CR及DR技术简介ppt课件

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1、数字射线照相技术数字射线照相技术射线照相检测工艺射线照相检测工艺20122012年年RT-RT-复试探讨资料复试探讨资料现有射线检测系统现有射线检测系统1 1、胶片照相检测系统2、图像增强器检测系统3、CR检测系统4、DR检测系统5、CT检测系统6、康普顿背散射检测系统数字化数字化：就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。射线照相射线照相 计算机射线照相（计算机射线照相（CR）简介）简介计算机射线照相计算机射线照相（computed radiography）

2、：将射线透过工件后的信息记录在成像板上，经过扫描装置读取，再由计算机生成数值化的技术。上世纪50年代，图象增强器的出现。1966年发明于美国,用于第三代照相排字机。上世纪80年代用于医学。1990年,R.Halmshaw和N.A.Ridyard在英国无损检测杂志上发表题为数字射线照相方法评述的文章，数字射线照相时代已经到来。计算机射线照相系统组成计算机射线照相系统组成：磷光成像板（IP）、读出装置（系统扫描器）、计算机软件、硬件等。一、计算机射线照相的工作过程一、计算机射线照相的工作过程1.曝光：与常规射线照相一样。只是用IP板代替了胶片。2.扫描：将潜影后的IP板装入专用的扫描器，用激光扫描

3、，将存储在IP板上的射线影像转化为可见光信号。红色激光激发荧光物质发出的蓝色光强与原来接收射线剂量成正比，因此激光逐点扫描，可以获得曝光产生的图像信息。3.成像：蓝色光辐射被光电接收器接收，通过光电倍增和模数转化功能的读出器将其转化成数字信号，在计算机重建可视图像。二、计算机射线照相系统器材介绍二、计算机射线照相系统器材介绍1，激光扫描仪2 2，IP板是一种含有微量元素铕、钡的氟溴化钡结晶体涂在支持体上的产物（如果支持体是柔软可弯曲的软板，就是IP软板；如果支持体是刚性不能弯曲的硬板，就是IP硬板。软板和硬板只是支持体材料不一样，涂层是一样的）。三、计算机射线照相的技术参数三、计算机射线照相的

4、技术参数CR系统的性能表征与胶片不同，胶片系统用梯噪比分类，而CR系统用基本空间分辨力和信噪比进行分类。1.空间分辨力（率）空间分辨力（率）基本空间分辨力：是指CR数字图像的有效像素尺寸，用双丝像质计测得。等于不清晰度读值除以2。图像空间分辨力：指具体的被检物CR数字图像的微小细节的辨别能力。分辨力、分辨率都来源于英文Resolution，即表征图像细节的能力。但是由于翻译上的不同，再加上应用领域的不同，才有着分辨力和分辨率两个不同的定义。分辨率是用“点”来衡量的，这个“点”指的就是像素，其数值是指整个显示器所以可视范围内上水平像素和垂直像素的数量。而图像分辨力是表征图像细节的能力，通常用水平

5、、垂直方向的像素表示。在电视领域里一般都定义为“分辨力”；而在计算机领域则定义为“分辨率”。影响CR图像空间分辨力的影响因素：，IP板特性：单位面积像素大小、磷光物质成分、制造工艺等。，激光扫描仪特性：分辨力、激光束尺寸、扫描步进速度、读出分辨率等，射线源焦点大小：焦点大，图像模糊，分辨力下降。，显示器尺寸、分辨率及图像放大倍数对CR空间分辨率的影响：由于人眼观察极限制约，应该选用适当的显示器和放大倍数。1倍 5倍，曝光剂量大小对CR空间分辨率的影响：曝光剂量过小，IP板接收光子数少，图像噪声大，无法分辨物体与背景，如果曝光剂量过大，超出CR的正常剂量范围，导致图像质量恶化，降低CR空间分辨率

6、。，影响CR的空间分辨率的其他因素：CR的空间分辨率与X光源准确性和稳定性、IP板清洁度及软拷贝系统（显示器）有关，因此事先清洁IP板，校准X光源及软拷贝系统。2.信噪比信噪比线性信号强度平均值与在信号强度处噪声(强度分布)标准差的比值。信噪比的水平取决于辐射剂量和CR系统的特性有关。曝光量小噪声水平高。所以扫描图像的的灰阶值应大于“基准强度读出值”（相当于胶片射线照相的底片最小黑度）。3.图像不清晰度图像不清晰度CR技术几何不清晰度与胶片照相相同，固有不清晰度与胶片不同，与射线能量、IP板激光扫描时的荧光散射效应有关。使用双丝像质计测得。双丝像质计 与单丝像质计的不同：1、丝由钨和铂制成 2

7、、由13对丝按一定规律排列组成 3、反映检测系统成像的不清晰度四、四、CR技术的优、缺点技术的优、缺点1，目前最好的CR成像系统空间分辨力为25m(胶片为5m)，低于胶片水平，优于其他数字成像方法。2，CR技术可使用原X射线设备，无需改造、更换。3，IP板和胶片一样可以分割、弯曲使用。重复使用几千次。寿命决定于机械损伤。单板价格昂贵，长期使用比胶片便宜。4，宽容度大，曝光条件易选择。5，照相速度比胶片快（20%），不需要化学处理，但增加扫描读出工序。6，IP和胶片相同，对使用、保存条件要求严格(温度、湿度、挤压等)。7，高能射线曝光不稳定。数字平板射线检测（数字平板射线检测（DR）简介）简介数

8、字化平板（Digital radiography）DR是利用电子技术将X线信息转化为数字化电子载体的X线成像方法。美国杜邦公司于1987年首次生产了直接数字化X线摄影的平板探测器。一、目前数字平板探测器的种类一、目前数字平板探测器的种类1 电荷耦合器件探测器电荷耦合器件探测器Charge coupled device（CCD）系统：）系统：它是大约70年代引入放射学领域的直接读取探测器。CCD芯片一般在24cm，每片芯片上含上百万个相互独立的像素单元，在其前方使用一个满足成像面积要求的X先闪烁体，如硫化锌镉，将X线 转化为可见光。可见光由光导或透镜缩小成像尺寸并耦合至CCD探测器，CCD将可见

9、光转化为数字图像，尽管CCD体统非常敏感，然而光学耦合系统会降低到达CCD的光子数，从而增加系统的噪声并降低图像质量，同时产生几何失真和光的散射。除此之外，尽管已使用冷却式CCD，但在CCD内部仍存在热噪声，从而降低图像质量。目前瑞士、法国等欧洲国家采用CCD技术的较多。由于CCD与X线闪烁体之间必须使用光学耦合，因此基于CCD的X线探测器的最大不便之处在于所需的探测器系统厚度，尽管该系统是直接读取数字化X线探测器，但从严格意义上讲，他不能作为X线数字化的主流技术。2 薄膜晶体管（薄膜晶体管（TFT）平板探测器）平板探测器：CCD晶片面积很小，不能直接用于形成实际大小的影像，为此TFT成为研究

10、的焦点，即薄膜晶体管阵列。薄膜晶体管阵列单元即为平板探测器的像素单元。像素单元的大小在139200um之间数据传输电路位于TFT阵列电荷收集电极周边。阵列的顶层由X线或光敏器件构成。使用X线闪烁体加光敏二极管构成的探测器称为间接转换TFT探测器使用对X线敏感的半导体探测器称为直接转换平板探测器。光电二极管或X线半导体产生的电荷由TFT收集电极收集，收集的电荷量与探测器接受的X线量成正比。TFT数据读出时，每次读取一行电荷值。门控信号控制数据读出过程。当门控电压设置为高电位时，此行所有TFT传导所收集的像素电荷经电荷放大器和乘法器处理输出。因此，在读取某行电荷信号的过程中，每一条数据线都传输相应

11、像素信息，探测器每条门控线都配有一条数据线，TFT的读出过程非常迅速，实现了X线实时数字成像。3 间接转换式间接转换式TFT平板探测器平板探测器：闪烁体层通常采用CsI碘化铯晶体，将X线光子转化为可见光；非晶硅P-I-P光电二极管层面，用于将可见光转化为电荷，TFT阵列用于将电荷转换为数字信息。采用闪烁体层一个潜在的问题就是转换光的扩散降低了图像的锐利度和空间分辨率，为了克服这个问题，一些间接转换探测器应用了单晶针状CsI闪烁体，与探测器表面垂直排列，单晶体的直径大约为510um，转换光在针状单晶体中形成全反射，大大降低了闪烁体对光的扩散，而光扩散的降低反过来必须使用较厚的闪烁体层，由此也提高

12、了探测器系统的量子检出率DQE。非晶硅平板探测器（1）结构4 直接转换式TFT平板探测器：包括一个半导体X线光子电离层（非晶硒半导体），X线光子与非晶硒半导体层作用产生电离电荷，这些电荷直接聚集在TFT集电极，经电荷放大器输出。非晶硒具有极好的X线探测性质，并且具有非常高的空间分辨率，故得以广泛使用。为了提高非晶硒半导体探测效率，减小电离电荷在半导体中的渡越时间，进行每次曝光之前，非晶硒层需加一定的反向偏置电压，X线曝光时硒层内产生的离子对在电场的作用下，以接近垂直方向传输到硒层的表面，不存在光的散射和扩散。电子聚集于TFT集电极，并存储于此处直到被读出。二、数字平板射线检测技术参数二、数字平

13、板射线检测技术参数1，像素（像元）数字图像都是由无数个点组成的，组成图像的每一个点就称为像素。它是构成图像的最小单位。注：坏像素 系统分辨率影响因素：成像器件固有特性（像元大小、转换屏厚度）、源焦点尺寸 测试：分辨率测试卡或双丝像质计射线胶片CR技术DR技术1%2025%40%三、数字平板射线检测技术系统组成三、数字平板射线检测技术系统组成 基于CMOS技术基于非晶硅技术通过被检工件与线阵列探测器之间作相对运动，将连续扫描获得的线信息重新组合成图像的面信息，从而完成整个的检测过程。要求：被检工件必须在X射线源与线阵列探测器之间作相对匀速运动才能成像。特点特点优点：像元间距可小到0.08mm，对

14、于亚毫米级的闪烁体膜层，具有约6lp/mm的高空间分辨率（理论）；散射小。静态成像对比度灵敏度高。缺点：线阵探测器的对机械传动要求高，成像速度慢，影响了检测效率；射线剂量要求高。应用应用线阵探测器主要应用于医学层析成像CT(Computed Tomography)、工业2D-CT成像、海关集装箱检测以及包裹检测等方面。线阵探测器成像系统也用在工业成像检测中，目前常用于锅炉焊管的对接焊缝检测中1，探测器对射线的强度转化2，探测器对射线光子的积分时间CR的优点和局限性成像速度成像速度：比胶片照相快，但大大慢于平板。成本成本：一次投资费用比平板低；运行成本比平板高，比胶片低。成像质量成像质量：灵敏度

15、、分辨力、信噪比与胶片大致相当；在各种数字成像技术中分辨力最高，可达到10 lp/mm。适应性适应性：与胶片大致相当；可紧贴曲面，可采用各种透照方式，可适宜各种直径、厚度工件；可适宜各种射线能量。DR的优点和局限性成像速度成像速度：比较快，大约每秒几幅或几秒钟一幅，取决于要求的图像质量和成像元器件特性。可用于生产线监控。成本成本：一次投资费用：平板很高，线阵列稍低；运行成本很低。成像质量成像质量：信噪比和灵敏度很高，可达到JB4730的B级；分辨力较低，仅3-4 lp/mm。适应性适应性：刚性板不能紧贴焊缝；需要专用工装；大多采用双壁透照，适宜小直径容器和管道照相；温度变化对成像质量有影响；一般不用于高能X射线和射线照相