平板探測器的原理及應用詳解演示文稿目前一頁\總數三十六頁\編于二十點優選平板探測器的原理及應用目前二頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02平板探測器通過面陣探測器，取代傳統膠片等材料。將X射線透照工件生成的圖像信號轉換成易于存儲和處理，符合一定行業標準的數字圖像。相對于線陣探測器提高圖像的讀出速度減少X線曝光時間線陣掃描探測器平板探測器目前三頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02平板探測器的應用目前四頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02平板探測器的典型結構目前五頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02典型的平板型DR組成X線高壓發生器產生高壓（高壓，燈絲，高壓整流，交換閘）X線球管產生X射線準直器減少散射線控制照射野平板探測器將X射線轉換成已處理的電信號圖像后處理系統A/D轉換，圖像預處理，圖像重建等目前六頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02平板探測器的種類直接能量轉換形非晶態硒（AmorphousSelenium，a-Se）間接能量轉換形

非晶態硅（AmorphousSelenium，a-Si+碘化銫(CsI)/硫氧化釓(gá)(GdOS/Gd2O2S)CCD目前七頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02直接型-非晶態硒典型結構： ①非晶硒層（a-Se）

光電導材料 ②薄膜半導體陣列 （ThinFilmTransistorarray，TFT）尺寸數十厘米目前八頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02非晶硒型成像原理向非晶硒層加正向偏置電壓（0-5kv），即預置初始狀態。X射線照射,非晶硒層產生電子、空穴對在外加電場下產生電流，并在TFT層存儲電荷。讀出TFT層存儲的電荷，放大并經過A/D轉換后輸出到計算機。所有電荷信號被讀取后，消除殘余電荷，恢復到初始狀態。X射線目前九頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02非晶硒平板探測器的特點直接進行光電轉換沒有散射，清晰度要高物理性能穩定介電常數低電阻率高暗電流小光電吸收效率高光電導效率隨X射線強度增大而增大

目前十頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02直接型-非晶態硒美國Hologic公司DirectRay產品指標成像范圍35cmx43cm像素數量3560x3072像素尺寸139μm空間分辨率3.6Lp/mm成像時間5-7s曝光周期30s像素深度14bitSonialvisionSnfire指標成像范圍43cmx43cm像素數量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\總數三十六頁\編于二十點2012-02間接型-非晶態硅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\總數三十六頁\編于二十點2012-02間接型-非晶態硅基本工作過程原理：a：入射的X射線圖像經碘化銫閃爍晶體轉換為可見光圖像，b：可見光圖像由下一層的非晶硅光電二極管陣列轉換為電荷圖像c：對電荷信號逐行取出，轉換為數字信號，再傳送至計算機，從而形成X射線數字圖像閃爍體層非晶硅陣列集成電路讀出板列驅動板X射線目前十三頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02閃爍體和熒光體能將在X線照射下激發出可見光的發光晶體物質統稱閃爍體或熒光體，熒光是指在X線激發停止后持續（<10-8s）發光的過程閃爍是指單個高能粒子在閃爍體上瞬時激發的閃光脈沖目前十四頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02間接型-閃爍體：硫氧化釓作用：將X射線光子轉化成可見光光子發射特點： 成像速度快 性能穩定 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的CXDI系列也是唯一能實現移動的X射線探測器目前十五頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02間接型-閃爍體：碘化銫用碘化銫作為光電裝換的介質碘化銫（CsI:T1閃爍體）

連續排列、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\總數三十六頁\編于二十點2012-02非晶硒與碘化銫吸收系數隨著非晶硒厚度的提升（500μm到700μm）對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都隨之下降。目前十七頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02間接型-閃爍體硫氧化釓碘化銫非晶硅響應2種閃爍體的光譜特性和非晶硅的響應特性

目前十八頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02間接型-閃爍體①碘化銫和硫化釓發射光譜與a-Si光電二極管量子效率譜均以波長550nm處出現峰值且具有很好的匹配關系。

②使用CsI做涂層的探測器轉換效率比硫氧化釓涂層高。可見光目前十九頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02CCD探測器反射式目前二十頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02CCD探測器直射式光纖式

CCD尺寸小，一般為3-5cm2閃爍體一般為碘化銫光學纖維

CCD芯片閃爍體一般為碘化銫光學透鏡

CCD芯片目前二十一頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02CCD探測器工作原理①采用閃爍體將X線能量轉換為可見熒光②采用反射/透鏡/光纖進行縮小并傳入CCD③產生光生電子，電子數與光子數成正比。并以電荷形式存入存儲裝置④讀取電荷信號，經放大、A/D等處理后生成數字信號目前二十二頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02CCD型和CMOS型CCDCMOS沒有電荷轉移功能，需要經過X-Y選址電路。PD：產生蓄積電荷MOS-Fet：控制讀出目前二十三頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02平板探測器類型的選擇觀察和區分不同組織的密度，因此對密度分辨率的要求比較高。宜使用非晶硅平板探測器的DR，這樣DQE比較高，容易獲得較高對比度的圖像需要對細節要有較高的顯像，對空間分辨率的要求很高，因此宜采用非晶硒平板探測器的DR，以獲得高空間分辨率的圖像。目前二十四頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02平板探測器的主要參數DQE---DetectiveQuantumEfficiency

量子探測效率SR---SpatialResolution

空間分辨率MTF---ModulationTransferFunction

調制傳遞函數S/N---SignaltoNoiseratio

信噪比

目前二十五頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02量子探測效率-DQE定義：探測器（增感屏，膠片，IP,FPD)探測到的光量子與發射到探測器上的量子數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表示，一般為百分數。

DQE=

目前二十六頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02量子探測效率-DQE其中G是探測器的增益，Φ是單位面積的X射線探測器輸入的量子MTF是調制傳遞函數，NPS是噪聲功率譜。另一種計算方法：目前二十七頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02空間分辨率空間分辨率是指圖像每個像素點的大小特征是調制傳遞函數MTF目前二十八頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02調制傳遞函數（MTF）MTF為探測器對比度空間頻率轉移函數通常用來表示探測器對于圖像細節的分辨能力在系統應用的空間頻率范圍內MTF值越高則空間頻率特性越好，對于影像系統來說可以獲得更好的圖像對比度。目前二十九頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02調制傳遞函數（MTF）MTF對比

500μm層厚結構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\總數三十六頁\編于二十點2012-02調制傳遞函數（MTF）空間頻率優化通過濾波器改善調制傳遞函數目前三十一頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02調制傳遞函數（MTF）一種便于理解的MTF的圖解方法目前三十二頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02噪聲平板探測器的噪聲主要來源于兩個方面：

a：探測器電子學噪聲（小）

b：X射線圖像量子噪聲RQA5測試標準下一個大小為150μm的像素通常可以吸收1400個X光子，此時量子噪聲約為37個X光子，而讀出噪聲則僅相當于3—5個X光子目前三十三頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02其他參數記憶效應(memoryeffect)表示圖像殘留的參數，通常用兩個參量來表示殘留因子的變化一次曝光20S后記憶效應(Short-termmemoryeffect20s)如：0.1%一次曝光60S后記憶效應(Short-termmemoryeffect60s)如：0.02%靈敏度（Sensitivity）響應度一定光譜范圍內，單位曝光量的輸出信號X射線吸收率X射線－可見光轉換系數填充系數光電二極管光電轉換系數

目前三十四頁\總數三十六頁\編于二十點2012-02其他參數線性(Linearity)最大的線性劑量(X-raymaximumlineardose)：表示探測器可達到線性度要求的劑量范圍上限非線性度(Non-linearity)：用百分比來表示在０－Ｄmax最大的線性劑量之間