Томография на рассеянном рентгеновском неколлимированном излучении Горшков В.А. МАДИ(ГТУ) Тел , Теория, моделирование, эксперимент)

Аннотация Рассмотрены вопросы развития реконструктивной томографии на рассеянном рентгеновском излучении. Приводятся математические модели процессов измерения и алгоритмы реконструкции на основе неколлимированного рассеянного рентгеновского излучения. Рассмотрены вопросы идентификации распределения эффективного атомного номера и плотности в объектах. Приводятся примеры реконструкций.

Рентгеновские томографы трансмиссионные На рассеянном излучении Преимущества томографии на рассеянном излучении Реконструкция объектов при одностороннем доступе, Идентификация деталей машин без разборки агрегатов, Локальное облучение объекта, В комплексе с трансмиссионной томографии идентификация распределения эффективного атомного номера, Инвариантность реконструкции плотности к атомному номеру (за исключением водорода). Недостатки томографии на рассеянном излучении Неадекватная идентификация из-за влияния неоднородностей на исходном и рассеянном траекториям, Низкая разрешающая способность, Высокая радиационная нагрузка на объект.

Физическая основа томорафии на рассеянном излучении Исходное излучение Объект Коллиматор Детектор

Компенсация распределения плотности на исходной и рассеянной траекториях

Повышение разрешающей способности Реконструкция плотности Интенсивности регистрации s(x) рассеянных фотонов без учета ослабления (x) – апертурная функция (x) – распределение плотности Реконструкция лин.коэф.рассеяния

Зависимость необходимого исходного числа фотонов от степени повышения разрешающей способности

Трещина Поры Открытые поры Реконструкция элемента подшипника скольжения гироскопа Томография на рассеянном излучении Дефицит плотности,% Поры (рентгеноскопия) Поры (трансмиссионная томография) Трещина (рентгеноскопия)

Томография на основе неколлимированного рассеянного излучения (б) (а) (в) Повышает статистику счета. Повышает разрешающую способность. Понижает радиационную нагрузку на объект. В комплексе с трансмиссионным томографом дает возможность получить распределение эффективного атомного номера. Преимущества томографии на рассеянном неколлимированном излучении

Физическая основа томографии на неколлимированном рассеянном излучении Число рассеянных фотонов Альбедная лучевая сумма Система уравнений Сканирование объекта x

Реконструкция искусственного объекта

Зависимость разрешения от статистики счета

Зависимость разрешения от плотности материала (линейного коэффициента рассеяния)

Объект а – одноактная модель (1 млн.фотонов на одно измерение), б – полная модель (150 фотонов) Сравнительные результаты реконструкции на одноактной и полной моделях

Влияние энергии и числа исходных фотонов на адекватность реконструкции

Реконструкция сотового композита а)

Тепловыделяющий элемент (ТВЭЛ) С 4-сторон Сверху и снизу Снизу Сверху Реконструкции Сканирование Оболочка Дефицит плотности Объект

Реконструкция Реконструкция молочной железы

Реконструкция распределения атомного номера Z Объект z

E, КэВ C t C / t Z Реконструкции при различных энергиях фотонов

N 0 C t C / t Z Реконструкции при различных количествах фотонов на одно измерение

Экспериментальная установка Реконструкция Эксперимент Модель Отклик Эксперимент Эксперимент (фильтр) Модель Диапазон сканирования - ( ) Диапазон сканирования - ( ) Экспериментальная реконструкция Рентгеновская трубка (60 кэВ) Детектор Объект Рентгеновская трубка Nф=200 Детектор Объект