X射线探测器

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X射线探测器(X-ray detector )是CT成像的核心,将肉眼看不到的“X射线”转换为最终能转变为图像的“数字化信号”。
中文名
X射线探测器
外文名
X-ray detector
用    途
作为CT成像的核心
功    能
将X射线能量转为可记录的电信号
运用单位
科研、医院
运用对象
人、动物

X射线探测器概述

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x射线探测器是一种将X射线能量转换为可供记录的电信号的装置。它接收到射线照射,然后产生与辐射强度成正比的电信号。[1]  通常探测器所接受到的射线信号的强弱,取决于该部位的人体截面内组织的密度。密度高的组织,例如骨骼吸收x射线较多,探测器接收到的信号较弱;密度较低的组织,例如脂肪等吸收x射线较少,探测器获得的信号较强。这种不同组织对x射线吸收值不同的性质可用组织的吸收系数m来表示,所以探测器所接收到的信号强弱所反映的是人体组织不同的m值,从而对组织性质做出判断。 [2] 

X射线探测器结构

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X射线探测器构造 X射线探测器构造
CT机种的X射线探测器结构如图所示。位于管套中的真空管为旋转阳极式的射线管。管内设有阳极、阴极、灯丝和转子,在真空管外部对应阳极转子处设有定子线圈。定子线圈通入电流产生旋转磁场,在铜质的转子中产生。[2] 
一个典型的探测器包括:闪烁体、光电转换阵列和电子学部分。此外还有软件、电源等附件。目CT中常用的探测器类型有两种:
(1)是收集荧光的探测器,称闪烁探测器,也叫固体探测器。
(2)是收集气体电离电荷的探测器称为气体探测器。它收集电离作用产生的电子和离子,记录由它们的电荷所产生的电压信号。[3] 

X射线探测器发展

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X射线探测器增大z轴的覆盖宽度

从发展的角度看,希望X射线管旋转一周就能获得更多的层面,即可完成一个脏器的扫描,实现所谓的容积扫描(Volume Scan)。为此势必要增大探测z轴的覆盖宽度,要想延长z轴的覆盖宽度,不仅取决于增加探测器的排数,建立更多的数据采集通道同样非常重要,这样才能既保证Z轴的覆盖宽度又不降低空间分辨率。由于半导体技术的发展,数据处理芯片具备处理海量数据的能力,极大的提高了采集速度,而且体积更小。[2] 

X射线探测器提高灵敏度

随着技术的发展,CT图像的质量有了明显改善,分辨率也有很大的提高,但这多是以提高X射线能量为代价的。既要获得高质量的图像,又要使患者尽量地少接收x射线辐射,这应该是下一步CT改革的重点之一。因此就要提高探测器的灵敏度,在不增加甚至减少辐射剂量的前提下,提高图像质量。[2] 

X射线探测器双探测器系统

在2005年,西门子公司首次在新SOMATOM Definition产品上同时使用两个x射线源和两台探测器,它也是世界上第一个双源CT系统。由于它同时使用两个X射线源和两台探测器,现在的CT系统只使用一台射线源和探测器,所以双探测器系统比任何一种现有的CT技术更高效。[2] 
参考资料
  • 1.    Miyai. H, Kawasaki. S,Kitaguchi. H. IEEE Transactions on Nuclear Science, l994. 41(4): 999~1003
  • 2.    廉策. X射线探测器在CT机中的应用. 机械设计与制造. 2010年第11期
  • 3.    向世明.光电子成像器件原理:国防工业出版社,2000
词条标签:
科技产品 科学