线成像系统中硅硼探测器必须解决的问题

近几十年来，市场上销售的大量含硅和锗的非成像固态探测器被用于科研、核工业以及医学方面。为了在X线成像系统中使用这种探测原理，必须解决下面两个主要的问题。

4．6．2．1图像矩阵的构成

对于这个问题，解决办法首先是在宽约10mm的硅硼薄板上的300μm的横截面积上构造探测器的线性排列。在这种夹层薄板探测器上，薄层铝片（宽约25μm）的一面分布大量的探测器（20个/mm），而另一面则紧贴在厚300μm的薄硅板上。数个探测器排相互连接形成一个长约24cm的连接体，每排都朝向X线球管的焦点，沿着阳极－阴极方向排列。当整排探测器在扫描中移动时，随之产生矩阵为24cm×26cm、像素大小为50μm×50μm的图像。为了增加穿过乳腺组织的X线光子的收集效率，数个相互平行的探测器阵列在扫描时同时进行采集。

像素的直径由相邻的电场距离所确定，为50μm，这主要是由两个铝电极之间的电压差（100V）所形成的。一旦一个电极确定，另外一个铝电极，即硅板的另一面紧贴的铝板形成相互联合的共同电极。在另外一些标准中，在X线球管的焦点和压迫板之间的50μm的狭缝准直器决定了像素的大小，亦即300μm宽的探测器中的50μm才能被X线光子所激发。由于X线按扫描程序穿过乳腺，扫描方向的分辨力是由狭缝准直器的宽度和探测器在单个像素的计数中扫描的距离（约50μm）所决定的。

4．6．2．2大量光子吸收所带来的海量计数率的问题

需解决的第二个问题是每一毫秒可以读出成千个300μm×50μm的探测器单元（即约50μm×50μm的像素）。这种高计数率的解决办法可以通过使用高能物理学试验中的技术发展得以解决。首先在硅硼探测器中，在10ns的指令中完成电荷收集是非常快的。具有高速平行采集的特定用途集成电路（application specific integrated circuit，ASIC）或者平行探测器元素读出装置已开发出来。每一个300μm×50μm的探测器单元每秒钟能够计数5×105个X线光子，而且数据极少丢失。

直接光子计数技术的未来发展方向是“光谱测定法”，即每个探测到的光子的能量信息。光谱能量确定后，每个超出该能量10keV以上的光子便被计数。但是，其详细的能量信息目前还没有得到应用。对低能量的光子应用高权重将会进一步提高DQE。

另一发展方向是使用折射X线的透镜，用它来减少扫描时间和优化能量分布。X线球管产生的光子通过一个焦距为60mm的透镜，它由好像两片留声机唱片样的透镜组成。当光子通过300lp的折射透镜作用的丛状结构时，X线光子的能量和方向都已经改变。通过这种方式，用于扫描的光子数量能够增加，并且X线光谱能够调节到更佳的能量级。更精密的透镜已在研发，这项技术已显示有可能将扫描时间缩短至40%、剂量减到80%便能在7cm厚的乳腺组织成像中达到目前的图像质量。

近几年来，由于微电子学的飞速发展，直接导致了直接光子计数探测器的迅速发展，其他的一些技术也随之迅速发展。在固体探测器中，用于直接光子计数的砷化镓（GaAs）和CdZnTe在乳腺X线的光谱测定法中被推荐使用。