Способ измерения размеров эффективного фокусного пятна микрофокусных рентгеновских трубок

Изобретение относится к рентгеновской технике и может быть использовано для измерения размеров эффективного фокусного пятна микрофокусных рентгеновских трубок. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют просвечивание рентгеновским излучением тест-объекта, прием детектором рентгеновского излучения, прошедшего через тест-объект, и преобразование излучения в цифровое рентгеновское изображение тест-объекта, при этом полученные линейные профили рентгеновского цифрового изображения тест-объекта подвергаются дифференцированию с последующим получением графиков дифференцированных линейных профилей по осям X и Y, используемых для дальнейших вычислений; по результатам вычислений за одно исследование определяются несколько промежуточных значений размера микрофокусного пятна рентгеновской трубки по оси X и несколько значений по оси Y, что дает возможность определить среднее значение размера микрофокусного пятна и разброс значений в процентах; при этом тест-объект выполняется в виде крестообразной комбинации нескольких металлических объектов, находящихся в одной плоскости, имеющих проекцию круговой формы на эту плоскость, имеющих одинаковый диаметр и разнесенных друг от друга на конечные расстояния, сравнимые с диаметром объекта; в частности в качестве тест-объекта могут применяться четыре или пять металлических шариков одного диаметра, закрепленных на общем основании, а также четыре или пять сквозных отверстий одного диаметра в тонкой металлической пластине; для обеспечения позиционирования тест-объекта на изображении он снабжен меткой в виде свинцовой буквы. Технический результат: повышение точности измерений. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

1. Область техники.

Изобретение относится к рентгенотехнике и предназначено для измерения размеров эффективного фокусного пятна микрофокусных рентгеновских трубок на различных этапах их изготовления и эксплуатации.

2. Уровень техники.

Согласно [1] (с. 4, табл. 1), микронные пятна рентгеновских трубок имеют номинальный размер до 0.1 мм включительно.

Для измерения размеров эффективного фокусного пятна микрофокусных рентгеновских трубок применяются различные способы, схема реализации которых включает в себя испытуемый источник излучения, тест-объект и детектор излучения [2] (с. 2-4, разд. 1).

Из уровня техники известен способ измерения размеров микрофокусных пятен рентгеновских трубок, при котором проводится косвенное определение размера фокусного пятна путем измерения геометрической нерезкости изображения тест-объекта [3]. Для этой цели острые края отображаются с помощью радиоскопической системы с использованием относительно большого геометрического увеличения. Устройство обработки обеспечивает возможность построения линейных профилей интенсивности в радиоскопическом изображении в двух направлениях, перпендикулярных друг другу, и с возможностью измерения расстояний. В качестве тест-объекта используется металлический шарик.

Известен способ измерения размеров микрофокусных пятен рентгеновских трубок [4], в котором предлагается интегрирование линейного профиля изображения тест-объекта, а в качестве тест-объекта использовать стандартизованный индикатор качества изображения (ИКИ), представляющий из себя металлическую пластину с отверстием.

Анализ практики измерения размеров микрофокусных пятен рентгеновских трубок диктует ряд дополнительных требований к способу и устройствам для его реализации, а именно:

- Для обеспечения точности измерений полученный линейный профиль изображения тест-объекта предлагается, используя специальное программное обеспечение, подвергнуть дифференцированию для получения опорных значений для расчета размера фокусного пятна.

- Если применяемые ранее тест-объекты представляли собой одиночный элемент (металлический шарик, отверстие в пластине) и, следовательно, результат измерений также носил единичный характер, включая возможную погрешность, то для повышения точности измерений необходимы протяженные многоэлементные конструкции, которые должны позволить за одно исследование снять одновременно несколько показаний контролируемого параметра.

3. Раскрытие полезной модели.

3.1. Задача.

Техническая задача изобретения - повышение точности измерений размеров микрофокусных пятен рентгеновских трубок на различных этапах их изготовления и эксплуатации.

3.2. Отличительные признаки.

Техническая задача достигается тем, что:

- Полученные линейные профили рентгеновского цифрового изображения тест-объекта подвергаются дифференцированию с последующим получением графика дифференцированных линейных профилей по осям X и Y; при этом используется специальное программное обеспечение.

- Применяемый в предлагаемом изобретении тест-объект выполняется в виде крестообразной комбинации нескольких металлических объектов, находящихся в одной плоскости, имеющих проекцию круговой формы на эту плоскость, имеющих одинаковый диаметр и разнесенных друг от друга на конечные расстояния, сравнимые с диаметром объекта. В частности в качестве тест-объекта могут применяться четыре или пять металлических шариков одного диаметра, закрепленных на общем основании, а также четыре или пять сквозных отверстий одного диаметра в тонкой металлической пластине. Для обеспечения позиционирования тест-объекта на изображении он снабжается меткой в виде свинцовой буквы.

- По результатам вычислений за одно исследование определяются три промежуточных значения размера микрофокусного пятна рентгеновской трубки по оси X и три значения по оси Y, что дает возможность определить среднее значение размера микрофокусного пятна по осям и разброс значений в процентах.

3.3. Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 показан общий вид тест-объекта.

На фиг. 2 представлен график, полученный в результате обработки дифференцированного изображения тест-объекта при горизонтальном/вертикальном сканировании.

На фиг. 3 изображена схема реализации способа.

На фиг. 4, 5 представлены изображения тест-объекта на различных стадиях обработки.

4. Осуществление изобретения.

В приведенном примере осуществления изобретения тест-объект выполняется в виде крестообразной комбинации пяти стальных шариков одного диаметра порядка 1 мм, закрепленных на общем основании и разнесенных друг от друга на конечные расстояния, сравнимые с диаметром шарика. Тест-объект снабжен меткой в виде свинцовой буквы. Расстояния а12, а23, a42, а25 (фиг. 1) приблизительно равны диаметру шарика d и измеряются с погрешностью не более 15 мкм на оптическом микроскопе с занесением результатов в паспорт.

При реализации способа измерения размеров микрофокусных пятен рентгеновских трубок оборудование устанавливается согласно схеме, представленной на фиг. 3.

Расстояния а и b подбираются таким образом, чтобы значение геометрического увеличения было не менее 20.

В результате экспонирования источником излучения 1 тест-объекта 2 помощью цифрового преобразователя излучения 3, закрепленного на установочной раме 4, получается цифровое рентгеновское изображение тест-объекта, показанное на фиг. 4.

С помощью специализированного программного обеспечения проводится дифференцирование линейных профилей (ДЛП) по осям X и Y полученного цифрового рентгеновского изображения тест-объекта. В качестве примера на фиг. 5 приводится результат дифференцирования по оси X.

Затем с помощью специализированного программного обеспечения проводится построение графиков дифференцированных линейных профилей (ДЛП) изображения тест-объекта по осям X и Y, пример которого показан на фиг. 2, где 1, 2, 3, 4, 5, 6 - пики, соответствующие максимумам интенсивности дифференцированного изображения; 7, 8, 9 - области минимальных значений. Подписями «Шарик №1», «Шарик №2» и «Шарик №3» обозначены гистограммы шариков с соответствующими номерами при горизонтальном сканировании. В случае вертикального сканирования шарик №1 будет шариком №4, шарик №3 - шариком №5.

Далее с использованием полученных графиков проводятся следующие действия:

- Определяются координаты центров шариков.

- Вычисляется расстояние между центрами шариков в пикселях.

- Находится максимальное Imax и минимальное Imin значение интенсивности каждого пика путем усреднения численно малых промежуточных значений между двумя пиками одного шарика.

- Определяются значения ширины каждого пика на уровне 0.5 от уровня интенсивности в данном сечении для дальнейшего вычисления и усреднения полученных значений для каждого шарика. Уровень 0.5 от уровня интенсивности I0.5 рассчитывается следующим образом:

- Определяется значение фокусного пятна:

где а - расстояние между центрами шариков в микрометрах, Х0.5 - усредненная ширина двух пиков одного шарика в сечении 0.5 в условных единицах (пикселях), Y -вычисленное по графику расстояние между центрами шариков в условных единицах (пикселях); расстояние между центрами шариков может принимать следующие значения: а=а12+d, а=а23+d, а=а12+a23+d, а=a42+d, а=a25+d, а=a42+a25+d (фиг. 1), где d - диаметр шариков.

Предлагаемое изобретение имеет существенные преимущества по сравнению с ранее известными способами измерения размеров микрофокусных пятен рентгеновских трубок: повышение точности измерения при достаточно простой схеме способа и конструкции самого устройства (тест-объекта). Таким образом, предлагаемое изобретение содержит совокупность признаков, необходимых и достаточных для решения поставленной технической задачи, а именно, отличающееся тем, что полученные линейные профили рентгеновского цифрового изображения тест-объекта подвергаются дифференцированию с последующим получением графиков дифференцированных линейных профилей по осям X и Y; применяемый в предлагаемом изобретении тест-объект выполняется в виде крестообразной комбинации пяти металлических шариков одного диаметра, закрепленных на общем основании и разнесенных друг от друга на конечные расстояния, сравнимые с диаметром шарика; для обеспечения позиционирования тест-объекта на изображении тест-объект снабжен меткой в виде свинцовой буквы; по результатам вычислений за одно исследование определяются три промежуточных значения размера микрофокусного пятна рентгеновской трубки по оси X и три значения по оси Y, что дает возможность определить среднее значение размера микрофокусного пятна и разброс значений в процентах.

Источники информации:

1. ГОСТ 8490-77. Трубки рентгеновские. Общие технические условия. - Взамен ГОСТ 8490-66; Введ. с 01.01.79 по 01.01.91; Переиздание. - Москва: Изд-во стандартов, 1984. - 30 с

2. ГОСТ 22091.9-86. Приборы рентгеновские. Методы измерения размеров эффективного фокусного пятна. - Взамен ГОСТ 22091.9-77; Введ. с 01.01.87 по 01.01.92; - Москва: Изд-во стандартов, 1986. - 15 с

3. EN 12543-5. Non-destructive testing. Characteristics of focal spots in industrial X-ray systems for use in non-destructive testing. Part 5: Measurement of the effective focal spot size of mini and micro focus X-ray tubes. - Dansk Standard, 1999. - 10 р

4. New measurement methods of focal spot size and shape of X-ray tubes in digital radiological applications in comparison to current standards. К. Bavendiek, U. Ewert, A. Riedo, U. Heike, U. Zscherpel. - 18th World Conference on Nondestructive Testing, 16-20 April 2012, Durban, South Africa.

1. Способ измерения размеров микрофокусных пятен рентгеновских трубок, заключающийся в просвечивании рентгеновским излучением тест-объекта, приеме детектором рентгеновского излучения, прошедшего через тест-объект, и преобразовании его в цифровое рентгеновское изображение тест-объекта, отличающийся тем, что полученные линейные профили рентгеновского цифрового изображения тест-объекта подвергаются дифференцированию с последующим получением графиков дифференцированных линейных профилей по осям X и Y, используемых для дальнейших вычислений; по результатам вычислений за одно исследование определяются несколько промежуточных значений размера микрофокусного пятна рентгеновской трубки по оси X и несколько значений по оси Y, что дает возможность определить среднее значение размера микрофокусного пятна и разброс значений в процентах.

2. Тест-объект выполняется в виде крестообразной комбинации нескольких металлических объектов, находящихся в одной плоскости, имеющих проекцию круговой формы на эту плоскость, имеющих одинаковый диаметр и разнесенных друг от друга на конечные расстояния, сравнимые с диаметром объекта; для обеспечения позиционирования тест-объекта на изображении он снабжен меткой в виде свинцовой буквы.

3. Тест-объект по п. 2 выполняется в виде крестообразной комбинации нескольких металлических объектов, в частности применяются пять металлических шариков одного диаметра, закрепленных на общем основании.

4. Тест-объект по п. 2 выполняется в виде крестообразной комбинации нескольких металлических объектов, в частности применяются пять сквозных отверстий одного диаметра в тонкой металлической пластине.

5. Тест-объект по п. 2 выполняется в виде крестообразной комбинации нескольких металлических объектов, в частности применяются четыре металлических шарика одного диаметра, закрепленных на общем основании.

6. Тест-объект по п. 2 выполняется в виде крестообразной комбинации нескольких металлических объектов, в частности применяются четыре сквозных отверстия одного диаметра в тонкой металлической пластине.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сцинтилляционному составу на основе граната для применения при обнаружении ионизирующего излучения, который может быть использован для обнаружения гамма-квантов в ПЭТ-визуализации.

Использование: для формирования рентгеновского изображения с энергетическим разрешением. Сущность изобретения заключается в том, что сначала предпочтительно низкодозный рентгеновский пучок направляют сквозь исследуемую область объекта, такого как женская грудь, и получают исходные значения интенсивности рентгеновского пучка.

Изобретение относится к способам определения состава и концентрации положительных ионов в ионосфере Земли. Технический результат - возможность дистанционного радиофизического метода определения атомной массы положительных ионов металлов, преобладающих в спорадическом слое Е (Es) ионосферы, то есть определение типа ионов, образующих этот слой, при значительном снижении затрат на проведение измерений по сравнению с другими методами и высокой точностью определения высоты слоя ионов.

Изобретение относится к технике измерения ионизирующих излучений, области охраны окружающей среды, поиска и обнаружения радиоактивных источников, в частности источников гамма-излучения, контролю радиационного состояния ядерно-физических объектов.

Группа изобретений относится к медицинской визуализации, а именно к позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Система ПЭТ содержит память, сконфигурированную с возможностью непрерывной записи обнаруживаемых совпадающих пар событий, обнаруживаемых ПЭТ-детекторами, опору субъекта для поддержки субъекта и перемещения в режиме непрерывного движения через поле видения ПЭТ-детекторов, группирующий блок для группировки записанных совпадающих пар в каждый из множества пространственно ограниченных виртуальных кадров на основании времяпролетной информации, при этом обнаруженные события некоторых из обнаруженных совпадающих пар событий расположены в двух разных виртуальных кадрах, и группирующий блок распределяет совпадающую пару событий одному из двух виртуальных кадров, и блок реконструкции сгруппированных совпадающих пар каждого виртуального кадра в изображение кадра и объединения изображений кадров в общее удлиненное изображение.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам рентгеновского сканирования. Способ, включающий сбор данных фона без испускания рентгеновских лучей, сбор данных воздушной среды при испускании рентгеновских лучей и без сканируемого объекта в исследуемом канале, сканирование объекта для сбора исходных данных сканирования, и предварительную обработку исходных данных сканирования на основании данных фона и данных воздушной среды с тем, чтобы получить данные сканированного изображения, где стадия предварительной обработки исходных данных сканирования на основании данных фона и данных воздушной среды с тем, чтобы получить данные сканированного изображения, дополнительно включает сегментирование области сканирования на занимаемую объектом область, внутри которой находится объект, и занимаемую воздушной средой область без объекта на основании исходных данных сканирования, и поиск данных воздушной среды для конкретных данных воздушной среды, ближайших к значению исходных данных сканирования для занимаемой воздушной средой области, и осуществление коррекции усиления для исходных данных сканирования на основании данных фона и ближайших данных воздушной среды с тем, чтобы получить данные сканированного изображения.

Изобретение относится к датчикам для измерения тока электронного пучка и может найти применение в исследовательских и промышленных установках. Позиционно-чувствительный датчик для измерения амплитудно-временных параметров и профиля плотности тока импульсного электронного пучка содержит нижнюю коллекторную пластину, трансформаторы тока, надетые на стержневые тоководы, нижние концы которых соединены с нижней коллекторной пластиной, верхнюю коллекторную пластину с отверстиями, соосными с верхними концами тоководов, расположенными компланарно верхней коллекторной пластине, при этом в качестве преобразователей измеряемого тока в напряжение используются миниатюрные трансформаторы тока, изолированные от силовой (первичной) электрической цепи и подключенные к регистрирующей аппаратуре по симметричной схеме.

Изобретение относится к области ядерной физики и может быть использовано в ускорительной технике для измерения распределения ионизирующих частиц в поперечном сечении импульсных пучков.

Изобретение относится к способам определения «жесткости геомагнитного обрезания» (ЖГО) - одного из геофизических параметров, который используется для мониторинга радиационной обстановки и распространения коротких радиоволн в магнитосфере и ионосфере высоких авроральных широт после мощных солнечных вспышек в период повышенного аномального поглощения радиоволн в полярных районах (в период так называемого «Поглощения типа Полярной Шапки» - ППШ).

Использование: для позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Сущность изобретения заключается в том, что устройство ПЭТ включает в себя детекторную матрицу, включающую в себя отдельные детекторы, которые принимают события излучения из области визуализации.

Изобретение относится к рентгеновской технике и может быть использовано для измерения размеров эффективного фокусного пятна микрофокусных рентгеновских трубок. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют просвечивание рентгеновским излучением тест-объекта, прием детектором рентгеновского излучения, прошедшего через тест-объект, и преобразование излучения в цифровое рентгеновское изображение тест-объекта, при этом полученные линейные профили рентгеновского цифрового изображения тест-объекта подвергаются дифференцированию с последующим получением графиков дифференцированных линейных профилей по осям X и Y, используемых для дальнейших вычислений; по результатам вычислений за одно исследование определяются несколько промежуточных значений размера микрофокусного пятна рентгеновской трубки по оси X и несколько значений по оси Y, что дает возможность определить среднее значение размера микрофокусного пятна и разброс значений в процентах; при этом тест-объект выполняется в виде крестообразной комбинации нескольких металлических объектов, находящихся в одной плоскости, имеющих проекцию круговой формы на эту плоскость, имеющих одинаковый диаметр и разнесенных друг от друга на конечные расстояния, сравнимые с диаметром объекта; в частности в качестве тест-объекта могут применяться четыре или пять металлических шариков одного диаметра, закрепленных на общем основании, а также четыре или пять сквозных отверстий одного диаметра в тонкой металлической пластине; для обеспечения позиционирования тест-объекта на изображении он снабжен меткой в виде свинцовой буквы. Технический результат: повышение точности измерений. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх