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三、 平板探测器
数字摄影的平板探测器(FPD)根据成像原理的不同分为间接转换型和直接转换型。间接转换型FPD常用的X线吸收介质是碘化铯(CsI)和硫氧化钆(Gd 2O 2S),直接转换型FPD一般采用非晶硒(a-Se)光电材料。
(一) 曝光量响应特性
CsI平板探测器的曝光量响应特性如图2-21所示,横坐标表示曝光量,纵坐标表示DR信号。由图2-21可见,当X线剂量达到80μGy时,FPD的信号响应开始饱和。FPD具有较大的动态范围,在约1∶10 4的范围内,FPD的信号响应都具有良好的线性,远大于屏-片系统的线性部分。若X线剂量低于0.01μGy时,DR的信号响应小于1个数字单位,接近于DR的电子噪声水平。
图2-21 CsI平板探测器的曝光量响应
DR的曝光量响应性能也可以采用数字特性曲线。图2-22是CsI平板探测器数字特性曲线,横坐标是相对曝光量对数(LogRE),纵坐标是原始转换的像素值(PV)。在很大范围内像素值和曝光量之间都呈线性关系,在曝光量过高的情况下像素值达到饱和。
图2-22 CsI平板探测器数字特性曲线
尽管DR系统曝光量范围较大,用于不同部位时,仍有一定的曝光量要求。如果曝光量太低,则影像因为噪声过大而无法诊断。当曝光量过大时,可形成影像像素值饱和伪影。
(二) 管电压响应特性
FPD对X线的吸收效率如图2-23所示,CsI在33keV、Gd 2O 2S在50keV时有一陡峭的K缘吸收,然后随光子能量的增加而逐步降低。非晶硒对X线的吸收效率则在大于20keV的范围内随光子能量的增加而单调递减。
图2-23 FPD的X线质量吸收系数与管电压的关系
图2-24是使用非晶硒FPD,在保持管电流量不变的情况下,采用不同管电压对人体等价模体0.5mmCu+1mmAl进行摄影,获得不同管电压的DR像素值。可以看出,在管电压较低时,像素值随管电压的增加而增加,当管电压大于105kV后,像素值基本维持不变。
图2-24 a-Se FPD像素值与管电压的关系