Ионизационный рентгеновский электронно-лучевой детектор

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к лучевой диагностике и предназначено для использования в рентгеновских цифровых визуализирующих системах. Рентгеновский электронно-лучевой детектор включает корпус, преобразующий элемент, коллекторный электрод, отклоняющую систему и электронный прожектор. Преобразующий элемент представляет собой герметичную газовую ионизационную камеру, дрейфовый электрод которой является также входным окном корпуса, а электроды системы сигнальных электродов герметичной газовой ионизационной камеры выведены на ее поверхность со стороны коллекторного электрода, отклоняющей системы и электронного прожектора. Использование изобретения позволяет улучшить счетные характеристики и качество получаемого изображения, увеличить поле рентгеновского контроля. 1 ил.

 

Предлагаемый ионизационный рентгеновский электронно-лучевой детектор предназначен для использования в рентгеновских цифровых визуализирующих системах, в частности, в рентгенографических устройствах для медицинской диагностики.

Известны подобные детекторы, применяемые в рентгенографических установках для регистрации распределения плотности потока излучения на выходе объекта (см. Рентгенотехника: Справочник. В 2-х кн. Кн.1./ Под общ. ред. В.В.Клюева. - М.: Машиностроение, 1992. - С.159-160; патент 96108319 RU, МПК 6 H 01 J 31/58, опубликованный 10.27.98 г.). Эти детекторы содержат корпус с входным окном, отклоняющую систему, преобразующий элемент (фотопроводящая мишень или микроканальная пластина), расположенный параллельно плоскости входного окна, электронный прожектор, расположенный в вакуумной среде со стороны преобразующего элемента, не обращенной к входному окну. Пучок рентгеновского излучения через входное окно попадает на преобразующий элемент и взаимодействует с ним. Полученный в результате взаимодействия потенциальный рельеф считывается сканирующим электронным лучом, сформированным электронным прожектором.

Этим детекторам присущи малое поле рентгеновского контроля, которое равно полю преобразующего элемента, значительная инерционность и малая эффективность регистрации рентгеновского излучения, обусловленные свойствами преобразующего элемента.

Наиболее близким по технической сущности является детектор, описанный в патенте 96108319 RU, МПК 6 H 01 J 31/58, опубликованном 10.27.98 г. Этот детектор содержит корпус, отклоняющую систему, преобразующий элемент, расположенный параллельно плоскости входного окна детектора, коллекторный электрод и электронный прожектор, расположенные в вакуумной среде со стороны преобразующего элемента, не обращенной к входному окну. Преобразующий элемент представляет собой микроканальную пластину, которая выполняет одновременно и функцию усилительного элемента. Пучок рентгеновского излучения через входное окно попадает на преобразующий элемент и взаимодействует с ним. Полученный в результате взаимодействия на поверхности преобразующего элемента со стороны электронного прожектора потенциальный рельеф считывается сканирующим электронным лучом, сформированным электронным прожектором.

Использование в качестве преобразующего элемента микроканальной пластины усложняет конструкцию и технологию изготовления детектора. Значительная инерционность микроканальных пластин не позволяет увеличить скорость счета событий, а технологические ограничения на увеличение площади и толщины микроканальных пластин не позволяют увеличить поле рентгеновского контроля и эффективность регистрации рентгеновского излучения.

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение скорости счета событий, поля рентгеновского контроля и эффективности регистрации рентгеновского излучения. Кроме того, упрощается конструкция детектора и уменьшаются технологические трудности при его изготовлении.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, достигается тем, что в известном рентгеновском детекторе, содержащем корпус, преобразующий элемент, коллекторный электрод, отклоняющую систему и электронный прожектор, преобразующий элемент представляет собой герметичную газовую ионизационную камеру, дрейфовый электрод которой является также входным окном корпуса, а электроды системы сигнальных электродов герметичной газовой ионизационной камеры выведены на ее поверхность со стороны расположенных в вакууме коллекторного кольцеобразного электрода, отклоняющей системы и электронного прожектора.

На чертеже изображен схематически общий вид ионизационного рентгеновского электронно-лучевого детектора.

Ионизационный рентгеновский электронно-лучевой детектор содержит коллекторный кольцеобразный электрод 1, электронный прожектор 2, отклоняющую систему 3, корпус 4, преобразующий элемент, представляющий собой герметичную газовую ионизационную камеру 5, содержащую дрейфовый электрод 6, являющийся также входным окном корпуса 4, и систему сигнальных электродов 7, электроды которой представляют собой сквозные изолированные друг от друга проводники, дискретно распределенные по поверхности и объему диэлектрической газонепроницаемой пластины, и выведены на поверхность герметичной газовой ионизационной камеры со стороны коллекторного кольцеобразного электрода 1 и электронного прожектора 2. Внутренний объем преобразующего элемента детектора заполнен газом, а в остальном объеме детектора поддерживается высокий вакуум. К дрейфовому электроду 6 приложен положительный потенциал относительно катода электронного прожектора 2, а к коллекторному кольцеобразному электроду 1 - отрицательный потенциал относительно катода электронного прожектора 2.

Устройство работает следующим образом. Гамма-кванты потока излучения, проходя через входное окно корпуса 4, являющееся также дрейфовым электродом 6 герметичной газовой ионизационной камеры 5, взаимодействуют с наполняющим ее газом. Образовавшиеся в результате взаимодействия электроны под действием электрического поля, создаваемого дрейфовым электродом 6, движутся к этому электроду, а ионы - к системе сигнальных электродов 7. При оседании ионов на электроды системы сигнальных электродов 7 частично компенсируется отрицательный поверхностный равномерно распределенный заряд, имевшийся на этих электродах после предварительного цикла сканирования их электронным лучом, и образуется зарядовый рельеф, соответствующий распределению интенсивности потока излучения от объекта наблюдения. При следующем сканировании электродов системы сигнальных электродов 7 электронным лучом последний будет восстанавливать исходный потенциал указанных электродов, в результате чего сигнал, снимаемый с коллекторного кольцеобразного электрода 1, будет содержать информацию об исходном рентгеновском изображении.

По крайней мере, ионизационный рентгеновский электронно-лучевой детектор может являться однокоординатным.

Использование преобразующего элемента, представляющего собой герметичную газовую ионизационную камеру, вместо преобразующего элемента, представляющего собой микроканальную пластину, выгодно отличает предлагаемый детектор от указанного прототипа, так как это приводит к улучшению счетных характеристик детектора, увеличению поля рентгеновского контроля, повышению эффективности регистрации γ-квантов, что позволяет снизить дозу, получаемую объектом контроля. Кроме того, упрощается и удешевляется конструкция и технология производства детектора.

Рентгеновский электронно-лучевой детектор, включающий корпус, преобразующий элемент, коллекторный электрод, отклоняющую систему и электронный прожектор, отличающийся тем, что преобразующий элемент представляет собой герметичную газовую ионизационную камеру, дрейфовый электрод которой является также входным окном корпуса, а электроды системы сигнальных электродов герметичной газовой ионизационной камеры выведены на ее поверхность со стороны коллекторного электрода, отклоняющей системы и электронного прожектора.