第10章平板X射线成像器件 简介 10.1平板X射线成像的物理过程 10.2平板X射线成像器件的主要技术指标 10.3有源平板x射线成像器件的像素结构与工作原理 10.4平板X射线成像系统架构 10.5平板X射线成像器件的应用
第10章 平板X射线成像器件 简介 10.1 平板X射线成像的物理过程 10.2 平板X射线成像器件的主要技术指标 10.3 有源平板x射线成像器件的像素结构与工作原理 10.4 平板X射线成像系统架构 10.5 平板X射线成像器件的应用
简介 x射线 X射线是波长很短的电磁波,其波长范围为0.0006~50nm。 X射线具有以下几个方面与成像相关的特性 一X射线波长很短,具有很强的穿透 X射线能激发荧光物质(如碘化铯、铂氰化钡、硫化锌、疏化镉及钨酸钙 等),将波长很短的X射线转换成波长较长的荧光,荧光的亮度与射线的 强度有关 涂有卤化银的胶片经X射线照射后,可以感光 -当X射线通过任何物质而被吸收时,都将产生电离作用
x射线 • X射线具有以下几个方面与成像相关的特性 – X 射线波长很短,具有很强的穿透 – X 射线能激发荧光物质(如碘化铯、铂氰化钡、硫化锌、硫化镉及钨酸钙 等),将波长很短的X射线转换成波长较长的荧光,荧光的亮度与X射线的 强度有关 – 涂有卤化银的胶片经X射线照射后,可以感光 – 当 X 射线通过任何物质而被吸收时,都将产生电离作用 X射线是波长很短的电磁波,其波长范围为0.0006~50nm。 简介
electrons 传统X射线成像 photocathode X射线 Csl needles light support 荧光材料 光阴极 阳极 输出磷光体 光 光 vacuum window X射线 X x-ray 低能电子 高能电子 高压电源 图6-7影像增强器 vacuum window (1)从物体中射出的X射线与20 output window 40nm厚的CsI作用 light (2)X射线转换成可见光并沿着 44444 CsI传输至光电阴极发射出电子 light absorber (3)以25-35KV的电压加速电子 轰击ZnCdS荧光粉发出增强的可 见光图像 output phosphor(ZnCdS) anode electron
传统X射线成像 (1)从物体中射出的X射线与20- 40nm厚的CsI作用 (2) X射线转换成可见光并沿着 CsI传输至光电阴极发射出电子 (3)以25-35KV的电压加速电子 轰击ZnCdS荧光粉发出增强的可 见光图像
像管成像的物理过程一一射线变像管 Input Phosphor Photocathode Input Window Evacuated Tube 输入 光电阴极 电子透镜 荧光屏 Output Phosphor 输出 荧光屏 RAY 可 H Electron Optics 线 见 T 光 Output Window 阳极 可见光 玻璃外壳 HV Power Supply 1:辐射图像的光电转换 √比普通像管多了一个射线转换荧光屏 2:电子图像的能量增强 x射线荧光粉:ZnS:Ag(p11)和(Cd,Zn)S:Ag(P20)和 3:电子图像的发光显示 CsIT1)等
像管成像的物理过程——x射线变像管 1:辐射图像的光电转换 2:电子图像的能量增强 3:电子图像的发光显示 比普通像管多了一个射线转换荧光屏 x射线荧光粉:ZnS:Ag(p11)和(Cd,Zn)S:Ag(P20)和 CsI(T1)等
X射线图象被荧光屏转换为可见光,由光学系统传至 直接与CCD连接的半导体阵列上检测并重建图象。 闪烁体或荧光体层 光学系统 CCD半导体阵列 ACQUSTION CONTROL DETECTOR COMPUTER STATION COMPUTER AEC CAMERA COD OPTCS XRAY TUBE SENSOR XRAYS SCREEN HOSPITAL NETWORK GRID
X射线 X射线 偏压电极 荧光屏 a-Se 8888888888888888882888888888888 存储电容 TFT TFT 光电二极管 像素电极 阳极 阴极 电了 8888888888 88888888288数 玻璃管 油 铅盒 窗 金属屏蔽 X射线
X射线 X射线 荧光屏 TFT TFT 光电二极管 像素电极 存储电容 偏压电极 α-Se
A1电极引线 X射线入射 1.0 氮化物层 0.8 a-Si:H ITO 0.6 30 nm p"a-Si Csl:TI 0.4 500 nm ia-Si ⊕ 0.2 Gd2O2S:Tb CaWo 50 nm n*a-Si 光生信号 300 400 500.600 700 800 Mo电极 波长(nm X射线入射 X射线入射 X射线入射 荧光粉颗粒 针状Cs:TI晶体 厚荧光粉层 薄荧光粉层 结构化荧光粉
波长(nm) 强度(a.u.) X射线入射 X射线入射 X射线入射 荧光粉颗粒 针状CsI:TI晶体 厚荧光粉层 薄荧光粉层 结构化荧光粉 Al电极引线 X射线入射 Mo电极 氮化物层 光生信号 p+ n+
间接转换FPI像素结构 X射线 闪烁体 扫描线 四偏压线 <一钝化层 a-Si:H TFT 数据线 顶电极 光电二极管 一过孔 A⊙ a-Si yO 光电二极管 ←一底电极 玻璃基板 存情电容 像素宽度 直接转换FPI像素结构和像素电路原理图 X射线 顶电极 不电子 光导层 阻挡层 扫描线 且 电屏蔽 空穴 TFT沟道 阻挡层 光导层 底电极 数据线 栅极 SiO 存储电容 接地 像素电极 玻璃基板 像素尺寸
间接转换FPI像素结构 像素宽度 闪烁体 钝化层 顶电极 光电二极管 底电极 玻璃基板 D S 过孔 数据线 偏压线 X射线 G 数据线 扫描线 α-Si:H TFT 光电二极管 Iout 存储电容 Vs V0 光导层 扫描线 数 据 线 TFT 光导层 电屏蔽 TFT沟道 栅极 存储电容 玻璃基板 像素电极 X射线 顶电极 底电极 接地 空穴 阻挡层 电子 阻挡层 像 素 尺 寸 直接转换FPI像素结构和像素电路原理图
10.2平板成像器件的主要技术指标 像素尺寸及其填充系数 ·灵敏度 ·动态范围 调制传递函数(MTF) 探测量子效率(DQE) 医疗成像 AMFPI尺寸(cm)像素尺寸(μm2 X射线照相 13×13-43×43 100-200 心血管影像 18×18-41×41 154-200 X射线透视 23×29-43×43 100-200 (Fluoroscopy) 胸部肿瘤X射线透视 17×24-24×31 70-100 射野影像 30×40-41×41 392-800 维形束CT 20×25-41×41 127-400
10.2 平板成像器件的主要技术指标 • 像素尺寸及其填充系数 • 灵敏度 • 动态范围 • 调制传递函数(MTF) • 探测量子效率(DQE) 医疗成像 AMFPI尺寸(cm2)像素尺寸(μm2) X射线照相 13×13-43×43 100-200 心血管影像 18×18-41×41 154-200 X射线透视 (Fluoroscopy) 23×29-43×43 100-200 胸部肿瘤X射线透视 17×24-24×31 70-100 射野影像 30×40-41×41 392-800 锥形束CT 20×25-41×41 127-400