100 Y [mm] 900 1350 1800 2250 (b)Mapa intensywnośći.
Rysunek 8.7:Całkowite widmo energetyczne oraz mapa intensywności promieniowania fluorescencyjnego rejestrowanego z oświetlanego obszaru fantomu „Mężczyzna w czerwonym
płaszczu”.
W przypadku przedziału energetycznego linii Fe-Kα widoczny jest stosunkowo jednorodny rozkład odpowiadający czarnemu tłu, którym pokryty został krajobraz. Na mapie można również zauważyć kontury twarzy, szyi i palców u rąk, co jest związane z nałożeniem się piku ucieczki 5,64 keV dla linii Zn-Kα na okno energetyczne dla żelaza. W przypadku okna dla cynku i miedzi bardzo dobrze widoczne są twarz, szyja i palce dłoni namalowane bielą cyn-kową. Równie dobrze widoczne są góry oraz roślinność wokół jeziora namalowane azurytem zawierającym miedź. Z kolei mapa dla okna energetycznego ołowiu przedstawia mniej więcej równomierny rozkład warstwy przygotowawczej wykonanej z wykorzystaniem bieli ołowiowej. Jedynie w obszarach, gdzie użyte zostały pigmenty zawierające miedź lub cynk widoczny jest słabszy sygnał od ołowiu, co jest związane z jego osłabieniem w tych warstwach, które mocniej go kryją.
8.4 Obrazowanie metodą radiografii rentgenowskiej
W przypadku obrazowania metodą radiografii rentgenowskiej oświetlany obszar miał po-wierzchnię równą około 10 × 4 cm2. W celu wykonania pomiaru tych samych obszarów ba-danych fantomów wykonano kilka projekcji zmieniając jedynie położenie obiektu względem wiązki. Przeprowadzenie pomiarów dla tych samych fragmentów fantomów pozwala w jedno-znaczny sposób porównać możliwości obu metod obrazowania.
Do obrazowania metodą radiografii użyto lampy rentgenowskiej z anodą wolframową. Dodatkowo za okienkiem lampy wstawiony został filtr selenowy, który pozwolił uzyskać quasi-monochromatyczną wiązkę, co poprawia kontrast rejestrowanych map intensywności.
94 Przykłady obrazowania metodą fluorescencji i radiografii rentgenowskiej 0 20 40 60 80 100 X [mm] 0 20 40 60 80 100 Y [mm] 104 156 208 260
(a)Mapa rozkładu Fe.
0 20 40 60 80 100 X [mm] 0 20 40 60 80 100 Y [mm] 420 630 840 1050 (b)Mapa rozkładu Cu i Zn. 0 20 40 60 80 100 X [mm] 0 20 40 60 80 100 Y [mm] 80 120 160 200 (c)Mapa rozkładu Pb.
Rysunek 8.8:Mapy rozkładu pierwiastków zawartych w pigmentach fantomu „Mężczyzna w czerwonym płaszczu” dla trzech wybranych okien energetycznych (kolory map odpowiadają
kolorom okien energetycznych zaznaczonych na rysunku 8.7a).
8.4.1 Wzorzec pasków z pigmentów nieorganicznych
W celu wykonania pomiaru takiego samego obszaru, jak w przypadku metody XRF, wy-konanych zostało trzy projekcje dla wybranego obszaru fantomu pasków. Czas pomiaru dla każdego fragmentu był równy 5 minut, zaś średnia intensywność rejestrowanego promieniowa-nia była na poziomie około 8 Hz/mm2. Na rysunku 8.9 przedstawiona jest zrekonstruowana mapa intensywności promieniowania po przejściu przez wybrany obszar fantomu pasków. Za-prezentowany obszar ma nieco mniejszą powierzchnię niż w przypadku obrazowania metodą fluorescencji rentgenowskiej, aczkolwiek odpowiadającą dokładnie powierzchni detektora. Na rysunku bardzo dobrze widoczne są paski namalowane pigmentami zawierającymi ołów i rtęć. Nieco słabiej widoczny, ale również bardzo wyraźny jest pasek namalowany azurytem zawie-rającym miedź. Paski czerni, umbry oraz ultramaryny są zdecydowanie mniej widoczne, co
Obrazowanie metodą radiografii rentgenowskiej 95 jest związane z tym, iż zawierają one już lżejsze pierwiastki takiej jak Fe, Mn czy Na, Al, Si i S, które słabiej absorbują promieniowanie.
0 20 40 60 80 100 X [mm] 0 20 40 60 80 100 Y [m m ] 200 10510 20820 31130 41440 51750
Rysunek 8.9:Mapa intensywności promieniowania zarejestrowanego po przejściu przez wybrany obszar fantomu pasków.
Oprócz namalowanych pasków, na mapie intensywności przedstawionej na rysunku 8.9, widoczne są pewne niejednorodności, których nie widać na mapach uzyskanych metodą flu-orescencji rentgenowskiej. W prawej dolnej części rysunku delikatnie widoczne są trzy punk-ty układające się na planie trójkąta, które znacznie mocniej absorbują promieniowanie X. Na fantomie punkty te dają się zauważyć jako drobne zgrubienia farby. Z kolei delikatnie widoczna jaśniejsza plamka w prawej części górnego poziomego paska namalowanego bielą ołowiową jest związana z nałożeniem cieńszej warstwy farby. Widoczny na połączeniu paska ultramaryny i żółcieni ołowiowo-cynowej punkt odpowiada sękowi w desce, na której został namalowany fantom. Jedyną, trudniejszą do identyfikacji gołym okiem niejednorodnością jest widoczna w lewej górnej części obrazka podłużna plamka. Biorąc pod uwagę, że panel drew-niany został wykonany ze sklejki, może być ona przykładowo związana z obecnością grubszej warstwy kleju lub sęku znajdującego się w jednej z wewnętrznych warstw sklejki.
Należy zauważyć, iż otrzymana mapa intensywności dobrze odwzorowuje namalowany na fantomie układ pasków. Dodatkowo metoda ta pozwala zauważyć nawet drobne niejednorod-ności warstw malarskich czy też podłoża, w tym przypadku panelu wykonanego ze sklejki. Warto podkreślić, iż tych informacji nie można uzyskać przy obrazowaniu metodą fluorescen-cji rentgenowskiej. Niewątpliwą zaletą metody XRR jest również bardzo krótki czas pomiaru, dla całkowitego wybranego obszaru fantomu pasków był on równy 15 minut. Jednakże, w po-równaniu do metody XRF, główną wadą klasycznej radiografii rentgenowskiej jest to, iż nie daje ona informacji o składzie pierwiastkowym użytych pigmentów.
8.4.2 Fantom „Mężczyzna w czerwonym płaszczu”
Radiografia rentgenowska fantomu „Mężczyzna w czerwonym płaszczu” została wykona-na dla obszaru o powierzchni 10 × 10 cm2. Każdy fragment naświetlany był przez czas równy 10 minut, zaś całkowity obszar został zmierzony poprzez wykonanie trzech projekcji. Osta-tecznie całkowity czas pomiaru wybranego obszaru był równy 30 minut. Średnia intensywność rejestrowanego dla tych pomiarów promieniowania była równa 2,38 Hz/mm2. Na rysunku 8.10
96 Przykłady obrazowania metodą fluorescencji i radiografii rentgenowskiej przedstawiona jest mapa intensywności promieniowania po przejściu przez badany obszar fan-tomu. Ze względu na lepszą czytelność rysunek został przedstawiony w negatywie.
0 20 40 60 80 100 X [mm] 0 20 40 60 80 100 Y [mm] 0 344 688 1032 1376 1720
Rysunek 8.10:Mapa intensywności promieniowania zarejestrowanego po przejściu przez wybrany obszar fantomu „Mężczyzna w czerwonym płaszczu”.
Na rentgenogramie bardzo dobrze widoczna jest podstawa gór, która została namalowa-na silnie absorbującą miękkie promieniowanie X bielą ołowiową. Możnamalowa-na również zauważyć obrys jeziora oraz delikatnie zaznaczone szczyty gór, które zostały namalowane azurytem. Bardzo wyraźnie widoczna jest twarz mężczyzny oraz palce dłoni, do namalowania których wykorzystano biel cynkową.
Pomimo tego, że obraz „Mężczyzna w czerwonym płaszczu” został namalowany na de-sce z nałożonym jednorodnym i równomiernie rozprowadzonym podkładem z bieli ołowiowej, przy pomocy radiografii rentgenowskiej udało się zobrazować ukryty pod wierzchnią warstwą czerni krajobraz. Jak już wspomniano wcześniej metoda ta nie daje informacji o składzie pier-wiastkowym obrazowanych pigmentów, co za tym idzie nie można uzyskać map rozkładów poszczególnych pierwiastków jak w przypadku metody XRF. Ukryty krajobraz jest również słabiej widoczny niż w przypadku fluorescencji rentgenowskiej. Niemniej jednak całkowity czas pomiaru tego samego fragmentu obrazu był ponad dziesięciokrotnie krótszy w porówna-niu do metody XRF.
9
Wnioski końcowe
W niniejszej pracy zaprezentowany został prototypowy system obrazowania pigmentów w malarskich dziełach sztuki wykorzystujący dwie komplementarne metody badań z zastoso-waniem miękkiego promieniowania X: fluorescencję i radiografię rentgenowską. W przypadku metody XRF, przedstawiony system wyróżnia się na tle innych zastosowaniem pozycjoczułego detektora gazowego z dyspersją energii i o dużej aktywnej powierzchni oraz wiązki promienio-wania o szerokim profilu, co pozwala na jednoczesne obrazowanie dużego obszaru badanego obiektu.
Zaprezentowane w rozdziale ósmym wyniki obrazowania metodą XRF i XRR pokazują, iż system detekcyjny oparty na detektorze GEM spełnia wymagania stawiane przez te dwie me-tody i pozwala na wizualizację rozkładu pierwiastków zawartych w pigmentach malarskich, ze szczególnym uwzględnieniem warstw ukrytych. Oczywiście w przypadku takich zastosowań metoda XRF w porównaniu do XRR dostarcza bardziej szczegółowych informacji. W ob-razowaniu rozkładu pierwiastków radiografia charakteryzuje się znaczącymi ograniczeniami, aczkolwiek pozwala obrazować niejednorodności podłoża lub jego ewentualne uszkodzenia. W związku z tym można stwierdzić, iż metody XRF i XRR wzajemnie się uzupełniają. Pre-zentowany system umożliwia wykonanie pomiaru z wykorzystaniem obu metod, czyli pozwala na zebranie wielu komplementarnych informacji o badanym obiekcie. Dodatkową zaletą sys-temu opartego na detektorze GEM jest obrazowanie w krótkim czasie dużych powierzchni w niezmienionej pozycji detektora i źródła, co eliminuje wszelkie szybkie ruchy blisko bada-nego obrazu (w przeciwieństwie do istniejących systemów skanujących). Takie rozwiązanie znacząco poprawia bezpieczeństwo obiektów podczas pomiaru, co ma niebagatelne znaczenie dla badań wartościowych dzieł sztuki.
Nowa koncepcja obrazowania metodą XRF, oparta na wykorzystaniu detektora GEM zo-stała zatem w pełni potwierdzona, a opisany system charakteryzuje się dobrymi parametrami pracy. W związku z tym, iż powstały system jest prototypem istnieje wiele możliwości dal-szych jego modyfikacji i usprawnień, które mogłyby w dużym stopniu poprawić parametry mające kluczowe znaczenie w obrazowaniu pigmentów malarskich. Przykładowo zastosowanie mieszaniny gazowej bazującej na cięższym od argonu gazie szlachetnym (ksenon, ewentual-nie krypton) znacząco poprawi wydajność detekcji. Dodatkowo wykorzystaewentual-nie par gaszących takiego typu, iż powstała mieszanina będzie tzw. mieszaniną penningowską, ze względu na niższą średnią energię potrzebną na wygenerowanie pary jonów, polepszy energetyczną zdol-ność rozdzielczą.
98 Wnioski końcowe W celu oszacowania potencjalnych korzyści wynikających ze zmiany mieszaniny gazo-wej przeprowadzone zostały symulacje z wykorzystaniem pakietu Geant4 [74]. Dodatkowo, ze względu na to, iż w widmie energetycznym otrzymywanym z detektora GEM występuje dodatkowy, niepożądany sygnał dla linii Cu-Kα 8,05 keV, który pochodzi z fotonów wzbudza-nych w katodzie i foliach GEM, przeprowadzono również symulacje dla przypadku, w którym folie pokryte są aluminium zamiast miedzią. Podczas symulacji przyjęto założenia, iż na detektor pada identyczna liczba fotonów każdej z linii promieniowania charakterystycznego trzech pierwiastków: Pb-Lα (10,55 keV), Cu-Kα (8,05 keV) i Fe-Kα (6,40 keV) oraz uwzględ-niono poprawę energetycznej zdolności rozdzielczej wynikającej z zastosowania mieszaniny penningowskiej.
Prezentowane na rysunku 9.1 wyniki symulacji przedstawiają widma promieniowania fluorescencyjnego dla trzech wspomnianych pierwiastków, dla dwóch mieszanin gazowych Ar/CO2 i Xe/CO2. Porównując widma przedstawione na rysunkach 9.1a i 9.1b można za-uważyć zwiększenie intensywności rejestrowanego promieniowania w przypadku mieszaniny gazowej Xe/CO2 o czynnik 6 w stosunku do mieszaniny Ar/CO2. Na rysunku 9.1b widocz-ny jest również znaczący względwidocz-ny wzrost udziału linii promieniowania charakterystycznego miedzi i ołowiu. Dlatego zastosowanie mieszaniny opartej na ksenonie, w tych samych wa-runkach pomiarowych, powoduje skrócenie czasu pomiaru o czynnik około 6. Na rysunku 9.1c przedstawione jest widmo otrzymane dla mieszaniny Xe/CO2 i folii pokrytych alumi-nium. Fotony promieniowania charakterystycznego ołowiu nie są w tym przypadku tracone na wzbudzanie atomów miedzi w katodzie. Podobnie wzrosła liczba fotonów rejestrowanych dla linii żelaza, co związane jest głównie ze zdecydowanie mniejszym współczynnikiem absorpcji tychże fotonów w elektrodzie dryfowej detektora wykonanej z aluminium. Zastosowanie folii pokrytej aluminium likwiduje problem wzbudzania promieniowania fluorescencyjnego miedzi wewnątrz detektora oraz znacząco redukuje absorpcję promieniowania o niższych energiach. Należy tu jednakże zaznaczyć, iż do tej pory nie została jeszcze opracowana technologia bu-dowy folii GEM pokrytych aluminium. Niemniej jednak w łatwy sposób można wymienić elektrodę dryfową na taką pokrytą aluminium.
Oczywiście nie są to jedyne możliwości udoskonalenia systemu, które mają wpływ na skrócenie czasu pomiaru. Równocześnie w systemie można zastosować więcej niż jedną lampę rentgenowską, co zwiększy intensywność wiązki pierwotnej oraz dodatkowo pozwoli uzyskać bardziej jednorodne oświetlenie badanego obiektu. Ponadto można również wykorzystać ka-merę otworkową składającą się z kilku otworów, co podniesie intensywność promieniowania padającego na detektor. Poprawienie przestrzennej zdolności rozdzielczej systemu jest możli-we poprzez zmniejszenie średnicy otworów kamery, jak również przez zastosowanie elektroniki odczytowej z większą liczbą kanałów odczytowych, co pozwala na ich bezpośrednie połączenie (1:1) z paskami odczytowymi detektora.
Biorąc pod uwagę dalsze kierunki rozwoju, można stwierdzić, iż prezentowany system ma szanse być w przyszłości z powodzeniem stosowany do szybkich analiz in situ dużych powierzchni dzieł sztuki lub innego rodzaju płaskich obiektów. Otrzymane rezultaty i zapre-zentowane wnioski jednoznacznie potwierdzają, iż cel niniejszej rozprawy doktorskiej został w pełni osiągnięty.
99 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Energia [keV] 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Liczba zliczeń [-] 1e3 Fe-Kα 6,40 keV Cu-Kα 8,05 keV Pb-Lα 10,55 keV widmo całkowite
(a)Ar/CO2i folie pokryte Cu.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 Energia [keV] 0,0 0,5 1,0 1,5 Liczba zliczeń [-] 1e4 Fe-Kα 6,40 keV Cu-Kα 8,05 keV Pb-Lα 10,55 keV widmo całkowite
(b)Xe/CO2i folie pokryte Cu.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 Energia [keV] 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Liczba zliczeń [-] 1e4 Fe-Kα 6,40 keV Cu-Kα 8,05 keV Pb-Lα 10,55 keV widmo całkowite
(c)Xe/CO2i folie pokryte Al.
Rysunek 9.1:Wyniki symulacji widma energetycznego promieniowania fluorescencyjnego, rejestrowane w detektorze GEM przy trzech różnych konfiguracjach, uzyskane z wykorzystaniem
Spis rysunków
2.1 Masowe współczynniki osłabienia promieniowania X dla różnych oddziaływań z atomami miedzi w funkcji energii fotonów [12]. . . 5 2.2 Wydajność emisji promieniowania fluorescencyjnego dla powłok K i L w funkcji
liczby atomowej Z [13, 14]. . . . 6 2.3 Schemat krzemowego detektora dryfowego SDD [23]. . . 8 3.1 Widmo promieniowania lampy rentgenowskiej o anodzie molibdenowej
pra-cującej przy napięciu 30 kV wygenerowane przy pomocy programu XTUBE wchodzącego w skład pakietu QXAS [30]. . . 14 3.2 Widma promieniowania lampy rentgenowskiej o anodzie wolframowej
pracują-cej przy napięciu 20 kV wygenerowane przy pomocy programu XTUBE wcho-dzącego w skład pakietu QXAS [30]. . . 15 3.3 Zależność przestrzennej zdolności rozdzielczej układu z kamerą otworkową
o średnicy otworu d i detektorem GEM od położenia ∆x oddziaływania fo-tonu w obszarze dryfu detektora. . . 17 3.4 Zależność intensywności promieniowania po przejściu przez otwór kamery dla
trzech różnych średnic d jej otworu od kąta padania fotonu Θ. . . . 18 3.5 Schemat układu pomiarowego do obrazowania metodą fluorescencji
rentgenow-skiej. . . 19 3.6 Schemat układu pomiarowego do obrazowania metodą radiografii rentgenowskiej. 19 3.7 Schemat struktury detektora MHSP. . . 20 4.1 Przekrój poprzeczny przez folię GEM z zaznaczonymi liniami pola
elektrycz-nego oraz jej zdjęcie mikroskopowe. . . 24 4.2 Zależność wzmocnienia gazowego (linie ciągłe) i prawdopodobieństwa
samoist-nych wyładowań (linie przerywane) w detektorze SGEM, DGEM i TGEM od napięcia przyłożonego do pojedynczej folii GEM [47]. . . 25 4.3 Przekrój poprzeczny przez detektor wyposażony w strukturę TGEM z
zazna-czonymi obszarami dryfu, transferu i indukcji (rysunek nie w skali). . . 26 4.4 Zdjęcie struktury odczytowej detektora GEM. Widoczne są paski górnej
102 SPIS RYSUNKÓW 4.5 Schemat dzielnika napięcia wykorzystywanego do dystrybucji wysokiego
na-pięcia w przypadku detektora wyposażonego w strukturę TGEM. . . 27 4.6 Zależność pierwszego współczynnika jonizacji Townsenda α od natężenia pola
elektrycznego E [51]. . . . 30 4.7 Prędkość dryfu elektronów i poprzeczny współczynnik dyfuzji w funkcji
natę-żenia pola elektrycznego dla mieszaniny gazowej Ar/CO2 (70/30) [51]. . . 34 4.8 Masowe współczynniki osłabienia w funkcji energii fotonów dla wybranych
gazów [12]. . . 35 4.9 Przykładowe kształty sygnałów generowanych na elektrodach odczytowych
de-tektora GEM dla dwóch różnych grubości obszaru indukcji ładunku [46]. . . . 36 5.1 Schemat układu GEMROC z poszczególnymi blokami funkcjonalnymi [61]. . . 40 5.2 Diagram czasowy przebiegów sygnałów wyjściowych głównych bloków
funkcjo-nalnych części front-end układu GEMROC oraz sygnałów kontrolujących zapis pamięci analogowej i cyfrowej. . . 41 5.3 Schemat blokowy filtru typu T zmostkowane. . . 41 5.4 Schemat układu wzmacniacza wejściowego w otwartej pętli (iPRE – prąd
po-laryzujący układ wzmacniacza). . . 42 5.5 Schemat szybkiego układu kształtującego FSH (iSH – prąd polaryzujący
ukła-dy kształtowania). . . 43 5.6 Schemat wolnego układu kształtującego SSH (iSH – prąd polaryzujący układy
kształtowania). . . 43 5.7 Odpowiedź szybkiego układu kształtującego (FSH) na prądowy impuls
wejścio-wy oraz zależność amplitud odpowiedzi i nieliniowości od ładunków wejściowejścio-wych. 44 5.8 Odpowiedź wolnego układu kształtującego (SSH) na prądowy impuls
wejścio-wy oraz zależność amplitud odpowiedzi i nieliniowości od ładunków wejściowejścio-wych. 45 5.9 Schemat układu do konwersji sygnału niesymetrycznego na różnicowy (iCOMP
– prąd polaryzujący układ komparatora) [64]. . . 46 5.10 Schemat układu komparatora. . . 46 5.11 Zasada działania komparatora na przykładzie przekrywania się impulsów
po-jawiających się na jego wejściach VD1 i VD2. . . 47 5.12 Uproszczony schemat blokowy detektora szczytu impulsu. . . 47 5.13 Schemat detektora szczytu impulsu zaimplementowanego w torze
energetycz-nym układu GEMROC (reset – sygnał odpowiadający za rozładowanie kon-densatora CH). . . 48 5.14 Odpowiedź detektora szczytu impulsu (PDH) na prądowy impuls wejściowy
o ładunku 200 fC oraz zależność amplitud odpowiedzi i nieliniowości od ładun-ków wejściowych. . . 49 5.15 Ideowy schemat układu do symulacji wpływu elementów zabezpieczających na
wartość ENC. . . 51 5.16 Zależność przesłuchów układu FSH od pojemności sprzęgającej Cc i rezystora
szeregowego Rs na wejściu układu GEMROC symulowana dla modelu struk-tury odczytowej szerokich pasków detektora GEM dla przypadku pierwszego i drugiego kanału sąsiadującego. . . 52
SPIS RYSUNKÓW 103 5.17 Zależność ENC od pojemności sprzęgającej Cc i rezystora szeregowego Rs na
wejściu układu GEMROC symulowana dla modelu struktury odczytowej de-tektora GEM dla przypadku wąskich i szerokich pasków odczytowych. . . 53 5.18 Pojedynczy moduł odczytowy DAQ złożony z płytki bazowej (ramka
niebie-ska), minimodułu FPGA (ramka żółta) i podłączonych płytek front-end (ramka czerwona) [67]. . . 54 5.19 Detektor GEM z systemem odczytowym złożonym z dwóch modułów DAQ
połączonych kablem DVI-I [67]. . . 57 5.20 Schemat blokowy podstawowych komponentów zaimplementowanych
we-wnątrz FPGA [67]. . . 58 5.21 Diagram czasowy wyjściowego sygnału analogowego i cyfrowego oraz
wyjścio-wych sygnałów zegarowyjścio-wych układu GEMROC [67]. . . 58 6.1 Krzywe wydajności i odpowiedzi dyskryminatora dla 32-óch kanałów
wybra-nego układu GEMROC dla czterech ładunków wejściowych. . . 65 6.2 Wzmocnienie ładunkowe oraz napięcie niezrównoważenia toru czasowego
przy-kładowego układu GEMROC. . . 65 6.3 Rozkład odpowiedzi losowo wybranego kanału analogowego na impuls
kalibra-cyjny o wielkości 20 fC. . . 66 6.4 Mapa odpowiedzi 32-óch kanałów toru analogowego dla ładunków wejściowych
z zakresu 10–110 fC. . . 67 6.5 Krzywe odpowiedzi 32-óch kanałów toru analogowego układu GEMROC dla
impulsów wejściowych o amplitudzie z zakresu 10–110 fC. . . 67 6.6 Wzmocnienie ładunkowe oraz poziomy stałe (piedestały) toru analogowego
przykładowego układu GEMROC. . . 68 6.7 Rozkłady wzmocnienia ładunkowego oraz napięcia niezrównoważenia
dyskry-minatora toru czasowego dla 54 przetestowanych układów GEMROC. . . 69 6.8 Rozkłady wzmocnienia ładunkowego oraz poziomów stałych (piedestałów) toru
analogowego dla 54 przetestowanych układów GEMROC. . . 69 6.9 Zależność ekwiwalentnego ładunku szumowego toru czasowego i analogowego
od pojemności wejściowej. . . 70 6.10 Rozkłady ENC toru czasowego dla pomiarów z detektorem. . . 71 6.11 Rozkłady ENC toru analogowego dla pomiarów z detektorem. . . 71 6.12 Krzywe wydajności dyskryminatora przykładowego układu GEMROC przed
i po korekcie rozrzutu napięcia niezrównoważenia i wzmocnienia. . . 73 6.13 Mapa odpowiedzi 32-óch kanałów toru analogowego dla ładunków wejściowych
z zakresu 10–110 fC po zaaplikowaniu współczynników korekty. . . 73 7.1 Rozkład zrekonstruowanych amplitud klastrów oraz 1- do 5-paskowych
kla-strów koordynaty X dla źródła55Fe. . . 76 7.2 Widma źródła55Fe dla obu koordynat detektora GEM. . . 76 7.3 Zależność amplitud klastrów rejestrowanych w koordynatach X i Y dla źródła
55Fe. . . 77 7.4 Rozkład różnic sygnatur czasowych w zakresie klastrów oraz kompletnych
104 SPIS RYSUNKÓW 7.5 Zależność współczynnika wzmocnienia gazowego od napięcia pracy detektora
GEM (przy polaryzacji poszczególnych elementów detektora z wykorzystaniem dzielnika napięcia pokazanego na rysunku 4.5). . . 79 7.6 Zależność udziału procentowego 1-paskowych do 5-paskowych klastrów oraz
energetycznej zdolności rozdzielczej od napięcia pracy detektora GEM. . . 80 7.7 Mapa i rozkład względnych zmian współczynnika wzmocnienia gazowego
de-tektora GEM. . . 82 7.8 Widmo zarejestrowanych fotonów promieniowania X ze źródła55Fe przed i po
zaaplikowaniu współczynników korekty wzmocnienia gazowego. . . 83 7.9 Efekt ładowania folii GEM i jego korekta na przykładzie widma źródła 55Fe
dla intensywności rejestrowanego promieniowania równej 2,34 Hz/mm2. . . 84 8.1 Zdjęcie wybranego do badań fragmentu fantomu pasków zawierającego
na-stępujące pigmenty: biel ołowiowa, żółcień ołowiowo-cynowa, cynober, azuryt, ultramaryna, czerń i umbra. . . 86 8.2 Zdjęcia wybranego do badań fragmentu fantomu „Mężczyzna w czerwonym
płaszczu” przed i po zamalowaniu tła zawierającego krajobraz. . . 87 8.3 Znormalizowane mapy intensywności promieniowania rejestrowanego przez
system detekcyjny ilustrujące niejednorodność oświetlenia powierzchni detek-tora dla obu metod obrazowania. . . 88 8.4 Całkowite widmo energetyczne oraz mapa intensywności promieniowania
flu-orescencyjnego rejestrowanego z oświetlanego obszaru fantomu pasków. . . 89 8.5 Mapy rozkładu pierwiastków zawartych w pigmentach fantomu pasków dla
trzech wybranych okien energetycznych (kolory map odpowiadają kolorom okien energetycznych zaznaczonych na rysunku 8.4a). . . 91 8.6 Przekrój poprzeczny przez pasek czerni węglowej o szerokości 13 mm dla
pozy-cji Y równej 50 mm z wyznaczoną wartością przestrzennej zdolności rozdzielczej (σs – równanie 3.5). . . 92 8.7 Całkowite widmo energetyczne oraz mapa intensywności promieniowania
flu-orescencyjnego rejestrowanego z oświetlanego obszaru fantomu „Mężczyzna w czerwonym płaszczu”. . . 93 8.8 Mapy rozkładu pierwiastków zawartych w pigmentach fantomu „Mężczyzna
w czerwonym płaszczu” dla trzech wybranych okien energetycznych (kolory map odpowiadają kolorom okien energetycznych zaznaczonych na rysunku 8.7a). 94 8.9 Mapa intensywności promieniowania zarejestrowanego po przejściu przez
wy-brany obszar fantomu pasków. . . 95 8.10 Mapa intensywności promieniowania zarejestrowanego po przejściu przez
wy-brany obszar fantomu „Mężczyzna w czerwonym płaszczu”. . . 96 9.1 Wyniki symulacji widma energetycznego promieniowania fluorescencyjnego,
re-jestrowane w detektorze GEM przy trzech różnych konfiguracjach, uzyskane z wykorzystaniem pakietu Geant4, dla trzech pierwiastków Pb, Cu i Fe. . . . 99
Spis tabel
2.1 Lista najczęściej stosowanych pigmentów, ich skład pierwiastkowy, wzory