SU1008818A1 - Способ визуализации рентгеновского изображени и фотоэлектронное устройство дл визуализации рентгеновского изображени - Google Patents

Abstract

1. Способ визуализации рентгеновского изображени , состо щий в том, что дл  зар дки полупроводникового сло  мишени его облучают электронным потоком путем подачи положительного потенциала относительно катода на металлический слой ьюшени и облучают мишень преобразуемым рент;геновским изображением, о т л и ч a ю щи и с   тем, что, с целью гулучшени  качества изображени  за счет повышени  эффективности преобразовани  и. отношени  сигнал/шум преобразованного изображени , дл  модул ции потока электронов при прохождении его через отверсти  мишени на металлический слой мишени подают отрицательный импульс напр жени  и одновременно на электрод приемного л индикаторного элемента подают положительный импульс напр жени , облус чают мишень равномерным потоком электронов , a прошедший сквозь мишень j поток электронов направл ют на прием-О ный элемент дл  преобразовани  в видц I мое изображение или видеосигнал.

Description

эо

Эо

эо

2.Способ по п. 1, отличающий -с   тем,что, с целью исключени  вли ни  саморазр да мишени темновым током, на металлический слой мишени подают отрицательный, импульс напр жени , амплитуда которого измен етс  по экспоненциальному закону

с посто нной времени, равной посто нной времени разр да необлученной мишени.

3.Фотоэлектронное устройство дл  визуализации рентгеновского изображени , содержащее вакуумированную колбу, в которой последовательно

расположены катод, фокусирующие электроды , сетка мишени и мишень, выполненна  из полупроводникового и металлического слоев, отличающеес   тем, что, с целью улучшени  качества изображени  за .счет повышени  э.ффективности преобразовани  и отношени  сигнал/шум, в мишени выполнены сквозные отверсти , а за мишенью со стороны, противоположной катоду, размещена система электродов дл  преобразовани  электронного потока в видеосигнал или видимое изображение .

Изобретение относитс  к электронной технике, в частности к визуализации рентгеновского изображени .

Известен способ визуализации ренгеновского изображени , реализованн в рентгеновском электрооптическом преобразователе (РЭОПе), согласно i ко горому рентгеновское изображение вначале преобразуют в слабое световое изображение с помощью сло  люмин фора, затем световое изображение преобразуют в электронное изображение с помощью фотокатода, нанесенного непосредственно на слой люминофора , затем с помощью электрического пол , приложенного между фотокатодом и выходным экраном, ускор ют электронное изображение, т, е. усиливают его по мощности, фокусируют на выходной экран, с помощью которого электронное изображение вновь преобразуют в световое , Данный способ имеет следующие недостатки: толщина входного сло  люминатора мала, так как он не прозрачен дл  собственного излучени  и, как следствие, мала  часть подающего рентгеновского излучени  поглощаетс  в слое люминофора и преобразуетс  в свет, квантовый выход внешнего фотоэффекта всегда существенно меньше единицы, обычно он 0,1-0,2; конверсионна  эффективность люминофора в зависимости от типа люминофора измен етс  в пределах 0,08 - 0,25.

В результате указанных причин КПД входного преобразовател , преобразующего энергию рентгеновского изображени  в электронное изображение , низкий.

Наиболее (близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  способ визуализации рентгеновского изображени , состо щий в том, что дл  зар дки полупроводникового сло  мишени его облучают электронным потоком , подава  положительный потенциал относительно катода на металлический слой мишени и облучают мишень преобразуемым рентгеновским изображением 2 .

Наиболее близким к предлагаемому по. технической сущности  вл етс  также фотоэлектронное устройство дл  визуализации рентгеновского изображени , содержащее вакуумированную колбу, в которой последовательно расположены катод, фокусирующие электроды, сетка мишени и мишень , выполненна  из полупроводникового и метёшлического слоев {2 .

Недостатком известного способа  вл етс  то, что ,идеосигнал усиливают с помощью видеоусилител . При этом собственные шумы видеоусилител  в значительной мере ограничивают чувствительность такой рентгенотелевизионн€ й установки. Причем в данном случае видеосигнал образуетс  током дозар дки мишени и поэтому не может превышать по величине зар д, накопленный на элементарном участке мишени, соответствующем однму элементу разложени , т. е.

, л CuU

где {(.. - ток сигнала,

С - емкость элементарного

участка мишени; ли - глубина потенциального

рельефа;

tj - врем  коммутации элементаного участка мишени.

Таким образом, ток сигнала рентгенрдикона оказываетс  пропорциональным емкости С, котора  уменьшаетс  увеличением толщины полупроводникового сло . Следовательно, в рентгенвидиконе толщину полупроводникового сло  нельз  брать большой, так как при этом уменьшаетс  ток сигнала, в то же врем  дл  повышени  эффективности поглощени  излучени  необходимо увеличивать толщину мишени.

Исход  из компромисса между этими двум  противоречидыми услови ми, обычно выбирают толщину полупроводникового сло  мишени 50 - 300 мкм, Лри этом рентгенвидикон эффективно работать только при напр жении на рентгеновской трубке & 150 кВ и при просвечивании мальах толщин.

Цель изобретени  - улучшение качества изображени  за счет повышени  эффективности преобразовани  и отнс дени  сигнал/шум преобразованного изображени .

Указанна  цель достигаетс  тем, что согласно способу визуализации рентгеновского изображени , состо щему в том, что дл  зар дки полупроводникового сло  мишени его облучают электронным потоком электронов, подава  положительный потенциал относительно катода на металлический слой мишени, и облучают мишень преобразуемым рентгеновским изображением , дл  модул ции потока электронов при прохождении его через отверсти  мишени на металлический слой мишени подают отрицательный импульс напр жени  и одновременно на электрод приемного индикаторного элемен .та подают положительный импульс напр жени , облучают мишень равномерным потоком электронов, а прошедший сквозь мишень поток электронов направл ют на приемный элемент дл  преобразовани  в видимое изображение или видеосигнал.

Кроме того, с целью исключени  вли ни  саморазр да мишени темновым током на металлический слой мишени подают отрицательный иМрульс напр жени , .амплитуда которого иэмен. етс  по экспоненте с посто нной времени равной посто нной времени разр да ненеоблученной мишени.

В фотоэлектронном устройстве дл  визуализации рентгеновского изображени , содержащем вакуумированную колбу, в которой последовательно расположены катод, фокусирующие электроды , сетка мишени и мишень, выполненна  из полупроводникового и металлического слоев, в мишени выполнены сквозные отверсти , а за мишенью со стороны, противоположной катоду, размещена система электродов, преобразующеш электронный поток в видеосигнал или видимое изображение.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство, выполненное в виде РЭОПа, в котором может быть реализован способ; на фиг. 2 - диаграммы напр жений и токов, по сн ющие способ.

Устройство содержит вакуумную колбу 1 катод 2, сетку 3 мишени, мишень 4, котора  состоит из полупроводникового сло  5 и металлического сло  6, фокусирующне электрода 7, экран 8, металлизированный

слой 9 экрана и люминесцентный слой 10 экрана.

На фиг. 2 обозначены: диагра1-1мы 11 изменени  напр жени  на металлическом слое мишени, диаграммы 12 изменени  напр жени  на левой стороне полупроводникового сло  мишени, диаграммы 13 изменени  напр жени  на емкости полупроводникового сло  мишени, диаграммы 14 изменени  тока через отверсти  в мишени на металлизирован10 ный слой экран и диаграммы 15 напр жени  на металлизированном слое экрана .

Способ осуществл етс  следук цим образом.

5

Цикл начинаетс  с подачи на металлический слой 6 мишени положительного напр жени  по величине меньшего, чем первый критический потенциал полупроводникового материала мишени,

0 при этом коэффициент вторичной эмиссии мишени дл  электронов катода меньше единицы и равновесным потенциалом дл  левой стороны мишени  вл етс  потенциал катода.

5

Затем мишень облучают потоком медленных электронов, испускаемых катодом 2 в течение длительности положительного импульса. В результате осаждени  электронов потенциал левой стороны мишени понижаетс  до

0 потенциала катода ((диаграмма 12 , а тем самьш емкость мишени зар жгшэт . отрицательно ((диаграмма 13 У на величину положительного напр жени  приложенного кметаллическому слою-ми5 шени. При этом экран не светитс , посколь су отсутствует ускор ющее напр жение. По мере зар дки мишени все больша  часть электронов отражаетс  от мишени и стекает на

0 сетку мишени и к концу импульса электроны практически не попадают на мишень.

Затем подают на металлический слой мишени отрицательный импульс ,

5 напр жени , при этом снижаетс  потенциал как правой, так и левой стороны мишени диаграммы 11 и 12 . Причем потенциал левой стороны мишени становитс  отрицательным (диаграмма 12). Одновременно на металлизированный

0 слой экрана подают положительный импульс напр жени  (диаграмма 15), од .нако сразу после подачи положительного импульса электроны не проход т в отверсти  мишени и ток на

5 металлизированном слое экрана отсутствует (диаграмма 1) экран не светитс . Отсутствует и ток на мишень так как она имеет относительно катода отрицательHyiJ потенциал. Полу0 проводниковый слой мишени начинает разр жатьс . Вследствие действи  рентгеновского излучени  дл  разных участков полупроводникового сло  по сто нна г времени оказываетс  различной . На диаграммгис 12 и 13 приве5

дены кривые разр да дл  светлого и темного участков изображени , т,а. на мишени тем самым накаливают потенциальный рельеф. По мере разр да полупроводникового сло  потенциал левой стороны мишени повышаетс  до величины UOTC электроны начинают проходить через отверсти  в мишени. Далее эти электроны ускор ют ускор ющим полем фокусируют на экране и с помощью экрана преобразуют в видимое изображение. Как видно из диаграммы 14, .модул ци  электронного потока, проход щего через отверсти  в мишень, осуществл етс  за счет двух факторов: изменени  числа электронов , проход щих через отверстие в мишени при изменении отрицательног потенциала на левой стороне мишени,, что эквивалентно изменению напр жени  на модул торе передающей трубки, и изменени  времени, в течение которого мишень открыта и течет ток. Как видно из диаграммы 14, экран при использовании предлагаемого способа облучаетс  импульсным потоком электронов, но при достаточно высокой частоте импульсов, за счет послесвечени  люминофора и инерционност глаза мелькани   ркости будут не заметны .

В предлагаемом способе целесообразно на металлический слой мишени подавать отрицательный импульс с амплитудой, измен ющейс  по экспоненте с посто нной времени необлученной мишени. В этом случае можно так подобрать амплитуду отрицательного импульса, что потенциал необлученного участка мишени будет оставатьс  посто нным во времени воспроизведени изображени , мишень не будет пропускать электронный поток, что позволит повысить контраст выходного из:ображени .

Дл  повышени  контраста выходного изображени  путем создани  более глубокого потенциального рельефа на мишени целесообразно во врем  зар дки мишени подавать на металлический слой мишени положительный импульс с экспоненциально нарас ающей амплитудой , при этом амплитуда импульса

может быть больше первого критического потенциала полупроводникового сло  мишени, соответственно больше .будет начальный зар д на полупроводниковом слое мишени и, как следствие больша  глубина потенциального рельефа на мишени.

Кроме того,фотоэлектронное устройство дл  визуализации рентгеновского изображени  может быть выполнено в виде передающей телевизионной трубки,.когда перед мишенью установлен электронный прожектор с системой сканировани  электронного луча, а за мишенью со стороны, противоположной катоду, размещена система электродов преобразующа  электронный поток в видеосигнал.

Преимуществом предлагаемого устройства в виде передающей телевизионной трубки  вл етс  уменьшение степени облучени  рентгеновским излучением обслуживающего установку персонала .

Толщину полупроводникового сло  при использовании предлагаемого спо .соба можно вз ть существенно больше, .чем в известном способе, так как сигнальный зар д образуетс  путем модул ции электронного потока потенциалом мишени, который при воспроизведении не снимаетс . Модулируемый зар д в этом случае может быть больш чем зар д, накопленный на мишени, т. е. возможно усиление изображени  по току. Увеличение толщины мишени позвол ет преобразовать большую часть подающего излучени , т. е. повысить эффективность преобразовани .

Моделированное электронное изображение , прошедшее через мишень, в дальнейшем усиливаетс  по мощности ускорени  электрическим.полем.

В предлагаемом способе возможно повьйнение контраста изображени  путем увеличени  амплитуды отрицательного импульса, подаваемого во времени воспроизведени  на меогаллический слой мишени при одновременном увеличении амплитуда, экспоненциального положительного импульса, подаваемого во врем  зар дки мишени.

/J

7

фаг.2.

Claims (3)

1. Способ визуализации

РЕНТГЕрентгеновского изображения, состоящий в том, что для зарядки полупроводникового слоя мишени его облучают электронным потоком путем подачи положительного потенциала относительно катода на металлический слой мишени и облучают мишень преобразуемым рентгеновским изображением, отличаю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества изображения за счет повышения эффективности преобразования и. отношения сигнал/шум преобразованного изображения, для модуляции потока электронов при прохождении его через отверстия мишени на металлический слой мишени подают отрицательный импульс напряжения^ и одновременно на электрод приемного индикаторного элемента подают поло- /Л жительный импульс напряжения, облучают мишень равномерным потоком элек- Г тронов, а прешедший сквозь мишень поток электронов направляют на прием-а ный элемент для преобразования в видц ;мое изображение или видеосигнал. ¹ >

2. Способ по π. 1, отличающийся тем,что, с целью исключения влияния саморазряда мишени темновым током, на металлический слой мишени подают отрицательный, импульс напряжения, амплитуда которого изме- 5 няется по экспоненциальному закону с постоянной времени, равной постоянной времени разряда необлученной мишени.

3. Фотоэлектронное устройство для 10 визуализации рентгеновского изображения, содержащее вакуумированную колбу, в которой последовательно расположены катод, фокусирующие электроды, сетка мишени и мишень, выполненная из полупроводникового и металлического слоев, отличающеес я тем, что, с целью улучшения качества изображения за счет повышения эффективности преобразования и отношения сигнал/шум, в мишени выполнены сквозные отверстия, а за мишенью со стороны, противоположной' катоду, размещена система электродов для преобразования электронного потока в видеосигнал или видимое изображение.