Способ радиационной вычислительной томографии

(54) (57) СПОСЛИТЕЛЫ 1 ОИ ТОМпо плотностиоблучение исслхроматическимили гамма-иэл Б РАДИАЦИОННО ГРАФИИ неодно бъектов, вклю едуемого объе пучком рентге ВЫЧИ одных ающю та полиовского ения по заданной со ектори вокупнос и аци опреде мых де режимом, относителькто ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕП.:НИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(21) 2962 (22) 18.0 (46) 28.02 (72) 3. 10. С.В.Харди (53) 621. (56) Пате клН 5 КПатент кл. 250-4Патент кл. 250-4 Изобретение относится к области вычислительной радиационной томогра фии и может применяться для неразру шающего контроля внутреннего строения изделий, имеющих значительные и репады плотности в исследуемом сече нии.Известен способ радиационной вычислительной томографии, заключающийся в том, что производят облучение исследуемого объекта пучком проающего излучения, регистрируют р шедшее через объект излучение и совокупности траекторий, расположе - ние которых в исследуемом объектеляется количеством используе 2прошедшего по каждой траектории через объект излучения, по крайней мере, в двух выделенных, энергетических диапазонах, преобразование зарегистрированного излучения в электрические сигналы, обработку полученных сигналов в ЗВИ, получение томограммы слоя исследуемого объекта в каждом энергетическом диапазоне и построение составной томограммы, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности исследования объектов дополнительно Формируют сигналы, характеризующие координаты зон переада плотности исследуемого объекта, по сформированным сигналам производят р яэку зон полученных томограмм, после чего осуществляют Формирование. составной томограммы иэ выбранных стей полученных томограмм ного перемещения источника и детекторов, усиливают зарегистрированные сигналы, преобразуют их к в 1 ду, удобному для цифровой обработки,обрабатывают в ЗВМ и Формируют томографическое изображение на дисплее.Известный способ не позволяет получить высококачественное томографическое изображение сечений объектов, имеющих значительные перепады по плотности в исследуемых сечениях.Известен способ радиационной вычислительной томографий, включающий облучение последуемого объекта полироматическим пучком рентгеновского ли гамма-излучения по заданной сов упности траекторий, регистрацию прперепадом по плотности оптимальнымс точки зрения информативности является раздельный просмотр томограммдля каждого энергетического диапазона регистрации с целью исследованиятой области, которая хорошо выявляется в данном энергетическом диапазоне.При формировании же составной томограммы ее информативность с точкизрения выявления деталей структурыкаждой области объекта уменьшается,тогда как в случае раздельного анализа двух томограмм увеличиваетсявремя исследования,Цель изобретения - повышение эффективности исследования объектов.Согласно изобретению поставленнаяцель достигается тем, что в способе 50 55 шедшего по каждой траектории через объект излучения, по крайней мере, в двух выделенных энергетических диапазонах, преобразование зарегистрированного излучения в электрические сигналы, обработку полученных сигналов в ЭВМ и восстановлениеизображения слоя исследуемого объекта по суммарным сигналам от каждого энергетического диапазона регистрации еС помощью этого способа можноулучшить качество гомограммы с точки зрения выявления участков с небольшим перепадом по плотности,Однако известное техническое решение не позволяет получить высококачественную томограмму объектов,имеющих значительные (до порядка)перепады плотности.Наиболее близким техническим решением является способ радиационнойвычислительной томографии, включающий облучение исследуемого объекта 25полихроматическим пучком рентгеновского или гамма-излучения по заданной совокупности траекторий, регистрацию прошедшего по каждой траекториичерез объект излучения, по крайнеймере, в двух выделенных энергетических диапазонах, преобразование зарегистрированного излучения в электрические сигналы, обработку полученных сигналов в ЭВМ, получение томограммы в каждом энергетическом диапазоне и построение составной томограммы,Недостатком известного технического решения является то, что при40исследовании объектов со значительным радиационной вычислительной томографии неоднородных по плотности объектов, включающем облучение исследуемого объекта полихроматическим пучком рентгеновского или гамма-излучения по заданной совокупности траекторий, регистрацию прошедшего по каждой траектории через объект излучения, по крайней мере, в двух выделенных энергетических диапазонах,преобразование зарегистрированного излучения в электрические сигналы, обработку полученных сигналов в ЭВМ,получение томограммы в каждом энергетическом диапазоне и построение состайной томограммы, дополнительно формируют сигналы, характеризующие координаты зон перепада плотности исследуемого объекта, по сформированным сигналам производят привязку зон полученных томограмм, после чего осуществляют формирование составной томограммы из выбранных частей полученных томограмм.На фиг.1 показана блок-схема одного канала регистрации вычислительного томографа; на фиг.2 - блок-схема устройства выделения координат зон перепада плотности; на фиг, 3 - схема ячейки памяти ЭВМ, осуществляющей адресацию для привязки зон томограмм.Способ реализуют следующим образом.Исследуемый объект 1 облучают пучком полихроматического рентгеновского или гамма-излУчения от источника 2 по некоторой совокупности траекторий, определяемой количеством детекторов 3 излучения и режимом относительного перемещения сборки источник-детекторы и исследуемого объекта 1. Регистрация прошедшего через исследуемый объект по каждой из тра - екторий излучения осуществляется в спектрометрическом режиме. В общем случае исследования объектов, имеющих . значительный перепад по плотности, используют регистрацию в трех энергетических диапазонах - двух основных и одном дополнительном. Энергии основных диапазонов выбираются их условия наилучшего выделения деталей внутренней структуры объекта в исследуемом слое в зонах различной плотности, Энергия дополнительного диапазона регистрации выбирается из условия точного выделения зоны перепада плот5 Зд ностей в исследуемом слое. В частности во многих случаях в качестве дополнительного диапазона можно использовать низкоэнергетический основ ной диапазон регистрации.Каждый канал регистрации содержит усилитель 4 и дискриминатор 5.Дискриминаторы 5 основных каналов регистрации подключены к счетчикам б,которые, в свою. очередь, подключены к устройству 7 ввода информации в ЭВМ 8, которая подсоединена к дисплею 9. Дискриминатор 5 вспомогательного канала подключен к устройству 10 выделения координат зон перепада плотности, которое пдоключено к устройству 7 ввода информации в ЭВМ 8, В случае использования в качестве дополнительного диапазона одного из основных диапазонов регистрации, устройство 1 0 вводится в соответст - вующий канал.Устройство 10 выделения координат зон перепада плотности в иссле - дуемом слое объекта содержит интегра тор 11, дискриминатор 12 уровня, к которому подключен источник опорного сигнала 13, Вход дискриминатора уров ня 12 подключен к формирователю индекса границы зоны 14, Выходной сигнал устройства 1 О, возникающий при наличии сигнала по заданному перепаду поступает в индексную часть 15 ячейки памяти ЭВМ, в которой запомнено значение плотности, соответствующее границе эоны перепада (часть ячейки 16). В случае наличия в ячей.ке памяти индекса границы зон (часть ячейки 15) и адреса (часть ячейки 17), адрес используется как координата зоны перепада плотности и для привязки зон томограмм друг к другу, а значение плотности (часть ячейки 16) как значение плотности на границе зон томограмм.Таким образом, в ЭВМ 8 поступают сигналы прохождения излучения через исследуемый объект в двух энергетических диапазонах и координаты зон перепада плотности в исследуемом слое. ЭВМ 8 производит параллельное построение двух отдельных томограмм для каждого иэ энергетических диапазонов с использованием рутинной программы, после чего на основе полученных координат зон перепада ЭВМ производит привязку томограмм друг к дру 4402 1 О 15 20 25 ностью. 55 30 35 40 45 50 гу и Формирует на дисплее иэображение, которое является суперпозициейполученных в каждом энергетическомдиапазоне томограмм, осуществляемойиз частей томограмм, соответствующих наилучшему выделению деталейвнутренней структуры объекта в каждом из энергетических диапазонов. Например, при контроле осесимметричного изделия с плотностью зон 1 и 1 О г/см используются два энергетических диапазона - 50-60 кэВ и 1,2-1,3 МэВ. В случае исследования только в диапазоне 50 - 60 кэВ, зона с плотностью 1 г/см выявляется на томограмме с точностью 2-37., в то время как зона с плотностью 1 О г/см выявляется с точностью меньше 10 - 157. При исследовании только в диапазоне 1,2-1,3 МэВ имеет место обратная картина.В рассмотренном примере данный способ позволяет при координатной привязке зон по сигналам низкоэнергетического диапазона получить томограмму с точностью восстановления по всем зонам около 2-3 .Таким образом, описанный способ обладает следующими достоинствами:изображение каждой зоны по существу Формируется в энергетическом диапазоне, наиболее благоприятном для выявления деталей строения этой зоны по плотности, причем вклад от изображения в другом энергетическом диапазоне для той же зоны может быть легко ослаблен или вообще устранен;- для построения изображения требуется простая операция определения координат зон перепада плотности и привязки томограмм друг к другу,тогда .как сами томограммы строятся стандартным образом в отличие от способа-прототипа, в котором необходимо вводить дополнительную обработку каждого зарегистрированного сигнала;- повышается точность построения томограммы объектов, имеющих зоны со значительно различающейся плотИзобретение может найти применение при промьппленном контроле осесимметричных изделий с зонами, существенно различающимися по плотности, например, в ядерной энергетике.884402 актор Л,Письма Техред я,дидык Корректор М.Варош Заказ ВНИИПИ КНТ И; водственно-изцательскиц комбинат "Патент", г, Ужгор П Гагарина, 10 69 Тираж 396 Государственного комитета и 113035, Москва, Ж Подписноеэобретениям и открытиям приРаушская наб., д, 4/5