Способ получения радиографического изображения быстропротекающих процессов в неоднородном объекте исследования и радиографический комплекс для его осуществления

Авторы патента:

G03B42/02 - с использованием рентгеновского излучения (измерение рентгеновского излучения G01T; рентгеновские аппараты, схемы для них H05G 1/00)

Владельцы патента RU 2515053:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное Государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики-ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)

Использование: для получения радиографического изображения быстропротекающих процессов в неоднородном объекте исследования. Сущность изобретения заключается в том, что при получении радиографического изображения быстропротекающих процессов в неоднородном объекте исследований выполняют радиографию областей объекта исследований с различными оптическими толщинами в соответствующих им различных энергетических диапазонах, при этом осуществляют пространственно-временную томографию объекта исследований, обеспеченную по меньшей мере тремя лучами с независимыми пространственными координатами, сходящимися в центре расположения объекта исследования. Технический результат: повышение информативности радиографии быстропротекающих процессов в неоднородном объекте исследования. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области импульсной рентгеновской техники, в частности к способам и устройствам для получения изображения быстропротекающих процессов в оптически непрозрачных объектах исследования, и может быть использовано при радиографии разноплотных динамических объектов большой оптической толщины с целью повышения информативности радиографии.

Известен способ получения рентгеновского изображения быстропротекающего процесса [1, журнал ЖТФ, 1957, т.27, №2, с.43-57]. Способ заключается в облучении объекта исследования импульсным рентгеновским излучением определенного энергетического диапазона с последующим получением теневого изображения регистрируемого быстропротекающего процесса. Известно устройство получения рентгеновского изображения быстропротекающего процесса [1], реализующее этот способ. Данная двухэлектродная импульсная рентгеновская трубка состоит из анода в виде стержня небольшого диаметра с торцом, заточенным под конус, цилиндрического полого катода, соосно расположенного с анодом и удаленного от него на некотором расстоянии по оси. Трубка служит источником рентгеновского излучения, обеспечивающим формирование импульса излучения длительностью, существенно меньшей длительности регистрируемого процесса. Напротив рентгеновской трубки за объектом исследования установлена система регистрации теневого изображения.

Следствием недостатков способа и устройства является снижение резкости рентгеновских снимков от периферии к центру, уменьшение контраста изображения объектов с низкой плотностью, что делает невозможным получение достоверной информации о быстропротекающем процессе для объектов с различной оптической толщиной.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является радиографическая (в частности, рентгеновская) установка для получения изображения быстропротекающего процесса [2, патент РФ на полезную модель 87810 от 20.10.2009], реализующая способ регистрации радиографического изображения быстропротекающих процессов в неоднородных объектах исследования, состоящий в обеспечении радиографии областей объекта исследований с различными оптическими толщинами в соответствующих им различных энергетических диапазонах. Данная установка содержит основной источник рентгеновского излучения, формирующий импульс излучения длительностью, существенно меньшей длительности регистрируемого процесса, и, по меньшей мере, один добавочный источник рентгеновского излучения с отличным от основного энергетическим спектральным диапазоном, различающимся с вышеназванным как минимум на порядок по граничной энергии. Энергетические диапазоны источников заданы в соответствии с оптической толщиной более плотной области объекта исследования и менее плотной. Напротив источников излучения за объектом исследования установлены соответствующие им системы регистрации. Источники излучения пространственно разнесены с обеспечением возможности получения изображений в различных ракурсах без перекрытия энергетических диапазонов излучения от источников. Рентгеновская установка снабжена системой синхронизации источников излучения и коллиматорами.

К недостаткам установки можно отнести низкую информативность рентгенографии по изучению объекта исследования, получение изображения объекта не более чем в трех ракурсах.

Создание заявляемого радиографического комплекса позволит приступить к решению задачи восстановления распределения плотности материала в объекте исследования на основе теневых радиограмм, не прибегая к предположениям о симметрии объекта.

Технический результат при создании комплекса заключается в существенном повышении информативности радиографии путем просвечивания объекта под разными углами в трех координатных проекциях и в разные моменты времени.

Данный технический результат достигается за счет того, что в отличие от известного способа получения радиографического изображения быстропротекающих процессов в неоднородном объекте исследования, состоящего в обеспечении радиографии областей объекта исследований с различными оптическими толщинами в соответствующих им различных энергетических диапазонах, в предложенном способе осуществляется пространственно временная томография объекта исследований.

Данный технический результат достигается за счет того, что в отличие от известного радиографического комплекса для получения изображения быстропротекающих процессов в неоднородном объекте исследования, содержащего синхронизированные по времени радиографические источники излучения, обеспечивающие радиографию областей объекта исследования с различными оптическими толщинами в соответствующих им различных энергетических диапазонах, с соответствующими им системами регистрации, в предложенном комплексе источники излучения установлены, по меньшей мере, в двух плоскостях с расположением их в каждой из плоскостей вокруг проекции объекта исследований на эту плоскость. Пара источников в одной плоскости и один источник в другой плоскости формируют тройку лучей с независимыми пространственными координатами, сходящихся в центре расположения объекта исследования.

Кроме того, радиографический комплекс может отличаться тем, что источники излучения являются многоимпульсными.

Физическая основа заявляемого подхода такова. В прототипе каждое получаемое изображение отражает двумерный характер распределения материала в объекте исследований и ограничивает информационную картину при регистрации быстропротекающего процесса, что обусловлено особенностью расположения источников излучения относительно объекта исследований. Для восстановления распределения плотности материала в объекте исследований с определенной долей достоверности требуется проведение сложных математических расчетов, опирающихся на предположения о симметрии объекта исследования.

В предложенном техническом решении впервые при регистрации быстропротекающих процессов в разноплотных областях объекта исследований предложено следующее - должны быть созданы условия для получения теневых изображений в разных ракурсах в 3-мерном измерении с целью обеспечения пространственно временной томографии. Это существенно повысит информативность измерений.

В заявленном случае это обеспечено тем, что пространственное расположение источников излучения по меньшей мере в двух плоскостях с их расположением в каждой из плоскостей вокруг проекции объекта исследований на эту плоскость позволило увеличить, по сравнению с прототипом, по меньшей мере до 6 количество источников излучения в каждой из плоскостей и качественно расширить ракурсный диапазон радиографии и, как следствие, существенно повысить информативность экспериментальных исследований.

Включение источников излучения может быть как одновременное (синхронное), так и разновременное, что позволит получать изображение объекта в разных ракурсах и в разные моменты времени, а многоимпульсность источников позволит получать изображение объекта в каждом ракурсе в разные моменты времени.

Источники излучения могут быть как одинаковые, так и разные, обеспечивающие радиографию разных областей объекта исследования в соответствующих им различных энергетических диапазонах, согласно целям и задачам экспериментальных исследований.

На фиг. изображен перспективный радиографический комплекс для получения изображения быстропротекающих процессов во взрывном рентгенографическом эксперименте. Здесь, для наглядности, взят вариант с разнотипными источниками излучения, различающимися по энергетическому спектральному диапазону рентгеновского излучения (по прототипу - основные источники и добавочные источники), где 1 - источники жесткого рентгеновского излучения типа БИМ, 2 - источники мягкого рентгеновского излучения, 3 - взрывозащитная камера (ВЗК), 4 - объект исследования, 5 - система регистрации, 6 - плоскости расположения источников.

В данном радиографическом комплексе источники излучения установлены в двух плоскостях с расположением их в каждой по 5 бетатронов типа БИМ [3, Павловский А.И., Кулешов Г.Д., Склизков Г.В., Зысин Ю.А., Герасимов А.И. Сильноточные безжелезные бетатроны // ДАН СССР. 1965. Т.160. №1. С.68.] и по одному источнику мягкого рентгеновского излучения вокруг проекции объекта исследования на эти плоскости.

Для осуществления заявляемого способа регистрации при уменьшенных размерах источников излучения, по сравнению с прототипом, в заявляемом радиографическом комплексе необходимо введение ограничений на габариты источников излучения при сохранении их предельно достижимых параметров. Это возможно в реализуемом случае при использовании малогабаритных источников рентгеновского излучения (1), создание которых осуществлено на базе БИМ [3]. Применение такого источника излучения в качестве комплектующего модуля-излучателя позволит максимально рационально разместить, например, 12 синхронизованных по времени источников излучения в двух горизонтальных плоскостях (по 6 на каждой) с расположением их по 5 типа малогабаритного БИМ [3] и по одному источнику мягкого рентгеновского излучения (2) в каждой из плоскостей вокруг проекции объекта исследований на эти плоскости, источники типа БИМ многоимпульсные. При такой компоновке расстояние от малогабаритного источника излучения типа БИМ до объекта (4) составит 3 метра. Сборка достаточно компактна в зоне расположения источников излучения типа БИМ, диаметр с зоной обслуживания составит порядка 20 метров. Использование такого количества малогабаритных бетатронов типа БИМ в сочетании с одним источником мягкого рентгеновского излучения позволит увеличить на порядок, по сравнению с прототипом, число информационных квантов в опыте. На фиг. представлен вариант с горизонтальным расположением взрывозащитной камеры (3) с объектом исследования (4), но возможен вариант и с вертикальным расположением ВЗК.

В описанной постановке эксперимента реализован заявляемый способ, состоящий в осуществлении пространственно-временной томографии объекта исследований. Он реализован следующим образом.

После включения 12-ти расположенных по 6 в каждой из плоскостей синхронизованных по времени источников излучения (1, 2), направленных на объект исследования, происходит облучение объекта исследований (4) в разных ракурсах. Результатом облучения является получение, с учетом возможности трехкадровой регистрации от одного основного источника, до 32 радиографических изображений на соответствующих каждому источнику излучения регистраторах (5), позволяющих отразить 3-мерную динамическую картину быстропротекающего процесса, происходящего в объекте исследования. Математическая обработка позволит восстановить динамическую картину процессов, происходящих в объекте исследования.

Таким образом, радиографический комплекс, имеющий в своем составе источники излучения, обеспечивающие радиографию областей объекта исследования с различными оптическими толщинами в соответствующих им различных энергетических диапазонах, например, типа БИМ и источника мягкого рентгеновского излучения, которые установлены по меньшей мере в двух плоскостях с расположением их в каждой из плоскостей вокруг проекции объекта исследований на эти плоскости (в частности, по 5 БИМ и 1 источник мягкого рентгеновского излучения на каждой плоскости), где пара источников в одной плоскости и один источник в другой плоскости формируют тройку лучей с независимыми пространственными координатами, сходящихся в центре расположения объекта исследования, и с учетом возможности трехкадровой регистрации от каждого основного источника излучения, позволит сделать до 32 снимков быстропротекающего процесса, что существенно увеличит информативность радиографических (рентгенографических) исследований.

1. Способ получения радиографического изображения быстропротекающих процессов в неоднородном объекте исследований, состоящий в обеспечении радиографии областей объекта исследований с различными оптическими толщинами в соответствующих им различных энергетических диапазонах, отличающийся тем, что осуществляют пространственно-временную томографию объекта исследований, обеспеченную по меньшей мере тремя лучами с независимыми пространственными координатами, сходящимися в центре расположения объекта исследования.

2. Радиографический комплекс для получения изображения быстропротекающих процессов в неоднородном объекте исследования, содержащий радиографические источники излучения, обеспечивающие радиографию областей объекта исследования с различными оптическими толщинами в соответствующих им различных энергетических диапазонах, с соответствующими им системами регистрации, отличающийся тем, что источники излучения установлены, по меньшей мере, в двух плоскостях с расположением их в каждой из плоскостей вокруг проекции объекта исследований на эту плоскость, причем источники излучения использованы так, чтобы пара источников в одной плоскости и один источник в другой плоскости обеспечивали формирование тройки лучей с независимыми пространственными координатами, сходящихся в центре расположения объекта исследования.

3. Радиографический комплекс по п.2, отличающийся тем, что источники излучения являются многоимпульсными.

Изобретение относится к устройству для получения изображения, позволяющему получить рентгеновский стоматологический снимок. Устройство включает матричный сенсор с массивом фотодиодов для получения изображения, и один детекторный фотодиод.

Электронная кассета для рентгеновского получения изображений // 2479003

Изобретение относится к электронным кассетам для получения рентгеновского изображения. .

Устройство защиты рентгеновской диагностической системы от повреждений в экспериментах с магнитной имплозией лайнера // 2450296

Способ оценки шума цифровых рентгенограмм // 2441281

Изобретение относится к области обработки цифровых рентгенограмм. .

Устройство формирования изображения с помощью излучения и система формирования изображения с помощью излучения // 2427973

Способ регистрации рентгеновского изображения объекта в различных диапазонах спектра рентгеновского излучения // 2407437

Изобретение относится к рентгеновской технике, а именно к способам цифровой регистрации рентгеновских изображений, и может быть использовано для создания рентгенографических аппаратов, позволяющих однозначно идентифицировать на рентгенографическом снимке наличие опухоли, кальцинатных отложений и т.п.

Устройство формирования изображения с использованием излучения // 2394492

Изобретение относится к устройствам формирования изображения для медицинских диагностических устройств с использованием излучения. .

Способ контроля геометрического качества изображения цифрового рентгенодиагностического аппарата // 2352254

Изобретение относится к медицинской технике. .

Способ проведения теневой трафаретной рентгенолитографии // 2350994

Спектрозональный цифровой флюорографический аппарат // 2336549

Быстродействующая рентгеносенсорная панель для цифровой маммографии // 2524449

Использование: для диагностирования патологий и нарушений молочных желез у женщин. Сущность изобретения заключается в том, что устройство на основе многоэлементного рентгеночувствительного детектора сочленено с матрицей поликремниевых фотодетекторов. В качестве рентгенолюминофора впервые предложен алюмо-галло-оксид лютеция и других редкоземельных элементов, активированный церием со стехиометрической формулой (∑Ln)3(Al2-xGax)[AlO3,9(Br+1N-3)α]3 и кристаллической структурой минерала граната. Рентгеночувствительный элемент состоит из двухфазного слоя на основе полимера из радиационно-стойкого полиметилметакрилата с отражающим свет рентгенопрозрачным покрытием и перфорированной пластины на основе металлического сплава ковар. Технический результат: обеспечение возможности увеличения разрешающей способности устройства до 10 пар линий/мм, а также существенное повышение контраста и скорости регистрации при рентгеновском возбуждении в диапазоне энергий от 15 до 40 кэВ. 11 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Составной оптоволоконный коннектор и приемник рентгеновского излучения на его основе (варианты) // 2536788

Составной оптоволоконный коннектор для приемника рентгеновского излучения имеет по меньшей мере два фокона со смежными широкими входными торцами, предназначенными для формирования парциальных световых потоков, и узкими выходными торцами, предназначенными для подключения к оптоэлектронным преобразователям парциальных световых потоков во фрагментарные аналоговые видеосигналы. Смежные входные торцы соседних фоконов оптически взаимосвязаны путем частичного переплетения входных концов принадлежащих этим фоконам оптических волокон. Приемник рентгеновского излучения имеет в первом варианте плоский пластинчатый рентгенооптический преобразователь, установленный перед составным оптоволоконным коннектором, а во втором варианте - дискретный рентгенооптический преобразователь в виде порций рентгенолюминофора, размещенных в выемках в слоях светонепроницаемого листового материала. Технический результат - исключение потери пикселей на границах стыка фоконов и подавление помех типа «шахматной доски». 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ получения проекционных рентгеновских снимков и установка для его осуществления // 2545338

Использование: для получения проекционных рентгеновских снимков. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют облучение исследуемого объекта путем сканирования объекта узким пучком излучения и регистрацию фотонов прошедшего через объект рентгеновского излучения, при этом размер и форму пучка излучения задают в зависимости от максимально допустимого уровня рассеянного излучения, регистрируемого детектором, и максимального времени облучения каждого элемента изображения, с обеспечением защиты элементов детектора от рассеянного излучения, а регистрацию фотонов прямого излучения осуществляют детектором, состоящим как минимум из одной строки (линейки), сформированной на основе сборок сцинтиллятор-кремниевый микропиксельный лавинный фотодиод, регистрирующих световые вспышки от отдельных фотонов и формируя электрические импульсы заданной формы с амплитудой, пропорциональной интенсивности световой вспышки, осуществляют счет числа импульсов с амплитудой больше заданной. Технический результат: обеспечение возможности одновременного получения изображения объекта при разных энергиях излучения с раздельным счетом числа зарегистрированных фотонов в разных энергетических диапазонах, что позволяет решить задачи определения эффективного атомного номера вещества или определения элементного состава просвечиваемого объекта, а также повышения четкости изображения деталей объекта, повышения быстродействия и эффективности регистрации по сравнению с существующими аналогами. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Рентгеношаблон и способ его изготовления // 2546989

Изобретение относится к конструкции и способу изготовления рентгеношаблонов, преимущественно для «мягкой» рентгенолитографии (где основная часть экспонирующего излучения находится в спектральном диапазоне - λ≈2,5÷9 Å). Рентгеношаблон содержит опорное кольцо, прикрепленную к нему несущую мембрану со сформированным на ее рабочей поверхности топологическим ренгенопоглощающим рисунком, при этом опорное кольцо содержит участок «плавного перехода», выполненный из того же материала, что и опорное кольцо, и примыкающий к внутренней боковой стенке опорного кольца и несущей мембране. Технический результат - повышение сохранности несущей мембраны. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Мобильный радиографический комплекс и источник излучения бетатронного типа для радиографического комплекса // 2548585

Изобретение относится к области импульсной рентгеновской техники, в частности, к способам и устройствам для получения изображения быстропротекающих, в частности взрывных, процессов в оптически непрозрачных объектах исследования, и может быть использовано при радиографии динамических объектов большой оптической толщины. Радиографический комплекс для получения изображения быстропротекающих процессов в объекте исследования содержит, по меньшей мере, один радиографический многоимпульсный источник излучения с соответствующей ему системой регистрации, при этом в его состав входит, как минимум, один передвижной модуль с малогабаритным источником излучения и взрывозащитная камера с расположенным в ней объектом исследования, причем составляющие комплекса установлены с возможностью изменения взаимного положения. Источника излучения содержит бетатрон, устройство сброса электронного пучка на мишень и инжектор, состоящий из формирователя импульса электронного пучка, умножителя напряжения, собранного по схеме Аркадьева-Маркса, и устройства проводки электронного пучка, при этом в качестве формирователя импульса электронного тока использована двойная формирующая линия, а умножитель напряжения выбран малогабаритный за счет использования в качестве накопителей электрической энергии компактных конденсаторов с высокой плотностью запасаемой энергии. Технический результат - увеличение просвечивающей и разрешающей способности комплекса, уменьшение погрешности измерений. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Рентгенографическая установка // 2612058

Использование: для медицинской рентгенографической диагностики. Сущность изобретения заключается в том, что рентгенографическая установка включает рентгеновский излучатель, щелевой коллиматор, многоэлементный линейный детектор, систему синхронного перемещения названных элементов, электронику считывания, обработки и вывода данных, при этом установка снабжена дополнительным двухкоординатным детектором высокого разрешения, размещенным на подвижной балке сканера вблизи линейного детектора, снабженным механизмом его позиционирования вдоль линейного детектора и дополнительным коллиматором для двухкоординатного детектора, также размещенным на подвижной балке сканера вблизи щелевого коллиматора и снабженным механизмом его позиционирования в соответствии с положением двухкоординатного детектора. Технический результат: обеспечение возможности расширения диагностических возможностей сканирующей рентгенографической системы. 2 ил.

Способ получения радиографического изображения быстропротекающего процесса и радиографический комплекс для его осуществления // 2642145

Использование: для получения изображений быстропротекающих процессов в оптически непрозрачных объектах исследования. Сущность изобретения заключается в том, что производят юстировку объекта исследования. Затем расчетным путем определяют значение момента времени радиографирования объекта исследования относительно начала интересующей стадии быстропротекающего процесса, вводят полученное значение в линию задержки запуска источника излучения. Инициируют в объекте исследования быстропротекающий процесс, после чего осуществляют радиографирование объекта исследования источником излучения и получают изображение быстропротекающего процесса, при этом перед инициированием быстропротекающего процесса устанавливают датчик с возможностью взаимодействия с объектом исследования и линией задержки запуска источника излучения, регистрируют датчиком начало интересующей стадии быстропротекающего процесса, после чего сигналом от датчика осуществляют пуск линии задержки запуска источника излучения. Технический результат: расширение функциональных возможностей способа получения изображений быстропротекающих процессов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.