射线检测技术5-4IP板及其他射线探测器件.ppt

非晶硒探测器特点 非晶硒探测器具有以下优点： 1）转换效率高； 2）动态范围广； 3）空间分辨率高。 不足 对X线吸收率低，在低剂量条件下图像质量不能很好的保证。 硒层对温度敏感，使用条件受限，环境适应性差。 怕冷 5.7.5 CCD探测器 CCD(Charge Coupled Device) ---电荷耦合器件 CCD基本结构是MOS电容结构，它是在半导体P型硅作衬底的表面上用氧化的办法生成一层厚度约为100-150nm的SiO2，再在SiO2表面蒸镀一层金属(如铝) ，在衬底和金属电极间加上一个偏置电压(称为栅极电压) ，构成了一个MOS电容器。CCD是由一行行紧密排列在硅衬底上的MOS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MOS电容上时，光子穿过透明电极及氧化层，进入P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-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，产生信号电荷，信号电荷储存在由电极形成的“势阱”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。 CCD工作过程包括信号电荷的产生、存储、转移、检测等过程。 CCD探测器工作原理 以电子为信号电荷的CCD称为N型沟道CCD；而以空穴为信号电荷的CCD称为P型沟道CCD。 由于电子的迁移率(单位场强下的运动速度)远大于空穴的迁移率，因此N型CCD比P型CCD的工作频率高得多。 光电二极管代替MOS电容器 CCD探测器特点 生产工艺难：CCD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，导致系统复杂度升高可靠性降低，且接缝两面有影像偏差。 像素大小由CCD的最小体积决定，而CCD体积制造工艺受限。 5.7.6 CMOS探测器 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体) CMOS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CMOS上共存着带N(带–电)和 P(带+电)级的半导体，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。 CMOS探测器工作原理 当X线穿过被照体时，形成强弱不同的X线束，该X线束入射到探测器荧光层，产生与入射X线束相对应的荧光。由光学系统将这些荧光耦合到CMOS芯片上。再由CMOS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。 Xineos-1313 动态CMOS平板 CMOS的像素尺寸可以做到96um或48um，相对于上面两种平板探测器，其分辨率要好的多。 5.7.7 线阵列和平板探测器 线阵列探测器：（linear detector array）是指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探测器。 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L形、U形，或拱形等，必威体育精装版型的线阵列成像器已经能够制成曲面形状（例如C形）来适应周向曝光的X射线管辐照，从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：（flat panel detector，FPD）可被称为是射线探测最为重要的技术突破之一。 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阵列接收并转化为图像数据输出的一种射线探测器。 对比： 线阵列防散射容易实现 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 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 IP板结构的剖面图 IP板的结构 IP板的结构 保护层 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。它的作用是保护荧光层不受外界温度、湿度和辐射的影响。 荧光物质层 晶体中的卤素（X）可以是氯（Cl）、溴（Br）、碘（I） 辉尽性荧光物质层也称成像层，多聚体溶液+微量二价铕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4～7μm。 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面性，适中的柔软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，所以将基板做成黑色。 背面保护层 此层的材料与表面保护层相同。主要作用是