pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2016-7-2-66-71pimi-254Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsПОЛУЧЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ВО ВТОРИЧНЫХ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПИНХОЛ КАМЕРЫFLUORESCENT X-RAY IMAGING WITH PINHOLE CAMERAДудчикЮ. И.DudchikYu. I.

Адрес для переписки: Дудчик Ю.И. – Институт прикладных физических проблем им. А.Н. Севченко Белорусского государственного университета, ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Беларусь e-mail: dudchik@bsu.by

Address for correspondence: Dudchik Yu.I. – A.N. Sevchenko Institute of Applied Physics Problems, Belarusian State University, Kurchatov str., 7, 220045, Minsk, Belarus e-mail: dudchik@bsu.by

dudchik@bsu.byХилькоГ. И.HilkoG. I.ЛомашкоЮ. К.LomashkoYu. K.Институт прикладных физических проблем им. А.Н. Севченко Белорусского государственного университетаБеларусьA.N. Sevchenko Institute of Applied Physics Problems, Belarusian State UniversityBelarusБелорусский государственный университетБеларусьBelarusian State UniversityBelarus20161209201672169175Copyright © Дудчик Ю.И., Хилько Г.И., Ломашко Ю.К., 20162016Дудчик Ю.И., Хилько Г.И., Ломашко Ю.К.Dudchik Y.I., Hilko G.I., Lomashko Y.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/254

Пинхол камера, или камера-обскура, является одним из элементов оптики рентгеновского диапазона спектра. Камера используется для получения изображения синхротронных и лабораторных источников излучения, а также в качестве объектива в методе рентгеновской флуоресцентной микроскопии. Этот метод позволяет получать информацию о пространственном распределении различных химических элементов на площади в несколько квадратных сантиметров с пространственным разрешением на уровне 50–100 мкм. В качестве приемных устройств используются энергодисперсионные цифровые двумерные ПЗС камеры (камеры на основе элементов с зарядовой связью). Такие камеры являются дорогостоящими устройствами и имеют низкую чувствительность для рентгеновских лучей с энергией фотонов выше 8 кэВ. Поэтому перспективно использовать для целей рентгеновской флуоресцентной микроскопии более эффективные ПЗС камеры со слоем сцинтиллятора. Цель данной работы состояла в разработке устройства для получения изображения объектов во вторичных флуоресцентных рентгеновских лучах с использованием пинхол камеры как объектива и цифровой ПЗС камеры для регистрации рентгеновского изображения. Такое устройство разработано. Оно состоит из рентгеновской трубки, пинхол камеры и двумерной цифровой рентгеновской ПЗС камеры. Объект исследования облучался излучением от рентгеновской трубки и испускал вторичные рентгеновские лучи. Пинхол камера с размером отверстия 100 мкм использовалась для формирования изображения объекта во вторичных рентгеновских лучах на входном окне двумерной цифровой рентгеновской камеры. С использованием устройства получены изображения ряда железных пружин, отличающиеся размерами. Установлено, что пространственная разрешающая способность устройства составляет около 200 мкм при экспозиции 60 с. Улучшить разрешение системы можно за счет увеличения экспозиции, оптимизации условий съемки и уменьшения размера отверстия пинхол камеры. 

Pinhole camera is one of X-ray optics devices. The pinhole camera is used for obtaining the image of synchrotron and laboratory sources, and also as a lens in a method of X-ray fluorescent microscopy. This method allows to obtain information on a spatial distribution of various chemical elements to the areas of several square centimeters with spatial resolution at the level of 50–100 μm. As a rule energy-dispersive two-dimensional CCD cameras are used for imaging. Such cameras are expensive devices and have low sensitivity for X-rays with energy of photons higher than 8 keV. Therefore it is perspective to use for X-ray fluorescent microscopy more effective CCD cameras with a scintillator layer. The purpose of this work consists in development of the device for imaging with secondary fluorescent X-rays by using pinhole as a lens and CCD camera for registration of the X-ray image. The device for obtaining the image of objects in secondary X-rays is developed. The device consists of an X-ray tube, pinhole and CCD camera. The object of research was irradiated with radiation from the X-ray tube and emits secondary X-rays. 100-microns pinhole was used for formation of the image of the object at an entrance window of the CCD camera. Images of a number of the iron springs differing in the sizes are received. It is established that the spatial resolution of the device is about 200 μm at an exposition of 60 s. It is possible to improve permission of the device by increasing in an exposition, optimization imaging conditions and reduction of the pinhole size. 

рентгеновские лучипинхол камерарентгеновская ПЗС камераX-rayspinhole cameraX-ray CCD-cameraБелорусский республиканский фонд фундаментальных исследований, проект Ф16Р-070.Belarusian Republican Foundation for Fundamental Research, project No F 16 R-070.ReferencesYoung, M. Pinhole Optics / M. Young // Applied Optics. – 1971. – Vol. 10, nо. 12. – Р. 2763–2767.Young M. Pinhole Optics. Applied Optics, 1971, vol. 10, no. 12, pp. 2763–2767.Young, M. The pinhole camera: Imaging without lenses or mirrors / M. Young // The Phys. Teach. – 1989. – Vol. 27. – Р. 648–655.Young M. The pinhole camera: Imaging without lenses or mirrors. The Phys. Teach., 1989, vol. 27, pp. 648–655.Thomas, C. X-ray pinhole camera resolution and emittance measurement / C. Thomas, G. Rehm, I. Martin, R. Bartolini // Phys. Rev. ST Accel. Beams. – 2010. – Vol. 13. – Р. 022805-1– 022805-9.Thomas C., Rehm G., Martin I., Bartolini R. X-ray pinhole camera resolution and emittance measurement. Phys. Rev. ST Accel. Beams, 2010, vol. 13, pp.  022805- 1– 022805-9.Иванов, С.А. Рентгеновские трубки технического назначения / С.А. Иванов, Г.А. Щукин. – Л. : Энергоатомиздат, 1989. – 201 с.Ivanov S.A. Rentgenovskie trubki obstego naznatchenia. Leningrad, Energoatomizdat Publ., 1989, 201 p.Snigirev, A. A compound Refractive Lens for focusing High-Energy X-rays / A. Snigirev, V. Kohn, I. Snigireva, B. Lengeler // Nature. – 1996. – Vol. 384. – Р. 49–51.Snigirev A., Kohn V., Snigireva I., Lengeler B. A compound Refractive Lens for focusing High-Energy X-rays. Nature, 1996, vol. 384, pp. 49–51.Дудчик, Ю.И. Рентгеновский микроскоп на основе короткофокусной многоэлементной преломляющей линзы / Ю.И. Дудчик // Вест. Белорус. гос. ун-та. Сер. 1. Физика. Математика. Информатика. – 2009. – № 2. – С. 38–43.Dudchik Yu.I. X-ray microscope on the basis of short-focal-length compound X-ray lens. Vestnik of Belarussian State University. Physics, Mathematics, Informatics, 2009, vol. 2. pp. 38–43.Дудчик, Ю.И. Рентгеновская микроскопия с использованием синхротронного излучения и элементов преломляющей рентгеновской оптики / Ю.И. Дудчик, Ч. Хуанг, Б. Му, Т. Ванг, Г. Пан // Вест. Белорус. гос. ун-та. Сер. 1. Физика. Математика. Информатика. – 2010. – № 2. – С. 24–28.Dudchik Yu.I., Huang C., Mu B., Wang Z., Pan  G.X-ray microscopy with synchrotron source and refractive optics. Vestnik of Belarussian State University. Physics, Mathematics, Informatics, 2010, vol. 2, pp.  24–28.Romano, F.P. A new X-ray pinhole camera for energy dispersive X-ray fluorescence imaging with highenergy and high-spatial resolution / F.P. Romano [et al.] // Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. – 2013. – Vol. 86. – Р. 60–65.Romano F. P., Altana C., Cosentino L., Celona L., Gammino S., Mascali D., Pappalardo L., Rizzo F. A new X-ray pinhole camera for energy dispersive X-ray fluorescence imaging with high-energy and high-spatial resolution. Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy, 2013, vol, 86, pp. 60–65.Romano, F.P. Macro and micro full field x-ray fluorescence with an X-ray pinhole camera presenting high energy and high spatial resolution / F.P. Romano [et al.] // Anal Chem. – 2014. – Vol. 86(21). – Р. 10892–10899.Romano F.P., Caliri C., Cosentino L., Gammino S., Giuntini L., Mascali D., Neri L., Pappalardo L., Rizzo F., Taccetti F. Macro and micro full field x-ray fluorescence with an X-ray pinhole camera presenting high energy and high spatial resolution. Anal Chem., 2014, vol. 86(21), pp. 10892–10899.Scharf, O. Compact pnCCD-based X-ray camera with high spatial and energy resolution: a color X-ray camera / O. Scharf [et al.] // Anal Chem. – 2011. – Vol. 1. – Р. 2532-1–2532-8.Scharf O., Ihle S., Ordavo I., Arkadiev V., Bjeoumikhov A., Bjeoumikhova S., Buzanich G., Gubzhokov R., Günther A., Hartmann R., Kühbacher M., Lang M., Langhoff N., Liebel A., Radtke M., Reinholz U., Riesemeier H., Soltau H., Strüder L., Thünemann A.F., Wedell R. Compact pnCCD-based X-ray camera with high spatial and energy resolution: a color X-ray camera. Anal Chem., 2011, vol. 1, pp. 2532-1–2532-8.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.