RU2164081C2

RU2164081C2 - Limited-angle x-ray tomograph

Info

Publication number: RU2164081C2
Application number: RU99108890A
Authority: RU
Inventors: О.В. Комардин; П.И. Лазарев
Original assignee: Кванта Вижн, Инк.
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2001-03-20
Also published as: WO2000065333A1

Abstract

FIELD: computer-aided tomography based on imaging by limited-angle scattered radiation. SUBSTANCE: apparatus has X-ray source with annular anode and system for scanning electron beam along anode to produce fan-shaped revolving X-ray beam. First-beam collimator and patient-crossing radiation beam trap are designed to record radiation scattered by patient within angles ranging up to 1 deg. Collimator is, essentially, set of two sections of cylindrical tube mounted one on top of other in a spaced relation and provided with stepping projections on lower base of top section and on upper base of bottom section. Trap is also made in the form of section of cylindrical tube with stepping projection on upper base. X-ray source anode, collimator, primary-beam trap, and system for recording radiation passed through patient are coaxial. Radiation scattered by patient at limited angles can be recorded by apparatus having no revolving parts. EFFECT: improved informative capacity and simplified design of tomograph. 2 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для компьютерной томографии. Метод компьютерной томографии сочетает физические принципы рентгеновского просвечивания с достижениями вычислительной математики и цифровой техники. Существо этого метода состоит в реконструкции внутренней пространственной структуры исследуемого объекта в результате совместной математической обработки теневых проекций, полученных при рентгеновском просвечивании объекта в различных направлениях. Для просвечивания объекта в различных направлениях необходимо изменять его положение относительно источника излучения и детектора прошедшего через объект излучения. Обычно в томографах предусматривается перемещение источника излучения и детектора относительно объекта, т. к. перемещение самого объекта, как правило, бывает нежелательно. Усовершенствование компьютерных томографов шло по пути создания технических решений, позволяющих отказаться от движущихся частей аппарата, поскольку любые механические перемещения приводят к погрешностям измерений. В первую очередь, было увеличено количество детекторов, регистрирующих излучение, прошедшее через исследуемый объект, что позволило в томографах четвертого поколения за счет использования до 4800 детекторов, расположенных по кольцу вокруг исследуемого объекта, вращать вокруг пациента только рентгеновскую трубку (см., например, кн. Рентгенотехника. Справочник, т.2, М. "Машиностроение", 1992). The present invention relates to devices for computed tomography. The computed tomography method combines the physical principles of X-ray diffraction with the achievements of computational mathematics and digital technology. The essence of this method is the reconstruction of the internal spatial structure of the object under study as a result of the joint mathematical processing of shadow projections obtained by x-ray transmission of the object in different directions. To shine through the object in various directions, it is necessary to change its position relative to the radiation source and the detector of the radiation transmitted through the object. Typically, tomographs provide for the movement of the radiation source and detector relative to the object, since moving the object itself is usually undesirable. Improvement of computer tomographs went along the path of creating technical solutions to abandon the moving parts of the apparatus, since any mechanical displacements lead to measurement errors. First of all, the number of detectors recording the radiation transmitted through the object under study was increased, which made it possible to rotate around the patient only an X-ray tube in the fourth generation tomographs by using up to 4800 detectors located in a ring around the object under study (see, for example, X-ray engineering. Handbook, t.2, M. "Engineering", 1992).

В дальнейшем усовершенствовались источники излучения, причем это усовершенствование шло по линии создания рентгеновских трубок с протяженными анодами, сканируемыми электронным пучком. Так, известны устройства для получения рентгеновского изображения со сканирующим пучком электронов (см. патенты США N 5729584, МКИ G 21 K 5/10, 1998 г., N 5835561, МКИ H 05 G 1/64, 1998 г. ). В этих устройствах возможно просвечивание объекта с разных направлений (в некотором угловом интервале) без перемещения рентгеновской трубки за счет использования протяженного сканируемого анода. Further, radiation sources were improved, and this improvement went along the line of creating x-ray tubes with extended anodes scanned by an electron beam. Thus, devices are known for producing an X-ray image with a scanning electron beam (see US Pat. Nos. 5,729,584, MKI G 21 K 5/10, 1998, No. 5835561, MKI H 05 G 1/64, 1998). In these devices, it is possible to shine the object from different directions (in a certain angular interval) without moving the x-ray tube due to the use of an extended scanned anode.

Представляет интерес томограф со сканирующим электронным пучком, смещенным относительно оси устройства (см. патент WO 95/17081, МКИ H 05 G 1/60, 1995 г. ). В этом устройстве отказываются от перемещения источника и детектора за счет использования в источнике рентгеновского излучения мишени, имеющей форму полукольца, сканируемого электронным пучком и ограничиваются только возвратно-поступательным перемещением пациента. Ось источника электронов смещена относительно центра этого полукольца, через который проходит ось симметрии устройства. Как указано в формуле изобретения патента, ось электронного пучка может располагаться под углом к оси симметрии устройства, либо быть параллельна ей. При сканировании развертка электронного луча осуществляется по конусу. Of interest is a tomograph with a scanning electron beam offset from the axis of the device (see patent WO 95/17081, MKI H 05 G 1/60, 1995). In this device, the source and the detector are rejected due to the use of a target in the form of a half-ring scanned by the electron beam in the x-ray source and are limited only by the reciprocating movement of the patient. The axis of the electron source is shifted relative to the center of this semicircle through which the axis of symmetry of the device passes. As indicated in the claims of the patent, the axis of the electron beam can be located at an angle to the axis of symmetry of the device, or be parallel to it. When scanning, the scanning of the electron beam is carried out along the cone.

Вакуумная камера источника рентгеновского излучения состоит из дрейфового пространства, где осуществляется дрейф электронного пучка, и части, в которой располагается полукольцевой анод. Для управления электронным пучком предусмотрены средства его фокусировки и перемещения. The vacuum chamber of the x-ray source consists of a drift space where the electron beam drifts, and a part in which the semicircular anode is located. To control the electron beam, means for focusing and moving it are provided.

Измерительное устройство, содержащее множество детекторов, так же как и мишень, имеет форму полукольца с тем же центром, так что вместе мишень и измерительное устройство образуют замкнутое кольцо, расположенное вокруг стола для размещения исследуемого объекта. The measuring device containing many detectors, like the target, has the shape of a half ring with the same center, so that together the target and the measuring device form a closed ring located around the table to accommodate the object under study.

Следующим этапом было создание источника рентгеновского излучения с кольцевым анодом, который сканировался электронным пучком с помощью магнитных линз. Использование совместно с таким источником регистрирующего устройства с расположенными по кольцу детекторами позволило создать компьютерный томограф, в котором отсутствовали движущиеся элементы (см. патент США N 5654995, опублик. 5.08.1997, МКИ G 01 N 23/00). The next step was the creation of an x-ray source with a ring anode, which was scanned by an electron beam using magnetic lenses. Using together with such a source a recording device with detectors located along the ring, it was possible to create a computer tomograph in which there were no moving elements (see US patent N 5654995, published. 5.08.1997, MKI G 01 N 23/00).

Этот томограф содержит источник рентгеновского излучения, окружающий измерительное поле, с кольцевым анодом, который сканируется электронным пучком, генерируемым электронной пушкой. Пучок электронов фокусируется электромагнитным полем и отклоняется магнитным полем катушки, расположенной по кольцу соосно аноду. Измерение прошедшего через объект излучения осуществляется набором детекторов, расположенных также по кольцу, соосному аноду и магнитной катушке. Сигналы с чувствительных элементов детектора поступают на компьютер, обрабатываются, и реконструированное изображение внутренней структуры объекта можно наблюдать на мониторе. Это устройство является прототипом предлагаемого. This tomograph contains an x-ray source surrounding the measuring field with a ring anode that is scanned by an electron beam generated by an electron gun. The electron beam is focused by an electromagnetic field and deflected by the magnetic field of a coil located along the ring coaxial to the anode. The radiation transmitted through the object is measured by a set of detectors located also along the ring, the coaxial anode, and the magnetic coil. The signals from the sensitive elements of the detector are sent to a computer, processed, and the reconstructed image of the internal structure of the object can be observed on the monitor. This device is a prototype of the proposed.

Однако, как и все томографы, использующие принцип различного поглощения рентгеновского излучения разными материалами, описанный прибор не может различить вещества, имеющие близкий или одинаковый коэффициент поглощения рентгеновского излучения и различающиеся только по структуре. В подобных случаях требуется иной подход к получению изображения исследуемого объекта, основанный на другом типе взаимодействия рентгеновского излучения с веществом. However, like all tomographs using the principle of different absorption of X-ray radiation by different materials, the described device cannot distinguish substances that have a similar or identical absorption coefficient of X-ray radiation and differ only in structure. In such cases, a different approach to obtaining an image of the object under study is required, based on a different type of interaction of X-rays with matter.

В патенте US 4752722, G 01 N 23/22, 1988 описано устройство, основанное на принципе регистрации углового распределения когерентно рассеянного излучения, лежащего в углах от 1^o до 12^o по отношению к направлению падающего пучка. Как указывается в этом патенте, большая часть упруго рассеянного излучения сосредоточена в углах меньше 12^o, и рассеянное излучение имеет характерную угловую зависимость с ярко выраженными максимумами, положение которых определяется как самим облучаемым веществом, так и энергией падающего излучения. Распределение интенсивности когерентно рассеянного излучения в малых углах зависит от молекулярной структуры вещества, потому использование регистрации этого излучения позволяет получить информацию об объекте, которую томографы с измерением только прошедшего через объект излучения дать не могут. Для облучения объекта предлагается использовать узкий коллимированный пучок монохроматического или полихроматического излучения. Детектор регистрирует интенсивность когерентно рассеянного излучения, выходящего за границы первичного пучка в зоне регистрации, одновременно с рассеянным осуществляют регистрацию прошедшего через объект первичного излучения. В описываемом устройстве используется светлопольная схема регистрации, т.е. при отсутствии объекта исследования детектор регистрирует первичное излучение. Для получения изображения объекта предлагается использовать известные принципы компьютерной томографии.In the patent US 4752722, G 01 N 23/22, 1988, a device is described based on the principle of recording the angular distribution of coherently scattered radiation lying in angles from 1 ^o to 12 ^o with respect to the direction of the incident beam. As indicated in this patent, most of the elastically scattered radiation is concentrated in angles less than 12 ^o , and the scattered radiation has a characteristic angular dependence with pronounced maxima, the position of which is determined both by the irradiated substance itself and by the energy of the incident radiation. The intensity distribution of coherently scattered radiation at small angles depends on the molecular structure of the substance, therefore, using the registration of this radiation allows you to obtain information about the object, which tomographs with the measurement of only radiation transmitted through the object can not give. It is proposed to use a narrow collimated beam of monochromatic or polychromatic radiation to irradiate the object. The detector registers the intensity of coherently scattered radiation extending beyond the boundaries of the primary beam in the registration zone; simultaneously with the scattered radiation, the primary radiation transmitted through the object is recorded. In the described device, a bright field registration scheme is used, i.e. in the absence of the object of study, the detector registers the primary radiation. To obtain an image of the object, it is proposed to use the well-known principles of computed tomography.

Устройство характеризуется сравнительно невысокой чувствительностью к излучению, рассеянному в непосредственной близости от первичного пучка, т.к. интенсивность излучения первичного пучка значительно превосходит интенсивность рассеянного излучения и мешает его регистрации. Следует также отметить, что интенсивность излучения резко падает с увеличением угла рассеяния, поэтому в угловом диапазоне 1-12^o интенсивность рассеяния сравнительно невелика, а следовательно, требуются достаточно высокие дозы облучения при исследовании и большое время экспозиции.The device is characterized by a relatively low sensitivity to radiation scattered in the immediate vicinity of the primary beam, because the radiation intensity of the primary beam significantly exceeds the intensity of the scattered radiation and prevents its registration. It should also be noted that the radiation intensity sharply decreases with an increase in the scattering angle, therefore, in the angular range of 1-12 ^o , the scattering intensity is relatively small, and therefore, sufficiently high radiation doses are required during the study and a large exposure time.

Поскольку томографы с использованием регистрации малоуглового рассеяния не приспособлены для осуществления измерений без движущихся частей, а томографы с неподвижными источником и детектором излучения не позволяют осуществлять регистрацию малоуглового рассеяния, при создании предложенного устройства мы руководствовались целью создать компьютерный томограф, сочетающий достоинства обоих типов описанных приборов. Целью описываемого изобретения является повышение информативности исследования, путем регистрации излучения, рассеянного исследуемым объектом под малыми углами, при отсутствии вращающихся элементов томографа, т.е. одновременное повышение чувствительности и точности исследования. Кроме того, для уменьшения дозы облучения и снижения времени экспозиции нами предлагается регистрировать рассеянное излучение в угловом диапазоне до 1^o, а для увеличения точности измерения использовать темнопольную схему регистрации рассеянного излучения.Since tomographs using registration of small-angle scattering are not suitable for making measurements without moving parts, and tomographs with a fixed source and radiation detector do not allow registration of small-angle scattering, when creating the proposed device, we were guided by the goal of creating a computer tomograph combining the advantages of both types of the described devices. The aim of the described invention is to increase the information content of the study, by recording radiation scattered by the studied object at small angles, in the absence of rotating elements of the tomograph, i.e. simultaneous increase in the sensitivity and accuracy of the study. In addition, to reduce the radiation dose and reduce the exposure time, we propose to register scattered radiation in the angular range up to 1 ^o , and to increase the accuracy of the measurement, use a dark-field scattered radiation registration scheme.

Для достижения такого результата предлагается рентгеновский томограф, содержащий источник рентгеновского излучения с кольцевым анодом, внутри которого расположен стол (или кресло) для размещения объекта исследования, электронной пушкой, средствами для фокусировки электронного пучка и сканирования им поверхности анода и детектор прошедшего через объект излучения, выполненный в виде матрицы чувствительных элементов, расположенных на внутренней поверхности отрезка цилиндрической трубы, соосной с кольцевым анодом, и соединенный с компьютерным устройством. Кроме того, в устройстве соосно с анодом и регистратором излучения, вокруг стола для размещения объекта, установлены коллиматор первичного пучка рентгеновского излучения и ловушка первичного пучка рентгеновского излучения, прошедшего через объект. Указанный коллиматор является центрально-симметричным и выполнен в виде двух расположенных друг над другом с зазором отрезков цилиндрической трубы, образующих в сечении коллиматор Кратки. На нижнем основании верхнего отрезка трубы выполнено два ступенчатых выступа, один - вдоль наружной, другой - вдоль внутренней поверхности трубы, а на верхнем основании нижнего отрезка трубы - по крайней мере один ступенчатый выступ вдоль наружной поверхности трубы. Отрезки цилиндрической трубы расположены таким образом, что верхняя грань наружного выступа нижнего основания и нижняя грань внутреннего выступа верхнего основания лежат в одной плоскости. Такая конструкция позволяет формировать пучок рентгеновского излучения с резкой границей, за которой регистрируется излучение, рассеянное исследуемым объектом. Указанные грани верхнего и нижнего оснований должны быть тщательно отполированы. Зазор между верхним и нижним основанием отрезков трубы определяет ширину входной щели коллиматора и поперечные размеры пучка рентгеновского излучения. Поперечный размер и угловая расходимость рентгеновского пучка должны быть таковы, чтобы рассеянное объектом излучение выходило за границы первичного пучка в зоне регистрации. To achieve this result, an X-ray tomograph is proposed that contains an X-ray source with a circular anode, inside which there is a table (or chair) for placing the object of study, an electron gun, means for focusing the electron beam and scanning the anode surface with it, and a detector of radiation transmitted through the object, made in the form of a matrix of sensitive elements located on the inner surface of a segment of a cylindrical pipe, coaxial with the annular anode, and connected to a computer computer device. In addition, in the device coaxially with the anode and the radiation recorder, around the table for placing the object, a primary X-ray beam collimator and a primary X-ray beam trap passed through the object are installed. The specified collimator is centrally symmetrical and is made in the form of two pieces of a cylindrical pipe located one above the other with a gap, forming a Kratka collimator in cross section. Two stepped protrusions are made on the lower base of the upper pipe segment, one along the outer pipe, the other along the pipe inner surface, and at least one stepped pipe along the upper pipe bottom base. The segments of the cylindrical pipe are arranged so that the upper face of the outer protrusion of the lower base and the lower face of the inner protrusion of the upper base lie in the same plane. This design allows the formation of an x-ray beam with a sharp boundary, beyond which radiation scattered by the object under study is recorded. The indicated faces of the upper and lower bases must be carefully polished. The gap between the upper and lower base of the pipe segments determines the width of the entrance slit of the collimator and the transverse dimensions of the x-ray beam. The transverse size and angular divergence of the x-ray beam must be such that the radiation scattered by the object extends beyond the boundaries of the primary beam in the registration zone.

Ловушка первичного пучка рентгеновского излучения также выполнена в виде отрезка цилиндрической трубы, снабженной на верхнем основании выступом вдоль всей боковой поверхности трубы. Этот выступ выполнен таким образом, что задерживает первичный пучок излучения, прошедшего через объект, и пропускает на детектор рассеянное излучение. Коллиматор, ловушка первичного пучка, стол для размещения объекта исследования и регистратор излучения имеют общее основание, выполненное в виде плиты, при этом коллиматор и ловушка первичного пучка представляют собой единую деталь. Для того чтобы одновременно с рассеянным регистрировать и прошедшее через объект излучения, а это позволяет для каждой области исследуемого объекта учитывать его оптическую толщину на пути просвечивающего пучка, т.е. получать нормированную кривую когерентно рассеянного излучения, в устройстве имеется набор детекторов, расположенных по кольцу на внутренней поверхности ловушки первичного излучения. The trap of the primary x-ray beam is also made in the form of a segment of a cylindrical pipe, provided on the upper base with a protrusion along the entire side surface of the pipe. This protrusion is designed in such a way that it delays the primary beam of radiation transmitted through the object and passes the scattered radiation to the detector. The collimator, the primary beam trap, the table for placing the object of study and the radiation recorder have a common base, made in the form of a plate, while the collimator and the primary beam trap are a single part. In order to simultaneously register the radiation transmitted through the object with the scattered one, and this allows for each region of the object under study to take into account its optical thickness along the path of the transmission beam, i.e. receive a normalized curve of coherently scattered radiation, the device has a set of detectors located in a ring on the inner surface of the primary radiation trap.

В предлагаемом устройстве развертка пучка электронов, предназначенного для сканирования поверхности кольцевого анода, может осуществляться и по конической поверхности, что обеспечивается соответствующим взаимным расположением средств формирования электронного пучка и анода источника рентгеновского излучения. In the proposed device, the sweep of the electron beam, designed to scan the surface of the annular anode, can be carried out on a conical surface, which is ensured by the respective relative position of the means of forming the electron beam and the anode of the x-ray source.

Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вид сверху предложенного томографа, на фиг.2 показана оптическая часть томографа при виде сбоку, на фиг.3 показано аналогичное устройство томографа с разверткой электронного пучка по конической поверхности. The essence of the proposal is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a top view of the proposed tomograph, Fig. 2 shows the optical part of the tomograph when viewed from the side, Fig. 3 shows a similar tomograph device with a scan of the electron beam over a conical surface.

Описываемое устройство работает следующим образом: электронная пушка 1 генерирует пучок электронов 2, которые фокусируются электронной линзой 3 и ускоряются в направлении анода 4. Анод имеет форму разомкнутого кольца и расположен в вакуумном трубчатом корпусе 5. Под действием электромагнитного поля электроны движутся по круговой орбите вдоль поверхности анода. Магнитные отклоняющие катушки 6 последовательно направляют пучок электронов на разные места поверхности анода, осуществляя его сканирование. В результате сканирования анода электронным пучком возникает поток рентгеновского излучения, направленный к центру кольцевого анода, последовательно с разных направлений. Коллиматор 7 формирует этот поток во вращающийся веерный пучок 8, просвечивающий исследуемый объект, размещаемый на столе (кресле) 9, с разных направлений. Коллиматор выполнен симметричным относительно центральной оси устройства (оси перпендикулярной плоскости на фиг.1). В плоскости анода пучок имеет такие размеры, что перекрывает весь исследуемый объект. В перпендикулярном направлении пучок является узким, слаборасходящимся и имеет в этом направлении по крайней мере одну резкую границу. Это позволяет регистрировать матричным двухкоординатным детектором 10 рентгеновское излучение, рассеянное объектом со стороны указанной резкой границы пучка в интервале углов от нескольких угловых секунд до 1^o. В устройстве реализуется темнопольная схема регистрации рассеянного излучения. Для этого снаружи коллиматора располагается ловушка 11 первичного пучка. Ловушка отделяет в излучении, прошедшем через объект, рассеянное излучение от излучения первичного пучка. При отсутствии объекта в устройстве (отсутствие рассеянного излучения) детектор 10 регистрирует только фоновый сигнал. Такая схема регистрации является более чувствительной к рассеянному излучению.The described device operates as follows: the electron gun 1 generates a beam of electrons 2, which are focused by an electronic lens 3 and accelerated in the direction of the anode 4. The anode has the shape of an open ring and is located in a vacuum tube body 5. Under the influence of an electromagnetic field, electrons move in a circular orbit along the surface anode. Magnetic deflection coils 6 sequentially direct the electron beam to different places on the surface of the anode, scanning it. As a result of scanning the anode with an electron beam, an x-ray flux arises directed towards the center of the annular anode, sequentially from different directions. The collimator 7 forms this flow into a rotating fan bundle 8, translucent of the studied object, placed on the table (chair) 9, from different directions. The collimator is made symmetrical about the central axis of the device (axis perpendicular to the plane in figure 1). In the plane of the anode, the beam has such dimensions that it covers the entire object under study. In the perpendicular direction, the beam is narrow, slightly diverging, and has at least one sharp boundary in this direction. This allows you to register a matrix two-coordinate detector 10 of x-ray radiation scattered by the object from the side of the specified sharp border of the beam in the range of angles from several angular seconds to 1 ^o . The device implements a dark-field scheme for recording scattered radiation. For this, a trap 11 of the primary beam is located outside the collimator. In the radiation passing through the object, the trap separates the scattered radiation from the radiation of the primary beam. In the absence of an object in the device (absence of scattered radiation), the detector 10 registers only the background signal. Such a recording scheme is more sensitive to scattered radiation.

Сигнал с детектора поступает на компьютер 12, на дисплее которого можно наблюдать результаты исследования. The signal from the detector enters the computer 12, on the display of which you can observe the results of the study.

На фиг. 2 представлен вид оптической части томографа при сечении его плоскостью, перпендикулярной плоскости расположения анода. In FIG. 2 shows a view of the optical part of the tomograph when it is cut by a plane perpendicular to the plane of anode location.

Коллиматор состоит из двух отрезков 13 и 14 цилиндрической трубы, установленных с зазором друг над другом. (В дальнейшем будем их называть верхней и нижней блендами соответственно). Верхняя бленда имеет два ступенчатых выступа с разной высотой ступеньки, один из которых выполнен вдоль наружной, а другой - вдоль внутренней поверхности трубы. Нижняя бленда имеет по крайней мере один ступенчатый выступ вдоль наружной поверхности трубы, причем эта ступенька может быть срезана под углом. Предлагаемая конструкция построена по принципу коллиматора Кратки, верхний край наружного выступа нижней бленды лежит в одной плоскости с нижним краем внутреннего выступа верхней бленды. Это обеспечивает получение резкой верхней границы вращающегося веерного пучка 8 рентгеновского излучения. Зазор между нижним краем наружного выступа верхней бленды и верхним краем наружного выступа нижней бленды определяет ширину входной щели коллиматора (поперечные размеры пучка рентгеновского излучения). Верхняя бленда устанавливается на ребрах жесткости (не показаны), которые обеспечивают надежность конструкции коллиматора и не препятствуют прохождению рентгеновского излучения через коллиматор в любом направлении. Ловушка 11 первичного пучка представляет собой отрезок цилиндрической трубы со ступенчатым выступом вдоль всей ее боковой поверхности. Она устанавливается снаружи коллиматора и крепится к нему посредством ребер жесткости 15, которые имеют размеры, обеспечивающие жесткость всей конструкции, но не препятствующие прохождению рентгеновского излучения. Ловушка задерживает все излучение первичного пучка, прошедшее через объект 9, пропуская на матричный детектор 10 только рассеянное излучение. На ловушке установлены дополнительные детекторы 16, регистрирующие излучение первичного пучка, прошедшее через объект. The collimator consists of two sections 13 and 14 of a cylindrical pipe installed with a gap above each other. (In the future, we will call them the upper and lower hoods, respectively). The upper hood has two stepped protrusions with different step heights, one of which is made along the outer and the other along the inner surface of the pipe. The lower hood has at least one stepped protrusion along the outer surface of the pipe, and this step can be cut at an angle. The proposed design is built on the principle of the Kratka collimator, the upper edge of the outer protrusion of the lower hood lies in the same plane as the lower edge of the inner protrusion of the upper hood. This provides a sharp upper boundary of the rotating fan beam 8 of x-ray radiation. The gap between the lower edge of the outer protrusion of the upper hood and the upper edge of the outer protrusion of the lower hood determines the width of the collimator entrance slit (transverse dimensions of the x-ray beam). The upper hood is mounted on stiffeners (not shown), which ensure the reliability of the collimator design and do not impede the passage of x-ray radiation through the collimator in any direction. The primary beam trap 11 is a piece of a cylindrical pipe with a stepped protrusion along its entire lateral surface. It is installed outside the collimator and is attached to it by means of stiffeners 15, which have dimensions that provide rigidity to the entire structure, but do not impede the passage of x-ray radiation. The trap delays all the radiation of the primary beam passing through object 9, passing only scattered radiation to the matrix detector 10. Additional detectors 16 are installed on the trap, which register the radiation of the primary beam transmitted through the object.

Пучок рентгеновского излучения, сформированный коллиматором в одном месте кольцевой конструкции, задерживается ловушкой первичного пучка, расположенной с противоположного края этой конструкции. Для того чтобы различные элементы конструкции не препятствовали распространению рентгеновского излучения, коллиматор формирует пучок, распространяющийся под небольшим углом к плоскости конструкции (плоскости расположения анода). The x-ray beam formed by the collimator in one place of the ring structure is delayed by the primary beam trap located on the opposite edge of this structure. In order that various structural elements do not interfere with the propagation of x-ray radiation, the collimator forms a beam that propagates at a small angle to the plane of the structure (the plane of the anode).

За все время сканирования анода электронным пучком пучок рентгеновского излучения высвечивает только узкую область в поперечном сечении исследуемого объекта. Для получения полного изображения необходимо осуществлять перемещение исследуемого объекта внутри конструкции в направлении 17 вдоль оси симметрии коллиматора. For the entire time the anode is scanned by an electron beam, the x-ray beam only highlights a narrow region in the cross section of the object under study. To obtain a complete image, it is necessary to carry out the movement of the studied object inside the structure in direction 17 along the axis of symmetry of the collimator.

На фиг. 3 показано аналогичное устройство, в котором по-другому осуществляется развертка пучка электронов, сканирующего кольцевой анод. Здесь пучок электронов разворачивается по конусу, что и определяет несколько иную геометрию источника рентгеновского излучения. Здесь 1 - электронная пушка, 2 - пучок электронов, сфокусированных линзой 3, сканирующих кольцевой анод 4, 6 - магнитные отклоняющие катушки. Источник рентгеновского излучения имеет осевую симметрию. Электронная пушка 1, электронная линза 3, магнитные катушки 6 и анод 4 расположены соосно друг другу. Анод установлен так, что пучок электронов падает на его поверхность под углами, близкими к нормальным, а размеры проекции фокусного пятна на вход коллиматора минимальны. Все остальные элементы аналогичны одноименным элементам конструкции, изображенной на фиг. 1 и 2. In FIG. Figure 3 shows a similar device in which the scanning of an electron beam scanning the annular anode is performed differently. Here, the electron beam rotates in a cone, which determines a slightly different geometry of the x-ray source. Here 1 is an electron gun, 2 is a beam of electrons focused by a lens 3, scanning an annular anode 4, 6 are magnetic deflecting coils. The x-ray source has axial symmetry. The electron gun 1, the electronic lens 3, the magnetic coils 6 and the anode 4 are aligned with each other. The anode is installed so that the electron beam falls on its surface at angles close to normal, and the projection size of the focal spot at the input of the collimator is minimal. All other elements are similar to the structural elements of the same name shown in FIG. 1 and 2.

Claims

1. An x-ray tomograph containing an x-ray source with a ring-shaped anode, inside which there is a device for placing an object of study with an electron gun, means for focusing the electron beam and scanning the anode surface, and also a detector of the x-ray radiation transmitted through the object, made in the form matrix of sensitive elements located on the inner surface of a segment of a cylindrical pipe, coaxial with the annular anode, and connected to a computer, exl characterized in that a collimator of the primary beam of radiation incident on the object and a trap of the primary beam of x-ray radiation in the path of the radiation scattered by the object are installed coaxially with the anode and the recorder around the device for placing the object of study, while the said collimator is made in the form of two located one above the other by the gap of the sections of the cylindrical pipe forming the Kratka collimator, two stepped protrusions are made on the lower base of the upper pipe segment, one along the outer and the other along the inner surface of the pipe, and on the upper base of the lower segment of the pipe - at least one stepped protrusion along the outer surface of the pipe, and the trap of the primary bundle is made in the form of a segment of a cylindrical pipe equipped on the upper base with a protrusion of a stepped shape along the entire side surface, and along the inner surface steps placed additional detectors designed to register the primary x-ray radiation transmitted through the object.

2. The device according to claim 1, characterized in that the electron gun, means for focusing and scanning with an electron beam the surface of the anode in the x-ray source are installed one after the other coaxially with the annular anode and in front of it.