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



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

 


Владельцы патента RU 2536788:

МИРОШНИЧЕНКО Сергей Иванович (UA)
НЕВГАСИМЫЙ Андрей Александрович (UA)

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.

 

Область техники

Изобретение относится к конструкции составных оптоволоконных коннекторов и матричных приемников рентгеновского излучения на их основе. Эти приемники предназначены преимущественно для оснащения аппаратов для рентгенодиагностических исследований.

Уровень техники

Плоские пластинчатые рентгенооптические преобразователи и аппараты для медицинской и технической рентгеноскопии на их основе ныне общеизвестны. У таких преобразователей сторона, излучающая видимый свет, служит флуоресцентным экраном, на котором видно полученное изображение.

Поскольку лишь часть рентгеновских лучей (как правило, не более 70%) преобразуется в видимый свет, постольку непосредственное (особенно многократное и/или длительное) рассматривание таких изображений людьми недопустимо с точки зрения гигиены труда.

Замена рентгеноскопии рентгенографией практически обезопасила труд специалистов по медицинской (и, тем более, технической) диагностике.

Однако даже при относительно кратковременной рентгенографии лучевая нагрузка на пациентов весьма значительна. Поэтому такие процедуры желательно проводить как можно реже. Это особенно важно для людей, пострадавших от катастроф на АЭС, и для обслуживающего персонала предприятий атомной промышленности и атомной энергетики.

К сожалению, нередко возникает нужда в многократной рентгенографии в течение одного диагностического сеанса. Примерами могут служить:

ангиографические исследования с использованием рентгеноконтрастных веществ с целью определения проходимости кровеносных сосудов и оценки эффективности кровоснабжения органов и тканей, проходимости мочевыводящих путей и т.п.;

рентгенография таких подвижных внутренних органов, как сердце и легкие.

Мало того, существует потребность в рентгеноскопическом определении в режиме реального времени текущего положения зондов, катетеров и иных диагностических или хирургических инструментов, вводимых в организм, как правило, через трубчатые органы.

И, наконец, для пользователей всех устройств с рентгенооптическими преобразователями существует потребность в записи и хранении изображений в компактной цифровой форме.

Из WO 98/11722 (PCT/UA 96/00016, дата приоритета 10.09.1996) известно устройство для рентгенодиагностических исследований, обеспечивающее:

уменьшение лучевой нагрузки на организм пациента в расчете на одно обследование не менее чем в 10 раз в сравнении с обычной флюорографией,

получение целостного выходного видеосигнала с частотой не менее 25 кадров в секунду, что вполне достаточно для рентгеноконтрастной ангиографии и рентгеновского исследования подвижных органов, и

цифровую запись полученных изображений и их хранение на емких носителях информации для ведения историй болезней, многократного просмотра и, при необходимости, обмена данными между медицинскими учреждениями и консультаций с использованием Интернета.

Это устройство (именуемое далее «приемник рентгеновского излучения» или просто «приемник») имеет плоский пластинчатый рентгенооптический преобразователь и не менее двух оптоэлектронных преобразователей парциальных световых потоков во фрагментарные аналоговые видеосигналы, а обычно матрицу, состоящую по меньшей мере из двух горизонтальных и по меньшей мере из двух вертикальных рядов таких преобразователей (как правило, TV-камер), которые жестко закреплены на общем основании так, что их поля зрения частично перекрываются, а совокупное поле зрения перекрывает площадь указанного пластинчатого рентгенооптического преобразователя. Оптический тракт включает воздушный промежуток и линзовую оптику на входе в каждую TV-камеру. Электрические выходы TV-камер подключены через блок АЦП к многоканальному корректору геометрических искажений, который обеспечивает сшивку фрагментарных цифровых видеосигналов в целостный выходной цифровой видеосигнал.

Этот видеосигнал имеет тем большую разрешающую способность, чем больше TV-камер использовано и, после настройки указанного корректора, практически не содержит искажений, которые обусловлены неизбежными различиями в геометрической форме и размерах отдельных TV-камер и их частей и также неизбежными погрешностями в их монтаже.

Такие приемники рентгеновского излучения удобны в изготовлении, безопасны в обслуживании и доступны по цене несмотря на то, что в них используют самые совершенные рентгено-оптические и оптоэлектронные преобразователи.

Наиболее совершенный приемник рентгеновского излучения такого типа известен из RU 2284089. Он имеет светонепроницаемый корпус с рентгенопрозрачной передней стенкой, за которой последовательно закреплены:

плоский пластинчатый рентгенооптический преобразователь, формирующий соответствующий рентгеновскому импульсу полный световой поток,

параллельная этому преобразователю и отделенная от него воздушным промежутком дополнительная свето- и рентгенонепроницаемая перегородка со сквозными отверстиями, которые перекрыты шайбами из свинцового стекла для фильтрации остаточного рентгеновского излучения, и

оптоэлектронные преобразователи, которые имеют объективы с линзовой оптикой и жестко закреплены на общем основании так, что их поля зрения частично перекрываются, а совокупное поле зрения перекрывает площадь указанного рентгенооптического преобразователя.

Эти преобразователи воспринимают парциальные световые потоки, прошедшие сквозь указанные шайбы, и генерируют на своих электрических выходах фрагментарные выходные видеосигналы, которые затем могут быть преобразованы в целостный выходной цифровой видеосигнал так же, как в приемнике согласно WO 98/11722.

Перед указанными шайбами установлены бленды, длина «А» каждой из которых и ее расстояние «D» от передней поверхности плоского пластинчатого рентгенооптического преобразователя до плоскости передних торцов объективов связаны соотношением A/D=(0,5-0,95).

Использование дополнительной перегородки, бленд с указанным соотношением A/D и шайб из свинцового стекла позволило:

во-первых, резко сократить паразитную засветку соседних оптоэлектронных преобразователей, ибо шайбы оптически изолированы в указанной перегородке, а свет, многократно отраженный от деталей оптических каналов на поверхность пластины рентгенооптического преобразователя и обратно, большей частью возвращается через бленды в исходные каналы, и,

во-вторых, повысить эксплуатационную надежность приемника, ибо рентгеновская нагрузка на оптоэлектронные преобразователи ограничена только той незначительной частью остаточного рентгеновского излучения, которое может пройти через указанные шайбы, а опасность механического разрушения шайб практически исключена.

Однако многолетний опыт практической эксплуатации описанных приемников показал, что возможность повышения качества целостных рентгенодиагностических изображений только путем использования множества оптоэлектронных преобразователей и их защиты от паразитной засветки ограждением оптических входов ныне практически исчерпана.

Дело в том, что качество изображений существенно зависит также от коэффициента оптической связи флуоресцентного экрана рентгенооптического преобразователя с оптическими входами оптоэлектронных преобразователей. Грубо говоря, чем больше этот коэффициент, тем больше электронов появится на выходе соответствующего оптоэлектронного преобразователя в расчете на один рентгеновский фотон, преобразованный в видимый свет.

К сожалению, флуоресцентный экран согласно распределению Ламберта излучает свет в полупространство, то есть в пределах 180°. В этих условиях линзовая оптика с увеличением 1 и относительным отверстием 1/1 передает на оптический вход оптоэлектронного преобразователя не более 5% воспринятого светового потока (см. сайты http://www.proxitronic.ru или http_http://www.proxitronic.biz_pxt_file=efo). Казалось бы, достаточно заменить линзовую оптику оптоволоконным коннектором, способным при тех же параметрах передавать около 70% светового потока (см. там же), и проблема решена.

Однако ни один из известных оптоволоконных коннекторов не может быть в готовом виде встроен в описанные выше приемники рентгеновского излучения, в которых поля зрения оптоэлектронных преобразователей перекрываются.

Так, фирма Proxitronic Imaging GmbH (см. упомянутый сайт http://www.proxitronic.ru) предлагает простые оптоволоконные коннекторы трех типов, а именно:

(I) рассеиватели (диффузоры) светового потока, имеющие узкие входные торцы и широкие выходные торцы;

(II) профилированные жгуты с параллельным расположением оптических волокон и постоянным поперечным сечением по всей длине; и

(III) фоконы (то есть концентраторы светового потока), имеющие широкие входные торцы и узкие выходные торцы.

Очевидно, что оптоволоконные диффузоры типа (I) в принципе непригодны для оснащения любых приемников рентгеновского излучения, ибо узкие входные торцы таких диффузоров можно расположить напротив плоского пластинчатого рентгенооптического преобразователя только с существенными зазорами, что само по себе обуславливает неприемлемые потери диагностической информации, а подача рассеянного света на входы оптоэлектронных преобразователей резко снижает коэффициент их оптической связи с флуоресцентным экраном.

Оптоволоконные коннекторы типа (II) с постоянным поперечным сечением по всей длине уже давно применяют для обеспечения непосредственной (то есть практически исключающей воздушные промежутки) оптической связи между флуоресцентными экранами и TV-камерами, в частности, в однокаскадных усилителях яркости (см., например, US 3,813,489).

Каждый такой коннектор эффективно передает слабый световой поток на TV-камеру, подключенную к электрическому усилителю. Понятно, что такие коннекторы можно скомпоновать в крупную светопроводную матрицу, которая может быть состыкована одной стороной с флуоресцентным экраном, а другой стороной с TV-камерами или иными подходящими оптоэлектронными преобразователями.

Однако такой составной оптоволоконный коннектор с одинаковым по всей длине поперечным сечением не может обеспечить, во-первых, концентрацию световых потоков на входах нескольких TV-камер и, во-вторых, перекрытие полей зрения соседних TV-камер.

Попытка устранить первый указанный недостаток известна из RU 2172137 (см. фиг.1), в котором раскрыты:

(а) составной оптоволоконный коннектор, имеющий по меньшей мере два фокона с предпочтительно прямоугольным поперечным сечением, у которых смежные широкие входные торцы, предназначенные для формирования парциальных световых потоков путем разделения полного входного светового потока, прилегают боковыми сторонами один к другому и в рабочем положении направлены в сторону флуоресцентного экрана, а узкие выходные торцы предназначены для непосредственного подключения к оптоэлектронным преобразователям парциальных световых потоков во фрагментарные аналоговые видеосигналы; и

(б) приемник рентгеновского излучения, имеющий последовательно расположенные пластинчатый рентгенооптический преобразователь в виде слоя рентгенолюминофора, описанный выше составной оптоволоконный коннектор, входная сторона которого прилегает к рентгенооптическому преобразователю, и по меньшей мере два оптоэлектронных преобразователя, которые по отдельности непосредственно подключены к узким выходным торцам соответствующих фоконов. Электрические выходы таких оптоэлектронных преобразователей подключены к подходящему формирователю целостного выходного видеосигнала.

Использование фоконов как основы составного оптоволоконного коннектора заметно повышает коэффициент оптической связи между рентгенооптическим преобразователем и оптоэлектронными преобразователями.

Однако простая механическая стыковка входных торцов фоконов не позволяет перекрыть поля зрения оптоэлектронных преобразователей, подключенных к их выходам. Это ухудшает качество целостной диагностической картины из-за потери пикселей на границах стыка фоконов и различной яркости отдельных частей изображения, синтезированного из фрагментарных видеосигналов. Такая неоднородность яркости хорошо известна специалистам по оптоэлектронике как «помеха в виде шахматной доски» (по-английски «chess pattern noise»).

Краткое изложение сущности изобретения

В основу изобретения положена задача установлением функциональных оптических связей между соседними фоконами создать такой составной оптоволоконный коннектор и такие приемники рентгеновского излучения на его основе, которые практически исключают потерю пикселей на границах стыка фоконов, обеспечивают подавление помех типа «шахматной доски» и, тем самым, повышают качество диагностической картины.

Первая часть поставленной задачи решена тем, что в составном оптоволоконном коннекторе для приемника рентгеновского излучения, имеющем по меньшей мере два фокона со смежными широкими входными торцами, предназначенными для формирования парциальных световых потоков, и узкими выходными торцами, предназначенными для непосредственного подключения к оптоэлектронным преобразователям таких парциальных световых потоков во фрагментарные аналоговые видеосигналы, согласно изобретению смежные широкие входные торцы соседних фоконов оптически взаимосвязаны путем частичного переплетения входных концов принадлежащих этим фоконам оптических волокон.

Это позволяет перекрыть поля зрения соседних фоконов и, соответственно, поля зрения подключенных к их выходам оптоэлектронных преобразователей и, как следствие, выровнять яркость и повысить информативность целостной диагностической картины.

Первое дополнительное отличие состоит в том, что:

составной оптоволоконный коннектор имеет вид плотно упакованной матрицы;

эта матрица состоит из множества слоев светонепроницаемого листового материала, толщина которого соизмерима с диаметром оптического волокна, и имеет в каждом внутреннем слое направляющие микроканалы для укладки входных концов оптических волокон;

эти микроканалы со стороны указанных широких входных торцов фоконов разнесены с шагом, превышающим диаметр оптического волокна, и в зонах примыкания этих торцов пересекаются для обеспечения частичного переплетения входных концов принадлежащих соседним фоконам оптических волокон, а со стороны узких выходных торцов фоконов консолидированы в общие каналы, стенки которых служат фиксаторами собранных в жгуты выходных концов оптических волокон.

Такой составной оптоволоконный коннектор сам по себе пригоден для модернизации существующих приемников рентгеновского излучения как вставка между плоским пластинчатым рентгенооптическим преобразователем и блоком оптоэлектронных преобразователей.

Второе дополнительное отличие состоит в том, что в слоях светонепроницаемого листового материала в зонах входа в указанные микроканалы выполнены симметричные выемки со светоотражательными поверхностями, а входные концы оптических волокон частично введены в эти выемки. Такой составной оптоволоконный коннектор можно наложить непосредственно на светоизлучающую поверхность плоского пластинчатого рентгенооптического преобразователя. Указанные выемки со светоотражательными поверхностями служат ловушками переотраженного света и направляют его внутрь оптических волокон. Это дополнительно повышает коэффициент оптической связи в системе «рентгенолюминофор - оптоэлектронные преобразователи». Этот полезный эффект тем более заметен, чем толще слой рентгенолюминофора.

Третье дополнительное отличие состоит в том, что светонепроницаемый листовой материал выбран из группы, состоящей из медной фольги, бронзовой фольги, латунной фольги, алюминиевой фольги, фольги из свинцовистой меди, фольги из свинцовистой бронзы, фольги из свинцовистой латуни, освинцованной медной фольги, освинцованной бронзовой фольги, освинцованной латунной фольги, освинцованной алюминиевой фольги, медной фольги со свинцово-оловянным покрытием, бронзовой фольги со свинцово-оловянным покрытием, латунной фольги со свинцово-оловянным покрытием и алюминиевой фольги со свинцово-оловянным покрытием. Это позволяет существенно ослабить, а при использовании свинца как ингредиента фольги или покрытия фольги - практически исключить воздействие остаточного рентгеновского излучения на оптоэлектронные преобразователи.

Вторая часть поставленной задачи в первом варианте решена тем, что в приемнике рентгеновского излучения, содержащем последовательно расположенные:

пластинчатый рентгенооптический преобразователь,

составной оптоволоконный коннектор, имеющий по меньшей мере два фокона со смежными широкими входными торцами, которые обращены к указанному рентгенооптическому преобразователю и предназначены для формирования парциальных световых потоков путем разделения полного входного светового потока, и узкими выходными торцами, и

по меньшей мере два оптоэлектронных преобразователя парциальных световых потоков во фрагментарные аналоговые видеосигналы, которые по отдельности непосредственно подключены к указанным узким выходным торцам соответствующих фоконов,

согласно изобретению

составной оптоволоконный коннектор имеет вид плотно упакованной матрицы;

эта матрица состоит из множества слоев светонепроницаемого листового материала, толщина которого соизмерима с диаметром оптического волокна, и имеет в каждом внутреннем слое направляющие микроканалы для укладки входных концов оптических волокон;

эти микроканалы со стороны указанных широких входных торцов фоконов разнесены с шагом, превышающим диаметр оптического волокна, и в зонах примыкания этих торцов пересекаются для обеспечения частичного переплетения входных концов принадлежащих соседним фоконам оптических волокон, а со стороны узких выходных торцов фоконов консолидированы в общие каналы, стенки которых служат фиксаторами собранных в жгуты выходных концов оптических волокон.

В таком приемнике рентгеновского излучения поля зрения соседних фоконов и, соответственно, подключенных к их выходам оптоэлектронных преобразователей перекрыты. Это позволяет выровнять яркость и повысить информативность целостной диагностической картины.

Дополнительное отличие состоит в том, что в слоях светонепроницаемого листового материала в зонах входа в указанные микроканалы выполнены симметричные выемки со светоотражательными поверхностями, а входные концы оптических волокон частично введены в эти выемки. Это позволяет ориентировать переотраженные световые лучи в открытые торцы входных оптических волокон.

Вторая часть поставленной задачи во втором варианте решена тем, что в приемнике рентгеновского излучения, содержащем оптически взаимосвязанные -

рентгенооптический преобразователь,

составной оптоволоконный коннектор, имеющий по меньшей мере два фокона со смежными широкими входными торцами, которые предназначены для формирования парциальных световых потоков, и узкими выходными торцами, и

по меньшей мере два оптоэлектронных преобразователя парциальных световых потоков во фрагментарные аналоговые видеосигналы, которые по отдельности непосредственно подключены к указанным узким выходным торцам соответствующих фоконов,

согласно изобретению

составной оптоволоконный коннектор имеет вид плотно упакованной матрицы;

эта матрица состоит из множества слоев светонепроницаемого листового материала, толщина которого соизмерима с диаметром оптического волокна, и имеет в каждом внутреннем слое направляющие микроканалы для укладки входных концов оптических волокон;

эти микроканалы со стороны широких входных торцов фоконов разнесены с шагом, превышающим диаметр оптического волокна, и в зонах примыкания этих торцов пересекаются для обеспечения частичного переплетения входных концов принадлежащих соседним фоконам оптических волокон, а со стороны узких выходных торцов фоконов консолидированы в общие каналы, стенки которых служат фиксаторами собранных в жгуты выходных концов оптических волокон.

в слоях светонепроницаемого листового материала в зонах входа в указанные микроканалы выполнены симметричные выемки,

рентгенооптический преобразователь выполнен дискретным в виде порций рентгенолюминофора, которые по меньшей мере частично заполняют объемы указанных выемок и имеют светоотражательные покрытия, а

входные концы оптических волокон частично введены в объемы, заполненные рентгенолюминофором.

В таком приемнике рентгеновского излучения рентгенооптический преобразователь интегрирован с составным оптоволоконным коннектором, что в совокупности дает отсеивающий растр и, соответственно, дополнительное повышение качества диагностической картины. Действительно, внутрь выемок свободно входят только прямые рентгеновские лучи, а рассеянное рентгеновское излучение поглощается стенками этих выемок и торцами разделяющих их выступов из светонепроницаемого листового материала.

Дополнительное отличие состоит в том, что порции рентгенолюминофора заполняют объемы указанных выемок в слоях светонепроницаемого листового материала только частично, а придонные части этих выемок имеют светоотражательные поверхности. Это дополнительно повышает коэффициент оптической связи между рентгенолюминофором и оптоэлектронными преобразователями на выходах фоконов и эффективность отсеивающего растра.

Краткое описание чертежей

Далее сущность изобретения поясняется подробным описанием усовершенствованного оптоволоконного коннектора и приемников рентгеновского излучения на его основе со ссылками на приложенные чертежи, где изображены на:

фиг.1 - схема переплетения входных концов оптических волокон для обеспечения функциональной связи между соседними фоконами в составном оптоволоконном коннекторе;

фиг.2 - фрагмент составного оптоволоконного коннектора (вид со стороны оптического входа с условно раздвинутыми слоями светонепроницаемого листового материала);

фиг.3 - схема расположения входных концов оптических волокон в симметричных выемках в слоях светонепроницаемого листового материала (для первого варианта приемника рентгеновского излучения с плоским пластинчатым рентгенооптическим преобразователем);

фиг.4 - схема второго варианта приемника рентгеновского излучения с дискретным рентгенооптическим преобразователем.

Наилучшие варианты воплощения изобретения

Простейший составной оптоволоконный коннектор для приемника рентгеновского излучения (см. фиг.1) имеет по меньшей мере два одинаковых фокона 1 со смежными широкими входными торцами 2, предназначенными для формирования парциальных световых потоков (в частности, путем разделения полного входного светового потока или иным указанным далее образом), и узкими выходными торцами 3, предназначенными для непосредственного подключения к указанным и обозначенным далее оптоэлектронным преобразователям парциальных световых потоков во фрагментарные аналоговые видеосигналы. Смежные входные торцы 2 соседних фоконов 1 оптически взаимосвязаны путем частичного переплетения входных концов принадлежащих этим фоконам 1 оптических волокон 4.

Применительно к изобретению любое поперечное сечение фоконов 1 должно вписываться в прямоугольник (предпочтительно в квадрат), любой реальный оптоволоконный коннектор должен иметь по меньшей мере два горизонтальных и два вертикальных ряда фоконов 1 и количество фоконов 1 должно быть не менее (а предпочтительно более) двух в каждом таком ряду.

Соответственно, более сложный составной оптоволоконный коннектор имеет вид плотно упакованной матрицы (см. фиг.2). Она состоит из множества слоев 5 светонепроницаемого листового материала, толщина которого соизмерима с диаметром оптического волокна 4 и, как минимум, должна быть больше суммы двух таких диаметров. В слоях 5 выполнены направляющие микроканалы 6 для укладки входных концов оптических волокон 4.

В каждом указанном слое 5 микроканалы 6 со стороны входных торцов 2 фоконов 1 (см. вновь фиг.1) разнесены с шагом, превышающим диаметр оптического волокна 4, и в зонах примыкания этих торцов 2 пересекаются для обеспечения частичного переплетения входных концов оптических волокон 4, принадлежащих соседним фоконам 1, а со стороны выходных торцов 3 фоконов 1 консолидированы в общие каналы 7, стенки которых служат фиксаторами собранных в плоские жгуты 8 выходных концов оптических волокон 4.

Светонепроницаемый листовой материал может быть выбран из группы, состоящей из медной фольги, бронзовой фольги, латунной фольги, алюминиевой фольги, фольги из свинцовистой меди, фольги из свинцовистой бронзы, фольги из свинцовистой латуни, освинцованной медной фольги, освинцованной бронзовой фольги, освинцованной латунной фольги, освинцованной алюминиевой фольги, медной фольги со свинцово-оловянным покрытием, бронзовой фольги со свинцово-оловянным покрытием, латунной фольги со свинцово-оловянным покрытием и алюминиевой фольги со свинцово-оловянным покрытием.

Как показано на фиг.3, в слоях 5 светонепроницаемого листового материала в зонах входа в микроканалы 6 обычно выполнены симметричные выемки 9. Они имеют профиль в виде кривой второго порядка (например, параболы или гиперболы) и светоотражательные поверхности. Входные концы оптических волокон 4 частично введены в эти выемки 9.

Следует заметить, что гладкие поверхности большинства чистых металлов и сплавов обладают достаточными светоотражательными свойствами. При желании эти свойства могут быть улучшены осаждением сверхтонких слоев таких чистых металлов, как алюминий или серебро.

Приемник рентгеновского излучения на основе предложенного оптоволоконного коннектора может быть изготовлен в двух вариантах.

В первом (традиционном) варианте он содержит (см. вновь фиг.3) последовательно расположенные:

обычно плоский пластинчатый рентгенооптический преобразователь 10 (изготовленный из солей редкоземельных элементов, йодида цезия или оксисульфида гадолиния и т.п.),

составной оптоволоконный коннектор 11 с частично переплетенными входными концами оптических волокон 4, принадлежащими соседним фоконам 1, как показано на фигурах 1 и 2, и

прямоугольную матрицу из жестко закрепленных на общей раме оптоэлектронных преобразователей 12, которые по количеству и взаиморасположению соответствуют фоконам 1.

Смежные широкие входные торцы 2 фоконов 1 обращены к указанному преобразователю 10, а их узкие выходные торцы 3 примыкают к оптоэлектронным преобразователям 12.

Как правило, в слоях 5 светонепроницаемого листового материала в зонах входа в микроканалы 6 выполнены такие симметричные выемки 9 со светоотражательными поверхностями, в которые частично (например, на 1…3 мм) введены входные концы оптических волокон 4.

Во втором варианте (см. фиг.4) приемник рентгеновского излучения на основе составного оптоволоконного коннектора 11 с частично переплетенными входными концами оптических волокон 4, принадлежащими соседним фоконам 1, как показано на фигурах 1 и 2, имеет дискретный рентгенооптический преобразователь 13. Он состоит из множества порций рентгенолюминофора, например, уже упомянутого йодида цезия. Эти порции расположены в симметричных выемках 9 в слоях 5 светонепроницаемого листового материала. Указанные концы оптических волокон 4 введены в объемы, заполненные рентгенолюминофором, на незначительную высоту (обычно не более 3 мм от дна выемок 9).

В предпочтительном варианте порции рентгенолюминофора, образующие дискретный рентгенооптический преобразователь 13, заполняют объемы указанных выемок 9 только частично и закрыты сверху светоотражательными покрытиями 14.

Как и в первом варианте, приемник оснащен матрицей из жестко закрепленных на общей раме оптоэлектронных преобразователей 12, которые по количеству и взаиморасположению соответствуют фоконам 1. Оптические входы указанных преобразователей 12 непосредственно примыкают к узким выходным торцам 3 фоконов 1.

Естественно, что любой из описанных приемников рентгеновского излучения должен быть оснащен ныне широко известными (и потому не показанными на чертежах) корректорами геометрических искажений, формирователями целостных выходных (обычно цифровых) видеосигналов, средствами их записи и, по желанию, подходящими средствами многократного воспроизведения диагностических картин на основе указанных видеосигналов.

Описанный оптоволоконный коннектор 11 может быть изготовлен следующим образом.

С учетом выбранного диаметра оптического волокна выбирают адекватную толщину слоев 5 светонепроницаемого листового материала. Далее задают количество оптических волокон 4 в каждом фоконе 1, количество фоконов 1 в каждом горизонтальном ряду, количество таких рядов и количество переплетаемых оптических волокон 4 в каждой паре смежных фоконов 1. На этой основе определяют габариты пластин светонепроницаемого листового материала и их количество в коннекторе 11.

Затем фотолитографией или лазерным гравированием на пластинах светонепроницаемого листового материала формируют:

микроканалы 6 для укладки входных концов оптических волокон 4,

по желанию, симметричные выемки 9 в зонах входа в микроканалы 6 и

общие каналы 7 для укладки жгутов 8 выходных концов оптических волокон 4.

В сформированные микроканалы 6 вклеивают входные концы оптических волокон 4. В местах стыка широких входных торцов 2 смежных фоконов 1 часть таких концов оптических волокон 4 каждого фокона 1 вводят в состав соседнего фокона 1. Концы оптических волокон 4 приподнимают над дном симметричных выемок 9 (если они были предусмотрены). Выходные концы оптических волокон 4 собирают в жгуты 8 и в сборе вклеивают в общие каналы 7.

В заключение последовательно склеивают слои 5 светонепроницаемого листового материала и получают матричный оптоволоконный коннектор 11.

В качестве клеев используют, например, композиты на основе жидких при комнатной температуре эпоксидных смол, содержащие сажу или иной непрозрачный наполнитель, и подходящий отвердитель, например, гексаметилендиамин.

Для изготовления дискретного рентгенооптического преобразователя 13 после сборки оптоволоконного коннектора 11 в симметричные выемки 9 вкладывают одинаковые порции выбранного рентгенолюминофора и наносят на них светоотражательные покрытия 14. В результате получают малогабаритный моноблочный приемник рентгеновского излучения.

Приемник рентгеновского излучения с плоским пластинчатым рентгенооптическим преобразователем 10 в предпочтительном варианте конструкции, в котором слои 5 светонепроницаемого листового материала в зонах входа в микроканалы 6 имеет симметричные выемки 9, работает следующим образом (см. фиг.3).

При каждом очередном включении рентгенодиагностического аппарата указанный преобразователь 10 формирует сплошной световой поток, который падает на приемную сторону оптоволоконного коннектора 11 и разделяется на широкие входные парциальные световые потоки, количество которых равно количеству фоконов 1. Каждый такой широкий парциальный световой поток разделяется на узкие входные парциальные световые потоки, количество которых равно количеству симметричных выемок 9 в слоях 5 светонепроницаемого листового материала. Незначительная часть фотонов каждого такого узкого парциального светового потока непосредственно входит в торцы оптических волокон 4. Большая часть остальных фотонов вследствие многократного переотражения между светоотражательными поверхностями симметричных выемок 9 и поверхностью рентгенооптического преобразователя 10 фокусируется относительно указанных торцов оптических волокон 4 и тоже входит в эти волокна 4.

Жгуты 8, в которые собраны выходные концы оптических волокон 4 фоконов 1, окончательно формируют концентрированные выходные парциальные световые потоки и передают их на оптические входы оптоэлектронных преобразователей 12.

Остаточное рентгеновское излучение в основном поглощается всей массой слоев 5 светонепроницаемого листового материала и оптических волокон 4, а отчасти рассеивается в пространстве, окружающем приемник рентгеновского излучения.

Особенности работы моноблочного приемника рентгеновского излучения с дискретным рентгенооптическим преобразователем 13 заключаются в следующем (см. фиг.4).

При каждом очередном включении рентгенодиагностического аппарата каждая порция рентгенолюминофора дискретного рентгенооптического преобразователя 13 непосредственно формирует узкий входной парциальный световой поток. Незначительная часть фотонов каждого такого парциального светового потока непосредственно входит в торцы оптических волокон 4, отражаясь от светоотражательных покрытий 14. Большая часть остальных фотонов вследствие многократного переотражения между светоотражательными поверхностями симметричных выемок 9 и светоотражательных покрытий 14 фокусируется относительно указанных торцов оптических волокон 4 и тоже входит в эти волокна.

Далее фоконы 1 концентрируют уловленное видимое излучение и передают выходные парциальные световые потоки на оптические входы оптоэлектронных преобразователей 12.

Специфическая особенность работы моноблочного приемника рентгеновского излучения состоит в том, что преобладающая часть рассеянного рентгеновского излучения поглощается стенками симметричных выемок 9 и торцами разделяющих их выступов из светонепроницаемого листового материала, которые служат отсеивающим растром.

Промышленная применимость

Предложенный оптоволоконный коннектор можно серийно изготовлять из доступных на рынке светонепроницаемых листовых материалов, оптических волокон и полимерных клеев. Его применение в составе приемников рентгеновского излучения для рентгенодиагностических аппаратов позволит существенно повысить качество диагностической картины даже при использовании маломощных генераторов рентгеновских лучей.

1. Составной оптоволоконный коннектор для приемника рентгеновского излучения, имеющий по меньшей мере два фокона со смежными широкими входными торцами для формирования парциальных световых потоков и узкими выходными торцами для непосредственного подключения к оптоэлектронным преобразователям таких парциальных световых потоков во фрагментарные аналоговые видеосигналы, отличающийся тем, что смежные широкие входные торцы соседних фоконов оптически взаимосвязаны путем частичного переплетения входных концов принадлежащих этим фоконам оптических волокон.

2. Составной оптоволоконный коннектор по п.1, отличающийся тем, что
он имеет вид плотно упакованной матрицы;
эта матрица состоит из множества слоев светонепроницаемого листового материала, толщина которого соизмерима с диаметром оптического волокна, и имеет в каждом внутреннем слое направляющие микроканалы для укладки входных концов оптических волокон;
эти микроканалы со стороны указанных широких входных торцов фоконов разнесены с шагом, превышающим диаметр оптического волокна, и в зонах примыкания этих торцов пересекаются для обеспечения частичного переплетения входных концов принадлежащих соседним фоконам оптических волокон, а со стороны узких выходных торцов фоконов консолидированы в общие каналы, стенки которых служат фиксаторами собранных в жгуты выходных концов оптических волокон.

3. Составной оптоволоконный коннектор по п.2, отличающийся тем, что в слоях светонепроницаемого листового материала в зонах входа в указанные микроканалы выполнены симметричные выемки со светоотражательными поверхностями, а входные концы оптических волокон частично введены в эти выемки.

4. Составной оптоволоконный коннектор по п.2 или 3, отличающийся тем, что светонепроницаемый листовой материал выбран из группы, состоящей из медной фольги, бронзовой фольги, латунной фольги, алюминиевой фольги, фольги из свинцовистой меди, фольги из свинцовистой бронзы, фольги из свинцовистой латуни, освинцованной медной фольги, освинцованной бронзовой фольги, освинцованной латунной фольги, освинцованной алюминиевой фольги, медной фольги со свинцово-оловянным покрытием, бронзовой фольги со свинцово-оловянным покрытием, латунной фольги со свинцово-оловянным покрытием и алюминиевой фольги со свинцово-оловянным покрытием.

5. Приемник рентгеновского излучения, содержащий последовательно расположенные:
пластинчатый рентгенооптический преобразователь,
составной оптоволоконный коннектор, имеющий по меньшей мере два фокона со смежными широкими входными торцами, которые обращены к указанному рентгенооптическому преобразователю и предназначены для формирования парциальных световых потоков путем разделения полного входного светового потока, и узкими выходными торцами, и
по меньшей мере два оптоэлектронных преобразователя парциальных световых потоков во фрагментарные аналоговые видеосигналы, которые по отдельности непосредственно подключены к указанным узким выходным торцам соответствующих фоконов,
отличающийся тем, что
составной оптоволоконный коннектор имеет вид плотно упакованной матрицы;
эта матрица состоит из множества слоев светонепроницаемого листового материала, толщина которого соизмерима с диаметром оптического волокна, и имеет в каждом внутреннем слое направляющие микроканалы для укладки входных концов оптических волокон;
эти микроканалы со стороны указанных широких входных торцов фоконов разнесены с шагом, превышающим диаметр оптического волокна, и в зонах примыкания этих торцов пересекаются для обеспечения частичного переплетения входных концов принадлежащих соседним фоконам оптических волокон, а со стороны узких выходных торцов фоконов консолидированы в общие каналы, стенки которых служат фиксаторами собранных в жгуты выходных концов оптических волокон.

6. Приемник по п.5, отличающийся тем, что в слоях светонепроницаемого листового материала в зонах входа в указанные микроканалы выполнены симметричные выемки со светоотражательными поверхностями, а входные концы оптических волокон частично введены в эти выемки.

7. Приемник рентгеновского излучения, содержащий оптически взаимосвязанные:
рентгенооптический преобразователь,
составной оптоволоконный коннектор, имеющий по меньшей мере два фокона со смежными широкими входными торцами, которые предназначены для формирования парциальных световых потоков, и узкими выходными торцами, и
по меньшей мере два оптоэлектронных преобразователя парциальных световых потоков во фрагментарные аналоговые видеосигналы, которые по отдельности непосредственно подключены к указанным узким выходным торцам соответствующих фоконов,
отличающийся тем, что
составной оптоволоконный коннектор имеет вид плотно упакованной матрицы;
эта матрица состоит из множества слоев светонепроницаемого листового материала, толщина которого соизмерима с диаметром оптического волокна, и имеет в каждом внутреннем слое направляющие микроканалы для укладки входных концов оптических волокон;
эти микроканалы со стороны указанных широких входных торцов фоконов разнесены с шагом, превышающим диаметр оптического волокна, и в зонах примыкания этих торцов пересекаются для обеспечения частичного переплетения входных концов принадлежащих соседним фоконам оптических волокон, а со стороны узких выходных торцов фоконов консолидированы в общие каналы, стенки которых служат фиксаторами собранных в жгуты выходных концов оптических волокон.
в слоях светонепроницаемого листового материала в зонах входа в указанные микроканалы выполнены симметричные выемки,
рентгенооптический преобразователь выполнен дискретным в виде порций рентгенолюминофора, которые по меньшей мере частично заполняют объемы указанных выемок и имеют светоотражательные покрытия, а
входные концы оптических волокон частично введены в объемы, заполненные рентгенолюминофором.

8. Приемник по п.7, отличающийся тем, что порции рентгенолюминофора заполняют объемы указанных выемок только частично, а придонные части этих выемок имеют светоотражательные поверхности.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

Изобретение относится к электронным кассетам для получения рентгеновского изображения. .

Изобретение относится к области обработки цифровых рентгенограмм. .

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.

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

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.

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.

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.
Наверх