2. Линейные детекторные преобразователи рентгеновских изображений.

Рис. а) – сцинтилляционный линейный детекторный преобразователь. Слой сцинтиллятора 1, изготовленный по той же технологии, что и в матричных преобразователях, линейку фотодиодов 2 и устройство коммутации фотодиодов, которые обеспечивают передачу сигналов каждого фотодиода в выходное устройство. Возникающие сцинтилляции преобразуются фотодиодом в электрический сигнал.

Рис б) – полупроводниковый диодный линейный преобразователь. Он содержит линейку полупроводниковых диодов (детекторов) рентгеновского излучения (см. выше), сигналы которых с помощью коммутаторов передаются на выходное устройство. Такой преобразователь имеет высокую стоимость, так как используемые диоды имеют длину 10..20 мм, что при использовании кремния достаточно дорого.

Рис. в) – П/п резистивный линейный преобразователь. Он содержит нанесенные на подложку 5 п\п полоски (стрипы) из арсенида галлия. Подложка 5 размещена на п\п холодильнике 6. Ее температура поддерживается до значения -72^оC. Значения сопротивлений измеряются с помощью специальных мостовых схем. Через коммутатор 8 подается выходное устройство.

Многокамерные ионометрические преобразователи (рис. г и д) представляет собой многоканальную ионизационную камеру. Здесь в общей камере 9, заполненной ксеноном при давлении 1,2 МПа, размещен общий анод 11 и множество (1024) катодов 12, выполненных в виде полосок. Между анодом и каждым из катодов включен электрометрический усилитель.

РИ поступает в камеру через окна 13. Устройства а, б, г, д используют для реализации метода сканирующего преобразователя, в соответствии с которым изображение получает не сразу в целом виде, а по строкам.

3. Визуализация тепловых полей и принцип действия тепловизоров.

Известно, что температура поверхности тела человека несет информацию не только о результатах воздействия на нее, но и о процессах, протекающих внутри организма. Известно, что при температуре 25-35⁰ С излучение тела человека лежит в диапазоне от 2 до 10 мкм. Для измерения этой температуры раньше использовали термокраски (способные изменять цвет от температуры), вакуумные видиконы в сочетании с предварительным облучением объекта инфракрасным потоком, что увеличивало чувствительность измерения. Применялись также электромеханические тепловизоры, в которых использовалось сканирование объекта с высокой частотой с помощью электромеханической системы и охлаждаемого фотодиода. Охлаждение осуществлялось с помощью, например, жидкого азота. В настоящее время для визуализации тепловых полей и в частности полей человека используются цифровые тепловизоры.

Принцип действия тепловизоров – приборов для визуализации тепловых полей, основывается на радиационной передаче теплоты от источника (объекта) к приемнику излучения. Используемый ими закон является законом Стефана-Больцмана, а теплота, передаваемая от источника к приемнику описывается уравнением:

Q = f σ (E₁T₁⁴ - E₂T₂⁴), где F - площадь поверхности; сигма – константа, эпсилон – степень черноты источника и приемника излучения, Т1 и Т2 – абсолютные температуры.

Как видно, количество теплоты в соответствии с формулой увеличивается при увеличении разности температуры Т1 и Т2.

Тепловизор содержит объектив 2, размещенный в корпусе 1, который изготавливается как правило из германия, кремния и является самым дорогим элементом тепловизора. Он направляет ИК излучение на матрицу 4 через диафрагму 3, фокусирующую излучение. Матрица изготавливается из фотодиодов, из антиманида индия, силицида платины, арсенида галлия.

Эти диоды работают на внутреннем фотоэффекте, а матрица содержит от 324х324 до 1024х1024 фотодиодов. Матрица преобразует аналоговое изображение, которое поступает через объектив на объект исследования, в цифровое, подобно тому, как это делает матрица для образования рентгеновского излучения (матричные детекторные преобразователи) по сигналу генератора 6. Сигналы элемента матрицы усиливаются электронным усилителем 5 и посылаются в микропроцессор 9, из которого информация выводится на дисплей 10 и в ПК. Всей работой тепловизора управляет устройство управления УУ. Для получения высокой чувтсвительности преобразования матрица охлаждается с помощью холодильника 7, температура которого регулируется регулятором 8.

Для охлаждения используют миниатюрную емкость с жидким азотом, полупроводниковый термоэлектрический преобразователь, или машины Стирлинга. Понижение температуры матрицы увеличивает разность между температурой объекта исследования и матрицей. Изображение представляется в реальном масштабе времени и, как правило, осуществляется картирование (раскраска изображений), а именно: элементам, имеющим различные температуры, присваиваются некоторые условные цвета.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 11