Реферат: Досмотровая рентгеновская техника
Оптические свойства рентгеновской трубки определяются формой и размерами оптического фокуса трубки, а также углом раствора пучка излучения. Кроме тормозного излучения при бомбардировке анода электронами возникает характеристическое рентгеновское излучение, вызванное, как уже говорилось, изменением энергетического состояния атомов. Если один из электронов внутренней оболочки атома выбит электроном или квантом тормозного излучения, то атом переходит в возбужденное состояние. Освободившееся место в оболочке заполняется электронами внешних слоев с меньшей энергией связи. При этом атом переходит в нормальное состояние и испускает квант характеристического излучения с энергией равной разности энергии на соответствующих уровнях. Частота характеристического рентгеновского излучения связана с атомным номером вещества анода. В отличие от непрерывного спектра тормозного рентгеновского излучения длины волн характеристического рентгеновского излучения имеют вполне определённые для данного материала анода значения.
При прохождении через исследуемое вещество пучок рентгеновского излучения ослабляется вследствие взаимодействия его с электронами, атомами и ядрами вещества. Основные процессы взаимодействия рентгеновского излучения с веществом при энергии квантов электромагнитного поля (фотонов) - менее 106 эВ - это фотоэлектрическое поглощение и рассеяние. Физика явлений при этом совершенно адекватна физике образования рентгеновского излучения.
Фотоэлектрическое поглощение рентгеновского излучения происходит при взаимодействии фотонов рентгеновского излучения с атомами вещества. Фотоны, попадая на атомы, выбивают электроны с внутренней оболочки атома. При этом первичный фотон полностью расходует свою энергию на преодоление энергии связи электрона в атоме и сообщает электрону кинетическую энергию. В результате энергетической перестройки атома, происходящей после вылета из атома фотоэлектрона, образуется характеристическое рентгеновское излучение, которое при взаимодействии с другими атомами может вызывать вторичный фотоэффект. Этот процесс будет происходить до тех пор, пока энергия фотонов не станет меньше энергии связи электронов в атоме. Очень важно отметить, что процесс ослабления излучения при прохождении через вещество зависит не только от энергии фотонов и длины волны излучения, но и от атомного номера вещества, в котором происходит фотоэлектрическое поглощение.
Образующееся при прохождении через вещество рассеянное излучение либо обусловлено тем, что под действием электрического поля электроны получают переменное ускорение, в результате которого они сами излучают электромагнитные волны с частотой, совпадающей с частотой первичного излучения и изменённым направлением излучения, (так называемое - когерентное рассеяние), либо обусловлено взаимодействием фотонов со свободными или слабо связанными электронами атома вещества (так называемое - комптоновское рассеяние).
Таким образом, в результате фотоэлектрического поглощения рентгеновского излучения в веществе и рассеяния - часть энергии первичного излучения остаётся в виде характеристического и рассеянного излучения, часть энергии поглощается, а часть - преобразуется в энергию заряженных частиц - электронов.
Прошедшее через предмет или вещество рентгеновское излучение ослабляется в различной степени в зависимости от распределения плотности их материала. Таким образом, оно несёт информацию о внутреннем строении объекта, т.е. образует рентгеновское изображение просвечиваемого объекта, которое затем преобразуется в адекватное оптическое изображение воспринимаемое глазами оператора. Возникающее рассеянное излучение не несёт информации о внутреннем строении предмета и только ухудшает качество формируемого изображения.
Основными требованиями к преобразователям рентгеновского изображения являются: максимальная информативность рентгеновского изображения при минимально возможной поглощённой дозе излучения просвечиваемым объектом и оптимальное преобразование рентгеновского изображения в оптическое, обеспечивающее получение оператором максимума информации, содержащейся в теневом рентгеновском изображении.
Качество рентгеновского изображения в основном определяется: контрастностью, яркостью, не резкостью и разрешающей способностью.
Контрастность изображения тем выше, чем меньше уровень рассеянного излучения. Реальные источники излучения дают расходящийся пучок лучей, выходящий из фокусного пятна анода рентгеновской трубки, причём интенсивность рентгеновского излучения убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от фокуса рентгеновской трубки. Для получения большей интенсивности излучения в плоскости наблюдательного экрана и, следовательно, большей яркости свечения экрана при заданной мощности рентгеновской трубки выгодно максимально приближать фокус трубки и экран к исследуемому объекту. Однако в зависимости от расстояния от фокуса трубки до поверхности просвечиваемого объекта и от поверхности объекта до преобразователя рентгеновского изображения (экрана) возникает искажение геометрических соотношений в теневом рентгеновском изображении: одинаковые по размерам структуры элементов, находящихся на разных расстояниях до фокуса рентгеновской трубки, дают существенно различные по форме и площади тени. Поскольку размеры фокусного пятна трубки имеют конечную величину, переход от наибольшей яркости изображения к области полной тени происходит постепенно - вместо резкой границы образуется переходная область полутени. Контраст, обеспечивающий заданную вероятность обнаружения объекта и определяемый заданными параметрами изображения, а также условиями зрительной работы, принято называть пороговым контрастом. Этот параметр очень значим, т.к. практически оператор не знает того, где и когда в поле его зрения появится "запрещённый" объект. Кроме того, в поле зрения оператора представляется одновременно нескольких объектов, часть из которых он должен опознать по известным признакам с учётом таких факторов как определённое ограничение времени наблюдения (особенно при конвейерном способе контроля), побочные возбуждения оператора в производственных условиях, а также наличие шумов на изображении и его определённая не резкость.
Не резкость изображения определяется явлением рассеяния и конечными размерами фокусного пятна трубки. Не резкость тем больше, чем ближе трубка к просвечиваемому объекту и чем дальше находится от объекта преобразователь рентгеновского изображения (экран). При просвечивании движущегося объекта на не резкость его изображения накладывается так называемая динамическая не резкость, обусловленная инерционностью элементов системы визуализации рентгеновского изображения. К плавным переходам интенсивности между соседними участками рентгеновского излучения (не резкости) может привести и сама внутренняя структура просвечиваемого объекта, толщина элементов которого может изменяться постепенно.
Яркость изображения - это отношение силы света элемента излучающей поверхности к площади проекции этого элемента на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения. Яркость изображения в значительной степени, кроме мощности источника рентгеновского излучения, зависит от свойств применяемых рентгеновских экранов и детекторов, которые характеризуются достаточно высокими параметрами энергетического выхода люминесценции, высоким уровнем поглощения и высоким коэффициентом спектрального соответствия глазу человека.
Разрешающая способность - это способность давать чёткие раздельные изображения двух близких друг к другу мелких объектов. Пределом разрешения называется наименьшее линейное (для досмотровой рентгеновской техники) или угловое расстояние между двумя объектами, начиная с которого их изображения сливаются. В практике принято оценивать величину разрешающей способности числом линий на 1мм, причём толщина линий равна толщине промежутков между ними.
ДОСМОТРОВАЯ РЕНТГЕНОВСКАЯ ТЕХНИКА, ПРИМЕНЯЕМАЯ В ТАМОЖЕННЫХ ОРГАНАХ
Таможенные органы страны начали оснащаться досмотровыми рентгеноаппаратами этого типа в конце 70-х годов. Отечественная промышленность не выпускала рентгеновскую технику, способную с высоким качеством, достаточной производительностью, с обеспечением требуемой культуры и гарантированной безопасностью обеспечивать таможенный контроль перемещаемых через госграницу объектов. В связи с чем, руководством ГТУ МВТ и впоследствии ГУГТК СССР было принято решение о приобретении её за рубежом. Уже в то время на западном рынке были представлены образцы флюороскопов, удовлетворяющие по многим параметрам требованиям организации и технологии таможенного контроля принятым в нашей стране. Оптимальным в тот период было решение о закупке досмотровых рентгеноаппаратов у Венгерской республики не за СКВ, а за "переводные рубли". Производственный кооператив "Тракис" в то время освоил серийный выпуск настольных флюороскопов прямого наблюдения типа "BX-I50-I", их модернизированной модели "ВХ-150-II" и стационарных флюороскопов со светозащитной кабиной типа "ВХ-150-31", которыми и оснащались наши таможенные службы.
Модель "ВХ-150-II" является наиболее распространённой, лишена многих недостатков первой модели и на её основе проводилась разработка флюороскопа отечественного образца.
Фирма Rapiscan, поставляющая уже 25 лет рентгенологическое оборудование для досмотра багажа и грузов. Аналогичные системы Rapiscan 300 поставлены недавно в Малайзию, США, на Ближний Восток, а также в России и в Казахстане.
RAPISCAN СЕРИИ 300 MULTI-ENERGY – передовая рентгеновская технология, в сочетании с уникальной обработкой изображения, обеспечивает новый уровень качества изображения моделей серии 300. Системы оборудованы двумя мониторами SVGA 14" - цветным и черно-белым, рентгеновские детекторы покрыты защитным слоем, в несколько pаз увеличивающим их долговечность.
Во всех системах применяется генератор рентгеновского излучения с рабочим напряжением 140 кВ и силой тока 0,7 мА. Электронный блок управления обеспечивает точное управление рабочим напряжением и током с аварийным отключением при превышении их рабочих значений. Генератор помещен в герметичный корпус с масляным охлаждением. Аварийное отключение при превышении рабочей температуры генератора. Диапазон рабочих температуp систем (при относительной влажности не более 95% без конденсации водяных паpов): 5-55o С.
Характеристики изображения:
Разрешающая способность - провод 38 AWG (диаметр менее 0.1 мм).
Разделение материалов - мультиэнергетическое: низкое Z (атомное число вещества), среднее Z, высокое Z.
Проникающая способность - сталь толщиной 25 мм, вода - 30 мм.
Изображение - 800х600 pixels, 24bit
Увеличение изобpажения - 2 и 4х
Стандартные функции:
Счетчик багажа - выводится информация на экран монитора;
Черно-белое изображение - возможность переключения изображения сканируемого объекта с цветного режима в черно-белый и обратно;
Улучшение контура изображения - обеспечивает улучшение качества изображения краев объектов и проводов;
Улучшение четкости изображения - оптимизация резкости изображения;