеличена с 20 до 24 см.
Таким образом, достижение цели подтверждено экспериментально. Использование предлагаемого изобретения по сравнению с известным изобретением дает следующее преимущества:
- повышение чувствительности метода;
- увеличение соотношения сигнал-шум;
- увеличение толщины контролируемых объектов;
- снижение лучевой нагрузки на объект.
Источники информации
1. Патент РФ №2153848, А61В 6/00, Н05G 1/20. От 10.08.2000.
2. Патент РФ №2206886. Способ получения рентгеновского изображения. От 30.07.2001. А61В 6/00, Н05G 1/22, G01N 23/04. Барышников В.И., Колесникова Т.А., Климов Н.Н., Лиясов А.Н., Курбака А.П.
3. Патент РФ на изобретение №2273844. Способ импульсной микродозовой рентгеновской диагностики. От 10.04.06. Кл. G01N 23/04. Барышников В.И., Колесникова Т.А., Чирков В.Ю.
Claims (1)
- Способ наносекундной микродозовой рентгеновской диагностики, включающий просвечивание объекта импульсным рентгеновским излучением, преобразование прошедшего объект излучения рентгенолюминесцентным конвертором, регистрацию оптического изображения фотоэлектронным устройством, синхронизованным во времени с рентгеновским источником, преобразование сигналов из аналоговой формы в цифровую, запоминание, обработку и трансляцию изображения, отличающийся тем, что облучение объекта и регистрацию его оптического изображения производят в интервале времени между радиационными космическими и сопутствующими рассеянными рентгеновскими импульсами.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016102228A RU2619852C1 (ru) | 2016-01-25 | 2016-01-25 | Способ наносекундной микродозовой рентгеновской диагностики |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016102228A RU2619852C1 (ru) | 2016-01-25 | 2016-01-25 | Способ наносекундной микродозовой рентгеновской диагностики |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2619852C1 true RU2619852C1 (ru) | 2017-05-18 |
Family
ID=58716191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016102228A RU2619852C1 (ru) | 2016-01-25 | 2016-01-25 | Способ наносекундной микродозовой рентгеновской диагностики |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2619852C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2721152C1 (ru) * | 2019-08-20 | 2020-05-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Способ получения рентгеновского изображения в микродозовой импульсной диагностике |
| DE102020111182A1 (de) | 2020-04-24 | 2021-10-28 | Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E. V. | Vorrichtung und Verfahren zur Transmissionsbildgebung |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2103918C1 (ru) * | 1994-05-11 | 1998-02-10 | Олег Николаевич Моргун | Способ дентальной диагностики и импульсный рентгеновский аппарат для его осуществления |
| RU2206886C2 (ru) * | 2001-07-30 | 2003-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Восточно-Сибирская железная дорога МПС | Способ получения рентгеновского изображения |
| RU52321U1 (ru) * | 2005-10-31 | 2006-03-27 | Закрытое акционерное общество "ДАТА-ЦЕНТР Икс-Рэй" | Универсальный мобильный рентгеновский аппарат |
| RU2273844C1 (ru) * | 2004-07-07 | 2006-04-10 | Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС) | Способ импульсной микродозовой рентгеновской диагностики |
| CN201488958U (zh) * | 2009-08-18 | 2010-05-26 | 北京瑞琦林格技术有限公司 | 一种便携式x射线安检系统 |
| US20150338545A1 (en) * | 2014-05-23 | 2015-11-26 | Radiabeam Technologies, Llc | System and method for adaptive x-ray cargo inspection |
-
2016
- 2016-01-25 RU RU2016102228A patent/RU2619852C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2103918C1 (ru) * | 1994-05-11 | 1998-02-10 | Олег Николаевич Моргун | Способ дентальной диагностики и импульсный рентгеновский аппарат для его осуществления |
| RU2206886C2 (ru) * | 2001-07-30 | 2003-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Восточно-Сибирская железная дорога МПС | Способ получения рентгеновского изображения |
| RU2273844C1 (ru) * | 2004-07-07 | 2006-04-10 | Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС) | Способ импульсной микродозовой рентгеновской диагностики |
| RU52321U1 (ru) * | 2005-10-31 | 2006-03-27 | Закрытое акционерное общество "ДАТА-ЦЕНТР Икс-Рэй" | Универсальный мобильный рентгеновский аппарат |
| CN201488958U (zh) * | 2009-08-18 | 2010-05-26 | 北京瑞琦林格技术有限公司 | 一种便携式x射线安检系统 |
| US20150338545A1 (en) * | 2014-05-23 | 2015-11-26 | Radiabeam Technologies, Llc | System and method for adaptive x-ray cargo inspection |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2721152C1 (ru) * | 2019-08-20 | 2020-05-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Способ получения рентгеновского изображения в микродозовой импульсной диагностике |
| DE102020111182A1 (de) | 2020-04-24 | 2021-10-28 | Helmholtz-Zentrum Dresden - Rossendorf E. V. | Vorrichtung und Verfahren zur Transmissionsbildgebung |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9931092B2 (en) | Radiation imaging system and operation method thereof, and radiation image detecting device and storage medium storing operation program therefor | |
| JP6595803B2 (ja) | 放射線撮像装置、放射線撮像システムおよびその制御方法 | |
| US8735833B2 (en) | Photomultiplier and detection systems | |
| EP3659507B1 (en) | Radiation image capturing device | |
| WO2006005059A3 (en) | High resolution proton beam monitor | |
| WO2006064403A3 (en) | Pulsed x-ray for continuous detector correction | |
| US10959697B2 (en) | Synchronization for dynamic imaging | |
| RU2619852C1 (ru) | Способ наносекундной микродозовой рентгеновской диагностики | |
| RU2015117535A (ru) | Устройство и способ радиографической визуализации | |
| TW201102750A (en) | A multifunction image acquisition device | |
| CN113419270B (zh) | 一种在线式滤片堆栈谱仪 | |
| RU2273844C1 (ru) | Способ импульсной микродозовой рентгеновской диагностики | |
| JP2005312949A (ja) | 放射線撮像装置及びその制御方法 | |
| RU2721152C1 (ru) | Способ получения рентгеновского изображения в микродозовой импульсной диагностике | |
| CN108567437B (zh) | 基于SiPM的自动曝光检测装置及方法、平板探测器 | |
| CN110547762A (zh) | 一种光声成像系统及其成像方法 | |
| RU2206886C2 (ru) | Способ получения рентгеновского изображения | |
| WO2023284606A1 (zh) | 辐射成像系统和方法 | |
| JP2000258542A (ja) | Ｘ線センサ信号処理回路及びそれを用いたｘ線ｃｔ装置 | |
| EP3890310A1 (en) | Radiological imaging device and method for controlling radiological imaging device | |
| US20110068273A1 (en) | Device and Method for Detecting High Energy Radiation Through Photon Counting | |
| WO2020110762A1 (ja) | 放射線撮像装置および放射線撮像の制御方法 | |
| JP2006177841A (ja) | 非破壊検査装置および方法 | |
| US8558180B2 (en) | X-ray detector with improved quantum efficiency | |
| JPH0755946A (ja) | 量子計数装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190126 |