СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АНОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКЕ И СОБСТВЕННОЙ СУММАРНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ
METHOD OF MEASURING ANODE VOLTAGE ACROSS X-RAY TUBE AND TOTAL INTRINSIC TOTAL FILTRATION OF X-RAY EMITTER

Предлагаемый способ предназначен для использования в рентгеновских визуализирующих системах, в частности в рентгенографических устройствах для медицинской диагностики.
1/2
1
1/2
2
Наиболее близким по технической сущности является способ измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя (Патент РФ №2286654, опубл. 27.10.2006. Бюл. №30). Этот способ заключается в том, что за один снимок, то есть при постоянной величине анодного напряжения, пропускают рентгеновское излучение через ступенчатый фильтр, регистрируют интенсивность излучения вне фильтра и под каждой ступенькой фильтра с помощью позиционно-чувствительного детектора, аппроксимируют по полученным дискретным данным зависимость ослабления потока рентгеновского излучения от толщины фильтра, определяют слой половинного ослабления (Δ) пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и слой половинного ослабления (Δ) пучка, подвергшегося фильтрации излучателя и заданной толщины d ступенчатого фильтра, и путем решения системы уравнений  находят величину анодного напряжения
a
Σ
U и собственную суммарную фильтрацию d рентгеновского излучателя.
Данный способ обладает большой погрешностью, так как результат измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя этим способом зависит от точности аппроксимации зависимости ослабления потока рентгеновского излучения от толщины фильтра и определения слоя половинного ослабления. Кроме того, эти операции являются достаточно трудоемкими.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности и уменьшение трудоемкости измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя за счет исключения операций аппроксимации зависимости ослабления потока рентгеновского излучения от толщины фильтра и определения слоя половинного ослабления.
ef1
ef2
a
Σ
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, достигается тем, что в известном способе измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке, заключающемся в том, что за один снимок, то есть при постоянной величине анодного напряжения, пропускают рентгеновское излучение через ступенчатый фильтр, регистрируют интенсивность излучения вне фильтра и под каждой ступенькой фильтра с помощью позиционно-чувствительного детектора и по полученным дискретным данным находят величины анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя, по полученным дискретным данным определяют эффективную энергию E пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и эффективную энергию E пучка, подвергшегося фильтрации излучателя и заданной толщины d ступенчатого фильтра, и путем решения системы уравнений  находят величину анодного напряжения U и собственную суммарную фильтрацию d рентгеновского излучателя.
a
ef
f
Способ измерения анодного напряжения на рентгеновской трубке и собственной суммарной фильтрации рентгеновского излучателя основан на известной связи трех величин, а именно: анодного напряжения U на рентгеновской трубке, эффективной энергии E рентгеновского излучения и толщины d предварительного фильтра, через который проходит излучение, при известном материале фильтра:
Вид функции (1) определяется до начала применения способа аппроксимацией известных экспериментальных данных. Например, в работе Рентгенотехника: Справочник. В 2-х кн. Кн.1. / Под общ. ред. В.В.Клюева - М.: Машиностроение, 1992. - С.27, представлены значения эффективной энергии рентгеновского излучения в зависимости от толщины предварительного фильтра и анодного напряжения (таблица 1).
Таблица 1
Эффективная энергия (кэВ) рентгеновского излучения при различных значениях толщины предварительного алюминиевого фильтра и анодного напряжения [Рентгенотехника: Справочник. В 2-х кн. Кн.1. / Под общ. ред. В.В.Клюева - М.: Машиностроение, 1992. - С.27]
Анодное напряжение, кВ
Толщина предварительного фильтра, мм
2
3
4
6
8
10
12
16
20
40
21,5
23,9
26,0
28,6
30,2
31,6
32,6
34,6
36,1
50
22,9
25,8
28,5
31,6
33,4
35,1
36,4
38,7
40,8
60
24,0
27,7
31,0
34,5
37,0
39,0
40,5
43,8
46,2
70
25,2
29,0
32,5
36,5
40,0
42,7
44,4
47,7
50,4
80
26,4
30,2
33,9
38,5
43,0
46,4
48,2
51,6
54,5
90
27,6
31,5
35,6
40,9
46,2
50,1
52,3
55,8
58,9
100
28,4
32,8
37,1
43,2
48,6
52,5
56,2
60,3
63,0
110
29,5
34,4
38,7
45,7
51,8
56,3
60,3
64,5
67,4
120
31,0
36,0
40,5
48,2
55,7
61,0
64,7
68,3
72,1
130
32,0
37,5
44,5
50,6
58,5
64,5
68,0
72,5
76,5
140
33,0
38,9
45,6
53,1
61,7
68,2
72,2
76,8
80,7
150
34,4
40,4
47,3
55,5
65,0
72,1
76,4
81,2
84,8
Используя данные таблицы 1, в математическом программном пакете, например, MathCAD, можно в неявном виде аппроксимировать функцию (1) для нужных диапазонов изменения анодного напряжения и толщины предварительного фильтра.
0
Способ включает регистрацию ослабления потока рентгеновского излучения фильтром из заданного материала, поглощающего это излучение. По полученным данным определяют эффективную энергию рентгеновского излучения. Для этого измеряют интенсивность излучения I за фильтром толщиной x и интенсивность излучения I в отсутствии фильтра, то есть при х=0. Затем, используя известную формулу для ослабления интенсивности при прохождении излучения через фильтр толщиной x из материала с плотностью p [Рентгенотехника: Справочник. В 2-х кн. Кн.1. / Под общ. ред. В.В.Клюева - М.: Машиностроение, 1992. - С.15]
m
определяют массовый коэффициент ослабления µ излучения, по которому находят однозначно связанное с ним табличное значение энергии рентгеновского излучения, используя, например, таблицы, приведенные в работе [Рентгенотехника: Справочник. В 2-х кн. Кн.1. / Под общ. ред. В.В.Клюева - М.: Машиностроение, 1992. - С.16-17]. Найденное значение является определяемой величиной эффективной энергии.
a
ef1
Благодаря использованию ступенчатого фильтра и позиционно-чувствительного детектора, регистрирующего интенсивность излучения вне фильтра и под каждой ступенькой фильтра, по полученным дискретным данным за один снимок, то есть при постоянной величине анодного напряжения U, определяют эффективную энергию E пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и эффективную энергию
ef2
f
Σ
Σ
Eпучка, подвергшегося фильтрации излучателя и известной толщины d ступенчатого фильтра. В первом случае общая толщина фильтра d в выражении (1) равна величине собственной суммарной фильтрации излучателя d, а во втором - сумме собственной суммарной фильтрации излучателя d и известной толщины d ступенчатого фильтра. Используя зависимость (1), можно записать следующую систему уравнений:
ef1
ef2
a
Σ
Знание величин E, E и d дает возможность решить систему уравнений (3) и тем самым найти величину анодного напряжения U и собственную суммарную фильтрацию d пучка рентгеновского излучения контролируемого РДА.
ef1
ef2
Определение за один снимок, то есть при постоянной величине анодного напряжения, путем пропускания рентгеновского излучения через дополнительный фильтр, регистрации ослабления интенсивности излучения в заданном материале вне дополнительного фильтра и за дополнительным фильтром, определения эффективной энергии E пучка, подвергшегося только фильтрации излучателя, и эффективной энергии E пучка, подвергшегося фильтрации излучателя и заданной толщины d дополнительного фильтра, позволяет путем решения системы уравнений (3) найти величину анодного напряжения и собственную суммарную фильтрацию рентгеновского излучателя. Это выгодно отличает предлагаемый способ от указанного прототипа, так как приводит к уменьшению трудоемкости способа и исключению влияния точности аппроксимации зависимости ослабления потока рентгеновского излучения от толщины фильтра и определения слоя половинного ослабления.