数字X射线探测器

一、平板DR

20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。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 DR

CCD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，*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。

1、 闪烁体采用了针状结构的碘化铯等其他发光晶体物质，能有效吸收X射线，并使发光光谱与CCD得响应光谱接近，提高了X射线的利用率，通过物理和技术手段减少了光散射效应，提高了图像的锐利度和清晰度。

2、 采用大面积的CCD芯片（6cm*6cm，信号填充系数100%），像素尺寸减少（15um*15um），从而使获取的图像分辨率提高，采用背感光技术，量子效率可以达到90%以上（美国仙童公司的CCD486芯片），临床应用中可以使用较小的辐射剂量。

3、 开发了光纤锥技术替代组合镜头的耦合方式，从根本上解决了影像畸变的可能性，同时对光通量的采集效率更高。（德国Proxitronic公司）

 

CC探测器由于其价格相比于平板探测器低廉，同时图像质量又能够基本满足临床诊断要求，工作性能稳定等优点，适用于中低端市场。

 

三、线阵DR

线阵探测器X机系统主要由扫描机架，机架上安装X射线管、X射线探测器及前端电子学系统；X射线发生装置及电气控制系统；计算机处理系统等组成。目前常用的主要由CCD/CMOS及线阵光电二极管阵列。

1、 CCD/CMOS探测器

由X射线转换层、光电转换层、读出电路三部分组成。CCD/CMOS形式的探测器往往采用线阵芯片或TDI芯片（如美国仙童公司的CCD296芯片）。其中TDI芯片由于可以做到对同一个信号进行延迟积分的探测方式，具有更好的灵敏度和速度，可以被广泛应用在如牙科检测、医学扫描检测、工业无损扫描检测等领域。

2、 光电二极管探测器

与CCD/CMOS探测器一样，光电二极管探测器也由X射线转换层、光电转换层和读出电路三部分组成。由于通常光电二极管阵列的每个单元尺寸较大，多被应用于对分辨率不高的高能无损检测领域，如行李箱包检查、集装箱检测、人体安检、煤矿皮带检测、轮胎检测和钢板测厚等众多领域。目前英国Sens-Tech公司的XDAS系列产品集成了闪烁体、光电二极管探测器及读出电路部分，已经成功应用于国内众多的无损检测领域。

 

目前线扫描DR由于在成本、成像质量与辐射剂量、易维护性的优势，已经被越来越多的无损检测或医学成像所应用。但其在成像时间上，由于采用机械扫描的方式成完整的图像，还无法做到实时成像。