Комбинированный детектор для рентгеновской вычислительной томографии

 

Изобретение относится к регистрации рентгеновского излучения, применяемого в сканирующих системах, компьютерных томографах. Цель изобре-тения - улучшение разрешения изображения по контрасту за счет уменьшения записимости амплитуды сигнала детектора от спектрального состава излучения при сохранении высокой эффектипности рентгенопреобрязовпния и малом послесвечении . Цель достигается тем, что в качестве чувствительного элемента детектора использован сцинтиллятор на основе ZnSe. В качестпе активаторов при этом использованы нэовалентные активаторы Те или Mg в концентрации 3 моль.% либо донорный А1 или акцепторный Си в концентрации 2 - 0 2мольЛ. Благодаря высокой эффективности рентгенопреобразованкя при низком энергетическом разрешении детектора достигнуто улучшение качества изображения томограмм по сравнению с использованием традиционных детекторов на оснопе телочногалоидных сцинтиллячоров. 1 з.п. ф-лы, 2 табл. С 9

СОЮЭ СОБЕТСНИХ

СОДИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 С 01 Т 1!232,р ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ Н0М14ТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЛМ

ПРИ fHHT CCCP

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС ГНУ (46) 30. 06. 92. Бюл. М - 24 (21) 4706071!25 (22) 14 ° 06.89 (72) О.П.Вербицкий, Ф.F.Ãó)òÿåâ, В.Д. Рыжиков и B.H.Cèëèí (53) 621.387.424(088.8) (56) Рыжиков В.Д. и др. О послесвечении сцинтилляционных материалов, используемых в, рентгеновской томографии. — Приборы и техника эксперимента, 11 4, 1986, с. 155-157.

Патент Великобритании М 2005405, кл ° G 01 Т 1/202, 19?8. (54) КОМБИНИРОВИ(НЫЙ ДГТГКТОР ДЛЯ

РЕНТГЕНОВСКОЙ ВЫЧИСЛИТ1 .Л1 НОЙ ТОМОГРАФИИ (57) Изобретение относится к регистрации рентгеновского излучения, применяемого в сканирующих системах, компьютерных томографах. Пель изобре-тения - улучшение разрешения иэображения по контрасту за счет уменьшения

Изобретение относится к регистрации ионизируюших излучений и может бьггь использовано в рентгеновских томографах.

Целью изобретения является улучше ние разрешения изображения по контрасту за счет уменьшения зависимости амплитуды сигнала детектора от спектрального состава излучения при сохранении высокой эффективности рентгенопреобразования и малом послесвече- нии.

Согласно данному решению в качестве чувствительного элемента детекто-. с зависимости амплитуды ст;гнала детектоpR от спектрального состава излучения при сохранении высокой .эффективности рентгенопреобразования и малом послесвечении. Пель достигается тем, что в качестве чувствительного элемевта детектора использован сцинтиллятор на основе ZnSe. В качестве активаторов нри этом использованы иэовалентные активаторы Те или МВ в концентра2 ции 3 10 — 3 моль.Ж либо донорный

Al или акцепторный Си в концентрации

3 ° 10 — 2 .10 моль./. Благодаря высокой эффективности рентгенопреобразования при низком энергетическом разреше"

I нии детектора достигнуто улучшение качества иэображения томограмм по сравнению с использованием традиционных детекторов на основе шелочнога— лоидных сцинтилляторов. 1 э.п. ф-лы, 2 табл. ра использован сцинтиллятор - активированный селенид цинка.

В качестве активаторов использова- ны активаторы Те или Mg в концентрат ции 3 1Π— 3 моль. Е, либо донорные

Al или акцепторные — Си в концентра— ции 3- 10 — 2 -10 моль.7..

° Несмотря на высокий световыход, прозрачность и кинетические характеристики, эти сцинтилляторы не являются спектрометрическими, т.е. практи-, чески не .обладают энергетическим раз-, решением.

1б 39272

Это свойство сцинтилляторов иэ селенида цинка, которое препятствует их применению для спектрометрии, существенно улучшает разрешение иэобра"

5 жения по контрасту при их использовании в качестве детекторов для рент" геновской вычислительной томографйи.

Иа чертеже изображен комбинированный детектор для рентгеновской вычис- 1р лительйсй томографии.

Детектор содержит сцинтиллятор 1, оптическое соединение 2, фотодиод 3.

Сцинтиллятор 1 через оптическое сое" динение 2 связан с фотодиодом.3. On" 15 тическая связь осуществляется с помощью материала, прозрачного для излучения сцинтиллятора 1 и имеющего показатель преломления, промежуточный между показателями преломления мате- 2р риалов сцинтиллятора 1 и фотодиода 3 (в частности, эпоксидная смола, силиконовый клей и т.д ° ) °

Отражающее покрытие наносится на всю поверхность сцинтиллятора 1, эа 25 исключением плоскости, соединенной с фотодподом 3.

Цетектор работает следующим образом.

Рентгеновское излучение поглоща- 3р ется сцинтиллятором 1 и преобразуется им в световое. Световой сигнал че" рез оптическое соединение 2 попадает на фотодиод 3, в котором преобразуется в электрический. Электрический сигнал фотодиода 3 усиливается электронными блоками и анализируется компьютером.(на чертеже не представлены).

Б табл. 1 представлены основные параметры сцинтилляторов, используемых в томографии в сочетании с фотодиодом.

В табл. 2 приведены аналогичные параметры предлагаемых сцинтилляторов из активированного селенида цинка в 4 зависимости от типа активатора и его концентрации.

Из сопоставления данных табл. 1 и.

2 можно сделать следующие выводы.

Энергетическое разрешение предло женных сцинтилляторов намного ниже (в 4-7) раэ, чем у известных, а разрешение по контрасту у сцинтилляторов иэ активированного селенида цинка намного выше (в 2-5) раэ.

При всех, указанных в табл. 2,,типах активаторов сциитилляторы на осМове селенида цинка мало, отличаются

l по временным характеристикам, по максимуму спектра излучения, радиолюминесценции, энергетическому разрешению и обладают высоким разрешением по контрасту.

Величина световыхода активированного селенида цинка существенно зависит от типа и концентрации активато ра и в пределах предложенных концен траций активатора находится на уров не, позволяющем практическое исполь1 зование данного материала в рентге" новской вычислительной томографии.

Увеличение концентрации вводимых в кристаллы активаторов выше указанных в табл. 2 значений (пример У б для всех типов активаторов), приводит к нарушению однофазности в крис" таллах, растрескиванию, снижению прозрачности и, как следствие, к резкому уменьшению световыхода.

Введение изовалентных активаторов в концентрации менее 3 ° 15 моль.X u неизовалентных активаторов в концентрации менее 3 1С моль, 7 существен- но снижает световыход сцинтилляторов, что делает их непригодными для использования.

Оптимальными концентрациями активаторов с учетом величины световыхода являются для Те и Mg " 3 ° 15 3 моль.Е для А1 и Gu — 3 ° 10

2 ° 10 моль.Е.

Таким образом, по совокупности свойств предлагаемый детектор имеет улучшенное пространственное разрешение изображения в -.томографических устройствах.

Ф о р м,у л а и э о б р е т е н и я

1. Комбинированный детектор для рентгеновской вычислительной томографии, содержащий чувствительный .элемент, сцинтиллятор с отражающим покрытием, оптически связанный с фотодиодом, отличающийся тем, что, с целью улучшения разрешения изображения по контрасту за счет уменьшения зависимости амплитуды сигнала детектора от спектрального сос" тава излучения при сохранении высокой эффективнбсти рентгенопреобраэования и малого послесвечения, в качестве чувствительного элемента использован активнрованный селеннд цинка.

2. Детектор по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что в качестве акти- °

1639272 6

3 моль.7 для Те и Hg, 3 !0 —

2 ° 10 моль. Е для Al Cu.

Та блица 1 ватора использован элемент иэ ряда

Те, Hg, Al Cu в концентрации 3"10 >Параметр сцин- NaI(Tl) Csl(T1) BG0 Cd CsP тиллятора т !

CdS

100 10 20 5

118

100

0 5-5

415

9 12 12

Таблица 2

Световы- После ход свечение

Св1(Т1) 7 через отн.7 20 мс

Энергетическое раэ решение на ! !" Cs,7.

Разрешение по контрасту, число линий на 1,мм

Максимум спектра излучения нм

КонценТип

11!9 и/и тра ция, моль.X активатора B

ZnSe

0,05

0,05. .О, 05

0t05

0,05

0 05

0,05-0, 1

)$0

>50

>$0

)50

>$0

>50

Отсутствует

640 .640

630-650

3-5

II

11 !!

11

11

II

If

«и»

tI

fl

11

«н

Отсутствует

tl !

If

1!

Отсутст" вует

5-10

0,1 600-620

11

tl !

11

tt

II

II

tl

1!

ll

ft

2-5

О, 05 640-650

tt

fI

II

«и

11 11

11

It»

lt

II

11

tt»

Световыход

Относительно

СЗЕ(Т1),7

Послесвечение, 7 через 20 мс

Максимум спектра излучения,нм

Энергетическое разрешение по

157 С 7.

Разрешение по контрасту, чис- ло линий на

1 мм

1 10 13 .

2 Те 3 10 30

3, 10 70

4 1 150

5 3 100

6, 3,5 30

1 10 5

2 3 10 30

3 Ме 10 3$

4,. 1 80 5 . 3 50

6 35 20

10" 20

2 3 ° 10 30

3 А1 . 10 75 4 . 2 10 50

5 3 10 20

6 5 ° 10 15. 1 10 10

2 3 ° 10- Э 40.3 Сц 10 65

4 2!13 + 40

5 3!10 10

6, 5 10" 5

0,5-1,5 0,005 0,2 0,01 0,$-5

550 480 540 390 f30

1639272

Составитель Е.Набатова

Техред К,Дидцк Корректор С.Черни

Редактор Н.Коляда

М.Заказ 2816, Тираж 179 Подписное

ВНИИХИ Государствснного комитета по иэобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Проиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101