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非晶硒平板探測器

非晶(jing)硒(xi)（a-Se）為直(zhi)接式平板探(tan)測器結(jie)構，主要由(you)集電(dian)矩陣(zhen)、硒(xi)層(ceng)、電(dian)介層(ceng)、頂層(ceng)電(dian)極和(he)保(bao)護層(ceng)等構成。集電(dian)矩陣(zhen)由(you)按陣(zhen)元方式排(pai)列的(de)薄膜晶(jing)體(ti)管(guan)（TFT）組成。非晶(jing)硒(xi)半導體(ti)材料在薄膜晶(jing)體(ti)管(guan)陣(zhen)列上方通過真空(kong)蒸(zheng)鍍(du)生(sheng)成約0.5 mm厚、38 mm×45 mm見方的(de)薄膜，它(ta)對X線很敏感(gan)，并有很高的(de)圖(tu)像解析能力。

　　頂層電極接高壓電源，當有X線入射時，由于高壓電源在非晶硒表面形成的電場，它們只能沿電場方向垂直穿過絕緣層、x射線半導(dao)體(ti)、電(dian)子封閉層(ceng)，到達非晶(jing)硒(xi)，不會(hui)出現(xian)橫向偏離從(cong)而(er)出現(xian)光(guang)的(de)(de)散(san)射。非晶(jing)硒(xi)陣列直接將X射線(xian)轉變成(cheng)電(dian)信號，記(ji)憶(yi)在存儲(chu)電(dian)容(rong)(rong)器(qi)里，脈沖(chong)控制門電(dian)路(lu)使薄膜晶(jing)體(ti)管導(dao)通(tong)，把(ba)記(ji)憶(yi)在存儲(chu)電(dian)容(rong)(rong)器(qi)里的(de)(de)電(dian)荷(he)送達電(dian)荷(he)放大(da)器(qi)輸(shu)出，完成(cheng)光(guang)電(dian)信號的(de)(de)轉換，再經數字(zi)轉換器(qi)轉換，形成(cheng)數字(zi)圖像輸(shu)入(ru)計算機，并由(you)計算機將該影像還原在監(jian)(jian)視器(qi)上由(you)醫生觀(guan)察監(jian)(jian)視器(qi)直接診(zhen)斷。

非晶硅平板探測器

　　非晶(jing)硅(gui)平板探測器為間接數(shu)字化X線成像，其基(ji)本結構為表(biao)面是(shi)一(yi)層閃爍體(ti)材(cai)料(liao)（碘化銫或硫氧化），再下一(yi)層是(shi)以非晶(jing)體(ti)硅(gui)為材(cai)料(liao)的(de)光電(dian)(dian)二極管電(dian)(dian)路(lu)，最底層為電(dian)(dian)荷讀出電(dian)(dian)路(lu)。

位于探測(ce)器(qi)表(biao)面的閃爍體(ti)將透過人體(ti)后衰減的X線轉(zhuan)(zhuan)換為(wei)可(ke)見光(guang)，閃爍體(ti)下的非晶(jing)硅光(guang)電二極管(guan)陣列又將可(ke)見光(guang)轉(zhuan)(zhuan)換為(wei)電信號，在(zai)光(guang)電二極管(guan)自(zi)身(shen)的電容上(shang)形(xing)成(cheng)(cheng)存儲(chu)電荷，每個像素的存儲(chu)電荷量與入射X線強(qiang)度成(cheng)(cheng)正(zheng)比，在(zai)控制(zhi)電路的作(zuo)用下，掃描讀(du)出各(ge)個像素的存儲(chu)電荷，經A/D轉(zhuan)(zhuan)換后輸出數(shu)字信號，傳(chuan)送給計算機進行圖像處理從而(er)形(xing)成(cheng)(cheng)X線數(shu)字影像。

評價平板探測器成像質量的性能指標主要有兩個 : 量子探測效率 ( DetECTive Q uantum E fficiency , DQE)和空間(jian)(jian)分(fen)辨(bian)率 。 DQ E 決定了(le)平(ping)板(ban)探(tan)測器對(dui)不同組織(zhi)密(mi)度(du)差異的分(fen)辨(bian)能(neng)力 ;而空間(jian)(jian)分(fen)辨(bian)率決定了(le)對(dui)組織(zhi)細(xi)微結構的分(fen)辨(bian)能(neng)力 。考察(cha) DQ E和空間(jian)(jian)分(fen)辨(bian)率可以評估平(ping)板(ban)探(tan)測器的成(cheng)像能(neng)力。

在(zai)間接轉換的平板探測(ce)器中 , 影響 DQE 的因(yin)素主(zhu)要(yao)有兩個方面 : 閃爍(shuo)體(ti)的涂層和將可見(jian)光轉換成(cheng)電信號的晶(jing)體(ti)管。

首(shou)先(xian)閃爍體(ti)涂層的(de)(de)材料和工(gong)藝影響了(le) X 線轉換成可見(jian)(jian)光(guang)的(de)(de)能力(li) , 因此對 DQ E 會產生影響 。目(mu)前常(chang)見(jian)(jian)的(de)(de)閃爍體(ti)涂層材料有兩種(zhong) : 碘化(hua)銫(se)(se) (C sI ) 和硫(liu)氧(yang)化(hua)釓(ga) (Gd2O 2S )。 碘化(hua)銫(se)(se)將 X線轉換成可見(jian)(jian)光(guang)的(de)(de)能力(li)比硫(liu)氧(yang)化(hua)釓(ga)強但成本比較高 ; 將碘化(hua)銫(se)(se)加工(gong)成柱狀結構(gou) , 可以進一(yi)步提高捕獲 X 線的(de)(de)能力(li) , 并(bing)減少散(san)射光(guang) 。使用硫(liu)氧(yang)化(hua)釓(ga)做涂層的(de)(de)探測器成像速(su)度快(kuai) , 性能穩定 , 成本較低 , 但是轉換效(xiao)率不如(ru)碘化(hua)銫(se)(se)涂層高[2]  。

其次將(jiang)(jiang)閃(shan)爍體產(chan)生(sheng)(sheng)的(de)(de)可(ke)(ke)見光(guang)轉換成電信號的(de)(de)方式也會對DQ E 產(chan)生(sheng)(sheng)影(ying)響(xiang) 。在(zai)碘化(hua)銫(se) ( 或(huo)者硫氧化(hua)釓) +薄膜晶體管( T FT)這(zhe)(zhe)種(zhong)結構(gou)的(de)(de)平(ping)板(ban)探(tan)測器(qi)中(zhong), 由于 TF T 的(de)(de)陣列可(ke)(ke)以(yi)做(zuo)成與(yu)閃(shan)爍體涂(tu)層的(de)(de)面積一(yi)樣(yang)大 , 因此可(ke)(ke)見光(guang)不需要(yao)經過(guo)(guo)透鏡折(zhe)射就可(ke)(ke)以(yi)投射到(dao) TF T 上(shang) , 中(zhong)間沒有可(ke)(ke)以(yi)光(guang)子損失 , 因此 DQE 也比較(jiao)高(gao) ; 在(zai)碘化(hua)銫(se) (CsI )+CCD( 或(huo)者 CM OS) 這(zhe)(zhe)種(zhong)結構(gou)的(de)(de)平(ping)板(ban)探(tan)測器(qi)中(zhong) , 由于 C CD( 或(huo)者 C M OS)的(de)(de)面積不能做(zuo)到(dao)與(yu)閃(shan)爍體涂(tu)層一(yi)樣(yang)大 , 所以(yi)需要(yao)經過(guo)(guo)光(guang)學系統折(zhe)射 、反射后才能將(jiang)(jiang)全部影(ying)像投照到(dao) C CD( 或(huo)者 C M OS)上(shang) , 這(zhe)(zhe)過(guo)(guo)程使光(guang)子產(chan)生(sheng)(sheng)了損耗 , 因此 DQE 比較(jiao)低。

直接轉換(huan)平板探(tan)(tan)測(ce)器(qi)中 , X 線轉換(huan)成電信號完全依賴于(yu)非晶硒(xi)層產生的(de)(de)電子空穴對(dui), DQ E 的(de)(de)高低(di)取決(jue)于(yu)非晶硒(xi)層產生電荷能(neng)力(li) 。總的(de)(de)說(shuo)來 ,C sI +T FT 這種結(jie)構的(de)(de)間接轉換(huan)平板探(tan)(tan)測(ce)器(qi)的(de)(de)極限 DQE 高于(yu) a -Se 直接轉換(huan)平板探(tan)(tan)測(ce)器(qi)的(de)(de)極限DQ E。

在(zai)直(zhi)接(jie)轉換平板(ban)探(tan)測(ce)器(qi)中 , 由(you)于沒有可見光的(de)(de)產(chan)生 , 不發生散(san)射 , 空間分辨率(lv)取決(jue)于單位面積內薄膜晶(jing)體管矩陣(zhen)大小 。矩陣(zhen)越大薄膜晶(jing)體管的(de)(de)個(ge)數越多(duo) , 空間分辨率(lv)越高(gao)(gao) , 隨著工藝的(de)(de)提高(gao)(gao)可以做到很高(gao)(gao)的(de)(de)空間分辨率(lv)。

在間(jian)接轉換(huan)的平(ping)板探(tan)測器(qi)(qi)中 , 由于可見(jian)光的產生 , 存在散射(she)現象 , 空(kong)間(jian)分辨(bian)率不(bu)僅僅取決(jue)于單位面積(ji)內(nei)薄膜晶體(ti)管矩陣大小 , 而且還取決(jue)于對(dui)散射(she)光的控制技術(shu) 。總(zong)的說來 ,間(jian)接轉換(huan)平(ping)板探(tan)測器(qi)(qi)的空(kong)間(jian)分辨(bian)率不(bu)如直(zhi)接轉換(huan)平(ping)板探(tan)測器(qi)(qi)的空(kong)間(jian)分辨(bian)率高。