SU626712A3 - Источник рентгеновского излучени дл поперечной томографии - Google Patents

Description

сканирований ленточного пучка по поверхности анода.

На фиг. показан аппарат, в котором применен предлагаемый источник рентгеновского излучени ; на фнг. 2 и 3 даны схемы , объ сн ющие принцип работы источника; на фиг. 4 приведена схема, по сн юща  эффект искажени  электронного пучка; иа фйг. 5 дано устройство с катушками дл  коррекции этого искажени ; на фиг. 6 представлена- едема эффекта отклонени  электронного пучка в области падени  иа антикатод; на фиг. 7 изображено устройство с катуншами, которое примен етс  дл  корреКцин этого эффекта.

На фиг. 1 показан алпарат дл  получений рентгеновских снимков, который известен как скеннер, со счетно-решающим уст| ойством дл  осевой томографии в усовершенствованном виде, включающий сканируемую рентгеновскую трубку.

Тело I опираетс  на ложе 2 соответствующей формы. Материал 3, способный поглощать рентгеновское излучение в такой же степени, как и ткани тела, помещают между 1 и ложем 2 дл  того, чтобы в возбйожно большей степени исключить воздушные зазоры между ними и обеспечить . приблизительно круглое поперечное сечение. Тело жестко удерживаетс  в желаемом положении с помощью крепежиого ремн  4. Ложе 2 и тело ввод тс  в отверстие 5 в по-, ворачивающемс  узле 6 так, что нужна  часть тела устанавливаетс  в центре отверсти . Узел 6 может поворачиватьс  относительно оси 7, котора  обычно проходит вдоль тела. Узел опираетс  на три зубчатых колеей 8, которые сцеплены с зубцами, нарезанными на периферии узла 6. Зубчатые колеей 8 установлены на валах на главной раме 9 аппарата. Узел 6 приводитс  в движение электродвигателем 10 через зубчатый ремень 11, юторый охватывает и сцепл етс  с периферией узла б на участке, отнесенном от зубчатых колес 8 в.направлении , перпендикул рном к плоскости чертежа .

На поворачивающемс  узле 6 установлен также источник 52 рентгеновских,лучей 13, группа детекторов 14 и св занных с ними коллиматоров.

Источник 12 содержит удлиненн й антикатод 15, электронную пушку 16, котора  формирует электронный пучок 17, и отклон ющие катушки 18, выполненные в виде тороидальных катушек, которым придаетс  далее седлообразна  форма. Возможно использование отклон ющнх пластин. Две крайние точки 19 и 20 источника излучают расход щиес  веерообразно рентгеновские лучи так, что из точки, наход щейс  в любом положении на источнике веер рентгеновских лучей охватывает тело и попадает на детек торы 14. Детекторы должны обеспечивать прием излучени  из любого положени  на источнике , а коллиматор допускать такую возможность .

Во врем  работы детекторы, число ксг рых в приведенном примере составл ет 200,

принимают излучение от точки 20 источника . Электродвигатель 10 обеспечивает непрерывный поворот узла 6 и оборудовани , установленного в нем, выходные сигналы детекторов интегрируютс  за соответствующие периоды , формиру  выходные сигналы, св занные с пучками, пересекающими тело вдоль дискретных траекторий. Точка 20 также проходит вдоль антикатода 15 по заранее установленной зависимости от вращательного движени  дл  того, чтобы обеспечить проS хождение луча по телу с требуемой ориентацией дорожек. После этого выходные сигналы могут быть преобразованы в цеп х преобразовани  21 дл  получени  картины распределени  поглощени  излучени  в области тела, формируемой в устройстве 22 визуализации .

Электронный пучок 17 фокусируетс  и йаправл етс  дл  соударени  с антикатодом в области, имеющий малый размер в направлении X указанном на чертеже системы

5 координат (фиг. 2).

Антикатод 15, который может быть выполнен из вольфрама, вставлен в анодный элемент 23, имеющий соответствующий положительный потенциал относительно пушки 16. Анодный элемент изготавливакуг из

0 меди и охлаждают. Анодный элемент и антикатод могут иметь поперечное сечение, подобное любому известному источнику рентгеновских лучей подход щего типа.

В данном случае они имеют пррт жен ;|ую длииу в направлении X.

Устройство дл  сканировани  электронного луча служит дл  развертки электронного луча вдоль антикатода 15 и в направдеиии X, при котором он занимает последовательные положени  вдоль антикатода.

Рентгеновские лучи 13 излучаютс  «з точек антикатода, в которые удар ет электронный луч, главным образом под углом около 50 к электронному лучу при генерировании рен тгеновских лучей электронами с энергией 10 кэБ. Линейное сканирование обеспечиваер5 с  отклон ющей системой, котора  развертывает электронный луч 17 вдоль антикатода 15. Коллимирующее устройство (ограничивающее ) дл  направлени  излучаемых раитгеновских лучей на нужный участок, показано  а фиг. 3. Рентгеновский луч ограничиваетс  щелью 24 в поглощающем экране 25 таким образом, что в направлении Y он не облучает области большей, чем необходима  толщина участка тела 1, который подлежит обследованию. Поглощающий эк5 ран 25 при необходимости может быть установлен в стенке рентгеновской трубки и находитьс  как внутрн, так и вне трубки. Щель 24 выбираетс  такой длины, котора  требуетс  дл  обеспечени  нужной развертки . Коллимирующее (ограничивающее) устройство допускает некоторое расширение лучей .в направлении X (фиг. 3). В том случае , .если это расширение превышает величину , необходимую дл  облучени  всей области детекторов, используютс  последующие коллимирующие устройства дл  ограничени  такого расширени .

Ошибки, возникающие из-за углового распределени  энергии в веерном пучке, могут быть комплексироваиы расчетом карты коэффицнентов поглощени . Дл  этой цели система предварительно калибруетс , т.е. производитс  измерение распределени  при известном поглощении между источником и детекторами .

Форма анод1юго элемента 23 н антикатода 15 выбираетс  подход щей дл  лю5. го источника рентгеновского излучени . Обычно электронный пучок 17 имеет форму ленты, что необходимо дл  того, чтобы ой падал на антикатод вд.оль линии, ггерпендг;кул рной направлениюХ, и возбуждал рентгеновский луч с необходимой шириной в У,8правленин Y, (фнг. 3,а). Дл  предотвращени  нежелательного искажени  рентгековского пучка необходимо.чтобы во всех no;ioжени х развертки источника рентгеновских лучей на антикатоде 5 лини  падени  на него электронов оставалась перпендикул рной к направлению оси X.

. Лентообразный электронный пучок имеет форму тонкой полосы, размер которой велик в одном направлении, перпендикул рном к .направлению перемещени  электронов, и довольно малую в другом напр авлении, ортогональном относительно первого.

На фнг. 4 позицией 17 показан неотклоненный луч, направление распределени  которого соответствует оси Y, лежащей в плоскости бумаги. Дл  сканирован Ш луч должен быть отклонен вправо или влево в.напр .авлении оси X н должен оставатьс  параллельным оси Z. Однако при отклонении известными отклон ющими катушками с косинусоидальным распределением тока форма луча искажаетс . При этом имеет место соответствующее искажение линии падени  лучей 17и 17на антикатод 15. Ширина луча уменьшаетс  на величину, завис щую от ширины и квадрата угла отклонени , а также искривл етс  на величину, пропорциональную углу отклонени  и квадрату ширины луча.

Изменение ширины электронного луча может быть скорректировано известными способами , которые, однако, не обеспечивают коррекций искривлени . Предлагаемый источник обеспечивает эту коррекцию, кроме того, он может корректировать изменение ширины луча.

Устройство, осуществл ющее эту коррекцию , показано на фиг. 5. Обмотки 26, 27, 28,   29, 30, 31 выполнены на. тороидальных магнитных сердечниках 32. В их качестве могут

использоватьс  те же сердечники, которые применены дл  гла.чных сканирующих катушех , или отдельные сердечники. Обмотки выполн ютс  таким образом, чтобы занимаема  ими длина сердеч:жка имела такую же величину, как ширина луча. Кажда  из внешних обмоток 26, 28 и 29, 31 содержит Т витков , намотанных в одном направлении, и отклон ет внеишке части луча в одном направлении . Центральные обмоткп 30   27 имеют по 2Т витков, намотанных в арот воположном напра 5лемии, и отклон ют центральную часть луча в противоположной направлении . Силовые „пниии полей обмоток показаны прерывнсты.ми лини ми. Такое устройство осуществл ет коррекцию кривизны, показанной на фиг. 4. Ток, протекающий через обмотйн, имеет такой волновой вид, что и основной ток, вызывающий, сканирование электронного пучка, и амплитуду, ACL таточную дл  осуществленн  надле.жа1це:г коррекции.

Другой вид искажени  потока рентгеновских лучей  вл етс  результатом располом енип используемого антикатода рентгеновской трубки S-: падени  отклоненного элект.рониого луча la него. Соответствующее устройство покачано на фиг. б. Здесь поверхность HMLK, изображенна  спло1инь.ми лини ми , представл ет собой часть поверхности антикатода 15, на которую справа падают электроны. Возможные положени  электронного луча показаны лини ми со стрелками , мрсрыЕзистые линии приведены дл  облегчени  понимани  геометрии устройства, пр мые углы показаны дл  этой гке цели. Поверхность HMLK наклонена под углом d. к плоскости HiJK дл  того, чтобы проецировать рентгеновские излучени  в нужном направлении . Неотклонснный пучок 17 пересекает плоскость ник по линии BR и падает на антикатод, по линии BS в плоскости ZY, будучи наклоненным под углом dj к оси Z. Отклоненный пучок излучаетс  тем же нсточ нико .м н пересекает плоскость HiJK в другой точке. Однако с точки зрени  геометрии прин то считать, что отклонение на угол 9 достигаетс  за счет перемещени  источника и что, таким образом, отклоненный луч 17 пересекает плоскость HfJK по той же линии ВК, а отклонение происходит только в плоскости XY.

В этом случае отклоненный луч 17удар ет антикатод по линии BG и благодар  наклону антикатода лини  BG на1слоаена к оси X. Это приводит к по влению нежелательных искажений рентгеновского пучка, которые необходимо скорректировать, причем идеально лини  падени  луча на антикатод должна быть асегда в плоскости YZ.

Желае.мый эффект дл  угла 0 отклонени  луча достигаетс  в том случае, когда луч падает по линии NG, параллельной линии BS. Очевидно, что отклоненный луч 17 пересекает плоскость HiJK по линии NR,

наклоненной к лимии BR под угломj9 . В действительностн коррекци  достигаетс  за счет .наклона отклоненного луча на угол к налравленню осн Z.

Аналнэнру  геометрню этого положени , йндно что UA- И откуда 0«ЦА« t, а также а поскольку BN - SQ. tg;8«tge-:tgoL (I). Такнм обраэснм, предлагаемый нсточннк должен поворачнвать отклоненный луч на угол /f, определ емый выражением (t) через угол в отклоненн  н угол 41 наклона антикатода . Устройство, показанное на фиг. 7, содерЖ1ГГ обмоткн 33, 34 н 35, 36, намотанные на торондвльный сердечник 37, подобный сердечннку 32. Кажда  половина пары катушек нмеет одннаковое чнсло внтков, обе половнны соединены в протнвоположных направлени х дл  того, чтобы возбудить поле. Показанное прерывнстой линией. Дл  сохраненн  вертнкальностн луча дл  всех положений развертки катушки питаютс  посто нным током сканировани  соответствующей амплитуды, который пропорционален tg6, причём tgob посто нен. Т(ф011дальные сердечники предшествуют или вход т в состав обмотки главной сканнрующей .катушки. Те же результаты могут

Claims (2)

1. быть получены при использовании катушек с седлообразным нли квадратным сердечна ком вместо тороидального, а также с электростатическими отклон ющими системами. Формула изобретени  . Источник рентгеновского излучени  дл  поперечной томографии, содержащий средства дл  получени  плоского ленточного электронного пучка, прот женный анод, плоскость которого расположена наклонно к плоскости, перпенднкул рной к плоскости ленточного э.тектронного пучка н параллельной направлению пучка, средства дл  фокусированн  ленточного пучка в его плоскости .и средства дл  сканировани  ленточного пучка по поверхности анода, включающие систему отклон ющих катушек, отличающийс  тем, что, с целью повышенн  точности томографических нсследованнй, оН содержит устройство дл . коррекций формы электронного пучка, соединенное со средствамн сканировани  пучка, причем это устройство содержит средства дл  измененн  кривизны плоскости пучка н наклона плоскости электронного пучка. 2. Источник по п. I, отличающийс  -тем, что устройство дл  коррекции выполнено в виде набора дополнительных отклон ющих катушек, расположенных симметрично относительно плоскости ленточного пучка. 3. Источник по п. Z,, отличающийс  тем, что набор дополнительных катушен выполнен в системе отклон ющнх катушек средств сканировани  ленточного пучка по поверхности анода. Источники информации, прин тые во винмание при экспертизе: 1.Патент Великобританни № 1434153, кл. Н б R, J976.
2. 2.За вка Франции № 2264516, кл. А 61 В 6/00, 1975.

   22

   Vut.23

   ff

   ,/ / / х/г 17

   (- / / / f

   -±

   Z , 2ZZ3|4JE222

   L /

   L-. 11L I ; , - ; , 1

   ./ M. /

   /J

   IK

   / i и I V I V

   tJ

   7,

   J

   --r

   pui.2

   7 /7

   (Sis.

   9 О

   О О