平板探測(cè)器的原理及應(yīng)用詳解演示文稿

平板探測(cè)器的原理及應(yīng)用詳解演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)優(yōu)選平板探測(cè)器的原理及應(yīng)用目前二頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02平板探測(cè)器通過(guò)面陣探測(cè)器，取代傳統(tǒng)膠片等材料。將X射線透照工件生成的圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成易于存儲(chǔ)和處理，符合一定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字圖像。相對(duì)于線陣探測(cè)器提高圖像的讀出速度減少X線曝光時(shí)間線陣掃描探測(cè)器平板探測(cè)器目前三頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02平板探測(cè)器的應(yīng)用目前四頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02平板探測(cè)器的典型結(jié)構(gòu)目前五頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02典型的平板型DR組成X線高壓發(fā)生器產(chǎn)生高壓（高壓，燈絲，高壓整流，交換閘）X線球管產(chǎn)生X射線準(zhǔn)直器減少散射線控制照射野平板探測(cè)器將X射線轉(zhuǎn)換成已處理的電信號(hào)圖像后處理系統(tǒng)A/D轉(zhuǎn)換，圖像預(yù)處理，圖像重建等目前六頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02平板探測(cè)器的種類直接能量轉(zhuǎn)換形非晶態(tài)硒（AmorphousSelenium，a-Se）間接能量轉(zhuǎn)換形

非晶態(tài)硅（AmorphousSelenium，a-Si+碘化銫(CsI)/硫氧化釓(gá)(GdOS/Gd2O2S)CCD目前七頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02直接型-非晶態(tài)硒典型結(jié)構(gòu)： ①非晶硒層（a-Se）

光電導(dǎo)材料 ②薄膜半導(dǎo)體陣列 （ThinFilmTransistorarray，TFT）尺寸數(shù)十厘米目前八頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02非晶硒型成像原理向非晶硒層加正向偏置電壓（0-5kv），即預(yù)置初始狀態(tài)。X射線照射,非晶硒層產(chǎn)生電子、空穴對(duì)在外加電場(chǎng)下產(chǎn)生電流，并在TFT層存儲(chǔ)電荷。讀出TFT層存儲(chǔ)的電荷，放大并經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后輸出到計(jì)算機(jī)。所有電荷信號(hào)被讀取后，消除殘余電荷，恢復(fù)到初始狀態(tài)。X射線目前九頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02非晶硒平板探測(cè)器的特點(diǎn)直接進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換沒(méi)有散射，清晰度要高物理性能穩(wěn)定介電常數(shù)低電阻率高暗電流小光電吸收效率高光電導(dǎo)效率隨X射線強(qiáng)度增大而增大

目前十頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02直接型-非晶態(tài)硒美國(guó)Hologic公司DirectRay產(chǎn)品指標(biāo)成像范圍35cmx43cm像素?cái)?shù)量3560x3072像素尺寸139μm空間分辨率3.6Lp/mm成像時(shí)間5-7s曝光周期30s像素深度14bitSonialvisionSnfire指標(biāo)成像范圍43cmx43cm像素?cái)?shù)量2880x2880像素尺寸150μm空間分辨率3.3Lp/mm快速R/F切換0.5s像素深度14bit日本島津公司目前十一頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02間接型-非晶態(tài)硅①閃爍體或熒光體層

+②非晶硅層（a-Si）（具有光電二極管作用）

+③TFT陣列目前十二頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02間接型-非晶態(tài)硅基本工作過(guò)程原理：a：入射的X射線圖像經(jīng)碘化銫閃爍晶體轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光圖像，b：可見(jiàn)光圖像由下一層的非晶硅光電二極管陣列轉(zhuǎn)換為電荷圖像c：對(duì)電荷信號(hào)逐行取出，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再傳送至計(jì)算機(jī)，從而形成X射線數(shù)字圖像閃爍體層非晶硅陣列集成電路讀出板列驅(qū)動(dòng)板X射線目前十三頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02閃爍體和熒光體能將在X線照射下激發(fā)出可見(jiàn)光的發(fā)光晶體物質(zhì)統(tǒng)稱閃爍體或熒光體，熒光是指在X線激發(fā)停止后持續(xù)（<10-8s）發(fā)光的過(guò)程閃爍是指單個(gè)高能粒子在閃爍體上瞬時(shí)激發(fā)的閃光脈沖目前十四頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02間接型-閃爍體：硫氧化釓作用：將X射線光子轉(zhuǎn)化成可見(jiàn)光光子發(fā)射特點(diǎn)： 成像速度快 性能穩(wěn)定 成本較低層狀排布（散射線造成的不清晰度較大）主要有日本佳能生產(chǎn)的CXDI系列也是唯一能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)的X射線探測(cè)器目前十五頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02間接型-閃爍體：碘化銫用碘化銫作為光電裝換的介質(zhì)碘化銫（CsI:T1閃爍體）

連續(xù)排列、針狀直徑約為6-7μm

厚度為500-600μm

外圍用鉈包裹減少漫射目前十六頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02非晶硒與碘化銫吸收系數(shù)隨著非晶硒厚度的提升（500μm到700μm）對(duì)X光的吸收率也隨之上升資料中介紹：碘化銫厚度的的增加，吸收系數(shù)上升，但圖像分辨率下降。隨X射線能量增高，非晶硒和碘化銫的吸收系數(shù)都隨之下降。目前十七頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02間接型-閃爍體硫氧化釓碘化銫非晶硅響應(yīng)2種閃爍體的光譜特性和非晶硅的響應(yīng)特性

目前十八頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02間接型-閃爍體①碘化銫和硫化釓發(fā)射光譜與a-Si光電二極管量子效率譜均以波長(zhǎng)550nm處出現(xiàn)峰值且具有很好的匹配關(guān)系。

②使用CsI做涂層的探測(cè)器轉(zhuǎn)換效率比硫氧化釓?fù)繉痈??？梢?jiàn)光目前十九頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02CCD探測(cè)器反射式目前二十頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02CCD探測(cè)器直射式光纖式

CCD尺寸小，一般為3-5cm2閃爍體一般為碘化銫光學(xué)纖維

CCD芯片閃爍體一般為碘化銫光學(xué)透鏡

CCD芯片目前二十一頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02CCD探測(cè)器工作原理①采用閃爍體將X線能量轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)熒光②采用反射/透鏡/光纖進(jìn)行縮小并傳入CCD③產(chǎn)生光生電子，電子數(shù)與光子數(shù)成正比。并以電荷形式存入存儲(chǔ)裝置④讀取電荷信號(hào)，經(jīng)放大、A/D等處理后生成數(shù)字信號(hào)目前二十二頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02CCD型和CMOS型CCDCMOS沒(méi)有電荷轉(zhuǎn)移功能，需要經(jīng)過(guò)X-Y選址電路。PD：產(chǎn)生蓄積電荷MOS-Fet：控制讀出目前二十三頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02平板探測(cè)器類型的選擇觀察和區(qū)分不同組織的密度，因此對(duì)密度分辨率的要求比較高。宜使用非晶硅平板探測(cè)器的DR，這樣DQE比較高，容易獲得較高對(duì)比度的圖像需要對(duì)細(xì)節(jié)要有較高的顯像，對(duì)空間分辨率的要求很高，因此宜采用非晶硒平板探測(cè)器的DR，以獲得高空間分辨率的圖像。目前二十四頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02平板探測(cè)器的主要參數(shù)DQE---DetectiveQuantumEfficiency

量子探測(cè)效率SR---SpatialResolution

空間分辨率MTF---ModulationTransferFunction

調(diào)制傳遞函數(shù)S/N---SignaltoNoiseratio

信噪比

目前二十五頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02量子探測(cè)效率-DQE定義：探測(cè)器（增感屏，膠片，IP,FPD)探測(cè)到的光量子與發(fā)射到探測(cè)器上的量子數(shù)目比通常用輸出信噪比的平方與輸入信噪比的平方之比來(lái)表示，一般為百分?jǐn)?shù)。

DQE=

目前二十六頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02量子探測(cè)效率-DQE其中G是探測(cè)器的增益，Φ是單位面積的X射線探測(cè)器輸入的量子MTF是調(diào)制傳遞函數(shù)，NPS是噪聲功率譜。另一種計(jì)算方法：目前二十七頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02空間分辨率空間分辨率是指圖像每個(gè)像素點(diǎn)的大小特征是調(diào)制傳遞函數(shù)MTF目前二十八頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）MTF為探測(cè)器對(duì)比度空間頻率轉(zhuǎn)移函數(shù)通常用來(lái)表示探測(cè)器對(duì)于圖像細(xì)節(jié)的分辨能力在系統(tǒng)應(yīng)用的空間頻率范圍內(nèi)MTF值越高則空間頻率特性越好，對(duì)于影像系統(tǒng)來(lái)說(shuō)可以獲得更好的圖像對(duì)比度。目前二十九頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）MTF對(duì)比

500μm層厚結(jié)構(gòu)化碘化銫晶體和粉末狀增感屏注：圖像上亮度分布相鄰的黑線或白線的距離定義為空間周期目前三十頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）空間頻率優(yōu)化通過(guò)濾波器改善調(diào)制傳遞函數(shù)目前三十一頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02調(diào)制傳遞函數(shù)（MTF）一種便于理解的MTF的圖解方法目前三十二頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02噪聲平板探測(cè)器的噪聲主要來(lái)源于兩個(gè)方面：

a：探測(cè)器電子學(xué)噪聲（?。?/p>

b：X射線圖像量子噪聲RQA5測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)下一個(gè)大小為150μm的像素通?？梢晕?400個(gè)X光子，此時(shí)量子噪聲約為37個(gè)X光子，而讀出噪聲則僅相當(dāng)于3—5個(gè)X光子目前三十三頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02其他參數(shù)記憶效應(yīng)(memoryeffect)表示圖像殘留的參數(shù)，通常用兩個(gè)參量來(lái)表示殘留因子的變化一次曝光20S后記憶效應(yīng)(Short-termmemoryeffect20s)如：0.1%一次曝光60S后記憶效應(yīng)(Short-termmemoryeffect60s)如：0.02%靈敏度（Sensitivity）響應(yīng)度一定光譜范圍內(nèi)，單位曝光量的輸出信號(hào)X射線吸收率X射線－可見(jiàn)光轉(zhuǎn)換系數(shù)填充系數(shù)光電二極管光電轉(zhuǎn)換系數(shù)

目前三十四頁(yè)\總數(shù)三十六頁(yè)\編于二十點(diǎn)2012-02其他參數(shù)線性(Linearity)最大的線性劑量(X-raymaximumlineardose)：表示探測(cè)器可達(dá)到線性度要求的劑量范圍上限非線性度(Non-linearity)：用百分比來(lái)表示在０－Ｄmax最大的線性劑量之間