一种X射线转换屏
中子照相技术及其应用
中子照相技术及其应用裴宇阳 唐国有 郭之虞(北京大学物理学院 重离子物理教育部重点实验室 北京 100871)摘 要 本文简述中子照相的原理、方法和特征。
包括中子源,中子转换屏,中子成像技术等关键技术。
给出在4 5MV静电加速器上快中子照相的结果。
并概述中子照相技术的一些应用实例。
关键词 中子照相 快中子 中子转换屏 无损检测概述我国的中子照相可以追溯到60年代初,中国原子能科学院朱家等人在研究性重水反应堆上由中子通过有关材料的强度变化,完成了我国第一颗原子弹引爆中子源的最终质量检测。
80年代初,清华大学核能研究院等单位曾在反应堆上开展过热中子照相的研究工作,是我国首批建成的能投入正式运行的堆热中子照相系统1,若干年来为航空国防等部门完成许多热中子照相任务。
东北师范大学自1985年起开始进行过小型中子照相装置的实验和研究2。
中子照相对中子源有较高的要求,也制约中子照相的发展,反应堆中子源中子流密度高,可获得优质的中子照相的照片,但费用高,设备笨重,随着中子照相的推广,为满足工业应用,中子照相小型化的要求越来越迫切,以致成为当今中子照相研究中的主要课题之一。
如采用中子管,加速器中子源的可移动式中子照相装置等。
近些年来,中子的成像技术也有迅猛的发展,特别是电成像,实时成像等成为显示中子图像的主要手段,这也是当前该领域的主攻课题之一。
中子照相技术具有其他无损探测技术无可替代的特点和优点,能够获得很多其它传统技术不能得到的重要信息。
射线检测是从X射线开始的,与X 射线无损检测相比较,X射线穿透物体时,受到核外电子作用而被衰减,因此其质量衰减系数,与材料原子序数有确定的函数关系。
与X射线不同,中子不带电,能轻易的穿透电子层,与原子核发生核反应,因此其质量衰减系数与入射的中子能量和物质的原子核截面有关,和原子序数关系复杂。
由于上述机理的区别,使中子照相具有下列X射线所没有的功能:中子能够:a)穿透重元素物质,对大部分重元素,如铁、铅、铀等,质量吸收系数小;b)对某些轻元素,如水、碳氢化合物、硼等质量吸收系数反而特别大;c)区分同位素;d)能对强辐射物质成高质量的图像等。
DR的基础知识解析
十. CR与DR的区别
（三）曝光剂量 CR DR 常规剂量的1/4 。 常规剂量的 1/7~1/20 。
（四）工作效率 CR DR 与常规X线省略相比省略暗室操作环节: 曝光、预览、存储、传输仅几秒钟。
十. CR与DR的区别
（五）工作环境 CR 工作环境要求略高。 DR 相比来说略低。 （六）日常耗材 CR 达一定曝光次数后必须更换IP板。 DR 无需耗材，只需定期对FPD板做校正。
（七）系统兼ห้องสมุดไป่ตู้性 CR 可与传统X线机兼容， 可用于平床、立式胸片架、乳腺摄影、床头摄影等。 DR 略有局限性。
十一. 传统X线摄影工作流程
十一.CR的工作流程
影像工作站 CR扫描单元
十一. DR工作流程
三. DR的工作原理
• • 1. 首先X线穿透人体照射平板材料 2. 按调整信号方式分两种 直接转换式： 非晶硒转换层将X线信号直接转换为电信号 间接转换式： X线激发荧光体产生可见光信号， 再由TFT光电二极管转换为电信号 3.然后通过A/D模拟转换单元 实现数字化转换 4. 最后将数字信号以DICOM3.0标准传输至用户终端 最终实现分析、处理、诊断、存储等功能
二. DR系统组成
• A:成像链： X线源(X线机) 平板探测器 (FPD) 各支架组合方式(摄影平床,胸片架,) (悬吊式,地轨式) • B:数字链：
计算机处理单元 (前登记工作站,后处理工作站)、 显示终端
FPD平板探测器
( flat panel detectr) (平的 仪器板 检测）
是一种采用半导体技术， 将X线能量转换为电信号， 通过A/D模拟转换进行数字化转换, 产生X线图像的检测器
• • • • • •
四. DR的分类
简介X线机CRDRCT的原理
资金，少花钱即能实现图像数字 化。
☺ X线照射量动态范围大：可显示细 微组织差异。
时间分辨力较差，难以显 示动态图像
成像过程繁琐，未改变工 作流程，工作效率相对传 统X线摄影并没有提高， 与DR更是没法比
空间分辨率不如常规的X 线照片和DR
☺ PSL物质敏感度高，所需曝光剂量 低，能有效减少患者受照射量。
栅密度（ N) :单位距离内铅条的数量
X线影像先转换为可见光影像，再 是一种安装在x线管输出窗前方的机电型光学装置，内有可调间隙的铅板
CCD（电荷藕合器件）
经光电转
换、
A/D转
换等器
件转换成数字图像。主流：非晶硅（a-Si） 对比剂约90%以原形由肾小球滤过排除，少量经其它器官排泄，即所谓的 异位排泄。
载体，取代传统X线摄影中的增感屏+胶片，CR影
像不是直接记录于胶片，而是先记录在IP上（先
记后读），IP可重复使用，但不具备影像显示功
能。
IP暗盒剖面示意图
基本结构：
A、外层保护层：防止荧光层受
暗盒
到损伤。要求透光且薄，常用聚脂树
外层保护层
脂类纤维
B、磷光层：把第一次照射光的
信号记录下来，当再次受到光刺激时，
❖ IP经强光照射擦除潜影，是PSL发光的逆过程， 实现IP存贮信息的完全擦除。
❖ 对于暗盒式IP，可见光被屏蔽，必须将IP插入到 读取装置中，用强光自动擦除。
环境因素对IP的干扰
❖ IP对所有电磁波均显敏感性。
❖ 长期闲置的IP在启用前必须先用强光照射以消除 环境干扰。
CR
读出装置
1、高精度步进电机带动IP匀速移动。 2、激光束经光学系统（摆动式反光镜和回旋式多面体反光镜）的
DR的基础知识
减少重复检查，提高工作效率。
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九. 平板探测器的拼接方式
• 目前平板探测器有拼接式和单片式两种。
主要原因是生产大面积矩阵块工艺难度大。
拼接板的缺点是： 在拼接处像素之间的接缝， 拼接处像素的对齐， 结合面之间的应力等 均为造成图像质量的不稳定因素
从严格意义上讲，
DR 只有转换方式不同之分，
而无“直接”和“间接”之分。
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七. 检测平板探测器性能的主要参数
（一）量子检测效能DQE （二）动态范围 （三）调制传递函数MTF （四）低X线对比小物体的可见度
(对X线敏感度低的物体的检测能力)
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八. 平板探测器的主要特点
• 1. 工作流程的减化 减少了信号丢失和噪声的增加。
• 2. TFT像素极小 确保了DR系统的信噪比高，
3. 图像灰阶范围大， 使得所示图像细节更清晰、层次更丰富。
• 4. 放射剂量少，曝光宽容度大， 曝光条件易掌握，提高了检查效率， 也减少了一般损耗。
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八. 平板探测器的主要特点
• 5. 可以根据临床需要进行各种图像后处理。 • 6. 图像可直接以符合
（间接的 数字显示的 放射照相学）
非晶硅（a-si）
3. CCD（Charge Coupling Device）（电荷 联结器 仪器）
（电荷耦合器）
4.C-MOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）
（互补的
金属 氧化物 半导体）
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五. 各类DR的成像原理
瓦里安VARIAN_PaxScan_4336R_Rev_81_cn
像素矩阵 全部......................3,072（水平）x 2,560（垂直） 温度范围 – 工作（在后盖处）............ 10°C ~ 35°C（最大）
2
存放（非冷凝） .......................................................10 ~ 90% 法规
美国 ............................................................ UL 60601-1 加拿大....................................CSA 22.2 No. 601.1-M90 机械 尺寸........................ 18.1（宽）x 15.1（长）x 0.6（高）英寸
[46.0（宽）x 38.4（长）x 1.6（高）厘米] 重量（含电缆） ..................................... .8.4 磅（3.8 公斤）
曝光控制 ................................. 输入：准备，曝光请求 管套材料............................................................................ .铝
X 射线产品
PaxScan® 4336R
非晶硅数字 X 射线成像板
产品说明
PaxScan 4336R 是一种坚固耐用的便 携式 X 射线平板探测器，专门用于移 动数字放射成像系统。此探测器采用了 全新的千兆位以太网接口，能在用户提 供的工作站上显示影像。铝质的外壳重 量轻，不仅防震，而且防水。
医用数字化X射线诊断设备质量控制检测-以DR专项检测为例
数字信号
各类DR的成像原理
非晶硅成像原理 X线先经荧光介质材料转换成可见光， 再由光敏元件将可见光信号转换成电信号， 最后将模拟电信号经A/D转换成数字信号。
一、 X射线产生部分
1、控制台 2、高压发生器 3、X线球管 4、限束器 5、其他
普通医用X射线诊断设备系统
X射线球管的结构
焦点
限束器
信号传递特性（STP）
1、如果有可能，取出滤线栅。设置SID为180cm，如达不 到则调节SID为最大值。 2、调整照射野完全覆盖探测器，用1.0mm铜滤过板盖住遮 线器出线口，设置70kV，分别选取探测器入射空气比释动 能1μGy、5μGy、10μGy 、20μGy和30μGy进行曝光获 取每一幅影像。 3、在每一幅原始影像中央选取ROI为12 cm×12cm，获取 每幅影像ROI的平均像素值。
医用X射线诊断设备质量控制
什么叫DR
DR是Digital radiography 的简称，即“数字放射成像系统”。 DR利用FPD平板进行影像获取， 取代了传统的X线胶片或CR的IP板 并以数字方式存储在计算机系统中。
DR在曝光后几秒钟可显示图像。 和传统图像相比:
无须暗盒，无需耗材(较IP板) 具有成像快，图像质量高、 易于保存、检索、传输、运行成本低等诸多优势。
极限空间分辨力
5、评价：在垂直和水平方向上分别与生产厂家保证的极 限空间分辨力的规定值比较，应≥90%。如果得不到规定 值应与fNyquist进行比较，≥80%。验收检测的结果作为基 线值，状态检测与基线值进行比较（ ≥90%基线值）。
低对比度细节检测
1、在WS521-2017的附录B中选择任一种低对比度细节 检测模体，放置在探测器上面，根据模体说明书要求 ，选择适当的管电压、滤过和SID，照射野完全覆盖住 探测器，通常对探测器入射空气比释功能选择三个剂 量水平，在一个以上量级范围（如1μGy、5μGy和 10μGy）进行三次曝光获取影像。 2、根据在临床上对影像最常使用二种评价方式获取影 像：应调节窗宽和窗位使每一细节尺寸为最优化；用 硬拷贝观察影像细节，并进行记录。
医用CR、DR的区别
CR、DR的区别一：如何区别CR、DR？CR（Computed Radiography）的工作原理：X线曝光使IP（imaging plate）影像板产生图像潜影；将IP板送入激光扫描器内进行扫描，在扫描器中IP板的潜影被激化后转变成可见光，读取后转变成电子信号，传输至计算机将数字图像显示出来，也可打印出符合诊断要求的激光相片，或存入磁带、磁盘和光盘内保存。
DR( Digital Radiography), 数字化X线摄影，系统由数字影像采集板专用滤线器BUCKY数字图像获取控制X线摄影系统数字图像工作站构成。
在非晶硅影像板中，X线经荧光屏转变为可见光，再经TFT薄膜晶体电路按矩阵像素转换成电子信号，传输至计算机，通过监视器将图像显示出来，也可传输进入PACS网络。
CR相比DR系统结构相对简单，易于安装；IP影像板可适用于现有的X线机上，直接实现普通放射设备的数字化，提高了工作效率，为医院带来很大的社会效益和经济效益。
降低病人受照剂量，更安全。
CR对骨结构，关节软骨及软组织的显示明显优于传统的X片成像；易于显示纵膈结构，如血管和气管；对肺结节性病变的检出率高于传统X线成像；在观察肠管积气、气腹和结石等含钙病变优于传统X线图像；用于胃肠双对比造影在显示胃小区，微小病变和肠粘膜皱襞上，CR（数字胃肠）优于传统X线图像。
CR是数字X线摄影DR是计算机X线摄影1．CRCR是X线平片数字化的比较成熟技术，目前已在国内外广泛应用。
CR系统是使用可记录并由激光读出X线成像信息的成像板（imaging plate；IP）作为载体，以X线曝光及信息读出处理，形成数字或平片影像。
目前的CR系统可提供与屏---片摄影同样的分辨率。
CR系统实现常规X线摄影信息数字化，使常规X线摄影的模拟信息直接转换为数字信息；能提高图像的分辨、显示能力，突破常规X线摄影技术的固有局限性；可采用计算机技术，实施各种图像后处理（post-processing）功能，增加显示信息的层次；可降低X 线摄影的辐射剂量，减少辐射损伤；CR系统获得的数字化信息可传输给较低存档与传输系统（picturearchiving and communicating system；PACS），实现远程医学（tele-medicine）。
x光机平板探测器原理
x光机平板探测器原理
X光机平板探测器的原理主要涉及X射线的转换和信号的处理。
首先，X光机发射的X射线穿透物体后，会被平板探测器捕获。
平板探测器主要有两种类型：碘化铯型和非晶硒型。
对于碘化铯型探测器，X射线首先通过荧光介质材料转换为可见光，然后光敏元件将可见光信号转换为电信号，最后通过A/D转换器将模拟电信号转换为数字信号。
而非晶硒型探测器则是光电导半导体直接将接收到的X 射线光子转换为电荷，然后通过薄膜晶体管阵列将电信号读出并数字化。
具体来说，对于碘化铯型探测器，曝光前，阳离子被存储在硅表面上以产生均匀的电荷，形成电子场。
在曝光期间，硅中产生电子-空穴对，并向表面释放自由电子，从而在硅表面产生了潜在的电荷像，每个点的电荷密度等于局部X射线强度。
曝光后，X射线图像存储在每个像素中，半导体转换器读取每个元素并完成模数转换。
而对于非晶硒型探测器，X射线入射光子会激发非晶硒层中的电子-空穴对，电子和空穴在外部电场的作用下以相反的方向移动以产生电流，电流的大小与入射的X射线有关。
无论哪种类型的探测器，转换后的数字信号都会被传输到计算机进行进一步处理。
计算机通过重建软件将这些数字信号转化为能在屏幕上显示的内容，从而生成我们看到的X光图像。
此外，平板探测器还具备体积小、便于携带的优点，只需一台平板探测器和一台电脑，就可以方便地进行外出体检或工厂、学校的临时体检。
综上，X光机平板探测器的工作原理主要是将X射线转换为可见光或电荷，再将光信号或电荷信号转换为电信号，最后通过A/D转换和数字处理，生成可在屏幕上显示的X光图像。
CR DR
医学CR、DR的区别和DR的选购知识CR（Computed Radiography）的工作原理：X线曝光使IP（imaging plate）影像板产生图像潜影；将IP板送入激光扫描器内进行扫描，在扫描器中IP板的潜影被激化后转变成可见光，读取后转变成电子信号，传输至计算机将数字图像显示出来，也可打印出符合诊断要求的激光相片，或存入磁带、磁盘和光盘内保存。
DR( Digital Radiography), 数字化X线摄影，系统由数字影像采集板专用滤线器BUCKY数字图像获取控制X线摄影系统数字图像工作站构成。
在非晶硅影像板中，X线经荧光屏转变为可见光，再经TFT薄膜晶体电路按矩阵像素转换成电子信号，传输至计算机，通过监视器将图像显示出来，也可传输进入PACS网络。
CR相比DR系统结构相对简单，易于安装；IP影像板可适用于现有的X线机上，直接实现普通放射设备的数字化，提高了工作效率，为医院带来很大的社会效益和经济效益。
降低病人受照剂量，更安全。
CR对骨结构，关节软骨及软组织的显示明显优于传统的X片成像；易于显示纵膈结构，如血管和气管；对肺结节性病变的检出率高于传统X线成像；在观察肠管积气、气腹和结石等含钙病变优于传统X线图像；用于胃肠双对比造影在显示胃小区，微小病变和肠粘膜皱襞上，CR（数字胃肠）优于传统X线图像。
CR是数字X线摄影DR是计算机X线摄影1．CRCR是X线平片数字化的比较成熟技术，目前已在国内外广泛应用。
CR系统是使用可记录并由激光读出X线成像信息的成像板（imaging plate；IP）作为载体，以X线曝光及信息读出处理，形成数字或平片影像。
目前的CR系统可提供与屏---片摄影同样的分辨率。
CR 系统实现常规X线摄影信息数字化，使常规X线摄影的模拟信息直接转换为数字信息；能提高图像的分辨、显示能力，突破常规X线摄影技术的固有局限性；可采用计算机技术，实施各种图像后处理（post-processing）功能，增加显示信息的层次；可降低X线摄影的辐射剂量，减少辐射损伤；CR系统获得的数字化信息可传输给较低存档与传输系统（picturearchiving and communicating system；PACS），实现远程医学（tele-medicine）。
数字医学影像技术基础知识问答
什么是数字影像的密度分辨率？
• 密度分辨率指数字图像的灰阶深度，即比 特数。12bit有4096个灰阶，比8 bit有256个 灰阶的图像密度分辨率要高许多。
什么是CR？
• CR（Computed Tomography）是通过IP板获取 影像信息，再通过激光扫描读取信息并转化为数 字信息输送到计算机进行处理的装置。 • 影像板（Image Plant）获取X-线信息,形成潜影； • 在CR系统中由激光扫描影像板的潜影信息； • 存储在影像板上的能量被释放，发出可见荧光； • 发出的可见荧光被收集并转换成电信号； • 电信号经A/D转换成数字信号，获得初始数字影像； • 磷光屏经强光擦除后可重复使用；
数字影像是如何输出的？
• 影像信息经采集,量化后得到一个数字影像 信息(或存储于存储器中的影像信息),无可视 性,需要把数字信息经D/A转换成“数字模拟 影像”,再输出到显示屏或胶片上,才能成为 可阅读(诊断)的影像.数字影像的输出分软输 出和硬输出： • ---输出到显示屏上阅读的方式称为软阅读 或软输出,软拷贝：
数字医学影像技术基础知识问 答
什么是数字影像？
• 真正的数字影像是用许多独立的 “数字”去表达 光线(或射线)的量。也就是把一幅图像分割成许 多小的单元(像素),每个单元(像素)都用一个独立的 数字去表示。所以,真正的数字影像其实是一些数 字的组合，是无可视性的。 • 数字信息必须通过数字/模拟(D/A)转换,才能变成 一个可视的数字模拟图像(数模图像),数模图像不 同于传统的模拟图像： • 构成图像的每个单元的模拟量在空间是不连续的; 每个单元模拟量的数值也是不连续的。
简单介绍几种DR的成像原理。
• CCD(Charge Coupled Device)电荷耦合器 是一种将光能转换为电能的元件,随着微电 子技术的发展,CCD已是一项成熟的技术,它 是由数量众多的光敏单元排列组成面阵,光 敏单元可小至50μm2以下,空间分辨率很高, 几何失真小,均匀性和一致性好.但CCD对X 射线不敏感,所以需要先将X射线激发荧光屏 产生荧光,经增强后成为Video信息,经反光 镜反射到CCD镜头,被采集并转换为电信息, 再转换为数字信息.获得数字影像.
CRDR原理及临床应用
CRDR原理及临床应用CR（计算机辅助雷射扫描照相术）和DR（数字化射线成像）是现代医学中常用的数字化影像技术。
它们在临床应用中各有优势和适用范围，具体原理和应用将在下文中介绍。
CR技术是利用一种特殊的磷光屏来将X射线转换为可感光的图像，然后通过计算机将图像数字化并存储在数据库中。
CR设备包括X射线机、电子扫描器和计算机等。
首先，患者接受X射线拍摄，照片被扫描仪扫描后产生光点，并转化为数字信号。
然后，计算机对数字信号进行图像处理，例如增强对比度和调整亮度。
最后，图像被保存在数据库中，医生可以通过计算机查看和分析。
CR技术有几个非常重要的优点。
首先，它可以将辐射剂量降低到最小水平，这对于患者特别是儿童非常重要，因为他们对辐射更加敏感。
其次，CR技术可以生成高质量的图像，对细微的病理变化具有非常高的敏感性。
此外，CR设备相对较便宜，易于使用和维护。
CR技术主要用于胸部、骨骼和关节等疾病的诊断。
例如，胸部CR可以检测肺部病变、肋骨骨折和胸部肿块等。
骨骼CR可以检测骨折、骨质疏松和关节炎等。
此外，CR技术还广泛应用于牙科和普通放射学诊断中。
DR技术是将数字探测器直接放在患者身上，将X射线直接转化为数字信号。
与CR不同，DR技术不需要磷光屏和扫描仪来转换图像。
DR设备由X射线发生器、数字探测器和计算机组成。
患者接受X射线拍摄后，信号直接传输到计算机，图像可以立即查看和处理。
相对于CR技术，DR技术具有更高的图像质量和更快的图像获取速度。
因此，它在紧急情况下非常有用，如创伤和急诊病例。
此外，DR技术还可以进行低剂量辐射成像，对乳腺癌筛查和儿童放射学非常有用。
在临床应用方面，DR技术已经在胸部、腹部和神经影像学等领域取得了广泛应用。
例如，胸部DR可以有效诊断肺部疾病和纵膈病变。
腹部DR可以用于检测肝脏、胰腺和肠道等器官的病变。
神经影像学DR可以用于检测脑部和脊柱疾病。
综上所述，CR和DR是现代医学中常用的数字化成像技术，它们在临床应用中各有优势和适用范围。
2023年射线专业高级考试题
一.是非题（对的者画○，错误者画×，每题 1.5分，共30分）1、原子核的质量总是小于组成原子核的各粒子的质量之和。
（）2、射线的“硬化”，是指穿透物体过程中连续谱X射线的最短波长减小、穿透能力提高的现象。
（）3、放射性同位素在其衰变过程中，每次衰变都将辐射出γ射线。
（）4、定性地说，光子能量增大时，光电效应、康普顿效应和瑞利散射的发生概率都增大。
（）5、只要将射线照射范围限制在较小的区域，就可得到窄束射线。
（）6、锥靶周向X射线机的优点是对环焊缝纵向裂纹的检出率较平靶周向X射线机高。
（）7、规定X射线机在停用一段时间后,必须通过训机后才干投入使用的重要因素是，在停用期间，X射线管中的金属构件会释放气体，导致X射线管的真空度减少。
（）8、胶片感光乳剂的粒度，直接影响胶片的感光特性。
一般来说，粒度较大的胶片感光速度较快、感光特性曲线的梯度也较大。
（），从而提9、提高底片黑度，有助于增大胶片梯度G和减小最小可见对比度△Dmin 高照相灵敏度。
（）10、气孔与裂纹缺陷，当在射线透照方向上尺寸相同时，即可得到相同的对比度。
（）11、假如信噪比不够，既使增大胶片衬度也不也许辨认更小的细节影像。
（）12、由于在射线束照射范围内存在射线强度不均匀的现象，故提出了一次透照长度的概念。
（）13、曝光曲线的斜率越大，一次透照的厚度差范围也越大。
（）14、环缝单壁内透时，若采用的焦距大于半径，那么当焦距减小时一次透照长度将增长。
（）15、对于小直径管对接接头，当采用椭圆成象透照时，一般应依据壁厚与外径之比拟定透照次数，当壁厚与外径之比不大于0.12时，可相隔90°透照2次。
（）16、定影液的PH值一般控制在4-6的范围，这重要是为了控制硫代硫酸钠的分解和硫酸铝钾的水解。
（）17、射线照相检查标准规定：透过底片观测区的亮度应不低于30 cd/m2，按此规定,当底片观测区的黑度为2.0时，观片灯的亮度应调整到不低于2023cd/m2。
X射线影像增强器输出荧光屏斑点问题的减少
上， 最终转 变 成可见 的 图象 ， 如 图 ２所 示 由摄 像 头 再
Ｘ 射线像 增强器 是一 种真 空 成像 器 件 。它克 服 摄像 在监 示 器上观 察 。
可替 代进 口， 可打进 国 际市场 ， 济效 益 和社会 效 并 经
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２０ 年第 ５ 卷第 ３ ０８ ｏ 期
光 电技术 Ｅ Ｃ （－ ＴＩ Ｓ ＴＥ ＨＮＯＬ ＧＹ Ｉ ＴＲ ） Ｅ ＯＰ Ｃ Ｃ Ｏ
Ｖ １ ０Ｎ ． ， ０ ｏ ５ ｏ３２ ８ ． ０
Ｘ射 线影 像 增 强器 输 出荧 光屏 斑 点 问题 的减 少
图 ３所示 ） 。若 荧光 粉 层 上 有 很小 的 斑 点 经过 监 视
子图象 ， 电子 光 学 系 统成 象 并 加 速 到 输 出荧 光屏 器 放大后 显示 会 影 响 医学 的正 确 诊 断 ， 而影 响到 经 从
维普资讯
第 ３期
邵宇 ： Ｘ射线影像增强器输 出荧光屏斑点问题 的减少
行 了分 析 。
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去离子水
玻 末洗 ／ 片清
．
１ｌ 目 ，蹬 ８髓
豳 豳。
３１ ６ ７ ７
３ ９
囵 斑点 圜掉铝
口 孔
４７ ２ ８ ９
５ ３
３５ ８ ５ ５
４ ７
x射线种类
IP）上，经读取装置读取后，由计算机以数字化图像信息
的形式储存，再经过数字/模拟（D/A）转换器将数字化信 息转换成图像的组织密度（灰度）信息，最后在荧光屏上 显示。其中，成像板是CR 成像技术的关键。
3.1.3 计算机X线摄影（CR）
1. 成像板（IP） 成像板（ IP ）是使用一种含有微量素铕（ Eu2+ ）的钡氟 溴化合物结晶制作而成能够采集（记录）影像信息的载体， 可以代替X线胶片并重复使用2-3万次。 当透过人体的 X线照射到 IP板上时可以使 IP板感光并形成 潜影以记录X线影像信息。 成像板的构造： （1）表面保护层。 （2）辉尽性荧光体层。 （3）基板（支持体）。 （4）背面保护层。
X射线在传播时，它的波动性占主导地位，具有频 率和波长，且有干涉、衍射等现象发生。 X射线在与物质相互作用时，它的粒子特性占主导 地位，具有质量、能量和动量。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.1.1 X线的特征
2. X射线与物质间的相互作用
（1）X射线的穿透作用。
其贯穿本领的强弱与物质的性质有关
3.1.1 X线的特征
2. X射线与物质间的相互作用 （2）X射线的荧光作用。
3.2.1. X-CT成像技术
2. X-CT成像的数据采集与处理
X-CT成像的数据采集是利用X线管和检测器等的同步扫描来 完成的。检测器是一种 X线光子转换为电流信号的换能器。 X-CT成像的数据采集根据X-CT成像的物理原理进行的。
碘化铯是若何将X射线转换成可见光的[教学]
![碘化铯是若何将X射线转换成可见光的[教学]](https://img.taocdn.com/s3/m/aec75976dcccda38376baf1ffc4ffe473368fdaa.png)
碘化铯(CsI）是目前探测器的主要的闪烁材料。
闪烁体或荧光体层经X射线曝光后，将X射线光子转换为可见光，而后由具有光电二极管作用的非晶硅层变为图像电信号，最后获得数字图像。
除了碘化铯外，还有数十种荧光闪烁材料可以用于线阵列X射线探测器的开发。
其中，常用的有碘化铯、钨酸镉、硫氧化轧等。
从1995年推出第一台平板探测器（Flat Panel Detector）设备以来，随着近年平板探测技术取得飞跃性的发展，在平板探测器的研发和生产过程中，平板探测技术可分为直接和间接两类。
（一）间接能量转换间接平板探测器（FPD）的结构主要是由闪烁体或荧光体层加具有光电二极管作用的非晶硅层(amorphous Silicon，a-Si)再加TFT阵列构成。
其原理为闪烁体或荧光体层经X射线曝光后，将X射线光子转换为可见光，而后由具有光电二极管作用的非晶硅层变为图像电信号，最后获得数字图像。
在间接FPD的图像采集中，由于有转换为可见光的过程，因此会有光的散射问题，从而导致图像的空间分辨率及对比度解析能力的降低。
闪烁体目前主要有碘化铯(CsI，也用于影像增强器)，荧光体则有硫氧化钆(GdSO，也用于增感屏）。
1、碘化铯( CsI ) + a-Si + TFT ：当有X 射线入射到CsI 闪烁发光晶体层时，X 射线光子能量转化为可见光光子发射,可见光激发光电二极管产生电流, 这电流就在光电二极管自身的电容上积分形成储存电荷. 每个象素的储存电荷量和与之对应范围内的入射X 射线光子能量与数量成正比。
2、硫氧化钆( Gd2O2S ) + a-Si + TFT ：利用増感屏材料硫氧化钆( Gd2O2S ) 来完成X 射线光子至可见光的转换过程。
此类材料制造的TFT 平板探测器成像快速、成本较低，但一般灰阶动态范围较低（12 bit 以下），与其它高阶14 bit 产品图像诊断质量相比较为不足。
3、碘化铯( CsI ) / 硫氧化钆( Gd2O2S ) + 透镜/ 光导纤维+ CCD /CMOS ：X射线先通过闪烁体或荧光体构成的可见光转换屏，将X射线光子变为可见光图像，而后通过透镜或光导纤维将可见光图像送至光学系统，由CCD 采集转换为图像电信号。
cr的原理及临床应用
CR的原理及临床应用1. 什么是CRCR即Computed Radiography，是一种数字化的放射影像技术。
它是在1980年代初期引入医学影像领域的一种新型数字影像系统。
CR的工作原理是通过将X射线传感器上的荧光屏上的信息转换为数字信号，然后通过计算机处理和存储，最后生成数字化的X射线影像。
2. CR的工作原理CR系统由以下几个主要部分组成：•包含荧光屏的图像平板：CR使用一种含有荧光物质（一般是碘化铯或碘化钐）的图像平板，用于接收和存储X射线能量。
•数字扫描仪：扫描仪用于将荧光屏上的信息转换为数字信号。
•计算机：计算机对数字信号进行处理和存储，并生成数字化的X射线影像。
CR的工作流程如下：1.患者接受X射线拍摄，X射线透过患者身体部位并照射到荧光屏上。
2.荧光屏记录下X射线的能量，并将其转化为可读的荧光图像。
3.数字扫描仪扫描荧光图像，将其转换为数字信号。
4.计算机对数字信号进行处理，包括去噪、增强和调整图像的亮度和对比度。
5.计算机存储和显示数字化的X射线影像，供医生进行诊断。
3. CR的优势CR相比传统的胶片X射线影像有以下优势：•数字化：CR生成的影像是数字化的，可以方便地存储、传输和备份。
•增强和调整能力：数字化的影像可以通过计算机进行调整和增强，以获得更好的图像质量。
•快速成像：CR的成像时间相对较短，可以更快地获取影像结果。
•低剂量辐射：CR系统使用较低的辐射剂量，减少对患者的辐射曝露。
4. CR的临床应用CR在临床应用中广泛用于诊断和治疗过程中的放射影像。
以下是CR的一些常见临床应用：4.1 骨骼影像CR在骨骼影像中应用广泛，可以显示骨骼结构和损伤。
比如：•检测骨折和骨质疏松症。
•观察骨关节疾病（如关节炎）和骨肿瘤。
4.2 胸部影像CR在胸部影像中也是常用的，可以检测肺部疾病。
比如：•检测肺炎、肺结核和肺气肿等疾病。
•观察肺部肿瘤和转移瘤。
4.3 腹部影像CR在腹部影像中应用广泛，可以观察腹部脏器的结构和疾病。
X射线探测器硅阵列闪烁屏制备工艺的研究的开题报告
X射线探测器硅阵列闪烁屏制备工艺的研究的开题报告开题报告一、研究背景和意义随着现代医学的发展和人们对健康的关注，X射线检测技术在医学诊断、工业检测等领域得到越来越广泛的应用。
X射线探测器作为X射线成像技术的核心部件，其灵敏度、分辨率和探测效率直接影响到成像效果。
传统的X射线探测器主要采用铅屏、气体探测器等传统的检测元件，但是这些探测器存在着灵敏度低、分辨率不高、成本昂贵等问题。
因此，人们开始研究基于硅阵列和闪烁屏的X射线探测器。
硅阵列闪烁屏是一种新型的X射线探测器，该探测器采用硅阵列作为探测器基底，硅阵列上覆盖一个或多个闪烁屏，这些闪烁屏能够吸收X射线并产生光子。
通过探测器上的光电倍增管等光电探测器将光子信号转换成电信号，最终形成数字图像。
硅阵列闪烁屏具有灵敏度高、分辨率高、探测效率高等优点，并且可以制备成大面积探测器，因此被广泛应用于医学成像、X射线衍射、无损检测等领域。
二、研究目的和内容本研究旨在优化硅阵列闪烁屏的制备工艺，提高X射线探测器的灵敏度和分辨率。
具体研究内容包括：1. 优化硅阵列的制备工艺，探究不同制备条件对硅阵列性能的影响。
2. 制备不同材料和厚度的闪烁屏，并测试其对X射线的吸收能力和发光性能。
3. 将制备好的闪烁屏覆盖在硅阵列上，并测试硅阵列闪烁屏的探测效率、灵敏度和分辨率等性能指标。
4. 优化硅阵列闪烁屏的光电转换装置，在保证高灵敏度和高分辨率的同时，降低成本。
三、研究方法和技术路线1. 硅阵列制备：采用化学腐蚀、电化学腐蚀和硅微加工技术，制备高质量、高密度和均匀的硅阵列。
2. 闪烁屏制备：采用化学气相沉积、物理气相沉积等技术，制备不同材料和厚度的闪烁屏，并测试其发光性能和吸收性能。
3. 硅阵列闪烁屏制备：将制备好的闪烁屏覆盖在硅阵列上，并测试其探测效率、灵敏度和分辨率等性能指标。
4. 光电探测器制备：采用光电倍增管等光电探测器将光子信号转换为电信号，并对光电转换装置进行优化。
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一种可减少噪声的X射线转换屏1.输入屏：用于将X射线影像转换成电子影像，是转换X射线的主要器件。
主要由铝基板、荧光体层、隔离层和光电层组成。
（1）铝基板作用是支持输入屏；（2）荧光体层将X射线影像转换成可见光图像；（荧光体层：碘化铯+碘化钠按照一定比例均匀混合制作）（3）隔离层是分隔荧光层和光电层，对荧光体层和光电层有保护作用，促进可见光子的透过，阻碍其他光波的进入，减少噪声、减少散射问题，增强图像对比度；（隔离层：氧化铟+氧化锡（ITO）按照一定质量比均匀混合制作，是透光性、导电和加工性能良好、耐磨又耐化学腐蚀、对红外光反射性强、对微光衰减较大、）（4）光电层是当荧光体层接收X射线照射，发出的可见光透过隔离层，光电层受到可见光的激发，发出电子。
2.工作过程：X射线照射在铝基板上，透过铝基板照射在荧光体层，荧光体层将X射线转换成可见光子，可见光透过隔离层，击打在光电层通过光电效应将光子转换成电子。
输入层整体图3.背景：X 射线探测技术作为常规的探测手段，已经在无损检测、医疗、工业探伤、海关、公安、邮电、安全检测及微电子工业等方面得到广泛应用，X 射线探测技术的发展一直备受关注。
探测器作为X 射线探测技术的核心器件，其性能经常作为X 射线探测技术的标准，一直是国内外研发的重点。
国外X 射线像增强器从上世纪50年代就已开始研发和生产，已经发展到第四代产品，其中比较知名的企业如德国西门子公司、美国GE 公司、日本东芝公司等。
1 2 3 41 铝基板2 荧光体3 隔离层4 光电层 x-ray整MII、RMII、GMII接口的详细介绍标签：interface工作网络数据结构算法思科2011-04-09 17:21 12086人阅读评论(0) 收藏举报分类：嵌入式硬件（19）版权声明：本文为博主原创文章，未经博主允许不得转载。
概述：MII (Media Independent Interface(介质无关接口)或称为媒体独立接口，它是IEEE-802.3定义的以太网行业标准。
它包括一个数据接口和一个MAC和PHY之间的管理接口。
数据接口包括分别用于发送器和接收器的两条独立信道，每条信道都有自己的数据、时钟和控制信号。
MII数据接口总共需要16个信号。
管理接口是个双信号接口：一个是时钟信号，另一个是数据信号。
通过管理接口，上层能监视和控制PHY。
MII （Management interface）只有两条信号线。
MII标准接口用于连接Fast Ethernet MAC-block与PHY。
表明在不对MAC硬件重新设计或替换的情况下，任何类型的PHY设备都可以正常工作。
在其他速率下工作的与MII等效的接口有：AUI（10M以太网）、GMII（Gigabit以太网）和XAUI（10-Gigabit以太网）。
MII总线在IEEE802.3中规定的MII总线是一种用于将不同类型的PHY与相同网络控制器（MAC）相连接的通用总线。
网络控制器可以用同样的硬件接口与任何PHY进行连接。
MII相关接口介绍：以太网媒体接口有：MII RMII SMII GMII所有的这些接口都从MII而来，MII是(Medium Independent Interface）的意思，是指不用考虑媒体是铜轴、光纤、电缆等，因为这些媒体处理的相关工作都有PHY或者叫做MAC 的芯片完成。
MII支持10兆和100兆的操作，一个接口由14根线组成，它的支持还是比较灵活的，但是有一个缺点是因为它一个端口用的信号线太多，如果一个8端口的交换机要用到112根线，16端口就要用到224根线，到32端口的话就要用到448根线，一般按照这个接口做交换机，是不太现实的，所以现代的交换机的制作都会用到其它的一些从MII简化出来的标准，比如RMII、SMII、GMII等。
RMII是简化的MII接口，在数据的收发上它比MII接口少了一倍的信号线，所以它一般要求是50兆的总线时钟。
RMII一般用在多端口的交换机，它不是每个端口安排收、发两个时钟，而是所有的数据端口公用一个时钟用于所有端口的收发，这里就节省了不少的端口数目。
RMII的一个端口要求7个数据线，比MII少了一倍，所以交换机能够接入多一倍数据的端口。
和MII一样，RMII支持10兆和100兆的总线接口速度。
SMII是由思科提出的一种媒体接口，它有比RMII更少的信号线数目，S表示串行的意思。
因为它只用一根信号线传送发送数据，一根信号线传输接受数据，所以在时钟上为了满足100的需求，它的时钟频率很高，达到了125兆，为什么用125兆，是因为数据线里面会传送一些控制信息。
SMII一个端口仅用4根信号线完成100信号的传输，比起RMII差不多又少了一倍的信号线。
SMII在工业界的支持力度是很高的。
同理，所有端口的数据收发都公用同一个外部的125M时钟。
GMII是千兆网的MII接口，这个也有相应的RGMII接口，表示简化了的GMII接口。
MII工作原理：“媒体独立”表明在不对MAC硬件重新设计或替换的情况下，任何类型的PHY设备都可以正常工作。
包括分别用于发送器和接收器的两条独立信道。
每条信道都有自己的数据、时钟和控制信号。
MII数据接口总共需要16个信号，包括TX_ER，TXD，TX_EN，TX_CLK，COL，RXD，RX_EX，RX_CLK，CRS，RX_DV等。
MII以4位半字节方式传送数据双向传输，时钟速率25MHz。
其工作速率可达100Mb/s。
MII管理接口是个双信号接口，一个是时钟信号，另一个是数据信号。
通过管理接口，上层能监视和控制PHY，其管理是使用SMI（Serial Management Interface）总线通过读写PHY的寄存器来完成的。
PHY里面的部分寄存器是IEEE定义的，这样PHY把自己的目前的状态反映到寄存器里面，MAC通过SMI总线不断的读取PHY的状态寄存器以得知目前PHY的状态，例如连接速度，双工的能力等。
当然也可以通过SMI设置PHY的寄存器达到控制的目的，例如流控的打开关闭，自协商模式还是强制模式等。
不论是物理连接的MII总线和SMI总线还是PHY的状态寄存器和控制寄存器都是有IEEE的规范的，因此不同公司的MAC和PHY一样可以协调工作。
当然为了配合不同公司的PHY的自己特有的一些功能，驱动需要做相应的修改。
PHY是物理接口收发器，它实现物理层。
包括MII/GMII（介质独立接口）子层、PCS（物理编码子层）、PMA（物理介质附加）子层、PMD（物理介质相关）子层、MDI子层。
100BaseTX 采用4B/5B编码。
PHY在发送数据的时候，收到MAC过来的数据（对PHY来说，没有帧的概念，对它来说，都是数据而不管什么地址，数据还是CRC），每4bit就增加1bit的检错码，然后把并行数据转化为串行流数据，再按照物理层的编码规则把数据编码，再变为模拟信号把数据送出去。
收数据时的流程反之。
PHY还有个重要的功能就是实现CSMA/CD的部分功能。
它可以检测到网络上是否有数据在传送，如果有数据在传送中就等待，一旦检测到网络空闲，再等待一个随机时间后将送数据出去。
如果两个碰巧同时送出了数据，那样必将造成冲突，这时候，冲突检测机构可以检测到冲突，然后各等待一个随机的时间重新发送数据。
这个随机时间很有讲究的，并不是一个常数，在不同的时刻计算出来的随机时间都是不同的，而且有多重算法来应付出现概率很低的同两台主机之间的第二次冲突。
通信速率通过双方协商，协商的结果是两个设备中能同时支持的最大速度和最好的双工模式，这个技术被称为Auto Negotiation或者NWAY。
隔离变压器把PHY送出来的差分信号用差模耦合的线圈耦合滤波以增强信号，并且通过电磁场的转换耦合到连接网线的另外一端。
RJ-45中1、2是传送数据的，3、6是接收数据的。
新的PHY支持AUTO MDI-X功能，也需要隔离变压器支持，它可以实现RJ-45接口的1、2上的传送信号线和3、6上的接收信号线的功能自动互相交换。
GMII简介：GMII (Gigabit MII)GMII采用8位接口数据，工作时钟125MHz，因此传输速率可达1000Mbps。
同时兼容MII所规定的10/100 Mbps工作方式。
GMII接口数据结构符合IEEE以太网标准。
该接口定义见IEEE 802.3-2000。
发送器：◇GTXCLK——吉比特TX..信号的时钟信号（125MHz）◇TXCLK——10/100M信号时钟◇TXD[7..0]——被发送数据◇TXEN——发送器使能信号◇TXER——发送器错误（用于破坏一个数据包）注：在千兆速率下，向PHY提供GTXCLK信号，TXD、TXEN、TXER信号与此时钟信号同步。
否则，在10/100M速率下，PHY提供TXCLK时钟信号，其它信号与此信号同步。
其工作频率为25MHz（100M网络）或2.5MHz（10M网络）。
接收器：◇RXCLK——接收时钟信号（从收到的数据中提取，因此与GTXCLK无关联）◇RXD[7..0]——接收数据◇RXDV——接收数据有效指示◇RXER——接收数据出错指示◇COL——冲突检测（仅用于半双工状态）管理配置◇MDC——配置接口时钟◇MDIO——配置接口I/O管理配置接口控制PHY的特性。
该接口有32个寄存器地址，每个地址16位。
其中前16个已经在“IEEE 802.3,2000-22.2.4 Management Functions”中规定了用途，其余的则由各器件自己指定。
RMII简介：RMII: Reduced Media Independant Interface 即简化媒体独立接口；是标准的以太网接口之一，比MII有更少的I/O传输。
关于RMII口和MII口的问题RMII口是用两根线来传输数据的，MII口是用4根线来传输数据的，GMII是用8根线来传输数据的。
MII/RMII只是一种接口，对于10M线速,MII的速率是2.5M，RMII则是5M；对于100M 线速，MII的速率是25M，RMII则是50M。
MII/RMII 用于传输以太网包，在MII/RMII接口是4/2bit的，在以太网的PHY里需要做串并转换、编解码等才能在双绞线和光纤上进行传输，其帧格式遵循IEEE 802.3(10M)/IEEE 802.3u(100M)/IEEE 802.1q(VLAN)。
以太网帧的格式为：前导符+开始位+目的mac地址+源mac地址+类型/长度+数据+padding(optional)+32bitCRC如果有vlan，则要在类型/长度后面加上2个字节的vlan tag，其中12bit来表示vlan id，另外4bit表示数据的优先级！网卡的工作原理，MAC和PHY：认识网卡，我们上网必备组件之一。