способ измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя
Классы МПК: | H05G1/26 измерение, регулирование, защита |
Автор(ы): | Петрушанский Михаил Георгиевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2008-02-11 публикация патента:
10.09.2009 |
Использование: для измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя. Сущность: заключается в том, что за один снимок, то есть при постоянной величине анодного напряжения, пропускают рентгеновское излучение через ступенчатый фильтр, регистрируют интенсивность излучения вне фильтра и под каждой ступенькой фильтра с помощью позиционно-чувствительного детектора и по полученным дискретным данным находят величины анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя, при этом по полученным дискретным данным определяют эффективную энергию Eef1 пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и эффективную энергию Eef2 пучка, подвергшегося фильтрации излучателя и заданной толщины d ступенчатого фильтра, и путем решения системы уравнений
находят величину анодного напряжения U a и собственную суммарную фильтрацию d рентгеновского излучателя. Технический результат: повышение точности и уменьшение трудоемкости измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя. 1 табл.
Формула изобретения
Способ измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя, заключающийся в том, что за один снимок, то есть при постоянной величине анодного напряжения, пропускают рентгеновское излучение через ступенчатый фильтр, регистрируют интенсивность излучения вне фильтра и под каждой ступенькой фильтра с помощью позиционно-чувствительного детектора и по полученным дискретным данным находят величины анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя, отличающийся тем, что по полученным дискретным данным определяют эффективную энергию E ef1 пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и эффективную энергию Eef2 пучка, подвергшегося фильтрации излучателя и заданной толщины d ступенчатого фильтра и путем решения системы уравнений
находят величину анодного напряжения Ua и собственную суммарную фильтрацию d рентгеновского излучателя.
Описание изобретения к патенту
Предлагаемый способ предназначен для использования в рентгеновских визуализирующих системах, в частности в рентгенографических устройствах для медицинской диагностики.
Наиболее близким по технической сущности является способ измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя (Патент РФ № 2286654, опубл. 27.10.2006. Бюл. № 30). Этот способ заключается в том, что за один снимок, то есть при постоянной величине анодного напряжения, пропускают рентгеновское излучение через ступенчатый фильтр, регистрируют интенсивность излучения вне фильтра и под каждой ступенькой фильтра с помощью позиционно-чувствительного детектора, аппроксимируют по полученным дискретным данным зависимость ослабления потока рентгеновского излучения от толщины фильтра, определяют слой половинного ослабления ( 1/2)1 пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и слой половинного ослабления ( 1/2)2 пучка, подвергшегося фильтрации излучателя и заданной толщины d ступенчатого фильтра, и путем решения системы уравнений находят величину анодного напряжения
U a и собственную суммарную фильтрацию d рентгеновского излучателя.
Данный способ обладает большой погрешностью, так как результат измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя этим способом зависит от точности аппроксимации зависимости ослабления потока рентгеновского излучения от толщины фильтра и определения слоя половинного ослабления. Кроме того, эти операции являются достаточно трудоемкими.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности и уменьшение трудоемкости измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя за счет исключения операций аппроксимации зависимости ослабления потока рентгеновского излучения от толщины фильтра и определения слоя половинного ослабления.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, достигается тем, что в известном способе измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке, заключающемся в том, что за один снимок, то есть при постоянной величине анодного напряжения, пропускают рентгеновское излучение через ступенчатый фильтр, регистрируют интенсивность излучения вне фильтра и под каждой ступенькой фильтра с помощью позиционно-чувствительного детектора и по полученным дискретным данным находят величины анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя, по полученным дискретным данным определяют эффективную энергию Eef1 пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и эффективную энергию Eef2 пучка, подвергшегося фильтрации излучателя и заданной толщины d ступенчатого фильтра, и путем решения системы уравнений находят величину анодного напряжения Ua и собственную суммарную фильтрацию d рентгеновского излучателя.
Способ измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя основан на известной связи трех величин, а именно: анодного напряжения Ua на рентгеновской трубке, эффективной энергии Eef рентгеновского излучения и толщины df предварительного фильтра, через который проходит излучение, при известном материале фильтра:
Вид функции (1) определяется до начала применения способа аппроксимацией известных экспериментальных данных. Например, в работе Рентгенотехника: Справочник. В 2-х кн. Кн.1. / Под общ. ред. В.В.Клюева - М.: Машиностроение, 1992. - С.27, представлены значения эффективной энергии рентгеновского излучения в зависимости от толщины предварительного фильтра и анодного напряжения (таблица 1).
Таблица 1 | |||||||||
Эффективная энергия (кэВ) рентгеновского излучения при различных значениях толщины предварительного алюминиевого фильтра и анодного напряжения [Рентгенотехника: Справочник. В 2-х кн. Кн.1. / Под общ. ред. В.В.Клюева - М.: Машиностроение, 1992. - С.27] | |||||||||
Анодное напряжение, кВ | Толщина предварительного фильтра, мм | ||||||||
2 | 3 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 16 | 20 | |
40 | 21,5 | 23,9 | 26,0 | 28,6 | 30,2 | 31,6 | 32,6 | 34,6 | 36,1 |
50 | 22,9 | 25,8 | 28,5 | 31,6 | 33,4 | 35,1 | 36,4 | 38,7 | 40,8 |
60 | 24,0 | 27,7 | 31,0 | 34,5 | 37,0 | 39,0 | 40,5 | 43,8 | 46,2 |
70 | 25,2 | 29,0 | 32,5 | 36,5 | 40,0 | 42,7 | 44,4 | 47,7 | 50,4 |
80 | 26,4 | 30,2 | 33,9 | 38,5 | 43,0 | 46,4 | 48,2 | 51,6 | 54,5 |
90 | 27,6 | 31,5 | 35,6 | 40,9 | 46,2 | 50,1 | 52,3 | 55,8 | 58,9 |
100 | 28,4 | 32,8 | 37,1 | 43,2 | 48,6 | 52,5 | 56,2 | 60,3 | 63,0 |
110 | 29,5 | 34,4 | 38,7 | 45,7 | 51,8 | 56,3 | 60,3 | 64,5 | 67,4 |
120 | 31,0 | 36,0 | 40,5 | 48,2 | 55,7 | 61,0 | 64,7 | 68,3 | 72,1 |
130 | 32,0 | 37,5 | 44,5 | 50,6 | 58,5 | 64,5 | 68,0 | 72,5 | 76,5 |
140 | 33,0 | 38,9 | 45,6 | 53,1 | 61,7 | 68,2 | 72,2 | 76,8 | 80,7 |
150 | 34,4 | 40,4 | 47,3 | 55,5 | 65,0 | 72,1 | 76,4 | 81,2 | 84,8 |
Используя данные таблицы 1, в математическом программном пакете, например, MathCAD, можно в неявном виде аппроксимировать функцию (1) для нужных диапазонов изменения анодного напряжения и толщины предварительного фильтра.
Способ включает регистрацию ослабления потока рентгеновского излучения фильтром из заданного материала, поглощающего это излучение. По полученным данным определяют эффективную энергию рентгеновского излучения. Для этого измеряют интенсивность излучения I за фильтром толщиной x и интенсивность излучения I0 в отсутствии фильтра, то есть при х=0. Затем, используя известную формулу для ослабления интенсивности при прохождении излучения через фильтр толщиной x из материала с плотностью p [Рентгенотехника: Справочник. В 2-х кн. Кн.1. / Под общ. ред. В.В.Клюева - М.: Машиностроение, 1992. - С.15]
определяют массовый коэффициент ослабления µm излучения, по которому находят однозначно связанное с ним табличное значение энергии рентгеновского излучения, используя, например, таблицы, приведенные в работе [Рентгенотехника: Справочник. В 2-х кн. Кн.1. / Под общ. ред. В.В.Клюева - М.: Машиностроение, 1992. - С.16-17]. Найденное значение является определяемой величиной эффективной энергии.
Благодаря использованию ступенчатого фильтра и позиционно-чувствительного детектора, регистрирующего интенсивность излучения вне фильтра и под каждой ступенькой фильтра, по полученным дискретным данным за один снимок, то есть при постоянной величине анодного напряжения Ua, определяют эффективную энергию Eef1 пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и эффективную энергию
Eef2 пучка, подвергшегося фильтрации излучателя и известной толщины d ступенчатого фильтра. В первом случае общая толщина фильтра df в выражении (1) равна величине собственной суммарной фильтрации излучателя d , а во втором - сумме собственной суммарной фильтрации излучателя d и известной толщины d ступенчатого фильтра. Используя зависимость (1), можно записать следующую систему уравнений:
Знание величин Eef1, E ef2 и d дает возможность решить систему уравнений (3) и тем самым найти величину анодного напряжения Ua и собственную суммарную фильтрацию d пучка рентгеновского излучения контролируемого РДА.
Определение за один снимок, то есть при постоянной величине анодного напряжения, путем пропускания рентгеновского излучения через дополнительный фильтр, регистрации ослабления интенсивности излучения в заданном материале вне дополнительного фильтра и за дополнительным фильтром, определения эффективной энергии Eef1 пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и эффективной энергии Eef2 пучка, подвергшегося фильтрации излучателя и заданной толщины d дополнительного фильтра, позволяет путем решения системы уравнений (3) найти величину анодного напряжения и собственную суммарную фильтрацию рентгеновского излучателя. Это выгодно отличает предлагаемый способ от указанного прототипа, так как приводит к уменьшению трудоемкости способа и исключению влияния точности аппроксимации зависимости ослабления потока рентгеновского излучения от толщины фильтра и определения слоя половинного ослабления.
Класс H05G1/26 измерение, регулирование, защита