Сбор данных

Авторы патента:

ЧАППО Марк А. (US)

ЛУХТА Рэндалл П. (US)

G01T1/20 - с помощью сцинтилляционных детекторов

Владельцы патента RU 2541133:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС, Н.В. (NL)

Изобретение относится к сбору данных и находит конкретное применение в компьютерной томографии (СТ). Сущность изобретения заключается в том, что детектор формирования изображения содержит матрицу (202) сцинтилляторов; матрицу (204) фотодатчиков, оптически сопряженную с матрицей (202) сцинтилляторов; преобразователь (314) тока в частоту (I/F), содержащий интегратор (302) и компаратор (310), который преобразует, во время текущего периода интегрирования, заряд, выведенный матрицей (204) фотодатчиков, в цифровой сигнал, имеющий частоту, указывающую на заряд; логику (312), которая устанавливает усиление интегратора (302) для следующего периода интегрирования на основе цифрового сигнала для текущего периода интегрирования, и переключатель (308) сброса, который сбрасывает интегратор (302) на основе усиления, установленного логикой (312), причем переключатель (308) сброса содержит, по меньшей мере, первый конденсатор (402) сброса с первой емкостью и второй конденсатор (406) сброса с второй отличающейся емкостью. Технический результат - повышение пространственного разрешения. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил., 2 табл.

Описанное далее в общем относится к сбору данных и находит конкретное применение в компьютерной томографии (CT). Однако это также может применяться в других медицинских приложениях формирования изображения и немедицинских приложениях формирования изображения.

Сканер компьютерной томографии (CT) содержит рентгеновскую трубку, установленную на поворотной платформе, которая вращается вокруг области исследования относительно продольной оси или оси z. Детекторная матрица охватывает угловую дугу напротив области исследования от рентгеновской трубки. Детекторная матрица обнаруживает излучение, которое пересекает область исследования и предмет или объект, находящийся в ней, и формирует сигнал, характерный для этого. Блок восстановления восстанавливает сигнал и генерирует данные объемного изображения. Данные объемного изображения могут быть обработаны для формирования одного или более изображений.

Детекторная матрица в общем случае содержит матрицу сцинтилляторов, оптически сопряженную с матрицей фотодатчиков, которая электрически связана с электронными средствами обработки. Матрица сцинтилляторов генерирует свет, показательный для излучения, падающего на нее, матрица фотодатчиков генерирует электрический сигнал, характерный для света, и электронные средства обработки содержат аналого-цифровой преобразователь (A/D), который генерирует цифровые данные, указывающие на детектированное излучение, на основе электрического сигнала. Цифровые данные обрабатываются для генерации сигнала, восстановленного блоком восстановления.

К сожалению, по мере того как технология детектирования продолжает развиваться в направлении большего количества срезов, меньших значений ширины среза, меньших сигналов и времен более быстрого вращения, ограничения, связанные с шумом и/или пространственным разрешением, могут ограничить рабочие показатели формирования изображения.

Аспекты настоящей заявки направлены на решение вышеуказанных и других вопросов.

Согласно одному аспекту детектор формирования изображения содержит матрицу сцинтилляторов, матицу фотодатчиков, оптически сопряженную с матрицей сцинтилляторов, преобразователь тока в частоту (I/F) и логику. Преобразователь I/F содержит интегратор и компаратор. Преобразователь I/F преобразует, во время текущего периода интегрирования, заряд, выводимый матрицей фотодатчиков, в цифровой сигнал, имеющий частоту, указывающую на заряд. Логика устанавливает усиление интегратора для следующего периода интегрирования на основе цифрового сигнала для текущего периода интегрирования.

В другом варианте осуществления способ содержит преобразование заряда, указывающего на падающее излучение, в цифровой сигнал, имеющий частоту, показательную для заряда, посредством преобразователя тока в частоту (I/F) мозаики детекторов, и идентификацию усиления для преобразователя I/F на основе выхода преобразователя I/F.

В другом варианте осуществления система формирования изображения содержит источник излучения, который испускает излучение, которое пересекает область исследования, и детекторную матрицу, которая обнаруживает излучение, пересекающее область исследования. Детекторная матрица содержит матрицу сцинтилляторов, матрицу фотодатчиков, оптически сопряженную с матрицей сцинтилляторов, и преобразователь тока в частоту (I/F). Преобразователь I/F содержит интегратор и компаратор и преобразует, во время текущего периода интегрирования, входной заряд от матрицы фотодатчиков в цифровой сигнал, имеющий частоту, показательную для заряда. Логика устанавливает усиление интегратора для следующего периода интегрирования на основе цифрового сигнала для текущего периода интегрирования.

Изобретение может принимать форму в различных компонентах и конфигурациях компонентов и в различных этапах и конфигурациях этапов. Чертежи представлены только в целях иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления и не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение.

ФИГ. 1 иллюстрирует примерную систему формирования изображения.

ФИГ. 2 иллюстрирует примерную мозаику детекторов.

ФИГ. 3 иллюстрирует примерные электронные средства детектора.

ФИГ. 4 иллюстрирует примерные электронные средства детектора.

ФИГ. 5 иллюстрирует примерные графики усиления.

ФИГ. 6 иллюстрирует примерную ступенчатую диаграмму усиления.

ФИГ. 7 иллюстрирует примерную временную диаграмму переключения усиления.

ФИГ. 8 иллюстрирует примерный способ.

ФИГ. 9 иллюстрирует переключатель сброса интегратора с множеством конденсаторов.

ФИГ. 10 иллюстрирует переключатель сброса интегратора с шестнадцатью конденсаторами.

ФИГ. 1 иллюстрирует систему 100 формирования изображения, такую как сканер компьютерной томографии (CT). Система 100 формирования изображения содержит в принципе стационарную платформу 102 и поворотную платформу 104. Поворотная платформа 104 поддерживается с возможностью поворота стационарной платформой 102 и вращается вокруг области 106 исследования относительно продольной оси или оси z. Источник 108 излучения, такой как рентгеновская трубка, установлен на поворотной платформе 104 и испускает излучение, которое пересекает область 106 исследования.

Воспринимающая излучение детекторная матрица 112 охватывает угловую дугу напротив источников 108 излучения через область 106 исследования и детектирует излучение, пересекающее область 106 исследования. В проиллюстрированном варианте осуществления воспринимающая излучение детекторная матрица 112 содержит множество детекторных модулей 114, упорядоченных относительно друг друга вдоль направления, поперечного к оси z. Детекторный модуль 114 содержит множество детекторных мозаик или плиток 116, упорядоченных относительно друг друга вдоль оси z. В одном случае детекторная матрица 112 по существу подобна и/или основывается на детекторной матрице, описанной в патенте США 6,510,195 B1, поданной 18 июля 2001 и озаглавленной "Твердотельные модули детекторов рентгеновского излучения и образованные ими мозаики и использующие их способ и устройство формирования изображения", который полностью включен в настоящий документ посредством ссылки. Другие конфигурации матриц детекторов также могут быть использованы.

На фиг. 2 показан вид мозаики 116 детекторов в сечении по линии A-A на фиг. 1. Показанная мозаика 116 содержит матрицу 202 сцинтилляторов 202, физически и оптически связанную с матрицей 204 фотодатчиков, которая электрически связана с электронными средствами 208 через подложку 206. Электрические дорожки 212, такие как выводы соединителя или другие электрические дорожки, переносят электропитание и цифровые сигналы ввода/вывода. Пример такой мозаики описан в документе "A New 2D-Tiled Detector for Multislice CT", Luhta et al., Medical Imaging 2006: Physics of Medical Imaging, Vol.6142, pp. 275-286 (2006). Другая подходящая мозаика описана в патентной заявке № 60/743,976, поданной 30 марта 2006 и озаглавленной "Матрица детекторов излучения", которая полностью включена в настоящий документ посредством ссылки. Другие электронные средства также могут использоваться.

ФИГ. 3 иллюстрирует примерные электронные средства 208. Аналого-цифровой преобразователь (A/D) 314 содержит интегратор 302 (усилитель 304 и интегрирующий конденсатор 306) и компаратор 310. Интегратор 302 интегрирует заряд, выводимый матрицей 204 фотодатчиков, и ток 300 смещения, если используется, в течение периода интегрирования. Компаратор 310 сравнивает выход усилителя 304 с пороговым значением и генерирует сигнал, показательный для этого, такой как импульс, когда выход увеличивается выше порогового значения. Переключатель 308 сброса сбрасывает интегратор 302 во время периода интегрирования в ответ на генерацию импульса.

В вышеупомянутой конфигурации A/D преобразователь 314 используется как преобразователь тока в частоту (I/F) ввиду того, что он генерирует последовательность импульсов с частотой импульсов, показательной для входного заряда. Пример таких электронных средств дополнительно описан в патенте США 6,671,345 B2, дата подачи 7 ноября 2001, озаглавленном "Сбор данных для компьютерной томографии", который полностью включен в настоящий документ посредством ссылки. Другие подходящие электронные средства описаны в патенте США 4,052,620, дата подачи 28 ноября 1975, озаглавленном "Сбор данных для компьютерной томографии" который полностью включен в настоящий документ посредством ссылки. Другие преобразователи также могут использоваться.

Цифровая логика 312 управляет переключателем 308 сброса, включая замыкание переключателя 308 сброса, чтобы установить в исходное положение интегратор 302 в ответ на обнаружение импульса на выходе компаратора, на границе периода интегрирования, и/или иным образом. Как описано более подробно ниже, переключатель 308 сброса может быть конфигурирован, чтобы включать в себя две или более емкостей сброса, соответствующих двум или более усилениям интегратора, и цифровая логика 312 может быть конфигурирована, чтобы определять усиление для интегратора 302, что может использоваться, чтобы выбрать подходящую емкость сброса из двух или более емкостей сброса. Это обеспечивает возможность динамического выбора более высокого усиления для меньших сигналов заряда и более низкого усиления для больших сигналов заряда, или динамического переключения динамического диапазона, чтобы измерять меньшие и большие сигналы заряда.

Так как аналоговый ток смещения должен генерировать минимальный сигнал для преобразования в цифровую форму в отсутствие реальных сигналов детектора, понятно, что увеличение усиления позволяет снизить величину тока смещения 300, например, на коэффициент усиления или до нуля, и снижение тока смещения 300 может уменьшить дробовый шум (например, на квадратный корень из снижения тока смещения) и/или уменьшить фликкер-шум пропорционально снижению тока смещения. Ошибки линейности в общем случае масштабируются уровнем сигнала и усилением, и значение усиления может использоваться с коррекцией линейности, если она применяется. Низкие уровни сигнала, в общем, имеют подходящую линейность, и, таким образом, такая коррекция может быть ограничена или опущена. В конфигурациях, в которых электронные средства 208 содержат логарифмическое преобразование, коэффициент усиления может быть входом в логарифмический преобразователь, прозрачным для подсистемы восстановления, которая использует логарифмические данные.

Цифровая логика 312 также обрабатывает выход компаратора 310. В одном случае это включает в себя подсчет числа импульсов от компаратора 310 и определение времени от первого импульса периода интегрирования до последнего импульса периода интегрирования. Из этих данных блок 312 цифровой логики может генерировать выходной сигнал, показательный для частоты импульсов (например, число импульсов за период интегрирования/время между первым и последним импульсом в периоде интегрирования), который является характерным для входного заряда.

Согласно ФИГ.1 блок 118 восстановления восстанавливает сигнал детекторной матрицы 112 и генерирует данные объемного изображения, показательные для него. Процессор изображения или т.п. может генерировать одно или более изображений на основе данных изображения. Универсальная вычислительная система служит в качестве пульта 120 оператора. Программное обеспечение, загруженное в пульт 120, позволяет оператору управлять работой системы 100. Опора 122 для пациента, такая как медицинская кушетка, поддерживает объект или предмет, например пациента, в области 106 исследования.

ФИГ. 4 иллюстрирует примерный вариант осуществления переключателя 308 сброса и логики 312. Проиллюстрированный переключатель 308 сброса содержит первый конденсатор 402 с первой емкостью, соответствующей первому усилению интегратора, соединенный с первым переключателем 404, и второй конденсатор 406 со второй емкостью, соответствующей второму усилению интегратора, соединенный со вторым переключателем 408. Хотя две пары переключателя/конденсатора показаны в проиллюстрированном варианте осуществления, в других вариантах осуществления могут быть использованы более двух пар переключателя/конденсатора. В таких вариантах осуществления две или более, включая все из пар, могут соответствовать различным усилениям интегратора.

Каждый из переключателей 404 и 408 независимо переключается между первым состоянием, в котором соответствующий конденсатор 402 или 406 находится в электрической связи с опорным напряжением, и вторым состоянием, в котором соответствующий конденсатор 402 или 406 находится в электрической связи с входом интегратора 302. Переключатели 404 и 408 могут одновременно быть в первом состоянии, но только один из переключателей 404 или 408 находится во втором состоянии в любой момент времени. Во втором состоянии используется соответствующий конденсатор, чтобы сбросить интегратор 302.

Логика 312 содержит идентификатор 410 импульса, который идентифицирует импульс в выходном сигнале компаратора и генерирует сигнал сброса в ответ на это. Сигнал сброса содержит информацию, которая вызывает переключение выбранного одного из переключателей 404 и 408. Например, сигнал может включать в себя информацию, которая приводит к переключению переключателя 404 (или переключателя 408), во время периода интегрирования, которая соответствует усилению в течение этого периода интегрирования, чтобы сбросить интегратор 302 во время того периода интегрирования.

Логика 312 также содержит генератор 412 сигнала усиления, который генерирует сигнал усиления, основанный на отсчете импульсов за период интегрирования, и один или более порогов 414. Счетчик 416 отсчитывает идентифицированные импульсы во время периода интегрирования и генерирует значение отсчета импульсов. Сигнал усиления содержит информацию, указывающую на значение усиления или коэффициент усиления (например, представляя изменение в усилении), который указывает, какой из переключателей 404 или 408 должен быть установлен в исходное положение во время последующего периода интегрирования. Информация может быть представлена двоичными или недвоичными данными.

Вышеописанное позволяет динамически управлять усилением для последующего периода интегрирования на основе уровня сигнала заряда текущего периода интегрирования. Также, когда входной сигнал заряда и, таким образом, отсчет импульсов относительно высок в течение периода интегрирования, более низкое усиление/конденсатор большей емкости выбирается для следующего периода интегрирования. Использование конденсатора более низкого усиления расширяет верхний конец динамического диапазона усилителя, чтобы принимать большие сигналы до перехода в насыщение, по сравнению с использованием конденсатора более высокого усиления.

Когда входной сигнал заряда и, таким образом, отсчет импульсов относительно низкий для периода интегрирования, более высокое усиление/конденсатор меньшей емкости выбирается для следующего периода интегрирования. Использование конденсатора меньшего значения расширяет нижний конец динамического диапазона для измерения меньших сигналов по сравнению с использованием конденсатора более высокого значения. Как обсуждается здесь, расширение нижнего конца динамического диапазона позволяет снизить величину тока смещения, вводимого в интегратор 302.

В вышеописанном примере переключатели 404 и 408 независимо переключаются, и интегратор 302 сбрасывается путем электрического соединения либо первого конденсатора 402, который соответствует первому усилению, либо второго конденсатора 406, который соответствует второму усилению, с входом интегратора 302. В другом варианте осуществления переключатели 404 и 408 могут также одновременно переключаться. В таком варианте осуществления более низкое усиление сброса может быть установлено путем одновременного замыкания обоих переключателей 404 и 408, где емкость сброса является суммарным значением первой и второй емкостей. Более высокое усиление сброса может быть установлено, как описано выше, путем замыкания переключателя 404 (или, альтернативно, переключателя 408) и электрического соединения первого конденсатора 402 (или второго конденсатора 406) с входом интегратора 302.

Совместное использование конденсатора как такового позволяет уменьшить площадь, занимаемую переключателем сброса 308, поскольку второй конденсатор 406 (или первый конденсатор 402) могут быть меньшего размера относительно варианта осуществления без совместного использования конденсатора. Далее, в топологии интегральных схем конденсаторы данного размера могут быть выполнены из меньших конденсаторов, связанных управляемыми переключателями без пассивных элементов, где одно значение большой емкости может быть реализовано из множества (например, шестнадцати (16)) меньших конденсаторов равного или неравного размера, связанных через переключатели. Это позволяет выбирать усиление схемы (значение емкости сброса) цифровым двоичным способом (например, от одного (1) до (16)) и точно воспроизводить размеры конденсаторов за счет расположения их топологии, чтобы учитывать изменения процесса, что может привести к точной линейности для переключения усиления, таким образом, обеспечивая возможность реализации существенно линейного изменения усиления.

Одна неограничительная реализация вышеописанного показана в форме блок-схемы на ФИГ. 9, в который переключатель 308 сброса содержит множество конденсаторов 902, которые могут быть электрически соединены параллельно через переключатели 904, и конкретное значение емкости может быть установлено путем селективного замыкания одного или более переключателей 904. Другая неограничительная реализация показана в форме блок-схемы на ФИГ. 10, где переключатель 308 сброса содержит шестнадцать (16) конденсаторов С1,…, C16, которые могут быть селективно электрически соединены параллельно, чтобы обеспечить конкретные значения емкости сброса, такие как четыре (4), шестнадцать (16) или другое число значений емкости сброса. Те же самые переключатели без пассивных элементов, показанные на ФИГ. 9, могут использоваться в связи с ФИГ.10.

Таблица 1 показывает неограничительные комбинации конденсаторов С1,…,C16, которые могут использоваться, чтобы обеспечить четыре (4) значения емкости сброса RS1,…,RS4, таким образом, что двоичные комбинации емкостей могут быть выбраны, чтобы сформировать значения емкости в приращениях 1/16-й от полного значения, и таблица 2 показывает неограничивающие комбинации конденсаторов С1,…, C16, которые могут использоваться, чтобы обеспечить шестнадцать (16) значений емкостей сброса RS1,…, RS16.

Примерная иллюстрация нижнего и верхнего концов динамического диапазона для двух различных усилений показана на ФИГ.5, где ось y представляет выходной сигнал аналого-цифрового (A/D) преобразователя, и ось x представляет ток на входе интегратора 302. Две кривые усиления, нижняя кривая 504 усиления и верхняя кривая 502 усиления, показаны на ФИГ. 5. Нижняя кривая 504 усиления имеет более высокую точку 506 насыщения уровня заряда относительно точки 508 насыщения для верхней кривой усиления 502, но верхняя кривая 502 усиления имеет более низкий уровень шума 510 относительно уровня шума 512 нижней кривой 504. Как таковая, нижняя кривая 504 усиления подходит для более высоких уровней заряда, а верхняя кривая 502 усиления удовлетворительна для более низких сигналов заряда. Хотя проиллюстрированы линейные кривые усиления, нелинейные кривые усиления также могут быть рассмотрены здесь.

ФИГ. 6 содержит пример подходящей ступенчатой диаграммы усиления. Ось y представляет усиление в течение периода интегрирования, и ось х представляет значение отсчета для периода интегрирования. В проиллюстрированном варианте осуществления усиление переключается между 1x и 4x. Проиллюстрированные шаги усиления и местоположения переключения усиления обеспечены в объяснительных целях и не ограничивают изобретение. В других вариантах осуществления может использоваться другое значение усиления (например, 1, 2, 4, 16, 32 и т.д. или недвоичные шаги), и/или могут использоваться более двух значений усиления (например, 4, 8, 16..., 512 и т.д. или недвоичные значения).

В проиллюстрированном варианте осуществления в предположении, что усиление равно 1x, усиление остается на значении 1x, пока отсчет импульсов для последующего периода интегрирования равен 16 или выше. Если отсчет импульсов для периода интегрирования падает ниже 16, то усиление в течение следующего периода интегрирования переключается на 4x путем выбора конденсатора более низкой емкости, как описано выше. Усиление 4x остается на значении 4x, пока отсчет импульсов для последующего периода интегрирования является меньшим чем 128. Если отсчет импульсов для последующего периода интегрирования повышается выше 128, то усиление в течение следующего периода интегрирования переключается на 1x путем выбора конденсатора большей емкости, как описано выше.

ФИГ. 7 показывает диаграмму выбора времени переключения усиления в качестве примера. В проиллюстрированной диаграмме усиление переключается при 702 после импульса 704 сброса и во время положительной половины 706 тактового сигнала выборки. В одном случае это может гарантировать, что имеется достаточно времени для заряда конденсатора сброса интегратора, так чтобы заряд сброса был корректным. В другом варианте осуществления усиление переключается иным образом.

ФИГ. 8 иллюстрирует способ.

На этапе 802 устанавливается усиление интегратора.

На этапе 804 выполняется сброс интегратора 302 в течение периода интегрирования.

На этапе 806 накапливается заряд в течение периода интегрирования.

На этапе 808 генерируется импульс в течение периода интегрирования, если накопленный заряд превышает предопределенный порог заряда.

На этапе 810 выполняется сброс интегратора 302 в течение периода интегрирования, если накопленный заряд превышает предопределенный порог заряда.

На этапе 812 отсчитываются импульсы для периода интегрирования.

На этапе 814 изменяется значение усиления интегратора 302, если отсчет импульсов попадает за пределы предопределенного диапазона. Как описано здесь, это может включать увеличение усиления, если отсчет импульсов спадает ниже первого порога отсчета импульсов, и уменьшение усиления, если отсчет импульсов повышается выше второго порога отсчета импульсов.

Действия 804-814 повторяются для одного или более периодов интегрирования.

Изобретение было описано в отношении различных вариантов осуществления. Модификации и изменения могут быть выполнены на основе изучения представленного описания. Подразумевается, что изобретение охватывает все такие модификации и изменения, если они входят в объем приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов.

1. Детектор формирования изображения, содержащий
матрицу (202) сцинтилляторов;
матрицу (204) фотодатчиков, оптически сопряженную с матрицей (202) сцинтилляторов;
преобразователь (314) тока в частоту (I/F), содержащий интегратор (302) и компаратор (310), который преобразует, во время текущего периода интегрирования, заряд, выведенный матрицей (204) фотодатчиков, в цифровой сигнал, имеющий частоту, указывающую на заряд;
логику (312), которая устанавливает усиление интегратора (302) для следующего периода интегрирования на основе цифрового сигнала для текущего периода интегрирования, и
переключатель (308) сброса, который сбрасывает интегратор (302) на основе усиления, установленного логикой (312), причем переключатель (308) сброса содержит, по меньшей мере, первый конденсатор (402) сброса с первой емкостью и второй конденсатор (406) сброса с второй отличающейся емкостью.

2. Детектор по п.1, в котором интегратор (302) накапливает заряд, компаратор (310) генерирует импульс, когда накопленный заряд превышает предопределенный порог, и логика (312) сбрасывает интегратор (302), когда генерируется импульс, и устанавливает усиление на основе отсчета импульсов для текущего периода интегрирования.

3. Детектор по п.2, в котором логика (312) увеличивает усиление в ответ на отсчет импульсов, спадающий ниже первого порога отсчета.

4. Детектор по п.3, в котором увеличение усиления уменьшает уровень шума преобразователя (314) I/F, таким образом обеспечивая возможность измерения относительно меньшего заряда преобразователем (314) I/F.

5. Детектор по любому из пп.2-4, в котором логика (312) уменьшает усиление в ответ на отсчет импульсов, возрастающий выше второго порога отсчета.

6. Детектор по п.5, в котором уменьшение усиления увеличивает уровень насыщения преобразователя (314) I/F, таким образом обеспечивая возможность измерения относительно более высокого заряда до насыщения преобразователя (314) I/F.

7. Детектор по любому из пп.1-4, в котором первая и вторая емкости соответствуют первому и второму усилениям сброса, причем первый и второй конденсаторы (402, 406) селективным образом альтернативно используются для сброса интегратора (302).

8. Детектор по п.1, в котором первая или вторая емкость соответствуют первому усилению сброса, и суммарное значение первой и второй емкостей соответствует второму усилению сброса, и, альтернативно, первый или второй конденсатор (402, 406) используется для сброса интегратора (302), и первый и второй конденсаторы (402, 406) одновременно используются для сброса интегратора (302).

9. Детектор по любому из пп.1-4, в котором логика (312) содержит
счетчик (416), который считает импульсы на выходе компаратора (310);
один или более порогов (414) отсчета; и
генератор (412) сигнала усиления, который генерирует сигнал усиления, указывающий на усиление, на основе отсчета и одного или более порогов (414) отсчета.

10. Детектор по п.9, в котором логика (312) дополнительно содержит:
идентификатор (410) импульса, который идентифицирует импульсы на выходе компаратора (310),
причем счетчик (416) считает идентифицированные импульсы, и генератор (412) сигнала усиления генерирует сигнал усиления на основе отсчета идентифицированных импульсов.

11. Детектор по п.10, в котором логика (312) сбрасывает переключатель (308) сброса во время текущего периода интегрирования в ответ на идентификатор (410) импульса, идентифицирующий импульс на выходе компаратора (310).

12. Способ формирования изображений, содержащий
преобразование заряда, указывающего на падающее излучение, в цифровой сигнал, имеющий частоту, указывающую на заряд, посредством преобразователя (314) тока в частоту (I/F), из детекторной мозаики (116), причем преобразователь I/F содержит интегратор и компаратор;
идентификацию усиления для преобразователя (314) I/F на основе выхода преобразователя (314) I/F, и
сброс интегратора на основе идентифицированного усиления, причем сброс выполняется посредством переключателя сброса, который включает в себя первый конденсатор сброса с первой емкостью и второй конденсатор сброса с второй отличающейся емкостью, причем первая емкость или вторая отличающаяся емкость соответствует первому усилению сброса, и суммарное значение первой емкости и второй отличающейся емкости соответствует второму усилению сброса.

13. Способ по п.12, в котором идентификация усиления для преобразователя (314) I/F содержит идентификацию усиления для следующего периода интегрирования на основе выхода преобразователя (314) I/F для текущего периода интегрирования.

Изобретение относится к технологиям визуализации и, в частности, к системе измерения данных, пригодной для средств КТ (компьютерной томографической) и другой визуализации.

Сбор информации // 2536773

Изобретение относится к сбору информации, а также находит конкретное применение в компьютерной томографии (СТ). Сущность изобретения заключается в том, что детектор формирования изображения содержит матрицу (204) фотодетекторов, имеющую светочувствительную сторону и противоположную считывающую сторону; матрицу (202) сцинтилляторов, оптически соединенную со светочувствительной стороной матрицы (204) фотодетекторов; и обрабатывающие электронные схемы (208), электрически соединенные со считывающей стороной матрицы (204) фотодетекторов, причем матрица (204) фотодетекторов, матрица (202) сцинтилляторов и обрабатывающие электронные схемы (208) находятся в термическом контакте, а значение термического коэффициента обрабатывающих электронных схем (208) приблизительно равно отрицательному значению суммы термического коэффициента матрицы (204) фотодетекторов и термического коэффициента матрицы (202) сцинтилляторов.

Способ формирования структурированного сцинтиллятора на поверхности пикселированного фотоприемника (варианты) и сцинтилляционный детектор, полученнный данным способом (варианты) // 2532645

Изобретение относится к способам нанесения люминесцентных покрытий на экраны, с помощью которых регистрируется и/или преобразуется изображение, в частности к способам формирования структурированного сцинтиллятора на поверхности фотоприемника, предназначенного для регистрации рентгеновского или гамма-излучения.

Способ калибровки криогенного детектора частиц на основе жидкого аргона и устройство для реализации способа // 2531550

Изобретение относится к устройствам для регистрации ядерных излучений, в частности к криогенным детекторам на основе жидкого аргона, и может быть использовано при решении ряда фундаментальных физических задач, а также при регистрации ядерных излучений в системах ядерной энергетики, безопасности, медицины, неразрушающего контроля.

Способ регистрации характеристик ионизирующего излучения и устройство для его осуществления // 2529447

Группа изобретений относится к области регистрации ионизирующих излучений с помощью сцинтилляционных детекторов, а именно к регистрации формы импульсов рентгеновского и электронного излучений, в частности к области волоконно-оптической дозиметрии.

Усовершенствованная температурная компенсация и схема управления для однофотонных счетчиков // 2518589

Изобретение относится к области диагностической визуализации. Сущность изобретения заключается в том, что модуль детектора излучения для использования в визуализации содержит множество детекторных пикселов, причем каждый детекторный пиксел включает в себя сцинтиллятор (35), оптически связанный с по меньшей мере одним сенсорным фотодиодом (34), работающим в режиме счетчика Гейгера; по меньшей мере один экранированный от света опорный фотодиод (36), который работает в режиме счетчика Гейгера при таких же условиях, что и по меньшей мере один сенсорный фотодиод (34); схему управления (42), которая измеряет напряжение (84) пробоя на опорном фотодиоде (36) импульсов (68) темнового тока, сгенерированных посредством опорного фотодиода (36) при пробое опорного фотодиода (36); регулирует напряжение (80) смещения на по меньшей мере одном опорном фотодиоде (36) и по меньшей мере одном сенсорном фотодиоде (34) для приведения импульсов (68) темнового тока, сгенерированных по меньшей мере одним опорным фотодиодом (36), по существу в равенство с предварительно выбранным характерным логическим уровнем (70) напряжения.

Детектор излучения // 2516614

Изобретение относится в целом к детекторам излучения. В частности, изобретение относится к гибкому несущему механизму для элементов детектора излучения и к способу обслуживания детектора излучения.

Сцинтилляционный детектор // 2511601

Изобретение относится к области детектирования частиц ионизирующего излучения, в частности к сцинтилляционным детекторам на основе пластмассовых или кристаллических сцинтилляторов, в которых для вывода излучения применяются спектросмещающие волокна.

Способ сборки ячеистого радиационного детектора // 2510520

Изобретение относится к системам формирования изображений, таким как радиографические или рентгенографические системы, в частности, касается многоячеистых детекторных сборок, используемых в указанных системах, и способа изготовления указанных сборок.

Узел детектора радиационного излучения // 2510519

Изобретение относится к детекторам радиационного излучения. Узел (20) детектора радиационного излучения содержит сцинтилляционный детектор (22) радиационного излучения, предназначенный для генерации светового сигнала, являющегося функцией регистрируемого радиационного излучения.

Скважинный гамма-детектор // 2541734

Изобретение относится к устройствам для регистрации гамма-излучения, предназначено для определения положения бурового инструмента относительно кровли и подошвы разбуриваемого пласта и может быть использовано в скважинных приборах телеметрических систем. Скважинный гамма-детектор содержит установленные в корпусе сцинтилляционный кристалл, фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), делитель напряжения, элементы крепления и компенсации тепловых деформаций, при этом корпус выполнен из материала, коэффициент теплового расширения которого обеспечивает превышение величины удлинения корпуса по сравнению с суммарным удлинением кристалла и ФЭУ при нагревании, компенсатор теплового расширения выполнен в виде втулки из материала, коэффициент теплового расширения которого меньше, чем у материала корпуса, кристалл и ФЭУ совместно установлены в корпус, а оставшееся свободное пространство корпуса заполнено полимерным материалом, залитым под вакуумом с последующей полимеризацией. Технический результат - повышение чувствительности детектора и его стойкости к механическим воздействиям в широком температурном интервале. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Измерительная система формирования изображения с печатной матрицей фотодетекторов // 2542588

Изобретение относится к системе измерения данных, пригодной для КТ (компьютерной томографии) и других способов формирования изображения. Система формирования изображения содержит источник излучения, который поворачивается вокруг центральной z-оси системы формирования изображения для выполнения формирующих изображения сканирований; и матрицу неорганических фотодетекторов, включающую в себя несколько дискретных неорганических фотодетекторов, расположенных на изогнутой подложке таким образом, что каждый ряд неорганических фотодетекторов ориентирован вдоль кривой изгиба изогнутой подложки, и каждый столбец неорганических фотодетекторов ориентирован параллельно центральной z-оси системы формирования изображения, причем изогнутая подложка содержит гибкий лист и токопроводящие пути, оперативно соединяющие каждый из неорганических фотодетекторов, по меньшей мере, с одним активным электронным компонентом, расположенным на изогнутой подложке, причем токопроводящие пути расположены на дистальной поверхности изогнутой подложки, которая, по существу, противоположна поверхности подложки, на которой расположены неорганические фотодетекторы, при этом система дополнительно содержит отверстия в подложке, заполненные проводящим материалом для электрического соединения токопроводящих путей с неорганическими фотодетекторами. Технический результат - повышение качества изображения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 23 ил.

Сцинтилляционный счетчик ионизирующего излучения // 2548048

Изобретение относится к области измерения ядерных излучений, а именно к подсчету количества гамма квантов от различных источников излучения в диапазоне энергий от сотен кэВ до единиц МэВ с загрузкой до 109 имп./мин и может быть использовано для точной регистрации интенсивных потоков гамма излучения. Сцинтилляционный счетчик ионизирующего излучения содержит сцинтиллятор на основе ортогерманата висмута Bi4Ge3O12 (BGO), который через оптический герметик связан с кремниевым фотоэлектронным умножителем, который связан с источником питания, подключенным к усилителю дискриминатору, который соединен с микроконтроллером и делителем частоты, который подключен к микроконтроллеру, который подключен к персональному компьютеру. Технический результат - создание миниатюрного устройства, способное подсчитывать гамма кванты высокой интенсивности. 2 ил.

Устройство для определения направления прихода широких атмосферных ливней // 2549612

Изобретение относится к области регистрации широких атмосферных ливней (ШАЛ) на поверхности Земли и может быть использовано для исследования первичных космических лучей. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для определения направления прихода широких атмосферных ливней (ШАЛ) содержит множество пространственно разнесенных детекторов космических лучей, при этом детекторы входят в состав кластеров (1), выходы кластеров соединены через общую шину со входами блока сбора данных с кластеров (2), выход блока сбора данных с кластеров соединен с входом блока определения вектора направления ШАЛ (4), который оснащен блоком хранения локальных векторов (3), соединенным с ним общей шиной, выходы блока определения вектора направления ШАЛ (4) соединены с входами блока памяти (5) и блока визуализации данных (6), соединенными общей шиной; кластер включает в себя не менее трех детекторов (7), выходы которых соединены с входами блока временного анализа (8), выходы блока временного анализа (8) соединены с входами блока отбора событий (9), выходы блока отбора событий (9) соединены с входами блока определения локального направления (10), выходы блока определения локального направления (10) соединены с входами блока хранения и передачи данных (11). Технический результат - применение устройства для определения направления прихода широких атмосферных ливней вне зависимости от рельефа и иных особенностей местности. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Спектрометр-радиометр для одновременного анализа характеристик смешанных полей альфа-бета- и гамма-излучений на основе составного детектора // 2550313

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при создании аппаратуры радиационного контроля для определения спектрометрических, радиометрических и дозиметрических параметров загрязненной среды при одновременной регистрации альфа-, бета- и гамма-излучений. Сущность изобретения заключается в том, что спектрометр-радиометр для одновременного анализа характеристик смешанных полей альфа-, бета- и гамма-излучений на основе комбинированного детектора, состоящего из полупроводникового «пролетного» детектора для регистрации альфа-излучения (в роли которого выступает кремниевый детектор толщиной 200-300 мкм), органического сцинтиллятора (в роли которого выступает паратерфенил толщиной 7 мм), и кристаллического сцинтиллятора NaI(Tl). Для регистрации бета-излучения используются сигналы кремниевого детектора и паратерфенила, регистрация гамма-излучений осуществляется с помощью сцинтиллятора NaI(Tl). Полупроводниковый кремниевый детектор расположен со стороны входного окна комбинированного детектора, вплотную к паратерфенилу. Сцинтиллятор NaI(Tl) расположен за паратерфенилом и крепится вплотную к ФЭУ. Между сцинтилляторами NaI(Tl) и паратерфенил установлено кварцевое стекло. Сборка паратерфенил, NaI(Tl), кварцевое стекло и фотоэлектронный умножитель представляет собой фосвич-детектор из двух сцинтилляторов. Технический результат - повышение эффективности разделения бета- и гамма-излучений. 3 ил.

Способ получения сцинтилляционных монокристаллов на основе бромида лантана // 2555901

Изобретение относится к технологии получения сцинтилляционных монокристаллов и может быть использовано при изготовлении чувствительных элементов детекторов гамма- и рентгеновского излучения Сцинтилляционные монокристаллы La(1-m-n)HfnCemBr(3+n), где m - мольная доля замещения La церием (0,0005≤m≤0,3), n - мольная доля замещения La гафнием (0≤n≤0,015), получают из смеси бромидов металлов. Шихту загружают в кварцевую ампулу с затравкой, ампулу вакуумируют, запаивают, устанавливают в ростовую установку, нагревают до расплавления шихты, выдерживают до установления в расплаве равновесного состояния, выращивают монокристалл путем создания в ампуле градиентного температурного участка и охлаждают, при этом используют многозонную ростовую установку с электродинамическим перемещением температурного градиента в продольно-осевом направлении. Для расплавления шихты температуру нагревателя установки в зоне затравки t1 выбирают из интервала 685°C<t1<720°C, температуру следующего нагревателя t2 - из интервала 770°C≤t2≤790°C. После расплавления шихты ампулу выдерживают не менее 10 часов, выращивание монокристалла осуществляют перемещением температурного градиента вдоль продольной оси установки со скоростью 0,3 мм/ч≤vтг≤0,5 мм/ч, при этом пограничные значения температур так называемых холодной tхз и горячей tгз зон градиентного участка выбирают из интервалов 720°C<tхз≤740°C и 790°C≤tгз≤820°C, а охлаждение ампулы осуществляют со скоростью не более 15°C/ч. Технический результат: точность поддержания температурных полей, стабильность их перемещения на всех этапах выращивания кристалла, строгий контроль температурных и временных параметров ростового процесса, получение с высоким выходом монокристаллов с заданными оптическими характеристиками и размерами. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 9 пр.

Системы детектирования с множественными экранами // 2558012

Изобретение относится к системам формирования изображения на основе излученной энергии. Система детектирования для детектирования электромагнитного излучения содержит корпус двухэкранного детектора, имеющий три смежные боковые стенки, которые образуют область передней стороны, область второй стороны и область третьей стороны, стенки трех сторон соединены одна с другой под углом, так что заключают в себе объем, имеющий форму треугольной призмы, и каждая боковая стенка имеет внутреннюю поверхность; подложку, расположенную на каждой из упомянутых внутренних поверхностей первой и второй боковых стенок, причем каждая подложка дополнительно содержит активную область для приема и преобразования электромагнитного излучения в свет, образуя тем самым экраны детектора; и фотодетектор, расположенный в непосредственной близости к третьей боковой стороне, при этом упомянутый фотодетектор имеет чувствительную к свету активную область. Технический результат - повышение эффективности детектирования излучения. 4 н. и 22 з.п. ф-лы, 13 ил.

Детектор рентгеновского излучения с повышенными пространственной однородностью усиления и разрешением и способ изготовления детектора рентгеновского излучения // 2561756

Изобретение относится к детекторам рентгеновского излучения. Сущность изобретения заключается в том, что детектор (1) рентгеновского излучения содержит: устройство (3) обнаружения света для обнаружения света (R), падающего на его поверхность (12) обнаружения; сцинтилляционный слой (5) для преобразования падающих рентгеновских лучей (Х) в свет; отражательный слой (9) для отражения света (В), формируемого в пределах сцинтилляционного слоя, по направлению к устройству обнаружения света; светоизлучающий слой (7), заключенный между сцинтилляционным слоем и отражательным слоем, причем расстояние (d) между сцинтилляционным слоем и отражательным слоем меньше 50 мкм, и при этом светоизлучающий слой содержит ОСИД (8). Технический результат - повышение пространственной однородности излучения и разрешения. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

Твердый сцинтилляционный материал // 2561992

Изобретение может быть использовано в детекторах ионизирующего излучения в виде электромагнитных волн низких энергий, гамма-, рентгеновского излучения, космических лучей и частиц. Твердый сцинтилляционный материал характеризуется следующей общей формулой: La(1-n-m)CemA3 241Amn, где А представляет собой анион одного или нескольких галогенов, выбранных из группы, состоящей из брома, хлора и йода; катионы La и Се образуют вместе с анионами галогена А твердую матрицу; 241Am3+ представляет собой катион изотопа америция-241 (III); m - означает мольную долю замещения лантана церием и принимает значения от больше 0 до 0,3; n - означает мольную долю замещения лантана америцием-241 (III) и принимает значения от 2·10-12 до 2·10-10. Материал является кристаллическим или монокристаллическим, изготовленным по методу Бриджмена-Стокбаргера, Киропулоса или Чохральского. Технический результат - повышение точности измерений в системах с использованием метода стабилизации по реперному источнику за счет по существу равномерного распределения 241Am внутри сцинтилляционного материала. 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Устройство для регистрации фотонов и ионизирующих частиц с одновременным определением, для каждого фотона или ионизирующей частицы, направления движения в канале, заполненном текучей средой // 2562915

Изобретение относится к детектирующему устройству для фотонов или ионизирующих частиц. Детектирующее устройство для фотонов или ионизирующих частиц содержит детектирующую систему с несколькими детектирующими блоками, каждый из которых включает сцинтиллятор, соединенный со считывающей поверхностью считывателя электрического заряда, при этом сцинтиллятор выполнен с возможностью генерации ячейковых зарядов на считывающей поверхности при улавливании фотонов или ионизирующих частиц; коллиматор, присоединенный к сцинтиллятору напротив считывателя электрического заряда, выполненный с возможностью пропускания фотонов или ионизирующих частиц, имеющих направление движения, совпадающее с продольной осью коллиматора, и остановки фотонов или ионизирующих частиц (Р'), имеющих направление движения, отличающееся от направления продольной оси коллиматора; и несколько детектирующих систем, равномерно отстоящих друг от друга вокруг центральной оси детектирующей сборки, при этом детектирующее устройство сформировано в виде стопки из нескольких детектирующих сборок, каждая из которых повернута на угол вокруг центральной оси детектирующей сборки относительно соседней детектирующей сборки или соседних детектирующих сборок. Технический результат - повышение эффективности улавливания и детектирования фотонов. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.