Способ визуализации рентгеновского изображения и фотоэлектронное устройство для визуализации рентгеновского изображения

(192 022 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 31 2 Н 01 д 31 48 ГОСУДАРСТВЕН ПО ДЕЛАМ ИЭ НОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИОПИСАНИЕ .ИЗОБРЕТ ЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСНОМ ий инстиприРеволюции Знамени м.С.М.Кио-оптители 2-144.ние в нау 1970,с Х(71) Научно-исследовательстут электронной интроскопиТомском ордена Октябрьскойи ордена Трудового Красногполитехническом институтерова(54) СПОСОБ ВИЗУАЛИЗАЦИИ РЕНТГЕНОВ КОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ И ФОТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ РЕНТГЕ :НОВСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ.(57)1. Способ визуализации рентге новского иэображения, состоящий в том, что для зарядки полупроводникового слоя мишени его облучают электронным потоком путем подачи положительного потенциала относительно като да на металлический слой мишени и облучают мишень преобразуемым рентгеновским изображением, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества иэображения за счет повышения эффективности преобра" зования и.отношения сигнал/шум преобразованного изображения, для модуляции потока электронов при прохождении его через отверстия мишени на металлический слой мишени по-дают отрицательный импульс напряжениями и одновременно на электрод приемного индикаторного элемента подают положительный импульс напряжения, облучают мишень равномерным потоком электронов, а прошедший сквозь мишень поток электронов направляют на прием-а ный элемент для преобразования в види ,мое иэображение или видеосигнал.1008818 510 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем,что, с целью исключения влияния саморазряда мишени темновым током, на металлический слой мишени подают отрицательный. импульс напряжения, амплитуда которого изменяется по экспоненциальному закону с постоянной времени, равной постоянной времени разряда необлученной мишени.3. Фотоэлектронное устройство для визуализации рентгеновского иэображения, содержащее вакуумированную колбу, в которой последовательно Изобретение Относится к электронной технике, в частности к визуализации рентгеновского изображения,Известен способ визуализации рентгеновского изображения, реализоованный 5 в рентгеновском электрооптическом преобразователе (РЭОПе), согласно . которому рентгеновское изображение вначале преобразуют в слабое свето-. вое изображение с помощью слоя люмино фора, затем световое изображение преобразуют в электронное изображение с помощью фотокатода, нанесенного непосредственно на слой люминофора, затем с помощью электрического поля, приложенного между фото- катодом и выходным экраном, ускоряют электронное изображение, т. е. усиливают его по мощности, фокусируют на выходной экран, с помощью которого электронное иэображение 20 вновь преобразуют в световое 111 .Данный способ имеет следующие недостатки: толщина входного слоя люминатора мала, так как он не прозрачен для собственного излуче ния и, как следствие, малая часть подающего рентгеновского излучения поглощается в слое люминофора и преобразуется в свет, квантовый выход внешнего Фотоэффекта всегда 30 существенно меньше единицы, обычно он 0,1 - 0,2; конверсионная эффективность люминофора в зависимости от типа люминофора изменяется-в пределах 0,08 - 0,25, 35В результате указанных причин КПД входного преобразоватеЛя, преобразующего энергию рентгеновского иэображения в электронное изображениенизкий.Найболее близким к предлагаемому 40 по технической сущности является способ визуализации рентгеновского изображения, состоящий в том, что для зарядки полупроводникового слоя мишени его облучают электронным по током, подавая положительный потенрасположены катод, фокусирующие электроды, сетка мишени и мишень, выполненная из полупроводникового и металлического слоев, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью улучшения качества изображения эа,счет повышения эффективности преобразования и отношения сигнал/шум, в мишени выполнены сквозные отверстия, а за мишеньюсо стороны, противоположной катоду,размещена система электродов дляпреобразования электронного потокав видеосигнал или видимое изображение. циал относительно катода на металлический слой мишени и облучают мишень преобразуемым рентгеновскимизображением 2,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсятакже фотоэлектронное устройстводля визуализации рентгеновскогоиэображения, содержащее вакуумированную колбу, в которой последовательно расположены катод, Фокусирующие электроды, сетка мишени и мишень, выполненная из полупроводникового и металлического слоев 2 .Недостатком Известного способаявляется то, что,видеосигнал усиливают с помощью видеоусилителя. Приэтом собственные шумы видеоусилителя в значительной мере ограничивают чувствительность такой рентгенотелевизионнбй установки. Причемв данном случае видеосигнал образуется током дозарядки мишени и поэтому не может превышать по величинезаряд, накопленный на элементарномучастке мишени, соответствующем одно.му элементу разложения, т. е.аф СаОс - - где 1 с - ток сигнала;С - емкость элементарногоучастка мишени;60 - глубина потенциальногорельефа;- время коммутации элементарного участка мишени.Таким образом, ток сигнала рентгенВидикона оказывается пропорциональным емкости С, которая уменьшается сувеличением толщины полупроводникового слоя. Следовательно, в рентгенвидиконе толщину полупроводниковогослоя нельзя брать большой, так какпри этом уменьшается ток сигнала,в то же время для повышения эффективности поглощения излучения необходимо увеличивать толщину мишени.1008818 5 10 ный слой экран и диаграммы 15 напряжения на металлизированном слое экрана.Способ осуществляется следующим 15 образомЦикл начинается с подачи на металлический слой б мишени положительного напряжения по величине меньшего,чем первый критический потенциал полупроводникового материала мишени,при этом коэффициент вторичной эмиссии мишени для электронов катодаменьше единицы и равновесным потенциалом для левой стороны мишени является потенциал катода.25 Затем мишень облучают потокоммедленных электронов, испускаемыхкатодом 2 в течение длительности положительного импульса. В результатеосаждения электронов потенциал ле вой стороны мишени понижается допотенциала катода (диаграмма 12), атем самым емкость мишени заряжают .отрицательно (диаграмма 13 ) на величину положительного напряжения приложенного кметаллическому слою мишени. При этом экран не светится,поскольку отсутствует ускоряющеенапряжение. По мере зарядки мишени все большая часть электронов отражается от мишени и стекает на 40 сетку мишени и к концу импульса электроны практически не попадают намишень.Затем подают на металлическийслой мишени отрицательный импульс, 45 напряжения, при этом снижается потенциал как правой, так и левой сторонымишени диаграммы 11 и 12Причемпотенциал левой стороны мишени становится отрицательным (диаграмма 12), 50 Одновременно на металлизированныйслой экрана подают положительный импульс напряжения диаграмма 15), однако сразу после подачи положительного импульса электроны не проходят в отверстия мишени и ток на "металлизированном слое экрана отсутствует (диаграмма 14), экран несветится. Отсутствует и ток на мишень,так как она имеет относительно катода отрицательный потенциал. Полу проводниковый слой мишени начинает разряжаться. Вследствие действиярентгеновского излучения для разныхучастков полупроводникового слояпостоянная . времени оказывается раз личной, На диаграммах 12 и 13 привеИсходя из компромисса между этимидвумя противоречивыми условиями,обычно выбирают толщину полупроводникового слоя мишени 50 - 300 мкм.,Приэтом рентгенвидикон эффективно может работать только при напряжениина рентгеновской трубке й 150 кВи при просвечивании малых толщин.Цель изобретения - улучшение качества изображения за счет повышения эффективности преобразования иотношения сигнал/шум преобразованного изображения.Указанная цель достигается тем,что согласно способу визуализациирентгеновского изображения, состоящему в том, что для зарядки полупроводникового слоя мишени его облучают электронным потоком электронов,подавая пбложительный потенциал относительно катода на металлическийслой мишени, и облучают мишень преобразуемым рентгеновским изображением, для модуляции потока электронов при прохождении его через отверстия мишени на металлический слоймишени подают отрицательный импульснапряжения и одновременно на электрод приемного индикаторного элемен.та подают положительный импульс напряжения, облучают мищень равномер"ным потоком электронов, а прошедшийсквозь мишень поток электронов направляют на приемный элемент дляпреобразования в видимое изображениеили видеосигнал.Кроме того, с целью исключениявлияния саморазряда мишени темновымтоком на металлический слой мишениподают отрицательный иЬуульс напряжения, .амплитуда которого изменяется по экспоненте с постоянной времени,равной постоянной времени разряда ненеоблученной мишени,В фотоэлектронном устройстве длявизуализации рентгеновского изображения, содержащем вакуумированнуюколбу, в которой последовательно распбложены катод, фокусирующие электроды, сетка мишени и мишень, выполненная из полупроводникового и металлического слоев, в мишени выполненысквозные отверстия, а за мишенью состороны,. противоположной катоду, размещена система электродов, преобразующая электронный поток в видеосигнал или видимое изображение.На фиг. 1 схематически изображенопредлагаемое устройство, выполненноев виде РЭОПа, в котором может бытьреализован способ; на фиг. 2 - диаграммы напряжений и токов, поясняющие способ.:Устройство содержит вакуумнуюколбу 1 катод 2, сетку 3 мишени,мишень 4, которая состоит из полупроводникового слоя 5 и металлического слоя б, фокусирующие электроды 7, экран 8, металлизированный слой 9 экрана и люминесцентный слой 10 экрана.На фиг, 2 обозначеныг диаграммы 11 изменения напряжения на металлическом слое мишени, диаграммы 12 изменения напряжения. на левой стороне полупроводникового слоя мишени, диаграммы 13 изменения напряжения на емкости полупроводникового слоя мишени, диаграммы 14 изменения тока через отверстия в мишени на металлизирован 1008818может быть больше первого критического потенциала полупроводникового слоя мишени, соответственно больше будет начальный заряд на полупровод,никовом слое мишени и, как следствие большая глубина потенциального рельефа на мишени.Кроме того, фотоэлектронное устройство для визуализации рентгеновского изображения может быть выполнено в виде передающей телевизионной трубки,когда перед мишенью установлен электронный прожектор с системой сканирования электронного луча, а за мишенью со стороны, противоположной катоду, размещена система электродов, преобразующая электронный поток в видеосигнал.Преимуществом предлагаемого устройства в виде передающей телевизионной трубки является уменьшение степени облучения рентгеновским излучением обслуживающего установку персонала.Толщину полупроводникового слоя при использовании предлагаемого спо,соба можно взять существенно больше, чем в известном способе, так как сигнальный заряд образуется путем модуляции электронного потока потенциалом мишени, который при воспроизведении не снймается, Модулируемый заряд в этом случае может быть больше, чем заряд, накопленный на мишени, т. е. возможно усиление иэображения по току. Увеличение толщины мишени позволяет преобразовать большую часть подающего излучения, т. е. повысить эффективность преобразования.Моделированное электронное изображение, прошедшее через мишень, в дальнейшем усиливается по мощности путем ускорения электрическим полем.В предлагаемом способе возможно повышение контраста изображения путем увеличения амплитуды отрицательного импульса, подаваемого во времени воспроизведения на металлический слой мишени при одновременном увеличении амплитуды экспоненциального положительного импульса, подаваемого во время зарядки мишени,1008818 Составитель Е. Пуследактор Ю. Ковач Техред М.Костик Корректор В. Бутя Подписное илиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Закаэ 2349/б 3 Тираж 701 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушомитета открыт кая наб