Патент на изобретение №2367122

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АНОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКЕ И СОБСТВЕННОЙ СУММАРНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ

(57) Реферат:

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 E_ef1 пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и эффективную энергию E_ef2 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.

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 E_ef1 пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и эффективную энергию E_ef2 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.

Способ измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя основан на известной связи трех величин, а именно: анодного напряжения U_a на рентгеновской трубке, эффективной энергии E_ef рентгеновского излучения и толщины d_f 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).

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 µ_m 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 U_a, определяют эффективную энергию E_ef1 пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и эффективную энергию

E_ef2 пучка, подвергшегося фильтрации излучателя и известной толщины d ступенчатого фильтра. В первом случае общая толщина фильтра d_f 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 E_ef1, E_ef2 и d дает возможность решить систему уравнений (3) и тем самым найти величину анодного напряжения U_a 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 E_ef1 пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и эффективной энергии E_ef2 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.

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 E_ef2 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.