Детектор рентгеновского излучения

Предложенное техническое решение относится к разделу медицинской техники, точнее к цифровым рентгеновским аппаратам, предназначенным для получения диагностических снимков, как в импульсном режиме, так и при сканерной съемке, в том числе на компьютерных томографах. Технический результат заявляемой полезной модели выражается в возможности построения матричных детекторов рентгеновского и оптического диапазонов любых размеров, кратных длинам сторон элементарных фотодетекторов (фотомодулей) высокоскоростного типа (не менее 25 кадров в секунду). Данный технический результат достигается тем, что в детекторе рентгеновского излучения, представляющем собой двухмерную матрицу из элементарных приемников полупроводникового типа, содержащих сцинтиллятор и фотодиод, закрепленных в определенном порядке на подложке из диэлектрического материала, а также электронную схему усиления и преобразования сигнала, в основании подложки каждого элементарного приемника размещены операционный усилитель, соединенный с фотодиодом и аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к электрическим контактам, соединенным с цифровым дисплеем, причем сцинтиллятор и фотодиод имеют равностороннюю форму, например квадратную или треугольную.

Предложенное техническое решение относится к разделу медицинской техники, точнее к цифровым рентгеновским аппаратам, предназначенным для получения диагностических снимков, как в импульсном режиме, так и при сканерной съемке, в том числе на компьютерных томографах.

Известен детектор рентгеновского излучения, содержащий щелевой коллиматор с многопроволочной пропорциональной камерой (Белова И.Б., Китаев В.М. Малодозовая цифровая рентгенография.- Орел: Медбиоэкстрем, 2001, С.29 [1]. Камера представляет собой заполненную смесью газов (ксенон и углекислый газ) многопроволочную систему, на анод и катод которой подается высокое напряжение. Недостатком аналога [1] является его низкое пространственное разрешение (около 0,4 пар линий на мм).

Известен также детектор рентгеновского излучения, содержащий щелевой коллиматор, в створе щелевого канала которого находится линейный матричный приемник полупроводникового типа, каждый из элементов которого содержит сцинтиллятор и светочувствительный слой, соединенный с цифровым преобразователем электрического сигнала (европейский патент 271723 А1, публ. 22.06.1988 [2]).

Известны также детекторы рентгеновского излучения на флет-панелях с аморфным кремнием или селеном в качестве фоточувствительной основы (например, Pixium 4600 компании Trixell или PaxScan компании Varian [3]).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является детектор рентгеновского излучения, представляющий собой двухмерную матрицу из элементарных приемников полупроводникового типа, содержащих сцинтиллятор и фотодиод, закрепленных в определенном порядке на подложке из диэлектрического материала, а также электронную схему усиления и преобразования сигнала.

Электроника, обеспечивающая работу детектора, смонтирована на отдельной плате и соединена с фотоэлементами токопроводом (Зеликман М.И. Цифровые системы в медицинской рентгенодиагностике. -М.: Медицина, 2007. - С.47 [4]). Детектор рентгеновского излучения [4] был выбран в качестве прототипа.

Недостатками прототипа [4], как и всех известных аналогов [2, 3], является невозможность создания матричного полупроводникового детектора произвольного размера, что объясняется особенностью их электронной схемы, которая монтируется на отдельной панели. Кроме того, удаление электронной схемы от приемника излучения снижает скорость передачи сигнала, что затрудняет использование известных детекторов в режиме рентгеноскопии.

Технический результат заявляемой полезной модели выражается в возможности построения матричных детекторов рентгеновского и оптического диапазонов любых размеров, кратных длинам сторон элементарных фотодетекторов (фотомодулей) высокоскоростного типа (не менее 25 кадров в секунду). Данный технический результат достигается тем, что в детекторе рентгеновского излучения, представляющем собой двухмерную матрицу из элементарных приемников полупроводникового типа, содержащих сцинтиллятор и фотодиод, закрепленных в определенном порядке на подложке из диэлектрического материала, а также электронную схему усиления и преобразования сигнала, в основании подложки каждого элементарного приемника размещены операционный усилитель, соединенный с фотодиодом и аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к электрическим контактам, соединенным с цифровым дисплеем, причем сцинтиллятор и фотодиод имеют равностороннюю форму, например квадратную или треугольную.

Далее наше предложение сопровождается чертежами и пояснением их.

На фиг.1 показана конструкция элементарного рентгеновского фотодетектора (фотомодуля), на фиг.2 - принцип формирования матричного детектора рентгеновского излучения из фотомодулей, на фиг.3 - матричный детектор, построенный из фотомодулей квадратной формы (вид сверху), а на фиг.4 - матричный детектор из фотомодулей треугольной формы.

Элементарный рентгеновский фотоприемник (фотомодуль) содержит кристаллический сцинтиллятор 1, например квадратной формы, основание которого примыкает к фотодиоду 2 на основе аморфного кремния. Сцинтиллятор 1 и фотодиод 2 закреплены в корпусе 3 на подложке 4 из диэлектрика. В основании подложки 4 размещены операционный усилитель (УС), соединенный с фотодиодом 2 и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), выход которого подключен к электрическим контактам 5.

Матричный рентгеновский детектор М собирается из фотомодулей на базовой пластине 6 (фиг.2). Каждый фотомодуль подключается через электрические контакты 5 к цифровому дисплею 7.

При облучении матричного рентгеновского детектора М рентгеновскими лучами f сцинтиллятор 1 вспыхивает, преобразуя рентгеновские кванты в лучи видимого света, которые поглощаются фотодиодами 2. Величина электрического сигнала на выходе фотодиодов 2 зависит от интенсивности рентгеновского излучения. После усиления и преобразования сигнал поступает на цифровой дисплей 7, где формируется рентгеновское изображение, которое выводится на экран 8 дисплея 7, где и анализируется врачом рентгенологом.

Матричный рентгеновский детектор, созданный из фотомодулей треугольной формы (фиг.4), имеет большее пространственное разрешение, так как имеет меньший размер пикселя.

1. Детектор рентгеновского излучения, представляющий собой двухмерную матрицу из элементарных приемников полупроводникового типа, содержащих сцинтиллятор и фотодиод, закрепленных в определенном порядке на подложке из диэлектрического материала, а также электронную схему усиления и преобразования сигнала, отличающийся тем, что в основании подложки каждого элементарного приемника размещены операционный усилитель, соединенный с фотодиодом, и аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к электрическим контактам, соединенным с цифровым дисплеем, причем сцинтиллятор и фотодиод имеют равностороннюю форму.

2. Детектор по п.1, отличающийся тем, что сцинтиллятор и фотодиод выполнены в форме квадрата.

3. Детектор по п.1, отличающийся тем, что сцинтиллятор и фотодиод выполнены в форме треугольника.