平板探測器的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)

（一）碘化銫/非晶硅型：

概括原理：X線(xiàn)先經(jīng)熒光介質(zhì)材料轉換成可見(jiàn)光，再由光敏元件將可見(jiàn)光信號轉換成電信號，最后將模擬電信號經(jīng)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(yáng)離子而產(chǎn)生均一電荷，導致在硅表面產(chǎn)生電子場(chǎng)；
2、曝光期間，在硅內產(chǎn)生電子-空穴對，且自由電子游離到表面，導致在硅表面產(chǎn)生潛在的電荷影像，在每一點(diǎn)上電荷密度與局部X線(xiàn)強度相當。
3、曝光后，X線(xiàn)圖像被儲存在每一個(gè)像素中；
4、半導體轉換器讀出每一個(gè)素，完成模數轉換。

優(yōu)點(diǎn)：

1、轉換效率高；
2、動(dòng)態(tài)范圍廣；
3、空間分辨率高；
4、在低分辨率區X線(xiàn)吸收率高（原因是其原子序數高于非晶硒）；
5、環(huán)境適應性強。

缺點(diǎn)：

1、高劑量時(shí)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(xiàn)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(xiàn)入射光子在非晶硒層激發(fā)出電子-空穴對；
2、電子和空穴在外加電場(chǎng)的作用下做反向運動(dòng)，產(chǎn)生電流，電流的大小與入射的X線(xiàn)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(gè)TFT和電容就形成一個(gè)像素單元。

優(yōu)點(diǎn)：

1、轉換效率高；
2、動(dòng)態(tài)范圍廣；
3、空間分辨率高；
4、銳利度好；

缺點(diǎn)：

1、對X線(xiàn)吸收率低，在低劑量條件下圖像質(zhì)量不能很好的保證，而加大X線(xiàn)劑量，不但加大病源射線(xiàn)吸收，且對X光系統要求過(guò)高。
2、硒層對溫度敏感，使用條件受限，環(huán)境適應性差。

（三）CCD型

概括原理：由增感屏作為X線(xiàn)的交互介質(zhì)，加CCD來(lái)數字化X 線(xiàn)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(gè)低勢能區，即勢阱。勢阱的深淺與電壓有關(guān)。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(diǎn)的亮度。上百萬(wàn)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(yōu)點(diǎn)：

1、空間分辨率高；
2、幾何失真??；
3、均勻一致性好。

缺點(diǎn)：

1、轉換效率低（原因是CCD系統采用增感屏為其X線(xiàn)交互介質(zhì)，它的MTF調制傳遞函數和DQE量子檢測效能都不會(huì )超過(guò)增感屏。另外，由于增感屏被X線(xiàn)激發(fā)的熒光通常只有小于1%能夠通過(guò)鏡頭進(jìn)入CCD）。
2、生產(chǎn)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(lái)了拼接的問(wèn)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。

以上CCD技術(shù)的這些固有缺陷，使其已經(jīng)不能代表DR系統的主流發(fā)展方向，逐步淘汰中。(end) 電荷放大器相關(guān)文章:電荷放大器原理
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