RU196469U1

RU196469U1 - X-RAY DETECTOR

Info

Publication number: RU196469U1
Application number: RU2019137064U
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Черний; Денис Игоревич Галкин; Геннадий Викторович Ратобыльский; Наталия Владимировна Шелина; Ирина Викторовна Шутихина; Валерий Анатольевич Малов
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО "СПЕКТР"
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2020-03-02

Abstract

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно для комплектации рентгеновских дозиметров и экспонометров. Детектор рентгеновского излучения содержит коллиматор и фотодиод, подключенный через цифровой преобразователь электрического сигнала к индикатору, при этом фотодиод закреплен внутри коллиматора и снабжен светочувствительным слоем, выполненным из селена, включающим равномерно введенные в него кристаллы гадолиния. Использование полезной модели позволяет повысить чувствительность рентгеновского детектора сцинтилляционного типа. 1 ил.The utility model relates to medical equipment, namely for the assembly of x-ray dosimeters and exposure meters. The X-ray detector contains a collimator and a photodiode connected through a digital converter of the electrical signal to the indicator, while the photodiode is mounted inside the collimator and is equipped with a photosensitive layer made of selenium, including gadolinium crystals uniformly introduced into it. Using the utility model allows to increase the sensitivity of the scintillation type X-ray detector. 1 ill.

Description

Предложенное устройство относится к разделу медицинской техники, точнее к рентгеновской, и предназначено, в первую очередь, для комплектации рентгеновских дозиметров и экспонометров. Кроме того, оно может быть использовано в приборах для юстировки линейных рентгеновских томографов и рентгеновских аппаратов для томосинтеза.The proposed device relates to the section of medical equipment, more specifically to X-ray, and is intended, first of all, to complete X-ray dosimeters and exposure meters. In addition, it can be used in devices for aligning linear x-ray tomographs and x-ray machines for tomosynthesis.

Известен детектор рентгеновского излучения, содержащий коллиматор и сцинтиллятор, соединенный через оптоволоконную шайбу с фотодиодом (Зеликман М.И. Цифровые системы в медицинской рентгенодиагностике. - М: Медицина, 2007. - С. 46-49 [1]).A known X-ray detector containing a collimator and a scintillator connected through a fiber washer with a photodiode (Zelikman MI Digital systems in medical X-ray diagnostics. - M: Medicine, 2007. - S. 46-49 [1]).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является детектор рентгеновского излучения, содержащий коллиматор, кристаллический сцинтиллятор и фотодиод со светочувствительным слоем, примыкающим к сцинтиллятору, соединенный с цифровым преобразователем электрического сигнала, подключенным к индикатору (европейский патент №271723 А1, публ. 22.06.1988 [2]).The closest technical solution to the claimed object is an X-ray detector containing a collimator, a crystalline scintillator and a photodiode with a photosensitive layer adjacent to the scintillator connected to a digital signal converter that is connected to the indicator (European patent No. 271723 A1, publ. 06.22.1988 [ 2]).

Аналог [2] был выбран нами в качестве прототипа. Он используется для цифровой рентгенографии.The analogue [2] was chosen by us as a prototype. It is used for digital radiography.

Недостатком прототипа [2] является его низкая чувствительность, что не позволяет его использовать в дозиметрах для измерения эквивалентной дозы. Поэтому в рентгенологии для измерения эквивалентной дозы используются дозиметры с ФЭУ, которые отличаются своей сложностью и дороговизной.The disadvantage of the prototype [2] is its low sensitivity, which does not allow it to be used in dosimeters for measuring the equivalent dose. Therefore, in radiology, dosimeters with PMTs are used to measure the equivalent dose, which are distinguished by their complexity and high cost.

Целью настоящей работы является повышение чувствительности рентгеновского детектора сцинтилляционного типа.The aim of this work is to increase the sensitivity of the scintillation type X-ray detector.

Технический результат полезной модели выражается в расширении арсенала рентгеновских детекторов сцинтилляционного типа для рентгенодозиметрии. Он достигается тем, что в детекторе рентгеновского излучения, содержащем коллиматор, кристаллический сцинтиллятор и фотодиод со светочувствительным слоем, соединенный с цифровым преобразователем электрического сигнала, подключенным к индикатору, кристаллы сцинтиллятора равномерно введены в светочувствительный слой фотодиода.The technical result of the utility model is expressed in expanding the arsenal of X-ray scintillation-type detectors for X-ray dosimetry. It is achieved by the fact that in the X-ray detector containing a collimator, a crystalline scintillator and a photodiode with a photosensitive layer connected to a digital converter of an electric signal connected to the indicator, the scintillator crystals are uniformly introduced into the photosensitive layer of the photodiode.

Далее описание полезной модели сопровождается рисунками и пояснениями к ним. На фиг. 1 показана конструкция детектора (вид сбоку в разрезе), на фиг. 2 дано сечение А-А фиг. 1.Further, the description of the utility model is accompanied by drawings and explanations to them. In FIG. 1 shows a detector structure (sectional side view), FIG. 2 shows section AA of FIG. 1.

Детектор рентгеновского излучения содержит коллиматор 1, выполненный из материала с высоким атомным номером, например вольфрама. Внутри коллиматора 1 закреплен фотодиод 2 со светочувствительным слоем 3, например селеновым. Непосредственно в светочувствительный слой 3 введены кристаллы сцинтиллятора 4, например кристаллы гадолиния, который имеет высокую светоотдачу при облучении рентгеновскими лучами. Кристаллы сцинтиллятора 4 равномерно распределены в слое 3, как показано на фиг. 2. Нижний торец коллиматора 1 закрыт пробкой 5, через которую проходит токопровод 6, соединяющий фотодиод 2 с цифровым преобразователем электрического сигнала 7, в состав которого входит усилитель и аналого-цифровой преобразователь. Цифровой преобразователь электрического сигнала 7 подключен к индикатору 8. Коллиматор 1 определяет размер рентгеновского пучка у, воздействующего на фотодиод 2. От окружающего света светочувствительный слой 3 фотодиода 2 защищен стенкой 9 корпуса фотодиода 2, выполненной из рентгенопрозрачного и светонепроницаемого материала, например алюминия.The X-ray detector contains a collimator 1 made of a material with a high atomic number, for example tungsten. Inside the collimator 1 is mounted a photodiode 2 with a photosensitive layer 3, for example, selenium. Scintillator crystals 4, for example, gadolinium crystals, which have high light efficiency when irradiated with x-rays, are introduced directly into the photosensitive layer 3. Scintillator crystals 4 are uniformly distributed in layer 3, as shown in FIG. 2. The bottom end of the collimator 1 is closed by a plug 5, through which a conductor 6 passes, connecting the photodiode 2 to the digital converter of the electric signal 7, which includes an amplifier and an analog-to-digital converter. A digital converter of the electrical signal 7 is connected to the indicator 8. The collimator 1 determines the size of the x-ray beam acting on the photodiode 2. From the ambient light, the photosensitive layer 3 of the photodiode 2 is protected by the wall 9 of the body of the photodiode 2 made of X-ray transparent and opaque material, such as aluminum.

При облучении кристалла сцинтиллятора 4 рентгеновскими квантами, он генерирует электромагнитное излучение в диапазоне видимого спектра, которое распространяется изотропно. При этом фронт светового излучения от кристалла сцинтиллятора 4 имеет форму шаровой сферы площадью:When the scintillator crystal is irradiated with 4 x-rays, it generates electromagnetic radiation in the visible spectrum, which propagates isotropically. In this case, the front of light radiation from the scintillator crystal 4 has the shape of a spherical sphere with an area of:

S₁=4πR²,S ₁ = 4πR ² ,

где R - радиус световой сферы.where R is the radius of the light sphere.

При расположении кристалла сцинтиллятора 4 внутри светочувствительного слоя 3, все фотоны световой сферы S₁ воздействуют на частицы светочувствительного слоя 3, окружающие кристалл 4.When the scintillator crystal 4 is located inside the photosensitive layer 3, all the photons of the light sphere S ₁ act on the particles of the photosensitive layer 3 surrounding the crystal 4.

В прототипе кристаллический сцинтиллятор находится с внешней стороны светочувствительного слоя (кристаллы сцинтиллятора примыкают к светочувствительному слою фотодиода), поэтому в этом случае площадь световой поверхности возбужденного кристалла сцинтиллятора будет равна:In the prototype, the crystalline scintillator is located on the outside of the photosensitive layer (the scintillator crystals are adjacent to the photosensitive layer of the photodiode), therefore, in this case, the light surface area of the excited scintillator crystal will be equal to:

S₂=2πR².S ₂ = 2πR ² .

S₁>S₂, поэтому чувствительность предложенного детектора будет в два раза выше, чем у прототипа.S ₁ > S ₂ , therefore, the sensitivity of the proposed detector will be two times higher than that of the prototype.

Claims

Детектор рентгеновского излучения, содержащий коллиматор и фотодиод, подключенный через цифровой преобразователь электрического сигнала к индикатору, отличающийся тем, что фотодиод закреплен внутри коллиматора и снабжен светочувствительным слоем, выполненным из селена, включающим равномерно введенные в него кристаллы гадолиния.An X-ray detector containing a collimator and a photodiode connected through a digital converter of the electrical signal to an indicator, characterized in that the photodiode is mounted inside the collimator and is equipped with a photosensitive layer made of selenium, including gadolinium crystals uniformly introduced into it.