RU2654382C1 - Reference object for x-ray densitometry - Google Patents

Reference object for x-ray densitometry Download PDF

Info

Publication number
RU2654382C1
RU2654382C1 RU2017106460A RU2017106460A RU2654382C1 RU 2654382 C1 RU2654382 C1 RU 2654382C1 RU 2017106460 A RU2017106460 A RU 2017106460A RU 2017106460 A RU2017106460 A RU 2017106460A RU 2654382 C1 RU2654382 C1 RU 2654382C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ray
reference object
metal
elements
attenuation
Prior art date
Application number
RU2017106460A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Викторович Иншаков
Марина Викторовна Федотова
Original Assignee
Акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения" (АО "ИркутскНИИхиммаш")
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 Акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения" (АО "ИркутскНИИхиммаш") filed Critical Акционерное общество "Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического и нефтяного машиностроения" (АО "ИркутскНИИхиммаш")
Priority to RU2017106460A priority Critical patent/RU2654382C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2654382C1 publication Critical patent/RU2654382C1/en

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

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: medical equipment.
SUBSTANCE: using: for X-ray densitometry. Summary of the invention is that X-ray densitometry reference object contains a set of elements of different calibration degrees of X-ray attenuation, while the elements of the reference object are made in the form of metallic shells of a spherical shape having the same outer diameter and different thickness, as well as a centrally located cavity, that is filled with a homogeneous mixture of metal powder of the same metal, as the metal of shells and of X-ray transparent vehicle, with the calibration degree of X-ray attenuation of each element of the reference object is determined through the equivalent thickness of this element, which is calculated using the given formulas.
EFFECT: technical result: ensuring the independence of the calibration degree of attenuation from the angle of incidence of the X-ray beam and increasing the uniformity of the distribution of the weakening properties of the elements along their cross-section.
1 cl, 4 dwg, 4 tbl

Description

Изобретение относится к рентгеновским исследованиям объектов, а точнее к устройствам для рентгеноденситометрии, и может быть использовано в неразрушающем контроле для определения чувствительности радиографического контроля, определения плотности или толщины внутренних деталей непрозрачных объектов при анализе рентгеновского изображения, в медицине и стоматологии для определения плотности костной ткани. Кроме того, может быть использовано для определения эквивалента ослабления по алюминию, меди, свинцу, слоя половинного ослабления определенными металлами, для оценки качества рентгеновского излучения.The invention relates to x-ray studies of objects, and more specifically to devices for x-ray densitometry, and can be used in non-destructive testing to determine the sensitivity of radiographic inspection, to determine the density or thickness of the internal parts of opaque objects in the analysis of x-ray images, in medicine and dentistry for determining bone density. In addition, it can be used to determine the equivalent attenuation for aluminum, copper, lead, half attenuation layer by certain metals, to assess the quality of x-ray radiation.

Известен эталон для рентгеноденситометрии, выполненный в виде пластины со ступенчато изменяющейся толщиной. Каждая ступень является элементом калиброванного ослабления рентгеновского излучения (аналог: патент Республики Беларусь BY 1782, МПК G01J 1/04. Эталон для денситометрического определения оптической плотности материалов. Авторы: Белодед Л.В., Маркварде М.М. 2005.03.30).A known standard for x-ray densitometry, made in the form of a plate with a stepwise varying thickness. Each step is an element of calibrated attenuation of x-ray radiation (analogue: patent of the Republic of Belarus BY 1782, IPC G01J 1/04. Standard for densitometric determination of the optical density of materials. Authors: Beloded LV, Marquard MM 2005.03.30).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения вследствие искажения результатов измерения при расположении плоскости эталона не перпендикулярно рентгеновскому лучу, а под некоторым углом.A disadvantage of the known device is the low measurement accuracy due to distortion of the measurement results when the reference plane is not perpendicular to the x-ray, but at a certain angle.

Наиболее близким к заявленному является эталонный объект для рентгеноденситометрии, представляющий собой набор параллельно расположенных элементов этого объекта различной калиброванной толщины, выполненных в форме цилиндров, подвижно соединенных между собой (Прототип: авт. свид. SU 1275276, МПК G01N 23/04, G01N 9/24. Эталонный объект для рентгеноденситометрии. Авторы: Рыбаков А.И., Черний А.Н., Куликов Е.А., опубл. 07.12.1986).Closest to the claimed is a reference object for X-ray densitometry, which is a set of parallel elements of this object of different calibrated thickness, made in the form of cylinders movably connected to each other (Prototype: auth. Certificate SU 1275276, IPC G01N 23/04, G01N 9 / 24. Reference object for X-ray densitometry Authors: Rybakov AI, Cherniy AN, Kulikov EA, publ. 07.12.1986).

В известном устройстве элементы различной калибровочной степени ослабления выполнены в виде металлических цилиндров разной толщины. Степень ослабления рентгеновского излучения задается диаметром цилиндра. Цилиндрическая форма придает нечувствительность точности измерений к углу расположения цилиндрического элемента по отношению к рентгеновскому лучу в плоскости сечения цилиндра.In the known device, elements of different calibration degrees of attenuation are made in the form of metal cylinders of different thicknesses. The degree of attenuation of x-rays is determined by the diameter of the cylinder. The cylindrical shape makes the measurement accuracy insensitive to the angle of the cylindrical element with respect to the x-ray in the plane of the cylinder section.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения степени ослабления рентгеновского излучения из-за геометрических искажений при отклонении оси цилиндров от перпендикулярности рентгеновскому лучу. Кроме того, к низкой точности измерения приводит неравномерная толщина поглощающего слоя металла у цилиндра. Для измерения степени ослабления излучения заданной толщиной металла, из которого изготовлен цилиндр, пригодна лишь узкая область цилиндра, расположенная вдоль его центральной оси вблизи его осевого сечения, которая несет информацию о его калибровочной толщине. Причем точность измерения дополнительно снижается с уменьшением диаметра ослабляющих элементов (цилиндров), используемых для получения малых степеней ослабления излучения. Все указанные недостатки усложняют и затрудняют процесс измерения.A disadvantage of the known device is the low accuracy of measuring the degree of attenuation of x-rays due to geometric distortions when the axis of the cylinders deviates from the perpendicularity of the x-ray. In addition, the uneven thickness of the absorbing metal layer at the cylinder leads to low measurement accuracy. To measure the degree of attenuation of radiation by a given thickness of the metal of which the cylinder is made, only a narrow region of the cylinder located along its central axis near its axial section, which carries information about its calibration thickness, is suitable. Moreover, the measurement accuracy is further reduced with decreasing diameter of attenuating elements (cylinders) used to obtain small degrees of attenuation of radiation. All these disadvantages complicate and complicate the measurement process.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение недостатков известного решения, то есть повышение точности проведения рентгеноденситометрии и расширение геометрического размера поля калибровочной степени ослабления эталонного объекта.The objective of the invention is to eliminate the disadvantages of the known solutions, that is, increasing the accuracy of X-ray densitometry and expanding the geometric size of the field of the calibration degree of attenuation of the reference object.

Поставленная задача решается тем, что в эталонном объекте для рентгеноденситометрии, содержащем набор элементов различной калибровочной степени ослабления рентгеновского излучения, согласно изобретению, элементы эталонного объекта выполнены в виде металлических оболочек сферической формы, имеющих одинаковый наружный диаметр и различную толщину, а также центрально расположенную полость, которая заполнена однородной смесью из металлического порошка того же металла, что и металл оболочек, и рентгенопрозрачного наполнителя, при этом калибровочную степень ослабления рентгеновского излучения каждого элемента эталонного объекта определяют через эквивалентную толщину этого элемента, которую вычисляют с помощью формул:The problem is solved in that in the reference object for x-ray densitometry, containing a set of elements of different calibration degrees of attenuation of x-ray radiation, according to the invention, the elements of the reference object are made in the form of metal shells of spherical shape having the same outer diameter and different thickness, as well as a centrally located cavity, which is filled with a homogeneous mixture of a metal powder of the same metal as the metal of the shells and an X-ray transparent filler, while the calibration x-ray attenuation degree of each element of the reference object is determined through the equivalent thickness of this element, which is calculated using the formulas:

h=2[k(0.5D-d)+d]h = 2 [k (0.5D-d) + d]

иand

Figure 00000001
Figure 00000001

где h - калибровочная степень ослабления рентгеновского излучения элемента эталонного объекта, выраженная через эквивалентную толщину того же металла, из которого изготовлена оболочка этого элемента, мм;where h is the calibration degree of attenuation of x-ray radiation of the element of the reference object, expressed in terms of the equivalent thickness of the same metal from which the shell of this element is made, mm;

D - заданный наружный диаметр оболочек элементов эталонного объекта, мм;D is the specified outer diameter of the shells of the elements of the reference object, mm;

d - заданная толщина металлической оболочки элемента эталонного объекта, мм;d is the specified thickness of the metal shell of the element of the reference object, mm;

k - вычисленная объемная доля металлического порошка того же металла, что и металл оболочки элемента в смеси с рентгенопрозрачным наполнителем.k is the calculated volume fraction of a metal powder of the same metal as the shell metal of the element in a mixture with an X-ray transparent filler.

Технический результат изобретения выражается в независимости калибровочной степени ослабления от угла падения луча рентгеновского излучения и в повышении равномерности распределения ослабляющих свойств элементов по их сечению. Независимость калибровочной степени ослабления от угла падения луча рентгеновского излучения обеспечивается центрально-симметричной формой сферической оболочки. Задавая толщину сферической оболочки, можно изменять калибровочную степень ослабления при неизменном заданном наружном диаметре каждого элемента эталонного объекта. Применение смеси, заполняющей полость, выравнивает эквивалентную толщину на большей части сечения сферического элемента за счет того, что геометрическая толщина слоя металла сферической оболочки для проходящего рентгеновского луча увеличивается от центра к периферии, а геометрическая толщина слоя заполняющей смеси, наоборот, уменьшается к периферии. При этом поглощательная способность заполняющей смеси зависит от объемной доли металлического порошка, а рентгенопрозрачный наполнитель удерживает частицы порошка, обеспечивая однородность смеси. Для заданных наружного диаметра и толщины оболочки элемента эталонного объекта объемную долю порошка металла вычисляют по предложенной формуле, при этом эквивалентная толщина элемента выравнивается на большей части его сечения, обеспечивая тем самым расширение геометрического размера поля калибровочной степени ослабления элемента заявленного эталонного объекта.The technical result of the invention is expressed in the independence of the calibration degree of attenuation from the angle of incidence of the x-ray beam and in increasing the uniformity of the distribution of the attenuating properties of the elements over their cross section. The independence of the calibration degree of attenuation from the angle of incidence of the x-ray beam is ensured by the centrally symmetric shape of the spherical shell. By setting the thickness of the spherical shell, it is possible to change the calibration degree of attenuation at a constant specified outer diameter of each element of the reference object. The use of the mixture filling the cavity evens out the equivalent thickness over most of the cross section of the spherical element due to the fact that the geometric thickness of the metal layer of the spherical shell for the passing X-ray increases from the center to the periphery, and the geometric thickness of the layer of the filling mixture decreases, to the periphery. In this case, the absorption capacity of the filling mixture depends on the volume fraction of the metal powder, and an X-ray filler retains the powder particles, ensuring uniformity of the mixture. For a given outer diameter and shell thickness of the element of the reference object, the volume fraction of metal powder is calculated by the proposed formula, while the equivalent thickness of the element is aligned over most of its cross section, thereby expanding the geometric size of the field of the calibration degree of attenuation of the element of the claimed reference object.

Техническая сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, гдеThe technical essence of the claimed invention is illustrated by drawings, where

на фиг. 1 показан набор из пяти элементов эталонного объекта, диаметральный разрез (цифрами обозначен порядковый номер элемента объекта в наборе);in FIG. 1 shows a set of five elements of the reference object, a diametrical section (the numbers indicate the serial number of the element of the object in the set);

на фиг. 2 - объемный вид элемента эталонного объекта с частичным вырезом в его оболочке, полость которой заполнена смесью металлического порошка с рентгенопрозрачным наполнителем;in FIG. 2 is a three-dimensional view of an element of a reference object with a partial cutout in its shell, the cavity of which is filled with a mixture of metal powder with an X-ray transparent filler;

на фиг. 3 - график вычисленной эквивалентной толщины каждого из семи элементов заявляемого эталонного объекта с одинаковым наружным диаметром оболочек, составляющим 10 мм (для сравнения пунктирными линиями приведены показатели толщины элементов прототипа);in FIG. 3 is a graph of the calculated equivalent thickness of each of the seven elements of the claimed reference object with the same outer diameter of the shells of 10 mm (for comparison, dashed lines show the thickness of the prototype elements);

на фиг. 4 - рентгеновский снимок эталонного объекта, состоящего из пяти элементов (цифрами обозначен порядковый номер элемента объекта в наборе).in FIG. 4 is an X-ray image of a reference object consisting of five elements (the numbers indicate the serial number of the object element in the set).

Заявляемый эталонный объект для рентгеноденситометрии содержит набор из нескольких (например, из 5-7) элементов 1 различной калибровочной степени ослабления рентгеновского излучения. Элементы 1 выполнены в виде металлических оболочек 2 сферической формы, имеющих одинаковый наружный диаметр D, величину которого задают в зависимости от области применения и конкретных условий измерения. В качестве материала металлических оболочек 2 могут быть использованы, например, медь или алюминий. Оболочки 2 имеют различную толщину d, наименьшую величину которой задают для первой в наборе оболочки 2 и ступенчато увеличивают для каждой последующей оболочки 2. Каждая из оболочек 2 имеет полость (на чертежах не обозначено), расположенную в ее центральной части (фиг. 1 и 2). С увеличением толщины d оболочек 2 объем полости уменьшается. Каждая полость заполнена однородной смесью 3 металлического порошка, изготовленного из того же металла, что и металл оболочек 2, и рентгенопрозрачного наполнителя, который может представлять собой, например, порошок полистирола или эпоксидную смолу, а также другие органические и неорганические вещества и материалы, способные фиксировать равномерно распределенные частицы металлического порошка в полости оболочек 2. Объемную долю металлического порошка в однородной смеси 3 с рентгенопрозрачным наполнителем вычисляют таким образом, чтобы она обеспечивала наилучшую равномерность ослабления рентгеновского излучения в пределах рабочей области сечения элементов 1. Ввиду того что элементы 1 предложенного эталонного объекта имеют различную толщину d оболочек 2 и разное объемное содержание металлического порошка в смеси 3 с рентгенопрозрачным наполнителем, калибровочную степень ослабления рентгеновского излучения каждого элемента 1 эталонного объекта определяют через эквивалентную толщину этого элемента 1, которую вычисляют с помощью формул:The inventive reference object for x-ray densitometry contains a set of several (for example, from 5-7) elements 1 of various calibration degrees of attenuation of x-ray radiation. Elements 1 are made in the form of metal shells 2 of a spherical shape having the same outer diameter D, the value of which is set depending on the application and specific measurement conditions. As the material of the metal shells 2, for example, copper or aluminum can be used. The shells 2 have different thicknesses d, the smallest value of which is set for the first shell 2 in the set and is incrementally increased for each subsequent shell 2. Each of the shells 2 has a cavity (not indicated in the drawings) located in its central part (Figs. 1 and 2 ) With increasing thickness d of the shells 2, the volume of the cavity decreases. Each cavity is filled with a homogeneous mixture 3 of a metal powder made of the same metal as the metal of the shells 2 and an X-ray transparent filler, which can be, for example, polystyrene powder or epoxy resin, as well as other organic and inorganic substances and materials that can fix uniformly distributed particles of the metal powder in the cavity of the shells 2. The volume fraction of the metal powder in a homogeneous mixture 3 with an X-ray transparent filler is calculated so that it ensured the best uniformity of attenuation of X-ray radiation within the working area of the cross-section of elements 1. Due to the fact that elements 1 of the proposed reference object have different thicknesses d of shells 2 and different volume contents of metal powder in a mixture of 3 with X-ray transparent filler, the calibration degree of attenuation of X-ray radiation of each element 1 The reference object is determined through the equivalent thickness of this element 1, which is calculated using the formulas:

h=2[k(0.5D-d)+d]h = 2 [k (0.5D-d) + d]

иand

Figure 00000002
Figure 00000002

где h - калибровочная степень ослабления рентгеновского излучения элемента 1 эталонного объекта, выраженная через эквивалентную толщину того металла, из которого изготовлена оболочка 2 этого элемента 1, мм;where h is the calibration degree of attenuation of x-ray radiation of element 1 of the reference object, expressed in terms of the equivalent thickness of the metal of which the shell 2 of this element 1 is made, mm;

D - заданный наружный диаметр оболочек 2 элементов 1 эталонного объекта, мм;D is the specified outer diameter of the shells of 2 elements 1 of the reference object, mm;

d - заданная толщина металлической оболочки 2 элемента 1 эталонного объекта, мм;d is the specified thickness of the metal shell 2 of the element 1 of the reference object, mm;

k - вычисленная объемная доля металлического порошка того же металла, что и металл оболочки 2 элемента 1 в однородной смеси с рентгенопрозрачным наполнителем.k is the calculated volume fraction of a metal powder of the same metal as the shell metal 2 of element 1 in a homogeneous mixture with an X-ray transparent filler.

На фиг. 3 показаны рассчитанные с помощью формул кривые эквивалентной толщины семи элементов 1 заявляемого эталонного объекта с одинаковым наружным диаметром D оболочек 2, составляющим 10 мм (для сравнения пунктирными линиями приведены показатели толщины элементов прототипа). Зависимости эквивалентной толщины каждого элемента заявляемого объекта от расстояния до центра по радиусу имеют области практически постоянных значений (горизонтальные участки), которые определяют геометрический размер поля калибровочной степени ослабления элементов 1. Из фиг. 3 видно, что предложенное техническое решение позволяет расширить геометрический размер поля калибровочной степени ослабления в пределах от 4 до 9 мм сечения сферического элемента 1 диаметром 10 мм, в то время как у прототипа геометрический размер поля калибровочной степени ослабления не превышает 1 мм (пунктирные линии на фиг. 3).In FIG. 3 shows the equivalent thickness curves calculated using formulas of seven elements 1 of the inventive reference object with the same outer diameter D of shells 2 of 10 mm (for comparison, dashed lines show the thickness of the prototype elements). The dependences of the equivalent thickness of each element of the claimed object on the radius to the center have practically constant values (horizontal sections) that determine the geometric size of the field of the calibration degree of attenuation of the elements 1. From FIG. 3 shows that the proposed technical solution allows to expand the geometric field size of the calibration degree of attenuation within 4 to 9 mm of the cross section of the spherical element 1 with a diameter of 10 mm, while the prototype geometric size of the field of the calibration field of attenuation does not exceed 1 mm (dashed lines on Fig. 3).

Ниже приведены примеры выполнения предлагаемого эталонного объекта.The following are examples of the implementation of the proposed reference object.

1. Пример медного эталонного объекта1. An example of a copper reference object

Предлагаемый эталонный объект для рентгеноденситометрии может состоять из семи элементов 1, выполненных в виде медных оболочек 2 с наружным диаметром D равным 10 мм, изготовленных из листовой меди разной толщины d. Полости сферических оболочек 2 заполнены однородной смесью 3 из порошка меди с порошком полистирола. Характеристики элементов 1 представлены в таблице 1, где использованы следующие обозначения:The proposed reference object for X-ray densitometry may consist of seven elements 1 made in the form of copper shells 2 with an outer diameter D of 10 mm, made of sheet copper of different thicknesses d. The cavities of the spherical shells 2 are filled with a homogeneous mixture 3 of copper powder with polystyrene powder. Characteristics of elements 1 are presented in table 1, where the following notation is used:

d - заданная толщина медной фольги, из которой выполнена оболочка 2 элемента 1, мм;d is the specified thickness of the copper foil from which the shell 2 of the element 1 is made, mm;

k - вычисленная объемная доля порошка меди в смеси 3 с порошком полистирола;k is the calculated volume fraction of copper powder in mixture 3 with polystyrene powder;

h - эквивалентная толщина элемента 1, ммCu.h is the equivalent thickness of the element 1, mm Cu.

Figure 00000003
Figure 00000003

2. Пример алюминиевого эталонного объекта2. Example of an aluminum reference object

Предлагаемый эталонный объект для рентгенденситометрии может состоять из семи элементов 1, выполненных в виде алюминиевых оболочек 2 сферической формы с заданным наружным диаметром D 10 мм, изготовленных из листового алюминия разной толщины d. Полости сферических оболочек 2 заполнены однородной смесью 3 из порошка алюминия с порошком полистирола. Характеристики элементов 1 представлены в таблице 2, где использованы следующие обозначения:The proposed reference object for X-ray densitometry may consist of seven elements 1 made in the form of aluminum shells 2 of a spherical shape with a given outer diameter D 10 mm, made of sheet aluminum of different thickness d. The cavities of the spherical shells 2 are filled with a homogeneous mixture 3 of aluminum powder with polystyrene powder. Characteristics of elements 1 are presented in table 2, where the following notation is used:

d - заданная толщина алюминиевой фольги, из которой выполнена оболочка 2 элемента 1, мм;d is the specified thickness of the aluminum foil from which the shell 2 of the element 1 is made, mm;

k - вычисленная объемная доля порошка алюминия в смеси 3 с порошком полистрола;k is the calculated volume fraction of aluminum powder in a mixture of 3 with polystyrene powder;

h - вычисленная эквивалентная толщина элемента 1, ммAl.

Figure 00000004
h is the calculated equivalent thickness of the element 1, mm Al.
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

3. Пример промышленного изготовления эталонного объекта3. An example of industrial production of a reference object

1. Заданный наружный диаметр D металлических оболочек 2 элементов 1 выбран равным 5 мм.1. The specified outer diameter D of the metal shells of 2 elements 1 is chosen equal to 5 mm

2. Заданный материал, из которого изготавливают оболочки 2, - листовая медь разной толщины: от минимально возможной для меди с точки зрения ее механических свойств до максимальной, т.е. 1-2 мм для выбранного наружного диаметра D оболочки 2. Выбран набор листовой меди с толщиной листов 0,1 мм; 0,2 мм; 0,4 мм; 0,8 мм; 1,5 мм.2. The specified material from which the shells 2 are made is sheet copper of various thicknesses: from the minimum possible for copper in terms of its mechanical properties to the maximum, ie 1-2 mm for the selected outer diameter D of the sheath 2. A set of sheet copper with a sheet thickness of 0.1 mm was selected; 0.2 mm; 0.4 mm; 0.8 mm; 1.5 mm.

3. Вычисляют по формуле для выбранной толщины d оболочки 2 оптимальные объемные доли порошка меди в эпоксидной смоле:3. Calculate the optimal volume fractions of copper powder in epoxy resin for the selected thickness d of the shell 2:

Figure 00000006
Figure 00000006

результаты вычисления показаны в таблице 3.the calculation results are shown in table 3.

Figure 00000007
Figure 00000007

4. Вычисляют эквивалентную толщину медных элементов 1 в наборе эталонного объекта по формуле4. Calculate the equivalent thickness of the copper elements 1 in the set of the reference object according to the formula

h=2[k(0.5D-d)+d],h = 2 [k (0.5D-d) + d],

результаты вычисления показаны в таблице 4.

Figure 00000008
the calculation results are shown in table 4.
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

6. Штампуют любым известным способом полусферы оболочек 2 выбранного одинакового наружного диаметра (5 мм) из медных листовых пластин разной выбранной толщины.6. Stamp in any known manner the hemisphere of the shells 2 of the selected same outer diameter (5 mm) from copper sheet plates of different thicknesses.

7. Приготавливают однородную смесь медного порошка с эпоксидной смолой в объемном соотношении 0,085 Cu / 0,915 эпоксидной смолы. Заполняют этой смесью две полусферы из медного листа толщиной 0,1 мм и соединяют полусферы с образованием оболочки 2. Получен первый элемент 1 эталонного объекта, выполненный в виде заполненной упомянутой смесью оболочки 2 сферической формы, с вычисленной эквивалентной толщиной элемента 1, равной 0,61 ммCu.7. Prepare a homogeneous mixture of copper powder with epoxy in a volume ratio of 0.085 Cu / 0.915 epoxy. Two hemispheres from a copper sheet with a thickness of 0.1 mm are filled with this mixture and the hemispheres are joined to form a shell 2. The first element 1 of the reference object is obtained, made in the form of a spherical shell 2 filled with the said mixture, with the calculated equivalent thickness of element 1 equal to 0.61 mmCu.

8. Приготавливают однородную смесь медного порошка с эпоксидной смолой в объемном соотношении 0,155 Cu / 0,845 эпоксидной смолы. Заполняют этой смесью две полусферы из медного листа толщиной 0,2 мм и соединяют полусферы с образованием оболочки 2. Получен второй элемент 1 эталонного объекта, выполненный в виде заполненной упомянутой смесью оболочки 2 сферической формы, с вычисленной эквивалентной толщиной элемента 1, равной 1,11 ммCu.8. Prepare a homogeneous mixture of copper powder with epoxy in a volume ratio of 0.155 Cu / 0.845 epoxy. Two hemispheres of a copper sheet 0.2 mm thick are filled with this mixture and the hemispheres are joined to form shell 2. The second element 1 of the reference object is obtained, made in the form of a spherical shell 2 filled with the said mixture, with an equivalent equivalent thickness of element 1 equal to 1.11 mmCu.

9. Приготавливают однородную смесь медного порошка с эпоксидной смолой в объемном соотношении 0,272 Cu / 0,728 эпоксидной смолы. Заполняют этой смесью две полусферы из медного листа толщиной 0,4 мм и соединяют полусферы с образованием оболочки 2. Получен третий элемент 1 эталонного объекта, выполненный в виде заполненной упомянутой смесью оболочки 2 сферической формы, с вычисленной эквивалентной толщиной элемента 1, равной 1,94 ммCu.9. Prepare a homogeneous mixture of copper powder with epoxy in a volume ratio of 0.272 Cu / 0.728 epoxy. Two hemispheres of a copper sheet 0.4 mm thick are filled with this mixture and the hemispheres are joined to form shell 2. The third element 1 of the reference object is obtained, made in the form of a spherical shell 2 filled with the said mixture, with an equivalent equivalent thickness of element 1 equal to 1.94 mmCu.

10. Приготавливают однородную смесь медного порошка с эпоксидной смолой в объемном соотношении 0,456 Cu / 0,444 эпоксидной смолы. Заполняют этой смесью две полусферы из медного листа толщиной 0,8 мм, и соединяют полусферы с образованием оболочки 2. Получен четвертый элемент 1 эталонного объекта, выполненный в виде заполненной упомянутой смесью оболочки 2 сферической формы, с вычисленной эквивалентной толщиной элемента 1, равной 3,15 ммCu.10. Prepare a homogeneous mixture of copper powder with epoxy in a volume ratio of 0.456 Cu / 0.444 epoxy. Two hemispheres of a 0.8 mm thick copper sheet are filled with this mixture, and the hemispheres are joined to form a shell 2. The fourth element 1 of the reference object is obtained, made in the form of a spherical shell 2 filled with the said mixture, with an equivalent equivalent thickness of element 1 equal to 3, 15 mm Cu.

11. Приготавливают однородную смесь медного порошка с эпоксидной смолой в объемном соотношении 0,703 Cu / 0,297 эпоксидной смолы. Заполняют этой смесью две полусферы из медного листа толщиной 1,5 мм и соединяют полусферы с образованием оболочки 2. Получен пятый элемент 1 эталонного объекта, выполненный в виде заполненной упомянутой смесью оболочки 2 сферической формы, с вычисленной эквивалентной толщиной элемента 1, равной 4,41 ммCu.11. Prepare a homogeneous mixture of copper powder with epoxy in a volume ratio of 0.703 Cu / 0.297 epoxy. Two hemispheres from a copper sheet 1.5 mm thick are filled with this mixture and the hemispheres are joined to form a shell 2. The fifth element 1 of the reference object is obtained, made in the form of a spherical shell 2 filled with the said mixture, with the calculated equivalent thickness of element 1 equal to 4.41 mmCu.

Предложенный эталонный объект работает следующим образом. Набор из пяти элементов 1 эталонного объекта прикрепляют к рентгеновской пленке (не показано). Производят рентгеновский снимок изучаемого материала одновременно с набором элементов 1. Проводят проявление рентгеновского снимка (фиг. 4). Готовое аналоговое изображение материала и эталонного объекта сканируют и трансформируют в цифровое, исследуют с помощью ПЭВМ, находят значение оптической плотности изображения каждого элемента 1 эталонного объекта. Строят график зависимости оптической плотности изображений элементов 1 от их эквивалентной толщины металла. Сопоставляя оптическую плотность изображения материала на рентгеновском снимке с графической зависимостью, находят эквивалентную толщину металла для исследуемого материала.The proposed reference object works as follows. A set of five elements 1 of the reference object is attached to an x-ray film (not shown). An x-ray image of the studied material is produced simultaneously with the set of elements 1. An x-ray image is developed (Fig. 4). The finished analog image of the material and the reference object is scanned and transformed into a digital one, examined using a PC, the optical density of the image of each element 1 of the reference object is found. Build a graph of the optical density of the images of the elements 1 from their equivalent metal thickness. Comparing the optical density of the image of the material on the x-ray with a graphical dependence, find the equivalent metal thickness for the material under study.

Предложенный эталонный объект может быть применен в стоматологической практике при определении плотности костной ткани зубов пациента.The proposed reference object can be used in dental practice in determining the density of bone tissue of a patient’s teeth.

В этом случае набор элементов 1 эталонного объекта цепочкой друг за другом согласно порядковым номерам помещают в тонкую рентгенопрозрачную эластичную трубку (не показано). В таком виде эталонный объект размещают между зубами верхней и нижней челюстей пациента. Производят рентгеновский снимок зубов и эталонного объекта. Проявляют рентгеновский снимок. Готовое аналоговое изображение материала и эталонного объекта сканируют и трансформируют в цифровое, исследуют с помощью ПЭВМ, находят значение оптической плотности изображения каждого элемента 1 эталонного объекта. Строят график зависимости оптической плотности изображений элементов 1 эталонного объекта от их эквивалентной толщины металла. Сопоставляют оптическую плотность изображения материала на рентгеновском снимке с графической зависимостью, находят эквивалентную толщину металла для исследуемого зуба пациента. Эквивалентную толщину металла для исследуемого зуба пересчитывают известным способом в минеральную плотность костной ткани зуба.In this case, the set of elements 1 of the reference object is placed one after another according to serial numbers into a thin X-ray transparent elastic tube (not shown). In this form, the reference object is placed between the teeth of the upper and lower jaws of the patient. Make an x-ray of the teeth and the reference object. An x-ray is shown. The finished analog image of the material and the reference object is scanned and transformed into a digital one, examined using a PC, the optical density of the image of each element 1 of the reference object is found. Build a graph of the dependence of the optical density of the images of the elements 1 of the reference object from their equivalent metal thickness. The optical density of the image of the material on the x-ray image is compared with the graphic dependence, and the equivalent metal thickness is found for the patient’s tooth under study. The equivalent metal thickness for the studied tooth is converted in a known manner into the mineral density of the bone tissue of the tooth.

Заявленный эталонный объект по сравнению с прототипом обеспечивает повышение точности рентгеноденситометрических измерений за счет нечувствительности его элементов 1 к углу их установки по отношению к оси рентгеновского луча благодаря сферической форме элементов 1. Дополнительно точность по сравнению с прототипом повышается в результате заполнения полости сферической оболочки 2 элементов 1 смесью 3 металлического порошка с рентгенопрозрачным веществом в вычисленном соотношении.The claimed reference object in comparison with the prototype provides improved accuracy of x-ray densitometric measurements due to the insensitivity of its elements 1 to the angle of their installation relative to the axis of the x-ray beam due to the spherical shape of the elements 1. Additionally, the accuracy compared with the prototype increases as a result of filling the cavity of the spherical shell of 2 elements 1 a mixture of 3 metal powder with x-ray transparent substance in the calculated ratio.

Предложенное техническое решение позволяет повысить равномерность распределения ослабляющих свойств элементов по их сечению, расширяя таким образом геометрический размер поля калибровочной степени ослабления рентгеновского излучения элементом 1. За счет увеличения поля калибровочной степени ослабления облегчается процесс измерения и повышается его точность.The proposed technical solution allows to increase the uniformity of the distribution of the attenuating properties of the elements over their cross section, thus expanding the geometric size of the field of the calibration degree of attenuation of x-ray radiation by element 1. By increasing the field of the calibration degree of attenuation, the measurement process is facilitated and its accuracy is improved.

Claims (8)

Эталонный объект для рентгеноденситометрии, содержащий набор элементов различной калибровочной степени ослабления рентгеновского излучения, отличающийся тем, что элементы эталонного объекта выполнены в виде металлических оболочек сферической формы, имеющих одинаковый наружный диаметр и различную толщину, а также центрально расположенную полость, которая заполнена однородной смесью из металлического порошка того же металла, что и металл оболочек, и рентгенопрозрачного наполнителя, при этом калибровочную степень ослабления рентгеновского излучения каждого элемента эталонного объекта определяют через эквивалентную толщину этого элемента, которую вычисляют с помощью формул:A reference object for X-ray densitometry, containing a set of elements of different calibration degrees of attenuation of x-ray radiation, characterized in that the elements of the reference object are made in the form of spherical metal shells having the same outer diameter and different thickness, as well as a centrally located cavity that is filled with a homogeneous mixture of metal a powder of the same metal as the metal of the shells and the X-ray transparent filler, while the calibration degree of attenuation of the X-ray vskogo radiation of each element of the reference object is determined by the equivalent thickness of the element, which is calculated by the formulas: h=2[k(0.5D-d)+d]h = 2 [k (0.5D-d) + d] иand
Figure 00000010
Figure 00000010
 где h - калибровочная степень ослабления рентгеновского излучения элемента эталонного объекта, выраженная через эквивалентную толщину того же металла, из которого изготовлена оболочка этого элемента, мм;where h is the calibration degree of attenuation of x-ray radiation of the element of the reference object, expressed in terms of the equivalent thickness of the same metal from which the shell of this element is made, mm; D - заданный наружный диаметр оболочек элементов эталонного объекта, мм;D is the specified outer diameter of the shells of the elements of the reference object, mm; d - заданная толщина металлической оболочки элемента эталонного объекта, мм;d is the specified thickness of the metal shell of the element of the reference object, mm; k - вычисленная объемная доля металлического порошка того же металла, что и металл оболочки элемента в смеси с рентгенопрозрачным наполнителем.k is the calculated volume fraction of a metal powder of the same metal as the shell metal of the element in a mixture with an X-ray transparent filler.
RU2017106460A 2017-02-27 2017-02-27 Reference object for x-ray densitometry RU2654382C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017106460A RU2654382C1 (en) 2017-02-27 2017-02-27 Reference object for x-ray densitometry

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017106460A RU2654382C1 (en) 2017-02-27 2017-02-27 Reference object for x-ray densitometry

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2654382C1 true RU2654382C1 (en) 2018-05-17

Family

ID=62152886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017106460A RU2654382C1 (en) 2017-02-27 2017-02-27 Reference object for x-ray densitometry

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2654382C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1275276A1 (en) * 1982-12-22 1986-12-07 Московский Научно-Исследовательский Институт Туберкулеза Минздрава Рсфср Standard object for x-ray densitometry
SU1337747A1 (en) * 1985-11-24 1987-09-15 Московский научно-исследовательский институт туберкулеза Standard for roentgen densitometry
JPS63130055A (en) * 1986-11-21 1988-06-02 帝人株式会社 Standard substance for densitometry and evaluation of bone using the same
US6570955B1 (en) * 2002-01-08 2003-05-27 Cyberlogic, Inc. Digital x-ray material testing and bone densitometry apparatus and method
RU122487U1 (en) * 2012-07-12 2012-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт медицины труда" Российской Академии медицинских наук (ФГБУ "НИИ МТ" РАМН) TEST OBJECT FOR X-RAY X-RAY SITOMETRY
RU168524U1 (en) * 2016-04-04 2017-02-07 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт медицины труда" (ФГБНУ "НИИ МТ") STANDARD FOR X-RAY X-RAY SITOMETRY

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1275276A1 (en) * 1982-12-22 1986-12-07 Московский Научно-Исследовательский Институт Туберкулеза Минздрава Рсфср Standard object for x-ray densitometry
SU1337747A1 (en) * 1985-11-24 1987-09-15 Московский научно-исследовательский институт туберкулеза Standard for roentgen densitometry
JPS63130055A (en) * 1986-11-21 1988-06-02 帝人株式会社 Standard substance for densitometry and evaluation of bone using the same
US6570955B1 (en) * 2002-01-08 2003-05-27 Cyberlogic, Inc. Digital x-ray material testing and bone densitometry apparatus and method
RU122487U1 (en) * 2012-07-12 2012-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт медицины труда" Российской Академии медицинских наук (ФГБУ "НИИ МТ" РАМН) TEST OBJECT FOR X-RAY X-RAY SITOMETRY
RU168524U1 (en) * 2016-04-04 2017-02-07 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт медицины труда" (ФГБНУ "НИИ МТ") STANDARD FOR X-RAY X-RAY SITOMETRY

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Clarke et al. A new method for measurement of bone mineral content using both transmitted and scattered beams of gamma-rays
KR102252847B1 (en) X-ray device, X-ray inspection method, data processing device, data processing method, and computer program
US4055771A (en) Test body for a scanning tomographic analytical apparatus
US10219774B2 (en) Quality control phantom
KR101180698B1 (en) Method for evaluation of density profile in carbon/carbon material and method for production of standard density test block used therein
Yashiro et al. Distribution of unresolvable anisotropic microstructures revealed in visibility-contrast images using x-ray Talbot interferometry
WO2011130896A1 (en) X ray source grating stepping imaging system and image method
US4344183A (en) Measuring tool for computer assisted tomographic scanner
KR20170133450A (en) X-ray apparatus, data processing apparatus and data processing method
JP2009240764A (en) X-ray imaging apparatus, x-ray imaging method and method of controlling x-ray imaging apparatus
US20150110247A1 (en) Surrogate phantom for differential phase contrast imaging
JP2014009976A (en) Three-dimensional shape measurement x-ray ct device and three-dimensional shape measurement method by x-ray ct device
Birnbacher et al. Quantitative X-ray phase contrast computed tomography with grating interferometry: Biomedical applications of quantitative X-ray grating-based phase contrast computed tomography
Thornton et al. Measurement of the spatial resolution of a clinical volumetric computed tomography scanner using a sphere phantom
US10813618B2 (en) Test object for calibration of an x-ray imaging device
RU2654382C1 (en) Reference object for x-ray densitometry
RU122487U1 (en) TEST OBJECT FOR X-RAY X-RAY SITOMETRY
Müller et al. Micro-diagnostics: X-ray and synchrotron techniques
El-Basha Assessment of composite leakage using optical coherence tomography: A systematic review
CN104207794A (en) Mammography multi-parameter sensor array and measuring method thereof
CN111089869B (en) Multi-energy detector X-ray phase contrast imaging method and system, storage medium and equipment
RU74475U1 (en) UNIVERSAL TEST OBJECT FOR CONTROL OF PARAMETERS AND CHARACTERISTICS OF X-RAY COMPUTER TOMOGRAPHERS
Lopes et al. Evaluation of a microtomography system with an X-ray microfocus tube
RU2324948C2 (en) Device for measuring specific absorbed power of uhf electromagnetic radiation
WO2013183470A1 (en) X-ray apparatus and method of measuring x-rays

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200228