Устройство многопроекционной съёмки
Владельцы патента RU 2695637:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук, (ФГБУН ФИАН) (RU)
Изобретение относится к средству получения изображений в пучках волн или частиц. Устройство многопроекционной съемки содержит неподвижный источник излучения для формирования пучка излучения в виде волн или частиц; вращающуюся двухплечевую опору, оба плеча которой находятся по разные стороны от ее оси вращения, совпадающей с осью пучка излучения; по меньшей мере один изогнутый капилляр, каждый из которых предназначен для пропускания пучка излучения и закреплен на одном плече двухплечевой опоры так, что его входной конец обращен к неподвижному источнику излучения, а выходной конец направлен под заданным углом к оси вращения и смещен относительно этой оси вращения на первую заданную величину; детектор излучения для детектирования пучка излучения, неподвижно закрепленный на другом плече двухплечевой опоры напротив выходных концов изогнутых капилляров и смещенный относительно оси вращения на вторую заданную величину; привод вращения, выполненный с возможностью вращать двухплечевую опору вокруг снимаемого объекта, размещенного на оси вращения между выходными концами изогнутых капилляров и детектором излучения. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей при снятии томограммы с неподвижных объектов в упрощенном режиме работы. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к методам получения изображений в пучках волн или частиц, а конкретно - к устройству многопроекционной съемки.
Уровень техники
Известны различные устройства многопроекционной съемки, использующие, в частности, рентгеновское излучение.
Например, в патенте РФ №2618510 (опубл. 04.05.2017) охарактеризован способ рентгеноскопии, реализуемый устройством, содержащим не менее четырех рентгеновских излучателей, направленных в одной плоскости на исследуемый объект, за которым расположен по дуге многоэлементный линейный детектор. Недостатком данного устройства является наличие нескольких источников излучения, усложняющих конструкцию.
В заявке США №2016/0041110 (опубл. 11.02.2016) раскрыто рентгеновское устройство для просвечивания образцов, в котором к выходу единственного источника рентгеновских лучей присоединен пучок капилляров (поликапилляр), преобразующих излучение источника в линейку параллельных излучателей, мимо которых исследуемый образец перемещается над датчиком в виде матрицы ПЗС (прибор с зарядовой связью). Данное устройство пригодно для определения толщины исследуемого образца, но его практически невозможно использовать для снятия томограмм.
Наиболее близким аналогом настоящего изобретения можно считать сканирующее рентгеновское устройство по патенту РФ №2120234 (опубл. 20.10.1998), включающее в себя неподвижный источник излучения, формирующий пучок рентгеновского излучения; капилляр, предназначенный для пропускания пучка излучения; и неподвижный детектор излучения для детектирования пучка излучения. Капилляр может отклоняться под действием отклоняющей электромагнитной системы, что и обеспечивает сканирование исследуемого объекта рентгеновским излучением, проходящим по капилляру от источника излучения.
Недостатком данного технического решения является его ограниченные функциональные возможности, не позволяющие снимать томограммы вследствие необходимости поворачивать исследуемый объект под разными углами.
Раскрытие изобретения
Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка устройства многопрекционной съемки с расширенными функциональными возможностями, обеспечивающее способность снимать томограммы с неподвижных объектов в упрощенном режиме работы.
Для решения этой задачи и достижения указанного результата в настоящем изобретении предложено устройство многопроекционной съемки, содержащее: неподвижный источник излучения, выполненный с возможностью формировать пучок излучения в виде волн или частиц для осуществления съемки; вращающуюся двухплечевую опору, оба плеча которой находятся по разные стороны от ее оси вращения, совпадающей с осью пучка излучения; по меньшей мере один изогнутый капилляр, каждый из которых предназначен для пропускания пучка излучения и закреплен на одном плече двухплечевой опоры так, что его входной конец обращен к неподвижному источнику излучения, а выходной конец направлен под заданным углом к оси вращения и смещен относительно этой оси вращения на первую заданную величину; детектор излучения для детектирования пучка излучения, неподвижно закрепленный на другом плече двухплечевой опоры напротив выходных концов изогнутых капилляров и смещен относительно оси вращения на вторую заданную величину; привод вращения, выполненный с возможностью вращать двухплечевую опору вокруг снимаемого объекта, размещенного на оси вращения между выходными концами изогнутых капилляров и детектором излучения.
Особенность устройства по настоящему изобретению состоит в том, что изогнутые капилляры могут образовывать по меньшей мере один жгут.
При этом жгуты могут иметь сечение, расширяющееся к выходным концам изогнутых капилляров.
Другая особенность устройства по настоящему изобретению состоит в том, что детектор излучения может быть выполнен многоканальным.
Еще одна особенность устройства по настоящему изобретению состоит в том, что оно может дополнительно содержать на выходе неподвижного источника излучения фокусирующий элемент для формирования пучка волн или частиц узконаправленным.
Еще одна особенность устройства по настоящему изобретению состоит в том, что излучение может быть рентгеновским излучением.
Еще одна особенность устройства по настоящему изобретению состоит в том, что заданный угол к оси вращения может быть выбран равным π/2.
Еще одна особенность устройства по настоящему изобретению состоит в том, что первая и вторая заданные величины смещения относительно оси вращения могут быть выбраны так, чтобы обеспечить размещение снимаемого объекта между выходными концами изогнутых капилляров и детектором излучения.
При этом первая и вторая заданные величины смещения относительно оси вращения могут быть выбраны равными.
Настоящее изобретение поясняется приложенным чертежом.
Подробное описание вариантов осуществления
Устройство многопроекционной съемки по настоящему изобретению содержит неподвижный источник 1 излучения, выполненный с возможностью формировать пучок излучения в виде волн или частиц для осуществления съемки. В качестве такого источника может быть использован источник рентгеновского излучения, применяемый, например, в томографии, либо источник электронов или иных частиц. Предпочтительно, на выходе источника 1 излучения установлен фокусирующий элемент 2 для формирования узконаправленного пучка волн или частиц. Фокусирующий элемент 2 используется в том случае, если в самом источнике 1 излучения не предусмотрена фокусировка выходного пучка волн или частиц. Предпочтительно пучок волн или частиц от источника 1 излучения должен иметь расходимость не более 10 мрад.
Устройство многопроекционной съемки по настоящему изобретению содержит далее один или несколько изогнутых капилляров 3, каждый из которых предназначен для пропускания пучка излучения от источника 1 излучения. При наличии нескольких капилляров 3 они могут образовывать один или несколько жгутов, сечение которых может расширяться к выходным концам капилляров 3. Такое расширение помечено на чертеже ссылочной позицией 3б, в отличие от помеченной ссылочной позицией 3а нерасширенной части. Это расширение позволит формировать, к примеру, линейку излучателей, как это имеет место в вышеуказанной заявке США №2016/0041110.
В качестве капилляров (поликапилляров, рентгеноводов) можно использовать средства, известные из вышеуказанного уровня техники.
Устройство по настоящему изобретению содержит далее детектор 4 излучения для детектирования пучка излучения, выходящего из капилляров 3. Этот детектор 4 излучения может быть выполнен многоканальным. В частности, в качестве детектора 4 излучения пригодна матрица ПЗС, известная из упомянутой заявки США №2016/0041110.
Устройство многопроекционной съемки по настоящему изобретению содержит кроме того вращающуюся двухплечевую опору 5, оба плеча которой находятся по разные стороны от ее оси вращения, совпадающей с осью пучка излучения, выходящего из источника 1 излучения. Эта двухплечевая опора 5 может быть любой подходящей конструкции, к примеру, в виде двух расходящихся кронштейнов, которые могут иметь изогнутую форму, как показано на чертеже. Конкретная конструкция двухплечевой опоры 5 не является предметом данного изобретения.
Изогнутые капилляры 3 закреплены на одном плече двухплечевой опоры 5 так, что входные концы всех капилляров 3 обращены к неподвижному источнику 1 излучения, а выходные концы направлены под заданным углом к оси вращения двухплечевой опоры 5 и смещены относительно этой оси вращения на первую заданную величину. На другом плече двухплечевой опоры как раз напротив выходных концов изогнутых капилляров 3 неподвижно закреплен детектор 4 излучения со смещением относительно оси вращения на вторую заданную величину.
Для приведения двухплечевой опоры 5 во вращение устройство по настоящему изобретению содержит привод 6 вращения, выполненный с возможностью вращать двухплечевую опору 5 вокруг снимаемого объекта 7, размещенного на оси вращения между выходными концами изогнутых капилляров 3 и детектором 4 излучения. Привод 6 вращения может быть выполнен в виде любого известного специалистам средства, позволяющего вращать двухплечевую опору 5. На чертеже привод 6 вращения условно показан в виде жестко закрепленных шарикоподшипников.
Вышеупомянутый заданный угол, под которым выходные концы изогнутых капилляров 3 направлены к оси вращения, предпочтительно составляет π/2. Что касается первой заданной величины смещения выходных концов изогнутых капилляров 3 и второй заданной величины смещения детектора 4 излучения относительно оси вращения, то они выбраны так, чтобы обеспечить размещение снимаемого объекта 7 между выходными концами изогнутых капилляров 3 и детектором 4 излучения. Предпочтительно, но не обязательно, чтобы эти величины были равными. Их конкретные значения выбираются из конструктивных и эксплуатационных соображений.
Устройство многопроекционной съемки по настоящему изобретению работает следующим образом.
Снимаемый объект 7 помещается на оси вращения двухплечевой опоры 5 между выходными концами изогнутых капилляров 3 и детектором 4 излучения. Пучок волн или частиц, испускаемый источником 1 излучения, проходит по изогнутым капиллярам 3 и направляется на снимаемый объект 7. Прошедшее через этот объект излучение регистрируется детектором 4 излучения. Для съемки объекта 7 под разными ракурсами двухплечевая опора 5 приводится во вращение, тогда как сам объект 7 остается неподвижным.
Таким образом, устройство по настоящему изобретению имеет расширенные функциональные возможности, позволяя снимать томограммы с неподвижного или перемещаемого вдоль оси вращения объекта в любой проекции.
1. Устройство многопроекционной съемки, содержащее:
- неподвижный источник излучения, выполненный с возможностью формировать пучок излучения в виде волн или частиц для осуществления упомянутой съемки;
- вращающуюся двухплечевую опору, оба плеча которой находятся по разные стороны от ее оси вращения, совпадающей с осью упомянутого пучка излучения;
- по меньшей мере один изогнутый капилляр, каждый из которых предназначен для пропускания упомянутого пучка излучения и закреплен на одном плече упомянутой двухплечевой опоры так, что его входной конец обращен к упомянутому неподвижному источнику излучения, а выходной конец направлен под заданным углом к упомянутой оси вращения и смещен относительно этой оси вращения на первую заданную величину;
- детектор излучения для детектирования упомянутого пучка излучения, неподвижно закрепленный на другом плече упомянутой двухплечевой опоры напротив упомянутых выходных концов изогнутых капилляров и смещенный относительно упомянутой оси вращения на вторую заданную величину;
- привод вращения, выполненный с возможностью вращать упомянутую двухплечевую опору вокруг снимаемого объекта, размещенного на упомянутой оси вращения между упомянутыми выходными концами изогнутых капилляров и детектором излучения.
2. Устройство по п. 1, в котором упомянутые изогнутые капилляры образуют по меньшей мере один жгут.
3. Устройство по п. 2, в котором упомянутые жгуты имеют сечение, расширяющееся к выходным концам упомянутых изогнутых капилляров.
4. Устройство по п. 1 или 3, в котором упомянутый детектор излучения выполнен многоканальным.
5. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее на выходе упомянутого неподвижного источника излучения фокусирующий элемент для формирования упомянутого пучка волн или частиц узконаправленным.
6. Устройство по п. 1 или 5, в котором упомянутое излучение является рентгеновским излучением.
7. Устройство по п. 1, в котором упомянутый заданный угол к упомянутой оси вращения выбран равным π/2.
8. Устройство по п. 1 или 7, в котором упомянутые первая и вторая заданные величины смещения относительно оси вращения выбраны так, чтобы обеспечить размещение упомянутого снимаемого объекта между упомянутыми выходными концами изогнутых капилляров и упомянутым детектором излучения.
9. Устройство по п. 8, в котором упомянутые первая и вторая заданные величины смещения относительно оси вращения выбраны равными.
