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非晶硒平板探测器的像素设计

时间:2022-03-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:以非晶硒作为基础的直接转换型探测器用于乳腺数字成像正在日益发展。由于X线转变为电信号无需经过可见光这一中间环节,避免了光散射所致的空间分辨力的降低。乳腺摄影需要对极小物体进行探测和分类,特别是微钙化灶可以小至100~200μm。另一方面,在间接转换数字探测器中,空间分辨力只受像素尺寸的制约。特小像素的终极极限是撞击在探测器上减弱的X射线流量。像素尺寸的设计表现出空间分辨力和系统成本之间的折中。

数字探测器需要一个能够收集电子信号的像素阵列,这些像素上的信号在读出过程中被传输到计算机上。这叫做直接读出(数字系统的一种功能),不应与直接转换数字探测相混淆。

薄膜晶体管(TFT)阵列是用于直接和间接数字摄影成像系统的有源电子读出机制。这些阵列通常以多层方式堆置在玻璃基层上,从最下层的读出电子元件开始,然后是上面各层的电荷收集阵列。顶层的组成取决于探测器类型。如果系统利用的是间接转换探测技术,则光敏元件堆置在顶层。直接转换探测器不需要将X线转换为光,所以这些系统不必使用光敏元件。

以非晶硒作为基础的直接转换型探测器用于乳腺数字成像正在日益发展。由于X线转变为电信号无需经过可见光这一中间环节,避免了光散射所致的空间分辨力的降低。而光散射效应尤其在Gd2O2S荧光体上是很明显的,针状碘化铯晶体也存在一定程度的光散射(图4-23)。

图4-23 三种不同系统的信号采集方式

乳腺摄影需要对极小物体进行探测和分类,特别是微钙化灶可以小至100~200μm。任何FFDM系统都必须能够对这些感兴趣的极小微钙化灶进行成像。

数字探测器由像素阵列组成。在任何数字成像系统中能够分辨的最小特征就是像素尺寸的函数,即像素越小分辨力越高。

在间接转换数字探测器内,随着像素尺寸的减小,会达到一个极限,超出此极限后,像素尺寸的进一步减小不会使分辨力得到改善。这一分辨力极限是闪烁体内光散射的函数。在实际间接转换闪烁体内,该极限大约为100μm。

另一方面,在间接转换数字探测器中,空间分辨力只受像素尺寸的制约。这些探测器中的像素尺寸可以任意小(在限度之内),使分辨力性能扩展到非常高的空间频率。特小像素的终极极限是撞击在探测器上减弱的X射线流量

FFDM系统的像素尺寸范围为50~100μm。如前所述,间接转换探测器的分辨力特性受闪烁体限制,所以原始像素尺寸不能精确反映图像的实际分辨力特性。Siemens公司的硒探测器像素尺寸为70μm,而且由于该探测器的设计,它能表现出其真正的分辨力特性。

像素尺寸的设计表现出空间分辨力和系统成本之间的折中。当任何一个数字成像系统的像素尺寸制作得较小时,图像所包含的数据量会迅速增加,这会使系统成本增加,特小像素的大面积探测器的制作是一个昂贵而低产的过程。

表4-2列出了目前商用数字乳腺摄影(FFDM)探测器的类型及其基本参数。

表4-2 商用数字乳腺摄影(FFDM)探测器的类型及其基本参数

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