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Faulhaber光学解决方案 | 如何将X射线辐射降至最低?

Faulhaber光学解决方案 | 如何将X射线辐射降至最低?

众所周知,X射线具有很高的穿透本领,能通过肉眼看不见的射线使很多固体材料发生可见的荧光,使照相底片感光及空气电离等。德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现了X射线,它最初用于医学成像诊断和 X射线结晶学。

然而,X射线也是游离辐射等这类对人体有危害的射线。尽管如此,它仍是医疗诊断中最强大的手段之一。因此,人们致力于在实现最佳的成像效果时将X射线辐射将至最低。

镜头与微电机的结合

对此,意大利Optec公司生产的镜头发挥了重要作用,它们在形成针孔、对焦、滤光和放大等动作时都要用到FAULHABER电机。

镜头在形成针孔、对焦、滤光和放大等动作时均需用到FAULHABER电机

X射线的光线与可见光有所不同,其首要区别在于,X射线通过X射线管产生,在高电压作用下,电子与金属靶标发生碰撞产生高能量及小波长的电子辐射。X射线可穿透大多数物质,物质密度越大,能量衰减就越严重。

在成像之前,必须先将X射线“转换到”可见光谱中。今天,这些工作绝大部分是由平板探测器来完成,它可以生成数码图像,与普通数码相机的光学传感器类似。

笨重的设备已成过去

标准的光线镜头无法将射线传导至探测器,因为X射线的折射系数接近于1,光学玻璃很难改变其方向。这就是传统X射线镜头为何体积庞大而又难以操作的原因。

Optec总经理Giuseppe Cilia回忆道:“我们公司在1985年创建时,需要用两个巨大的镜头将X射线图像转变为摄影图像。它们的焦距很长,需要手动对焦,而且需要非常笨重的铅孔及高能辐射才能生成较好的图像质量。当然,患者也会受到这种辐射影响。”

同年,Optec发明了一种光学继电器,它能将通过镜头的辐射量放大2倍,从而改善了成像质量,并大大降低了辐射水平。原本需要两个镜头,现在仅需一个。

每款镜头都是根据客户的具体需求进行开发和生产

这一技术突破为Optec在X射线光学领域取得成功打下了坚实的基础。现在,大约70%的医用X射线照相中使用的镜头是由该公司生产。这些镜头体积更小,光学性能更强大。

紧凑且灵活

在照相中,动态范围是记录照射量的极限,范围愈大,医生在X射线图像上看到的细节就越多。Optec开发的这项技术将镜头的动态范围扩大了10倍,从300:1扩大为3000:1,大大增强了光学性能的灵活性。

Optec的紧凑型镜头可灵活用于高灵敏度或低灵敏度成像。荧光检查属于后者,它能实时对脊髓附近或心脏等高危部位手术或医疗干预过程进行成像。由于人体需在X射线下暴露数十秒乃至几分钟,所以必须将辐射量降至最低。

Optec可根据客户需求一次性开发和生产所有组件

Giuseppe Cilia介绍说:“我们可将镜头小孔开得很大以获得清晰的图像。如果需要静态图片,如膝关节全景图,仅需几毫秒。不过,只有辐射量更高的情况下才能获得更详细的图片。通过小孔、对焦和滤镜等技术,我们能获得较高的传输质量,从技术上尽可能降低对患者的辐射影响。它的解析度非常高,接近于衍射极限。有了FAULHABER电机,部件的移动无需通过人工来操作或调节。”

功能强大,适于医用及狭小空间

该镜头最大的优势是尺寸紧凑,这也对电机的体积提出更高要求。Optec在X射线镜头中使用了Faulhaber 0816 SR系列直流微电机,它能进行精密的机械换向,直径只有8 mm,长度仅15.9 mm。此外,08/1系列行星齿轮减速装置用于将驱动力传递到光学镜头机构,直径也只有8 mm。

FAULHABER直流电机

这一产品组合为Optec公司提供了X 射线光学仪器所需的动力、速度和精度。“我们生产的镜头质量优异,能满足最复杂的应用要求。FAULHABER电机和我们的产品是绝配,因为它拥有相同的品质和工艺水准。”

此外,Optec将会成为首个人造卫星上使用的放大镜的供应商。“镜头和放大镜的电机需要在极端的太空条件下长时间稳定工作。同时,其自身及搭载设备都要尽可能轻量化。而所有的Optec镜头及太空中的第一台放大镜都是由FAULHABER电机来提供动力。”

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