Типы усиливающих экранов. Преимущества и недостатки усиливающих рентгеновских экранов

УДК 678.01

ВЛИЯНИЕ УСИЛИВАЮЩИХ ЭКРАНОВ НА ФОТОГРАФИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАДИОГРАФИЧЕСКОГО ФОТОМАТЕРИАЛА НА ПОЛИМЕРНОЙ ПОДЛОЖКЕ ПРИ ЭКСПОНИРОВАНИИ ИОНИЗИРУЮЩИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

Ключевые слова: усиливающий экран, радиографические материалы, полимерная основа, скрытое изображение.

Исследовано изменение фотографических свойств радиографических фотоматериалов при экспонировании ионизирующим излучением в контакте с усиливающими экранами на основе меди и свинца. Показано, что фотографические свойства радиографического фотоматериала зависят от толщины усиливающего экрана и энергии ионизирующего излучения.

Keywords: intensifying screen, x-ray film, polymer base, latent image.

In this investigation the change of photographic properties X-ray films was analyzed when they exposed by ionizing radiations with using of intensifying screens. Intensifying screens with cuprum foil and lead foil were used. It is shown that photographic properties of X-ray films depended upon the thickness of intensifying screen and energy of Y-rays and X-rays.

Поглощение ионизирующего излучения определяют, в основном, два фактора: химический состав материала и его толщина . В зависимости от энергии падающего излучения эти два фактора будут определять действие усиливающего экрана на фотографические свойства радиографического материала на полимерной основе. При этом протекают два конкурирующих, с точки зрения влияния на эмульсионный слой, процесса: поглощение (и рассеяние) в самом экране - за счет чего происходит уменьшение интенсивности излучения, падающего на эмульсионный слой, и эмиттирование электронов при поглощении.

Формирование скрытого изображения при действии ионизирующего излучения

(рентгеновского или гамма-излучения) происходит за счёт электронов, образующихся при поглощении этих излучений . Образование электронов, оказывающих фотографическое действие, может происходить как в самом эмульсионном слое, так и вне слоя - в усиливающем экране. В практической промышленной радиографии в качестве усиливающего экрана часто применяется свинцовая фольга, которая находится в контакте с эмульсионными слоями. Длина пробега электронов, выделяющихся при поглощении излучения, определяется энергией источника излучения.

Известно , что при экспонировании ионизирующим излучением с энергией 75 кэВ длина пробега электрона в эмульсионном слое, содержащем равное по весу количество AgHal и желатина, составляет 30 мкм. С увеличением энергии излучения длина пробега электрона увеличивается. В условиях практической радиографии энергия ионизирующего излучения может превышать 1-10 МэВ. В этом случае образующиеся электроны могут пересечь эмульсионный слой, основу и оказать

фотографическое действие на другой эмульсионный слой, как это показано в работе .

Поскольку усиливающие экраны помещаются с двух сторон радиографического

материала, то фотографическое действие этих экранов, точнее электронов, эмиттируемых при поглощении ионизирующего излучения, может накладываться.

Зависимость между энергией и направлением движения рассеянных электронов и электронов отдачи, выделяющихся при поглощении излучения, демонстрируется диаграммой Дебая, из которой видно, что фотоны могут рассеиваться во всех направлениях, а электроны только вперёд .

Для изучения влияния усиливающих экранов на свойства радиографических фотоматериалов при экспонировании

ионизирующими излучениями (рентгеновским или гамма-излучением) проводили эксперименты, предусматривающие дифференциацию действия ионизирующего излучения, поглощенного в экранах, электронов, эмиттированных из экранов при поглощении ионизирующего излучения, поглощённого непосредственно в эмульсионных слоях, и обратного рассеянного излучения.

Установка для проведения экспериментов включала в себя источник ионизирующего излучения, фильтр из алюминия толщиной 4,5 мм для устранения длинноволновых компонент неоднородного излучения, рентгеновский

коллиматор для ограничения ширины пучка

ионизирующего излучения, модулятора экспозиции для градации интенсивности излучения, падающего на радиографический материал с усиливающими экранами и представляющего собой ступенчатый клин из алюминиевого сплава, светонепроницаемую кассету, в которую помещались испытываемые радиографические материалы и усиливающие

экраны. Конструкция кассеты обеспечивала плотный контакт эмульсионных слоёв радиографического материала с поверхностью

усиливающих экранов для избежания потерь электронов, эмиттированных из экранов и, как следствие, уменьшения оптической плотности изображения. Доза облучения, падающая на испытываемые образцы, контролировалась

дозиметром ДРГ-04 с рентгеносцинтилляционным датчиком.

Схема эксперимента по изучению влияния усиливающих экранов на фотографические свойства радиографических фотоматериалов при

экспонировании ионизирующими излучениями приведена на рис. 1.

Рис. 1 - Схема эксперимента по изучению особенностей формирования радиографического изображения: 1 - источник ионизирующего

излучения;. 2 - фильтр; 3 - коллиматор; 4 - поток ионизирующего излучения; 5 - модулятор

экспозиции (ступенчатый клин из алюминия); 6 -передний усиливающий экран; 7 - задний

усиливающий экран; 8 - кассета; 9 -

радиографический фотоматериал; 10 - передний усиливающий экран, находящийся в контакте с эмульсионным слоем; 11 - задний усиливающий экран, находящийся в контакте с эмульсионным слоем; 12 - рентгеносцинтилляционный датчик; 13 - дозиметр ДРГ-04

Экспонирование эмульсионных слоёв осуществляли непосредственно ионизирующим излучением (в этом случае усиливающие экраны выносились за пределы кассеты) и тем же излучением, но в контакте с усиливающими экранами.

В зависимости от энергии излучения, материала и толщины усиливающего экрана может изменяться как интенсивность излучения, так и длина пробега электронов, а, следовательно, и соотношение между вкладами этих процессов в построение радиографического изображения.

Соотношение между этими процессами можно характеризовать численно разностью оптических плотностей:

Л = йэ - йбэ; (H = const),

где Л - разность оптических плотностей; йэ - оптическая плотность эмульсионного слоя,

экспонированного в контакте с усиливающим экраном; йбэ - оптическая плотность эмульсионного слоя, экспонированного с усиливающим экраном, вынесенным за пределы кассеты; H - доза

облучения.

Величина Л, равная разнице оптических плотностей, характеризует вклад вторичных

электронов, эмиттированных из экрана, в

построение изображения и показывает прирост

оптической плотности за счет электронов, образующихся вне эмульсионного слоя и оказывающих фотографическое действие на эмульсионный слой. На рис. 2 представлена

зависимость Л = йэ - Обэ от энергии ионизирующего излучения.

"0,80.01 0,1 1.0 Е.МЭВ

Рис. 2 - Зависимость фотографического действия усиливающего экрана Фз-Обз) от энергии ионизирующего излучения: 1 - усиливающие экраны из свинцовой фольги; 2- усиливающие экраны из медной фольги.

В экспериментах использовали

усиливающие экраны из свинцовой фольги

толщиной 0,023 мм и медной фольги толщиной

0,029 мм. Результаты показали, что в пределах исследуемого интервала энергий величина Л возрастает с увеличением энергии экспонирующего излучения. Это свидетельствует о том, что роль электронов, эмиттированных из усиливающего экрана, в построении радиографического

изображения увеличивается с ростом энергии ионизирующего излучения.

У свинцового экрана это возрастание наблюдается в большей степени, чем у медного, что свидетельствует о том, что вклад электронов, эмиттированных из усиливающего экрана, в построение радиографического изображения увеличивается с ростом атомного номера элемента и линейного коэффициента ослабления.

В том случае, когда величина Л < 0,

электроны, выбиваемые из усиливающего экрана при поглощении ионизирующего излучения, в построении радиографического изображения не участвуют.

Необходимо отметить, что металлические усиливающие экраны выполняют функцию не только «усилителя» действия излучения, но также способствуют повышению качества изображения за счет поглощения рассеянного излучения, которое, как правило, имеет более низкую энергию .

Усиливающие экраны изготавливаются обычно из металлов с высоким атомным номером, однако в последние годы находят достаточно широкое применение также усиливающие экраны из олова, железа и меди .

В данной работе исследовали эффективность действия усиливающих экранов разной толщины и из разных металлов на эмульсионные слои с различными средними размерами микрокристаллов AgHal в зависимости от энергии ионизирующего излучения.

Фотографическое действие экранов можно характеризовать коэффициентом усиления,

определяемым отношением времени

экспонирования без экрана ко времени экспонирования с усиливающими экранами (при прочих равных условиях):

где К - коэффициент усиления; тбэ - время экспонирования без усиливающего экрана; тбэ -время экспонирования с экраном.

Эксперименты проводили на образцах радиографических фотоматериалов со средним размером микрокристаллов AgHal 0,54 и 1,49 мкм. При экспонировании их помещали в кассету между усиливающими экранами. В качестве источника излучения использовали рентгеновский аппарат с напряжением на трубке 150 кВ.

0 2 0 4 0 6 0 8 11, м

Рис. 3 - Зависимость коэффициента усиления от толщины переднего и заднего усиливающих экранов и материала экрана: 1 - усиливающий экран из свинцовой фольги расположен перед плёнкой; 2 - усиливающий экран из свинцовой фольги расположен за плёнкой; 3 - усиливающий экран из медной фольги расположен перед плёнкой; 4 - усиливающий экран из медной фольги расположен за плёнкой

Результаты экспериментов (рис. 3)

показали, что при увеличении толщины переднего усиливающего экрана коэффициент усиления возрастает и, пройдя через максимум, уменьшается, вероятно, вследствие того, что сказывается поглощение излучения в самом экране.

Для заднего экрана с увеличением толщины также возрастает коэффициент усиления, однако, в меньшей степени, чем для переднего экрана. Достигнув определенного значения, коэффициент усиления в дальнейшем не изменяется, вероятно, вследствие того, что при этой толщине достигается

предельное значение интенсивности рассеянного излучения, действующего в направлении эмульсионного слоя, величина которого определяется значением энергии экспонирующего излучения.

Аналогичное изменение коэффициента усиления с увеличением толщины усиливающего экрана при экспонировании рентгеновским излучением наблюдалось и при использовании экранов из меди, где коэффициент усиления был ниже, однако интервал толщины, в котором экран имеет максимальное значение, значительно больше. Если для усиливающего экрана из свинца максимальные значения коэффициента усиления находятся в интервале толщины 0,5 - 0,8 мм, то для экрана из меди интервал, в котором коэффициент усиления имеет максимальные значения, составляет

На рис. 4 приведены кривые зависимости оптической плотности изображения от экспозиции при экспонировании рентгеновским излучением с напряжением на трубке 150 кВ. Кривые 1, 3 соответствуют экспонированию без усиливающего экрана для радиографических пленок со средним размером микрокристаллов AgHal 0,54 и 1,49 мкм соответственно. Кривые 2, 4 соответствуют

экспонированию тех же пленок с усиливающим экраном из свинцовой фольги толщиной 0,1 мм.

4^ х= ,49 мкм м

0 2 0 4 0 6 0 8 Н. Р

Рис. 4 - Зависимость оптической плотности изображения от экспозиции: 1 -экспонирование без усиливающего экрана; 2 - экспонирование с усиливающим экраном из свинцовой фольги толщиной 0,1 мм; 3 экспонирование без

усиливающего экрана; 4 - экспонирование с усиливающим экраном из свинцовой фольги толщиной 0,1 мм

Сравнение экспериментальных данных, представленных на рис. 4, показало, что при экспонировании радиографического материала со средним размером микрокристаллов AgHal 1,49 мкм наблюдается большее повышение оптической плотности изображения, чем при экспонировании радиографического фотоматериала со средним размером микрокристаллов 0,54 мкм (ЛР2 > Лй-|).

В целом результаты исследований показали, что при экспонировании ионизирующим излучением радиографических материалов на

полимерной подложке с усиливающими экранами повышение чувствительности определяется средним размером микрокристаллов AgHal, причем каждому среднему размеру при определенной энергии излучения соответствует определенная оптимальная толщина усиливающего экрана, которая, вероятно, зависит от длины пробега электронов.

1. Доказано, что вклад электронов, эмиттированных из усиливающего экрана в построение радиографического изображения, увеличивается с возрастанием энергии ионизирующего излучения, атомного номера элементов, составляющих экран, и массового коэффициента поглощения.

2. Установлено, что при экспонировании

рентгеновским излучением интервал толщины, в которой передний усиливающий экран из свинца в максимальной степени повышает оптическую плотность радиографического фотоматериала, составляет 0,5 - 0,8 мм, а экрана из меди - 0,6 - 0,9 мм. Увеличение толщины экрана выше этих значений приводит к уменьшению оптической плотности, а, следовательно, и чувствительности радиографического фотоматериала, вследствие

увеличения поглощения ионизирующего излучения в усиливающем экране.

3. становлено, что задний усиливающий экран в меньшей степени влияет на значение чувствительности. Чувствительность незначительно растет с увеличением его толщины и затем достигает постоянной величины, определяемой энергией излучения.

Литература

1. Румянцев С.В. Справочник по радиационным методам неразрушающего контроля/ С.В. Румянцев, А.С. Штань, В.А. Гольцев. - М.: Энергоиздат, 1982. -240 с.

2. Ли Н.И. Особенности формирования радиографических изображений в полимер-желатиновой матрице галогенидосеребряных фотоматериалов / Н.И. Ли, А.С. Хабибуллин // Вестник Казан. Технол. ун-та. - 2010. -№ 10. - С.237-243

3. Ли Н.И. Изучение зависимости фотографических свойств фотоматериала на полимерной подложке от энергии экспонирующего излучения / Н.И., Ли, А.С. Хабибуллин // Вестник Казан. Технол. ун-та.- 2011. -№4. -С. 110-113

4. Джеймс, Т. Теория фотографического процесса / под ред. А.М. Картужанского. - Л.: Химия, 1980. -672с.

5. Гурвич А.М. Физические основы радиационного

контроля и диагностики / А.М. Гурвич. - М.:

Энергоатомиздат, 1989. - 168 с.

© Н. И. Ли - канд. техн. наук, доц. каф. ТППК КНИТУ, [email protected].

Усиливающие экраны предназначены для сокращения продолжительности экспонирования в процессе радиографического контроля. В настоящее время используются экраны трех основных типов.

1. Металлические усиливающие экраны применяются для сокращения времени экспозиции и уменьшения влияния рассеянного излучения. Усиливающее действие металлических экранов основано на экспонировании пленки вторичными электронами, выбитыми фотонами из тонкой фольги металлического экрана. Поскольку пробег этих электронов очень мал, они практически полностью поглощаются пленкой, повышая тем самым плотность ее потемнения. Из-за малого пробега электронов, размывание изображения не происходит, т.е. усиление изображения снимка не сопровождается потерей его качества. Помимо сокращения времени экспозиции, свинцовые усиливающие экраны заметно снижают отрицательное действие рассеянного излучения на качество снимков.

Коэффициент усиления свинцовых экранов находится в пределах 1,5-3 (под коэффициентом усиления экранов понимается величина, показывающая, во сколько раз уменьшается экспозиция просвечивания при использовании данного экрана). Металлические экраны изготавливаются из свинца или свинцово-оловянистых сплавов по ГОСТ 18394-73 и ГОСТ 9559-75. Толщина металлических экранов выбирается в зависимости от применяемого . Таблица с рекомендациями по выбору толщины экранов содержится в таблице 6-13 учебно-методического пособия «Радиографический контроль сварных соединений»

2. Флуоресцирующие усиливающие экраны так же применяют для сокращения времени экспозиции. Усиливающее действие флуоресцентных экранов основано на конвертировании ими части рентгеновского излучения в оптическое слоем люминофора. Коэффициент усиления флуоресцирующих экранов значительно выше, чем у свинцовых и находится в диапазоне 20-30. Обратной стороной существенного сокращения экспозиции при использовании флуоресцентных экранов, являются значительные потери в контрастной чувствительности, т.е. качестве контроля. Причина этого в очень большом размере зерна люминофора. Так, если средний размер зерна у безэкранной рентгеновской пленки составляет не более 0,5 мкм, у экранной пленки - 1-1,5 мкм, то у экранов порядка 10 мкм. Добавление к флуоресцирующим экранам свинцовых всегда приводит к увеличению контраста рентгеновского изображения, но при этом увеличивает продолжительность экспонирования.

Данный тип экранов, как правило, используется с пленками имеющими повышенную чувствительность в видимой области спектра типа Fuji IX 100HD , AGFA F8 , KODAK HS800 . Флуоресцирующие экраны изготовляются из пластика или картона, на одну сторону которого наносится слой люминофора. В качестве люминофора используют соединения ZnS, CdS, PbSO4, CaWO4, BaSO4 и др. Из-за снижения разрешающей способности радиографических снимков, получаемых с использованием флуоресцирующих экранов, их применение не разрешается при рентгенографическом контроле высокоответственных сварных швов, например, в атомной энергетике.

3. Флуорометаллические усиливающие экраны. В настоящее время все большее распространение получают флуорометаллические усиливающие экраны, являющиеся своеобразным сочетанием двух вышеописанных типов. Флуорометаллические экраны выполнены в виде свинцовой подложки с нанесенным на нее слоем люминофора. Эти экраны имеют больший коэффициент усиления, чем металлические, при этом обеспечивают лучшую чувствительность по сравнению с флуоресцирующими. К современным флуорометаллическиим усиливающим экранам относятся, например AGFA RCF и СМП-1

Видео Почему при использовании флуоресцирующих экранов получается нерезкое изображение?

Подпишитесь на наш канал You Tube

Усиливающие экраны Agfa NDT используются для контроля толстостенных изделий, позволяя значительно сократить время контроля и увеличить ресурс импульсных аппаратов . Экраны Agfa NDT представлены высокоскоростным флуоресцентным экраном NDT 1200 и флуорометаллическим экраном RCF.

Усиливающие экраны Agfa изготовлены с использованием вольфрамата кальция (CaW04), флюоресцирующего голубым светом под воздействием ионизирующих излучений. Гибкость экранов значительно упрощает радиографию объектов изогнутой формы. Дополнительная защита от внешних воздействий обеспечивается благодаря специальному покрытию.

Экраны Agfa NDT обычно поставляются парами, форматом 30х40см или другими форматами. Для получения необходимых форматов экраны можно резать. По заявке возможна поставка экранов для рулонной пленки. Усиливающие экраны Agfa RCF и NDT-1200 рекомендуются для использования с радиографической пленкой Agfa F8 . Использование этих экранов с радиографической пленкой РТ-1, либо использование экранов российского производства с пленкой F8, не позволяет получить эффективного уменьшения экспозиции из-за несогласованности спектра излучения экранов и спектров поглощения пленок.

Усиливающий экра́н (УЭ) - экран в виде пластины (пленки), покрытой люминофором, предназначенный для преобразования невидимого рентгеновского изображения в видимое.

УЭ состоят:

1. основа (прозрачная самоклеющаяся);

2. отражающий слой;

3. люминофорный слой;

4. защитный слой.

УЭ как и пленка быват сине- и зелено- чувствительная.

УЭ должны обладать следующими качествами:

Высокая абсорбционная способность (способность экрана поглощать фотонное ищлучение, чем выше поглощение, тем лучше);

Высокий конверсионный показатель (преобразование R-излучения в видимое), чем выше тем лучше;

Спектр световой эмиссии - должен соответствовать спектру пленки (зеленый экран - зеоеная пленка, синий экран - синяя пленка, зеленый экран - синя пленка, добавляются KV);

Отсутствие послесвечения (чем меньше, тем лучше);

Задержка разгорания (чем меньше, тем лучше).

Классификация усиливающих экранов осуществляется по их чувствительности (световому выходу). Для удобства экраны подразделяют на несколько категорий чувствительности:

– низкой чувствительности (класс 50–100) обеспечивают наивысшую разрешающую способность (различимость деталей изображения) при малом факторе усиления. Их рекомендуется применять для воспроизведения микродеталей, например, мелких костей (кисти, стопы).

– средней (класс чувствительности 200) - универсальный. Используют в большинстве видов рентгенографии: костей, органов грудной клетки, исследований в педиатрии.

– высокой (класс 400) - высокочувствительные усиливающие экраны, отличающиеся повышенной яркостью свечения, при относительно меньшей разрешающей способности, рекомендуются для исследования органов желудочно-кишечного тракта, органов грудной клетки, сердечно-сосудистой системы, мочеполовых органов, позвоночника, в том числе у детей.

– сверхвысокой (класс чувствительности 600 и более).Для некоторых специальных видов исследований, при которых определяющим фактором является необходимость максимального снижения экспозиционной дозы облучения (серийная ангиография, рентгенография позвоночника (при сколиозе) у детей, исследования беременных), применяют сверхвысокочувствительные усиливающие экраны с высоким уровнем абсорбции рентгеновских лучей и световой отдачей.

Срок службы УЭ не более 5 лет. Использование экранов более данного срока требуют значительного повышения экспозиционных режимов, что увеличивает уровень лучевой нагрузки и сопровождается значительным снижением качества ищображения. Срок хранения экранов до начала эксплуатации не более 3-х лет со дня производства. Хранение экранов производится в вертикальном положении, вклеенными в кассеты. При необходимости они моются водой с мылом и просушиваются. Проверка качества проводится один раз в шесть месяцев.

Московский химико-фармацевтический завод им. Н. А. Семашко выпускает пять типов усиливающих экранов, применяемых в медицинской практике: «Стандарт», УФДМ, ПРС, СБ и УС.

Экраны типа «Стандарт» - кальций-вольфраматные, универсального применения. Используются во всем диапазоне практически применяемых напряжений на трубке. Выпускаются в виде комплектов, состоящих из двух экранов с примерно одинаковой навеской светосостава (60/60мг/см2).

Экраны типа УФДМ - кальций-вольфраматные, увеличенного фотографического действия, позволяют сократить время экспозиции в 1,5-2 раза по сравнению с экранами типа «Стандарт» без ухудшения качества изображения. Выпускаются в виде комплектов, состоящих из двух экранов с обозначением «передний» и «задний». Передний экран (с навеской 40 мг/см2- более тонкий) помещается между пленкой и дном кассеты, обращенным к источнику рентгеновского излучения. Задний экран (с навеской 160 мг/см2) прикрепляется к крышке кассеты.

Экраны типа УФДМ рекомендуются во всех случаях, когда желательно уменьшение экспозиции при одновременном обеспечении высокого качества изображения, в частности для рентгенографии легких, для боковых снимков поясничного отдела позвоночника и т. п.

Экраны типа ПРС - кальций-вольфраматные усиливающие экраны повышенной разрешающей способности, дают возможность улучшить (по сравнению с экранами «Стандарт») выявляемость деталей на изображениях неподвижных объектов небольшой толщины, т. е. при условии обеспечения достаточно малой динамической и геометрической нерезкости изображения. По усиливающему фотографическому действию не уступают экранам типа «Стандарт». Выпускаются в виде комплектов, состоящих из двух экранов с примерно одинаковой навеской светосостава.
Рекомендуются главным образом для снимков конечностей, а также для работы при повышенных напряжениях на трубке.

Экраны типа СБ - свинцово-баритовые. Предназначены главным образом для применения при напряжениях на трубке 80-120 кв (макс). В указанном диапазоне напряжений экраны СБ обладают наибольшей эффективностью, позволяя уменьшать экспозицию при рентгенографии сильно фильтрующих объектов примерно в 2 раза по сравнению с экранами «Стандарт», без ухудшения качества изображения. Выпускаются в виде комплектов, состоящих из двух экранов, с приблизительно равной навеской светосостава.

Экраны типа УС - цинк-кадмий-сульфидные усиливающие экраны в сочетании с сенсибилизированной (изохроматической) пленкой типа РМ-6 позволяют сократить экспозицию в 3-5 раз по сравнению с экранами типа «Стандарт», применяемыми с обычной оптически несенсибилизированной рентгеновской пленкой. Вся работа с пленкой типа РМ-6 производится в полной темноте. Следует применять кассеты, совершенно не пропускающие видимого света. При использовании кассет с дном из пластмассы, пропускающей красные и оранжевые лучи, следует между дном и передним экраном делать прокладку из двух листов плотной черной бумаги.

Экраны УС выпускаются в виде комплектов, состоящих из двух экранов «переднего» и «заднего» с неодинаковой навеской светосостава. Комбинацию экранов типа УС с пленкой РМ-6 рекомендуется применять в тех случаях, когда необходимо максимально уменьшить экспозицию, например при рентгенографии беременных женщин, при серийной ангиографии, при напряжениях на трубке не выше 90-100 кв (макс.)

При переходе от стандартных усиливающих экранов завода им. Семашко к экранамтипа СБ, УФДМ и УС следует уменьшить время экспозиции, установленное для стандартных экранов, умножив его на коэффициент, соответствующий применяемому напряжению на рентгеновской трубке.

Усиливающие экраны типа «Симультан-1» и «Симультан-2» предназначены для одномоментной (симультанной) томографии, т. е. для одновременного получения томограмм нескольких слоев объекта, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Они выпускаются в виде наборов из пяти комплектов. Экраны сброшюровываются в «альбом» вместе с разделяющими их прокладками из крупнопористого пенопласта (поролона) толщиной 6 или 12 мм. Оба типа экранов применяются с обычной двусторонней рентгеновской пленкой.

Фотографическое действие экранов подобрано так, чтобы при напряжении на трубке 75-85 кв (макс.) на всех пяти пленках получалось практически одинаковое почернение. При этом экраны «Симультан-1» позволяют получить пять томограмм при дозе (токе через трубку), лишь в 1,8 раза превышающей дозу, необходимую для получения томограммы одного слоя с применением усиливающих экранов типа «Стандарт». Экраны «Симультан-2» вообще не требуют увеличения дозы, позволяющей получать пять томограмм при тех же технических условиях, какие необходимы для получения одной томограммы при использовании экранов типа «Стандарт».

Наборы «Симультан-1 » применяется в тех случаях, когда от экранов требуется возможно большая разрешающая способность. Наборы «Симультан-2» применяются в тех случаях, когда на первый план выдвигается требование максимального снижения дозы излучения.

• Структура и характеристики усиливающего экрана
• Комбинация экран - плёнка
• Структура и характеристики рентгенографической плёнки
• Отсеивающая решётка
• Проявочный автомат
• Тёмная комната и негатоскоп
• Параметры изображения

• Ознакомление с основами и элементами рентгенографической системы

• Слой материала, помещенный вплотую к плёнке при обычной рентгенoграфии, чтобы:

• Преобразовывать падающие рентгеновские лучи в излучение, которое лучше воспринимается эмульсией рентгеновской плёнки (ренг. лучи  световые фотоны )

• Уменьшить облучение пациента, необходимое для достижения заданного уровня почернения плёнки

• Уменьшить время экспозиции и мощность рентгеновского генератора (понижение цены)

• Увеличить фотоэлектрический эффект  лучшее использование энергии излучения (формирование изображения)

• Основание (в основном используется полиэфир)

• Химически нейтральный, устойчивый к рентгеновскому излучению, гибкий, очень ровный

• Отражающий слой (двуокись титана - TiO2)

• Кристаллический компаунд, отражающий фотоны к эмульсии плёнки

• Люминесцентный слой (полимер)

• Кристаллы, расположенные в суспензии пластического материала

• Защитное покрытие

• Бесцветная тонкая плёнка, защищающая люминесцентный слой при использовании экрана

Люминесцентный слой

• Люминесцентный слой (кристаллы люмино-фора) должны:

• максимально поглощать рентгеновское излучение
• преобразовывать рентгеновское излучение в свет
• соответствовать по спектру излучения чувствитель-ности плёнки

• Тип материала:

• вольфрамат кальция (CaWO4) (до 1972)
• редкоземельные элементы (с 1970) (LaOBr:Tm) (Gd2O2S:Tb) более чувствительные и эффективные чем (CaWO4)

УФ

• УФ (Усиливающий Фактор): отношение экспозиций, при которых получается та же самая оптическая плотность с экраном и без экрана

КЭП (Квантовая Эфективность Поглощения): фракция фотонов, поглощённая экраном

• 40% для CaWO4

•  (Коэффициент преобразования): отношение энергии световых лучей к поглощённой энергии рентгеновских лучей (%)

• 3% для CaWO4

• C (Коэффициент поглощения): отношение энергии, поглощённой плёнкой, к энергии светового излучения (%)

• C максимально для экранов со спектром излучения в ультрафиолетовой области  90%

• Усиливающий фактор: отношение экспозиций, при которых получается та же самая оптичес-кая плотность с экраном и без экрана

Чувствительность плотности почернения

• Чувствительность (экран-плёнка): Частное от K0/Ka, где K0 = 1 мГр и Ka – это КЕРМА в воздухе для плотности почернения D = 1.0, измеренная в плоскости плёнки

• Система экран-плёнка : Определённый усиливающий экран с определённым видом плёнки

• Класс чувствительности : определённый диапазон значений чувствительности системы экран-плёнка

• Плёнка с односторонней эмульсией : плёнка, покры-тая с одной стороны, используемая с одним экраном

• Плёнка с двухсторонней эмульсией : плёнка, покры-тая с двух сторон, используемая с двумя экранами

• Экран-плёнка контраст     квантовый шум

Пространственное разрешение

• Пространственное разрешение : способность комбинации экран-плёнка сделать близко расположен-ные объекты различимыми на изображении. Разреше-ние может быть оценено с помощью мир: периоди-ческих структур (пар линий) с различной частотой

• Функция передачи модуляции (ФПМ): характеристика зависимости контраста изображения синусоидальной структуры от частоты при рентгено-оптическом преоб-разовании

• Спектр шума : составляющая шума, обусловленная усиливающей системой (экран-плёнка)

• Квантовый шум, экранный шум, зернистость.

• Квантовая эффективность поглощения (КЭП): фракция рентгеновских фотонов, поглощённая системой экран-плёнка

• В зависимости от требований к разрешающей способности и чувствительности применяют различные типы экранов (разная зернистость и фотографическое действие)

• Плохой контакт между экраном и плёнкой

• потеря пространственного разрешения
• расплывчатое изображение

• Чёткость изображения

• Разрешающая способность зависит от размера кристаллов и толщины экрана

• Разрешение при рентгенографии на плёнку без экранов лучше, но требует примерно в 40 раз большую дозу облучения

• Без экрана - ~50 п.л./мм, обычные экраны ~ 10 п.л./мм, «быстрые» экраны ~6 п.л./мм, маммографические системы ~15 п.л./мм

• Защитный слой (внешняя поверхность)

• Чувствительный слой (~20 мкм)

• Основа (прозрачность и механическая прочность) (~170мкм)

• Связующий слой

• Характеристики чувствительности

• Защитное покрытие – предохраняет от царапин

• Основа

• является относительно толстой и придаёт плёнке твёрдость и гибкость
• является почти прозрачной

• Эмульсия

• слой изображения, состоит из желатина и галогена серебра (Br, I)
• От состава эмульсии зависят чувствительность, контраст и разрешающая способность

• Скрытое (невидимое) изображение, формируемое при взаимодействии фотонов света с ионами галогена в кристалле, которые:

• теряют электроны
• электроны переходят к ионам серебра
• в кристалле появляются нейтральные атомы серебра

Проявление

• Проявление

• Преобразует скрытое изображение в видимое, превращая ионы серебра в металлическое серебро

• Фиксирование

• Растворяет неэкспонированые кристаллы галогена серебра, оставляя только металлическое серебро, формируя постоянное изображение

• Изменение чувствительности плёнки в зависимости от света

• Ортохроматическая плёнка обычно чувстви-тельна к синему или сине-зелёному свету

• Экран светится синим (кальций-вольфра-матный) или зелёным (редкоземельный) светом

• «Безопасный» свет не должен засвечивать плёнку

• В плёнке с двухсторонней эмульсией свет экрана может засвечивать эмульсию на противоположной стороне

• Это явление уменьшает разрешающую способность изображения

• Чтобы ограничить внутренний переход, применяется светопоглощающий слой

• Прямолинейный участок характеристической кривой определить трудно, поэтому средний градиент измеряется между OD=0,25 и 2,0

• OD 2,0 применяется потому, что на этом уровне проходит только1% света, и изображение будет ещё видно при использовании негатоскопа

• OD 0,25 применяется потому, что при этой плотности глаз ещё различает 10% контраст, а при меньшей плотности этот контраст уже не различается

• Контраст обычно измеряется как средний градиент

• Можно также измерять наклон линии, проведённой между точками OD = 1.2, т.е. нетто OD=1.0 (без основы и вуали) и

• OD = 2

Основа+вуаль

• Основа+вуаль : OD плёнки, получаемая вследствие неполной прозрачности основы и действия проявителя на необлучённую плёнку; обычно 0,15 -0,25.

• Чувствительность (скорость) : величина, обратная экспозиции, необходимая для достижения нетто OD =1,0

• Гамма (контраст) : градиент прямого участка характеристической кривой

• Широта : Крутизна характеристической кривой, определяющая диапазон доз, при которых фор-мируется изображение приемлемого качества

• Радиация, выходящая из тела пациента

• первичный пучок : формирует изображение
• рассеянное излучение : достигает детектора, но уменьшает контраст и увеличивает дозу облучения пациента

• Решётка (между пациентом и плёнкой) отсеивает большую часть рассеянного излучения

• Стационарная решётка

• Подвижная решётка (лучшая производительность)

• Сфокусированная решётка

• Система Поттера-Букки

Отношение решётки

• Отношение решётки

• Отношение высоты пластин к ширине промежутков около центральной линии

• Отношение улучшения контраста

• Отношение первичного и суммарного излучений, прошедших через решётку

• Фактор облучения

• Отношение мощностей доз суммарного излучения в определённой точке с решёткой и без неё

Количество пластин

• Количество пластин

• Количество поглощающих пластин (ламелей) на 1 см

• Фокусное расстояние решётки

• Расстояние между линией, в которой сходятся продолжения плоскостей поглощающих пластин, и поверхностью растра (решётки), направленной в сторону излучателя

Постоянная температура

• Постоянная температура

• Постоянное время обработки

• Автоматическое пополнение химикатов

• Сушка плёнки

• Может вызывать артефакты

Важнейшие атрибуты КК:

• Важнейшие атрибуты КК:

• правильное хранение плёнок
• уход за кассетой и экраном
• Контроль химикатов
• сенситометрия
• артефакты
• чистка процессора

• Требуются сенситометр и денситометр

• Существенно – держать обработку плёнок под ежедневным контролем

• Основные параметры для контроля:

• основа + вуаль
• скорость
• градиент (гамма)
• контраст

• Используйте сенситометр для экспониро-вания плёнки на свету через специаль-ный ступенчатый клин

• Убедитесь,что сторона плёнки с эмульсией (при одностороннем покрытии) обращена к источнику света

• Выберите правильный свет (зелёный, синий) при сенситометрии и экспонируйте плёнку до специального сигнала

• Проявите плёнку немедленно

• Перед измерениями оптических плотностей ступенчатого фильтра нужно зрительно проверить эталонные полоски, чтобы исключить ошибки в процедуре, такие как экспонирование при разных цветах или экспонирование со стороны основания вместо эмульсии

• Нанесите оптические плотности ступенек клина на миллиметровую бумагу

• Величины вуали, макси-мальной плотности, чувст-вительности и среднего градиента могут быть определены на основе характеристической кривой (зависимости оптической плотности от световой экспозиции)

• Существует много медицинских учреж-дений, где рентгеновская плёнка обрабатывется вручную в открытых резервуарах, иногда в очень плохих условиях

• Ручная обработка может быть эффектив-ной, НО может возникнуть много проблем с качеством снимков

Стадии обработки плёнки:

• Стадии обработки плёнки:

• проявление
• промывка в воде
• фиксация (закрепление)
• промывка в воде

• Промывка в воде очень важна для удаления остатков химических реагентов и получения хороших снимков

• Температура – постоянная и оптимальная

• Контроль за временем обработки

• Активность проявителя (химическое состояние) – свежий и неокисленный

• Температура проявителя должна быть около 20oC (или как рекомендовано производителем)

• Регулярно используйте термометр для проверки температуры

• В слишком холодном проявителе плёнка проявляться не будет

• В слишком тёплом проявителе обработка будет слишком быстрой и плохо контролируемой

контейнером с водой (как теплозащита)

• В идеальном случае контейнеры с проявителем и фиксатором должны быть окружены контейнером с водой (как теплозащита)

• Контейнер с водой должен быть подогрет (или охлаждён) до 20oC

• Лучше всего использовать термостат

• Однако, горячая или холодная вода может быть добавлена в контейнер для поддержания нужной температуры

• Эти требования иногда невыполнимы (в Африке, Азии,…)

• Если температура проявителя постоянна и известна, то должно использоваться стандартное время проявления

• Идеально оно составляет около 3 минут

• Точное время должно быть определено из графика время-температура

• Должны быть использованы большие часы, видимые при слабом освещении

• Опытный оператор может определить время проявления, глядя на плёнки при «безопасном» свете ближе к концу обработки.

• Однако, при этом плотность вуали возрастает

«Безопасный» свет

• «Безопасный» свет

• количество (наименьшее), расстояние от стола
• тип и цвет фильтров
• цвет колбы (красный или адаптированный к плёнке)
• мощность (

• Защищённость от внешнего света

• Гидрометрия (30 - 60%)

• Температура комнаты

• Условия хранения плёнки

Плотность

• Плотность

• Контраст

• Разрешение

• Нерезкость

• Дисторсия

• ФПМ (функция передачи модуляции)

• Объяснены главные составляющие рентгенографической системы и их назначение:

• Характеристики обычной плёнки и комбинации экран-плёнка
• Необходимые условия для обработки плёнки, тёмная комната и просмотр изображений на негатоскопе