Разработка радиационного киловольтметра для встроенной системы контроля рентгеновских диагностических аппаратов

• Автор: Карягин, Максим Александрович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ НЕИНВАЗИВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ АНОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1.1 Контроль параметров рентгенодиагностических аппаратов в условиях эксплуатации

1.2 Современное состояние отечественного парка неинвазивных киловольтметров

1.3 Отечественные разработки в области радиационных методов контроля параметров рентгенодиагностических аппаратов

1.4 Постановка проблемы исследований

ГЛАВА 2. ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ДЕТЕКТОРНОЙ СЕКЦИИ РАДИАЦИОННОГО КИЛОВОЛЬТМЕТРА

2.1 Физическая модель детекторной секции радиационного киловольтметра

2.1.1 Рентгенооптическая схема метода

2.1.2 Ослабление излучения в объеме фантома
2.1.3 Основные допущения, принимаемые при моделировании
2.2 Программа имитационного моделирования
2.3 Результаты имитационного моделирования
2.3.1 Влияние анодного напряжения и фильтрации на величину коэффициентов приведенного рассеяния
2.3.2 Влияние размеров фантома на величину коэффициентов приведенного рассеяния
2.3.3 Характер спектров ослабленного и рассеянного излучений
2.3.4 Влияние вещества фантома на величину коэффициентов
приведенного рассеяния
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДА КОЭФИЦИЕНТОВ ПРИВЕДЕННОГО РАССЕЯНИЯ
3.1 Описание экспериментального стенда
3.2 Результаты испытаний радиационного киловольтметра с фантомами из различных материалов

3.2.1 Результаты испытаний радиационного киловольтметра с фантомом из фторопласта
3.2.2 Результаты испытаний радиационного киловольтметра с фантомом из воды
3.2.3 Результаты испытаний радиационного киловольтметра с фантомом из селенита
3.2.4 Влияние суммарной фильтрации на величину коэффициентов
приведенного рассеяния
3.3 Связь коэффициентов приведенного рассеяния и величины слоя
половинного ослабления
ГЛАВА 4. ВСТРОЕННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ РЕНТГЕНОВСКОГО АППАРАТА 12Л7УР
4.1 Описание встроенной системы контроля рентгенодиагностических аппаратов
4.2 Методика и результаты калибровки встроенной системы контроля
4.3 Испытания встроенной системы контроля в составе аппарата 12Л7УР
4.3.1 Измерение анодного напряжения и суммарной фильтрации
4.3.2 Измерение радиационного выхода
4.4 Режимы работы встроенной системы контроля аппарата 12Л7УР
4.5 Автономное использование радиационного киловольтметра
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В
ПРИЛОЖЕНИЕ Г

В диссертации описаны исследования, выполненные автором в Оренбургском государственном университете. Основные результаты этих исследований опубликованы в работах [1-14]. Проведенный цикл работ посвящен разработке радиационного киловольтметра для бесконтактного измерения анодного напряжения и суммарной фильтрации по величине коэффициентов приведенного рассеяния и созданию встроенной системы контроля для палатных рентгенодиагностических аппаратов.
ВВЕДЕНИЕ
Одним из направлений развития современного рентгеновского приборостроения является внедрение встроенных систем контроля режимов генерации тормозного излучения на основе радиационных киловольтметров. В цифровых рентгенодиагностических комплексах задачи контроля частично решаются посредством детектирующей системы самого аппарата. Тем не менее для самого массового сегмента малобюджетных палатных аппаратов, не оборудованных цифровыми системами визуализации, проблема контроля радиационных параметров в межповерочный период стоит особенно остро. Внедрение встроенных систем контроля гарантирует безопасность работы рентгеновских диагностических аппаратов (РДА) в процессе эксплуатации.
Основными параметрами, определяющими дозовую нагрузку и качество рентгенограмм, являются значения напряжения иа электродах рентгеновской трубки и суммарная фильтрация излучения. Изменения данных параметров могут быть обусловлены вариациями режимов работы питающего устройства и дрейфом характеристик рентгеновских излучателей в результате износа анода и старения электроизолирующих материалов.
В условиях лечебно профилактических учреждений (ЛПУ) применяют сертифицированные неинвазивные приборы, осуществляющие контроль параметров РДА по генерируемому ими излучению. При этом в актуальном списке средств измерения РФ только универсальный дозиметр RT1 Piranha (RTI

Энергия, кэВ
Рисунок 2.3 - Спектр излучения рентгеновской трубки с вольфрамовым анодом, приведенный к максимуму
Расчет координат точек взаимодействия квантов излучения со средой осуществлялся путем задания случайных координат точки в плоскости (Х,У) и расчете координаты Ъ как длины свободного пробега кванта излучения в материале фантома в направлении оси Ъ. Очевидно, что в этом случае делается предположение об однородности рентгеновского пучка в плоскости, перпендикулярной направлению его распространения. Длина свободного пробега квантов находилась по формуле [70]
Цу,Е)=-—I- 1п(пм?00), (2.7)
ц{ Е) • р
где у - случайное число в интервале от 0 до 1, р - плотность материала фантома, (г/см3).
В реальной системе используются сцинтилляционные рентгеновские детекторы, обладающие высокой квантовой эффективностью регистрации. При разработке модели учитывались эффективности регистрации детекторов прямого и рассеянного излучений во всем диапазоне энергий. Была рассчитана эффективная площадь детекторов и введен поправочный коэффициент, учитывающий геометрию системы при расчете отношения сигналов детекторов. Величина поправочного коэффициента составила 0,125.