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 平板探測器的工作原理及優缺點

 
(一)碘化銫/非晶硅型: 
概括原理:X線先經熒光介質材料轉換成可見光,再由光敏元件將可見光信號轉換成電信號,最后將模擬電信號經A/D轉換成數字信號。 
具體原理: 
1、曝光前,先使硅表面存儲陽離子而產生均一電荷,導致在硅表面產生電子場; 
2、曝光期間,在硅內產生電子-空穴對,且自由電子游離到表面,導致在硅表面產生潛在的電荷影像,在每一點上電荷密度與局部X線強度相當。 
3、曝光后,X線圖像被儲存在每一個像素中; 
4、半導體轉換器讀出每一個素,完成模數轉換。 
優點: 
1、轉換效率高; 
2、動態范圍廣; 
3、空間分辨率高; 
4、在低分辨率區X線吸收率高(原因是其原子序數高于非晶硒); 
5、環境適應性強。 
缺點: 
1、高劑量時DQE不如非晶硒型; 
2、因有熒光轉換層故存在輕微散射效應; 
3、銳利度相對略低于非晶硒型。 
(二)非晶硒型 
概括原理:光導半導體直接將接收的X線光子轉換成電荷,再由薄膜晶體管陣列將電信號讀出并數字化。 
具體原理: 
1、X 線入射光子在非晶硒層激發出電子-空穴對; 
2、電子和空穴在外加電場的作用下做反向運動,產生電流,電流的大小與入射的X線光子數量成正比; 
3、這些電流信號被存儲在TFT的極間電容上,每一個TFT和電容就形成一個像素單元。 
優點: 
1、轉換效率高; 
2、動態范圍廣; 
3、空間分辨率高; 
4、銳利度好; 
缺點: 
1、對X線吸收率低,在低劑量條件下圖像質量不能很好的保證,而加大X線劑量,不但加大病源射線吸收,且對X光系統要求過高。 
2、硒層對溫度敏感,使用條件受限,環境適應性差。 
(三)CCD型 
概括原理:由增感屏作為X線的交互介質,加CCD來數字化X 線圖像。 
具體原理:以MOS電容器型為例:是在P型Si的表面生成一層SiO2,再在上面蒸鍍一層多晶硅作為電極,給電極P型Si 襯底加一電壓,在電極下面就形成了一個低勢能區,即勢阱。勢阱的深淺與電壓有關。電壓越高勢阱越深。而光生成電子就儲于勢阱之中。光生電子多少與光強成正比。所以所存儲的電荷量也就反應了該點的亮度。上百萬的光敏單元所存儲的電荷就形成與圖像對應的電荷圖像。 
優點: 
1、空間分辨率高; 
2、幾何失真??; 
3、均勻一致性好。 
缺點: 
1、轉換效率低(原因是CCD系統采用增感屏為其X線交互介質,它的MTF調制傳遞函數和DQE量子檢測效能都不會超過增感屏。另外,由于增感屏被X線激發的熒光通常只有小于1%能夠通過鏡頭進入CCD)。 
2、生產工藝難:CCD面積難以做大,需多片才能獲得足夠的尺寸,這便帶來了拼接的問題,導致系統復雜度升高可靠性降低,且接縫兩面有影像偏差。 
3、像素大小由CCD的最小體積決定,而CCD體積制造工藝受限。
 
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