射线检测技术5-4IP板及其他射线探测器件课件.ppt

1、5.7 工业射线检测常用探测器5.7.1 IP板 IP板的结构 由表面保护层、辉尽性荧光物质层、基板层和背面保护层组成。IP板的结构示意图板的结构示意图背衬层荧 光 (成 像 )层保护层标记编码柄支持层氟 卤 化 钡 晶 体 IP IP板结构的剖面图板结构的剖面图IP板的结构板的结构IP板的结构 保护层保护层 是用一层非常薄的聚酯树脂类纤维制成的，一般是用一层非常薄的聚酯树脂类纤维制成的，一般要求能弯曲和耐磨损，透光率要好。它的作用是要求能弯曲和耐磨损，透光率要好。它的作用是保护荧光层不受外界温度、湿度和辐射的影响。保护荧光层不受外界温度、湿度和辐射的影响。 荧光物质层荧光物质层XBaF晶体中

2、的卤晶体中的卤素（素（X）可以是氯（）可以是氯（Cl）、）、溴（溴（Br）、碘（）、碘（I） 辉尽性荧光物质层也称成像层，多聚体溶液辉尽性荧光物质层也称成像层，多聚体溶液+微量二价铕微量二价铕的氟卤化钡晶体结合的氟卤化钡晶体结合barium fluorohalide(BaFX: Eu2+ ， X = Cl， Br， l ) 辉尽性荧光物质结晶体的大小平均值在辉尽性荧光物质结晶体的大小平均值在47m。 基板（支持层）基板（支持层） 基板是用聚酯树脂纤维胶制成的，这种材料具有良好的平基板是用聚酯树脂纤维胶制成的，这种材料具有良好的平面性，适中的柔软性和良好的机械强度。为了防止激光在面性，适中的柔软

3、性和良好的机械强度。为了防止激光在荧光物质层和基板之间发生界面反射，以提高清晰度，所荧光物质层和基板之间发生界面反射，以提高清晰度，所以将基板做成黑色。以将基板做成黑色。 背面保护层背面保护层 此层的材料与表面保护层相同。主要作用是避免此层的材料与表面保护层相同。主要作用是避免IP在使用在使用过程中的摩擦。过程中的摩擦。IP板工作原理X-RayABRed laser beamBlue emittedlightIP板受板受X射线照射射线照射激光使跃迁电子复位激光使跃迁电子复位二价铕离子由射线激发而被二价铕离子由射线激发而被电离，由二价变为三价，电电离，由二价变为三价，电子到传导带，被卤离子组成子

4、到传导带，被卤离子组成的感光中心俘获，处于半稳的感光中心俘获，处于半稳定状态。定状态。 IP板工作原理 IP板中荧光物质内部晶体的电子被激励并被俘获到一个较板中荧光物质内部晶体的电子被激励并被俘获到一个较高能带高能带(半稳态或更高能量的状态半稳态或更高能量的状态)，形成潜在影像，形成潜在影像(光激发光激发荧光中心荧光中心) 若以可被感光中心吸收的可见光若以可被感光中心吸收的可见光(即二次激光线，即二次激光线，CR系统中系统中用作读出的光线用作读出的光线)再次激发再次激发IP，被俘获的电子返回原始状态，被俘获的电子返回原始状态，产生激发二价铕离子的能量将以发光（蓝光）的形式释，产生激发二价铕离子

5、的能量将以发光（蓝光）的形式释放出来，供影像阅读处理器阅读。放出来，供影像阅读处理器阅读。 所以，当激光束扫描所以，当激光束扫描IP板时，就可将射线照相图像转化为板时，就可将射线照相图像转化为可见的图像。可见的图像。 IP再次经激光照射后，逆转以上过程，再次经激光照射后，逆转以上过程，IP恢复到第一次激恢复到第一次激发前的状态。所以发前的状态。所以IP可以重复使用，可以重复使用，寿命高达寿命高达5000次以上次以上，而常规的射线胶片只能使用一次。而常规的射线胶片只能使用一次。IP板的特性IP板的特性有：板的特性有： 发射与激发光谱发射与激发光谱 时间的响应时间的响应 动态范围动态范围 存储信息

6、的消退存储信息的消退 受天然辐射的影响受天然辐射的影响 发射与激发光谱发射与激发光谱发光强度依激发发光强度依激发IP光线的波长光线的波长而变，把而变，把PSL强度与读取光波强度与读取光波波长（激光波长）的关系曲线波长（激光波长）的关系曲线称为激发光谱称为激发光谱用波长为用波长为600nm左右的红色左右的红色氦氖激光读取时效果最佳。氦氖激光读取时效果最佳。IP板中发射出强度与板中发射出强度与X射线强度射线强度成正比的蓝成正比的蓝-紫光，峰值波长为紫光，峰值波长为390400nm。把把PSL强度与其波长的关系曲强度与其波长的关系曲线称为发射光谱，发射光谱与线称为发射光谱，发射光谱与激发光谱波长的峰

7、值需有一定激发光谱波长的峰值需有一定的差异，的差异， 4005006007008003000.51.00.0发 射 光 谱激 发 光 谱相对强度nm波 长 ( )IP板的特性板的特性IP板的特性 时间的响应时间的响应 当停止激光激发荧光体时，发射的荧光依其发生过程的衰当停止激光激发荧光体时，发射的荧光依其发生过程的衰减特征逐渐中止。这样，在快速扫描时，若前面激发的信减特征逐渐中止。这样，在快速扫描时，若前面激发的信息来不及消隐的话，将与后面读出的信息重叠，从而降低息来不及消隐的话，将与后面读出的信息重叠，从而降低影像质量。影像质量。 IP的光发射寿命期为的光发射寿命期为0.8s，该期限极短，在

8、很短时间内，该期限极短，在很短时间内可以很高的密度重复采集可以很高的密度重复采集 s时 间 ()001.02.03.04.05.01.00.5PSL相对强度(1/ e)IPIP荧光体的时间相应特征荧光体的时间相应特征IP板的特性 动态范围特征动态范围特征 IP发射荧光的量依赖于第一次激发时的发射荧光的量依赖于第一次激发时的X射线量，一般在射线量，一般在10000：1的范围内具有良好的线性。故的范围内具有良好的线性。故IP用于射线照相用于射线照相时，具有良好的动态范围，时，具有良好的动态范围， X射线照相中片射线照相中片屏组合的动态范围（屏组合的动态范围（约约256:1）比）比IP窄窄得多得多

9、210010110010110210310110210310510410PSL相对强度mR曝光() IPIP的动态范围的动态范围存储信息的消退存储信息的消退 在读取在读取(二次激发二次激发)前的存储期前的存储期间，一部分被感光中心俘获的间，一部分被感光中心俘获的电子将逃逸，从而使第二次激电子将逃逸，从而使第二次激发时荧光体发射出的发时荧光体发射出的PSL强度强度减少，这种现象称为消退减少，这种现象称为消退(fading )。 IP的消退现象很微，读取前可的消退现象很微，读取前可存储至存储至8h，其荧光体的，其荧光体的PSL量量减少约减少约25%。故最好在第一次。故最好在第一次激发后的激发后的8

10、h内读取内读取IP上的信息上的信息。 10510.50.110515010050(h)时间P S L相对强度IP板的特性板的特性IP板的特性 对辐射敏感对辐射敏感 IP不仅对不仅对X，r射线线敏感，对其他形式的电磁波也较敏感射线线敏感，对其他形式的电磁波也较敏感，如紫外线，以及粒子性射线、射线等。，如紫外线，以及粒子性射线、射线等。 长期存放的长期存放的IP上往往会出现小黑斑，使用前应先用激光光上往往会出现小黑斑，使用前应先用激光光线消除这些小黑斑。线消除这些小黑斑。目前使用的目前使用的IP板的主要特性如下板的主要特性如下 a适用能量范围：适用能量范围：10 kV32 MeV； b最大视场：约

11、最大视场：约35 cm43 cm； c分辨率：可达分辨率：可达6 Lpmm10 Lpmm； d动态范围大：可达动态范围大：可达10000：1以上以上 fIP板使用寿命：约板使用寿命：约5000次。次。 对于日常使用来说，主要是对于日常使用来说，主要是IP板影像衰退特性和影像擦除板影像衰退特性和影像擦除性能。性能。IP板空间分辨率 IP板颗粒尺寸大小是板颗粒尺寸大小是CR技术空间率关键。技术空间率关键。 早期早期IP板板200m的分辨率的分辨率 现在现在50m的分辨率的分辨率 最新最新25m的分辨率的分辨率 IP板读取次数板读取次数5000次次 单幅图像处理时间为单幅图像处理时间为30s。 IP

12、的使用 IP成像板可装在专门设计的硬质或柔性暗盒中，成像板可装在专门设计的硬质或柔性暗盒中， 暗盒中暗盒中可内附铅屏，也可不附铅屏。暗盒不是用来避光的，而是可内附铅屏，也可不附铅屏。暗盒不是用来避光的，而是起护套作用，能使成像板使用寿命延长三倍。起护套作用，能使成像板使用寿命延长三倍。 IP板通常放置要用专用架竖放，禁止堆叠避免外力受压变板通常放置要用专用架竖放，禁止堆叠避免外力受压变形，水平堆放时最好不宜超过形，水平堆放时最好不宜超过4块。块。 放在环境洁净、通风干燥、避免阳光直射处和无辐射环境放在环境洁净、通风干燥、避免阳光直射处和无辐射环境，长时间不用时在使用前，应用扫描仪激光对其进行擦

13、除，长时间不用时在使用前，应用扫描仪激光对其进行擦除 透照时，透照时，IP板要轻拿轻放，严禁暴力损伤。板要轻拿轻放，严禁暴力损伤。 IP板的清洁要用专用板的清洁要用专用IP擦洗液擦洗液(各各CR生产厂家都有专供生产厂家都有专供) IP板和CR扫描仪CR扫描IP板 射线CR生产厂家 日本富士公司的日本富士公司的FCR PROFECT CS系列系列 AGFA 德国德尔公司德国德尔公司5.7.2 图像增强器 图像增强器主要是指把微弱的可见光图像增强亮度，变成人眼可以观察到的图像，也称为微光管。 图像增强器是射线实时成像检测系统的核心器件之一 图像增强器结构 由外壳、射线窗口、输入屏、聚焦电极和输出屏

14、构成。图像增强器工作原理 输入转换屏吸收入射射线并将其能量转换为荧光发射，光电层将荧光能量转换为电子发射。发射的电子在聚焦电极的高压作用下被聚焦和加速，高速撞击到输出屏上。输出屏将电子能量转换为可见光发射。输出屏上的可见光图像，经光学系统由摄像机拾取，将图像信号转换为视频信号，经A/D转换后送入图像处理单元。 转换过程：射线 荧光 电子 荧光5.7.3 非晶硅探测器 非晶硅探测器 非晶硅(amorphous Silicon，a-Si)探测器主要是由闪烁体层、非晶硅层(光电二极管) 、薄膜晶体管(TFT) 、读出电路构成，是常用的半导体探测器件。X射线荧光材料光光电二极管TFT薄膜晶体管（）非晶

15、硅型非晶硅探测器结构 结构结构碘化铯碘化铯(CsI) + a-Si + TFT 硫氧化钆硫氧化钆(Gd2O2S) + a-Si + TFT 功能功能 闪烁体闪烁体：将射线转化为荧光，：将射线转化为荧光， 碘化铯或硫氧化钆碘化铯或硫氧化钆 非晶硅光电二极管非晶硅光电二极管：荧光：荧光-光电子光电子 薄膜晶体管薄膜晶体管：储能电容和存储电荷：储能电容和存储电荷 读出电路读出电路：将：将TFT存储的电荷顺序读出，并进行存储的电荷顺序读出，并进行 处理、放大、处理、放大、A/D转换，形成数字图像信号转换，形成数字图像信号 非晶硅探测器工作原理 原理原理X射线先经荧光介质材料转换成可见光，再由光射线先经

16、荧光介质材料转换成可见光，再由光敏元件将可见光信号转换成电信号，最后将模拟敏元件将可见光信号转换成电信号，最后将模拟电信号经电信号经A/D转换成数字信号。转换成数字信号。 每个像素的储存电荷量与入射的射线光子能量成每个像素的储存电荷量与入射的射线光子能量成正比。正比。 非晶硅探测器特点 由于由于X光光子在转化为电信号的过程中，必须首光光子在转化为电信号的过程中，必须首先转化为可见光，因此称为先转化为可见光，因此称为间接转换型间接转换型。由于有。由于有可见光的转换过程，可见光在闪烁体内的散射和可见光的转换过程，可见光在闪烁体内的散射和漫射造成了图像分辨率的下降，这种图像质量的漫射造成了图像分辨率

17、的下降，这种图像质量的下降不利于微小缺陷细节的检测。下降不利于微小缺陷细节的检测。非晶硅探测器特点 优点：优点： n转换效率高转换效率高n动态范围广动态范围广n空间分辨率高空间分辨率高n在低分辨率区在低分辨率区X线吸收率高线吸收率高(原因是其原原因是其原子序数高于非晶硒子序数高于非晶硒) n环境适应性强环境适应性强5.7.4 非晶硒探测器非晶硒探测器 非晶硒非晶硒(amorphous Selemium，a-Se)探探测器的基本组成是非晶硒测器的基本组成是非晶硒(光电材料光电材料) 、薄、薄膜晶体管阵列膜晶体管阵列(TFT)和读出电路，也是一种和读出电路，也是一种半导体探测器件。相对于非晶硅探测

18、器，半导体探测器件。相对于非晶硅探测器，它没有闪烁体层。它没有闪烁体层。 由于非晶硒是一种光电导材料，由于非晶硒是一种光电导材料，X射线光子射线光子直接转换为电荷，因此称为直接转换为电荷，因此称为直接转换型。直接转换型。 非晶硒探测器结构 结构结构非晶硒层非晶硒层(amorphous Selemium，a-Se)加薄膜加薄膜半导体阵列半导体阵列(Thin Film Transistor array，TFT)构成构成 X 射 线HVTFT薄 膜 晶 体 管 （）非 晶 硒电 子空 穴非晶硒探测器工作原理 入射的入射的X线光子在硒层中产生电子、空穴对，在线光子在硒层中产生电子、空穴对，在外加电场的

19、作用下，电子和空穴向相反的反方向外加电场的作用下，电子和空穴向相反的反方向运动，形成电流，电流在薄膜晶体管中积分成为运动，形成电流，电流在薄膜晶体管中积分成为储存电荷。储存电荷。每一个晶体管的储存量对应于入射光每一个晶体管的储存量对应于入射光子的能量和数量，每一个薄膜晶体管就成为一个子的能量和数量，每一个薄膜晶体管就成为一个像素。像素。 代表：岛津、代表：岛津、AnRad、Hologic公司公司非晶硒探测器特点 非晶硒探测器具有以下优点：非晶硒探测器具有以下优点：1）转换效率高；）转换效率高；2）动态范围广；）动态范围广；3）空间分辨率高。）空间分辨率高。 不足不足n对对X线吸收率低，在低剂量

20、条件下图像质量不线吸收率低，在低剂量条件下图像质量不能很好的保证。能很好的保证。 n硒层对温度敏感，使用条件受限，环境适应性硒层对温度敏感，使用条件受限，环境适应性差。差。n怕冷怕冷5.7.5 CCD探测器 CCD(Charge Coupled Device) -电荷耦合器件电荷耦合器件 CCD基本结构是基本结构是MOS电容结构，它是在半导体电容结构，它是在半导体P型硅作衬型硅作衬底的表面上用氧化的办法生成一层厚度约为底的表面上用氧化的办法生成一层厚度约为100-150nm的的SiO2，再在，再在SiO2表面蒸镀一层金属表面蒸镀一层金属(如铝如铝) ，在衬底和金属，在衬底和金属电极间加上一个偏

21、置电压电极间加上一个偏置电压(称为栅极电压称为栅极电压) ，构成了一个，构成了一个MOS电容器。电容器。CCD是由一行行紧密排列在硅衬底上的是由一行行紧密排列在硅衬底上的MOS电容器阵列构成的。电容器阵列构成的。 CCD探测器工作原理 当一束光信号投射到当一束光信号投射到MOS电容上时，光子穿过透明电极电容上时，光子穿过透明电极及氧化层，进入及氧化层，进入P型硅衬底，衬底中处于价带的电子将吸型硅衬底，衬底中处于价带的电子将吸收光子的能量而跃入导带，从而产生电子收光子的能量而跃入导带，从而产生电子-空穴对。它们空穴对。它们在外加电场的作用下，就会分别向电极两端移动，产生信在外加电场的作用下，就会

22、分别向电极两端移动，产生信号电荷，信号电荷储存在由电极形成的号电荷，信号电荷储存在由电极形成的“势阱势阱”中中 。 而光生电子的多少与光强成正比，所以某一势阱中存储的而光生电子的多少与光强成正比，所以某一势阱中存储的电荷量也就反应了该点的亮度。几十万上百万的光敏单元电荷量也就反应了该点的亮度。几十万上百万的光敏单元所存储的电荷就形成与图像对应的电荷图像。所存储的电荷就形成与图像对应的电荷图像。 CCD工作过程包括信号电荷的产生、存储、转移、检测等工作过程包括信号电荷的产生、存储、转移、检测等过程。过程。 CCD探测器工作原理 以电子为信号电荷的以电子为信号电荷的CCD称为称为N型沟道型沟道CC

23、D；而以空穴为；而以空穴为信号电荷的信号电荷的CCD称为称为P型沟道型沟道CCD。 由于电子的迁移率由于电子的迁移率(单位场强下的运动速度单位场强下的运动速度)远大于空穴的远大于空穴的迁移率，因此迁移率，因此N型型CCD比比P型型CCD的工作频率高得多。的工作频率高得多。 光电二极管代替光电二极管代替MOS电容器电容器 9V2V2V9V(1)(3)(2)势 阱b)9V2V2V2V(1)(3)(2)转 移 完 成c)9V2V2V2V(1)(3)(2)势 阱a)CCD探测器特点 生产工艺难：生产工艺难：CCD面积难以做大，需多片才能获面积难以做大，需多片才能获得足够的尺寸，这便带来了拼接的问题，导

24、致系得足够的尺寸，这便带来了拼接的问题，导致系统复杂度升高可靠性降低，且接缝两面有影像偏统复杂度升高可靠性降低，且接缝两面有影像偏差。差。 像素大小由像素大小由CCD的最小体积决定，而的最小体积决定，而CCD体积制体积制造工艺受限。造工艺受限。5.7.6 CMOS探测器 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体，互补金属氧化物半导体) CMOS主要是利用硅和锗这两种元素所做主要是利用硅和锗这两种元素所做成的可记录光线变化的半导体，使其在成的可记录光线变化的半导体，使其在CMOS上共存着带上共存着带N(带带电电)和和 P(带带

25、+电电)级级的半导体，这两个互补效应所产生的电流的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记录和解读成影像。即可被处理芯片记录和解读成影像。CMOS探测器工作原理当当X线穿过被照体时，形成强弱不同的线穿过被照体时，形成强弱不同的X线束，该线束，该X线束入线束入射到探测器荧光层，产生与入射射到探测器荧光层，产生与入射X线束相对应的荧光。由光线束相对应的荧光。由光学系统将这些荧光耦合到学系统将这些荧光耦合到CMOS芯片上。再由芯片上。再由CMOS芯片芯片光信号转换成电信号，并将这些电信号储存起来，从而捕光信号转换成电信号，并将这些电信号储存起来，从而捕获到所需要的图像信息。所捕获到的图像信

26、息经放大与读获到所需要的图像信息。所捕获到的图像信息经放大与读出电路读出并送到图像处理系统进行处理。出电路读出并送到图像处理系统进行处理。 Xineos-1313动态CMOS平板 CMOS的像素尺寸可以做到的像素尺寸可以做到96um或或48um，相对于上面两种平板探测器，其分辨率，相对于上面两种平板探测器，其分辨率要好的多。要好的多。 5.7.7 线阵列和平板探测器 线阵列探测器：（线阵列探测器：（linear detector array）是指）是指射线通过转换屏转换为光（电）信号后，由线阵射线通过转换屏转换为光（电）信号后，由线阵列图像传感器接收并转化为数字信号的一种射线列图像传感器接收并

27、转化为数字信号的一种射线探测器。探测器。 硅光电二极管阵列可以有多种不同的排列方式，硅光电二极管阵列可以有多种不同的排列方式，除了普通的直线形外，还有除了普通的直线形外，还有L形、形、U形，或拱形等形，或拱形等，最新型的线阵列成像器已经能够制成曲面形状最新型的线阵列成像器已经能够制成曲面形状（例如（例如C形）来适应周向曝光的形）来适应周向曝光的X射线管辐照，从射线管辐照，从而获得曲面形状工件的全景展开图形。而获得曲面形状工件的全景展开图形。 线阵列和平板探测器 平板探测器：（平板探测器：（flat panel detector，FPD）可被称为是射线探测最为重要的技术突被称为是射线探测最为重要

28、的技术突破之一。破之一。 平板探测器是指射线通过转换屏转换为光平板探测器是指射线通过转换屏转换为光（电）信号后，由平板式二维图像探测器（电）信号后，由平板式二维图像探测器阵列接收并转化为图像数据输出的一种射阵列接收并转化为图像数据输出的一种射线探测器。线探测器。 对比：对比： 线阵列防散射容易实现线阵列防散射容易实现 平板探测器串扰，防散射困难平板探测器串扰，防散射困难1.非晶硅线阵列、平板探测器 线阵列探测器 平板探测器线阵列探测器平板探测器典型公司代表非晶硅平板探测器的公司有：非晶硅平板探测器的公司有： 德国德国Agfa公司公司 德国的德国的PerkinElmer公司公司 美国的美国的GE

29、公司公司 美国的美国的Varian Medical Systems Security & Inspection Products(瓦里安瓦里安)公司公司瓦里安公司非晶硅平板探测器型号型号PaxScan 1313PaxScan 2520E+PaxScan 4030E类型类型非晶硅型非晶硅型非晶硅型非晶硅型非晶硅型非晶硅型尺寸尺寸1313 cm19.524.4cm29.340.6cm像素间距像素间距127m127m127m极限分辨率极限分辨率3.94lp/mm3.94lp/mm3.94lp/mm帧率帧率30fps10fps15fpsA/D转换转换14bit14bit14bit最高能量最高能量160

30、keV150keV150keV2、非晶硒线阵列、平板探测器 线阵列探测器线阵列探测器 平板探测器平板探测器可在可在1417英寸英寸/3543cm的图像面积上的图像面积上使用使用25603072的探测单元矩阵的探测单元矩阵 3.CMOS平板探测器扫描器横扫过平板扫描器横扫过平板(类似文挡扫描仪类似文挡扫描仪)，在，在X射线触射线触发闪烁材料之前，对准一个要通过的窄曹，该材料发闪烁材料之前，对准一个要通过的窄曹，该材料囤积在光纤的末端。囤积在光纤的末端。3.CMOS平板探测器 由于目前由于目前CMOS的像素尺寸可以做到的像素尺寸可以做到96um或或48um ，因，因此相对于上面两种平板探测器，其分

31、辨率要好很多，可以此相对于上面两种平板探测器，其分辨率要好很多，可以达到达到10lp/mm，如美国，如美国Rad-Icon公司产品。公司产品。 2009年，年，Rad-Icon正式推出了最新的正式推出了最新的8英寸英寸10英寸英寸CMOS大面阵大面阵X-ray直接成像平板探测器直接成像平板探测器SkiaGraph10EV。 CMOS的缺点就是容易出现杂点，的缺点就是容易出现杂点， 这主要是由于电流变这主要是由于电流变化过于频繁而会产生过热的现象。化过于频繁而会产生过热的现象。 4 平板探测器的几个问题 输出饱和特性输出饱和特性：当饱和曝光量以上的强光照射到：当饱和曝光量以上的强光照射到探测器上

32、时，探测器的输出电压将出现饱和，这探测器上时，探测器的输出电压将出现饱和，这种现象称为输出饱和特性。产生输出饱和现象的种现象称为输出饱和特性。产生输出饱和现象的根本原因是光敏二极管仅能产生与积蓄一定极限根本原因是光敏二极管仅能产生与积蓄一定极限的光生信号电荷所致。的光生信号电荷所致。 暗输出特性暗输出特性：暗输出又称无照输出，系指无射线：暗输出又称无照输出，系指无射线照射时，探测器仍有微小输出的特性，输出来源照射时，探测器仍有微小输出的特性，输出来源于暗电流。于暗电流。 残像：对某像素扫描并读出其信号电荷之后，下残像：对某像素扫描并读出其信号电荷之后，下一次扫描后读出信号仍受上次遗留信号电荷影

33、响一次扫描后读出信号仍受上次遗留信号电荷影响的现象叫残像的现象叫残像(余辉余辉)。 5.7.8 探测器性能对比性能性能工业胶片工业胶片IPIP板板图像增强器图像增强器线阵列探测线阵列探测器器平板探测器平板探测器速度速度低中等低中等中等中等快快快快快快像素尺寸像素尺寸1050m1050m2520025200mm300m300m28m(28m(一般一般80-250m)80-250m)50400m50400m空间分辨空间分辨率率10-10-20lp/mm20lp/mm10lp/mm10lp/mm4-6lp/mm4-6lp/mm6-10lp/mm6-10lp/mm10lp/mm10lp/mm信噪比信噪

34、比50 - 25050 - 250100-250100-250250-2000250-2000动态范围动态范围256:1256:110000:110000:1可达可达2000:12000:1可达可达4000:14000:1100000:1100000:1适用能量适用能量10kV-32MV10kV-32MV10kV-10kV-32MV32MV1Mev1Mev20KV20KV450KV450KV15Mev15Mev投资投资/ /运运营成本营成本低低/ /高高中等中等/ /中中等等中高等中高等/ /低低中高等中高等/ /低低中高等中高等/ /低低便携性便携性高高高高中等中等中等中等中等中等可重复性可

35、重复性1 1约约5,0005,00010104 410106 610104 410106 6探测器的几个概念解释 像素（像素（piXel） 数字图像的最小组成单元。它可以用一个数表示，如数字图像的最小组成单元。它可以用一个数表示，如500万像素，也可以用一对数字表示，如万像素，也可以用一对数字表示，如1024768。像素越。像素越多，尺寸越小，图像质量的分辨率越高。多，尺寸越小，图像质量的分辨率越高。 图像灰度等级（图像灰度等级（image gray scale） 对黑白图像明暗程度的定量描述，由系统的对黑白图像明暗程度的定量描述，由系统的A/D转换器的转换器的位数决定。灰度等级是用位数决定。

36、灰度等级是用Bit（比特）来表示的，它是数（比特）来表示的，它是数字化的基本表征参数，字化的基本表征参数，1个个Bit就是就是2的的1次方，次方，8Bit就是就是256个灰度级阶（个灰度级阶（28），依次类推。），依次类推。 线对（线对（line pair） 由一根线条和一个间距组成，间距的宽度等于线条的宽度由一根线条和一个间距组成，间距的宽度等于线条的宽度。通常以每毫米宽度范围内的可识别线对数来表示图像分。通常以每毫米宽度范围内的可识别线对数来表示图像分辨率。辨率。 探测器的几个概念解释 量子检测效能量子检测效能 是射线探测器将输入射线信号转换为输出信号的效率，即是射线探测器将输入射线信号转

37、换为输出信号的效率，即输入射线剂量量子实际给予图像的百分比，也即射线量子输入射线剂量量子实际给予图像的百分比，也即射线量子的利用率。的利用率。量子检出效能反映了探测器对不同材料密度的量子检出效能反映了探测器对不同材料密度的分辨能力，它直接影响所得图像的质量。分辨能力，它直接影响所得图像的质量。 DQE=（探测器输出（探测器输出SNR 平方）平方）/（探测器输入（探测器输入SNR 平方）平方） CR片屏组合0.0CsI层平板探测器Se层平板探测器0.51.01.52.02.50.50.20.00.80.4DQE探测器的几个概念解释动态范围动态范围探测器的动态范围探测器的动态范围(即宽容即宽容度度

38、)是能够显示为信号强度不是能够显示为信号强度不同同(或常规胶片的密度不同或常规胶片的密度不同)的从最小到最大辐射强度范的从最小到最大辐射强度范围，或探测器可输出的最大围，或探测器可输出的最大灰度值与暗场（射线源关闭灰度值与暗场（射线源关闭）图像灰度平均值之比。）图像灰度平均值之比。 空间分辨率空间分辨率探测器的空间分辨率，是指探测器的空间分辨率，是指系统所能分辨的两个相邻细系统所能分辨的两个相邻细节间的最小距离。分辨率是节间的最小距离。分辨率是探测器件和系统的重要指标探测器件和系统的重要指标。空间分辨率用每毫米范围内空间分辨率用每毫米范围内的可识别线对数表示时单位的可识别线对数表示时单位为：为

39、：lp/mm；直接用两个细；直接用两个细节图像的最小间距来表示时节图像的最小间距来表示时单位是：单位是：mm。调制传递函数调制传递函数是指输出调制度与输入调制度之是指输出调制度与输入调制度之比，即，或者说，调制传递函数比，即，或者说，调制传递函数是调制度与空间频率的关系。是调制度与空间频率的关系。测试卡测量的空间分辨率带有主测试卡测量的空间分辨率带有主观性，目前国际上一般均采用调观性，目前国际上一般均采用调制传递函数表示分辨率。制传递函数表示分辨率。它能更客观、全面反映探测器的它能更客观、全面反映探测器的分辨率。分辨率。调制传递函数可用调制传递函数可用MTF曲线来表曲线来表示，横坐标表示空间频率，频率示，横坐标表示空间频率，频率越大，越大，MTF越小，当频率达到一越小，当频率达到一定值时（空间频率越高，对应的定值时（空间频率越高，对应的细节越小），细节越小），MTF趋于趋于0，表示图，表示图像线条间距小到几乎分辨不清。像线条间距小到几乎分辨不清。 012345670(Ip/mm)空间频率()直接转换方法理论值X工业 射线胶片0.1150m像素间距0.90.80.70.60.50.40.30.21.0()直接转换方法测量值()间接转换方法测量值MTF探测器的几个概念解释探测器的几个概念解释