Способ регистрации радиографических изображений, сформированных с помощью ионизирующего излучения

Изобретение используется для регистрации радиографических изображений, сформированных с помощью ионизирующего излучения, относится к области радиографии, в частности к способам регистрации оптических изображений, сформированных с помощью протонного излучения, и может быть использовано, например, в системах цифровой съемки для определения внутренней структуры плотных объектов или исследования быстропротекающих процессов. Сущность изобретения заключается в том, что сначала ионизирующее излучение пропускают через исследуемый объект, а затем через запоминающий люминесцентный экран, с которого в последствии считывают изображение, при этом в качестве ионизирующего излучения используют пучок протонов, ускорение которых осуществляют до энергии не менее 10 ГэВ, а в качестве запоминающего люминесцентного экрана используют пластину с чувствительным слоем на основе флюорогалогенидов бария, активированных европием. Технический результат - обеспечение высокой просвечивающей способности при высоком пределе разрешения, отсутствие потерь исходной информации при преобразованиях энергии, отсутствие геометрических искажений.

 

Изобретение относится к области радиографии, в частности к способам регистрации радиографических изображений, сформированных с помощью протонного излучения, и может быть использовано, например, в системах цифровой съемки для определения внутренней структуры плотных объектов.

Радиография предполагает наличие источника излучения, проходящего через исследуемый объект и изменяющего свою интенсивность в зависимости от пространственного распределения массовой толщины, а также приемника, который регистрирует сформированное излучением радиографическое изображение.

Регистрацию радиографических изображений, сформированных с помощью ионизирующих излучений, в частности рентгеновского излучения, осуществляют, используя сцинтилляционные конвертеры, например, на основе CsI (патент RU 2472138, публик. 10.01.2013), преобразующие ионизирующее излучение в оптическое, которое через поворотное зеркало, объектив и электронно-оптический затвор регистрируют на фоточувствительную пленку либо на матричный полупроводниковый сенсор.

Схему со сцинтилляционным конвертером можно использовать для регистрации изображений, сформированных с помощью пучка протонов. Известен метод протонной радиографии, заключающийся в просвечивании исследуемого образца пучком протонов, ускоряемых в синхротроне, регистрации протонных изображений с помощью многокадровой электронно-оптической системы, основанной на использовании сцинтилляционных конвертеров, обработке в ЭВМ полученной информации с последующим восстановлением трехмерной геометрии образца с помощью методов малоракурсной томографии (патент RU 2426100, публик. 10.08.2011).

Недостатком применения сцинтилляционных конвертеров является наличие множества стадий преобразования энергии исходного излучения: в сцинтилляторе энергия ионизирующего излучения преобразуется в оптический диапазон, далее на фотокатоде затвора оптическое изображение преобразуется в электронное, далее на люминофоре затвора электронное опять преобразуется в оптическое, далее следует его поглощение в материале полупроводникового сенсора с образованием электронно-дырочных пар, далее происходит считывание заряда с сенсора через аналого-цифровой преобразователь. На каждом этапе преобразования происходит потеря информации, содержащейся в исходном радиографическом изображении. Помимо этого происходит размытие оптического изображения на сцинтилляторе, поворотном зеркале и объективе, а также размытие электронного изображения внутри электронно-оптического затвора.

Регистрацию радиографических, в частности рентгеновских, изображений можно осуществить непосредственно на рентгеночувствительную пленку - триацетатную пленку с чувствительным слоем на основе йодистых и бромистых солей серебра (патент RU 2188446, публик. 27.08.2002), либо на рентгеночувствительную пленку в сочетании с усиливающими люминофорными экранами (патент RU 2290664, публик. 27.12.2006). При регистрации радиографических изображений на рентгеночувствительную пленку, находящуюся непосредственно в поле проникающего излучения, не происходит многочисленного преобразования энергии, также пленка не вносит геометрические искажения в регистрируемое изображение. Однако рентгеночувствительная пленка имеет узкий динамический диапазон (~ 102), который определяется как соотношение максимального значения регистрируемого сигнала к его минимальному значению, что не позволяет использовать ее для регистрации протонных изображений. Ионизирующая способность высокоэнергетичного протона (10-100 ГэВ) более чем на три порядка превышает ионизирующую способность жесткого гамма-кванта (1-10 МэВ), и при таком виде облучения пленка сразу переходит в режим насыщения.

Для регистрации рентгеновских изображений в последнее время стали использовать запоминающие люминесцентные экраны, выполненные в виде пластин с чувствительным слоем на основе галогенов (заявка TW 201442515, публик. 01.11.2014). В международной литературе такие экраны именуются «storage phosphors» или обозначаются как «IP» (image plate). Под воздействием ионизирующего излучения в чувствительном слое экранов атомы переходят в метастабильное состояние, и в нем формируется скрытое изображение. Изображение с экрана сканируется лазерным излучением в специальном устройстве - дигитайзере [В мире неразрушающего контроля 4 (62) март 2013, стр. 65-70.].

В патенте RU 2393463, публик. 27.06.2010, в качестве запоминающего экрана используют фосфорную пластину и проводят на нее просвечивание объекта при сниженном на 10-30% от применяемого при просвечивании на радиографическую пленку напряжении на рентгеновской трубке, обеспечивающем для пластины не большее, чем для пленки, значение экспозиции просвечивания, оценивают по полученному с фосфорной запоминающей пластины компьютерному изображению достигнутую чувствительность контроля и при получении на изображении с фосфорной запоминающей пластины не менее высокой (не большей в мм), чем на радиографической пленке, чувствительности контроля, фиксируют примененное значение напряжения на рентгеновской трубке (значение энергии излучения), и дальнейшее просвечивание контролируемого объекта проводят на фосфорную запоминающую пластину при указанном фиксированном напряжении на рентгеновской трубке (значении энергии излучения) при соответствующем контроле по эталонам достигаемой чувствительности радиографического контроля. Технический результат: обеспечение за счет использования фосфорных запоминающих пластин пониженного, в сравнении с просвечиванием на радиографическую пленку, напряжения на рентгеновской трубке при сохранении чувствительности контроля на уровне чувствительности контроля, достигаемого на радиографической пленке, а также исключение процесса фотообработки снимков, обеспечение возможности многократного использования фосфорных запоминающих пластин и автоматизации процесса расшифровки радиограмм посредством компьютерной обработки. Данный способ является наиболее близким аналогом заявляемого изобретения.

Основным достоинством рентгенографии является распространенность и доступность источников гамма-излучения, основным недостатком - невысокая просвечивающая способность.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является высокая просвечивающая способность при высоком пределе разрешения.

Технический результат достигается за счет того, что в способе регистрации радиографических изображений, сформированных с помощью ионизирующего излучения, включающем пропуск ионизирующего излучения сначала через исследуемый объект, а затем через люминесцентный экран, с которого в последствии считывают изображение, новым является то, что в качестве ионизирующего излучения используют пучок протонов, ускорение которых осуществляют до энергии не менее 10 ГэВ, а в качестве запоминающего люминесцентного экрана используют пластину с чувствительным слоем на основе флюорогалогенидов бария, активированную редкоземельными добавками.

Применение в качестве ионизирующего излучения пучка протонов, ускорение которых осуществляют до энергии не менее 10 ГэВ, позволяет обеспечить высокую просвечивающую способность. Так, например, длина свободного пробега протона с энергией 24 ГэВ в меди равна 13,9 см, а длина свободного пробега в меди фотона с энергией 10 МэВ равна 3,6 см.

Использование в качестве запоминающего люминесцентного экрана пластины с чувствительным слоем на основе флюорогалогенидов бария, активированных европием, позволяет исключить геометрические искажения в регистрируемом изображении и устранить потери исходной информации при преобразованиях энергии.

В качестве примера конкретной реализации, позволяющего осуществить предлагаемый способ, может служить устройство, которое выполнено на основе действующего синхрофазотрона У-70, построенного в г. Протвино [Новости и проблемы фундаментальной физики, №1(5), 2009 г., с. 32-42], и включает камеру ВЗК, систему регистрации и исследуемые опытные образцы. Система регистрации выполнена на основе запоминающего экрана в виде пластины с чувствительным слоем на основе флюорогалогенидов бария, активированных европием.

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

Под воздействием ионизирующего излучения в чувствительном слое экранов атомы переходят в метастабильное состояние, и в нем формируется скрытое изображение, которое в дальнейшем за счет эффекта фотостимулированной люминесценции сканируется лазерным излучением в дигитайзере. После считывания экран вновь готов к работе. Предел разрешения экранов определяется дискретностью считывания дигитайзера, которая на сегодняшний день достигает 25 мкм [В мире неразрушающего контроля 4 (62) март 2013, стр. 65-70.]. Также же, как и рентгенопленка, запоминающие экраны, не вносят в регистрируемое изображение геометрические искажения, но при этом обеспечивают широкий динамический диапазон (~104 и более), недостижимый для других систем, что позволяет их использовать как средство регистрации радиографических изображений, сформированных высокоэнергичным протонным пучком.

К положительным сторонам этого метода относится высокая просвечивающая способность, высокий предел разрешения, отсутствие потерь исходной информации при преобразованиях энергии, отсутствие геометрических искажений.

Способ регистрации радиографических изображений, сформированных с помощью ионизирующего излучения, заключающийся в том, что ионизирующее излучение пропускают сначала через исследуемый объект, а затем через запоминающий люминесцентный экран, с которого в последствии считывают изображение, отличающийся тем, что в качестве ионизирующего излучения используют пучок протонов, ускорение которых осуществляют до энергии не менее 10 ГэВ, а в качестве запоминающего люминесцентного экрана используют пластину с чувствительным слоем на основе флюорогалогенидов бария, активированных европием.



 

Похожие патенты:

Использование: для спиральной компьютерной томографии. Сущность изобретения заключается в том, что вычисляют минимальное количество рядов детекторов, необходимое для покрытия окна Тама в соответствии с шагом системы спиральной КТ в геометрии конусного пучка и межрядным интервалом множества рядов детекторов; компенсируют утерянные проекционные данные посредством взвешивания дополнительных проекционных данных в случае, если количество рядов детекторов системы спиральной КТ в геометрии конусного пучка меньше минимального количества рядов детекторов; пересортировывают данные конусного пучка в данные параллельных конусных пучков; выполняют взвешивание косинуса угла конуса по пересортированным данным параллельных конусов, а затем выполняют одномерную фильтрацию по данным в направлении ряда виртуальных детекторов, образованных при пересортировке проекционных данных в данные параллельных пучков; и выполняют обратное проецирование в геометрии параллельных конусных пучков без взвешивания по отфильтрованным данным для получения восстановленных изображений.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к визуализации с помощью компьютерной томографии. Система визуализации содержит источник излучения, чувствительную к излучению матрицу детекторов и динамический послепациентный фильтр, включающий в себя один или более сегментов фильтра, при этом сегменты фильтра выполнены с возможностью перемещения в направлении оси z и перпендикулярно направлению пучка излучения или в направлении, поперечном оси z, и перпендикулярно направлению пучка излучения.

Изобретение относится к устройству обнаружения для обнаружения фотонов, использующемуся в радиографических системах формирования изображений. Блок обнаружения формирует импульсы сигналов обнаружения, имеющие высоту импульса сигнала обнаружения, являющуюся показателем энергии обнаруженных фотонов, причем блок формирования значений обнаружения формирует значения обнаружения с разложением на энергетические составляющие в зависимости от импульсов сигналов обнаружения.

Использование: для контроля объекта посредством проникающего излучения. Сущность изобретения заключается в том, что самоходная система лучевого контроля содержит мобильную платформу, детекторную консоль, перевозимую на мобильной платформе, и канал сканирования, образованный между детекторной консолью и мобильной платформой, источник излучения, установленный на мобильной платформе и выполненный с возможностью испускания излучения на инспектируемый объект, проходящий через канал сканирования, и детектор, установленный на детекторной консоли и выполненный с возможностью приема излучения, испускаемого источником излучения, при этом самоходная система лучевого контроля дополнительно содержит механизм сопровождения, отделенный от детекторной консоли, при этом механизм сопровождения содержит материал для защиты от излучения, при этом механизм сопровождения сопровождает детекторную консоль, чтобы перемещаться бесконтактно в процессе проверки инспектируемого объекта для недопущения утечки излучения.

Использование: для рентгеновской томографии. Сущность изобретения заключается в том, что устройство рентгеновской томографии для получения 3D томографического изображения образца содержит рентгеновский источник, излучающий пучок фотонов в направлении оси пучка, при этом рентгеновский источник представляет собой источник, близкий к монохроматическому источнику, и пучок фотонов имеет пространственный угол больше чем 0,1 градуса относительно оси пучка; ячейку, выполненную с возможностью включать в себя пористый образец, изображение которого снимают, с возможностью расположения ячейки внутри пучка фотонов и поворота ячейки вокруг своей оси, которая по существу перпендикулярна оси пучка, а также с возможностью обеспечения затопления указанного пористого образца по меньшей мере одной текучей средой; детектор фотонов, принимающий прошедший пучок фотонов, который пропущен через упомянутую ячейку, при этом детектор фотонов обеспечивает получение по меньшей мере одного изображения для каждого угла из множества углов ячейки, причем полученные изображения снимаются в течение менее десяти минут; и модуль обработки, выполненный с возможностью рассчитывать томографическое изображение на основе указанных полученных изображений, соответствующих указанному множеству углов ячейки.

Использование: для контроля объекта посредством проникающего излучения. Сущность изобретения заключается в том, что конфигурация гентри для составной мобильной системы лучевого контроля содержит первую консольную раму, выполненную с возможностью перемещения вдоль первого рельса, вторую консольную раму, противоположную первой консольной раме, выполненную с возможностью перемещения вдоль второго рельса, параллельного первому рельсу, и третью консольную раму, соединяющую первую и вторую консольные рамы, чтобы перемещаться с первой и второй консольными рамами, при этом первая, вторая и третья консольные рамы вместе образуют канал сканирования, чтобы позволить инспектируемому объекту пройти через него, при этом конфигурация гентри для составной мобильной системы лучевого контроля дополнительно содержит устройство измерения положения, выполненное с возможностью обнаружения позиционной погрешности между первой консольной рамой и второй консольной рамой, и контроллер, выполненный с возможностью управления скоростью перемещения, по меньшей мере, одной из первой консольной рамы и второй консольной рамы на основе позиционной погрешности, обнаруженной устройством измерения положения, с тем чтобы позиционная погрешность между первой консольной рамой и второй консольной рамой стала равной нулю.

Использование: для восстановления изображения компьютерной томографии. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют выполнение сканирования формирования изображения, в котором L последовательных углов проекции измеряются при низкой энергии рентгеновских лучей и Н последовательных углов проекции измеряются при высокой энергии рентгеновских лучей чередующимся образом, где L существенно меньше, чем Н, для генерации набора данных проекции низкой энергии, содержащего измерения углов проекции при низкой энергии, и набора данных проекции высокой энергии, содержащего измерения углов проекции при высокой энергии; оценивание субдискретизированной части набора данных проекции низкой энергии, чтобы сформировать оцененный полный набор данных проекции низкой энергии, причем оценивание низкой энергии выполняется без восстановления изображения набора данных проекции низкой энергии или набора данных проекции высокой энергии.

Использование: для анализа области, представляющей интерес, в объекте с использованием рентгеновских лучей. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют (a) предоставление данных измерений посредством системы дифференциальной фазово-контрастной рентгеновской визуализации, и (b) анализ характеристик объекта в области, представляющей интерес.

Использование: для реконструкции рентгеновской двухэнергетической компьютерной томографии. Сущность изобретения заключается в том, что способ реконструкции рентгеновской двухэнергетической CT согласно настоящему изобретению содержит: (a) оценку энергетического спектра и создание двухэнергетической таблицы поиска; (b) сбор данных высокой энергии и данных низкой энергии системы формирования изображений двухэнергетической CT с использованием детектора системы формирования изображений двухэнергетической CT; (c) получение изображений проекции и масштабированных изображений и согласно полученным данным высокой энергии и данным низкой энергии ; (d) реконструкцию масштабированного изображения с использованием первого условия ограничения кусочной гладкости и, тем самым, получение изображения электронной плотности; и (e) реконструкцию масштабированного изображения с использованием второго условия ограничения кусочной гладкости и, тем самым, получение изображения эквивалентного атомного номера.

Использование: для формирования изображений методом дифференциального фазового контраста. Сущность изобретения заключается в том, что дифракционная решетка для формирования изображений методом дифференциального фазового контраста снабжена, по меньшей мере, одним участком первой подобласти и, по меньшей мере, одним участком второй подобласти.

Группа изобретений относится к способам и устройствам для формирования дифференциальных фазовых контрастных изображений. Техническим результатом является обеспечение возможности корректировки количества артефактов в данных изображения. Для корректировки данных 52 дифференциального фазового изображения принимают данные 52 дифференциального фазового изображения, полученные с помощью излучения на разных энергетических уровнях, причем данные 52 дифференциального фазового изображения содержат пиксели 60, каждый пиксель 60 имеет значения 62a, 62b, 62c градиента фазы для каждого энергетического уровня. После этого определяют зависящее от энергии поведение значений 62a, 62b, 62c градиента фазы пикселя 60 и определяют скорректированное значение 68 градиента фазы для пикселя 60 на основании значений 62a, 62b, 62c градиента фазы пикселя 60 и модели для зависимости от энергии значений 62a, 62b, 62c градиента фазы. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх