автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Микродозовый рентгенотелевизионный интроскоп на основе мозаичного газоразрядного преобразователя для контроля крупногабаритных грузов и человека

РГ6 од

ТОМСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕ}{А ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им.С.М.Кирова

На правах рукописи

АЛХИМОВ |ЧркЯ ВаСИЛЬеШЧ

МПКРОДОЗОБЫЙ Р!ШТГШОТЕЯШШОНШЙ ИНГРОСКОП НА ОСНОВЕ ИиЗАИЧНОГО ГАЗОРАЗРЯДНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ГРУЗОВ И ЧЕЛОВЕКА

Специальность: 05.11.13 - Прлбори и метода контроля природной среда, веществ, материалов и изделий

АВТОРЕФЕРАТ ! диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск -

1903

Работа выполнена в НИИ интроскопии Томского политехнического университета.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Кулешов В.К.

Научный консультант - кандидат технических наук, с.н.с.

Ланшаков В.Н.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Недавний О.И.

кандидат технических паук, доцент Рудонко В.И.

Ведуцая оргашюация - Томский Н1"1 "Проект"

Защита состоится _" 1993 г. в _____ час. на

заседании специализированного сонета Л 063.£0.05 ВАК при Томском политехническом ушпзерситете по адресу: 634028, Томск, ул. Савиных, д.З.

С дасссртоцотЯ гаяно ознакомиться в библиотеке Томского политехнического института.

Автореферат разослан "__"__ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета к.т.н., доцент

П.С.Г.ИНОКурСБ

0С1ЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. В настоящее время развитию средств неразрушающего контроля при перевозках багажа, грузов и человека во всем мире уделяется значительное - внимание, что связано в основном с требованиями обеспечения безопасности пассажиров и грузов. Основное условие, которому должны удовлетворять контрольные средства такого рода - не оказывать вредного влияния на здоровье человека и перевозимые грузы. Наибольшее распространение в этой области нашли электромагнитный и рентгеновский методы контроля. Преимуществом электромагнитного метода, по сравнению с рентгеновским, является большая безопасность обследова;шя, так как электромагнитное излучение, В отличие от рентгеновского, не оказывает вредного влияния на 'организм человека и предметы. Однако этот метод не позволяет точно определить координаты обнаруженного недозволенного предмета или вложения, а дает практически лишь информацию о его наличии или отсутствии. Рентгеновский метод дающий теневую картину объекта контроля, обладает в этом случае значительным преимуществом, но чтобы использовать этот метод нужно максимально уменьшить вредное воздействие рентгеновского излучения. Поэтому усилия разработчиков новых средств неразрушакцего контроля направлены на снижение лучевой нагрузки на объект контроля. Один из наиболее перспективных путей в .отом направлении -использование преобразователей рентгеновского излучения в видимое с высоким коэффициентом радиационно-оптического преобразования. К числу таких приборов относится газоразрядный люминесцентный ■преобразователь (ГРП), который обладает высокой до-зовой чувствительностью, низкой себестоимостью и за счет газового усиления высоким коэффициентом радиацнонно - оптического преобразования.

ГРП имеет отечествешшый приоритет и наиболее глубокие исследования проведены в НИИ интроскопии при Томском политехническом университете. В этих исследованиях была предложена модель формирования изображения в ГРП и установлена связь параметров облучения и питания ГРП с параметрами изображения. Актуальными в настоящее время представляются вопросы увеличения площади контроля с помощью ГРП и оъим информации о ГРП ь одно-импульсном роким^ роботы, которым поспящона настоящая работа.

Работа проводилась в рамках исследований по программам утвержденным Постановлением Правительства и Решением ВПК .

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Целью работы является исследование параметров ГРП в одноимпульсном режиме работы, исследование вопросов телевизионного съема информации с ГРП в одноимпульсном режиме, вопросов параллельной работы нескольких ГРП в едином мозаичном блоке и создание на их основе высокочувствительного рент-генотелевизионного интроскопа для контроля габаритных объектов.

Для достижения поставленной цели решались следующие ЗАДАЧИ: аналитический обзор существующих методов и средств контроля габаритных грузов и человека; экспериментальное исследование ГРП выполненных по промышленной технологии и создание автоматизированной экспериментальной установки для решения этой задачи; теоретическое и экспериментальное исследование параллельной работы ГГП в мозаичном блоке и разработка методики выравнивания яркостей ГРП в блоке; теоретическое и экспериментальное исследование процесса съема информации с ГРП■ посредством видикошшх телевизионных установок и параметров полученного изображения; создание макета рентгенотелевизисшюго интроскопа с мозаичным ГРП в качестве преобразователя рентгеновского изображения в видимое и исследование его параметров.

ЫКТОД ПССЛЕДОВАШ'Й. В качество основного в работе применен теоретико-экспериментальный метод исследования. Использована теория взаимодействия ионизирующего излучения с веществом, методы теории электрических цепей, метода численного и аналитического решения зштегродиффоренциальннх и диМеренциальных уравнений. Основные результаты получены с помощью современных измерительных средств и средств вычислительной техники, уникальной аппаратуры для обесйечет-и работы ГРП, рентгеновских излучателей наносекундной длительности.

НАУЧНАЯ НОР'.'ЗНА РАБОТЫ заключается в следующем:

- доказано, Что использоваш'.е в качестве элементов мозаичного рентгеновскоцо' экрана ГРП позволяет создать систему контроля крупногабаритных объектов с контролируемой площадью более 2мл и дозой облучения на акт контроля (5-10) мкР, что на порядок ниже чем в существующих отечественных и зарубеншх установках, при сравнимом качестве изображения;

- теоретически установлено и подтверждено экспериментально„что применение в мозаичном экране из отпаянных ГРП "гасящих" зло-

'ментов в цепях электропитания с номинальными значениями определенный! решением обратной задачи с использованием экспериментальных данных по электротехническим параметрам комплекса генератор питания - ГРП позволяет уменьшить неравномерность яркости по полю экрана до 0.4, что удовлетворяет требованиям телевизионной регистрации-изображений;

- применение разносторонней схемы подключения полюсов генератора питания к электродам ГРП и введение в цепь одного из электродов индуктивности величиной 0.5-3.6 мкГн сникает коэффициент неравномерности яркости свечения экрана ГРП с 0.5-0.7 до 0.3'- 0.4, что связано с уменьшением влияния на неравномерность яркости процесса распространения электромагнитной волны импульса питания вдоль полосковой линии системы плоских электродов ГРП;

- для экспоненциальных световых импульсов вырабатываемых ГРП и создающих на мишени телевизионной трубки экспозицию не более 0.05 лк-с, с точностью до 10% выполняется закон взаимозамести-мости для видикошшх передающих телевизионных трубок, что позволяет использовать их для однонмпульсной регистрации,изображений с ГРП;

- применение рениа работы видиконной приемной трубки с накоплением сигнала на мишени, если время накопления составляет Зт (г - постоянная времени высвечивания люминофора ГРП), позволяет увеличить ток сигнала в 1.5 раза по сравнению с обычным розкимом работы.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ. В результате исследований отпаянных образцов ГРП получен большой объем данных о параметрах ГРП, установлена их связь с параметра«! рентгеновского излучения и электрическими режимами, что позволяет облегчить выбор технических решений при.разработке аппаратуры на базе ГРП. Разработан комплекс аппаратуры для испытаний ГРП,включающий источники высоковольтного импульсного питшгля' ГРП и рентгеновского излучателя, схемы синхронизации и схемы для измерений одноим-пульсных характеристик ГРП. Разработан мозаичный ГРП и предложены соотношения для инженерного расчета согласующих "гасящих" элементов для ГРП в составе мозаичного блока. Предложены конструкции ГРП позволяющие снизить нерабочие области по краям преобразователей до минимально возможной величины, уменьшив тем самым нерабочие промежутки в мозаичном блоке. Доказана 'возмож-

ность получения телевизионных изображения с использованием видиконных передающих телевизионных трубок в одноимпульсном режиме работы,предложены соотношения для определения оптимального времени накопления сигнала на мишени передающей телевизионной трубки и разработан комплекс аппаратуры для телевизионной регистрации одноимпульсных изображений, включающий телекамеру, синхронизируюшшй блок и блок цифровой памяти на 4 полукадра. На основании проведенных в работе исследований создан макет микродозового рентгенотелевизионного ннтроскопа, который позволяет выявлять объекты поиска в крупногабаритном багаже при дозе 10 мкР на один акт обследования за время менее I с при вероятности обнаружения 0.76 . ~

РЕАЛИЗАЩ'Я РЕЗУЛЬТАТОВ. Полученные в работе результаты использованы в НИИ медицинской радиологии г.Обнинск, в ЛНПО "Буревестник" г. Санкт-Петербург и НПО "Точность" г.Москва.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 5 региональной научно-практической конференции "Молодые ученые и специалисты - ускорению научно-технического прогресса- (г.Томск, 1937 г..), VI республиканской научно-практической конференции "НорлзрувзкезМ контроль-90" (г.Рига, 1990 г.), 8 Всесоюзной научной конкуренции "Физика вакуумного ультрафиолета и его взаимодействие с веществом" (г.Иркутск, 1939 г..), на секции НТО в НПО "Точность" (г.Москва) и на научно-технических семинарах отдела 10 НИН интроскогаш при ТПУ.

ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты диссертации опубликованы в 6 научных статьях,'9 научно-технических отчетах, защвдены авторским свидетельством на изобретение.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав,заключения на 126 листах - машинописного текста, списка литературы из 135 наименований и приложения и включает 19 таблиц и 25 рисунков на 30 листах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

дана общая характеристика работы.обоснована актуальность исследований, сформулирована цель работы, задачи исследований, показана научная новизна и практическая ценность работы, ее реализация в промышленности.

ПЕГОАЯ_ГЛАВА_ посвящена анализу современного состояния мото-

дов и средств контроля крупногабаритных грузов г ч>--логика,обсу-жденнив требований к так;;;,; средства:,; контроля и постановке задач исследований.

Задача контроля грузов, багажа и человека приобретает большое значение при обеспечении безопасности авиационных перевозок и в других ответственных случаях. По зарубежным данным в мире существует нисколько международных программ направленных на разработку аппаратуры таможенного контроля. В них большое еши-мание уделяется развитию и традиционных методов. Среди них ведущее место занимает радиационный метод контроля. Он обладает существенным преимуществом перед другими методами, так как дает теневую картину объекта контроля и его содержимого.

Однако специфические требования предъявляемые к аппаратуре контроля, такие как минимальная доза рентгеновского облучения объекта контроля, ограниченное время получения и обработки изображения и необходимость обеспечения высокой производительности контроля, возможность контроля динамических и крупногабаритных объектов, минимальный в.ес и мобильность установки контроля, существенно ограничивают применение радиационного метода особенно в случае контроля человека. Рассмотрены с точки зрения этих требований два'основных рентгеновских метода: рентгенотелевизи-ошшй и сканирующий. Анализ параметров существующие и разрабатываемых установок показывает, что ни одна из них не удовлетворяет полностью всем перечисленным требованиям. При сопоставимом качестве изображения сканирующие установки создают значительно более низкую дозовую нагрузку на объект контроля и имеют большую площадь контроля, однако рентгенотелевизиошпше установки позволяют получать изображение за более короткое время и имеют большую производительность. Но оба типа установок обладают большими габаритами и весом и представляют радиационную опасность для обслуживающего персонала (табл.1.). Недостатки, присущие установкам, связаны с использованием рентгеновских'трубок в непрерывном режиме работы и низкой чувствительностью используемых детекторов. По нашему мнению перспективно примоненить в качестве детектора рентгеновского изображения в рентгенотелеви-знонных установках высокочувствительные газоразрядные преобразователи рентгеновского изображения в видимое (ГШ) и перейти на импульсный режим рентгеновского облучения. Исследования ГРП, проводимыеые в НИИ интроскопии при ТП.У.показали, что изображе-

Твбл.1. Сравнительные характеристики существующих и предлагаемого методов контроля багажа.

Технические Рентгеноте- Сканирующие Установка

характеристики левизиошше установки с мозаич-

установки ным ГРП

I 2 3 4

Напряжение на трубке,(кВ) 120-200 100-160 100-150

Ток РТ, (мА) 5 1-5 -

Время контроля единицы

■ багажа, (с) 2-15 5-10 < I

Производительность кон- -

троля, (ед.багажа/час) 400-1500 500-1000 -

Дозовая нагрузка за

цикл контроля, (мР) 0,3-0,7 0,05-0,15 0,005-0,01

Мощность дозы на поверх-

ности установки,(мР/час) 0,25-0,5 0,1-0,5 -

Разрезаемый диаметр про-

волочки, (мм) 0,5 0,1-0,4 0,35

Число градаций оптичес-

кой плотности на ЕКУ 16-32 12-32 8-10

ние в ГГП получается при дозах составляющих 5-10 мкР за один рентгеновский импульс, что на порядок ниже,чем в сканирующих установках контроля,при рабочей площади ГРП порядка 0.15 м^. Суя^ствувт принципиальная возможность получения изображения с ГРП за один рентгеновский импульс; однако реализация этой возможности сдерживается недостаточной теоретической и экспериментальной проработкой проблем! съома одноимпулъсного изображения. Световой импульс ГРП является коротким экспоненциальным импульсом с невысокой интегральной яркостью, в этой связи необходимо исследование параметров сигнала телевизионной камеры, вызываемого этим импульсом и оптимизация нм-основе этих исследовштй телевизионного тракта. Для контроля крупногабаритных объектов размеров ГРП недостаточно и для увеличения контролируемой площади предложено использовать мозаичный экран из нескольких ГГП. Конструирование такого экрана требует изучения повторяемодти параметров ГГП от одного экземпляра к другому, зависимости па-

раметров изображения от конструктивных параметров и разработки методики выравнивания яркостей отдельных ГРП в мозаичном блоке, а также вопросов уметвения нерабочих np0NV.-;>::.'7K0b м»*щу преобразователями, в мозаичном блоке.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ теоретически и экспериментально исследованы характеристики отпаянных ГРП в одноимпульсном режиме работы.вопросы конструирования мозаичного ГРП и обсуждена методика выравнивания яркости ГРП в мозаичном блоке.

Процесс Формирования изображения в ГГП состоит из трех этапов: формирование скрытого электронного изображения, усиление его посредством газового разряда, трансформация ультрафиолетового излучения разряда в видимое.

Параметры ГГП, определяйте качество изображения, во многом определяются на стадии формирования скрытого электронного изображения и зависят от спектрального,углового и пространственного распределения электронов и квантов, выходящих из электродов и образованных в газе после взаимодействия излучения с газовой средой.

Газовый разряд в ГРП инициируется рентгеновским или высокоэнергетическим тормозным излучением. После подачи на электроды импульса высокого напряжения, из областей первичной ионизации в газе развиваются электронные лавины, что приводит к усилению изображения. На начальной стадии своего развития газовый разряд описывается таунсендовоким механизмом. В этом случае увеличение количества электронов в лавине происходит по экспоненциальному закону.

Большая доля энергии газового разряда выделяется в иид« ультрафиолетового излучения. Эт<"> из.-:уч'-нп-;- трансформируется ь в,; димио на слое люминофора нанесенного па один из электродов ГГП.

Табл.2. Измеренные значения яркости отпаянных образцов ГГП.

Номера образцов 1 2 з 4 Г; 7 О О

L. (кд/м г) 16,-1 11,1 13,b 17,0 14,3 13,1 15, Ь 14,9

Í,, (КД/М " ) 117 , ь 13,3 13,3 9. H 1 4, У 13,1 15,0 1 5 ■ «

Tri с л. 3. Зависимость яркости от индуктивности контура.

L, мкГн 0 0,5 1.3 3,6 5,5

кн 0,47 0,34 0,31 0,4 0,46

Во,кд/„2 м 16,4 11 ,8 9.9 6,-2 3.6

В НПО "Плазма" г.Рязань была разработана тенология изготовления отпаянных приборов. В основу разработки положены теоретические и экспериментальные исследования по ГРП, проведенные в НИИ интроскопии ТПУ и предложенный вариант конструкции. Для применения таких приборов в составе мозаичного блока потребовалось .провести комплекс экспериментальных работ с целью определения их технических характеристик. В экспериментах основное внимание было уделено изучению параметров определяющих качество изображения и долговечность. Сыли исследованы два типа отпаянных преобразователей размером 150<200 ммй и 430-330 мм2 . Измерения 'показали (табл.2),что яркость отпаянных образцов как первого, так и второго типа выше уровня яркости, принятого за миткальный предел, и значения яркости отпаянных образцов второго типа отличаются не более чем в 2 раза,что говорит о хорошей повторяемости приборов. Коэффициент неравномерности яркости свечения ГТП для всех образцов но превышает 0.7. Для образцов второго типа в эксперименте обнаружилась значительная зависимость коэффициента неравномерности яркости от способа подключения к преобразователю источника высоковольтных импульсов и введение последовательно с генератором высоковольтных импульсов небольшой индуктивности. В таблице 3 приведены значения к и Во для образца второго типа при подключении последовательно с генератором питания ГРП различных индуктивностей. Причем полюса генератора питания подключались к образцу с разных сторон плоских "электродов.

I " Из таблицы 3 видно,что введение небольшой индуктивности приводит к уменьшению коэффициента неравномерности яркости свечения по полю преобразователя. Одновременно уменьшается и яркость свечения экрана преобразователя. Причем существует оптимальное значение индуктивности.

Исследования показали,что коэффициент неравномерности яркости преобразователей в партии может достигать 2. Для применения

Рис.1 Отпаянная конструкция ГРП с резистивннм слоем: I-входная стеклянная пластина, 2-прокладка, 3 -стеклянная . пластина с прозрачным электродом, 4-выраышващая рамка , 5-резистивный слой, 6-контакт, 7-люминофор,8-защнт-ный слой,9-штенгель.

Рис.3 Экспериментальная зависимость яркости свечения ■ ГРП от напряжения на ном.

ГРП в составе мозаичного блока необходимо проводить выравнивание яркостей. Предложено использовать для этого "гасящие" элементы (резисторы или индуктивности), включаемые в цепи электропитания преобразователей. Эквивалентная схема комплекса генератор высоковольтного питания-мозаичный экран приведена на рис.2. Определение требуемых значений "гасящих" элементов из этой схемы затруднено, так как она содержит ряд нелинейных элементов , из-за которых задача становится некорректной. Лианеризацию ее предложено провести используя экспериментально определенные коэффициенты, связывающие яркость свечения преобразователей с энергией выделяемой в газовом объеме.Доля энергии источника питания, идущая на образование разряда для каждого преоразователя, определялась прямым рассчетом по эквивалентной схеме. В этсм случае задача сводится к системе линейных уравнений с параметром.

Другая проблема,возникающая при конструировании мозаичного ГРП, это наличие нерабочих областей по периметру преобразователей. Конструкция преобразователя с розпстнвнкм слоем (рис.1 ) позволяет свести эту область к минимуму определяемому требованиями механической прочности.

В результате работы создан макет мозаичного ГРП, для которого коэффициент неравномерности яркости по полю не превышает 0.4 и отношение площади рабочего поля к общей площади мозаинного экрана составляет 0.85.

ТРЕТЬЯ ГЛАВА посвящена вопросам технического обеспечения проведения исследований ГРП.

Для проведения комплексных испытаний отпаяшшх образцов ГРП разработана установка, включающая генераторы импульсного высоковольтного питания ГГП и рентгеновского излучателя, генераторы высокого напряжетвт и схему запускающего импульсного генератора Установка позволяет изменять параметры высоковольтных импульсов питания ГГП и излучателя в широком диапазоне, проводить 'измерения при однократном запуске и запуске от генератора с частотой от 8 до 200 Гц. "

Для измерения одноимнульсних хпрактеристи ГРП разработана автоматизированная система позволяющая измерять параметры ГРП и установки за одао срабатывание.

В ЧЕТВЕРГ'"" - ГЛАВЕ рассмотрены вопросы выбора приемной трубки для телевизионного тракта интроскопа и режимов ее работы .

Для регистрации изображения с ГРП,необходимы приемные трубки обладающие свойством запоминания изображения и его воспроизведешь тогда,когда световое воздействие на трубку ужо. кончилось. В промышленных телевизионных установках широко применяются два вида приемных трубок обладающих указанными свойствами: суперор-тиконы и видиконы. Использовашю видиконов в телевизионной системе предназначенной для регистрации изображений с ГРП предпочтительнее .

Используя результаты экспериментальных исследований газоразрядных преобразователей оценены освещенность Е и экспозиция Я на мишени передающей трубки.

Рассчетные зависимости требуемой яркости экрана преобразователя для получения определенной освещенности фотокатода переданной трубки для объективов с различными ф приведены на рис.5.

При одноимпульсной регистрации изображений с ГРП более важной характеристикой будет экспозиция мишени передающей телевизионной трубки за время действия светового импульса : Т

Н -- X Е(П'С2£ , где Н - экспозиция,£ - освещенность о мишени, £ - время. ....

Расчитанное значение Н при засветке импульсом ГРП составляет 0,03 ЛК'С. Достоверных дашшх о чувствительности передающих телевизионных трубок в дашюм диапазоне импульсных экспозиций в' литературе нет. Для окончательного вывода о применимости видиконов необходимо было рассмотреть подробнее вопрос о выполнимости закона взаимозаместимости при импульсных засветках небольшой интенсивности.

Процесс экспонирования мишени видикона будет описываться уравнением:

Я' (£,[/)-С(У)+ и И )=0, (I)

где Я - сопротивление разряда емкости С элемента нзкошшзля мишени, У(£) - наложение на элементе мишени.

Это уравнение в- общем случае носит нелинейный - характер так как Я' зависит от £ и У слолая.'м образом (определяемым конкретной физической моделью). Емкость С очень слабо зависит от напряжения, поэтому но умаляя общности моию считать С--сопг^. Нестационарность проводимости определяется изменением концентрации посителей тока. Она может быть найдена из решения уравнений

Рис.4 Зависимость необходимой яркости преобразователя ■ от светосилы объектива для обеспечения тр"бу"моЯ освещенности телевизионноЯ трубки.

I.

01Н РД

0.5

а.4

0.2

0

Чт

Рис.5. Зависимость среднего тока сигнала от времени накопления.

непрерывности.

Изменение избыточной концентрации носителей за счет рекомбинации, если полупроводник освещен описывается уравнением:

Ж^Ш = а.Е .е"£/т - т-п -А« • (2)

С1С о 1 о

где Лп -избыточная концентрация носителей,п -равновесная концентрация носите лей, 7-коэф1"1ИЦиент рекомбинации.Решоние уравнения (I) при Я' определяемом из (2) тлеет вид:

В режиме периодической импульсной засветки мишени передающей телевизионной трубки избыточная неравновесная концентрация•носителей, обусловленная генерацией пар электрон-дырка под действием падаюдего света, изменяется по периодическому закону.

Средняя за период импульсов света неравновесная избыточная концентрация носителей определяется формулой:

, г , - Лп - п. Дп - гг п

где Дпс - максимальное значение избыточной концентрации носителей в конце импульса освещения, Дпт - неравновесная концентрация носителей перед началом импульса освещения.

Таким образом при периодической импульсной засветке мищени передающей телевизионной трубки в общем случае' закон взаимоза-местимости строго не выполняется. Отклонение от закона взаимозамене стимости оггределяет второй член в формуле (3).

Рассчеты по формуле (3) показывают, что световая чувствительность фотополупроводников мишени снижается при периодическом импульсном освещении тем больше чем , меньыо длительность импульсов и больше скважность. При освещунноетях создаваемых импульсом света с ГРП чувствительность видиконов снижается но более чим на 101.

Среднее значение тока в нагрузке во время коммутации:

Í _ С-Уо. г 1 и 1

н ср- "I— I ' ~ ТГ

где и. = У (Г.) = Г У - У,. 1-е + Ут, - значение напря-

1 С К ^ О ¿-С ) к

¡копия на элементе млщета в конце коммутации. Значение среднего тока в нагрузке зависит от времени накопления сигнала на мпвени и максимум тока будет,если время накопления «За, где т - постоянная времени импульса освещения (рис.6).

В ПЯТОЙ ГЛАВК рассмотрены вопроси технической реализации мпкродозового интроскопа с мозаичным ГШ и результаты ого "испытаний.

Для проведения испытаний был собран действующий макет автоматизированного рентгенотелевизповного модуля, состоящего из мозаичного газоразрядного преобразователя, импульсного рентгеновского излучателя, телевизионной установки и блока цифровой телевизионной памяти, управляющей ЭВМ. В качестве рентгенопско-

го излучателя использовались серийше 1!мпульсные аппараты МИРА-2Д и ДША-1 переделанные для работы в синхронизовашгом од-ноимпульсном режиме.

В эксперименте использовался мозаичный газоразрядшй преобразователь состоящий из 15 ГРП размером 330 х 430 мм 'общей площадью 2 м",

Для съема информации с газоразрядного преобразователя использовалась серийная телевизионная установка ПТУ-50, которая была доработана в соответствии с рекомендациями предложенными в работе. В работе использовался блок цифровой телевизионной памяти на 4 телевизионных кадра. Он предназначен для записи стандартного телевизионного сигнала поступающего от »¡.-.^чн.пм»-н, ..ч т^-к'г'конной установки, хранения и вывода записанной информации на впдеоконтрольное устройство. Для запуска устройства записи телевизислшого кадра синхронно с работой рентгеновского аппарата разработано устройство синхронизации.

Выли проведены эксперименты по определению характеристик установки и качества изображения, результаты которых отражены в таблице I.

Статистические испытания рентгонтелевизионного модуля на выявление объектов поиска в багаже проводились по специальной методике. Четыре оператора наблюдали изображение записанное в теле визионнбм блоке памяти на экране монитора в течение I с. Результаты кгпкдпй оператор заносил в специальные таблицы.

Опенка вероятности обнаружения изображения тестового объекта на фоне содержимого чемодана р определялась' по соотношению:

Р ^ ^

О П ;

где п=го - число испыташй с наличием тестового объекта для каждой ситуации, Я - число правильных ответов операторов при наличии тестовых объектов.

Оценка вероятности ложной тревоги р определялась пц соотношению:

I

Р , --В - , лт п

где п-1120 -число всех-испытания без наличия тестовых объектов, I? - число всех положительных ответов без наличия тестовых объектов.

В результате испытания получена вероятность ложных срабаты-

ваний равная 5.62%.

При равномерном распределении вероятности нахождения тестового объекта во всех местах багажа и равновероятном распределении углов поворота тестового объекта вероятность обнаружения объекта за одно срабатывание установки получилась равной 83.6?.

На основе этих данных расчитана вероятность однаружения тестового объекта с учетом наличия нерабочих промежутков в мозаичном ГРП, которая составляет 76".

Повышение вероятности обнаружения объектов поиска возможно, если использовать двухлучевую геометрию просвечивания обработку получаемых изображений на ЭВМ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Доказана возможность создания системы контроля крупногабаритных объектов с контролируемой площадью более 2 м^при дозо облучения порядка 5-10 мкР за импульс рентгеновского облучения.

2. Проведены комплексные- испытания нескольких партий отпаянных ГРП выполненных по промышленной технологии, установлено, что яркости отпаянных ГРП из одной партии при одинаковых электрических режимах отличаются но более чем в 2 раза.

3. Разработана методика выравнивания яркостей отпаянных ГРП в мозаичном блоке путем использования дополнительных "гасящих" элементов в цопях электропитания-каждого преобразователя.

4. теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что для световых импульсов вырабатываемых ГГП- с точностью до IOS выполняется закон взаиг.юзамостимости для ьидиконных передающих телевизионных трубок, что позволяет использовать их для одаонмлульсной регистрации изображений с ГРП.

5. Предложена методика определения оптимальных режимов работы телевизионного тракта, учитывающая форму и длительность световых импульсов ГРП.

6. Разработан комплект аппаратуры для регистрации одноимпуль-сных изображений с мозаичного ГРП, включанциП телекамеру, синхронизирующий блок И блок цифровой памяти па 4 полукадра.

7. Создан макет микродозопого рентгонстолчвизиошюго интро-скопа, который позволяет выявлять объекты поиска в крупногабаритном багаже при дозе 10 мкР.за один рентгеновский импульс за время менее I с при вероятности обнаружения 0.7 .

/

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ опубликованы в следующих работах:

1. A.C. N 126Ю28 (СССР) МКИ G01N23/04. Радиациошга-оптичес-кий преобразователь./Агопаонко Г.Я.,Алхимов Ю.В., Кононов M.D. и др. -Опубл. в Б.И.,1986,N36.

2. Алхимов Ю.В., Зайцев А.К., Кононов М.Ю. Измерение светотехнических характеристик ГРЛП./ Тез. докл. 5 региональной научно-технической конференции '"Молодое учение и специалисты-ус-корению научно-технического прогресса". -Томск, 1986. -с. 12-13.

3. Малодозовая газоразрядная рентгеновская панель. /Алхимов Ю.В.,Дель В.Д.,Зайцев А.К. и др. -Инф. лист ЦНТИ,15.НТД-87, 1937. -Зс.

А. Ллхтюв Ю.В., Борисов ¡O.A., Челноков В,Б. Импульсный рентгеновский интроскоп с мозаичным газоразрядным преобразователем. /VI республиканская научно-практическая конференция "Неразруна-ю;:;нй контроль - 90". -Рига, 1990. -с.6-8.

5. Алхимов Ю.В., Дель В.Д., Кулеаов В.К. и др. Рентгеновская диагностическая установка на основе газоразрядного преобразователя .//Медицинская техшжа, 1990, п 1,с.23-25.

6. Алхнуоп Ю.В., Гусев Е.А., Кулешов В.К. Автоматизированный ронтгенотелевпзиошшй комплекс контроля габаритных динамических объектов.//Дефектоскопия,1992, Н 5, о.69-75.

7. Алхимов Ю.В. Пакет прикладных программ для обработки спектров на микро-ЭВМ./Тез. докл. 5 региональной научно-технической конференции "Молодые ученые и специалисты - ускорению научно-технического прогресса". -Тсмск, 1936, - 0.13-14.

8. Алхимов Ю.В., Кулесюв В.К., Лав-лаков В.П. и др. Исследование ГРП для использования в автоматизированном комплексе рент-генпневмополиграфии;IШ ЭИ._-Томск,1933, - Деп. в ВНТ1Щ,

N 0.3840017593 , 30с.