SE454390B - Forfarande och anordning for metning av energirik elektromagnetisk stralning med hjelp av spridning - Google Patents

Description

454 390 2 väldefinierad spridningsvinkel. vilket optimerar den geometriska energiupplösningen. Dessutom användes, till skillnad från vad som gjordes i tidigare utförandeformer. korrekta spridningsalgoritmer. Bl a tages hänsyn till att den inkommande röntgenstrålningen är polyenergetisk.

Mot bakgrund av ovanstående behov oëh problematik har uppfinningen till uppgift att möjliggöra spektrometri för energirik elektromagnetisk _ strålning med hjälp av Comptonspridning. Detta sker genom att som spridningselement utnyttjas en lång och smal tråd eller en lång och smal stav. Även här erhålles naturligtvis en distordering av uppmätt spektrum men just genom användandet av en sådan stav eller tråd blir det möjligt att beräkningsmässigt rekonstruera ursprungligt spektrum med mycket god noggrannhet. Genom användandet av en tråd eller stav erhålles nämligen för det första en mycket våldefinierad spridningsvinkel. För det andra minimeras spridningen från det omgivande mediet (luft). Detta eftersom spridningen uppmäts från den volym som bestäms av de korsande strålgångarna för stràlen som inkommer från källan och detektorns strálgàng. Genom att använda en mycket lång och smal tråd eller en mycket läng och smal stav med cirkulär tvärsnittsarea erhålles dessutom möjligheten till riktningsvariation. eftersom spridningsvolymen ej varierar med vinkeln.

Genom att i en lämplig vidareutveckling av uppfinningen använda ett material för staven eller tråden med lågt medelatomnummer minskas dopplereffekten vilket i sin tur medför en bättre avbildning av varandra närbelägna toppar i spektrum. Som lämpliga material föreslås polyeten, plexiglas eller annat material med lågt medelatomnummer.

Rekonstruktionen av egentligt spektrum från uppmätt spektrum sker med hjälp av följande formler. som nyligen framtagits av uppfinnarna. 454 390 3 Eftersom den bakomliggande fysiken är komplicerad, ger vi endast slututtryckenz ao'hu(avo)=nhv(hyc)/meuzrâßqhutyhuc)(vc/»0+u0/»c-s1n2e)m> (m) I ekv (El) är Nhu(huc)d(hvc) det antal fotoner som registreras av detektorn mellan energierna huc och huc+d(hvc) efter korrektion för detektorns egenförvrängning (detektorrespons).

Ne= det totala antalet elektroner i spridaren. r0= den klassiska elektronradien = 2.82 * 10-lsm AUm/OJIHC)=e><;>(~l(aMaUIVQ-(ßr/SII) (ßs(hvo)+us(hvc)) ger dämpningen av strålningen i spridaren (attenuering). l(a) = vägsträckan i luft mellan spridare och detektor. p attenueringskoefficienten för luft. 8. attenueringskoefficienten för spridarmaterialet. 't u r = den cirkulära och trådformiga spridarens radie.

D' C II den Comptonspridda strålningens energi b' I n 0 den inkommande energi som erhålles ur relationen hvc=mc2hvO/(mc2+hv0(1~cos6)) Spridningsvinkeln 6 àterfinnes i ekvationerna (El) och (E3). _ _ 2 tronens viloenergi = mc .

(E2) (H3) Elek- 454 390 H I ekv (El) betyder ÄÖ den rymdvinkel som detektorn upptar i medeltal från godtyckliga punkter i spridaren.

I ekv (El) står êo hv(hu0) för den approximativt rekonstruerade strålningsintensiteten (före spridning). Detta motsvarar fig 2, punktad kurva. med undantag av topparna.

Vi rekonstruerar även topparna och måste då arbeta med ett komplicerat uttryck, som innehåller numeriska derivator av 0 hy(hv0), ekv (El).

Den medelkinetiska energin T för elektronerna i spridaren ingår även.

Uttrycket lyder: _ _ 2 2 2 2 2 ri hV(nvo)-n0_hu(hvO) (T/3mc )(u0/vc) {(d co hV(hvo)/d(hvO) ((hv0) + (n»c)2-zhuohyceøse)+z(aø0_hV(h~O)/d(h»o)>(nuo-nuccose)} (su) Ql hv i ekv (EU) används endast för rekonstruktion på och kring topparna. Fig 2, punktad kurva, visar totalresultatet när ekvationerna (El) och (EU) kombineras. Som synes är rekonstruktionen mycket bra, skillnaden mellan heldragen och punktad kurva är liten. 454 390 5 Ett praktiskt utföringsexempel av uppfinningen framgår av nedanstående beskrivning. Härvid visar §ig_l schematiskt en spridningskammare enligt uppfinningen och §ig_§ de stràlningskurvor, som redan genomgåtts. Den i fig 1 visade spridningskammaren är väsentligen vinkelformad, varvid i den första vinkelarmen finns en öppning för infallande högintensiv röntgenstrálning. Inuti kammaren följer sedan en första kollimator 2 och en andra kollimator 3, som avgränsar strålningen. som sedan träffar tråden U. Den strålning. som passerar genom tråden respektive förbi tråden, passerar ut genom en öppning 5 på andra sidan av spridningskammaren. I rät vinkel mot stràlningsriktningen genom kollimatorerna och tråden är tva kollimatorer 6 och 7 anordnade och den i träden spridda strålningen passerar genom kollimatorerna ut till en detektor 8 i den andra armen av spridningskammaren. Detektorn är i detta fall en Hp Ge-detektor, som är kopplad till en màngkanalanalysator. Denna är i sin tur kopplad till en databehandlingsenhet, som rekonstruerar spektra enligt ekvationerna (El)-(EU). a-c är kollimatorer med dimensionerna 3mm x 25mm. d är en kollimator med diametern 3mm. D är Ge-detektorn.0 är spridaren.

Ritningen är i det närmaste utförd i korrekt skala. Härav framgår att kammaren med lätthet kan användas på plats i de flesta befintliga röntgenutrustningar. Materialet i tråden är av polyeten, plexiglas eller annat material med lågt medelatomnummer, vilket medför snabba och precisa rekonstruktioner. I det utförda exemplet svarar spridning mot luft för en mycket ringa del av den totalt detekterade intensiteten.

Vid den praktiska utföringsformen av uppfinningen implementeras lämpligen våra beräkningsalgoritmer i en persondator så att ett lätthanterligt mätinstrument erhålles.

Claims (8)

454 590 Patentkrav

1. Förfarande för mätning av energirik elektromagnetisk strålning med hjälp av spridning k ä n n e t e c k n a t a v att i strålgången för strålningen med hög energi placeras en spridare i form av en lång och smal tråd eller en lång och smal stav och sedan mätes i vinkel mot den ursprungliga stràlgången den spridda strålningens spektrum varifrån sedan rekonstrueras ursprungligt spektrum.

2. : Förfarande enligt krav 1, k a n n e t e c k n a t a v att som spridare användes ett material med lågt medelatomnummer.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2. k ä n n e t e c k n a t a v att den spridda strålningen mätes med en väldefinierad vinkel mot den inkommande strålningen.

4. H. Förfarande enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v att den ingående och/eller den mätta strålningen avgränsas med hjälp av kollimatorer.

5. Anordning för utförande av förfarandet enligt krav 1. k ä n - n e t e c k n a d a v att den innefattar en kammare i vilken ett spridningselement i form av en lång och smal tråd eller en lång och smal stav är anordnad i stràlningens väg och att i vinkel mot denna första strålgáng är en detektor anordnad för att mäta spridd strålning.

6. Anordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att den långa och smala staven eller den långa och smala tråden är tillverkad av polyeten, plexiglas eller annat material med lågt medelatomnummer. 454 390

7. Anordning enligt något av kraven 5 eller 6 k ä n n e - t e c k n a d a v att detektorvinkeln är 90 grader i förhållande till den inkommande strålpassagen.

8. Anordning enligt något av kraven 5-7 k ä n n e t e c k n a d a v att den långa och smala tråden eller den långa och smala staven har cirkulär tvärsnittsarea. 4