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為什么CT探測(cè)器是一塊一塊的?
發(fā)布者:管理員   |   發(fā)布時(shí)間:2021-03-25   |   所屬分類:資訊動(dòng)態(tài)   |   閱讀次數(shù):3244
作為影像人,,您肯定見(jiàn)過(guò)平板探測(cè)器,,下圖是DR平板探測(cè)器,,就是一塊“平板”,。胃腸機(jī)/DSA的其實(shí)也長(zhǎng)這樣,只不過(guò)她們的是動(dòng)態(tài)平板,,尺寸也沒(méi)這么大,。



而CT探測(cè)器長(zhǎng)這樣的,屬于一小塊一小塊的,,更多請(qǐng)參考:“設(shè)備拆解法:圖文分析CT探測(cè)器的參數(shù),,以及“層”的實(shí)現(xiàn)”

同樣是探測(cè)器,差別怎么這么大,?這個(gè)問(wèn)題也困擾我很久,,今天解決。

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閃爍體

不管平板探測(cè)器還是CT探測(cè)器,,其原理都下圖(請(qǐng)參考“一文盤點(diǎn)CT探測(cè)器的核心技術(shù)”),,核心的都是閃爍體

閃爍體,這是一種神奇的材料,,她能將X射線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光,,稱之為“閃爍效應(yīng)”。不止X射線,,還有γ射線,,高能粒子等。因此,,閃爍體廣泛應(yīng)用在X射線成像,、核醫(yī)學(xué)成像、高能物理等,。
醫(yī)學(xué)成像的閃爍體是無(wú)機(jī)閃爍體,,包括閃爍晶體、閃爍玻璃,,閃爍陶瓷,閃爍氣體燈,。其中,,閃爍晶體主要應(yīng)用在平板探測(cè)器,閃爍陶瓷主要應(yīng)用在CT探測(cè)器上,。關(guān)于閃爍陶瓷,,上一篇已詳細(xì)介紹。



關(guān)于閃爍晶體,,以著名的碘化銫(CsI)非晶硅平板探測(cè)器為例,,其閃爍體是碘化銫;非晶硅(a-Si)是指基底材料,包括光電轉(zhuǎn)換層和TFT陣列,。
除碘化銫外,,部分平板探測(cè)器還使用“硫氧化釓”作為閃爍體
除非晶硅外,,還有非晶硒,、CMOS、IGZO等技術(shù),,其中非晶硅因技術(shù)簡(jiǎn)單,、成本低等原因,是目前應(yīng)用較廣泛的,。
在平板探測(cè)器領(lǐng)域,,萬(wàn)睿視(Varex)、泰雷茲(Trixell),、佳能較著名的,;我國(guó)的奕瑞平板也非常不錯(cuò),是全球極少數(shù)幾家同時(shí)掌握非晶硅,、CMOS,、IGZO三種技術(shù)路線的探測(cè)器公司之一。

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普放/CT的閃爍體

閃爍體是從礦物質(zhì)中提煉出來(lái)的,,原始的樣子是“粉末”,。從粉末變成閃爍體的過(guò)程叫“生長(zhǎng)”。舉個(gè)栗子,,粉筆,,從“粉筆末”變成“整根粉筆”,就是“生長(zhǎng)”,。但,,“生長(zhǎng)”沒(méi)這么快,更合適的栗子是古時(shí)候的“煉丹”:丹砂燒之成水銀,,積變又還成丹砂,。整個(gè)“生長(zhǎng)”過(guò)程堪稱“點(diǎn)石成玉”。玉,,即閃爍體,!

回到標(biāo)題:為什么平板探測(cè)器是整塊的,CT探測(cè)器是一小塊一小塊的,?
因?yàn)椋?strong style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">閃爍體不同,!
以碘化銫閃爍體為例,她是立方晶體,,對(duì)稱程度高,,方便長(zhǎng)出較大尺寸的晶體。比如,采用傳統(tǒng)的“下降法”能燒制成大尺寸的碘化銫閃爍體,,如直徑9cm,,長(zhǎng)35cm。早期的平板探測(cè)器良品率很低,,會(huì)采用4小塊拼出一整塊,,現(xiàn)在工藝成熟,晶體薄膜化,,普遍都是整塊探測(cè)器,。

CT探測(cè)器的閃爍體是閃爍陶瓷,優(yōu)點(diǎn)很多,,但陶瓷是脆性材料,,大塊燒結(jié)成品率低,像平板探測(cè)器那種大尺寸不太現(xiàn)實(shí),。下圖是中科院寧波所的大尺寸陶瓷閃爍體:Superlight,,可以感受下CT“大尺寸”閃爍體和DR“大尺寸”的差別。所以,,CT探測(cè)器一小塊一小塊的,,屬于現(xiàn)實(shí)原因。

不過(guò),,模塊化探測(cè)器非常好的事,,比如飛利浦CT有42個(gè)探測(cè)器模塊,壞一個(gè)更換一個(gè),,維護(hù)成本低,。
閃爍陶瓷和觀賞用陶瓷器不同,她是稀土陶瓷,,即,,在閃爍陶瓷中加入稀土元素,使閃爍體性能更好,。
性能,,是由參數(shù)決定的!

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補(bǔ)充:閃爍體性能

下表出自“一文讀懂CT探測(cè)器的核心技術(shù)”,,這是CT閃爍體的核心參數(shù),。上期限于篇幅,未做詳細(xì)介紹,。本篇補(bǔ)上,如對(duì)此參數(shù)無(wú)興趣,,可直接跳過(guò),。

1)衰減速度
X線停止后,閃爍體的發(fā)光強(qiáng)度下降到初始強(qiáng)度的時(shí)間。幾乎在所有的閃爍計(jì)數(shù)都要求具有較快的衰減速度,,可較大程度消除能量累積造成的重影,。
2)余暉
X線停止一段時(shí)間(通常為幾毫秒)后的殘余光強(qiáng)度。在 CT等快速成像領(lǐng)域,,閃爍體的余暉性能非常關(guān)鍵,。因?yàn)?span style="font-family: arial, helvetica, sans-serif; font-size: 16px; margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; color: rgb(0, 82, 255); box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">余暉較長(zhǎng),圖像中產(chǎn)生偽影,,會(huì)大大降低成像精度,,導(dǎo)致重構(gòu)圖像的變形和失真
3)發(fā)光效率
又叫光產(chǎn)額(光輸出),,表示在一次閃爍過(guò)程中產(chǎn)生的光子數(shù)目與帶電離子在閃爍晶體中損失的能量之比(p/MeV),。光產(chǎn)額越高,說(shuō)明在接收相同能量之后,,釋放的有效光子數(shù)越多,,探測(cè)器接收到的光子數(shù)越多,X線轉(zhuǎn)換效率就越高,,CT越綠色”低劑量,。
4)密度
又稱X線阻止能力。希望所有入射到閃爍體的 X射線都被吸收,,因?yàn)椴怀浞值奈諘?huì)導(dǎo)致許多有害的效應(yīng),。高密度的閃爍體能在較短的距離內(nèi)阻止住 X 線
5)輻照損傷
閃爍體長(zhǎng)時(shí)間在大劑量高能輻照環(huán)境下工作,,不可避免地產(chǎn)生色心,、晶格原子位移或逸出等缺陷,會(huì)降低閃爍性能,,甚至可能造成永久損傷,。

此外,還有閃爍體透明性,、光譜區(qū)域,、物理化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性等。咱們不做研發(fā),,了解以上足夠,。