Tomograful industrial

G01N23 / 04 - urmată de achiziția imaginii (microscoape electronice H01J)


Proprietarii brevetului RU 2431825:

Open Joint Stock Company "Centrul Federal de Cercetare și Producție" Altai "(RU)

Utilizare: pentru studiul obiectelor industriale care utilizează tomografie cu raze X. Esența: este că scanerul industrial cuprinde o sursă de scaner bremsstrahlung tare că doar o mișcare de rotație unitate detector, calculatorul de control, software-ul, sursa de radiație este plasată pe obiect la o distanță, oferind fascicul ventilator secțiune radiație jumătate obiect de suprapunere de centrul de rotație la periferie. Rezultatul tehnic: furnizarea de posibilitatea de a crea Tomografe industriale care să permită, menținând în același timp rezultatele funcționale (calitatea tomogram și momentul primirii sale), pentru a reduce numărul de elemente din unitatea de detecție realizând în același timp compact Imager în ansamblu și îmbunătățirea fiabilității obiectului cercetării prin eliminarea erorilor din suporturile pe care un obiect este plasat. 4-il.

Invenția se referă la domeniul cercetării obiectelor industriale cu ajutorul energiei cu raze X, și anume la tomografii industriale din a treia generație.

În tomografia industrială se folosesc în principal tomografii ale celei de-a doua și a treia generații, deoarece cerințele privind viteza de încărcare și scanare a radiațiilor sunt, în majoritatea cazurilor, mai puțin semnificative.

Prima tomografie de generație nu este utilizată din cauza unei performanțe prea scăzute. Tomografiile celei de-a doua generații sunt destul de eficiente, dar mai complicate mecanic decât tomografiile de a treia generație, deoarece necesită rotație și mișcare translatoare atunci când scanează un strat. Schema de scanare a tomografului din a treia generație este prezentată în fig. Banda de radiații a ventilatorului acoperă întreaga secțiune a obiectului tomografizat. Procesul de scanare constă doar în rotirea sistemului detector-sursă în raport cu obiectul, ceea ce echivalează cu rotirea obiectului cu detectoare fixe și o sursă.

Atunci când imagistica obiecte de mari dimensiuni utilizate surse greu bremsstrahlung - acceleratoare de electroni cu energii de până la 10-20 MeV. Partea principală a grinzii bremsstrahlung este concentrată într-un con, unghiul soluției scade odată cu creșterea energiei electronilor. Astfel, electronii cu o energie a soluției fasciculului 10 MeV recomandată pentru radiografia este 12-15 °, iar la 20 MeV - aproximativ de 2 ori mai mult. Pentru a realiza o iradiere Tomografe 3a câmp generație de 1 m este necesară pentru a poziționa sursa de radiație bremsstrahlung cu o energie de 10 MeV la o distanță de 5 m de centrul obiectului, iar la 20 MeV, respectiv, 10 m. Linia detector trebuie să înregistreze fasciculul ventilator radiații care se întinde pe întreaga secțiune obiect. Pentru a obține o tomogramă cu dimensiunea N × N pixeli, vor fi necesare detectoare N. Prin urmare, tomografie cu greu prototip sursa bremsstrahlung este destul de voluminos și având un număr mare de detectoare.

În plus, când tomografia obiectelor de dimensiuni mari, în cazul amplasării lor orizontală, de la suporți în timpul investigației, există erori în înregistrarea radiației fasciculului ventilatorului.

Obiectul prezentei invenții este de a furniza un Tomografe industrial care să permită, menținând în același timp rezultatele funcționale (calitate tomogram și timpul de primire) la nivel de prototip, pentru a reduce numărul de elemente din unitatea de detectare realizând în același timp compact imager în ansamblu și îmbunătățirea fiabilității obiectului cercetării prin eliminarea erorilor din suporturile, pe care este amplasat obiectul.

Să considerăm Tomografe propus, în care fasciculul ventilator nu acoperă toate obiect secțiune transversală, dar numai jumătate (2). Scanarea se face rotind subiectul la 360 °. Evident, într-un singur rând, este disponibil un set complet de date pentru reconstrucția tomogramei. Datele obținute pot fi reambalate proiecțiilor fasciculului ventilator paralel și apoi reconstrui tomogram. Tomograful a propus redus la jumătate numărul de detectoare la aceeași rezoluție și reduce cu jumătate din distanța de la sursa la centrul obiectului. Timpul de scanare al unui strat este de asemenea redus. Tomograful prototip pe rotație se obține un set dublu de date, la fel ca în propuse - unic, ci ca urmare a aproximarea în intensitatea sursei crește de 2 ori până la 4 ori, permițând o creștere de 4 ori a ratei de scanare.

Pentru a stabili aceleași statistici în tomograful propus, va dura o jumătate de timp. În plus, tomograful propus elimină influența elementelor scanerului. Motivația privind viteza de scanare este valabilă dacă fasciculul ventilatorului are aceeași intensitate în toate direcțiile. De fapt, un fascicul de accelerator țintă bremsstrahlung are distribuția unghiulară și energie care a determinat destul de exact prin următoarea expresie (VP Kovalev acceleratoare de electroni de emisie secundar - Atom izdat M., 1979. -. 198 p) .:

unde k - energia fotonilor emiși (în continuare energia este exprimată în unități adimensionale, normalizate la energia de repaus a electronilor) E0 - energia inițială a electronilor, t - grosimea țintă (cm), ω0 - reducerea unghiului de împrăștiere: (θ - unghiul dintre direcțiile de fotoni și electronul incidente), n - numărul de electroni incidente, N0 - numărul de atomi per 1 cm3 de țintă, ρ - densitatea țintă, g / cm 3. μ - coeficientul liniar de atenuare a fotonilor în materialul țintă; - caracteristica materialului țintă (wolfram), t „- valoare apropiată de grosimea țintă optimă (pentru tungsten t'≈2,5 g / cm2).

Figura 3 prezintă dependența angulară a intensității bremsstrahlung generată de o țintă de tungsten de electroni cu o energie de 10 MeV, obținută prin formula (1). Conform figurii, modelul de intensitate este extins înainte, iar pentru raze distanțate de centru cu ± 10 °, intensitatea este redusă la jumătate.

Cea mai mare eroare statistică în măsurarea datelor de proiecție este obținută pentru razele care trec prin centrul obiectului, deoarece aici grosimea obiectului este maximă și apare cea mai mare absorbție a radiației. În tomograful propus, partea fasciculului trece prin centrul, care nu are o intensitate maximă. Pentru a estima timpul de scanare, este necesar să se ia în considerare modificarea intensității fasciculului (în tranziția de la tomograful prototip la cel propus), tocmai pentru ca fasciculul să treacă prin centru. Să presupunem că intensitatea la marginea fazei ventilatorului este jumătate față de cea din centru. Apoi, când sursa se apropie de 2 ori, intensitatea radiației înregistrate va crește cu un factor de 4 atât pentru fascicul de margine al ventilatorului, cât și pentru cel central. Dar acum nu raza centrală a ventilatorului trece prin centrul obiectului, ci unul extrem. Intensitatea razei care trece prin centrul obiectului va fi de 2 ori mai mare decât în ​​tomograful analogic. Prin urmare, pentru a obține o tomogramă cu aceeași eroare statistică (un set de date dublu), tomograful propus va necesita același timp ca tomograful prototip.

Fascicolul bremsstrahlung cu soluție plin 15 ° betatron crab 3 la periferia intensitate este redusă de 1,7 ori. În cazul în care fasciculul este utilizat cu o astfel de soluție Tomografe prototip și propuse, ultimul număr de detectoare va fi de 2 ori mai mici ca distanța de la sursă la centrul obiectului, timpul necesar pentru a scana mai mici pentru aceleași tomogramelor de calitate.

Pentru a testa eficiența algoritmului tomogram reconstrucție conform cu detecție iradierea cu fascicul ventilator cu jumătate câmp de program de simulare pe calculator a fost dezvoltat, care include formarea datelor de proiecție, în formă de evantai proiecție reambalarea jumătate în paralel, calcul și vizualizare tomogram. 4 prezintă tomogram obținute din datele de fascicul paralel (A), ventilatorul (B) și jumătate a ventilatorului (V). În primul caz, reconstrucția realizată prin metoda filtrate din spate proiecții de proiecție paralele (Introducere în imagistica modernă / Editat de Thorn și KS Sinkova MV -. Kiev, Naukova Dumka, 1983 - .. 231) al doilea - de proiecții filtrate ventilator backprojection (ibid), în al treilea caz jumătate efectuate proiecții fasciculului ventilator reambalare paralel cu reconstrucție ulterioară, la fel ca în primul paragraf. Nu există nicio diferență semnificativă în calitatea tomogramelor.

Astfel, putem trage următoarele concluzii: tomograful propuse în comparație cu stadiul cunoscut al tehnicii este de două ori număr redus de detectoare și de două ori distanța de la sursa centrului de studiu tomografiruemogo obiect menținând în același timp calitatea timpului tomogram și scanare și de asemenea crește acuratețea prin eliminarea influenței elementelor scaner cu o poziție orizontală a obiectului de monitorizare.

scanner industrial care cuprinde o sursă de scaner bremsstrahlung tare că doar o mișcare de rotație, unitatea de detectare, software-ul de calculator de control, caracterizat prin aceea că sursa de radiație este situată pe obiectul din regiune, oferind o suprapunere de radiație cu fascicul ventilator semiprofil a obiectului din centrul de rotație spre periferie .







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: