Камера рентгеновского экспонометра. Камера рентген экспонометра Садыр. Камера рентгеновского экспонометра. Устройство, принцип действия использование. Обслуживание и ремонт
 Скачать 0.96 Mb.
|
 Рисунок 2.9. – Принципиальная схема управления тиристором с помощью одной кнопки Для включения тиристора (ON) нажимают на кнопку SB1. При этом нагрузка оказывается подключенной к источнику питания через контакты кнопки SB1, а конденсатор С1 заряжается через резистор R1 от источника питания. 2.3 Приемники рентгеновского излучения Приемник рентгеновского излучения имеет светонепроницаемый корпус с рентгенопрозрачной стенкой, за которой закреплены рентгенооптический преобразователь, фильтр остаточного рентгеновского излучения, блок объективов и фотоприемник, содержащий по меньшей мере два оптоэлектронных преобразователя с частично перекрывающимися полями зрения и развязанными электрическими выходами для подключения к системе обработки фрагментарных видеосигналов и формирования целостного выходного видеосигнала. Технический результат - повышение эффективности подавления внутренних помех в оптических каналах и эксплуатационной надежности. Условно приемники рентгеновского излучения можно разделить на два больших класса – приемники, предназначенные для визуализации скрытого рентгеновского изображения (рентгеновские пленки, люминесцирующие экраны, ПЗС-матрицы и т.п.) и приемники (чаще называемые детекторами) для регистрации интенсивности и спектра рентгеновского излучения (газовые, полупроводниковый, сцинтилляционные и т.д). В соответсвие с предложенной классификацией основные характеристики приемников будут весьма различаться между собой. К основным характеристикам систем визуализации: 1. Пространственная разрешающая способность - способность раздельно передавать мелкие участки объекта фотографирования. Она определяется наибольшей визуально различаемой пространственной частотой в фотографическом изображении специального тест объекта. Измеряется в количестве пар линий разрешаемых на 1 мм. 2. Чувствительность – способность системы визуализации реагировать на попадающие в нее кванты рентгеновского излучения. 3. Динамический диапазон – диапазон интенсивностей (количества регистрируемой энергии) в котором зависимость плотности почернения пленки от величины регистрируемой энергии квантов остается линейной К основным характеристикам детекторов относятся: 1. Энергетическое разрешение, определяет способность детектора разделять фотоны разной энергии. электрического поля вдоль центрального электрода счётчика. Каждый фотон определённой энергии производит разное количество пар электрон в пропорциональном счётчике. Поэтому импульсы, возникающие в счётчике, имею разную амплитуду. 2.Диапазон регистрируемых энергий квантов. В зависимости от типа и конструкции детектора может весьма варьироваться. 3. Скорость счета квантов – количество квантов в единицу времени, которые детектор способен зарегистрировать, разделяя отдельные кванты. 4. Ресурс детектора - максимальное число квантов из рабочего диапазона энергий, которые может сосчитать детектор без изменения параметров. 5. Эффективность детектора – отношение числа зарегистрированных квантов к общему числу упавших квантов. Благодаря универсальности и удобству фотографические методы продолжают широко применятся для регистрации излучений в одномерном и двумерном распределении. Использование пленок в качестве преобразователей рентгеновского изображения основано на действии излучения на эмульсию пленки. Рентгеновская пленка представляет собой тонкую подложку из нитроцеллюлозы, на которую наносится слой фотографической эмульсии, состоящий из суспензии микроскопических кристаллов бромистого серебра в желатине. Толщина эмульсионных слоев достигает 0,03 мм. Для предохранения эмульсионные слои покрывают защитным слоем желатина толщиной 0,001 мм. Электроны, образованные при поглощении пленкой квантов излучения, перемещаясь, попадают в потенциальные ямы на поверхности кристалла (серебряные центры). Электрон, захваченный серебряным центром (центром чувствительности), заряжает его. К центру притягивается один из междоузельных ионов серебра. В результате его нейтрализации в центре чувствительности появляется еще один атом серебра. Описанный процесс составляет элементарный акт образования скрытого изображения. После возникновения первого атома серебра элементарный акт повторяется снова, пока идет экспонирование - взаимодействие излучения с эмульсией рентгеновской пленки, в результате которого возникает скрытое изображение. Образуется группа атомов серебра - центр скрытого изображения. Рентгеновские пленки подразделяются на безэкранные и экранные. Первые предназначены для использования их без люминесцентных усиливающих рентгеновских экранов или с металлическими усиливающими экранами, вторые применяются с люминесцентными усиливающими экранами. В рентгеновских установках используют различные датчики и преобразователи изображения. Целесообразно выделить 5 типов приемников: рентгеновскую пленку, полупроводниковую фоточувствительную пластину, флюоресцирующий экран, рентгеновский электронно-оптический преобразователь, дозиметрический счетчик. На них соответственно построены 5 общих методов рентгенологического исследования: рентгенография, электрорентгенография, рентгеноскопия, рентгенотелевизионная рентгеноскопия и дигитальная рентгенография (В том числе компьютерная томография). Пpи непосредственном наблюдeнии флуороскопический экран и сцинтилляционный монокристaлл не мoгут обеспечить оптимальную для расшифрoвки яркость изображения. Для создaния таких изображений примeняют специальные усилители рентгеновского изображения - рентгеновские электронно-оптические преобразователи (РЭОП) на рисунке 2.10. В них совмещены флуороскопический экран 6 (преобразователь радиационного изображения в оптическое) и фотокатод 7 (преобразователь оптического изображения в электронное). Полупрозрачный сурьмяно-цезиевый фотокатод пoд действием свечения люминофора, котороe вызывается рентгеновским излучением, испускаeт электроны в количестве, пропорциональном интенсивнoсти света. РЭОП классифицируют: по схемам организации сбора информационных данных на преобразователи с использованием широкого, веерного и игольчатого пучков;  Рисунок 2.10 – Схема РЭОП: 1 - источник излучения; 2 - свинцовая диафрагма; 3 - просвечиваемый объект; 4 - стеклянная вакуумная трубка; 5 - алюминиевая подложка; 6 - флуороскопический экран; 7 - фотокатод; 8, 9 - выходные экраны; 10- оптика; 11 - передающая телекамера; 12 - анод; 13 - металлическое покрытие; 14 - экран телевизора; ЛЭ - люминесцентный экран. Основными параметрами РЭОП являются: относительный квантовый выход, чувствительность, предел разрешения, динамический диапазон, степень чистоты рабочего поля, временное разрешение.  Рисунок 2.11 – Принцип действия УРИ Рентгеновские лучи на рисунке 2.11 бомбардируют входной экран (обычно это слой йодида цезия), который флюоресцирует пропорционально интенсивности рентгеновского излучения. Входной люминофор расположен в максимальной близости к фотокатоду, так что свет стимулирует испускание электронов. Эти электроны ускоряются высоким напряжением порядка кВ и фокусируются электрическим полем. Они бомбардируют выходной люминофор, который формирует изображение, являющееся меньшим по размеру, но более ярким, чем полученное во входном люминофоре. Отношение яркости изображений, полученных двумя люминофорами, называется усилением яркости трубки усилителя. Необходимость широкого внедрения УРИ общеизвестна: -во-первых, это увеличение примерно на три порядка по сравнению с экраном яркости рентгеновского изображения и обеспечение тем самым оптимальных условий рассматривания изображений рентгенологом и возможность извлечения из изображения максимума диагностической информации. -во-вторых, внедрение УРИ позволяет снизить в 4-5 раз дозу облучения пациента и за счет дистанционного наблюдения вывести врача из зоны действия ионизирующего излучения. Эти достоинства УРИ являются настолько важными, что они значительно компенсируют их основные недостатки – сложность и высокую стоимость. Конструктивно УРИ состоит из электронно-оптического блока, камерного канала, монитора и АРМ рентгенолога. Электронно-оптический блок крепится на штативе рентгеновского аппарата. Камерный канал и монитор устанавливаются на подвижной тележке в непосредственной близости от рентгенолога. В некоторых конструкциях УРИ камерный канал устанавливается в электронно-оптическом блоке. АРМ рентгенолога может быть вынесен из рентгеновского кабинета в удобное для врача место. Основные параметры и характеристики УРИ нормированы российским стандартом (ГОСТ 26141-84). К ним относятся диаметр рабочего поля, геометрические искажения, динамический диапазон, неравномерность сигнала по полю изображения, отношения сигнал/шум и ряд других. В мировой практике УРИ на первом рабочем месте рентгенолога стал рутинным прибором, благодаря тому, что с помощью УРИ только за счет усиления яркости рентгеновского изображения информативность рентгенологического исследования повышается в несколько раз при мощности дозы, в 3-5 раз меньшей, чем на рентгеновском экране. Также рентгенологу нет надобности адаптироваться к полной темноте, он может работать в полузатененном помещении. Одним из основных функциональных элементов УРИ является рентгеновский электронно-оптический преобразователь (РЭОП), который преобразует рентгеновское изображение в видимое. По функциональным возможностям УРИ делятся на два класса: -усилители, предназначенные только для рентгеноскопии с возможностью запоминания последнего кадра при выключении просвечивания -усилители, в которых, кроме режима рентгеноскопии, предусмотрен режим цифровой рентгенографии, в ряде случаев заменяющий прицельные снимки на пленку. Прибор с зарядовой связью (ПЗС) изобретен в 1969г., основой элемента (пикселя) ПЗС является конденсатор со структурой металл-окисел-полупроводник (МОП-конденсатор). Именно этот конденсатор является элементом, способным хранить заряды, образуемые под действием света. Цепочка из связанных друг с другом пикселей обладает способностью под воздействием управляющих напряжений передавать пакеты зарядов на выход, где они преобразуются в выходной видеосигнал. В ПЗС максимальный накапливаемый в пикселе заряд может достигать несколько сотен тысяч. С другой стороны, возможности ПЗС в части регистрации неярких изображений ограничиваются шумами, основными из которых являются шумы светового потока, шумы теневого тока, шумы считывания. Время передачи заряда из пиксела в пиксел характеризуется тактовой частотой, максимальное значение которой обуславливает допустимое время передачи зарядового сигнала из одного пиксела в другой. В УРИ с телевизионными камерами первого стандарта (время передачи строки 64 мкс) используется тактовая частота около 14,5 МГц, а для УРИ с камерами высокой четкости (время передачи строки 32 мкс) – около 40 МГц. ПЗС-матрицы – это безинерционные приборы. Их влияние на динамическую нерезкость зависит от времени экспозиции кадра. Если сопоставить параметры и характеристики ПЗС с видиконами, то можно отметить следующее. Работа видикона базируется на наличии фоточувствительной мишени и ее сканировании в вакууме электронным лучом. Таким образом, видикон является представителем вакуумной электроники со всеми ее недостатками: -полная электрическая несовместимость с современной микроэлектроникой: высоковольтное питание, необходимость фокусирующей и отклоняющей систем, значительная потребляемая мощность, аналоговая форма сигнала -электронно-лучевую трубку с ее фокусирующей и отклоняющей системой не сделать сверхминиатюрной. Вакуум накладывает ряд ограничений: вибрация вызывает микрофонный эффект, сильные удары могут разбить трубку -из-за сложности, разнородности, конструкции, а также трудоемкости монтажно-сборочных работ видиконы всегда останутся дорогими приборами с ограниченной долговечностью. Таким образом, ПЗС идеально подходят для высоконадежных цифровых технологий. Это не только твердотельный аналог видикона, но и следующее за электронно-лучевыми передающими телевизионными трубками поколение преобразователей свет-сигнал. 3 КАМЕРА РЕНТГЕНОВСКОГО ЭКСПОНОМЕТРА Изобретение относится к экспонометрии, преимущественно для промышленной рентгенографии и изотопной радиографии материалов и изделий. Известен индикатор дозы, содержащий источник питания, полупроводниковый детектор, последовательно соединенный с интегрирующей емкостью, катодный повторитель, пороговое устройство с делителем напряжения. Известен также рентгеновский Экспонометр, содержащий, кроме того, счетно-запоминающее устройство. Это позволяет расширить диапазон измерений, недостатком известных устройств, является отсутствие линейной зависимости между интенсивностью рентгеновского излучения и зарядовым током интегрирующей емкости, что приводит к ошибкам и требует специального предварительно отградуированного делителя, учитывающего экспоненциальный закон изменения тока детектора, обусловленный его сопротивлением и величиной интегрирующей емкости. Кроме этого, известные экспонометры не позволяют следить за интенсивностью рентгеновского излучения в процессе экспозиции, что в ряде случаев крайне необходимо. Целью изобретения является повышение качества экспонирования. Это достигается тем, что в рентгеновский экспонометр, содержащий источник питания, полупроводниковый детектор, включенный в цепь интегрирующей емкости, катодный повторитель, пороговое устройство с делителем на Опряжения и счетно-запоминающее устройство, подключенное к входу делителя напряжения, введены токовый повторитель, подключенный к интегрирующей емкости и через микроампер метр к полупроводниковому детектору резистивного типа. Введение в рентгеновский экспонометр токового повторителя позволяет повысить точность, что, в свою очередь, дает возможность исследовать материалы, отличающиеся большим различием в размерах и линейных коэффициентах ослабления рентгеновского и гамма-излучения, за счет значительного увеличения времени экспозиции с нескольких минут до нескольких часов. Развязка напряжения на полупроводниковом детекторе от напряжения на интегрирующей емкости обеспечивает регулировку чувствительности детектора в широком диапазоне путем включения в схему экспонометра источника питания с регулируемым выходным напряжением, что существенно снижает требования к отбраковке полупроводниковых детекторов чувствительности. На чертеже представлена структурная схема определяемого рентгеновского экспонометра.  Рисунок 3.1 – Структурная схема определяемого рентгеновского экспонометра Он включает источник 1 питания с регулируемым выходным напряжением, интегратор 2 пороговое устройство 3 счетно. Запоминающее устройство 4 источник 5 питания. Интегратор 2 содержит полупроводниковый детектор б разнотипного типа, микроамперметр 7 токовый повторитель 8 коммутирующее устройство 9 интегрирующую емкость 10 катодный повторитель11 делитель 12 напряжения. Экспонометр работает следующим образом, При включении экспонометра рентгеновское излучение регистрируется с помощью полупроводникового детектора резистивного типа, фототок которого пропорционален мощности дозы регистрируемого излучения. Величина тока детектора в процессе экспозиции контролируется с помощью измерительного прибора, например, микроамперметра 7, Питается полупроводниковый детектор 6 резистивного типа от источника питания с регулируемым выходным напряжением, дающим возможность применять детекторы со значительным разбросом по чувствительности, что существенно снижает требованное к отбору детекторов. Интегратор 2 предназначен для интегрирования тока полупроводникового детектора. Напряжение на выходе интегратора 2 в любой, момент времени прямо пропорционально дозе рентгеновского излучения, поглощенной полупроводниковым детектором 6 резистивного типа. В качестве токового повторителя 8, обеспечивающего развязку напряжения, приложенного к полупроводниковому. детектору 6 резистивного типа, от напряжения на интегрирующей 45емкости 10, можно использовать развязывающий элемент, например транзистор, включенный по схеме с общей базой (типа КТ 203 А), предназначенный для работы в режиме микротоков. Коллекторный ток транзистора, связанный с током полупроводникового детектора 6 резистивного типа (или с током эмиттера) соотношением а заряжает в процессе экспозиции интегрирующую емкость 10 (коэффициент нелинейности 0,10,5%) .Соблюдая указанные требования к токовому повторителю, получаем напряжение на полупроводниковом детекторе 6 резистивного типа меньше, чем на интегрирующей емкости, что обеспечивает расширение диапазона чувствительности экспонометра и дает возможность применения различных типов фотоматериалов (рентгеновских пленок). При заряде интегрирующей емкости до напряжения срабатывания порогового устройства 3 происходит сброс напряжения на интегрирующей емкости 10 до нуля с помощью коммутирующего устройства 9. После этого процесс заряда интегрирующей емкости 10 повторяется. Напряжение, при котором происходит срабатывание порогового устройства 3,регулируется с помощью делителя 12 напряжения. Делитель 12 напряжения меняет величину плотности почернения рентгеновской пленки в пределах 1,0 - 2,5. Катодный повторитель 11 предназначен для согласования низкоомного делителя 12 напряжения с интегрирующей емкостью 10.Количество импульсов на выходе порогового устройства 3, соответствующее количеству сбросов напряжения на интегрирующей емкости 10,подсчитывают с помощью счетно-запоминающего устройства 4. После набора числа импульсов, соответствующего чувствительности выбранного типа рентгеновской пленки, на выходе счётной. запоминающего устройства 4 появляется сигнал окончания экспозиции, т,е. отключается рентгеновский аппарат. Источник 5 питания; служит для питания блоков 2, 3 и 4 рентгеновского экспонометра. Использование предложенного рентгеновского. экспонометра позволяет выбрать оптимальный режим работы рентгеновского аппарата для получения большей контрастности рентгеновского снимка, т.е. повысить качество экспонирования. Автоматическое отключение рентгеновского аппарата исключает необходимость производить пробные и повторные снимки, тем самым повышает производительность труда, экономит фотоматериалы и химические реактивы, снижает расход электроэнергии, а также расширяет, круг исследуемых материалов и изделий. Рентгеновский экспонометр, содержащий источник питания, полупроводниковый детектор, включенный в цепь интегрирующей емкости, катодный повторитель, пороговое устройство с делителем напряжения и счетно-запоминающее устройство, подключенное к входу делителя напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения качества экспонирования, между полупроводниковым детектором и интегрирующей емкостью включены последовательно соединенные микроамперметр и токовый повторитель. 3.1 Экспозиция и выдержка при рентгенографии Экспозицией в рентгенотехнике условно называют количество электрической энергии, прошедшей через рентгеновскую трубку за время съемки, измеряемое в милликулонах или в миллиампер секундах. Выдержкой называется промежуток времени, в течение которого рентгеновская пленка подвергается непрерывному действию облучения. В медицинской рентгенотехнике выдержка обычно измеряется секундами или долями секунд. Поскольку экспозиция представляет произведение силы тока, выраженного в миллиамперах, на выдержку, выраженную в секундах, можно считать, что при прочих равных условиях рентгенофотографический эффект будет одинаковым как при токе через трубку в 10 ма в течение 10 сек., так и при токе в 100 ма в течение 1 сек., так как в обоих случаях экспозиция одинакова и равна 100 ма/сек. Практически же в последнем случае, особенно при маломощной питающей электрической сети, вследствие увеличения силы тока произойдет падение напряжения большее, чем в первом случае, что вызовет уменьшение жесткости излучения, и экспозиция окажется недостаточной. Поэтому при работе на маломощных электрических сетях и маломощных рентгеновских аппаратах следует избегать больших нагрузок на рентгеновскую трубку, компенсируя малые токи соответствующим увеличением напряжения и выдержки. Существенным фактором, влияющим на формирование изображения при рентгенографии, является жесткость излучения, т. е. его проникающая способность, практически определяемая напряжением на рентгеновской трубке, измеряемым в киловольтах. Многие авторы (Эшбах, Янкер и др.) вместо абсолютных значений экспозиции пользуются так называемыми коэффициентами экспозиций (множителями), исходя из экспозиции, необходимой для получения хорошего снимка лучезапястного сустава в ладонной проекции, принимая эту экспозицию за единицу. При этом для расчета экспозиции при рентгенографии прочих объектов при тех же технических условиях следует пользоваться коэффициентами, приведенными в таблице 1. Приведенные множители не являются исчерпывающими, так как в действительности приходится делать снимки на пленках разной чувствительности, при различных режимах жесткости излучения, с применением отсеивающей решетки и без нее, а также при различных фокусных расстояниях. При рентгенографии с малым фокусным расстоянием изображение на рентгенограмме получается увеличенным вследствие расхождения лучей. Чтобы получить размеры изображения, близкие к истинным, производят рентгенографию с большим фокусным расстоянием порядка 150-200 см – телерентгенографию рисунке. При этом направление лучей приближается к параллельному и размеры изображения соответствуют размерам объекта исследования. Это особенно важно при рентгенографии сердца, когда необходимо знать его истинные размеры. При рентгенографии ограниченных участков в специальных проекциях производят так называемые прицельные снимки. |