6. Усилитель радиационного изображения с эоп

Усилитель радиационного изображения (УРИ)– это радиационно-оптический преобразователь (РОП), в котором за счет дополни­тельного источника энергии, не связанного с ионизирующим из­лучением, в процессе облучения происходит радиационно-оптическое преобразование с коэффициентом усиления яркости более единицы.

Коэффициент усиления яркости РОП – это отношение яркости выходного экрана преобразователя к яркости эталонного флуоресцентного экрана при равных условиях радиационного об­лучения преобразователя и флуоресцентного экрана.

УРИ с электронно-опти­ческим преобразованием – это усилитель, где усиление яркости изображения, сфор­мированного ионизирующим излучением на флуоресцентном эк­ране, происходит в помощью ЭОП, в котором фотоэлектроны ускоряются электрическим полем, а затем фотоэлектронное изображение преобразуется в видимое на катодно-люминесцентном экране.

Распространение получили УРИ со световыми и радиацион­ными ЭОП (соответствен­но ЭОП и РЭОП). С позиций преобразования светового излу­чения, возникающего во входных экранах этих усилителей, меж­ду ними существует фундаментальное различие.

	Рис. 15. Структура усилителей радиационного изображения с ра­диационными (а) и световыми (б) ЭОП:
1 – источник излучения; 2 – радиационный ЭОП; 3 – объектив; 4 – световой ЭОП; 5 – передающая телевизионная трубка; 6 – видеоконтрольное устройство; 7 – рентгенолюмннофор; 8 – фотокатоды

Оптическая связь фотокатода и входного эк­рана в этих усилителях не одинакова, рис. 15. В РЭОП каждый рентгеновский квант с энергией 60 кэВ по­рождает 150 электронов, усилитель с ЭОП дает только 1 ... 5 электронов. Поэтому в указанном звене последнего усилителя теряется информация о радиа­ционном изображении из-за увеличения шума.

Конструкция РЭОП с внутренним входным экраном из показана на рис. 16. Этот экран имеет вид вытянутых примыкающих друг к другу монокристаллов небольших поперечных размеров, образующих световоды, что сводит к минимуму боковое рассеяние света и обеспечивает создание толстого слоя люминофора с высокими поглощением и пространственным разрешением. Входной экран из в таких усилителях поглощает 50% излучения, которое ослабляется в два раза слоем алюминия толщиной 7 мм.

Пространственное разрешение входного экрана этого типа 5 пар лин/мм, эффективность преобразования равна 1000 квантам света на один поглощенный квант рентгеновского излучения энергией 50 кэВ. Квантовый выход нанесенного на вход­ной экран фотокатода равен 15%, что позволяет получить 150 электронов на один поглощенный рентге­новский квант.

Рис. 16. Конструкция усилителя с внут­ренним входным экраном: 1 – колба; 2 – магнитный экран; 3 – защит­ный экран; 4 – люминофор; 5 ... 7 – фокуси­рующие и ускоряющие электроды; 8 – фото­катод

Усиление яркости изо­бражения происходит за счет увеличения энергии фо­тоэлектронов. Увеличение энергии и формирование электронных траекторий обеспечивается электронно-оптической системой с элек­тростатической фокусиров­кой.

Энергия электронов преобразуется в кванты света внутри выходного катодолюминесцентного экрана с высоким пространственным раз­решением и соответствующей спектральной характеристикой. Используются люминофоры ZnCdS с максимумом излу­чения на длине волны 530 нм. Энергетическая эффективность преобразования равна 10% и соответствует созданию 1200 кван­тов света одним электроном с энергией 30 кэВ. Выходной экран из мелкозернистого мате­риала (1 мкм) имеет преде­л разрешения 50 пар лин/мм.

Экраны усилителя и элементы электростатической фокуси­ровки размещены внутри герметичной вакуумированной колбы. Корпус содержит магнитный и защитный экраны, обеспечивающих безопасность при работе с усилителем. Магнитный экран снижает влияние магнитных полей на качество изображения. Свинцовый экран снижает радиационную нагрузку на персонал.

Основные метрологические параметры усилителей: раз­мер рабочего поля, масштаб преобразования, коэффициент радиационно-оптического преобразования, коэффициент усиления яркости радиационно-оптического преобразования, предел раз­решения, динамический диапазон, предел плотности потока энергии, яркость темнового фона, геометрические искажения радиационного изображения, степень чистоты поля зрения, зон­ные характеристики качества изображения, коэффициент пере­дачи контраста, временное разрешение.