Рентгенотелевизионный томографический интроскоп

Рентгенотелевизионный томографический интроскоп

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РЕНТГЕНОТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ТОМОГРАФИЧЕСКИЙ ИНТРОСКОП, содержащий источник рентгеновского излучения, преобразователь теневого радиационного изображения объекта в электрический сигнал с видеоусилителем, светоклапанную электронно-лучевую трубку типа Титус, передающую телевизионную камеру, подключенное к ней видеоконтрольное устройство и синхрогенератор , отличающийся тем, что, с целью повышения качества изображений исследуемого объекта, источник излучения установлен на вращающейся в одной плоскости относительно центра объекта штанге, снабженной датчиwSS 75:Д7... ком угла поворота относительно оптической оси интроскопа, а интроскоп снабжен установленной между светоклапанной электронно-лучевой трубкой и передающей телевизионной камерой оптической системой пространственной фильтрации изображений с корректирующим пространственным фильтром, составленным из двух амплитудных фильтров , первый из которых имеет амплитудное пропускание, увеличивакщееся от центра к краю по линейному закону в направлении обзора объекта и не изменяющееся в перпендикулярном направлении , а второй - амплитудное пропускание , увеличивакщееся по радиусу от центра к краю обратно пропорционально корню квадратному из произведения частотно-контрастных характеристик преобразователя, светоклапанной трубки , передающей камеры и видеоконтрольного устройства, при этом выход датчика угла поворота штанги подключен к управляющему, входу видеоусилителя, выполненного с коэффициентом усиле ния, изменякмцимся обратно пропорционально квадрату косинуса угла повороKj та штанги, выход видеоусилителя свяФ зан с модулятором светоклапанной трубки, а преобразователь выполнен с возможностью перемещения перпендикулярно оптической оси интроскопа.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (I9) (I I) (5))4 G 01 N 23/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (2 1) 3708260/24-25 (22) 11.03.84 (46) 15,09.85. Бюл. Р 34 (72) Г.Н.Вишняков, Г.Г.Левин, Б.И.Леонов, В.Ф.Релин, В.К.Соколов и Ф.P.Ñîñíèí (71) Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе (53) 621.039(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1045093, кл. С 01 N 23/04, 1983.

Блинов H.Н., Жуков Е.М., Козловский Э.Б. и др. Телевизионные методы обработки рентгеновских и гамма-изображений. М.: Энергоиздат, 1982, с. 107-108. (54)(57) РЕНТГЕНОТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ТОМОГРАФИЧЕСКИЙ HHTPOCKOII, содержащий источник рентгеновского излучения, преобразователь теневого радиационного изображения объекта в электрический сигнал с видеоусилителем, светоклапанную электронно-лучевую трубку типа "Титус", передающую телевизионную камеру, подключенное к ней видеоконтрольное устройство и синхрогенератор, отличающийся тем, что, с целью повышения качества изображений исследуемого объекта, источник иэлучения установлен на вращающейся в одной плоскости относительно центра объекта штанге, снабженной датчиком угла поворота относительно оптической оси интроскопа, а интроскоп снабжен установленной между светоклапанной электронно-лучевой трубкой и передающей телевизионной камерой оптической системой пространственной фильтрации изображений с корректирующим пространственным фильтром, составленным иэ двух амплитудных фильтров, первый из которых имеет амплитудное пропускание, увеличивающееся от центра к краю по линейному закону в направлении обзора объекта и не изменяющееся в перпендикулярном направлении, а второй — амплитудное пропускание, увеличивающееся по радиусу от центра к краю обратно пропорционально корню квадратному из произведения частотно-контрастных характеристик преобразователя, светоклапанной трубки, передающей камеры и видеоконтроль ного устройства, при этом выход датчика угла поворота штанги подключен к управляющему. входу видеоусилителя, выполненного с коэффициентом усиления, изменяющимся обратно пропорционально квадрату косинуса угла поворо" та штанги, выход видеоусилителя свя зан с модулятором светоклапанной трубки, а преобразователь выполнен с возможностью перемещения перпендикулярно оптической оси интроскопа.

1179176

Изобретение относится к радиационному контролю, конткретнее к рентгенотелевизионным интроскопам и может быть использовано при томографических исследованиях непрозрачных 5 объектов.

Целью изобретения является повышение качества изображений исследуемого объекта.

На чертеже представлена структур- 1О ная схема интроскопа.

Интроскоп содержит источник 1. рентгеновского излучения, расположенный на штанге 2, способный вращаться 1 в горизонтальной плоскости относительно центра исследуемого объекта

3, установленного на станине 4, выполненной с возможностью перемещения объекта вдоль оптической оси интроскопа, преобразователь 5 теневого радиационного изображения объекта в электрический сигнал, выполненный в виде. телевизионной камеры на рентгеновидиконе или в виде рентгеновско-2

ro электронно-оптического преобразователя, оптически связанного с телевизионной камерой на световом видиконе, и установленный на станине 6, обеспечивающей перемещение преобразователя в горизонтальной плоскости

30 перпендикулярно оптической оси интроскопа, видеоусилитель 7, имеющий коэффициент усиления, изменяющийся обратно пропорционально квадрату косинуса угла поворота штанги относительно оптической оси интроскопа, светоклапанную электронно-лучевую трубку 8 типа "Титус", снабженную фокусирующей и отклоняющей системой э, блоком 10 разверток и высоковольт-40 ным блоком 11 питания, систему 12 пространственной фильтрации изображений, состоящую из сферического

Фурье-преобразующего объектива 13, корректирующего пространственного фильтра 14, образованного из механически соединенных между собой двух амплитудных фильтров, выполненных, например, из соединенных эмульсионными слоями фотопластинок, амплитудное пропускание первой из которых увеличивается от центра к краю по линейному закону в направлении обзора объекта в горизонтальной плоскости и остается неизменным в перпендикулярном направлении, а амплитудное пропускание второй увеличивается по радиусу от центра к краю по закону, обратно пропо. циональному корню квадратному из произведения частотно-контрастных характеристик преобразователя радиационного изображения светоклапанной электронно-лучевой трубки, передающей телевизионной камеры и видеоконтрольного устройства, восстанавливающего объектива 15 и оптической системы считывания изображения с мишени светоклапанной электронно-лучевой трубки, состоящей из источника 16 монохроматического света, расширителя 17 светового пучка, полупрозрачного зеркала 18, наклоненного к оптической оси системы пространственной фильтрации под углом 45, и двух скрещенных о относительно друг друга поляризаторов 19 и 20, размещенных соответственно между расширителем пучка и полупрозрачным зеркалом и между полупрозрачным зеркалом и Фурье-преобразующим объективом, телевизионную передающую камеру 21, выполненную на видиконе или приборе с зарядовой связью и установленную на столике

22, обеспечивающем ее перемещение вдоль оптической оси системы пространственной фильтрации, и видеоконтрольное устройство 23. Интроскоп содержит также блок 24 управления режимом записи изображений, синхрогенератор 25 и датчик 26 угла поворота штанги относительно оптической оси интроскопа.

Пространственный фильтр 14 располагается в задней фокальной плоскости Фурье-преобразующего объектива 13 и передней фокальной плоскости восстанавливающего объектива 15, плоскость мишени светоклапанной электронно-лучевой трубки 8 совмещена с передней фокальной плоскостью Фурьепреобразующего объектива 13, а светочувствительный слой видикона телевизионной камеры 21 совмещен с задней фокальной плоскостью восстанавливающего объектива 15. Блок 24 управления режимом записи радиационных изображений на мишени электронно-лучевой трубки 8 своим входом электрически связан с выходом синхрогенератора 25, а выходом — с преобразователем 5 радиационного изображения и блоком 10 разверток. Датчик 26 угла поворота штанги 2 электрически соединен с видеоусилителем 7 и шаговым двигателем перемещения станины 6. з 11791

Интроскоп работает следующим образом.

Нучок рентгеновских лучей, излучаемых источником 1, проходит через исследуемый объект 3 и формирует на

5 рентгеночувствительном слое преобразователя 5 радиационного иэображения теневое рентгеновское изображение . внутренней структуры объекта 3 (одну из его томографических проекций). 1п

Преобразователь 5 преобразует сформированное теневое изображение в электрический сигнал, который через видеоусилитель 7 подается на модулятор светоклапанной электронно-лучевой трубки 8 и с помощью блока 10 разверток и фокусирующей и отклоняющей системы 9 записывается на мишени трубки, изготовленной из электрооптического кристалла, обладающего линейным элек- 20 трооптическим эффектом. Трубка 8 обладает памятью, что позволяет записать на ее мишени последовательно несколько изображений разноракурсных проекций объекта 3, и лишь затем про- 2g извести параллельное считывание записанных изображений с помощью. пучка света, сформированного монохроматическим источником 16 и расширителем

17 пучка.

76

Фокусировка изображения восстанов" ленного продольного сечения объекта

3 на экране ВКУ осуществляется перемещением телевизионной передающей камеры 21 вдоль оптической оси систеДля записи разноракурсных проекций изменяют угол зондирования (просвечивания) < объекта 3 путем поворота штанги 2, перемещая всякий раз преобразователь 5 в направлении, перпенди-З5 кулярном оптической оси интроскопа таким образом, чтобы прямая, соединяющая центр источника 1 и центр объекта 3, проходила одновременно и через центр рентгеночувствительной поверхности преобразователя 5. Соосность расположения источника 1 и преобразователя 5 обеспечивается синхронным смещением станины 6 с помощью шагового двигателя, управляемого напряжением, вырабатываемым датчиком

26 угла поворота штанги 2 в напряжение. В результате можно последовательно записать на мишени трубки 8 серию раэноракурсных проекций исследуемого объекта 3 (десять и более).

Для обеспечения правильного и качественного восстановления томографических проекций, записываемых на мишени трубки 8, коэффициент усиления ви-5 деоусилителя 7 при записи каждой проекции изменяется обратно пропорционально квадрату косинуса угла поворота штанги относительно оптической оси интроскопа с помощью напряже" ния, снимаемого с датчика 26.

Считывание загисанных на мишени трубки 8 серии наложенных друг на друга томографических проекций объекта 3 производится плоской монохроматической волной, формируемой расширителем 17 пучка от источника 16.

Скрещенные поляризаторы 19 и 20 преобразуют модуляцию по поляризации отраженных от мишени считывающей волны света в амплитудную модуляцию, при этом распределение комплексных амппитуд в волне, падающей на Фурье-преобразующий объектив 13, пропорциональ" но распределению суммарного коэффициента поглощения рентгеновских лучей в объекте во всех томографических проекциях.

Фурье-преобразующий объектив 13 осуществляет двумерное преобразование

Фурье над этим распределением комплексных амплитуд и формирует в своей задней фокальной плоскости его пространственно-частотный спектр. Пространственный фильтр 14 модулирует этот спектр по амплитуде таким образом, чтобы осуществить, р-фил трацию, т.е. восстановление продольного сечения объекта, совпадающего с плоскостью, содержащей начало используемой в устройстве системы координат, скорректировать контрастно-частотные искажения, вносимые преобразователем

5 радиационного изображения, светоклапанной электронно-лучевой трубкой

8, телевизионной камерой 21 и видеоконтрольным устройством 23.

Восстанавливающий объектив 15 осуществляет обратное Фурье-преобразование над модифицированным спектром и формирует восстановленное действительное изображение продольного сечения исследуемого объекта

3, проходящего через точку, с которой связано начало координатных осей.

Телевизионная камера 21 преобраэу" ет полученное изображение продольного сечения в телевизионный сигнал, и видеоконтрольное устройство 23 воспроизводит изображение этого сечения на своем экране..1179176 мы 12 пространственной фильтрации с помощью столика 22. Датчик 26 формирует сигналы, которые требуемым образом изменяют коэффициенты усиления видеоусилителя 7 и перемещают преобразователь 5 синхронно с поворотом штанги 2 с помощью станины 6, снабженного шаговым электродвигателем. Блок 24 управления режима записи совместно с синхрогенератором

25 обеспечивает последовательную запись требуемого числа томографических проекций исследуемого объекта 3 на мишени трубки 8.

Телевизионная камера 21 и видео-. контрольное устройство 23 работают в автономном режиме независимо от режима записи преобразователя 5 и светоклапанной трубки 8 °

Для получения изображения другого продольного сечения исследуемого, объекта необходимо сместить объект на соответствующую величину вдоль оптической оси интроскопа с помощью станины 4, просветить его с разных ракурсов, записать разноракурсные проекции на мишени светоклапанной трубки и затем восстановить по ним интересующие нас продольные сечения.

Перемещая исследуемый объект 3 с помощью станины 4 вдоль оптической оси интроскопа и записывания всякий раз на мишени трубки 8 серию разноракурсных проекций объекта, можно получить серию восстановленных продольных сечений объекта, отстоящих друг от друга по глубине на требуе1О мом расстоянии .,Это обеспечивает получение необходимой информации о внутреннем строении исследуемого объекта и, в частности, позволяет определить точные координаты обнаруженно- го дефекта как по глубине, так и в плоскости продольного сечения.

Данное устройство обеспечивает увеличение разрешения в изображении

2О продольного сечения объекта в 3-4 раза и повышение контраста в мелких деталях изображения в 5-10 раз. Кроме того, оно обеспечивает существенное увеличение разрешающей способносд ти по глубине объекта, которое можно регулировать в требуемых пределах путем соответствующего выбора величины шага а ф по углу обзора и числа одновременно обрабатываемых томографических проекций.

1179176

Составитель Н.Валуев

Редактор Т.Веселова Техред T.Äóáèí÷àê

Корректор В.Бутяга

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4

Заказ 5655/43 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5