JPH09502522A - Ｘ線放射を測定する方法および計器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 放射を代表する値を電気信号の形で発生させ、その際測定の場合の放射は二個の光電子ユニット（７、８）で捉えられ、各ユニットは互いに異なる吸収能を有するフィルタ（５、６）を通過後の放射線（９）を受けるＸ線放射測定方法および計器。放射値は、発生された二つの電気信号の間の比を基礎にして計算される。放射によって発生された信号に対しては全強度領域の小さい部分を構成する処理範囲に信号の強度を適合化することが、調節可能増幅度を有する増幅器デバイス（６）を用い、増幅器デバイスの後で信号強度を検出することによって行われる。増幅器デバイス（１２、１３、１６）は、固定増幅度で維持されているプリアンプ（１２、１３）として設計され、更にこれに直列に終端アンプ（１６）があるが、この終端アンプでは信号を作動範囲に適合した前記強度にするように増幅度が調節される。信号処理のやり方を変えることによって、本方法／計器は、例えば、ｋＶｐ、Ｘ線量、露光時間および曲線形状などのパラメータに相関される測定値を発生するように適合化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｘ線放射を測定する方法および計器 技術分野： 本発明は、Ｘ線装置からの露光に際して重要な計測項目である特定の値や特性 に関するＸ線放射の測定に関する。従って、本発明はそのような測定方法並びに その方法を実施する計器に関する。 従来の技術： Ｘ線管からの放射エネルギーは、最高放射エネルギーを示す放射ピークをキロ ボルトで表すのが普通である。前記エネルギーは、Ｘ線フイルムに露光が行われ る際に時間と共に変わり、このピーク値は、電子的にまたはフィルム上に記録さ れる画像の光量およびコントラストを決定する。この値は、普通ｋＶｐ（キロボ ルトピーク）で表されるので、この表記法を以下でも使用するものとする。すな わち、放射エネルギーは、露光の間にＸ線管に印加される瞬時電圧：ｋＶｐに依 存する。従って、露光の所望の放射エネルギーおよび特性は、Ｘ線計器の電圧を 選択することによって設定することができる。 しかしながら、電圧以外の他のファクターも放射エネルギーを決定するので、 設定された電圧レベルと放射エネルギーとの間に完全な対応は必ずしも得られな いということが判明した。従って、その代わり、大体ではあるが、放射エネルギ ーのピーク値を直接測定することによって、設定電圧と真の放射エネルギーとの 間の相関に関わらず正しい露光を与えるようにＸ線装置を調節することが出来る ようにしている。 このような測定を行う方法および計器は、米国特許第４，３５５，２３０号お よび４，４９７，２８０号（それぞれ、ウイルソン（Ｗｉｌｓｏｎ）らと、ザー ンストルフ（Ｚａｒｎｓｔｏｒｆｆ）の）に既知である。Ｘ線管から出た放射は 、異なる吸収レベルを有する二枚の吸収フィルタを通過させる。異なる吸収レベ ルは、普通異なる厚さのフィルタを用いることによって得られる。フィルタを出 た放射は、フォトダイオードに吸収され、これらダイオードに発生した電流は、 計器に導かれ、計器は、記録されたレベルの間の比に基づいて、ｋＶｐ値として 表された放射エネルギーを指示する。この指示値を発生するためには、前記の比 と対応するｋＶｐ値への相関を計算し、その値を示すためにフォトダイオードの 電流出力を増幅することが必要である。放射エネルギーが存在し得る幅が広いの で、この増幅には増幅度の適合化が行われる必要があり、計算が行われる範囲は 計算装置の容量に限定される。このような計器補正は、米国特許第４，３５５， ２３０号によれば、正しく限定された測定範囲に補正出来るように第一の計器露 光を行い、その後で測定値を得るための第二露光を行うものである。米国特許第 ４，６９７，２８０号では、第一にダイオード電圧の主レベルを決定し、その後 で増幅度が共通に調整されている増幅器へ各電圧を導き、出力信号が計器の作動 範囲になるようにすることによって、測定シーケンスの間に所望の適合化が行わ れる。 上記の最初に述べた方法は、実際の測定を行う前に特定の露光を行わなければ ならないという問題を有し、時間のロスがあるとともにＸ線装置をより長い時間 だけ動作しなければならない。このようなことは幾つかの理由で避けるべきであ る。上記の二番目に述べた方法では、実際の測定が行われる前に、放射のピーク 値または全露光が経過する時間が、増幅度を決定し、これを設定するために必要 となる。これでは、極く短い、例えば５〜１０ミリセカンド程の露光時間を用い る時にはこの方法を使うことは不可能になる。更に、二つのダイオードからの電 圧レベルが大きく異なる場合は、増幅器を共通的に調整することは、一の増幅器 の正確性を欠くことになる。 露光の際のエネルギーレベルを決定することが出来ることの重要性は、これま でにも述べられてきている。しかし、Ｘ線を診断に使う時に興味ある値は、他に もある。このような値の一つとしては、露光の際の線量、つまり患者が露光され る放射量である。線量の大きさは、放射線が通過する空気をイオン化する能力と して表示される。この事実は、線量計を作るのに用いられてきており、線量計は 、放射線が通過する空気充填室を備えているのである。従って、線量の大きさの 値は、イオン化された空気が電流を通す程度を測定することによって得ることが できる。しかし、このような計器は複雑で繊細なものになり、高圧電流へのアク セスが必要で、更に複雑性を増すことになる。更にいえば、この種の計器は、温 度や空気圧のような外部因子にも左右される。また、線量計は、半導体素子によ る測定を基礎にして設計されてきている。しかし、これらの素子は、他の欠点も あり、特に、得られた信号と照射量値との間の直線性に欠けるという欠点を有す る。 測定に関して興味あるもう一つの値は、露光時間、換言すれば露光の間に放射 が有効となっている経過時間である。放射の際のエネルギーは累進的に上昇し、 累進的に減少するという事実があることから、放射がどれだけ長く継続されるか ということ自体は、普通関心事ではなく、露光時間とは、普通放射があるエネル ギーレベルより高いところにある際の時間として表される。このエネルギーレベ ルは、最大エネルギーレベルの平均値の７５％に設定されるのが普通である。従 って、この最小値に達した時間に正確に測定を開始して、このエネルギーレベル に低下したときに測定を停止することができるためには、極めて敏速に作動する 計器が必要である。このような速さは、前述の既知の原理では達成することは不 可能である。もっとも、幾つかの露光を行って微調整を行えば有用な値は得るこ とはできる。 最後に、露光の連続エネルギーレベルに対する特性曲線の形状のような特性図 も観察するに興味あるものではあろう。すなわち、曲線の形状が有するある種の 特異性は、放射計器装置の誤差もしくは機能不全の始まりを示唆する可能性があ る。ここでも、プリンタまたはオシロスコープに接続可能な極めて敏速に作動す る計器が必要となる。 これらの値や特性を得るには、幾つかの異なる計器、部分的には極めて複雑な 計器が必要であるという結論が得られよう。しかし、完全に測定値として利用で きる結果が得られる測定速度を達成するには更に困難がある。 解決手段： 本発明においては、少しずつ調節可能な増幅度を有するように配列された数多 くの終端アンプを持つことによって増幅度の選択が行われる。各測定例において 、信号のそれぞれの主レベルが決定された時、信号強度に適応した増幅度にスイ ッチで接続される。このようなスイッチは、極めて迅速に作動することができ、 増幅の変化は約０．０５ミリセカンドの時間内で得ることができるから、現存す る最小の露光時間で操作することさえ可能である。更に、二つの信号に対してス イッチ群を別個に制御することも可能であるので、各信号の電圧レベルに個別的 に適応するように増幅を行うことが出来る。更に、特定の増幅度にスイッチされ る増幅器が、必要とされる全数の増幅器の一部となるようにも配列される。すな わち、必要とされる全数の増幅器が、固定増幅の増幅器と、これらと直列に配列 され、調節制御可能な増幅を行う増幅器とに分割されるのである。 更に、両信号に対して一つの終端アンプを用いることによって、コストが低い 計器も提供される。ここでは、二つの信号は断続的にプリアンプへ接続される。 幾つかの調節可能の増幅器を直列的に配置することによって、直列に接続された 増幅器の増幅ステップを異なる組み合わせで用い、極めて多くの増幅ステップが 得られ、それらを用いることによって正確な調整を達成することが可能である。 ｋＶｐ値の測定に要する全ての機能、すなわち各主電圧レベルの決定、スイッ チの設定、比の計算、および正しい測定値の発生は、計算の正確性の高いマイク ロプロセッサを用いて実行される。 本発明の方法による計器における極めて迅速な測定サイクルを上記の後者の構 成と共に用いることにより、ｋＶｐ値だけでなくより多くの値や特性を測定する 計器とする可能性が生まれる。このことは、本発明の態様の記載に関連して以下 に記載される。 本発明は、迅速な測定サイクルによって極めて正確な測定を行うことができる ようにするのみならず、多くの種類の測定を行うように製作された一連の計器に 対して同じ基本的方法並びに同じ基本的計器を用いる可能性をも提供することが できる。備えられた部品を多岐の測定が行えるように制御することができる計器 を製作することも可能である。かくして、Ｘ線測定用の多重機能測定器を創り出 すことができ、この目的のためには計器を一基だけ装備し、取り扱えばよい。 図面の説明： 以下に、本発明の好ましい態様を記載する。添付の図面には本発明の計器のブ ロック図が示されているので参照されたい。 好ましい態様： 図に示されるブロック図は、本発明の計器の作動原理を説明するものである。 本計器の構成要素は、鎖線で書かれた枠で示される四つの主ブロックに分割され る。主ブロックは次の通りである。すなわち、検出器ユニット１、信号処理ユニ ット２、計算ユニット３およびデータ出力ユニット４である。出力ユニット４は ここではデジタルの表示装置として示される。しかし、別法として、もしくは補 助として、これは、別の形に、例えば、プリンタの形やＸ線露光を受けた際のあ る種の操作ステップの自動化用の制御信号を送るように構成することができる。 検出器ユニット１は、二枚の金属フィルタ５および６、そしてこれらの後ろにフ ォトダイオード７および８を備える。フォトダイオード７、８は、測定されるＸ 線放射線に曝露されることになる。ちなみにＸ線はライン９で示される。フォト ダイオード７、８にそれぞれ達するには、放射線は、ある程度吸収されながら、 フィルタ５、６をそれぞれ通過しなければならない。これらフィルタは異なる吸 収能力を有するが、それは図１に示されるように異なる厚さでフィルタを製造す ることによって達成することができる。このようにして、フォトダイオード７お よび８を励起して電流を発生させるエネルギーは異なる水準を有することになる 。これらの間の比がＸ線放射のエネルギーを計算するのに用いられる。 フォトダイオードの配列が同一ならば、放射によって二つの信号、すなわち、 フォトダイオード７からは強い信号、フォトダイオード８からは弱い信号が得ら れる。しかし、図が示すところによれば、二つのフォトダイオード配列は相互に 異なる数のフォトダイオードを備えている。後ろにフォトダイオード７があるフ ィルタ５の２倍の厚さがあるように示されてるフィルタ６の後ろの８には二倍の 数のフォトダイオードがある。このような配列の意味するところは、二つの相等 しい信号瞬時値が、フォトダイオードのこれら二つのグループから得られるとい うことである。これが事実ならば有用である。なぜならば相互に、実質的に等し い信号電圧を得ることになり、より高い精度で測定結果を得易いからである。 このような配列での計算は、信号間の直接比（相等しい信号レベルでは比＝１ ）に基づくわけにはいかない。この比は放射レベルの間の比を表すものではない からである。しかし、これは、後で記載されるように、計算で修正することがで きる。計算にあるファクターを導入することによって行われるのであるが、この ファクターは二つのダイオード配列の差を表わすものである。得られた信号は、 各々それぞれ増幅器１２と１３とへ送られる。これらの増幅器は電流−電圧タイ プであり、従って増幅器を出た後で、吸収された放射線を示す電圧が得られる。 増幅器は所要の主増幅作用を行う。 信号は、プリアンプから断続作動の電子スイッチ１４へ送られる。このスイッ チによってフォトダイオード７および８からの信号は、プリアンプと更に導線１ ５とを経由して、調節可能の終端アンプユニット１６へ短い時間周期で交互に送 られる。本態様では、このユニットは直列に連結された二つの増幅器１７と１８ とから構成される。両方の増幅器とも、グループ１９および２０で示されるよう に、異なる増幅度を有する幾つかの増幅ステップで調節可能となっている。これ らのグループは、素子、例えば、異なる電気的特性を有するレジスタより成り、 これは回路に接続されると増幅度を決定する。グループ１９および２０の素子か らは、各グループ中の一個の素子を一周期毎に回路に接続することができるが、 この接続はそれぞれスイッチ２２および２３（これらは部品としてマルチプレク サーと呼んでもよい）で行われる。スイッチ可能の両増幅器１７および１８を直 列に接続することによって、相互に異なる増幅度の極めて多数の組み合わせが、 限定された数の増幅ステップを有する数少ない増幅器を用いても得ることができ る。 以下に記載の理由により、終端アンプの調節可能増幅範囲は、主増幅のプリア ンプへの前記振り分けによって極めて限定される。 プリアンプと以降の終端アンプとの増幅作用における関係は、比例的に百万倍 と百倍との大きさのオーダー、すなわち、１０ ０００：１の大きさのオーダー であるとして示すことができる。好ましい態様では、各プリアンプでの増幅は、 最高の調節可能増幅においては５００万倍で、終端アンプユニットでは２５０倍 であるように選択されてきている。 増幅度の数値または数値範囲については、同時に、測定のある種の設計並びに 方法を規定しなければ与えることはできない。しかし、ここに記載の関係は、本 発明を実施に移して、以下に記載のように本発明の技術効果を達成するのに十分 な概要を、当業者に与えるものである。 終端アンプユニット１６を出た後、信号は導線２４を経て、計算ユニット３へ 送られる。これは、今度は、コンピュータ２５と較正メモリ２６から構成される 。コンピュータ２５は、今度は、アナログーデジタル変換器２７、計算用プロセ ッサユニット２８、制御・記憶・通信ユニット２９を包含する。 独自の計器データは較正メモリ２６に記憶される。いろいろな放射エネルギー に対する信号比の依存性がここに登録される。更に、異なる増幅ステップに適用 すべき増幅レベル、計算・制御データ、得られた最終データの出力フォーマット への適応性を記録することができる。 線と矢印で図に示しているように、通信ユニット２９は、制御データをスイッ チ１４へ、そしてスイッチ２２と２３とへ送る。このユニットは、較正メモリ２ ６に関して双方向の接続口を有し、出力データをデータ出力ユニット４へ送る。 このユニットは、４桁の表示器３２として示されているが、これを用いて、放 射の正しいｋＶｐ値、あるいは計器が測定するように設計された他の値が示され るのが好ましい。 プロセッサユニット２８は、アナログーデジタル変換器を経由して、終端アン プユニット１６からの入力信号を導線２４を経て受け取る。これから制御信号が プロセッサで発生され、ユニット２９経由で出力される。また計算された値も出 力ユニット４へ出力される。較正メモリとの通信も通信ユニット経由で行われる 。通信ユニット３は全体としてワンチップコンピュータとして設計することがで きる。 上記の説明と図面は、好ましい態様を記載するものである。この態様の変形は 本発明の原理の範囲内で存在することができる。本発明の検出器ユニットは、二 個のフィルタとこれらに対応するフォトダイオードのみを有しているものとして 記載されているが、Ｘ線放射は測定面内で変化しやすいので、検出器素子を空間 を隔てて分離配置することが好ましく、例えば、各種類の二つの素子を分離配置 しているものを、各種類の素子を交互に四つの円扇形に置くように分離配置する ことが適当なこともある。 スイッチ１４を用いて一個の終端アンプで二つの信号を測定することが可能で あり、これによって計器が簡略化される。しかし、本計器は、終端アンプが各信 号に対して設けられる場合はこのスイッチを用いなくとも記載の原理に従って機 能することができる。 上記の記載から当然理解されることであるが、本計器は、Ｘ線露光の際の高速 サイクル中において極めて高速に作動できることが重要である。これは、コンピ ュータユニット２５およびスイッチ１４並びにスイッチ２２、２３にも適用され るのは当然である。このような部品は全て所要の測定スピードが得られるような スピードで作動するように設計することができる。プリアンプと終端アンプとへ の増幅作用の分配は、高速サイクルを得るには極めて重要であるので、後者の増 幅器は低い増幅度で作動するようにする。 ブロック図に記載・表示の計器部品に加えて、例えば、電流供給用バッテリー あるいは外部電源用接続口、計器ケース、試験信号の入出力用のポート、主スイ ッチなどなどの素子が実際には含まれる。 測定サイクルにおいて、本計器は、本発明の方法に対応して、以下のように作 動する。 計器にスイッチが入り、Ｘ線放射（矢印９）がフィルタ５および６に当たると 、信号電流がそれぞれフォトダイオード７および８に発生し、これら信号電流は 、それぞれフィルタの厚さの差がある故にフォトダイオード７、８にて、異なる 放射エネルギーレベルを示す。これら二つの電流は、プリアンプ１２、１３で増 幅され、スイッチ１４へ信号電圧として伝えられる。従って、二つの信号は、導 線１５を経て極めて短周期に、終端アンプユニット１６へ交互に送られる。次に 、プロセッサ２８は、導線２４を経て、アナログ−デジタル変換器２７を介して デジタル信号として周期的に変化する信号を受ける。スイッチ１４に対する制御 サイクルと連動することによって、上記プロセッサは、どのフォトダイオードが そ れぞれの信号を発生しているのかを周期的に知らされているので、信号の個別処 理が可能である。 エネルギーレベルの出力値は、前述のように、異なるフィルタを有する二つの フォトダイオードからの信号強度の間の比に基づいて行われるのであるが、その 際に異なるダイオード配置に対する補正が行われる。この計算が優れた正確度で 行われ、正しい値が出力として出されるためには、信号の強度レベルは限定範囲 内に維持されねばならない。換言すれば、信号の増幅は、ある最大の強度より上 の強い方の信号は、プロセッサの処理範囲内に落ちるような制限内で増幅され、 一方弱い方の信号は、同じ処理範囲内になるように更に増幅されるというやり方 で適合化が行われなければならない。このような信号の適合化が行われようとす る場合は、グループ１９および２０の諸ユニットは、スイッチ２２および２３で スイッチされ、ついには処理に適当な信号が得られる増幅度が達成される。これ は、両信号に対して共通な増幅度で行うこともできるが、最良の結果並びにより 優れた正確度は、各信号が特定の増幅を受ける場合に達成される。二つの信号に 対する増幅が異なる場合は、スイッチ２２と２３とはスイッチ１４と歩調を合わ せて作動する必要がある。プロセッサへの出力のための所定操作範囲が、露光の 際に過剰になったり、不足になったりする傾向がある場合は増幅度の適合化を露 光サイクル中に行う。 正しい信号レベルがプロセッサで設定され、前記比がこれを基準に計算される と、測定結果を表す出力信号が、データ出力ユニット４を制御するために発生さ れる。これは、較正メモリ２６から制御データを収集中に行われる。勿論、基本 的なことであるが、コンピュータ処理は、増幅器の各制御後に二つの信号に対し て使われる増幅度を斜酌して行われる。であるから、測定計器が十分に迅速に作 動しない場合は短時間の露光は測定することができないのである。 二つの信号を同じ増幅器へ交互に接続すると、計器のコストが低下することに なる。このデバイスを更に簡略化するステップは、終端アンプを、別々に切り替 えることができるシーケンスに配置することである。こうすることによって、比 較的少ない数の増幅器を用いて、極めて多数の増幅ステップが得られ、各増幅器 中のステップの数の倍数である増幅度を適当に選択することができる。更に二個 より多い数の増幅器を設けることも可能である。従って、諸ファクターの大きさ 、すなわち、ステップの数、増幅器の数、および各増幅器の増幅度を、簡単な数 学に基づいて、選ぶことによって、最適化されたコストの配列を得ることができ る。 更に、正確度とスピードとに対して重要な役割をになうデバイスは、プロセッ サの直前の調節可能終端アンプの配置であり、この間にはアナログ−デジタル変 換器のみが介在する。プリアンプは固定増幅度で作動し、上記終端アンブの前に 位置する。 前述のように非調節のプリアンプに主増幅を行わせることによって、終端アン プが調節可能である増幅範囲が減少するが、これは調節サイクルのスピードにと って極めて重要である。このスピードは本計器の作動スピードにとって欠くこと が出来ない。調節可能増幅器が作動しなければならない信号強度の間の差が大き ければ大きいほど、異なる増幅ステップ間をスイッチする時間が長くなる。以前 の増幅レベルの信号が次第に消滅し、新しい信号レベルの出力信号で置き換わる には時間がかかるからであり、これは特に高い信号レベルから低い信号レベルへ 行く時に顕著に認められる。 これは、極めて短周期の場合の問題であることは確かであるが、現在の場合、 正しい指示値を、短い露光時間でも得るのが依然重要である。出来るだけ短い時 間での露光で操作する理由は、現在ではＸ線検査を数多く受ける可能性のある患 者は、一度当たりでは可能の限り少ない照射量を受けることが望まれているから である。 また、短い露光時間は、より高速のフィルムおよびより感光度の高い電子材料 手段によってもそれぞれ可能となる。 本計器にはデジタル作動のプロセッサが選択されており、アナログサイクルで 発生された信号に対してはデジタル作動の連結ユニットがある。かくして、大き な計算容量と、大容量のメモリを通じての制御および較正に対する優れた可能性 をもって迅速な処理を達成することができる。しかし、デジタル方式の操作では 、得られた値はステップとして提供されるので、プロセッシング領域内でのステ ップ数すなわち、ステップの高さは、ビットの数で与えられるＡＤＣ（ＡＤ変換 器）の大きさで定められる。低価格で部品の形で市販されている８ビットのＡＤ Ｃを用いることが適当である。従って、ステップの数は２５６となる。 従って、理解されることであるが、上記に提示された数字に対比して％の関係 にあるステップの高さは、動作領域内では高い数字よりも低い数字の所で大きい 。従って、プロセッサを出来るだけ大きな数字で作動できるようにすることが重 要であり、これは、入力してきて、次いでデジタル化された信号の増幅度を適合 化することによって達成し得る。従って、全体としての最高の正確度は、両信号 が上記の高数字範囲になるように個別的に適合化し得る場合に得られる。これは 本発明の方法と計器によって達成することができるが、それは、両入力信号が増 幅器に交互に接続され、個別に増幅され得るという事実からである。従って、ま た、そもそも初めの段階からこれらを同じ信号レベルに適合化することが、異な る吸収能を有する二つのフィルタを用いても、有利である。これを達成する配列 については前に記載の通りである。 前記の説明並びに添付の請求の範囲においては、二個のフォトダイオードユニ ットと二個の発生信号、並びに前記信号を基準とする比の計算について記載がな されている。また、このように行うことが確立された実際的技術であるが、この ことは、ここに記載の事柄が、もっと多くのフォトダイオードおよびおそらくも っと複雑な計算方法を有する態様に適用されることを、本発明がこれらのケース に適用される限りは、排除するものではない。 また、これまで本明細書に記載してきたのは、Ｘ線放射のエネルギーレベルを 、極めて迅速に作動する増幅器を用いて、計器で如何に受け入れ、検出器ユニッ トを用いて如何に測定できるかである。以下に記載しようとするのは、この可能 性を用いて、異なる測定パラメーター、すなわち、実際のｋＶｐ、線量、露光時 間を如何に測定し、露光に対するエネルギーレベル曲線を如何にプロットするこ とができるかである。 ｋＶｐの測定： ここでは、デジタル作動のプロセッサは、エネルギーレベルがピーク値を取る 時にエネルギーレベルを登録し、これを出力するように配置される。その際ある レベルの上の値が登録されるように制御が行われる。しばしば、エネルギーレベ ルが、決められたエネルギーレベルより上に瞬発的に上がることがあり、従って 幾つかの瞬発値を得るが、これらをピーク値と標示することができる。従って一 般に、これらの値のサンプリングは、Ｘ線装置の設定に用いるのに正しい登録値 を得るために行われ、所望のブラック化とコントラストが、フィルムの順次的露 光の際または電子スクリーンでの画像の登録の際に得られる。既に言及したよう に、ｋＶｐ値は、差分フィルタされたフォトダイオードからの信号電流間の比を 計算することによって得られる。 この値を出力として出す際に、Ｘ線装置設定用の直接指示値を、ｋＶｐ値の代 わりに、もしくはこれと並行的に出すことができる。登録値を代表する信号もＸ 線装置設定の直接制御用に用いることができるが、しかしこれについては現在の 役目ではないのでこれ以上詳細に述べるものではない。 Ｘ線照射量の測定： 露光の際のＸ線放射の線量は、全露光内でのエネルギーレベルの積分値に相関 される。迅速作動の増幅器は信号レベルの測定を次々と近接的に追従して行うこ とができるので、これらの測定の結果をサンプリングして線量に対する正しい値 を出すことが可能である。デジタルプロセッサは、周期的に近接した時間シーケ ンスの順次的な信号レベルを全露光にわたって、高さにほとんど無関係にサンプ リングし、これをプロセッサに加えるようにされており、それらの結果は線量の 正しい値に変換されるので、これを表示または印刷出力に出すことができる。 初めに言及したように、線量値は、空気をイオン化する放射線量の能力に対応 するということが見出されている。しかし、この能力は測定されたエネルギーレ ベルの積分値に直接比例して相関されるものではない。従って、半導体センサと イオン室をそれぞれ用いて測定し、その測定値が空気をイオン化する能力の所望 の測定値を示すものと考えられる時でも、線量の測定範囲内での直線性が存在し ないので、異なった測定結果が得られる場合は二つの測定法の間の非線形関係に 対する補償が必要である。 本発明の概念に関連し、以下の測定法を用いると、そのような制御された補償 を行う可能性があることを注記する。 測定サイクルの際、異なるフィルタを有する異なる検出器からの信号を登録す るのであるが、ｋＶｐ値測定の場合のような放射のエネルギーレベルを代表する 比としてではなく、むしろ各検出器からの放射強度を代表する、順次的に得られ る測定値をそれぞれ別々に登録し、その後でこれらの測定値を積分する計算を行 うように登録するするのである。更にこれら二つの積分値の間の比を計算するこ とによって、ある数字が得られる。この数字を、変換表もしくはアルゴリズムを 用いて、空気をイオン化する能力で示される線量を代表する数字に関連させるこ とができる。かくして、ここに記載の方法の制御および計算を行うプロセッサを 設計することによって、Ｘ線量の大きさを表示する許容の方法に従って対応する 測定値に直接的に結びつけられる測定値を得ることができる。 前記のアルゴリズムまたは比較のための数字を記載の表は、プロセッサのメモ リにプログラム化しておけば好適である。ここでは、前記積分値の比を代表する 前記数字を出すように制御するのではなく、むしろ、その数字を、空気をイオン 化する能力を代表する数字へ変換し、それを出力するように制御するようにでき る。 このことは、半導体に基づいた既知の計器では同じ方法では行えなかったもの である。なぜならば、これらの計器の設計や制御に基づいた測定法では、空気を イオン化する能力を代表する対応する値に、明快なやり方では、直接結びつけら れる値が得られないからである 露光継続時間の測定： 既に言及したように、露光継続時間は、信号がｋＶｐ値（あるいはピーク値を 数点サンプルして得られた平均値）の７５％を越えた点から始まり、信号がこの 値の７５％まで落ちた点までの時間間隔として表されるのが通常の慣行である。 継続時間を登録するのは、本計器ではデジタルプロセッサを用いて何の特別の問 題はない。ｋＶｐ測定用のプロセッサを用い、ｋＶｐ値が登録された後、露光の 終点、つまり７５％レベルに到達した時点もこれを登録するのに何の問題も起こ らない。このレベルを決定する基礎として、直前に登録されたｋＶｐ値を使うこ とができる。しかし、エネルギーレベルが露光の始めにおいてｋＶｐ値の７５％ に達する瞬間は、以降の順次的なｋＶｐ値がどうなるかを、基礎として決定でき て初めて決定できるものである。この問題は、二つの別法で解決することができ る。 第一の方法では、露光時間の測定の前に、露光の際に起こるであろうｋＶｐ値 を先ず決定する。どんなｋＶｐ値が期待できるのであろうかを以前の露光や測定 から測定者が知っていれば、この知識を、７５％到達時の瞬間を決定する基礎と してマニュアルに入れて置くことができる。また、この値を記憶して置き、継続 時間の登録の基礎としてプロセッサで利用可能なように計器を設計することも可 能である。 第二の方法では、今後起こるであろうｋＶｐ値について、そのような以前の知 識は必要はない。これは、露光の始めに極めて多くの数の値を測定し、記憶し、 これらの値が起こる瞬間を間に合うように登録することによって行われる。露光 の終了時に、いままでの露光の際に測定されたｋＶｐ値を用いることによって、 どの測定初期レベルが最終測定ｋＶｐ値の７５％に対応するのかを決定すること ができる。次に、露光の終点で７５％レベルが到達された時間までの継続時間の 登録のために、この決定された７５％値に対する瞬間時を始動瞬間時として丁度 間にあって使うようにプロセッサを配列する。 曲線形状の登録： 記載の計器は、出力データを表示器に表すように示され、かつ説明されている 。本計器は、別法として、もしくは補助として、印刷出力に接続するようにでき ることも既に言及した。露光の際の順次に変わるエネルギーレベルの曲線形状を 登録することが所望なら、これは単なる表示器では行われないのは勿論である。 しかし、曲線形状の登録にはプリンタを接続することができ、また別法としては 、オシロスコープへの接続を行うことも可能である。 この曲線を読む時、プロセッサには、露光の際のエネルギーレベルの多数の瞬 時測定を行えるように測定プロセスを制御する設定が行われる。これらの値は、 対応する曲線がプリンタまたは陰極線スクリーン上に出力できるように記憶され る。 従って、本明細書にはＸ線露光の際のエネルギーレベル測定のための方法およ び計器が記載された。本発明の解決手段を用いれば、短い露光時間内で多数の測 定ステップが実施することができるので、短時間で測定を行うのが可能となる。 得られた値を登録、コンピュータ処理することは勿論、デジタルプロセッサを経 由して測定プロセスを制御することによって、本計器は、上に記載の内容での興 味ある異なる値をも幾つか測定するように適合を図ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．放射と対応する一つまたはそれ以上の量を電気信号の形で発生させ、 この放射は二個のフォトダイオード（７、８）で測定時に受けられ、各ダイオ ードユニットは互いに異なる吸収能を有するフィルタ（５、６）を通過後の放射 （９）を受け、 かくして異なるエネルギーを有する二つの放射レベルが上記ユニットに作用し 、 その放射量が上記ユニットで発生された二つの電気信号の間の比を基礎にして 計算され、このとき、調節可能増幅度を有する増幅器デバイス（６）を用い、増 幅器デバイスの後で信号強度を検出することによって増幅度を変化させることに よって、放射検出信号に対する全強度領域の一部を構成する処理範囲に信号の強 度を適合化させることが行われる Ｘ線放射を測定する方法において、 信号の第一増幅が、固定増幅度に維持されているプリアンプ（１２、１３）で 行われ、次いで終端アンプ（１６）で行われ、その増幅度は、信号が作動範囲に 適合した前記強度に増幅されるように調節されることを特徴とするＸ線放射測定 方法。 ２．各信号の主増幅が各プリアンプ（１２、１３）で行われ、少ない部分は以降 の調節可能の終端アンプ（１６）で１０，０００：１の範囲の間の増幅度比で行 われることを特徴とする請求の範囲１記載の方法。 ３．両信号が、断続的に作動するスイッチ（１４）を用いる交互シーケンスの一 個の終端アンプデバイス（６）に送られることを特徴とする請求の範囲１または ２いずれかに記載の方法。 ４．露光の際の測定が、所定の時間シーケンスで幾つかの段階で行われ、所定の レベルを超えた値が登録され、そしてこれら得られた測定値が、所定の測定パラ メーター、例えば、ｋＶｐ、Ｘ線量、露光継続時間および／または曲線形状を代 表する測定結果となるようにコンパイルされることを特徴とする請求の範囲１、 ２または３いずれかに記載の方法。 ５．二個の光電子ユニット（７、８）から順次に得られる一連の値を別々に登録 し、これらをサンプリングして露光の際に測定された放射強度に対する別々の積 分値を得るようにし、そしてこれら二つの積分値の間の比を計算して、それから 前記比を、表の値もしくはアルゴリズムを用いて、空気をイオン化する線量を代 表する対応値に移し、この値を線量測定の最終結果として用いることを特徴とす る請求の範囲４記載の方法。 ６．請求の範囲１〜５のいずれかに記載の方法を用い、二個の光電子ユニット（ ７、８）を備え、相互に異なる吸収能のフィルタ（５、６）を通過後の放射（９ ）を受けるように各々配列され、かくして異なるエネルギーを有する二つの放射 レベルが上記ユニットに作用し、光電子ユニットに接続され前記二つの信号の可 変増幅を行うように構成された増幅器装置（１６）を備え、そして光電子ユニッ トが受けた放射エネルギー間の比に基づいて線量の値を代表する値の発生を行う データ処理ユニット（３）を備え、それから前記の値を表示または他の出力に出 す装置（４）を備えたＸ線放射測定計器において、 増幅器デバイス（２）が、固定増幅度を有するプリアンプ（１２、１３）と調 節可能増幅度を有する終端アンプ（１７、１８）とを直列に備え、その際所要の 全増幅度の主要部分は、プリアンプで与えられるように構成されたことを特徴と するＸ線放射測定計器。 ７．各プリアンプ（１２、１３）が、以降の終端アンプ（１６）での増幅の約１ ０，０００倍に達する増幅度を有するように構成され、好ましくはプリアンプで の増幅が５００万倍の範囲で行われることを特徴とする請求の範囲６記載の計器 。 ８．終端アンプ装置（１６）が、直列に接続された幾つかの増幅器を備え、異な るプリアンプの増幅度の異なる組み合わせによって異なる増幅が多数得られるこ とを特徴とする請求の範囲６または７記載の計器。 ９．唯一個の終端アンプ装置（１６）が備えられ、かつスイッチ（１４）が二個 の光電子ユニット（７、８）からの信号を交互に接続するように配列され、かつ データ処理装置（３）が上記二個の信号の各々の接続時間の際にこれら二個の信 号を交互に処理するように構成されることを特徴とする請求の範囲６〜８のいず れかに記載の計器。 １０．それぞれフィルタ（５、６）を経て受けた放射エネルギーを基礎として信 号を発生する能力を有する二個の光電子ユニット（７、８）が、実質的に同じ信 号強度を発生するように配列され、その際データ処理装置（３）が、二個の光電 子ユニット（７、８）の異なる信号発生能力を補償しながら、信号の大きさを基 礎に前記の比を出すように配列されることを特徴とする請求の範囲６〜９のいず れかに記載の計器。 １１．データ処理装置（３）が、露光の際所定の時間シーケンスで幾つかの場合 の測定を行うように配列され、かつ所定のレベルを超えた値を登録し、これら得 られた測定値を、所定の測定パラメーター、例えば、ｋＶｐ、Ｘ線量、露光継続 時間および／または曲線形状を代表する測定結果となるようにコンパイルするよ うに配列されることを特徴とする請求の範囲６〜１０のいずれかに記載の計器。 １２．データ処理装置（３）が、二個の光電子ユニット（７、８）から順次に得 られる一連の値を別々に登録し、これらをサンプリングして露光の際に測定され た放射強度に対する別々の積分値を得るように配列され、かつこれら二つの積分 値の間の比を計算して、前記比を、データ処理装置に好ましくは記憶されたデー タによる表の値またはアルゴリズムを用いて、空気をイオン化する線量の能力を 代表する値に移し、この値を線量測定の最終結果として用いるように構成される ことを特徴とする請求の範囲１１記載の計器。