Знакомы ли вы с классификацией и внедрением промышленных детекторов излучения КТ?
(1) Промышленный дискретный детектор CT
В промышленной компьютерной томографии используются два основных типа детекторов: дискретные детекторы и площадные детекторы. В дискретных детекторах обычно используются два типа детекторов рентгеновского излучения: газовые и сцинтилляционные.
Детекторы газа имеют естественные коллимационные характеристики, которые ограничивают влияние рассеянных лучей; почти нет перекрестных помех; и устройство имеет хорошую консистенцию. Недостатком является то, что эффективность обнаружения не так просто улучшить, а приложения с высоким энергопотреблением имеют определенные ограничения; во-вторых, интервал между блоками детектирования составляет несколько миллиметров, что слишком велико для некоторых приложений.
Более широкое распространение получили сцинтилляционные детекторы. Частью фотоэлектрического преобразования сцинтилляционного детектора может быть фотоумножитель или фотодиод. Первый имеет отличное отношение сигнал/шум, но из-за большого размера устройства трудно добиться высокой степени интеграции, да и стоимость высока. Наиболее широко в промышленной КТ используется комбинация сцинтиллятор-фотодиод.
Основное преимущество дискретного детектора, использующего сцинтиллятор, заключается в том, что глубина сцинтиллятора в направлении луча может быть неограниченной, так что захватывается большая часть входящих X-фотонов и повышается эффективность обнаружения. Время сбора данных может быть сокращено, особенно в условиях высокой энергии; поскольку сцинтилляторы независимы, оптических помех почти нет; в то же время между сцинтилляторами имеются прокладки из вольфрама или других тяжелых металлов, что снижает интерференцию рентгеновского излучения. Скорость считывания дискретных детекторов очень высока, порядка микросекунд. В то же время выходной импульс ускорителя можно использовать для стробирования сбора данных, сводя к минимуму шум, наложенный на сигнал. Дискретные детекторы также наименее чувствительны к радиационному повреждению.
Основным недостатком дискретных детекторов является то, что размер пикселя нельзя сделать слишком маленьким, а его соседний интервал (шаг) обычно больше 0,1 мм; кроме того, цена также дороже.
(2) Промышленный поверхностный детектор CT
Существует три основных типа площадных детекторов: полупроводниковые микросхемы с высоким разрешением, плоскопанельные детекторы и усилители изображения. Полупроводниковые микросхемы делятся на ПЗС и КМОП. ПЗС не чувствительна к рентгеновским лучам, а поверхность покрыта слоем сцинтиллятора для преобразования рентгеновских лучей в видимый свет, к которому чувствительна ПЗС.
Полупроводниковый чип имеет наименьший размер пикселя и наибольшее количество блоков детектирования. Размер пикселя может составлять всего около 10 микрон. Количество блоков детектирования зависит от максимального размера монокристалла кремния, а диаметр обычно превышает 50 мм. Поскольку блок детектирования небольшой, а амплитуда сигнала мала, несколько блоков детектирования можно комбинировать для увеличения измеряемого сигнала.
Чтобы увеличить эффективную площадь детектора, их можно оптически соединить со сцинтиллятором большой площади с линзами или оптическими волокнами. Теоретически эффективная площадь детектора может быть увеличена до любой необходимой длины в одном направлении с помощью метода соединения волокон. Технология использования оптической связи также может защитить эти полупроводниковые устройства от прямого излучения рентгеновских лучей, чтобы избежать радиационного повреждения.
Плоскопанельные детекторы обычно изготавливаются из аморфного кремния или аморфного селена, покрытых сцинтилляционными кристаллами (например, CsI) размером в сотни микрон. Размер пикселя составляет 127 или 200 мкм, а размер панели* составляет около 45 см (18 дюймов). Скорость считывания составляет около 3-7,5 кадров/с. Преимущество в том, что он относительно прост в использовании и не искажает изображение. Качество изображения близко к пленочной фотографии, и его можно использовать в качестве апгрейда усилителя изображения. Основным недостатком является то, что сцинтилляционный кристалл, покрытый на поверхности, не может быть слишком толстым, а эффективность обнаружения высокоэнергетического рентгеновского излучения низка; сложно решить проблему рассеяния и интерференции, что уменьшает динамический диапазон. Радиационная защита электронных схем для приложений с более высокой энергией. Вообще говоря, эффект от использования низкой энергии ниже 150 кВ лучше.
ЭОП представляет собой традиционный детектор площади, представляющий собой вакуумное устройство. Номинальный размер пикселя<100μm, diameter 152-457mm (6-18in). The readout speed can reach 15-30 frames/s, which is the fastest surface detector. Due to the inherent noise generated by statistical fluctuations in the image enhancement process, the image quality is relatively poor, and the general radiographic sensitivity is only 7-8%. In the case of data superposition using a computer, the radiographic sensitivity can be increased to more than 2%. Another disadvantage is that it is fragile and has image distortion. The basic advantage of area detectors is self-evident - it has a much higher ray utilization than line detectors. Surface detectors are also more suitable for 3D direct imaging. All surface detectors have common disadvantages due to structural reasons, that is, low ray detection efficiency; inability to limit scattering and interference; small dynamic range, etc. Higher energy ranges are less effective.
