ДЕТЕКТОР РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Предложенное устройство относится к разделу медицинской техники, точнее к рентгеновской, и предназначено, в первую очередь, для комплектации рентгеновских дозиметров и экспонометров. Кроме того, оно может быть использовано в приборах для юстировки линейных рентгеновских томографов и рентгеновских аппаратов для томосинтеза.
Известен детектор рентгеновского излучения, содержащий коллиматор и сцинтиллятор, соединенный через оптоволоконную шайбу с фотодиодом (Зеликман М.И. Цифровые системы в медицинской рентгенодиагностике. - М: Медицина, 2007. - С. 46-49 [1]).
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является детектор рентгеновского излучения, содержащий коллиматор, кристаллический сцинтиллятор и фотодиод со светочувствительным слоем, примыкающим к сцинтиллятору, соединенный с цифровым преобразователем электрического сигнала, подключенным к индикатору (европейский патент №271723 А1, публ. 22.06.1988 [2]).
Аналог [2] был выбран нами в качестве прототипа. Он используется для цифровой рентгенографии.
Недостатком прототипа [2] является его низкая чувствительность, что не позволяет его использовать в дозиметрах для измерения эквивалентной дозы. Поэтому в рентгенологии для измерения эквивалентной дозы используются дозиметры с ФЭУ, которые отличаются своей сложностью и дороговизной.
Целью настоящей работы является повышение чувствительности рентгеновского детектора сцинтилляционного типа.
Технический результат полезной модели выражается в расширении арсенала рентгеновских детекторов сцинтилляционного типа для рентгенодозиметрии. Он достигается тем, что в детекторе рентгеновского излучения, содержащем коллиматор, кристаллический сцинтиллятор и фотодиод со светочувствительным слоем, соединенный с цифровым преобразователем электрического сигнала, подключенным к индикатору, кристаллы сцинтиллятора равномерно введены в светочувствительный слой фотодиода.
Далее описание полезной модели сопровождается рисунками и пояснениями к ним. На фиг. 1 показана конструкция детектора (вид сбоку в разрезе), на фиг. 2 дано сечение А-А фиг. 1.
Детектор рентгеновского излучения содержит коллиматор 1, выполненный из материала с высоким атомным номером, например вольфрама. Внутри коллиматора 1 закреплен фотодиод 2 со светочувствительным слоем 3, например селеновым. Непосредственно в светочувствительный слой 3 введены кристаллы сцинтиллятора 4, например кристаллы гадолиния, который имеет высокую светоотдачу при облучении рентгеновскими лучами. Кристаллы сцинтиллятора 4 равномерно распределены в слое 3, как показано на фиг. 2. Нижний торец коллиматора 1 закрыт пробкой 5, через которую проходит токопровод 6, соединяющий фотодиод 2 с цифровым преобразователем электрического сигнала 7, в состав которого входит усилитель и аналого-цифровой преобразователь. Цифровой преобразователь электрического сигнала 7 подключен к индикатору 8. Коллиматор 1 определяет размер рентгеновского пучка у, воздействующего на фотодиод 2. От окружающего света светочувствительный слой 3 фотодиода 2 защищен стенкой 9 корпуса фотодиода 2, выполненной из рентгенопрозрачного и светонепроницаемого материала, например алюминия.
При облучении кристалла сцинтиллятора 4 рентгеновскими квантами, он генерирует электромагнитное излучение в диапазоне видимого спектра, которое распространяется изотропно. При этом фронт светового излучения от кристалла сцинтиллятора 4 имеет форму шаровой сферы площадью:
1
2
S=4πR,
где R - радиус световой сферы.
1
При расположении кристалла сцинтиллятора 4 внутри светочувствительного слоя 3, все фотоны световой сферы S воздействуют на частицы светочувствительного слоя 3, окружающие кристалл 4.
В прототипе кристаллический сцинтиллятор находится с внешней стороны светочувствительного слоя (кристаллы сцинтиллятора примыкают к светочувствительному слою фотодиода), поэтому в этом случае площадь световой поверхности возбужденного кристалла сцинтиллятора будет равна:
2
2
S=2πR.
1
2
S>S, поэтому чувствительность предложенного детектора будет в два раза выше, чем у прототипа.