平板探测器的原理及应用课件.ppt
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- 关 键 词:
- 平板 探测器 原理 应用 课件
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1、2012-02平板探测器的原理及应用平板探测器的原理及应用2012-02主要内容主要内容 平板探测器的概念 非晶硅平板探测器 非晶硒平板探测器 CMOS平板探测器 平板探测器的指标与评价2012-02平板探测器平板探测器 通过面阵探测器,取代传统胶片等材料。 将X射线透照工件生成的图像信号转换成易于存储和处理,符合一定行业标准的数字图像。 相对于线阵探测器 提高图像的读出速度 减少X线曝光时间线阵扫描探测器平板探测器2012-02平板探测器的应用平板探测器的应用2012-02平板探测器的典型结构平板探测器的典型结构2012-02典型的平板型典型的平板型DR组成组成 X线高压发生器 产生高压(高
2、压,灯丝,高压整流,交换闸) X线球管 产生X射线 准直器 减少散射线控制照射野 平板探测器 将X射线转换成已处理的电信号 图像后处理系统 A/D转换,图像预处理,图像重建等2012-02平板探测器的种类平板探测器的种类 直接能量转换形非晶态硒(Amorphous Selenium,a-Se) 间接能量转换形 非晶态硅(Amorphous Selenium,a-Si+碘化铯(CsI) /硫氧化钆(g)( GdOS/Gd2O2S)CCD 2012-02直接型直接型-非晶态硒非晶态硒典型结构:非晶硒层(a-Se) 光电导材料薄膜半导体阵列(Thin Film Transistor array,TF
3、T) 尺寸数十厘米2012-02非晶硒型成像原理非晶硒型成像原理 向非晶硒层加正向偏置电压(0-5kv),即预置初始状态。 X射线照射,非晶硒层产生电子、空穴对在外加电场下产生电流,并在TFT层存储电荷。 读出TFT层存储的电荷,放大并经过A/D转换后输出到计算机。 所有电荷信号被读取后,消除残余电荷,恢复到初始状态。X射线2012-02非晶硒平板探测器的特点非晶硒平板探测器的特点 直接进行光电转换没有散射,清晰度要高 物理性能稳定 介电常数低 电阻率高 暗电流小 光电吸收效率高 光电导效率随X射线强度增大而增大2012-02直接型直接型-非晶态硒非晶态硒 美国Hologic公司Direct
4、Ray产品指标成像范围35cm x43cm像素数量3560 x3072像素尺寸139m空间分辨率3.6Lp/mm成像时间5-7s曝光周期30s像素深度14bitSonialvision Snfire指标成像范围43cm x43cm像素数量2880 x2880像素尺寸150m空间分辨率3.3Lp/mm快速R/F切换 0.5s像素深度14bit 日本岛津公司2012-02间接型间接型-非晶态硅非晶态硅闪烁体或荧光体层 +非晶硅层(a-Si) (具有光电二极管作用) + TFT阵列2012-02间接型间接型-非晶态硅非晶态硅基本工作过程原理:a:入射的X射线图像经碘化铯闪烁晶体转换为可见光图像,b:
5、可见光图像由下一层的非晶硅光电二极管阵列转换为电荷图像c:对电荷信号逐行取出,转换为数字信号,再传送至计算机,从而形成X射线数字图像闪烁体层非晶硅阵列集成电路读出板列驱动板X射线2012-02闪烁体和荧光体闪烁体和荧光体 能将在X线照射下激发出可见光的发光晶体物质统称闪烁体或荧光体, 荧光是指在X线激发停止后持续(10-8s)发光的过程 闪烁是指单个高能粒子在闪烁体上瞬时激发的闪光脉冲2012-02间接型间接型-闪烁体:硫氧化钆闪烁体:硫氧化钆 作用:将X射线光子转化成可见光光子发射特点:成像速度快性能稳定成本较低 层状排布(散射线造成的不清晰度较大) 主要有日本佳能生产的CXDI系列也是唯一
6、能实现移动的X射线探测器2012-02间接型间接型-闪烁体:碘化铯闪烁体:碘化铯 用碘化铯 作为光电装换的介质碘化铯(CsI:T1闪烁体) 连续排列、针状 直径约为6-7m 厚度为500-600m 外围用 铊包裹 减少漫射2012-02非晶硒与碘化铯吸收系数非晶硒与碘化铯吸收系数 随着非晶硒厚度的提升(500m到700m)对X光的吸收率也随之上升 资料中介绍:碘化铯厚度的的增加,吸收系数上升,但图像分辨率下降。 随X射线能量增高,非晶硒和碘化铯的吸收系数都随之下降。2012-02间接型间接型-闪烁体闪烁体硫氧化钆碘化铯非晶硅 响应2种闪烁体的光谱特性和非晶硅的响应特性 2012-02间接型间接
7、型-闪烁体闪烁体 碘化铯和硫化钆发射光谱与a-Si光电二极管量子效率谱均以波长550nm处出现峰值且具有很好的匹配关系。 使用CsI做涂层的探测器转换效率比硫氧化钆涂层高。可见光2012-02CCD探测器探测器 反射式2012-02CCD探测器探测器 直射式 光纤式 CCD尺寸小,一般为3-5cm2闪烁体一般为碘化铯 光学纤维 CCD芯片闪烁体一般为碘化铯 光学透镜 CCD芯片2012-02CCD探测器工作原理探测器工作原理 采用闪烁体将X线能量转换为可见荧光 采用反射/透镜/光纤进行缩小并传入CCD 产生光生电子,电子数与光子数成正比。并以电荷形式存入存储装置 读取电荷信号,经放大、A/D等
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