С повышением Uonт (в данном случае рабочего -напря жения) ушах сдвигается в область больших напряжений. Так как яркость В является монотонной функцией Ugn, то это означает, что ушах будет соответствовать более высоким яркостям на выходе преобразователя. Кроме того, из формул (8.43) и (8.44) видно, что сама величи на Ушах снижается С ростом и опт-
Сдвиг ушах в сторону больших яркостей -благоприят но влияет на х, а снижение уШах — нежелательный про цесс, ограничивающий возможности повышения рабоче го напряжения. Снижение уШах объясняется влиянием
члена 6/2 У Нэл, который уменьшается с ростом и дл. Ранее указывалось, что этот член можно рассматривать как показатель степени в вольт-яркостной характеристи ке ЭЛ К, если ее записать в виде степенной зависимости. Если т —1, т. е. собственная емкость фотопроводника пренебрежимо мала, то у не имеет максимума и с ростом яркости спадает до нуля. В этом случае у = ал6 /(2 У 6/эл), т. е. произведению показателей нелинейностей в люксамперной характеристике фотопроводника и вольт-ярко стной характеристике ЭЛК. Отсюда ясно влияние этих
|
|
|
|
|
|
|
факторов на параметры |
усилителя контраста. |
функции |
Физический смысл |
различного |
поведения |
у = f(B) при т < 1 |
и т = \ |
состоит |
в следующем. Если |
т < 1, |
то имеется |
фоновая |
яркость Вфон ги отношение |
ДВ/В |
равно нулю |
при |
малых Р. |
Если т = 1, |
фоновая |
яркость отсутствует, и поэтому ДВ/В будет конечной ве личиной даже при малых Р.
Теперь, когда получена зависимость у = /(В ), необхо димо вернуться к формуле (8.33) и подставить в нее найденное значение у. В этом случае можно определить, в каком режиме и при какой яркости различимость мел
ких |
деталей будет |
наилучшей |
(х минимально). На |
рис. |
8.3 |
приведена типичная зависимость у от яркости |
и функция 1 1 хх = /(В ). |
Из рисунка следует, что макси |
мальная |
различимость (минимальный пороговый кон |
траст) |
соответствует |
диапазону |
яркостей, нескольких |
больших яркости, обеспечивающей максимум у. Это
связано |
с тем, что пороговый контраст Кпор |
сильно |
зависит |
от яркости в области яркостей |
20— |
60 кд/м2 (нт). Поэтому уменьшение у успешно ком пенсируется снижением /(пор. На рис. 8.3 показано так же влияние углового размера дефекта на вид характе ристики \ixx, = f(B}. При рассмотрении крупных дефек
тов контрастная чувствительность преобразователя не столь'сильно зависит от рабочей яркости [функция р,х>с= = /(В ) имеет очень пологий минимум], и область опти мального рабочего режима преобразователя становится значительно шире.
Зная влияние рабочего напряжения, нелинейности фотопроводника, его люкс-амперной характеристики и т. д., можно рассчитать возможную контрастную чувст вительность и определить оптимальный режим работы усилителя контраста. Величину цх при заданных В и Ро можно просто определить по формуле (8.27), пользуясь
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. |
8.3. Характеристики |
уси |
Рис. |
8.4. Световые |
характери |
|
лителей контраста: |
|
стики |
усилителя |
контраста: |
1) |
2) |
д ХН=!(В) для |
угло |
1 — преобразователь с высокой чув |
вых |
размеров |
неоднородностей 10'; |
ствительностью; |
2 — преобразова |
3) \xxK=f(B) |
для |
угловых |
разме |
тель |
с |
низкой чувствительностью; |
|
|
ров |
100'. |
|
Р 0 — освещенность |
объекта; Р' и |
|
|
|
|
|
Р" — освещенности |
|
преобразова |
|
|
|
|
|
|
|
телей. |
|
световой характеристикой усилителя контраста', полу ченной либо расчетным, либо экспериментальным путем (цх определяется так, как это показано на рис. 8.4). Из рис. 8.4 также виден способ выбора оптимальной тол щины объекта х (при заданных ц объекта и До): нужно, чтобы освещенность преобразователя попадала на уча сток световой характеристики с максимальным значе нием у, точнее, несколько правее этого участка (на кри вой 2 это соответствует освещенности Р").
8.4. СРАВНЕНИЕ РЕНТГЕНОВСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ
На рис. 8.5 схематически показаны световые харак теристики различных преобразователей. За меру рент геновского потока принят ток рентгеновской трубки, и характеристики построены в логарифмических коорди
натах «выходная |
яркость — ток трубки». Характеристи |
ка |
1 обычного |
|
флюороскопического |
экрана |
|
линейна |
(у=1). |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Прямая |
описывает |
характеристику |
электронно |
оптического |
преобразователя, полученную в результате |
|
|
|
|
|
|
40-кратного |
увеличения |
|
|
|
|
|
|
яркости |
флюороскопиче |
|
|
|
|
|
|
ского экрана во всем диа |
|
|
|
|
|
|
пазоне |
интенсивностей. |
|
|
|
|
|
|
Такое увеличение яркости |
|
|
|
|
|
|
достигается в ЭОП вве |
|
|
|
|
|
|
дением |
электронного |
пе |
|
|
|
|
|
|
реноса |
[2]. |
Дополнитель |
|
|
|
|
|
|
ное |
возрастание |
|
яркости |
|
|
|
|
|
|
в 50—60 раз, достигаемое |
|
|
|
|
|
|
уменьшением |
выходного |
|
|
|
|
|
|
изображения |
по |
|
сравне |
|
|
|
|
|
|
нию с входным, здесь не |
|
|
|
|
|
|
учитывается, |
так как |
по |
|
|
|
|
|
|
следующее |
|
оптическое |
|
|
|
|
|
|
увеличение |
сводит его к |
|
|
|
|
|
|
единице. Поэтому |
цифра |
|
|
|
|
|
|
2000—3000, часто |
упоми |
|
|
|
|
|
|
наемая |
в |
литературе |
по |
|
|
|
|
|
|
ЭОП, для данного .расче |
|
|
|
|
|
|
та неприемлема. |
|
|
|
Рис, 8.5. Световые характеристики |
В работе [3] показано, |
что |
при |
/ тр = 3 |
|
мА |
и |
различных преобразователей |
изо |
Птр= 150 кВ выходной сиг |
|
бражения: |
|
|
/ — флюороскопический |
экран; |
2 — |
нал |
видикона |
составляет |
электролюминесцентный |
преобразова |
0,2—0,6 |
мкА, |
что |
позво |
тель; |
3 — видиконное |
устройство; |
4 — |
электронно-оптический |
преобразователь |
ляет |
получить |
хорошее |
|
(Э О П ). |
|
|
отношение сигнала к шу.- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
му |
и |
яркость |
порядка |
20—30 кд/м2 |
(нт). Обычно для видиконов у ^ 1, |
|
однако |
наличие радиотехнического канала между видиконом и воспроизводящим устройством позволяет пр&образовы-
вать сигнал с целью повышения его различимости (уве личения у). Поэтому на линии 3 (рис. 8.5) приведена све товая характеристика видикона с у = 1,5 .
Световая характеристика элект|ролюминесцентного преобразователя представлена линией 2. Здесь для про стоты ее рабочий участок спрямлен. Положение рабо чего участка определено в предыдущем параграфе. По казатель у выбран порядка 1,5. Все прямые рис. 8.5 по строены для жесткости излучения, примерно соответст вующей анодному напряжению на рентгеновской трубке в 150 кВ. Изменение жесткости приводит к параллель ному смещению световых характеристик для всех пре образователей. Доза облучения в точке Р на графике составляет примерно 4 рад/мин.
На основании рассмотренных характеристик удобно прежде всего провести анализ работы электролюмине-
•сцентного, электронно-оптического преобразователя и флюороскопического экрана, так как эта группа прибо ров не меняет размеров преобразуемого изображения, в то время как видиконяое устройство позволяет увели чить их в 20—30 раз.
Оценим контрастную чувствительность по толщине к трех указанных преобразователей при заданном потоке излучения Р0 и одном и том же объекте с параметрами цх, пользуясь формулой (8.31). П|ОИ этих условиях по ток на входе преобразователей (Р) тоже будет одина ков. Из световых характеристик видно (рис. 8.5), что у сравниваемых преобразователей выходные яркости и коэффициенты передачи контраста различны. Поэтому различие в контрастной чувствительности этих преобра зователей вызвано Т О Л Ь К О различием у И / ( п о р -
В табл. 8.1 приведены результаты расчетов по фор мулам (8.31) и (8.33) для трех преобразователей с уче-
|
|
Т а б л и ц а |
8.1 |
Расчетные характеристики преобразователей |
|
Тип преобразователя |
1 т |
В, кд/мг (нт) |
*пор |
*, % |
Флюороскопический экран |
1 |
0.4 |
0,4 |
40 |
Электролюминесцентный преобра |
1.5 |
10.0 |
0,15 |
10 |
зователь |
1 |
16,0 |
0,14 |
14 |
э о п |
том сложной формы рассматриваемых объектов (введен коэффициент, равный 5, см. [1]) и углового размера не однородностей, равного Ю'.
Приведенные для ЭОП данные несколько занижают его реальные параметры по сравнению с электролюминесцентным преобразователем, так как не учитывают влияние фоновой засветки. Если в последнем при выход ной яркости 10—20 кд/м2 (нт) фоновая засветка может в 1,5—2 раза ухудшить /(пор, приведенное в таблице, то
в ЭОП |
с яркостью |
выходного |
изображения 100— |
300 ад/м2 |
(нт) фоновая засветка не ухудшает /Спор. При |
сравнении |
видикона |
с только |
что рассмотренными |
'устройствами следует отметить у него такой резерв улучшения контрастной чувствительности х, как увеличе ние угловых размеров рассматриваемого объекта. Уве личение возможно в 20—30 раз, что при прочих равных условиях приводит к уменьшению к примерно в 10 раз. Для той же рабочей точки Р контрастная чувствитель ность составит 1%‘ [у=1,5; 20 кд/м2 (нт)]. Влияние внешней засветки для видикона, как и для ЭОП, незна чительно, так как яркость его экрана может быть срав нительно просто повышена до 60— 100 кд/м2 (нт).
Наконец, рассмотрим второй важнейший параметр преобразователя — минимальный поток рентгеновского излучения, при котором еще возможно получение тре буемого значения х. Из рис. 8.5 следует, что уменьшение Ро приводит к ухудшению к либо вследствие падения выходной яркости (ухудшается /Спор), либо из-за -необ ходимости уменьшения поглощающей способности фильтра (цх), если нужно оставить прежнее значение выходной яркости. Поэтому основной целью при созда нии рентгеновских преобразователей двляется сдвиг их световой характеристики (и особенно точки излома) в область малых излучений. По величине минимально различимого потока электролюминесцентные преобразо ватели пока уступают приборам другого типа.
Небольшой сдвиг световой характеристики в область меньших значений Р может! быть достигнут путем умень шения частоты рабочего напряжения. Это вытекает из того факта, что роль шунтирующей емкости Сф снижа ется и уже при меньших значениях Р фотопроводник начнет влиять на перераспределение напряжений в пре образователе. Кроме того, растет Егаах. Однако одновре менно снижается яркость, что приводит к смещению све-
Ые
