Андрей Смирнов
Время чтения: ~10 мин.
Просмотров: 2

Pz medical панель-детектор

Измерение дозы

Детекторы газа


График зависимости ионного тока от приложенного напряжения для детектора газового излучения с проволочным цилиндром.

Рентгеновские лучи, проходящие через газ , ионизируют его, производя положительные ионы и свободные электроны . Входящий фотон создаст количество таких ионных пар, пропорциональное его энергии. Если в газовой камере есть электрическое поле, ионы и электроны будут двигаться в разных направлениях и тем самым вызывать обнаруживаемый ток . Поведение газа будет зависеть от приложенного напряжения и геометрии камеры. Это дает начало нескольким различным типам детекторов газа, описанным ниже.

В ионизационных камерах используется относительно слабое электрическое поле около 100 В / см для извлечения всех ионов и электронов перед их рекомбинацией. Это дает устойчивый ток, пропорциональный мощности дозы, которой подвергается газ. Ионные камеры широко используются в качестве переносных измерителей радиационного контроля для проверки уровней доз радиации.

Пропорциональные счетчики используют геометрию с тонкой положительно заряженной анодной проволокой в ​​центре цилиндрической камеры. Большая часть объема газа будет действовать как ионизационная камера, но в области, ближайшей к проводу, электрическое поле достаточно велико, чтобы заставить электроны ионизировать молекулы газа. Это создаст эффект лавины, значительно увеличив выходной сигнал. Поскольку каждый электрон вызывает лавину примерно одинакового размера, накопленный заряд пропорционален количеству ионных пар, созданных поглощенным рентгеновским излучением. Это позволяет измерить энергию каждого падающего фотона.

Счетчики Гейгера-Мюллера используют еще более сильное электрическое поле, так что создаются УФ-фотоны . Они вызывают новые лавины, что в конечном итоге приводит к полной ионизации газа вокруг анодной проволоки. Это делает сигнал очень сильным, но вызывает мертвое время после каждого события и делает невозможным измерение энергии рентгеновского излучения.

Детекторы газа обычно представляют собой однопиксельные детекторы, измеряющие только среднюю мощность дозы по объему газа или количество взаимодействующих фотонов, как объяснено выше, но они могут быть выполнены с пространственным разрешением, имея много перекрещенных проводов в камере для проводов .

Кремниевые фотоэлементы PN

В 1960-х годах было продемонстрировано, что кремниевые фотоэлементы PN подходят для обнаружения всех форм ионизирующего излучения, включая ультрафиолетовое , мягкое и жесткое рентгеновское излучение. Эта форма обнаружения работает посредством фотоионизации , процесса, при котором ионизирующее излучение ударяет по атому и высвобождает свободный электрон. Для этого типа широкополосного датчика ионизирующего излучения требуется солнечный элемент, амперметр и фильтр видимого света в верхней части солнечного элемента, который позволяет ионизирующему излучению попадать на солнечный элемент, блокируя нежелательные длины волн.

Радиохромная пленка

Саморазвивающаяся радиохромная пленка может обеспечить измерения с очень высоким разрешением для целей дозиметрии и профилирования, особенно в физике лучевой терапии.

Достижения в рентгеновской технологии

Стоматологическая цифровая рентгеновская система весом 2,5 фунта (2,5 кг) проходит испытания в 2011 г.

Пленка углеродных нанотрубок (в качестве катода), которая испускает электроны при комнатной температуре под воздействием электрического поля, была преобразована в рентгеновское устройство. Массив этих излучателей может быть размещен вокруг целевого объекта, подлежащего сканированию, и изображения от каждого излучателя могут быть собраны с помощью компьютерного программного обеспечения, чтобы обеспечить трехмерное изображение цели за долю времени, необходимого при использовании обычного X- лучевое устройство. Система также обеспечивает быстрое и точное управление, обеспечивая перспективную физиологическую стробированную визуализацию.

Инженеры из Университета Миссури (MU), Колумбия , изобрели компактный источник рентгеновских лучей и других форм излучения. Источник излучения размером с жевательную резинку может быть использован для создания портативных рентгеновских сканеров. Прототип портативного рентгеновского сканера, использующего этот источник, может быть изготовлен всего за три года.

Результаты научной деятельности компании ООО «РаДиаТех».

  • Экономическое обоснование перехода с плёночной радиографии на автоматизированную цифровую радиографию с применением высокоэффективных цифровых плоскопанельных детекторов.Скачать отчет (PDF, 300Кб) →
  • Сравнительный анализ рентгеновских изображений, полученных с помощью плоскопанельного детектора БеРКУТ-1012-120 и радиографической плёнки AGFA.Скачать отчёт (PDF,1.79Мб) →
  • Определение глубины залегания и высоты плоскостного дефекта с применением рентгеновского излученияСкачать отчет (PDF, 684Кб) →
  • Остаточные напряжения в образце стального листа производства ПАО «Северсталь» измеренное методом рентгеновской дифракции анализатором “НЕРКА”Скачать отчет (PDF, 529Кб) →
  • Неразрушающий бесплёночный контроль сварного соединения образца броневой пластины с использованием рентгеновского излученияСкачать отчет (PDF, 685Кб) →
  • Измерение напряженного состояния поверхности образца броневой стали и керамических пластин из карбида кремнияСкачать отчет (PDF, 878Кб) →
  • Остаточные напряжения в образце никелевого сплава до и после дробеструйной обработкиСкачать отчет (PDF, 468Кб) →
  • Измерение давления в баллоне методом рентгеновской дифракцииСкачать отчет (PDF, 1Мб) →
  • Исследование кристалл – дифракционным анализатором напряженно – деформированного состояния стального образцаСкачать отчет (PDF, 616 KB) →
  • исследования напряженно-деформированного состояния автомобильных тормозных дисков с помощью неразрушающего рентгеновского кристалл-дифракционного анализатора «НеРКА» и по результатам их проверки на целостность с помощью цифрового радиографического программно-аппаратного комплекса «БеРКУТ 1012-120» Скачать отчет (PDF, 2 MB) →
  • Система контроля сварных соединений «БАРС»Скачать презентацию (PDF, 4Мб)
  • Разработка и производство двухкоординатного сцинтилляционного позиционно – чувствительного нейтронного детектораСкачать презентацию (PDF, 2Мб) →
  • Цифровой рентгеновский контроль в режиме реального времениСкачать презентацию (PDF, 8Мб) →
  • Применение рентгеновской дифракции для определения напряжённого состояния в поликристаллахСкачать презентацию (PDF, 3Мб) →
  • Вектор развития цифровой рентгеновской дефектоскопии кольцевых сварных соединений в режиме реального времениСкачать презентацию (PDF, 7Мб) →
Статья “Рентгеновский контроль в режиме реального времени”

В статье представлены преимущества цифровой радиометрии – Широкомасштабное внедрение цифрового РК в режиме реального времени актуально и возможно уже сегодня, так как это скачок на новый качественный уровень за счет расширения технических возможностей, увеличения производительности труда и повышения безопасности персонала.

Статья “Цифровой рентгеновский контроль сварных соединений в режиме реального времени”

В статье представлены две установки – РМУ-1 и БАРС-И1 – для автоматизированного беспленочного контроля сварных соединений труб с использованием рентгеновского излучения.

Калькулятор для расчёта затрат на проведение радиографического контроля с применением
рентгеновской пленки и системы “БАРС”.

Калькулятор для расчета ослабления  рентгеновского излучения в конденсированных средах.

Калькулятор для расчета прохождения рентгеновских лучей через материал.
Калькулятор позволяет производить расчеты поглощения рентгеновского излучения в газообразных и твердых телах.

История

Открытие рентгеновских лучей произошло в результате экспериментов с трубками Крукса , ранней экспериментальной электроразрядной трубкой, изобретенной английским физиком Уильямом Круксом примерно в 1869-1875 годах. В 1895 году Вильгельм Рентген открыл рентгеновские лучи, исходящие из трубок Крукса, и сразу же стали очевидны многочисленные применения рентгеновских лучей. На одном из первых рентгеновских снимков была сделана рука жены Рентгена. На изображении были изображены ее обручальное кольцо и кости. 18 января 1896 года Генри Луи Смит официально продемонстрировал рентгеновский аппарат . Полностью функционирующее устройство было представлено публике на года Кларенсом Далли .

В 1940-х и 1950-х годах рентгеновские аппараты использовались в магазинах для продажи обуви. Они были известны как флюороскопы для примерки обуви . Однако, поскольку вредное воздействие рентгеновского излучения было должным образом учтено, они в конце концов вышли из употребления. Использование устройства для примерки обуви было впервые запрещено штатом Пенсильвания в 1957 году (они были скорее умным маркетинговым инструментом для привлечения клиентов, чем вспомогательным приспособлением). Вместе с Робертом Дж. Ван де Грааффом , Джоном Г. Трампом. разработал один из первых генераторов рентгеновского излучения на миллион вольт.

Материалы для ППД

Эффективность регистрации полупроводникового детектора определяется материалом кристалла. Наиболее распространены детекторы из кристаллов кремния (плотность 2,3 г/см³), а также германия (плотность 5,3 г/см³).

Детекторы на основе сверхчистого германия имеют лучшее энергетическое разрешение, но ихнужно охлаждать до низких температур. Германиевые регистраторы используются с оборудованием для охлаждения.

Кремниевые регистраторы используют при комнатной температуре.

Альтернатива кремнию и германию – природные алмазы, иодид ртути, теллурид кадмия, теллурид-кадмий цинк. Их применение ограничено из-за невозможности изготовления достаточно больших кристаллов. При этом теллурид кадмия и теллурид-кадмий цинк способны эффективно работать с рентгеновскими и гамма-лучами более 20 кэВ, что недоступно для кремния, и имеют высокое удельное сопротивление, которое обеспечивает использование при комнатной температуре, что невозможно для германия.

Широкозонные полупроводники из алмазов имеют общие преимущества с кремниевыми, но обладают более высокой радиационной стойкостью, а также дают малые токи дрейфа. Применение алмазного оборудования ограничивает сложность изготовления. Оно используется в медицине, а также смежных сферах.

Недостатки цифровой радиографии

  • плоскопанельные детекторы стоят не дёшево. В зависимости от класса – от 1,5 до 5 млн рубле, а иногда и больше;
  • требует переобучения персонала. Требуется переподготовка и аттестация по ISO 9712. В НУЦ «Качество», например, есть программы, рассчитанные на 40 часов (для I уровня или III уровня) или 80 часов (для II уровня). Нужно осваивать ПО, разбираться в инструментах для обработки снимков. Но главное – для перехода на цифровую радиографию нужно изучить сами матричные детекторы, режимы настройки и калибровки, принципы компенсации, особенности индикаторов качества изображений, схемы просвечивания, правила перекрытия изображений и пр. Правда, учебных центров, где можно пройти подготовку по данному направлению, становится всё больше;
  • в отечественных нормативно-технических документов пока доминирует плёнка. Многие инструкции и РД были приняты ещё во второй половине XX века и до сих пор не актуализированы (особенно в таких консервативных отраслях, как оборонная промышленность). Тем не менее, научно-технический прогресс постепенно берёт своё. По состоянию на июнь 2020 года в России действует немного нормативных документов, разрешающих использовать цифровые матричные детекторы. В их числе – ГОСТ ISO 17636-2-2017, свежая редакция РД-25.160.00-КТН-016-15, ГОСТ Р ИСО 10893-7-2016. Системы цифровой радиографии упоминаются также в актуализированного ГОСТ 7512. С учётом того, что в России принимают всё больше стандартов, переведённых с зарубежных ISO, цифровая радиография со временем прочнее «пропишется» в НТД. Но пока имеем то, что имеем;
  • для объектов с малой толщиной стенки, сложной геометрией – плёнка остаётся предпочтительным, а подчас и безальтернативным решением. Если пластину ещё можно сгибать, то цифровой детектор – нет. Светить небольшие диаметры на эллипс с ним можно, но для панорамного просвечивания магистральных трубопроводов такое решение вряд ли подойдёт. Да, на рынке есть комплексы с кареткой, которая устанавливается на кольцевом шве и по которой с одной стороны – движется ИИИ, с другой – детектор. Правда, стоимость таких систем по состоянию на июнь 2020 года – больше 20 млн рублей. Очень немногие лаборатории могут себе это позволить. Что касается остальных объектов (литья, поковок, отводов, арматуры, ёмкостного оборудования), то размер области детектирования ограничен 43×43 см. Это также накладывает дополнительные ограничения;
  • большинство систем обладают сравнительно низкой разрешающей способностью (размером пикселя). Максимум для ЦДС – 50 мкм (10 пар линий на мм). У плёнки – мелкозернистая структура фотоэмульсии и галогенида серебра, позволяющая получать наиболее детализированные радиограммы. Например, при просвете деталей для авиакосмической отрасли. Впрочем, это тоже неоднозначный аргумент против цифровой радиографии, поскольку чувствительность – намного важнее разрешения. Одно из последних Изменений к РД-25.160.00-КТН-016-15 требует, чтобы чувствительность соответствовала способу «В» по ГОСТ ISO 17636-2, а пространственное разрешение – способу «А», то есть классом пониже. Промышленный рентген имеет дело преимущественно с крупными объектами – трубопроводами, поясами РВС, отводами, тройниками и пр. Слишком большая детализация снимков ни к чему. Тем не менее, цифровая радиография позволяет использовать способ геометрического увеличения. Это не то же самое, что и зум (хотя функция типа «Лупа» или «Увеличение/уменьшение масштаба» есть в любом ПО). В п. 7.7 ГОСТ ISO 17636-2-2017 говорится о двух методах геометрического увеличения. Первый – увеличение нормализованного отношения сигнал-шум, второй – увеличение расстояния между объектом и цифровым детектором и использование ИИИ с малым фокусным пятном;
  • эксплуатация в полевых условиях хоть и возможна, но предъявляет ряд ограничений и требований. Некоторые модели по уровню защиты от пыли и влаги соответствуют классу IP67. Диапазон рабочих температур обычно заявляют в пределах от -20 до +50 ˚С. Дополнительная надёжность цифровых матричных детекторов обеспечивается применением защитных кожухов;
  • детекторы подходят не для всех типов ИИИ. Они не рекомендуются для источников типа «Гаммарид» или бетатронов. Высокая энергия губительна для ЦДС. Для TFT-матриц на основе аморфного кремния «лимит» близок к 450 кэВ, для CMOS – не более 220 кэВ. В любом случае – идеальным решением для матричных детекторов были и остаются рентгеновские аппараты постоянного потенциала. От гамма-дефектоскопов лучше воздержаться – даже если оставить за скобками сложность настройки и калибровки, то высокая энергия излучения может негативно сказаться на электронике.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации