Розділ ІІ. Оглядова рентгенівська апаратура

Важливе місце в роботі пошуківця займають оглядові апарати оперативного контролю або рентгеносистеми. Принцип їх дії базується на властивості рентгенівських променів проходити крізь оптично-непрозорі середовища та різному ступені їх поглинання речовинами з різноманітною щільністю.

Але згадаємо трохи історії, тісно пов’язаної з рентгенотехнікою. Відкриття В. Рентгеном Х-променів у листопаді 1895 р. сколихнуло весь світ. Подальше дослідження та застосування Х-променів привело до створення рентгенотехніки спочатку для медицини, а потім – для контролю багажу, різних відправлень по поштою, забезпечення безпеки осіб та ін.

Найпростіші рентгенівські флуороскопи з’явилися у 1896 р., яскравість їх екрану була в межах від 10^–3 до 5 · 10^–2 кд м^–2. З моменту першого застосування Х-променів протягом 50-ти подальших років радіаційно-оптичне перетворення проводилось тільки за допомогою двох основних функціональних компонентів: флюоресцируючих екранів та фотоемульсії. Пристрої на основі таких перетворювачів мали обмеження за діапазоном товщини контрольованих виробів, чутливістю, а також труднощі щодо забезпечення безпеки контролю, обмеженням у застосуванні джерел випромінювання з максимальною енергією більше 200 кеВ.

Великий поштовх у розвитку рентгеноінтроскопії здійснили нові підсилювальні пристрої – електронно-оптичні (ЕОПи) та радіаційні електрооптичні перетворювачі (РЕОПи). У процесі розробки було встановлено, що збільшення кількості каскадів в ЕОПах недоцільно, тому що вже п’ятикамерні ЕОПи досягли межі підсилення по світлу. Тому розпочалося вдосконалення РЕОПів: як перетворювач починає використовуватися сцинтилятор на основі СsJ і підвищення контрастності за рахунок "темного екрану".

У РЕОПах третього покоління за рахунок удосконалення технології нанесення люмінофору при виготовленні вхідного сцинтиляційного екрану та суттєвій модифікації електронної оптики (застосуванні радіаційно-оптичних перетворювачів епітаксіальної структури, що забезпечує формування досить товстого шару флуоресцируючої речовини з високим коефіцієнтом поглинання іонізуючого випромінювання) чутливість було значно підвищено.

З початку 70-х р. арсенал засобів радіоінтроскопії починає поповнюватися системами цифрової радіографії, що побудовані на методі побічного отримання цифрового зображення шляхом цифрового кодування рентгенівського знімка або телевізійного сигналу, що передає зображення з флуоресцентного екрана.

Цифрова рентгенографія розширила можливість методу за рахунок збільшення динамічного діапазону та застосування електронних відеоконтрольних пристроїв (ВКП).

Зростаючі вимоги, що висуваються до якості зображення та необхідність розширення можливостей апаратури, отримання і первинна обробка інформації в реальному масштабі часу привели до удосконалення методу цифрової радіографії за рахунок прямого перетворення розподілу радіаційного поля на цифровий вид за допомогою детекторів іонізуючого випромінювання. Збільшення чутливості і інформативності радіаційного контролю привело до розробки методу і створення апаратури, що здійснює формування радіаційно-оптичного зображення об’єкта контролю на основі розсіяного випромінювання.

В новому поколінні флуороскопічних систем використовуються відеопластини і фотоелектролюмінесцентні екрани, що тимчасово зберігають радіаційне зображення, а зчитування виконується послідовним скануванням за допомогою Не-Ne лазера.

У радіоінтроскопії важливими є пристрої динамічної радіографії, що використовують імпульсне іонізуюче випромінювання. Створення у сорокові роки імпульсних рентгентрубок (РТ), а у шестидесяті – портативних імпульсних рентгенапаратів привело до становлення динамічної радіографії як самостійного виду неруйнівного контролю. Метод "цифрової радіографії" став домінуючим при створенні радіаційного контролю.

З метою контролю людини, багажу, великогабаритних вантажів та транспортних засобів було створено радіоінтроскопи на основі "бігаючого" і "віяльного" променя з перетворенням подовженими та багатоелементними детекторами.

З 80-х років практично всі типи радіоінтроскопів, що створюються, мають мікроЕОМ або мікропроцесор, що забезпечило підвищену якість зображення об’єктів контролю та автоматизацію процесу контролю.

Отже, під час опромінювання досліджуваного предмета виникає рентгенівське "тіньове зображення", що стає видимим за допомогою рентгенплівок, люмінесцентних екранів або будь-яких інших перетворювачів, чутливих до Х-променів.

На теперішній час на практиці широко використовуються рентгенотелевізійні комплекси та системи (РТК, РТС). Телекамера зчитує зображення з люмінесцентного екрану, перетворює його, а далі відеосигнал по кабелю передається на телевізійний монітор. При цьому використовується імпульсний режим роботи РТ. Такі системи дозволяють оператору безпечно виконувати дистанційне обстеження підозрілих предметів, що можуть бути небезпечними. Для підвищення якості зображення та можливості реєстрації інформації про об’єкт дослідження застосовується комп’ютерна обробка відеосигналів рентгенівського зображення.

Найбільшого поширення серед працівників правоохоронних органів, служб безпеки, митників, інших контролюючих структур зазнали переносні портативні рентгенівські комплекси малої потужності, що розміщуються у спеціальних валізах і швидко можуть бути встановленими в різних пунктах контролю. Така рентгенапаратура дозволяє оперативно й ефективно виявляти замасковані предмети, елементи ВП, НР, не здійснюючи відкривання валіз, сумок, посилок, багажу і т. ін.

Розглянемо типи рентгенівських систем, принцип їх будови, призначення та використання, технічні характеристики та параметри.

Всі пристрої, що реалізують метод радіоінтроскопії, об’єднано в 2 типи:

– флуороскопічні;

– скануючі системи або пристрої цифрової радіографії.

Кожний з них поділяється на портативні або мобільні та стаціонарні (залежно від конструкції та умов експлуатації).

Розробка кожного з даних типів обумовлюється різними завданнями пошуку та їх вирішенням, вимогами до чутливості, радіаційним навантаженням, економічними факторами та ін.

Напруга на РТ залежить від призначення рентгеносистем: у діагностичних апаратах вона становить 35–150 кВ, в апаратах дефектоскопії – до 2000 кВ, а сила струму – від 2 до 1000 мА. Для фіксації на плівці швидкоплинних процесів слугують імпульсні апарати, в яких сила струму досягає 4000 А. Рентгенокомплекси обладнані системами електричного та радіаційного захисту.

Існуючі засоби рентгеноконтролю відрізняються принципом побудови апаратури і призначенням, а також характеристиками якості зображення, чутливістю контролю, ступенем автоматизації процесу контролю та складністю апаратури.

У флуороскопічних пристроях застосовується конусний рентгенівський пучок променів. У їх основі лежить конвертування радіаційного зображення, яке утворюється в результаті проходження Х-променів крізь об’єкт контролю, у видиме за допомогою люмінесцентного екрана та аналізу отримуваного зображення. Аналіз зображення здійснюється безпосередньо на екрані.

У рентгенотелевізійних пристроях і установках (РТУ) також використовується конусний рентгенівський пучок променів, але зображення з люмінесцентного екрану передається через телевізійну систему й аналіз зображення здійснюється на екрані телемонітора. Рентгенівські випромінювачі працюють у безперервному або імпульсному режимах.

Флуороскопічні прилади відрізняються простотою конструкції та експлуатації, а також можливістю швидкого отримання зображення при просвічуванні об’єкта на місці контролю. Їх недоліком є низька яскравість рентгенолюмінесцентних екранів (0,1... 0,001 кд/м²), що призводить до невисокої чутливості контролю. Відносна чутливість флуороскопів складає 4–5%, а межа розподільної здатності – близько 1,5–3 пар ліній на мм при потужності дози на екран» 1·10^-6 Кл/(кгЧс).

У РТУ використовуються комбінації люмінесцентного екрана з оптичною системою, що передає зображення на телевізійну трубку, а також люмінесцентного екрана з оптичною системою, що передає зображення на електронно-оптичний підсилювач, поєднаний з телевізійною трубкою.

РТУ на основі комбінації люмінесцентного екрана з електронно-оптичним підсилювачем та ізоконом характеризуються відносною чутливістю контролю по сталі 2–3% при потужності дози в площині екрана 2,6·10^-7 Кл/(кгЧс).

У складі РТУ – контролю широко використовуються оптичні, електронні та цифрові пристрої. За допомогою оптики реалізується попередня обробка, наприклад, НЧ-фільтрація для подавлення шуму та усунення дрібних текстур у зображенні. Телевізійна електроніка уможливлює здійснення нелінійних перетворень електричних сигналів і ВЧ-фільтрації. Застосування цифрової пам’яті, поєднаної з процесором, дозволяє організовувати обробку зображень за заданою програмою.

У рентгенівських скануючих системах об’єкт контролю послідовно опромінюється колімаційними рентгенпроменями (тонким або віяльним). Синхронно з опромінюванням об’єкта здійснюється детектування рентгенвипромінювання, що пройдено. Сигнали з рентгенодетектора підсилюються, перетворюються і запам’ятовуються у блоці пам’яті, а після обробки послідовність сигналів у вигляді зображення відновлюється на екрані телевізійного відеоконтрольного пристрою (ВКП).

Системи сканування тонким рентгенпроменем характеризуються низьким рівнем розсіяного випромінювання, що підвищує контраст рентгенозображення, але мають тривалий час контролю (1–2 хв). У системах з віяльним рентгенпроменем і лінійкою детекторів сканування об’єкта здійснюється з підвищеною швидкістю (за 3–5 с).

Можливість використання у скануючих системах рентгенодетекторів практично повного поглинання і відносно низький внесок розсіяного випромінювання при формуванні рентгенозображення об’єкта контролю дає меншу дозу навантаження на об’єкт порівняно з РТУ.

Зарубіжні портативні, переносні на настільні флуороскопи забезпечують експресний контроль підозрілих предметів, упаковок, а також ефективну перевірку поштових відправлень – листів, пакетів, бандеролей, посилок і т. ін. Широкого практичного застосування набули переносні та настільні флуороскопи "ФП-1", "ФП-2", "ФП-4", "Шмель-90к", "Шмель-ТВ", "Шиллинг-95", "Рони" та ін., що виготовляються в Росії.

РТУ огляду ручного багажу, що переміщується транспортером, застосовуються частіше в аеропортах з метою забезпечення безпеки польотів. Серед виробників такої техніки відомі зарубіжні фірми: "Astrophysics Research Corp" (США) – серія установок моделей Mark, "Philips Electronics Instrum" (Німеччина) – серія Dynafluor, "International Aerаdio Ltd" (Великобританія) – серія Rapidex, " Balteau " (Бельгія) – серія Bagagix, " Heimann " (Німеччина) – серія GPA.

Установки виявляють зброю, ВП і недозволені вкладення (предмети) при кількості одиниць контролю до 1200 за годину. РТУ не діють на фото- і магнітну плівку, зберігають радіаційну безпеку оператора.

Рентгенівські скануючі системи огляду багажу розроблені зарубіжними фірмами: "American Science and Engineering" (CША) – серія Micro Dose, "Scanray Corp" (США) – серія Linescan System, "Heimann" (Німеччина) – серія HI-Scan, "Balteau" (Бельгія) – серія Controlix.

Скануючі системи забезпечують мінімальне дозове навантаження на об’єкт контролю (0,01...0,1 мР) і високу чутливість контролю (відносна контрастна чутливість по сталі» 1%, просторова роздільна здатність – 0,1 мм).

В Україні серійне виробництво стаціонарних установок моделей "Поліскан" освоєно у НВК Інституту монокристалів НАН України та СКБ "Полісвіт" (м. Харків). Найближчим часом буде освоєно пристрої переносного типу.

При розробці рентгенівських скануючих систем висуваються особливі вимоги до якості обробки зображень. Так, установка фірми "Rapiscan Security Products" (Великобританія) має коректор чіткості зображення, що покращує їх видимість по краях на екрані дисплея. В ній також застосовуються чотири кольори для відображень:

– оранжевий – для речовин з малою густиною, наприклад, ВР;

– зелений – для речовин з середньою густиною, наприклад, алюміній;

– синій – з більш високою густиною, наприклад, сталь;

– чорний – для речовин, які при визначеній товщині не пропускають Х-промені, що свідчить про додаткове проведення обстеження (обшуку).

Всі рентгенозображення вводяться до пам’яті комп’ютера для наступного контролю та аналізу.

Застосування рентгенокомплексів в ОВС має свою історію. Довгий час у криміналістичній практиці застосовувався переносний рентгенівський апарат медичного призначення 7Л2, який дозволяв отримувати рентгенівське зображення об’єктів на люмінесцентному екрані або на рентгенівській плівці.

На оснащенні багатьох криміналістичних підрозділів МВС перебувають рентгеновипромінювачі типу "Реис" (модель Д – для діагностичних робіт, И – для дослідних робіт). Різниця в моделях – застосування алюмінієвого фільтра у фокусуючій системі і набору вставок реле часу в моделі Д.

Переносний випромінювач використовується для вирішення широкого кола задач рентгенодіагностики, дефектоскопії, структурного та спектрального аналізів.

Прилад має мікрофокусну РТ типу БС1 з діаметром фокусної плями:

– 100 – 200 мкм при електростатичному фокусуванні;

– 40 – 80 мкм з електричним і магнітним фокусуванням.

Живлення приладу від електромережі або батареї 24 В.

Потужність споживання 70 В•А. Конструктивно складається з двох частин: високовольтного блоку з штангою вимірювання струму розжарення і випромінювача з РТ. У пульті управління розміщені випрямляч, стабілізатори, реле часу і елементи контролю режимів та комутацій приладу.

Для виконання пошукових дій співробітниками вибухотехнічних служб МВС та служб безпеки по виявленню небезпечних предметів (зброї, ВП, наркотиків і ін.) може використовуватися переносний РТК "Шмель – 240 ТВ" фірми "Флеш електронікс" (Росія). Він має малі масогабаритні параметри і особливо ефективно застосовується на виїзних оглядах. РТК вміщує (рис. 10): рентгенапарат, перетворювач, блок управління і обробки зображення, які розміщені в легкій армованій сумці, що є одночасно транспортною і експлуатаційною тарою. Міжблочне з’єднання здійснюється за допомогою еластичного морозостійкого кабелю довжиною 10–50 м.

Рис. 10. Рентгенівський прилад "Шмель"

Живиться РТК від електромережі або акумуляторної батареї, потужності якої вистачає на 2 години експлуатації (загальна маса – 22 кг, напруга на РТ – 240 кВ). Зона контролю об’єкт – 40 х 54, 120 х 160 мм. Блок управління та обробки забезпечує геометричне збільшення окремих частин зображення; псевдокольорове підфарбовування, контрастування; нанесення розмірної сітки та звукове супроводження під час запису.

У Державному інженерно-упроваджувальному центрі "Спецтехніка" розпочато роботи щодо створення переносної РТУ типу Fo Xray виробництва Vidisco LTD (Німеччина). В установці формоване зображення буде виводитися безпосередньо на екран. До складу РТУ буде входити портативний комп’ютер з блоком управління та індикацією CDU, сучасна відеокамера VCU та рентгенвипромінювач типу Golden XR-150. Для зручності користування РТУ буде розташовано у чемодані, в якому і буде транспортуватися. Прилад буде мати всі необхідні функції, що властиві найкращим зразкам аналогічних пристроїв зарубіжного виробництва (підвищення контрастності, збільшення масштабу, кольорове кодування зображення, випромінювання в реальному масштабі часу, збереження інформації на жорсткому або гнучкому дисках).

Поиск по сайту: