Спектрозональный рентгеновский сканер
Владельцы патента RU 2336550:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" (RU)
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. Технический результат: расширение спектрального диапазона работы устройства и разделение этого диапазона на несколько спектральных зон путем последовательной энергетической фильтрации излучения с помощью комплементарного фильтра. 3 ил.
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.
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.
Однако принцип работы и конструктивные особенности этих аппаратов не позволяют разделять кванты рентгеновского излучения различных энергий и формировать спектрозональные рентгеновские изображения.
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].
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
