Nota - INTENSIFICATORI DI BRILLANZA (IB)

Con il sistema IB-TV la radiografia ha avuto un notevole impulso nel controllo qualitativo della produzione di alta serie dove la richiesta di controllo veniva estesa a tutta la produzione (prevalentemente nel settore delle industriale e medicale).

Utilizzato al posto della radiografia ha la proprietà di convertire i raggi-X in fotoni (tramite effetto di fluorescenza).

Le componenti principali sono contenute in una struttura di vetro sottovuoto. I raggi-X entrano attraverso una finestra a basso assorbimento e quindi urtano con un fosforo drogato con Csl, i raggi X entranti vengono convertiti in luce.

Sullo strato di Csl vi sono degli elementi fotoemittenti, che assorbono la luce ed emettono elettroni a bassa energia che inizialmente si sparpagliano in diverse direzioni.

I fotoelettroni vengono accelerati e direzionati grazie a un set di griglie amplificatrici interne all’IB, al quale è applicato un alto voltaggio.

Le griglie servono per aggiungere energia agli elettroni in modo da creare un’ immagine secondaria con dimensioni molto più contenute ma ad alto contrasto, la loro forma è progettata in modo da limitare il più possibile la distorsione all’immagine.

Gli elettroni incidono su una struttura a fosfori di uscita, sulla base del tubo IB (pozzetto), che convertendo la loro energia generano l’immagine finale, in questo punto verrà accoppiata a una telecamera digitale.

Le caratteristiche principali di un intensificatore di brillanza sono la risoluzione spaziale e l’efficienza di rilevamento, valutata come rapporto di contrasto.  In ultimo è bene ricordare come le dimensioni del campo visivo degli intensificatori utilizzati in radioscopia tradizionale risulti ridotto.

Le ditte produttrici offrono intensificatori con dimensioni differenti e variano dai 3” ai 16” (da 76 a 406 mm di diametro), ma in radioscopia industriale vengono preferiti quelli da 6” e 9” (da 152 a 228 mm di diametro) che offrono un rapporto dimensione / risoluzione più idoneo al settore.

Per migliorare la visione dell'immagine, dato che la sola energia dei raggi non è sufficiente, si ricorre ad un'energia complementare, utilizzando i raggi X esclusivamente come agente eccitatore; questo è quanto si realizza negli intensificatori di brillanza.

Gli sviluppi dell’elettronica hanno consentito di utilizzare come energia complementare quella dei campi elettrostatici ed elettromagnetici.

Sono stati così messi a punto degli speciali tubi intensificatori di immagine luminosa, i quali hanno la funzione di accrescere il livello luminoso dell'osservazione per portarlo a condizioni più favorevoli per l'occhio umano.

In questi speciali tubi, vengono utilizzati i principi dell'ottica elettronica, che consistono nell'applicazione di particolari conformazioni di campi elettrici e magnetici, per mezzo dei quali si ottiene la concentrazione di fasci di elettroni, nello stesso modo in cui le lenti concentrano i fasci di luce; alle strutture costituite per ottenere la concentrazione delle immagini elettroniche mediante campi elettrici stazionari, si dà il nome di lenti elettrostatiche.

I tubi intensificatori di immagine luminosa schematicamente sono costituiti come indicato nell’immagine seguente:

Schema interno di un amplificatore di brillanza:

1)      Struttura esterna protettiva (in metallo).

2)      Finestra ingresso raggi-X con protezione (in alluminio).

3)      Amplificatore (Cinescopio in vetro sottovuoto).

4)      Strato fluorescente (fosfori, scintillatori).

5)      Fotocatodo (convertitore).

6)      Lenti elettrostatiche (griglie).

7)       Anodo.

8)      Schermo di uscita (pozzetto).

9)      Telecamera CCD.

L’amplificatore di Brillanza è racchiuso in un contenitore in vetro (3) sottovuoto.

L'immagine radiologica viene trasformata in immagine luminosa da uno strato fluorescente (4) e convertita poi in immagine elettronica mediante un fotocatodo (5).

Gli elettroni vengono cosi accelerati per mezzo di una differenza di potenziale fra il catodo (5) e l’anodo (7), collimati da griglie elettrostatiche (6), quindi proiettati su di uno schermo fluorescente posto alla base (8) dove si realizza un'immagine molto luminosa.

L'immagine può cosi essere ripresa direttamente o tramite ottiche di accoppiamento da una telecamera CCD (9).

Su una finestra d'entrata è depositato un fotocatodo che ha il potere di convertire l'immagine luminosa di entrata in immagine elettronica; questo processo è possibile grazie all'impiego di particolari sostanze semiconduttrici fotosensibili, che vengono depositate sulla faccia interna della finestra d'entrata del tubo intensificatore.

La scelta del materiale semiconduttore utilizzato permette di ottimizzare questa conversione, in funzione anche della lunghezza d'onda della radiazione luminosa.

Sullo strato fotosensibile si creano delle cariche elettriche, per effetto dei fotoni della radiazione luminosa incidente; questi fotoelettroni creati sullo strato fotosensibile possono migrare, sotto l'azione di un campo elettrico che li accelera e li focalizza, su uno schermo luminescente posto sulla finestra d'uscita generando un'immagine luminosa di intensità più elevata.

Si parla di guadagno in luminanza, definito come il rapporto tra luminanza d’uscita e la illuminanza del fotocatodo d’entrata. I tubi amplificatori di immagine luminosa possono essere costruiti con fotocatodi di tipo diverso, ciascuno sensibile ad una particolare gamma di radiazione luminosa.

La sensibilità di questi tubi è anche diversa a seconda della natura della finestra utilizzata cioè dal tipo di vetro che viene utilizzato, in quanto la radiazione nel campo visibile viene filtrata diversamente a seconda del tipo di vetro.

In commercio sono disponibili intensificatori di immagine di diversa dimensione.

Vediamo quali sono i parametri e le caratteristiche che debbono pretendersi dai vari componenti di un intensificatore di brillanza.

Tipicamente da 6 fino a 16-20” di diametro, in radioscopia industriale normalmente vengono utilizzati I.B da 9” che consentono un buon valore dimensione – qualità - costo.