УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОРЕНТГЕНОЭЛЕКТРОНОГРАФИИ

Предложенное устройство относится к медицинской технике, точнее к рентгеновской, и предназначено, в первую очередь, для исследования анатомических микропрепаратов, с целью выявления загрязнения биологических объектов тяжелыми металлами.
Известно устройство для микрорентгенографии, содержащее рентгеновскую трубку, закрепленную в рентгенозащитном металлическом кожухе с открытым выходным окном и герметичной камерой с объектом исследования и фотопленкой, расположенными в зоне выходного окна. Камера герметично соединена с кожухом, оснащенным вакуумным отсосом (Recourt A. Contact microradiography below 1 kv. X-ray microscopy and microradiography, New York, 1957, s. 475-483 [1]).
Однако, аналог [1] не позволяет проведения микрорентгеноэлектронографии. При рентгеноэлектронографии изображение получается за счет фотоэлектронов, освобожденных из атома вещества рентгеновским излучением. Оно отличается от теневого изображения, полученного при обычной рентгенографии, так как формируется высокоэнергичными электронами, выбитыми из вещества рентгеновскими квантами.
Известно устройство для микроэлектронографии, содержащее излучатель с рентгеновской трубкой, коллимирующий тубус с медным фильтром толщиной 2-5 мм, соединенный с рентгеновским генератором и пультом управления, а также светонепроницаемую кассету с рентгенопрозрачной крышкой, внутри которой находятся фотопленка, объект исследования и отполированная свинцовая пластинка (С.А. Буров, В.И. Мещеркин Микрорентгенография биологических объектов. -: Издательство Саратовского университета, 1977. - С. 44 [2]). Пройдя через пленку и объект исследования, например тонкий анатомический препарат, рентгеновское излучение попадает на свинцовую пластинку и вырывает из нее электроны, которые, пройдя через исследуемый объект, частично поглотятся в нем. Оставшаяся их часть приведет к появлению на эмульсии соответствующего изображения. Недостатком аналога [2] является то, что с помощью этого устройства могут быть исследованы только сверхтонкие объекты, толщиной не более 100 мкм.
Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является устройство для микрорентгеноэлектронографии, содержащее излучатель с рентгеновской трубкой, коллимирующий тубус с медным фильтром толщиной 2-5 мм, соединенный с рентгеновским генератором и пультом управления, а также светонепроницаемую кассету с рентгенопрозрачной крышкой, внутри которой находятся фотоматериал, содержащий светопрозрачную подложку и эмульсионный слой, к которому примыкает объект исследования, со стороны основания кассеты (С.А. Буров, В.И. Мещеркин Микрорентгенография биологических объектов. -: Издательство Саратовского университета, 1977. - С. 44-45 [3]). В данном устройстве изображение формируется фотоэлектронами, эмитируемыми из объекта исследования рентгеновскими лучами. Здесь толщина объекта исследования не ограничивается, но во всех случаях на снимке отображается только непосредственно прижатый к фотоэмульсии слой вещества толщиной 0,5-0,1 мм. Наиболее интенсивными тенями на этом снимке будут отображаться те участки поверхности объекта, где находятся элементы с высоким атомным номером.
При рентгеноэлектронографии следует учитывать, что фотографическим действием обладают не только фотоэлектроны, но и рентгеновские лучи. Поэтому необходимо принимать соответствующие меры с тем, чтобы свести к минимуму действие этих лучей на эмульсионный слой фотоматериала. Прежде всего, нужно использовать малочувствительные к рентгеновскому излучению мелкозернистые, тонкоэмульсионные односторонние технические фотоматериалы (пленки или пластинки) типа «Микрат». Далее, следует применять жесткое рентгеновское излучение, которое мало поглощается эмульсионным слоем. С этой целью на рентгеновскую трубку, закрепленную в излучателе, помещенном как можно ближе к объекту исследования, подают напряжение свыше 150 кВ. Перед выходным окном излучателя устанавливают медный фильтр толщиной 2-5 мм, поглощающий мягкую компоненту излучения. Площадь поперечного сечения пучка излучения максимально уменьшают с помощью коллимирующего тубуса.
Недостатком аналога [3], принятого нами в качестве прототипа, является низкая контрастность изображения, вызванная тем, что не все фотоэлектроны, вырванные из атомов объекта исследования рентгеновскими квантами, поглощаются фотоэмульсией.
Целью настоящей работы является улучшение качества изображения объекта исследования путем повышения его контраста.
Техническим результатом полезной модели является расширение арсенала технических средств микрорентгеноэлектронографии. Он достигается тем, что в устройстве для микрорентгеноэлектронографии, содержащем излучатель с рентгеновской трубкой, коллимирующий тубус с медным фильтром толщиной 2-5 мм, соединенный с рентгеновским генератором и пультом управления, а также светонепроницаемую кассету с рентгенопрозрачной крышкой, внутри которой находятся фотоматериал, со светопрозрачной подложкой и эмульсионным слоем, к которому примыкает объект исследования, со стороны основания кассеты, в кассете между светопрозрачной подложкой и эмульсионным слоем фотоматериала нанесен дополнительный слой толщиной 0,1-0,4 мкм из металла с высоким атомным номером, например свинца.
Далее описание сопровождается рисунками и пояснениями к ним.
На фиг. 1 схематично показана конструкция предложенного устройства, а на фиг. 2 - физический принцип его работы.
Устройстве для микрорентгеноэлектронографии, содержит рентгеновский излучатель 1 с рентгеновской трубкой 2, закрепленной в рентгенозащитном кожухе 3, заполненным трансформаторным маслом 4. Рентгеновский излучатель 1 имеет выходное окно, закрытое рентгенопрозрачным стеклом 5, изготовленным, например из плексигласа. Рентгеновский излучатель 1 подключен к рентгеновскому генератору 6, содержащему высоковольтный трансформатор и трансформатор накала. Включение рентгеновского генератора 6 производится рентгенологом с пульта управления 7. Рентгеновский пучок γ с вершиной в действительном фокусе F рентгеновской трубки 2 формируется коллимирующим тубусом 8, оптически сопряженным с выходным окном рентгеновского излучателя 1. В зоне выходного окна излучателя 1 рентгеновский пучок γ перекрыт медным фильтром 9 толщиной 2-5 мм, поглощающим мягкую компоненту рентгеновского излучения.
Объект исследования, например анатомический микропрепарат 10, находится в основании кассеты 11 коробчатой формы, изготовленной из светонепроницаемого материала, например гетинакса. Верхняя поверхность анатомического микропрепарата 10 покрыта фотопластинкой 12, содержащей светопрозрачную стеклянную подложку 13, покрытую, например, путем вакуумного напыления, тонким слоем 14, толщиной 0,1-0,4 мкм, металла с высоким атомным номером, например свинца, на который нанесен эмульсионный слой 15. При этом, эмульсионный слой 15 фотопластинки 12 примыкает к микропрепарату 10. Сверху кассета закрыта рентгенопрозрачной крышкой 16, изготовленной например из гетинакса. В таком собранном состоянии кассета 11 фиксируется рамкой 17, изготовленной, например, из нержавеющей стали.
В рабочем состоянии кассету 11 укладывают на предметном столике 18 и располагают таким образом, чтобы центральный луч ii рентгеновского пучка γ проходил ортогонально к плоскости крышки 16 кассеты 11. При этом торец 19 коллимирующего тубуса 8 должен находиться на расстоянии 20-40 мм от кассеты 11.
На фиг. 2 схематично изображен физический принцип работы устройства.
Здесь цифрами обозначены следующие элементы устройства: 10 - объект исследования (микропрепарат), 11 - кассета, на дно которой помещен микропрепарат, 12 - фотопластинка, 13 - стеклянная светопрозрачная подложка, 14 - тонкий (толщиной 0,1-0,4 мкм) слой металла с высоким атомным номером, например свинца, с атомами 22, который нанесен на стеклянную подложку путем вакуумного напыления, 15 - эмульсионный слой фотопластинки, содержащий зерна 20 бромистого серебра.
Рентгеноэлектронография проводится с целью обнаружения в микропрепарате 10 тяжелых элементов 21, например микрочастиц висмута.
При включении рентгеновского излучателя 1, жесткий рентгеновский пучок γ практически беспрепятственно доходит до микропрепарата 10.
Рентгеновский квант x высокой энергии, пролетая вблизи атома 21 висмута, вырывает из его внешней оболочки высокоэнергичные электроны е, которые, попадая на зерна 20 бромистого серебра, вызывают изменение их оптической плотности. Те электроны e, которые минуют зерна 20, попадают в электрическое поле атомов 22 свинца и выбивают из них вторичные электроны e', которые попадая на зерна 20 бромистого серебра, вызывают их почернение, тем самым повышая контраст изображения.