CCD探测器及平板探测器
CCD-DR与平板DR的区别(经典讨论精华版)
影像学专家：1、CCD DR实际上就是一个高分辨率数码相机，内部结构有一个超大的光学镜头和CCD相机，采集平板与飞利浦、西门子DR一样都是碘化铯柱状晶体，根本没有什么影像增强器，拍片和脉冲透视是不同的方式，拍片用影像增强器没有任何意义，而实际上最好的影像增强器造价高达三十多万，比佳能的平板探测器还贵，请飞利浦、西门子、GE、柯达、岛津等厂家所谓的“专业技术人员”不要再拿这些谬论来蒙骗我们的放射科医生。
2、CCD DR与碘化铯非晶硅平板DR相比，从理论上来说成像质量应该是要差点的。
因为碘化铯非晶硅平板DR的成像是1:1对称的，没有光学传导的过程，信号衰减较少，而CCD DR由于CCD制造工艺的问题，必须采用光学系统来传导信号，信号衰减客观存在，如果想做到和碘化铯非晶硅平板DR一样的图像质量，必须采用感光度更高的超大口径光学镜头、更高分辨率的CCD相机、碘化铯采集平板和更先进的图像处理技术，而这些都是需要付出很大的成本代价的，目前优质的CCD DR的材料成本实际上要比平板探测器更高。
3、平板探测器的材料成本实际上并不高，由于非晶硅光电管阵列和碘化铯都是自己生产，因此实际上成本只有十万元人民币左右，而卖给中国用户的价格高达五十万元人民币，其中最关键的原因在于技术垄断，目前能够生产大面阵DR探测器的厂家主要有TREXELL（泰雷兹、西门子、飞利浦合资）、瓦里安、佳能，韩国三星和日本东芝也有产品面世但是还在测试中，所谓的非晶硅光电管阵列其实和我们日常的液晶显示器里的非晶硅光电管阵列是一样的产品，只是成像过程相反，目前国际上一块17英寸的医用非晶硅光电管阵列板价格大约为2000美金，只要由台湾厂家代工，只是技术不够成熟。
碘化铯非晶硅平板的成本构成很大程度来自于碘化铯晶体，但是原材料就高达数万元人民币。
很多时候我们中国人是很悲哀的，总是为外国人的技术垄断买单，就拿医药行业的药品来说，国外最新推出的新药材料成本只有几块钱人民币，可是卖给中国人则高达数百元人民币，而我们的中国业务员和给了费用的医生还要给他们唱颂歌。
ccd探测器原理
ccd探测器原理
CCD（Charge-Coupled Device）探测器原理是一种用于光电信
号转换的电子器件。
它由许多光敏感的电荷耦合元件（pixel）组成，每个元件包含一个反型沟道结和一个储存结构。
以下将详细描述CCD探测器的工作原理。
当光照射在CCD探测器上时，光子会激发出电子。
这些电子
会在反型沟道结中形成电荷包。
当控制电压施加在沟道结上时，电荷包将开始移动，通过耦合电容传输到储存结构中。
在传输过程中，控制信号会按顺序把电荷包从一个元件传输到相邻的元件。
这种传输的原理可以实现像素之间的电荷耦合。
这样，整个图像的电荷包就可以顺序传输到最后的读出电路中。
在读出电路中，电荷包会被转换成电压信号。
这个过程涉及到将电荷包转移成电流，然后使用放大器将电流转换为电压。
最终，读出电路会根据电压信号来生成数字图像。
CCD探测器的工作原理基于电荷耦合的方式，其优点是输入
信号与输出信号之间的联系非常直接。
通过这种工作原理，CCD探测器可以实现高灵敏度和低噪声的图像检测。
总结起来，CCD探测器原理是通过将光信号转换为电荷包并
利用电荷耦合的方式传输和读出，进而实现对图像的检测。
这种工作原理使得CCD探测器在光电信号转换方面具有优秀的
性能。
非晶硅平板与非晶硒的区别
DDR的核心部分是平板探测器。
可以概括的说，它是一种采用半导体技术，将X线能量直接转换为电信号，产生X线图像的检测器。
平板探测器可以取代现在的所有类型的X线检测器，如电视影像增强系统。
它最突出的特点就是输出的是高质量的数字化影像。
在直接转换类型中，其制传递函数（MTF）特点较图像屏幕系统好，敏感性则可与电视增强系统相比。
平板探测器的发展和进一步完善将可逐步取代传统的X线探测装置。
1、平板探测器的类型大致可分为CCD型和非晶硅型、非晶硒型。
CCD型平板探测器的主要原理是光信号由探测器内的CCD接受，读出并形成数字图像。
2、非晶硅类型的平板探测器，它的核心是由非晶硅和薄膜晶体管构成的矩阵板，矩阵板的每一个单元包含一个存储电容和非晶硅的场效应管。
整个数字矩阵封装在一个像“片夹”的盒里，它主要由闪烁层或硒层、矩阵板和玻璃衬底、读出线路等组成。
其好的密度及空间分辨力代表了目前发展的主要方向。
碘化铯（cesium iodide,CsI）具有高X线接收和可视光子产量。
因为铯具有高原子序数，它是X线接收器的最佳选择材料，所以这种金属对于输入的X线非常适用。
产生每个光子需要20~25电子伏。
搀入铯CsI激发出550nm的光，正是非晶硅光谱灵敏度的峰值。
3、以硒作为光导材料，有两个原因：①光敏电阻自身具有的高分辨力特性；②用更厚的光导吸收层,可获得更高的X线灵敏度.硒可以直接将X线能量转换为电信号,硒光电导层被X线照射后产生的电子——空穴对在6KV偏移电压下被电场分离，被每个像素单元收集并转换成X线数字影像的数据。
矩阵板包括薄膜三极管（thin-film transistor,TFT）储能电容和集电器，其上沉积着无定型硅层，厚约500µm。
诸多像素（139×139µm）被安排为二维矩阵，按行设门控线。
TFT像素的大小直接决定图像的空间分辨力，每一个像素具有电荷接收电极，信号存储电容及信号传输器，通过数据网与扫描电路连接。
CCD探测器和平板探测器
CCD探测器CCD探测器产品特点1) 反射式单CCD，大面阵设计像素矩阵4K×4K，1700万像素，极限空间分辨率可达到4.6lp/mm。
2) 17×17英寸成像面积,完全满足临床检查需要。
3) CCD防X射线辐射设计,图像质量长期可靠一致，使用成本大幅降低。
主要技术参数有效视野：17英寸x17英寸/ 17英寸x14英寸像素填充系数：100%像素矩阵：4kx4k，3kx3k像素尺寸：108um /140um电源要求：220V AC 10A 50Hz一、电荷耦合器件(ChargeCoupledDevices),简称CCD。
CCD的最基本单元MOS电容器是构成CCD的最基本单元是，它是金属—氧化物—半导体（MOS）器件中结构最为简单的。
CCD原理：1、信号电荷的产生：CCD工作过程的第一步是电荷的产生。
CCD可以将入射光信号转换为电荷输出，依据的是半导体的内光电效应（也就是光生伏特效应）。
2、信号电荷的存储:CCD工作过程的第二步是信号电荷的收集，就是将入射光子激励出的电荷收集起来成为信号电荷包的过程。
3、信号电荷的传输（耦合）：CCD工作过程的第三步是信号电荷包的转移，就是将所收集起来的电荷包从一个像元转移到下一个像元，直到全部电荷包输出完成的过程。
图示为CCD成像区的一小部分（几个像素）。
图像区中这个图案是重复的。
4、信号电荷的检测：CCD工作过程的第四步是电荷的检测，就是将转移到输出级的电荷转化为电流或者电压的过程。
输出类型主要有以下三种：；1）电流输出；2）浮置栅放大器输出；3）浮置扩散放大器输出。
测量过程由复位开始，复位会把前一个电荷包的电荷清除掉。
电荷输送到相加阱。
此时，V out 是参考电平。
在这个期间，外部电路测量参考电平。
二、CCD的基本原理1、CCD的工作过程示意图2、基本原理（1）CCD的MOS结构CCD图像传感器是按一定规律排列的MOS（金属—氧化物—半导体）电容器组成的阵列,其构造如图39所示。
探测器分类
一、平板DR20世纪90年代后期薄膜晶体管(TFT)技术的出现，很快被应用于DR平板探测器的研制上，并取得突破性进展，随后相继出现了多种类型的平板X射线摄影探测器(FPD)。
平板探测器技术的出现时医学X射线摄影技术的又一次革命。
它的高对比度分辨率、高动态范围、丰富的图像处理功能将X射线的数字时代带入了一个新的高度。
目前主流的平板DR按其探测材料分为三大类，非晶硅、非晶硒和CMOS。
1、非晶硅平板探测器主要由闪烁体、以非晶硅为材料的光电二极管电路和底层TFT电荷信号读出电路组成。
工作时X射线光子激发闪烁体曾产生荧光，荧光的光谱波段在550nm左右，这正是非晶硅的灵敏度峰值。
荧光通过针状晶体传输至非晶硅二极管阵列，后者接受荧光信号并将其转换为电信号，信号送到对应的非晶硅薄膜晶体管并在其电容上形成存储电荷，由信号读出电路并送计算机重建图像。
2、非晶硒平板探测器非晶硒和非晶硅的主要区别在于没有使用闪烁体，而是通过非晶硒材料直接将X 射线转变为电信号，减少了中间环节，因此图像没有几何失真，大大提高了图像质量。
但其也有些缺憾，如对环境要求高（温度范围小，容易造成不可逆的损坏），存在疵点（区域）等，另外由于探测器暴露在X射线下，其抗射线损坏的能力相对较差。
此外，在提高DDR的响应时间时需要克服一定的技术障碍，而且成本较高。
3、 CMOS平板探测器和上面的非晶硅比较，CMOS平板探测器的探测材料为CMOS，由于目前CMOS的像素尺寸可以做到96um或48um，因此相对于上面两种，其分辨率要好很多，可以达到10lp/mm，如美国Rad-Icon公司产品。
可广泛应用于对分辨率要求较高的工业无损检测、医学影像及小动物CT等领域二、CCD DRCCD平面传感器成像方式是先把入射X射线经闪烁体转换为可见光，然后通过镜头或光纤锥直接耦合到CCD芯片上，由CCD芯片将可见光转换为电信号，并得到图像。
CCD平面数字成像技术在20世纪90年代中期就推入了市场，最近几年有了如下几个方面的改进和提高，将更有利于其的发展。
CCD探测器简介
CCD简介英文全称：Charge-coupled Device，中文全称：电荷耦合元件。
可以称为CCD图像传感器,也叫图像控制器。
CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为数字信号。
CCD上植入的微小光敏物质称作像素（Pixel）。
一块CCD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。
CCD的作用就像胶片一样，但它是把光信号转换成电荷信号。
CCD上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，并将光信号转变成电信号，经外部采样放大及模数转换电路转换成数字图像信号。
此外，CCD还是蜂群崩溃混乱症的简称。
CCD图像传感器可直接将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。
其显著特点是：1.体积小重量轻；2.功耗小，工作电压低，抗冲击与震动，性能稳定，寿命长；3.灵敏度高，噪声低，动态范围大；4.响应速度快，有自扫描功能，图像畸变小，无残像；5.应用超大规模集成电路工艺技术生产，像素集成度高，尺寸精确，商品化生产成本低。
因此，许多采用光学方法测量外径的仪器，把CCD器件作为光电接收器。
CCD工作原理CCD从功能上可分为线阵CCD和面阵CCD两大类。
线阵CCD通常将CCD内部电极分成数组，每组称为一相，并施加同样的时钟脉冲。
所需相数由CCD芯片内部结构决定，结构相异的CCD可满足不同场合的使用要求。
线阵CCD有单沟道和双沟道之分，其光敏区是MOS电容或光敏二极管结构，生产工艺相对较简单。
它由光敏区阵列与移位寄存器扫描电路组成，特点是处理信息速度快，外围电路简单，易实现实时控制，但获取信息量小，不能处理复杂的图像（线阵CCD如右图所示）。
面阵CCD的结构要复杂得多，它由很多光敏区排列成一个方阵，并以一定的形式连接成一个器件，获取信息量大，能处理复杂的图像。
一、平板DR与CCD DR综合比较<一>、探测系统成像原理：1、平板探测器平板探测器构成的DR主要分为两种:一种是非晶硅平板探测器,属于间接能量转换方式；另一种是非晶硒平板探测器,属于直接能量转换方式。
CMOS平板探测器与非晶硅平板探测器
CMOS平板探测器与⾮晶硅平板探测器前⾔在C形臂X射线机中，早期的探测器都是影像增强器。
在2000年，⾮晶硅平板探测器最早在⼤C上开始应有，很快就完全取代了增强器。
但直到2006年才出现在移动C形臂上，直到2012年，全球⼀共才卖出去2百台平板移动C形臂，在全球移动C形臂的装机中只占0.4%。
主要还是因为⾮晶硅平板的低剂量DQE差，在脊柱成像上和影像增强器相⽐差很多。
在2010年前后，CMOS平板探测器开始在Mini C形臂上得到应⽤。
CMOS探测器的低剂量DQE⽐影像增强器⾼，在图像质量上⾼于⾮晶硅平板和影像增强器。
但是由于价格昂贵，由⼀⽚8英⼨晶圆制作的⼩尺⼨（13cmx13cm、15cmx12cm）的CMOS探测器最早是⽤在⼯业探伤、⽛科成像以及mini C形臂领域。
随着技术的进步，⼤约在2016年，20cm和30cm⼤尺⼨CMOS探测器才由GE OEC开始⽤到移动C形臂上。
现在⼀块20cm的⾮晶硅平板探测器价格已经⾮常接近⼀个影像增强器配上⼀个主流的百万像素CCD相机价格。
⾮晶硅平板探测器尽管低剂量DQE差，在脊柱成像上不如增强器。
⼀台⾮晶硅平板C臂的成本和⼀台影像增强器C臂成本差不多，但是售价⾮常⾼。
在2019年，两⼤影像增强器供商之⼀的法国泰雷兹公司宣布停产影像增强器，吹响了⽤平板探测器全⾯取代影像增强器的号⾓；同时，在利益驱动下，许多公司⼀起推动，⾮晶硅平板C形臂在国内开始普及。
CMOS平板探测器价钱昂贵，相同尺⼨的CMOS平板探测器价格是⾮晶硅平板探测器的3-4倍，⼀开始只有少部分⼚家使⽤，最近越来越多的⼤⼚采⽤CMOS探测器，例如GE的晶智和晶锐、西门⼦的Spin和Cios Alpha、奇⽬的多款C臂、还有联影的C形臂等等。
CMOS平板探测器和⾮晶硅平板探测器相⽐，具有低剂量DQE⾼（⽂献1、⽂献4)、可以全分辨率下获得全帧率图像(⽂献3）、拖尾⼩（⽂献2）。
由西门⼦公司和霍普⾦斯医学院合作的研究（⽂献6），对⽐了30cm的CMOS探测器和⾮晶硅探测器在透视成像和3D成像上的性能：CMOS探测器的噪声⽐⾮晶硅探测器低2-3倍；单帧剂量低于50nGy时，CMOS的DQE更⾼。
CCD探测器及平板探测器
CCD探测器CCD探测器产品特点1) 反射式单CCD，大面阵设计像素矩阵4K×4K，1700万像素，极限空间分辨率可达到4.6lp/mm。
2) 17×17英寸成像面积,完全满足临床检查需要。
3) CCD防X射线辐射设计,图像质量长期可靠一致，使用成本大幅降低。
主要技术参数有效视野：17英寸x17英寸/ 17英寸x14英寸像素填充系数：100%像素矩阵：4kx4k，3kx3k像素尺寸：108um /140um电源要求：220V AC 10A 50Hz一、电荷耦合器件(ChargeCoupledDevices),简称CCD。
CCD的最基本单元MOS电容器是构成CCD的最基本单元是，它是金属—氧化物—半导体（MOS）器件中结构最为简单的。
CCD原理：1、信号电荷的产生：CCD工作过程的第一步是电荷的产生。
CCD可以将入射光信号转换为电荷输出，依据的是半导体的内光电效应（也就是光生伏特效应）。
2、信号电荷的存储:CCD工作过程的第二步是信号电荷的收集，就是将入射光子激励出的电荷收集起来成为信号电荷包的过程。
3、信号电荷的传输（耦合）：CCD工作过程的第三步是信号电荷包的转移，就是将所收集起来的电荷包从一个像元转移到下一个像元，直到全部电荷包输出完成的过程。
图示为CCD成像区的一小部分（几个像素）。
图像区中这个图案是重复的。
4、信号电荷的检测：CCD工作过程的第四步是电荷的检测，就是将转移到输出级的电荷转化为电流或者电压的过程。
输出类型主要有以下三种：；1）电流输出；2）浮置栅放大器输出；3）浮置扩散放大器输出。
测量过程由复位开始，复位会把前一个电荷包的电荷清除掉。
电荷输送到相加阱。
此时，V out 是参考电平。
在这个期间，外部电路测量参考电平。
二、CCD的基本原理1、CCD的工作过程示意图2、基本原理（1）CCD的MOS结构CCD图像传感器是按一定规律排列的MOS（金属—氧化物—半导体）电容器组成的阵列,其构造如图39所示。
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CCD探测器CCD探测器产品特点1) 反射式单CCD,大面阵设计像素矩阵4K×4K,1700万像素,极限空间分辨率可达到4、6lp/mm。
2) 17×17英寸成像面积,完全满足临床检查需要。
3) CCD防X射线辐射设计,图像质量长期可靠一致,使用成本大幅降低。
主要技术参数有效视野:17英寸x17英寸/ 17英寸x14英寸像素填充系数:100%像素矩阵:4kx4k,3kx3k像素尺寸:108um /140um电源要求:220V AC 10A 50Hz一、电荷耦合器件(ChargeCoupledDevices),简称CCD。
CCD的最基本单元MOS电容器就是构成CCD的最基本单元就是,它就是金属—氧化物—半导体(MOS)器件中结构最为简单的。
CCD原理:1、信号电荷的产生:CCD工作过程的第一步就是电荷的产生。
CCD可以将入射光信号转换为电荷输出,依据的就是半导体的内光电效应(也就就是光生伏特效应)。
2、信号电荷的存储:CCD工作过程的第二步就是信号电荷的收集,就就是将入射光子激励出的电荷收集起来成为信号电荷包的过程。
3、信号电荷的传输(耦合):CCD工作过程的第三步就是信号电荷包的转移,就就是将所收集起来的电荷包从一个像元转移到下一个像元,直到全部电荷包输出完成的过程。
图示为CCD成像区的一小部分(几个像素)。
图像区中这个图案就是重复的。
4、信号电荷的检测:CCD工作过程的第四步就是电荷的检测,就就是将转移到输出级的电荷转化为电流或者电压的过程。
输出类型主要有以下三种:;1)电流输出;2)浮置栅放大器输出;3)浮置扩散放大器输出。
测量过程由复位开始,复位会把前一个电荷包的电荷清除掉。
电荷输送到相加阱。
此时,V out 就是参考电平。
在这个期间,外部电路测量参考电平。
二、CCD的基本原理1、CCD的工作过程示意图2、基本原理(1)CCD的MOS结构CCD图像传感器就是按一定规律排列的MOS(金属—氧化物—半导体)电容器组成的阵列,其构造如图39所示。
在P型或N型硅衬底上生长一层很薄(约120nm)的二氧化硅,再在二氧化硅薄层上依次序沉积金属或掺杂多晶硅电极(栅极),形成规则的MOS电容器阵列,再加上两端的输入及输出二极管就构成了CCD芯片。
当向SiO2表面的电极加正偏压时,P型硅衬底中形成耗尽区(势阱),耗尽区的深度随正偏压升高而加大。
其中的少数载流子(电子)被吸收到最高正偏压电极下的区域内(如图中Ф1极下),形成电荷包(势阱)。
对于N型硅衬底的CCD器件,电极加正偏压时,少数载流子为空穴。
(2)CCD芯片的构造每个光敏元(像素)对应有三个相邻的转移栅电极1、2、3,所有电极彼此间离得足够近,以保证使硅表面的耗尽区与电荷的势阱耦合及电荷转移。
所有的1电极相连并施加时钟脉冲φ1,所有的2、3也就是如此,并施加时钟脉冲φ2、φ3。
这三个时钟脉冲在时序上相互交迭。
电荷转移的控制方法,非常类似于步进电极的步进控制方式。
也有二相、三相等控制方式之分。
(3)线型CCD图像传感器线型CCD图像传感器由一列光敏元件与一列CCD并行且对应的构成一个主体,在它们之间设有一个转移控制栅。
在每一个光敏元件上都有一个梳状公共电极,由一个P型沟阻使其在电气上隔开。
当入射光照射在光敏元件阵列上,梳状电极施加高电压时,光敏元件聚集光电荷,进行光积分,光电荷与光照强度与光积分时间成正比。
在光积分时间结束时,转移栅上的电压提高(平时低电压),与CCD对应的电极也同时处于高电压状态。
然后,降低梳状电极电压,各光敏元件中所积累的光电电荷并行地转移到移位寄存器中。
当转移完毕,转移栅电压降低,梳妆电极电压回复原来的高电压状态,准备下一次光积分周期。
同时,在电荷耦合移位寄存器上加上时钟脉冲,将存储的电荷从CCD中转移,由输出端输出。
这个过程重复地进行就得到相继的行输出,从而读出电荷图形。
(4)面型CCD图像传感器面型CCD图像传感器由感光区、信号存储区与输出转移部分组成。
图(a)所示结构由行扫描电路、垂直输出寄存器、感光区与输出二极管组成。
行扫描电路将光敏元件内的信息转移到水平(行)方向上,由垂直方向的寄存器将信息转移到输出二极管,输出信号由信号处理电路转换为视频图像信号。
这种结构易于引起图像模糊。
面型CCD图像传感器结构图(b)所示结构增加了具有公共水平方向电极的不透光的信息存储区。
在正常垂直回扫周期内,具有公共水平方向电极的感光区所积累的电荷同样迅速下移到信息存储区。
在垂直回扫结束后,感光区回复到积光状态。
在水平消隐周期内,存储区的整个电荷图像向下移动,每次总就是将存储区最底部一行的电荷信号移到水平读出器,该行电荷在读出移位寄存器中向右移动以视频信号输出。
当整帧视频信号自存储移出后,就开始下一帧信号的形成。
该CCD结构具有单元密度高、电极简单等优点,但增加了存储器。
图(c)所示结构就是用得最多的一种结构形式。
它将图(b)中感光元件与存储元件相隔排列。
即一列感光单元,一列不透光的存储单元交替排列。
在感光区光敏元件积分结束时,转移控制栅打开,电荷信号进入存储区。
随后,在每个水平回扫周期内,存储区中整个电荷图像一次一行地向上移到水平读出移位寄存器中。
接着这一行电荷信号在读出移位寄存器中向右移位到输出器件,形成视频信号输出。
这种结构的器件操作简单,但单元设计复杂,感光单元面积减小,图像清晰。
目前,面型CCD图像传感器使用得越来越多,所能生产的产品的单元数也越来越多,最多已达1024×1024像元。
我国也能生产512×320像元的面型CCD图像传感器。
三、CCD传感器的结构类型1、按照像素排列方式的不同,可以将CCD分为线阵与面阵两大类(1)线阵CCD单沟道线阵CCD:转移次数多、效率低。
只适用于像素单元较少的成像器件。
双沟道线阵CCD:转移次数减少一半,它的总转移效率也提高为原来的两倍。
线阵CCD每次扫描一条线,为了得到整个二维图像的视频信号,就必须用扫描的方法实现。
(2)面阵CCD按照一定的方式将一维线阵CCD的光敏单元及移位寄作器排列成二维阵列。
就可以构成二维面阵CCD。
面阵CCD同时曝光整个图像常用面阵CCD尺寸系列平板探测器DR平板探测器常识一、非晶硒与非晶硅平板探测器的区别在数字化摄片中,X线能量转换成电信号就是通过平板探测器来实现的,所以平板探测器的特性会对DR图像质量产生比较大的影响。
1、DR平板探测器可以分为两种:非晶硒平板探测器与非晶硅平板探测器,从能量转换的方式来瞧,前者属于直接转换平板探测器,后者属于间接转换平板探测器。
2、非晶硒平板探测器非晶硒平板探测器主要由非晶硒层TFT构成。
入射的X射线使硒层产生电子空穴对,在外加偏压电场作用下,电子与空穴对向相反的方向移动形成电流,电流在薄膜晶体管中形成储存电荷。
每一个晶体管的储存电荷量对应于入射X射线的剂量,通过读出电路可以知道每一点的电荷量,进而知道每点的X线剂量。
由于非晶硒不产生可见光,没有散射线的影响,因此可以获得比较高的空间分辨率。
3、非晶硅平板探测器非晶硅平板探测器由碘化铯等闪烁晶体涂层与薄膜晶体管或电荷耦合器件或互补型金属氧化物半导体构成。
它的工作过程一般分为两步,首先闪烁晶体涂层将X线的能量转换成可见光;其次TFT或者CCD,或CMOS将可见光转换成电信号。
由于在这过程中可见光会发生散射,对空间分辨率产生一定的影响。
4、不同平板探测器的比较平板探测器成像质量的性能指标主要有两个:量子探测效率与空间分辨率。
量子探测效率DQE决定了平板探测器对不同组织密度差异的分辨能力;而空间分辨率决定了对组织细微结构的分辨能力。
(1)影响DQE的因素主要有两个方面:闪烁体的涂层与晶体管。
常见的闪烁体涂层材料有两种:碘化铯与硫氧化钆。
碘化铯将X线转换成可见光的能力比硫氧化钆强但成本比较高;将碘化铯加工成柱状结构,可以进一步提高捕获X线的能力,并减少散射光。
使用硫氧化钆做涂层的探测器成像速度快,性能稳定,成本较低,但就是转换效率不如碘化铯涂层高。
将闪烁体产生的可见光转换成电信号的方式也会对DQE产生影响。
在碘化铯(或者硫氧化钆)+薄膜晶体管(TFT)这种结构的平板探测器中,由于TFT的阵列可以做成与闪烁体涂层的面积一样大,因此可见光不需要经过透镜折射就可以投射到TFT上,中间没有可以光子损失,因此DQE也比较高;在碘化铯+CCD(或者CMOS)这种结构的平板探测器中,由于CCD(或者CMOS)的面积不能做到与闪烁体涂层一样大,所以需要经过光学系统折射、反射后才能将全部影像投照到CCD(或者CMOS)上,这过程使光子产生了损耗,因此DQE比较低。
(2)影响空间分辨率的因素:由于可见光的产生,存在散射现象,空间分辨率不仅仅取决于单位面积内薄膜晶体管矩阵大小,而且还取决于对散射光的控制技术。
总的说来,间接转换平板探测器的空间分辨率不如直接转换平板探测器的空间分辨率高。
5、非晶硒平板探测器X线转换成电信号完全依赖于非晶硒层产生的电子空穴对,DQE的高低取决于非晶硒层产生电荷能力。
总的说来,CsI+TFT这种结构的间接转换平板探测器的极限DQE高于a-Se 直接转换平板探测器的极限DQE。
由于没有可见光的产生,不发生散射,空间分辨率取决于单位面积内薄膜晶体管矩阵大小。
矩阵越大薄膜晶体管的个数越多,空间分辨率越高,随着工艺的提高可以做到很高的空间分辨率。
量子探测效率与空间分辨率的关系对于同一种平板探测器,在不同的空间分辨率时,其DQE就是变化的;极限的DQE高,不等于在任何空间分辨率时DQE都高。
DQE的计算公式如下:DQE=S2×MFT2/NSP×X×CS:信号平均强度;MTF:调制传递函数;X:X线曝光强度;NPS:系统噪声功率谱;C:X线量子系数从计算公式中我们可以瞧到,在不同的MTF值中对应不同的DQE,也就就是说在不同的空间分辨率时有不同的DQE。
非晶硅平板探测器的极限DQE比较高,但就是随着空间分辨率的提高,其DQE下降得较多;而非晶硒平板探测器的极限DQE不如间接转换平板探测器的极限DQE高,但就是随着空间分辨率的提高,其DQE下降比较平缓,在高空间分辨率时,DQE反而超过了非晶硅平板探测器。
这种特性说明非晶硅平板探测器在区分组织密度差异的能力较强;而非晶硒平板探测器在区分细微结构差异的能力较高。
不同类型的平板探测器在临床上的应用由于DQE影响了图像的对比度,空间分辨率影响图像对细节的分辨能力。
在摄片中应根据不同的检查部位来选择不同类型平板探测器的DR。
对于像胸部这样的检查,重点在于观察与区分不同组织的密度,因此对密度分辨率的要求比较高。
在这种情况下,宜使用非晶硅平板探测器的DR,这样DQE比较高,容易获得较高对比度的图像,更有利于诊断;对于象四肢关节、乳腺这些部位的检查,需要对细节要有较高的显像,对空间分辨率的要求很高,因此宜采用非晶硒平板探测器的DR,以获得高空间分辨率的图像。