RU2336550C1 - Multispectral x-ray scanner - Google Patents

Abstract

FIELD: physics, measurement.

SUBSTANCE: multispectral X-ray scanner that contains source of ionising radiation, collimator in the form of longitudinal circuit intended for creation of flat radiation beam and device for registration of radiation beam, which includes electronics for data reading and processing, luminescent screen and one bar of photoreceiving modules that contain photodiodes that are optically conjugated with luminescent screen, which differs by the fact that device of radiation beam registration contains at least two luminescent screens that are located in radiation beam and separated from each other with complementary filter in the form of two plates made of light metal foil and plate made of heavy metal foil installed between them, and at least two bars of photoreceiving modules, which are installed outside flat radiation beam, every of which is optically conjugated with one luminescent screen.

EFFECT: expansion of X-ray device operation spectral range and division of this range into several spectral zones.

3 dwg

Description

Предлагаемый спектрозональный рентгеновский сканер предназначен для регистрации рентгеновских изображений в нескольких спектральных диапазонах одновременно и может использоваться в качестве цифрового флюорографического аппарата для медицинской диагностики.The proposed spectral x-ray scanner is designed to register x-ray images in several spectral ranges at the same time and can be used as a digital fluorographic apparatus for medical diagnostics.

Известны цифровые сканирующие аппараты, реализованные на газовых [Патент, RU №2257639 от 27.07.2005] и сцинтилляционных [Патент ЕР №0597725, МКИ⁵ G01V 5/00 от 12.11.93] детекторах.Known digital scanning devices implemented on gas [Patent, RU No. 2257639 dated 07/27/2005] and scintillation [Patent EP No. 0597725, MKI ⁵ G01V 5/00 dated 11/12/93].

Однако принцип работы и конструктивные особенности этих аппаратов не позволяют разделять кванты рентгеновского излучения различных энергий и формировать спектрозональные рентгеновские изображения.However, the operating principle and design features of these devices do not allow the separation of X-ray quanta of various energies and the formation of spectral x-ray images.

Наиболее близким по технической сущности является сканирующий флюорографический аппарат Проскан-2000, описанный в работе [Основы рентгенодиагностической техники / Под ред. Н.Н.Блинова. - М.: Медицина, 2002. - стр.137-138].The closest in technical essence is the scanning fluorographic apparatus Proscan-2000, described in [Fundamentals of X-ray diagnostic technology / Ed. N.N. Blinova. - M .: Medicine, 2002. - p. 137-138].

Данный аппарат содержит источник ионизирующего излучения, коллиматор в виде продольной щели, предназначенной для создания плоского пучка излучения, и устройство регистрации пучка излучения, прошедшего сквозь исследуемый объект, которое включает электронику считывания и обработки данных, люминесцентный экран и одну линейку фотоприемных модулей, содержащих фотодиоды, оптически сопряженные посредством оптоволоконных шайб с люминесцентным экраном.This apparatus contains a source of ionizing radiation, a collimator in the form of a longitudinal slit designed to create a flat beam of radiation, and a device for recording a beam of radiation that has passed through the object under study, which includes electronics for reading and processing data, a luminescent screen and one line of photodetector modules containing photodiodes, optically coupled by means of fiber optic washers with a fluorescent screen.

Использование линейки фотоприемных модулей, состоящей из однотипных фотоприемников, оптически сопряженных с люминесцентным экраном, не позволяет за одну экспозицию регистрировать спектрозональные рентгеновские изображения, поскольку рентгеновские кванты различных энергий не могут быть идентифицированы.Using a line of photodetector modules, consisting of the same type of photodetectors, optically paired with a luminescent screen, it is not possible to register spectrozonal x-ray images in one exposure, since x-ray quanta of different energies cannot be identified.

Техническим результатом настоящего изобретения является расширение спектрального диапазона работы аппарата и разделение этого диапазона на несколько спектральных зон путем последовательной энергетической фильтрации излучения с помощью комплементарного фильтра.The technical result of the present invention is to expand the spectral range of the apparatus and the division of this range into several spectral zones by sequential energy filtering of radiation using a complementary filter.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, достигается тем, что в известном рентгеновском аппарате, содержащем источник ионизирующего излучения, коллиматор в виде продольной щели, предназначенной для создания плоского пучка излучения, и устройство регистрации пучка излучения, включающее электронику считывания и обработки данных, люминесцентный экран и одну линейку фотоприемных модулей, содержащих фотодиоды, оптически сопряженные с люминесцентным экраном, устройство регистрации пучка излучения содержит, по крайней мере, два люминесцентных экрана, находящихся в пучке излучения, отделенных друг от друга комплементарным фильтром в виде двух пластин из фольги легкого металла и расположенной между ними пластиной из фольги тяжелого металла, и как минимум две линейки фотоприемных модулей, расположенных вне плоского пучка излучения, каждая из которых оптически сопряжена только с одним люминесцентным экраном.The problem to which the claimed invention is directed, is achieved by the fact that in a known X-ray apparatus containing an ionizing radiation source, a collimator in the form of a longitudinal slit designed to create a flat radiation beam, and a radiation beam registration device including electronic data reading and processing, luminescent a screen and one line of photodetector modules containing photodiodes optically coupled to a fluorescent screen, the radiation beam registration device contains at least at least two luminescent screens in the radiation beam, separated from each other by a complementary filter in the form of two plates of light metal foil and a plate of heavy metal foil located between them, and at least two lines of photodetector modules located outside the plane radiation beam, each of which is optically coupled to only one luminescent screen.

На фиг.1 изображен схематически общий вид спектрозонального рентгеновского сканера на фиг.2 дан чертеж (схема) спектрозонального рентгеновского сканера, вид сбоку; на фиг.3 дан чертеж (схема) спектрозонального рентгеновского сканера, вид сверху.Figure 1 shows a schematic General view of a spectrozonal x-ray scanner; figure 2 is a drawing (diagram) of a spectrozonal x-ray scanner, side view; figure 3 is a drawing (diagram) of a spectrozonal x-ray scanner, top view.

Спектрозональный рентгеновский сканер включает: 1 - источник ионизирующего излучения; 2 - щелевой коллиматор; 3 - плоский пучок рентгеновского излучения; 4 - устройство регистрации; 5 - электронику считывания; 6 - сцинтилляционные экраны; 7 - комплементарный фильтр; 8 - пластины из фольги легкого металла; 9 - пластину из фольги тяжелого металла; 10 - линейки фотоприемных модулей.The spectral x-ray scanner includes: 1 - a source of ionizing radiation; 2 - slotted collimator; 3 - a flat beam of x-ray radiation; 4 - registration device; 5 - readout electronics; 6 - scintillation screens; 7 - complementary filter; 8 - foil plates of light metal; 9 - a plate of heavy metal foil; 10 - line photodetector modules.

Устройство работает следующим образом. Рентгеновский квант плоского пучка излучения 3, генерируемый источником ионизирующего излучения 1, проходя через щелевой коллиматор 2 и исследуемый объект, попадает в устройство регистрации 4 и взаимодействует в одном из сцинтилляционных экранов 6 или в комплементарном фильтре 7 с материалом экрана или фильтра. Причем средняя глубина проникновения рентгеновских квантов, а значит, и экран, в пределах которого произошло взаимодействие, определяется энергией рентгеновских квантов. Получившиеся вследствие взаимодействия фотоны видимого света покидают экран и регистрируются пространственно сопряженным фотодиодом линейки фотоприемных модулей 10, однозначно задающим координату места события и экран, в пределах которого произошло взаимодействие, что обеспечивает регистрацию изображений электроникой считывания и обработки данных 5 на разных эффективных энергиях. Кванты рентгеновского излучения, взаимодействующие с комплементарным фильтром 7, в построении изображения не участвуют. Вторичное излучение, возникающее в фильтре в пластине из фольги тяжелого металла 9, поглощается пластинами из фольги легкого металла 8.The device operates as follows. The x-ray quantum of a plane radiation beam 3, generated by an ionizing radiation source 1, passing through a slit collimator 2 and an object under investigation, enters a recording device 4 and interacts in one of the scintillation screens 6 or in a complementary filter 7 with the material of the screen or filter. Moreover, the average penetration depth of x-ray quanta, and hence the screen within which the interaction occurred, is determined by the energy of x-ray quanta. The photons of visible light resulting from the interaction leave the screen and are recorded by the spatially conjugated photodiode of the line of photodetector modules 10, which uniquely sets the coordinate of the event location and the screen within which the interaction occurred, which ensures the registration of images by reading and processing electronics 5 at different effective energies. X-ray quanta interacting with the complementary filter 7 do not participate in image construction. The secondary radiation that occurs in the filter in the plate of the foil of heavy metal 9 is absorbed by the plates of foil of light metal 8.

Использование двух линеек фотоприемных модулей, отделенных друг от друга двумя сцинтилляционными экранами, разделенными комплементарным фильтром из фольги тяжелого и легкого металлов, например Au и Al, выгодно отличает предлагаемый спектрозональный рентгеновский сканер от указанного прототипа, так как приводит к расширению спектрального диапазона работы аппарата и позволяет регистрировать как минимум два спектрозональных рентгеновских изображения за время одной экспозиции.The use of two lines of photodetector modules, separated from each other by two scintillation screens separated by a complementary filter of heavy and light metal foils, such as Au and Al, distinguishes the proposed spectral x-ray scanner from this prototype, as it leads to the expansion of the spectral range of the apparatus and allows register at least two spectrozonal x-ray images during one exposure.

Claims (1)

Спектрозональный рентгеновский сканер, содержащий источник ионизирующего излучения, коллиматор в виде продольной щели, предназначенной для создания плоского пучка излучения, и устройство регистрации пучка излучения, включающее электронику считывания и обработки данных, люминесцентный экран и одну линейку фотоприемных модулей, содержащих фотодиоды, оптически сопряженные с люминесцентным экраном, отличающийся тем, что устройство регистрации пучка излучения содержит, по крайней мере, два люминесцентных экрана, находящихся в пучке излучения, отделенных друг от друга комплементарным фильтром в виде двух пластин из фольги легкого металла и расположенной между ними пластиной из фольги тяжелого металла, и как минимум, две линейки фотоприемных модулей, расположенных вне плоского пучка излучения, каждая из которых оптически сопряжена с одним люминесцентным экраном.A spectral x-ray scanner containing an ionizing radiation source, a longitudinal slit collimator designed to create a flat radiation beam, and a radiation beam registration device, including electronics for reading and processing data, a luminescent screen and one line of photodetector modules containing photodiodes optically coupled to luminescent a screen, characterized in that the radiation beam registration device comprises at least two luminescent screens located in the beam separate from each other by a complementary filter in the form of two plates of light metal foil and a plate of heavy metal foil located between them, and at least two lines of photodetector modules located outside the plane radiation beam, each of which is optically coupled to one luminescent screen .

Images