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什么是直接射线照相 (DR)?



数字射线照相技术也被称为直接射线照相,简称 DR。DR 技术可以将
辐射强度立即转换为数字图像信息。
曝光和成像同时进行,可实现近乎实时的图像
捕捉,且曝光后几秒钟即可查看到图像/射线照相照片。
这种近乎瞬时的成像使得 DR 被认为是唯一真正的
数字射线照相方法。
有些设备甚至能够提供真正的实时(放射镜)模式,显示速度高
达每秒 30 幅图像。如图 8-16 所示,DR 使用各种尺寸的平板探测器,最大尺寸约为 400 x 400 毫米
(2006 年最大值),可将入射辐射强度转换为
成比例的数字化电子信号。
通过计算机和屏幕(工作站),这些数字信号无需
中间步骤即可显示为连贯的射线照相图像。 通常用一根电缆将探测器与工作站连接
起来,并通过工作站对面板进行控制。
DR 平板系统有不同的型号和供应商。 市面上有各种平板
系统,像素尺寸和分辨率各不相同。 像素越多、越小
,系统的潜在分辨率就越高。
传感器材料采用非晶硅和非晶硅硒。
传感器采用 CCD(电荷耦合器件)和 CMOS(互补金属氧化物
半导体)。

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Flat panel component and detector
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Schematic of a two stage flat panel digital detector

 



最常见的高分辨率平板使用非晶硅技术。
这种材料能将入射辐射转化为光。 这种转换与
辐射剂量成正比。 这种光又通过闪烁体(由结构化碘化铯 (CsI) 光电二极管和集成
薄膜晶体管 (TFT) 等组成)从光转换成成比例的电信号

各个图像元素(像素)组成了
工作站屏幕上形成的射线照片图像。 每个元素的有效面积为正方形,像素间距通常为
50 到 400 微米。 像素越小,分辨率越高。 目前正在
开发更小的传感器元素/像素。
根据总体有效面积和探测器像素间距的不同,一块面板最多可由数
百万个这样的元素/像素组成。
图 9-16 展示了平板探测器的不同有源层,这些有源层沉积在
玻璃基板上,顶部覆盖有石墨。

在实际操作中,DR 已被证明是无损检测行业的理想工具,但也存在一些
局限性。

  • 平板探测器可在大规模生产过程中连续使用数年,但其使用寿命在一定程度上受到了累积辐射剂量的限制。 最终使用寿命由总剂量、剂量率和辐射能量共同决定。 辐照板对高能辐射的耐受性比对低能辐射的耐受性差,因此应避免极高能量的辐射。 因此,最终使用寿命取决于其应用领域。
  • 对于数以百万计的像素来说,随着时间的推移,少数像素的响应速度变慢是“正常”现象,这与(笔记本)电脑中使用的平板像素类似。 制造商通常会对不合规死像素的数量和模式做出相应地规定。 幸运的是,在面板出现小面积失灵的情况下,经验丰富的 DR 图像判读员能够(通过模式识别和面板上的已知位置)将真正的元件缺陷与响应功能较差的像素区分开来。
  • 平板探测器也会受到一些记忆效应的影响,业内术语叫做“重影”。 这是由闪烁层在曝光后形成的滞后现象导致的。 图像会逐渐消失,尤其是在高能超过几百千伏的情况下。 这种滞后现象会导致系统出现一定程度的宕机,根据辐射能量的不同,宕机时间从几秒到几分钟不等,在此期间,闪烁板无法重复使用。