Способ радиационной вычислительной томографии

 

СПОСОБ РАДИАЦИОННОЙ ВЫЧИСШ1ТЕЛЫЮЙ ТОМОГРАФИИ неоднородных по плотности объектов, включающий облучение исследуемого объекта полихроматическим пучком рентгеновского или гамма-излучения по заданной совокупности траекторий, регистрацию прошедшего по каждой траектории через объект излучения, по крайней мере , в двух выделенных .энергетических диапазонах, преобразование зарегистрированного излучения в злектрические сигналы, обработку полученных сигналов в ЭВМ, получение томограммы слоя исследуемого объекта в каждом энергетическом диапазоне и построение составной томограммы, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности исследования объектов дополнительно формируют сигналы, характеризующие координаты зон перепада плотности исследуемого объекта, по сфо рмированным сигналам производят с привязку зон полученных томограмм, (Л после чего осуществляют формирование, составной томограммы из выбранных . частей полученных томограмм.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„8 4402

А1 (51) 5 G О1 И 23/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕП=НИЯМ И OTHPbOHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 2962320/25 (22) 18.07.80 (46) 28.02.91. Бюл. У 8 (72) З.IO.Васильева, H.P.Кузелев, С.ВеХардиков (53) 621.386:620.179.152 (088.8) (56) Патент Великобритании У 1283915, кл. Н 5 R, опублик. 1972, Патент США Р 3965358, кл. 250-445, опублик. 1976.

Патент США И- 4149081, кл. 250-445, опублик. 1979. (54) (57) СПОСОБ РАДИАЦИОННОЙ ВЫЧИСJ1HTEIIbH0A ТОМОГРАФИИ неоднородных по плотности объектов, включающий облучение исследуемого объекта поли— хроматическим пучком рентгеновского или гамма-излучения по заданной совокупности траекторий, регистрацию

Изобретение относится к области вычислительной радиационной томогра— фии и может применяться для неразру шающего контроля внутреннего строения изделий, имеющих значительные перепады плотности в исследуемом сечении.

Известен способ радиационной вычислительной томографии, заключаю— щийся в том, что производят облучение исследуемого объекта пучком про— никающего излучения, регистрируют прошедшее через объект излучение по совокупности траекторий, расположе— ние которых в исследуемом объекте определяется количеством используемых детекторов и режимом, относитель- .

2 прошедшего по каждой траектории через объект излучения, по крайней мере, в двух выделенных, энергетических диапазонах, преобразование зарегистрированного излучения в электрические сигналы, обработку полученных сигналов в ЗВИ, получение томограммы слоя исследуемого объекта в каждом энергетическом диапазоне и построение составной томограммы, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности исследования объектов дополнительно формируют сигналы, характеризующие координаты зон перепада плотности исследуемого объекта, по сформированным сигналам производят

® привязку зон полученных томограмм, после чего осуществляют Фсрмироваиие. (/) составной томограммы иэ выбранных частей полученных томограмм. (: ного перемещения источника и детекторов, усиливав т зарегистрированные сигналы, преобразуют их к в1ду, удобному для цифровой обработки,обрабатывают в ЭВМ и формируют томографическое изображение на дисплее.

Известный способ не позволяет получить высококачественное томографическое изображение сечений объектов, имеющих значительные перепады по плотности в исследуемых сечениях.

Известен способ радиационной вычислительной томографий, включающий облучение последуемого объекта полихроматическим пучком рентгеновского или гамма-излучения по заданной совокупности траекторий, регистрацию про884402 шедшего по каждой траектории через объект излучения, по крайней мере, в двух выделенных энергетических диапазонах, преобразование зарегист— рированного излучения в электрические сигналы, обработку полученных сигналов в 3ВМ и восстановление изображения слоя исследуемого объекта по суммарным сигналам от каждого энергетичеекоГо диапазона регистрац и и ° С помощью этого способа можно улучшить качество гомограммы с точки зрения выявления участков с небольшим перепадом по плотности.

Однако известное техническое решение не позволяет получить высококачественную томограмму объектов, имеющих значительные (до порядка) перепады плотности.

Наиболее близким техническим решением является способ радиационной вычислительной томографии, включающий облучение исследуемого объекта полихроматическим пучком рентгеновского или гамма-излучения по заданной совокупности траекторий, регистрацию прошедшего по каждой траектории через объект излучения, по крайней мере, в двух выделенных энергетических диапазонах, преобразование зарегистрированного излучения в электрические сигналы, обработку получен— ных сигналов в ЭВМ, получение томограммы в каждом энергетическом диапазоне и построение составной томограммы.

Недостатком известного техничесперепадом по плотности оптимальным с точки зрения информативности является раздельный просмотр томограмм для каждого энергетического диапазо— на регистрации с целью исследования той области, которая хорошо выявляется в данном энергетическом диапазоне.

При формировании же составной томограммы ее информативность с точки зрения выявления деталей структуры каждой области объекта уменьшается, тогда как в случае раздельного анализа двух томограмм увеличивается время исследования, Цель изобретения — повышение эффективности исследования объектов.

Согласно изобретению поставленная цель достигается тем, что в способе

55 кого решения является то, что при

40 исследовании объектов со значительным радиационной вычислительной томографии неоднородных по плотности объектов, включающем облучение исследуе— мого объекта полихроматическим пучком рентгеновского или гамма-излучения по заданной совокупности траекторий, регистрацию прошедшего по каждой траектории через объект излучения, по крайней мере, в двух выделенных энергетических диапазонах,преобразование зарегистрированного излучения в электрические сигналы, обработку полученных сигналов в ЭВИ,получение томограммы в каждом энергетическом диапазоне и построение составной томограммы, дополнительно формируют сигналы, характеризующие координаты зон перепада плотности исследуемого объекта, по сформированным сигналам производят привязку зон полученных томограмм, после чего осуществляют формирование составной томограммы из выбранных частей получен— ных томограмм, На фиг.1 показана блок-схема одного канала регистрации вычислительного томоrpафа; на фиг.2 — блок †схе устройства выделения координат зон перепада плотности; на фиг. 3 — схема ячейки памяти ЭВМ, осуществляющей адресацию для привязки зон томограмм.

Способ реализуют следующим образом.

Исследуемый объект облучают пучком полихроматического рентгеновского или гамма-излучения от источника 2 по некоторой совокупности траекторий, определяемой количеством детекторов 3 излучения и режимом относительного перемещения сборки источник-детекторы и исследуемого объекта l, Регистрация прошедшего через исследуемый объект по каждой из тра— екторий излучения осуществляется в спектрометрическом режиме. В общем случае исследования объектов, имеющих . значительный перепад по плотности, используют регистрацию в трех энергетических диапазонах — двух основных и одном дополнительном. Энергии основных диапазонов выбираются их условия наилучшего выделения деталей внутренней структуры объекта в исследуемом слое в зонах различной плотности.

Энергия дополнительного диапазона регистрации выбирается из условия точного выделения зоны перепада плот5 Зд ностей в исследуемом слое. В частности во многих случаях в качестве дополнительного диапазона можно использовать низкоэнергетический основ ной диапазон регистрации.

Каждый канал регистрации содержит усилитель 4 и дискриминатор 5.Дискриминаторы 5 основных каналов регистрации подключены к счетчикам б,которые, в свою. очередь, подключены к устройству 7 ввода информации в

ЭВИ 8, которая подсоединена к дисплею 9. Дискриминатор 5 вспомогательного канала подключен к устройству

10 выделения координат зон перепада плотности, которое пдоключено к устройству 7 ввода информации в ЭВМ 8, В случае использования в качестве дополнительного диапазона одного из основных диапазонов регистрации, устройство 10 вводится в соответствующий канал.

Устройство 10 выделения координат зон перепада плотности в иссле— дуемом слое объекта содержит интегра тор 11, дискриминатор 12 уровня, к которому подключен источник опорного сигнала 13. Вход дискриминатора уров. ня 12 подключен к формирователю индекса границы зоны 14. Выходной сигнал устройства 10, возникающий при наличии сигнала по заданному перепаду поступает в индексную часть 15 ячейки памяти ЭВИ, в которой запомнено значение плотности, соответствующее границе эоны перепада (часть ячейки 16). В случае наличия в ячей— .ке памяти индекса границы зон (часть ячейки 15) и адреса (часть ячейки

17), адрес используется как координата зоны перепада плотности и для привязки зон томограмм друг к другу, а значение плотности (часть ячейки

16) как значение плотности на границе зон томограмм.

Таким образом, в ЭВИ 8 поступают сигналы прохождения излучения через исследуемый объект в двух энергетических диапазонах и координаты зон перепада плотности в исследуемом слое. ЭВИ 8 производит параллельное построение двух отдельных томограмм для каждого иэ энергетических диапазонов с использованием рутинной программы, после чего на основе полученных координат зон перепада 3ВМ производит привязку томограмм друг к дру4402

20 ностью, 55

50 гу и формирует на дисплее иэображение, которое является суперпозицией полученных в каждом энергетическом диапазоне томограмм, осуществляемой из частей томограмм, соответствующих наилучшему выделению деталей внутренней структуры объекта в каждом из энергетических диапазонов.

Например, при контроле осесимметричного изделия с плотностью зон 1 и 10 г/см используются два энергетических диапазона — 50-60 кэВ и

1,2-1,3 ИэВ. В случае исследования только в диапазоне 50 — 60 кэВ, зона с плотностью 1 г/см выявляется на томограмме с точностью 2-37., в то время как зона с плотностью 10 г/см выявляется с точностью меньше 10—

15Х. При исследовании только в диапазоне 1,2-1 3 МэВ имеет место обратная картина.

B рассмотренном прИмере данный способ позволяет при координатной привязке зон по сигналам низкоэнергетического диапазона получить томограмму с точностью восстановления по всем зонам около 2-3 .

Таким образом, описанный способ обладает следующими достоинствами: изображение каждой зоны по существу формируется в энергетическом диапазоне, наиболее благоприятном для выявления деталей строения этой зоны по плотности, причем вклад от изображения в другом энергетическом диапазоне для той же зоны может быть легко ослаблен или вообще устранен; — для построения изображения требуется простая операция определения координат зон перепада плотности и привязки томограмм друг к другу,тогда.как сами томограммы строятся стандартным образом в отличие от способа-прототипа, в котором необходимо вводить дополнительную обработку каждого зарегистрированного сигнала; — повышается точность построения томограммы объектов, имеющих зоны со значительно различающейся плотИзобретение может найти применение при промьппленном контроле осесимметричных изделий с зонами, существенно различающимися по плотности, например, в ядерной энергетике.

884402

Редактор Л.Письман

Техред я,дидык

Корректор М.йароши

Заказ 869 Тираж 396 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ (X(. j;

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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