ДЕТЕКТОР РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Предложенное техническое решение относится к разделу медицинской техники, точнее к цифровым рентгеновским аппаратам, предназначенным для получения диагностических снимков при сканерной съемке, в том числе на компьютерных томографах.
Известен детектор рентгеновского излучения, содержащий щелевой коллиматор с многопроволочной пропорциональной камерой (Белова И.Б., Китаев В.М. Малодозовая цифровая рентгенография. - Орел: Медбиоэкстрем, 2001, С. 29 [1]. Камера представляет собой заполненную смесью газов (ксенон и углекислый газ) многопроволочную систему, на анод и катод которой подается высокое напряжение. Недостатком аналога [1] является его низкое пространственное разрешение (около 0,4 пар линий на мм).
Известен также детектор рентгеновского излучения, содержащий щелевой коллиматор, в створе щелевого канала которого находится линейный матричный приемник полупроводникового типа, каждый из элементов которого содержит сцинтиллятор и светочувствительный слой, соединенный с цифровым преобразователем электрического сигнала (европейский патент №271723 A1, публ. 22.06.1988 [2]).
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является детектор рентгеновского излучения, содержащий оптически сопряженные рентгеновский коллиматор щелевого типа, сцинтиллятор, оптоволоконную шайбу и фотодиод, а также электронную схему усиления и преобразования сигнала (Зеликман М.И. Цифровые системы в медицинской рентгенодиагностике.- М.: Медицина, 2007.- С. 48-50 [3]). Аналог [3] был выбран нами в качестве прототипа.
Оптоволоконная шайба, входящая в конструкцию детектора [3], изготовлена из тяжелого флинта и предназначена для защиты фотодиода от рентгеновского излучения. В тоже время, оптоволоконная шайба сильно поглощает свет, тем самым, уменьшая полезный сигнал, что приводит к потере чувствительности детектора.
Технический результат полезной модели выражается в увеличении чувствительности детектора за счет изменения его конструкции. Он достигается тем, что в детекторе рентгеновского излучения, содержащем оптически сопряженные рентгеновский коллиматор щелевого типа, сцинтиллятор, и фоторегистратор, а также электронную схему усиления и преобразования сигнала, сцинтиллятор выполнен в форме прямоугольного параллепипеда, верхняя грань которого входит в щелевой канал рентгеновского коллиматора на глубину 0,5-1,0 мм, причем нижняя грань сцинтиллятора покрыта светоотражающим слоем с внутренней зеркальной поверхностью, а в качестве фоторегистратора используются два фотодиода, примыкающих к боковым граням сцинтиллятора, проходящим параллельно щелевому каналу коллиматора, при этом фотодиоды электрически соединены между собой взаимно параллельно.
Далее описание сопровождается рисунками и пояснениями к ним.
На фиг. 1 показана конструкция предлагаемого детектора рентгеновского излучения, а на фиг. 2 - его вид сверху (по стрелке А фиг. 1).
Детектор рентгеновского излучения имеет рентгеновский коллиматор 1 щелевого типа с двумя губками 2 и 3, изготовленными из металла с высоким атомным номером, например свинца в форме плоскопараллельных пластин, закрепленных взаимно параллельно. Между губками 2 и 3 проходит щелевой канал 4, в основании которого закреплен сцинтиллятор 5. Сцинтиллятор 5 выполнен в форме прямоугольного параллепипеда. Верхняя грань сцинтиллятора 5 входит в щелевой канал на глубину 0,5-1,0 мм. Нижняя грань сцинтиллятора 5 покрыта светоотражающим слоем с внутренней зеркальной поверхностью 6. С внешней стороны зеркальной поверхности 6 находится защитный слой 7. В детекторе в качестве фоторегистратора используются два однотипных фотодиода 8 и 9 известной конструкции, примыкающих к боковым граням сцинтиллятора 5, проходящим параллельно щелевому каналу 4 коллиматора 1. Каждый фотодиод 8 и 9 содержит корпус 10, изготовленный из диэлектрика, например гетинакса, внутри которого находится нижний электрод 11, изготовленный из стали, покрытый слоем селена 12 с дырочной проводимостью (p), над которым находится верхний электрод 13. Цифрой 14 отмечена p-n переход. Детекторы 8 и 9 соединены взаимно параллельно и подключены к усилителю 15, выход которого соединен с аналого-цифровым преобразователем 16, сигнал от которого поступает в блок 17 формирования цифровой матрицы рентгеновского изображения, куда также поступают электрические сигналы 18 от аналогичных детекторов, образующих линейку детекторов (фиг. 2), которая используется в рентгеновских аппаратах сканирующего типа.
При включении рентгеновского аппарата (на фиг не показан) под действием рентгеновских квантов f, прошедших через щелевой канал 4, внутри сцинтиллятора 5 возникают световые вспышки l (люминесценция). Фотоны видимого света l, попадая в фотодиод 8, 9, преобразуются в электрический сигнал, который после усиления и преобразования поступает в блок 17 формирования цифровой матрицы изображения. Фотоны видимого света l', отразившись от зеркальной поверхности 6, также попадают в фотодиоды 8 и 9, усиливая электрический сигнал.
Предлагаемая конструкция, как минимум, в два раза повышает чувствительность детектора рентгеновского излучения, по сравнению с прототипом.