RU46863U1 - Цифровой спектрограф мягкого рентгеновского излучения - Google Patents
Цифровой спектрограф мягкого рентгеновского излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU46863U1 RU46863U1 RU2005103949/22U RU2005103949U RU46863U1 RU 46863 U1 RU46863 U1 RU 46863U1 RU 2005103949/22 U RU2005103949/22 U RU 2005103949/22U RU 2005103949 U RU2005103949 U RU 2005103949U RU 46863 U1 RU46863 U1 RU 46863U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mri
- spectrograph
- crystal
- analyzer
- ccd
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title abstract description 24
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 13
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 abstract description 8
- 230000036039 immunity Effects 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
Предлагаемая полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для изучения спектрального состава мягкого рентгеновского излучения (МРИ). Техническим результатом цифрового спектрографа МРИ является расширение диапазона регистрации МРИ по энергии и размерам изображений источника, достижение практически полной радиационной стойкости спектрографа к МРИ и повышение помехоустойчивости к электромагнитным наводкам. Технический результат в цифровом спектрографе МРИ, содержащем ПЗС-регистратор, связанный по входу с датчиком РИ, по выходу - через ВОЛС с ПК, и расположенные в вакуумируемом корпусе гониометр, механически связанный с кристаллом-анализатором и датчиком РИ, установленный на пути отраженного от кристалла-анализатора, достигается тем, что в спектрографе датчик МРИ выполнен в виде сцинтилляционного экрана, соединенного световодом с оптическим ПЗС-регистратором, выполненным в виде единого блока, и расположенным на внешней поверхности вакуумируемого корпуса.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для изучения спектрального состава мягкого рентгеновского излучения (МРИ).
Известен спектрограф рентгеновского излучения (РИ) (1, пат. РФ №1734480 - разработка заявителя - ФГУП НИИИТ), позволяющий осуществлять регистрацию РИ из разных областей спектра без механической юстировки дифракционной решетки и детектора. У этого спектрографа отсутствует возможность регистрации линейчатого спектра однократных или редко повторяющихся импульсов РИ в широком спектральном диапазоне и их пространственного распределения.
Во многих исследованиях требуется одновременно получать информацию о спектре и пространственном распределении достаточно слабых источников рентгеновского излучения, при этом к регистрирующей аппаратуре предъявляются требования автоматизированной регистрации и быстрой обработки экспериментально полученной информации. Задача разработки цифрового спектрографа мягкого рентгеновского импульсного излучения на основе сферического кристалла и ПЗС-регистратора с возможностью вывода информации на персональный компьютер, расположенный на расстоянии не менее 50 м от спектрографа, является актуальной.
В патенте (2, РФ №2177629) рассмотрен спектрограф РИ, содержащий термолюминесцентные детекторы и фильтры РИ. У такого спектрографа отсутствует возможность регистрации линейчатого спектра РИ, автоматизированного сбора информации.
Наиболее близким технически решением спектрографа является цифровой спектрограф (3) МРИ, содержащий ПЗС-регистратор, связанный по входу с датчиком
РИ, по выходу через ВОЛС с ПК, и расположенные в вакуумируемом корпусе гониометр механически связанный с кристаллом - анализатором и датчиком РИ, установленным на пути отраженного РИ от кристалла- анализатора.
Основной недостаток спектрографа-прототипа заключается в следующем. Подвод охлаждающей жидкости к блоку охлаждения термохолодильника осуществляется по гибким шлангам, так как ПЗС-датчик должен перемещаться внутри вакуумного объема. Это является рискованным действием, потому что в случае разрыва шлангов или появления течи в местах их соединения с узлом ввода в вакуум охлаждающей жидкости или с блоком охлаждения термохолодильника жидкость может попасть в вакуум и вывести из строя систему откачки. Для использования гибких шлангов требуется выполнение специальных отверстий в корпусе спектрографа, что является дополнительной нагрузкой на систему откачки. Наличие в спектрографе узла ввода в вакуум охлаждающей жидкости, системы прокачки охлаждающей жидкости, расположенной вблизи корпуса спектрографа, требуют отдаления блока управления ПЗС-датчиком от корпуса. Поэтому кроме электрического кабеля связи внутри корпуса используется еще внешний электрический кабель связи между внутренним электрическим кабелем связи и блоком управления ПЗС-датчиком, соединенные между собой с помощью вакуумноплотного многоштырькового разъема. Электромагнитные наводки, действующие на длинный, составной кабель связи, приводят к искажению результатов измерений.
Кроме того, перемещение датчика внутри вакуумного объема ограничивается длиной и габаритами гибких шлангов для подвода охлаждающей жидкости, (например, допустимым радиусом изгиба шланга) и узла ввода в вакуум охлаждающей жидкости. Это, в свою очередь, приводит к ограничению диапазона регистрации МРИ, как по энергии, так и по размерам изображений источника РИ.
Кроме того, радиационная стойкость ПЗС-матрицы,, осуществляющей прямую регистрацию РИ невысока, не более 106 квантов на элемент. В спектрографе- прототипе внутри вакуумного объема расположен ПЗС-датчик с прямой регистрацией РИ, для функционирования которого требуется подводка напряжения питания и управляющих сигналов по гибким кабельным линиям. Наличие длинных кабельных линий связи приводит к появлению электромагнитных помех от импульсного источника, что может существенно исказить результаты.
Техническим результатом цифрового спектрографа МРИ является расширение диапазона регистрации МРИ по энергии и размерам изображений источника, достижение практически полной радиационной стойкости спектрографа к МРИ и повышение помехоустойчивости к электромагнитным наводкам.
Технический результат в цифровом спектрографе МРИ, содержащем ПЗС-регистратор, связанный до входу с датчиком РИ, по выходу - через ВОЛС с ПК, и расположенные в вакуумируемом корпусе гониометр, механически связанный с кристаллом - анализатором и датчиком РИ, установленный на пути отраженного от кристалла - анализатора, достигается тем, что в спектрографе датчик МРИ выполнен в виде сцинтиллящюнного экрана, соединенного световодом с оптическим ПЗС-регистратором, выполненным в виде единого блока, и расположенным на внешней поверхности вакуумируемого корпуса. Существо предлагаемой полезной модели заключается в выводе ПЗС-матрицы из зоны действия МРИ и расположении всего ПЗС-регистратора на внешней поверхности корпуса, что исключает необходимость использования блока принудительного охлаждения термохолодильника и повышает радиационную стойкость к МРИ спектрографа в целом. Существо заключается также в обеспечении передачи информации от датчика МРИ до ПЗС-регистратора по световоду и от ПЗС-регистратора до ПК по
волоконно-оптической линии связи, не подверженным воздействию электромагнитным наводок.
Блок-схема предлагаемого цифрового спектрографа МРИ представлена на чертеже. Принятые обозначения. Источник рентгеновского излучения обозначен позицией 1. Спектрограф содержит коллиматор 2 гониометр 3, кристалл-анализатор 4, изогнутый по сфере, датчик МРИ, выполненный в виде сцинтилляционного экрана 5, оптоволоконный световод б, ПЗС-регистратор 7, волоконно-оптическую линию связи 8 и ПК 9. В спектрографе использованы выпускаемые промышленностью элементы: гониометр -производство 000 «Александр» (г. Рязань), рентгеновский кристалл-анализатор на основе слюды - производство ООО "Александр" (г. Рязань), сцинтилляционный экран, выполненный на основе люминофора типа К-67, изготавливается заявителем, волоконно-оптический световод - разработка и поставка ОАО ЛЗОС (г. Лыткарино), волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС), например, типа ОКА-МбП. В данном спектрографе использован оптический ПЗС-регистратор типа СПМ16 - разработка заявителя (4, программное обеспечение зарегистрировано свидетельством №2002611319 от 02.07.02). ПЗС-регистратор 7 содержит схемы вывода заряда с ПЗС-матрицы, преобразования его в напряжение, усиления преобразование напряжения с помощью АЦП в цифровой код,
запоминание информации в ОЗУ (в формуле не фигурируют и на чертеже не представлены) и вывод в ПК 9 типа PentiumIV через ВОЛС 8 с помощью интерфейса типа Ethernet. Волоконно-оптический световод 6 представляет собой жгут волоконно-оптический, регулярный. Габариты его выбираются исходя из размеров сцинтилляционного экрана, размеров входного окна ПЗС-регистратора и размеров вакуумного объема корпуса спектрографа. В корпусе спектрографа выполнены два не нарушающие вакуума функциональных отверстия: ~ для ввода МРИ и для оптоволоконного световода 6. Спектрограф работает следующим образом.
Исследуемый источник 1 испускает рентгеновское излучение. Входной коллиматор 2 выделяет из потока РИ пучок, падающий на поверхность рентгеновского кристалла-анализатора 4. Гониометр 3 осуществляет установку сферического кристалла-анализатора 4 под определенным углом к первичному пучку РИ, установку датчика РИ 5, которым является сцинтилляционный экран, на заданном расстоянии от кристалла-анализатора 4 и под другим определенным углом к первичному пучку РИ. Кристалл-анализатор 4 осуществляет преобразование энергетического спектра РИ в пространственный спектр, при котором определенной энергии квантов в пучке РИ соответствует угловое отклонение пучка РИ в пространстве от первоначального направления. Если спектрограф используется в режиме регистрации пространственных изображений, то кристалл-анализатор 4 формирует в определенных точках пространства спектрально-селектированные изображения источника РИ. Датчик МРИ 5 - сцинтилляционный экран осуществляет преобразование отраженного от кристалла-анализатора 4 рентгеновского излучения, распределенного в пространстве, в световой аналог, который передается по оптоволоконному световоду 6 в оптический ПЗС-регистратор 7, в котором осуществляется преобразование оптического изображения в цифровой код, запоминание цифрового кода в ОЗУ. Далее осуществляется передача информации из ПЗС-регистратора через волоконно-оптическую линию связи 8 в персональный компьютер 9 для визуализации и обработки зарегистрированной информации. Меняя углы наклона сферического кристалл-анализатора и датчика РИ относительно первичного пучка, расстояние от кристалл-анализатора до ПЗС-датчика, можно при заданных радиусе изгиба сферического кристалла и расстоянии от кристалл-анализатора до источника РИ, варьировать в широких пределах спектральный диапазон регистрации РИ, коэффициенты увеличения изображения в сагитальной и меридиональной плоскостях, спектральное разрешение и светосилу спектрографа.
Так, например, для спектрографа с кристаллом из слюды угол наклона кристалла должен варьироваться в пределах 0-45 градусов для обеспечения регистрации РИ в спектральном диапазоне 1,2-19 А°. При регистрации рентгеновских изображений этот угол должен изменяться в пределах вплоть до 90 градусов. На практике работать при углах близких к 0 или 90°, больших расстояниях "датчик РИ - кристалл-анализатор" не удается из-за ограниченных размеров вакуумных камер и ограничений по углу, связанных с габаритами ПЗС-датчика, его системы охлаждения, в том числе габаритами теплоаккумулятора, электрического кабеля связи. Уменьшение их габаритов при фиксированных размерах вакуумного корпуса спектрографа позволяет расширить диапазон углов и, следовательно, расширить спектральный диапазон регистрации РИ.
Применение спектрографа для регистрации РИ импульсных источников связано с дополнительными трудностями, вызванными появлением электромагнитных наводок на электрические цепи, в том числе, наводок на кабельные линии связи. Исключение электрического кабеля связи приводит к исключению этого типа наводок и, соответственно, к пропорциональному уменьшению электромагнитных наводок. В связи с тем, что сцинтиллятор и оптоволоконные световоды практически не подвергаются радиационным повреждениям, радиационная стойкость спектрографа определяется, в основном, радиационной, стойкостью ПЗС-матрицы к МРИ. Удаление ПЗС-матрицы из вакуумного объема на внешнюю поверхность спектрографа, где отсутствует МРИ, следствием имеет то, что достигается практически полная радиационная стойкость спектрографа к МРИ.
Таким образом, рассмотренный цифровой спектрограф МРИ целесообразно использовать в случае необходимости соблюдения высоких требований по радиационной стойкости и помехоустойчивости к электромагнитным наводкам. Спектрограф, в котором ПЗС-матрица работает в условиях прямой регистрации МРИ, позволяет осуществлять регистрацию в более широком спектральном диапазоне МРИ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пат. РФ №1734480 - разработка заявителя - ФГУП НИИИТ
2. Пат. РФ №2177629
3. Proceedings SPIE v.4504, 2001, pp.240-252. - спектрограф лаборатории CELIA (Франция) - прототип
4. Оптический ПЗС-регистратор типа СПМ16 (программное обеспечение зарегистрировано свидетельством №2002611319 от 02.07.02))
Claims (1)
- Цифровой спектрограф мягкого рентгеновского излучения (МРИ), содержащий ПЗС-регистратор, связанный по входу с датчиком РИ, по выходу - через ВОЛС с ПК и расположенные в вакуумируемом корпусе гониометр, кристалл-анализатор и датчик РИ, установленный на пути отраженного от кристалла-анализатора МРИ с возможностью перемещения его под заданным углом к отраженному МРИ и на заданное расстояние от кристалла-анализатора, отличающийся тем, что в спектрографе датчик РИ выполнен в виде сцинтилляционного экрана, соединенного световодом с оптическим ПЗС-регистратором, выполненным в виде единого блока, и расположенным на внешней поверхности вакуумируемого корпуса, который выполнен с отверстием для вывода световода и отверстием для ввода МРИ.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005103949/22U RU46863U1 (ru) | 2005-02-14 | 2005-02-14 | Цифровой спектрограф мягкого рентгеновского излучения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005103949/22U RU46863U1 (ru) | 2005-02-14 | 2005-02-14 | Цифровой спектрограф мягкого рентгеновского излучения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU46863U1 true RU46863U1 (ru) | 2005-07-27 |
Family
ID=35844066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005103949/22U RU46863U1 (ru) | 2005-02-14 | 2005-02-14 | Цифровой спектрограф мягкого рентгеновского излучения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU46863U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2394492C2 (ru) * | 2006-01-30 | 2010-07-20 | Кэнон Кабусики Кайся | Устройство формирования изображения с использованием излучения |
-
2005
- 2005-02-14 RU RU2005103949/22U patent/RU46863U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2394492C2 (ru) * | 2006-01-30 | 2010-07-20 | Кэнон Кабусики Кайся | Устройство формирования изображения с использованием излучения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104040374B (zh) | 放射性物质检测装置、放射线源位置可视化系统和放射性物质检测方法 | |
| US9407836B2 (en) | Electronic x-ray camera with spectral resolution | |
| JP6108394B2 (ja) | 放射線エネルギー分布の検出方法及びその検出装置 | |
| CN108535768B (zh) | 一种基于双探测器技术的伽马相机 | |
| Brandt et al. | Soft x-ray tomography measurements in the Wendelstein 7-X stellarator | |
| JP4960255B2 (ja) | ガンマ線撮像装置 | |
| Gmar et al. | Development of coded-aperture imaging with a compact gamma camera | |
| JP6994460B2 (ja) | ミューオン撮像による固体物体の非侵襲的検査のための装置及び方法 | |
| CA2888134C (en) | Portable gamma camera | |
| JP2019502900A5 (ru) | ||
| US7888647B2 (en) | X-ray detector assemblies and related computed tomography systems | |
| CN101968545A (zh) | 基于具有辐射记忆功能的光致发光图像板的辐射成像系统 | |
| RU46863U1 (ru) | Цифровой спектрограф мягкого рентгеновского излучения | |
| CN106291657A (zh) | 一种基于合束闪烁光纤的放射能谱分析系统 | |
| Gruner et al. | Criteria for the evaluation of 2-dimensional X-ray detectors | |
| Shen et al. | Encoding methods matching the 16× 16 pixel CZT detector of a coded aperture gamma camera | |
| CN201812042U (zh) | 基于具有辐射记忆功能的光致发光图像板的辐射成像系统 | |
| RU46862U1 (ru) | Цифровой спектрограф мягкого рентгеновского излучения | |
| CN114280659B (zh) | 一种减小晶体尺寸提高分辨率的探测器模组及其使用方法 | |
| Goyal et al. | Development of position sensitive detector module using scintillator and Si photomultiplier for hard x-ray imaging and spectroscopy | |
| CN110057293B (zh) | 电子落点位置检测装置 | |
| Ryan et al. | SONTRAC—a scintillating plastic fiber tracking detector for neutron and proton imaging spectroscopy | |
| Brubaker | Single Volume Scatter Camera: Results and Significance. | |
| Tang et al. | Plastic scintillation fiber array coupling CCD for X-ray imaging and detection | |
| Tsukahara et al. | The development of a new type of imaging X-ray detector with a capillary plate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC12 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for utility models |
Effective date: 20100915 |
|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110215 |