Đang tải... (xem toàn văn)
Báo cáo Các loại cảm biến X Quang số TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ──────── ─────── Bản Dịch Tài Liệu Các Loại Cảm Biến Ảnh trong X Quang Số Sinh viên thực hiện Dịch toàn bộ tài liệu Giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Thái Hà Hà Nội, 05 tháng 01 năm 2017 Nội Dung 41 Photodiode Si 51 1 Si Photodiod trực tiếp 72 Mảng Si photodiode 72 1 Cấu trúc 92 2 Đặc tính 102 3 Ứng Dụng 123 Cảm biến CCD 123 1 Cảm biến CCD Trực tiếp 133 2 Cảm biến CCD với bột phát.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG ──────── * ─────── Bản Dịch Tài Liệu Các Loại Cảm Biến Ảnh XQuang Số Sinh viên thực : Dịch toàn tài liệu Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thái Hà Hà Nội, 05 tháng 01 năm 2017 Các loại cảm biến X Quang số Nội Dung Photodiode Si: .4 1.1 Si Photodiod trực tiếp Mảng Si photodiode: 2.1 Cấu trúc: .7 2.2 Đặc tính: 2.3 Ứng Dụng 10 Cảm biến CCD 12 3.1 Cảm biến CCD Trực tiếp: 12 3.2 Cảm biến CCD với bột phát quang: 13 3.3 Cách Sử Dụng: 16 3.4 Ứng dụng: 18 Cảm biến CMOS: .20 4.1 Đặc tính kết cấu: 20 4.2 Cách sử dụng: .22 4.3 Ứng dụng: 22 Cảm biến phẳng: .24 5.1 Tính năng: 24 5.2 Cấu trúc: .24 5.3 Nguyên lí hoạt động: 28 5.4 Đặc tính: 29 5.5 Cách Sử Dụng: 34 5.6 Ứng Dụng: 35 Các loại cảm biến X Quang số Tổng Quan: X-quang phát Tiến sĩ W Roentgen Đức vào năm 1895 sử dụng loạt lĩnh vực vật lý, cơng nghiệp, chẩn đốn y tế Đầu dò cho ứng dụng X-ray trải phạm vi rộng bao gồm đầu dò Si, đầu dò đơn tinh thể, đầu dị hợp chất Có nhiều loại đầu dò chế tạo, đặc biệt loại đơn tinh thể Si Đối với đầu dò tia X, kể đến Si photodiodes, Si APDs, cảm biến CCD, cảm biến CMOS, cảm biến phẳng, vv Các ứng dụng đầu dò X-ray bao gồm chụp nha khoa X-quang CT X-quang (chụp cắt lớp máy tính) lĩnh vực thiết bị y tế Tại vùng X-quang lượng thấp - gọi vùng tia X mềm từ vài trăm eV đến khoảng 20 keV, đầu dò trực tiếp photodiodes Si PIN, Si APDs, cảm biến CCD sử dụng Những đầu dò cung cấp hiệu suất phát độ phân giải lượng cao, sử dụng phân tích chùm X-ray, X-quang quan sát thiên văn, thí nghiệm vật lý, vv Tia X cứng với lượng cao so với tia X mềm sử dụng thiết bị công nghiệp y tế hiệu xuyên thấu qua vật thể cao Đầu dò với chất nhấp nháy (chất nhạy với tia X, chất nhấp nháy) sử dụng rộng rãi ứng dụng Đầu dò sử dụng chất nhấp nháy để chuyển đổi tia X thành ánh sáng phát ánh sáng để phát X-quang cách gián tiếp Đặc biệt lĩnh vực y tế, phương pháp X-quang kỹ thuật số, sử dụng đầu dị tia X với diện tích quang lớn, trở thành chủ đạo, thay phương pháp dựa phim thông thường Trong kiểm tra công nghiệp, ảnh lượng kép, cho phép hình ảnh chụp với tông sâu cách liên tục phát tia X với lượng cao lượng thấp, trở nên ngày phổ biến Các loại cảm biến X Quang số Photodiode Si: Khi sử dụng để phát X-ray, Si photodiodes thường sử dụng với chất nhấp nháy để tạo thành đầu dò kết hợp chất nhấp nháy Có thể kể đến hai loại photodiodes Si để phát X-ray: Si Photodiodes với chất nhấp nháy Si photodiodes không chất nhấp nháy Trong hai trường hợp, Si photodiodes có đáp ứng quang phổ phù hợp với dải phát quang chất nhấp nháy Trong trường hợp Si Photodiodes với chất nhấp nháy, CSI (Tl) chất nhấp nháy chất nhấp nháy gốm GOS kết hợp với photodiodes Si Khu vực xung quanh chất nhấp nháy có phủ lớp phản xạ để ngăn chặn ánh sáng phát từ chất nhấp nháy bên ngồi vùng nhạy sáng Hình 1.1: Photodiode Si với chất nhấp nháy Photodiodes Si chiếu sáng từ phía sau có vùng giao PN đối diện bề mặt ánh sáng đến [Hình 1-2] Bề mặt photodiode gắn với chất nhấp nháy nhẵn khơng có dây Điều ngăn cản photodiode không bị ảnh hưởng người dùng gắn chất nhấp nháy Ngồi ra, đầu dị làm nhỏ khơng có khu vực cho dây loại chiếu sáng từ phía trước Hơn nữa, nhiều diode tách sóng quang bố trí với điểm chết, sử dụng đầu dị tia X có diện tích lớn Các loại cảm biến X Quang số Hình 1.2: Ví dụ photodiode Si kết hợp với chất nhấp nháy 1.1 Photodiode Si trực tiếp: Vì X-quang khơng có điện tích, chúng khơng trực tiếp tạo cặp electron-lỗ trống tinh thể silicon Tuy nhiên, tương tác nguyên tử silic với Xquang gây việc phát xạ từ trạng thái electron có lượng tương đương bị tia X phát xạ Tương tác Coulomb electron tạo cặp electron-lỗ trống, cặp dung cách để phát X-quang Do đó, xác suất mà X-quang tương tác với nguyên tử silicon yếu tố quan trọng phát X-quang trực tiếp Si photodiodes trực tiếp hiệu phát tia X mức lượng 50 keV Phát X-quang với lượng 50 keV bị chi phối hiệu ứng quang điện chuyển đổi lượng X-ray thành lượng điện tử, tất Các loại cảm biến X Quang số lượng hạt X-quang sau phát cách đo electron tạo Si photodiode Phát tia X tia gamma từ 50 keV đến MeV bị ảnh hưởng tán xạ Compton, phần lượng tia X tia gamma biến thành lượng eletron Trong trường hợp này, xác suất mà X-quang suy yếu tia gamma tiếp tục tương tác với silicon (do hiệu ứng quang điện tán xạ Compton) ảnh hưởng đến khả phát hiện, làm cho tượng phức tạp Hình 1-3 cho thấy xác suất (đường chấm) hiệu ứng quang điện tán xạ Compton xảy chất silicon dày 200 micron, tổng xác suất tương tác (đường liền) chất silicon 200 micromet, 300 micromet, dày 500 micromet Như thấy từ hình, diode tách sóng quang tạo với đế Si dày cung cấp xác suất phát cao Với đế Si dày 500 micromet, xác suất phát gần 100% 10 keV, rơi xuống vài % 100 keV Phạm vi gần electron bên photodiode trực tiếp Si micromet 10 keV 60 micromet 100 keV Hình 1.3: Khả phát photodiode Si cách trực tiếp Các loại cảm biến X Quang số Mảng Si photodiode: Thiết bị kiểm tra hành lý để kiểm tra hình dạng vật liệu mục hành lý sử dụng sân bay phương tiện khác Gần đây, có độ xác cao thiết bị kiểm tra hành lý phát triển Mảng photodiode Si với chất nhấp nháy sử dụng rộng rãi loại thiết bị kiểm tra hành lý X-quang chiếu vào hành lý, qua vật thể chuyển đổi thành ánh sáng chất nhấp nháy Sau đó, ánh sáng chuyển đổi phát mảng photodiode Si Mảng photodiode Si để kiểm tra hành lý có đặc trưng nhiễu thấp độ nhạy phù hợp Các chip photodiode gắn với độ xác cao cho phép phát xác Hơn nữa, phạm vi nhạy chúng phù hợp với bước sóng phát xạ chất nhấp nháy làm cho chúng phù hợp để kiểm tra hành lý 2.1 Cấu trúc: Nhiều số mảng photodiode Si cho thiết bị kiểm tra hành lý sử dụng cấu trúc chiếu sang sau Vì Mảng photodiode Si chiếu sáng sau khơng có đường mạch hay dây bề mặt để chất nhấp nháy gắn vào, thiệt hại cho đường mạch dây điện lắp chất nhấp nháy tránh Hình cho thấy mặt cắt ngang photodiode trước chiếu sáng kết hợp với chất nhấp nháy photodiode chiếu sáng sau kết hợp với chất nhấp nháy Ví dụ chất nhấp nháy bao gồm CSI (Tl) GOS gốm GOS tính gốm biến thể nhỏ phát xạ ánh sáng độ tin cậy cao Các loại cảm biến X Quang số Hình 1.2.1.1 Phản ứng quang phổ mảng photodiode Si quang phổ phát xạ chất nhấp nháy chiếu sang trước sau Các loại cảm biến X Quang số 2.2 Đặc tính: • Dòng điện thấp: Việc áp dụng cấu trúc chiếu sáng sau đơn giản hoá việc gắn chất nhấp nháy trình khác, điều dẫn đến trình sản xuất ngắn gọn Hơn nữa, mảng photodiode Si chiếu sáng sau sử dụng chân tiếp xúc cho điện cực họ Các chân tiếp xúc sử dụng trình sản xuất hình LCD và thích hợp cho sản xuất với khối lượng lớn Việc sử dụng chân tiếp xúc cắt giảm dòng điện so sánh nhiều • Mạnh mẽ Thơng qua việc áp dụng cấu trúc chiếu sang sau, thiết bị đầu cuối đầu mảng photodiode kết nối với điện cực mạch sử dụng chân tiếp xúc mà không cần dây Các hệ thống dây điện chạy bo mạch • Độ tin cậy cao Từ mảng photodiode Si chiếu sáng sau khơng có đường mạch hay dây bề mặt mà chất nhấp nháy gắn trên, chất nhấp nháy gắn vào mảng photodiode mà không làm tổn hại đến đường mạch dây điện Độ tin cậy cao thực khơng có dây, vốn dễ bị hỏng thay đổi nhiệt độ bị ảnh hưởng tiêu cực cách khác • Độ nhạy thống tuyệt vời: Trong mảng Si photodiode chiếu sáng sau (S11212 / S11299 series), không đồng độ nhạy giảm cách tối đa, điểm phần rìa cảm biến tối ưu hóa độ nhạy Tính thống độ nhạy cải thiện nhiều so với sản phẩm trước (S5668 series) cho phép hình ảnh X-ray chất lượng cao tạo Các loại cảm biến X Quang số Hình 1.2.2.1: Độ nhạy có tính đồng • Cho phép ghép nhiều mảnh: Không sử dụng dây nên cảm biến xeepslats cạnh Hình 1.2.2.2: Cho phép ghép nhiều mảnh 2.3 Ứng Dụng Ảnh lượng kép: 10 Các loại cảm biến X Quang số 4.3 Ứng dụng: X Quang Nha Khoa: Chẩn đốn hình ảnh chi tiết 2-3 thu cách chèn cảm biến CMOS diện tích nhỏ vào miệng bệnh nhân Đối với hình ảnh miệng, module CMOS sử dụng cảm biến CMOS độ 20x20 mm vưới độ phân giải vào khoảng 1000 (H) × 1500 (V) pixel 1300 (H) × 1700 pixel (V) Các chất nhấp nháy sử dụng CSI (Tl) đạt độ phân giải cao từ 15 đến 20 cặp dòng / mm Khớp nối FOS với CMOS cho độ bền cao Ví dụ, module hoạt động lên đến 100.000 lần nhiều chiếu xạ X-ray khoảng 250 μGy 60 KVP Bên cạnh tính này, cảm biến CMOS mỏng nhỏ gọn, cho phép chụp ảnh Xray khu vực hẹp Hình 4.3.1: Mơ Đun CMOS nha khoa 23 Các loại cảm biến X Quang số Cảm biến phẳng: Cảm biến phẳng lớn cảm biến CMOS ghép với kết hợp với chất nhấp nháy Các đầu dò (mảng photodiode hai chiều), khuếch đại dịng cơng suất cao, mạch quét tích hợp tất vào CMOS diện tích lớn Các chuyển đổi A/D, nhớ, giao diện mạch, máy phát tín hiệu điều khiển để điều khiển thành phần lắp ráp thành mơ-đun Khơng cần sử dụng mạch ngồi để vận hành thiết bị Các cảm biến phẳng chụp ảnh cở megapixel, hình ảnh kỹ thuật số độ nét cao mà không bị biến dạng hai hỉnh ảnh tĩnh động Kết cấu mỏng trọng lượng nhẹ làm cho cảm biến phẳng dễ dàng để cài đặt vào thiết bị khác Cảm biến phẳng sử dụng rộng rãi loại khác hệ thống chụp ảnh X-ray bao gồm CT Hình 5.1: Cảm biến phẳng 5.1 Tính năng: • Độ nhạy cao • Độ phân giải cao • Tốc độ khung hình cao • Phạm vi hoạt động rộng • Hình ảnh khơng méo • Có loại chất nhấp nháy CsI(Ti) 5.2 Cấu trúc: Hình 5.2.1 cho thấy mạch nội chip CMOS cảm biến phẳng Hình ảnh hai chiều X-ray chuyển đổi thành huỳnh quang chất nhấp nháy với độ 24 Các loại cảm biến X Quang số tuyến tính tuyệt vời Những dịng điện tích lũy sau xuất theo hàng thời điểm mà ghi dịch dọc đến địa bật Khi liều liên tục xạ X-ray chạm tới đối tượng, dòng quang điện tạo photodiode số Điện áp đầu tăng lên cách làm chậm tốc độ khung hình (làm cho thời gian tích hợp lâu hơn) Tốc độ khung hình kiểm sốt chế độ kích hoạt bên ngồi mơ tả sau Dịng bão hịa xác định điện dung photodiode Giá trị output video sau trình chuyển đổi A/D đặt giá trị dịng bão hịa Mạch Khuyếch Đại: Có hai loại mạch khuếch đại cho cảm biến phẳng: chế độ thụ động loại pixel (passive pixel type) loại pixel hoạt động (Active pixel type) Các chế độ hành loại thụ động pixel có khuếch đại cho cột mảng photodiode, nơi mà khuếch đại kết nối với thông qua photodiode chuyển đổi địa Các khuếch đại hình thành phía khu vực quang hai chiều mảng khuếch đại Loại pixel thụ động cho phép yếu tổ làm đầy cao độ bền xạ tốt Tuy nhiên, điện dung đầu vào gây dòng liệu hạn chế việc giảm nhiễu nhiệt khuếch đại Cơ cấu loại active pixel loại bỏ vấn đề nói Các loại pixel hoạt động có khuếch đại cho điểm ảnh, dịng điện tích lũy chuyển đổi thành điện áp Cấu trúc làm giảm nhiễu, số so với chế độ loại pixel thụ động hành Bởi nhiễu thấp tính S / N cao, cảm biến phẳng loại active pixel mang lại chất lượng hỉnh ảnh tốt với nhiễu thấp 25 Các loại cảm biến X Quang số Hình 5.2.1: Cấu trúc loại pixel thụ động điều khiển dịng Hình 5.2.2: Cấu trúc loại pixel tích cực (Active Pixel Type) 26 Các loại cảm biến X Quang số Chất nhấp nháy: Cảm biến phẳng sử dụng phương pháp phát X-quang gián tiếp chuyển đổi tia X thành ánh sáng chất nhấp nháy sau phát ánh sáng Bằng cách tối ưu hóa công nghệ loại cảm biến phẳng độ nhạy cao phù hợp với đặc tính quang phổ chất nhấp nháy CSI (Tl) scintil-Lator [Hình 5-4] sử dụng cho hầu hết cảm biến phẳng có tinh thể kim thơng qua nhấp nháy ánh sáng truyền, cảm biến phẳng với CSI (Tl) chất nhấp nháy có độ phân giải cao cường độ phát thải so với cảm biến phẳng sử dụng chất nhấp nháy khác gồm hạt (hạt) tinh thể (như GOS) Hình 5.2.3: loại chất nhấp nháy Có hai phương pháp khớp nối chất nhấp nháy với photodiode Một phương pháp sử dụng FSP (lật chất nhấp nháy) kính nhấp nháy gắn vào, phía chất nhấp nháy FSP tiếp xúc gần với photodiode Phương 27 Các loại cảm biến X Quang số pháp khác lắng đọng trực tiếp chất nhấp nháy vào photodiode Các phương pháp sử dụng CSI (Tl) FSP có cường độ huỳnh quang tốt độ phân giải cao sử dụng GOS Các phương pháp lắng đọng trực tiếp cải thiện nghị quyết-tion ngăn chặn phát huỳnh quang tán xạ so với phương pháp FSP Ha-mamatsu cung cấp hai loại FSP trực tiếp loại lắng đọng cảm biến phẳng lựa chọn theo ứng dụng Kĩ thuật Tiling – ghép mảnh: Một số cảm biến phẳng có diện tích quang khổ lớn đạt cách sử dụng "ốp lát" kỹ thuật kỹ thuật ốp lát xác cao cho phép có hình ảnh X-ray mà không chứa khoảng trống cạnh ốp lát Mặc dù độ nhạy điểm ảnh cạnh ốp lát giảm, đủ cao để sửa chữa phần mềm, hình ảnh liền mạch thu Hình 5.2.4: Ghép mảnh cảm biến 5.3 Nguyên lí hoạt động: Phương pháp đọc tín hiệu: Các phương pháp sau thường sử dụng để đọc tín hiệu kỹ thuật số (1) phương pháp nối tiếp ổ Phương pháp đọc liệu video cách nối tiếp lái xe tất điểm ảnh, tỷ lệ khung hình chậm có số lượng lớn điểm ảnh (2) phương pháp ổ Parallel • Đơn phương pháp cổng readout Phương pháp chia vùng quang nguyên khối thành nhiều phần đọc liệu video qua cổng lái xe khối song song Hình 5-8 cho thấy sơ đồ vùng quang chia thành khối "n" Vì cảm biến phẳng có nhiều pixel số mil-sư tử, phương pháp ổ nối tiếp gây tỷ lệ khung hình để thả Các phương pháp cổng readout nhất, nhiên, cung cấp tốc độ cao xử lý dễ dàng liệu video sử dụng cho hầu hết cảm biến phẳng • multiport readout phương pháp đọc liệu video qua nhiều cổng để đạt tốc độ ổ đĩa chí cịn cao so với phương pháp cổng readout Cung 28 Các loại cảm biến X Quang số cấp nhiều cổng cho liệu video readout làm tăng số tiền chuyển liệu hình ảnh cho đơn vị thời gian, mà lớn so với phương pháp cổng readout Một số cảm biến phẳng sử dụng phương pháp Hình 5.3.1: Chế độ đọc tín hiệu song song Chuẩn video đầu ra: Cảm biến phẳng hỗ trợ giao diện video đầu sau đây: RS-422, LVDS, USB 2.0, Gig-E USB 2.0 Gig-E hỗ trợ giao diện máy ảnh kỹ thuật số DCAM Chế độ Bining: Một số đường mạch cảm biến phẳng có chức chế độ di chuyển chuột đồng thời đọc nhiều liệu pixel Lên đến × điểm ảnh chọn để binning điều phụ thuộc vào đường mạch cảm biến Tăng số lượng binning pixel nhăn tỷ lệ khung hình cảm biến Lưu ý độ phân giải cao thu cách hoạt động đơn lẻ (1 × chế độ) mà không cần sử dụng chế độ Bining 5.4 Đặc tính: Đáp ứng phổ: Các khu vực nhạy cảm biến phẳng bao gồm mảng photodi-thơ ca ngợi hai chiều Hình 5-9 cho thấy phản ứng quang phổ cảm biến phẳng thông thường phổ phát xạ (Tl) chất nhấp nháy CSI Để đạt độ nhạy cao, mảng pho-todiode thiết kế để có độ nhạy cao vùng lân cận bước sóng phát xạ đỉnh cao CSI (Tl) Phạm vi lượng tia X mà cảm 29 Các loại cảm biến X Quang số biến phẳng kịp thời khác nhạy-tùy thuộc vào đường mạch cảm ứng Tham khảo datasheets họ để biết chi tiết Hình 5.3.2: Ví dụ đáp ứng phổ CsI(Ti) Tính tuyến tính: Cảm biến phẳng tuyến tính tuyệt vời so với cấp độ X-ray cố Hình 510 cho thấy tuyến tính đầu cảm biến phẳng (14-bit đầu ra) Giới hạn đầu 14-bit 16.383 mức màu xám Hình 5.3.3: Đầu tuyến tính Video đầu màu tối: 30 Các loại cảm biến X Quang số Khi thời gian tích hợp thiết lập lâu hơn, đầu video tối tăng photodiode tối Hình 5-11 cho thấy liên hệ đầu video tối thời gian hội nhập cho cảm biến phẳng (14-bit đầu ra) Hình 5.3.4: Tương quan đầu video dịng tối thời gian tích hợp Một trượt nhẹ xảy video output tối sau điện bật Hình 5-12 cho thấy ví dụ từ đo tối trôi dạt video Trong chế độ kích hoạt nội (2 khung hình / s), đầu video tối cho thấy thay đổi sau điện bật Tuy nhiên, tỷ lệ khung hình chậm, thay đổi đầu video tối Trong ứng dụng mà biến động video tối vấn đề đầu nguyên nhân, xác định tần suất tối im lứa tuổi nên mua lại cho điều chỉnh để đáp ứng cho phép phạm vi mức độ trôi dạt Hình 5.3.5: Tính chất trượt đầu video tối 31 Các loại cảm biến X Quang số Dải tương phản nhiễu: Cảm biến phẳng phát triển dựa cảm biến CMOS Hình ảnh CMOS sen-sors chuyển phí tích lũy photodiodes đến mạch readout thơng qua dịng video Trong chế độ thụ động loại pixel cảm biến CMOS nay, nhiễu thể phương trình (4) Các dịng phim ký sinh điện dung (Cd) lớn so với dung photodiode đường giao (Cp) phụ trách khuếch đại phản hồi điện dung (Cf), đó, dịng phim ký sinh dung trở thành nguồn nhiễu Giới hạn dải động cảm biến phẳng xác định nhiễu giới hạn phí bão hịa Điều có nghĩa phạm vi hoạt động có nguồn gốc từ tỷ lệ phí ngồi-uration với nhiễu Trong loại pixel hoạt động, dòng phim ký sinh dung thấp, đó, nhiễu nhỏ Độ phân giải: Độ phân giải mức độ chi tiết mà cảm biến ảnh tái sản xuất đầu vào pat-chim nhạn đầu Các khu vực nhạy cảm biến phẳng bao gồm số photodiodes thường xuyên dàn trận, đường mạch đầu vào đầu bị chia tách vào pixel Vậy nên, thể hình 5-13, đường mạch sóng vng đường màu đen trắng kết alter-NATing với khoảng thời gian khác đầu vào, khác biệt kết đầu mức độ màu đen trắng trở nên nhỏ độ rộng xung đường mạch đầu vào trở nên hẹp Hình 5.3.6: Hàm dịch chuyển tương phản Độ mịn đường màu đen trắng đường mạch đầu vào đưa tần số không gian đường mạch đầu vào Các tần số không gian có số lượng cặp đường màu đen trắng đơn vị dài Trong hình 5-13, tần số không gian tương ứng với nghịch đảo khoảng cách từ viền mép trắng pat-chim nhạn Nó thường biểu diễn đơn vị dòng cặp / mm Các tốt đường mạch đầu vào cao tần số không gian, thấp CTF 32 Các loại cảm biến X Quang số Hình 5.2.7: Tương quan hàm dịch chuyển độ tương phản tần số không gian (Cỡ pixel 50x50 micromet) Độ phân giải độ nhạy cảm biến phẳng với X-quang phụ thuộc vào độ dày Scintilla-tor Cả hai mối quan hệ cân cảm biến phẳng thiết kế tối ưu cho độ dày chất nhấp nháy cách lấy ứng dụng kích thước điểm ảnh thành tài khoản để cung phân giải cao độ nhạy cao Độ tin cậy: Trong dò tia X thông thường, suy giảm hoạt động giọt nước sensitivi-ty gia tăng đầu video tối xảy chiếu xạ X-ray Tương tự vậy, đặc điểm cảm biến phẳng xấu chiếu xạ X-ray Ví dụ, loại FSP cảm biến phẳng với bao nhôm hàng đầu dành cho công nghiệp spection thiết kế để sử dụng lượng tia X từ 20 KVP 100 KVP, sử dụng đến liều chiếu xạ tích lũy triệu roentgens sử dụng theo 100 KVP X-ray Khi vùng quang chiếu xạ đồng với X-quang, tối tăng gần diện tích quang Hiện tối làm tăng phần lĩnh vực quang, điều loại bỏ cách chỉnh sửa hình ảnh tối Khi tăng phần video output tối gây gia tăng tối vượt giới hạn chỉnh sửa hình ảnh tối, cảm biến phẳng nên thay phần tiêu thụ Cuộc đời phẳng sen-sors mở rộng cách thiết lập liều X-ray đến mức độ thấp phạm vi phát ngăn chặn X-quang từ chiếu xạ cảm biến phẳng ngoại trừ hình ảnh Một cách hiệu để kéo dài tuổi thọ đầu dò sử dụng xung X-quang Ảnh hưởng bới tia X: Ví dụ, C7942CA-22, 80 KVP X-quang chiếu xạ ngày (1 × chế độ, tỷ lệ khung hình: khung hình / s), vịng đời cảm biến 152 ngày 33 Các loại cảm biến X Quang số 5.5 Cách Sử Dụng: Phương thức kết nối: Thiết lập đơn giản Tất cần thiết để kết nối cảm biến phẳng với máy tính cung cấp điện cách sử dụng cáp liệu cáp điện (một số đường mạch yêu cầu cáp đầu vào kích hoạt từ bên ngồi) Sau cung cấp điện áp cho cảm biến phẳng bắt đầu thời gian thực thu nhận hình ảnh X-quang từ kiểm sốt máy tính Hình 5-15 cho thấy ví dụ kết nối hệ thống hình ảnh X-quang sử dụng cảm biến phẳng Sử dụng cung cấp dòng điện đơn điệu tăng với biến áp cho nguồn điện áp Hình 5.5.1: Ví dụ phương thức kết nối Chế độ Kích Hoạt: Cảm biến phẳng có hai chế độ kích hoạt (chế độ kích hoạt nội chế độ kích hoạt từ bên ngồi) Trong chế độ kích hoạt nội bộ, cảm biến ln hoạt động tốc độ khung hình tối đa liên tục xuất tín hiệu đồng tín hiệu video Để chụp ảnh chế độ trigger bên ngồi, áp dụng xung kích hoạt từ bên ngồi thể hình 5-16 Vsync +, Hsync +, tín hiệu video đầu sau thời gian trơi qua TVD từ cạnh lên xung kích hoạt từ bên Để đồng với nguồn tia X mạch, áp dụng X-quang Dur ing Txray Dòng lỗi: Dịng điện tích lũy diode tách sóng quang chuyển giao cho mạch readout thông qua dịng liệu cách bật cơng tắc CMOS cho điểm ảnh cách sử dụng dòng cổng từ ghi dịch Một lỗi hở mạch xảy dòng cửa liệu trực tuyến làm cho khơng thể đọc số điểm ảnh Những điểm ảnh liên tục gọi dòng lỗi Mặc dù dịng lỗi khơng thể 34 Các loại cảm biến X Quang số tránh khỏi cảm biến với khu vực nhạy sáng lớn, sửa chữa sai sót phần mềm dựa giá trị điểm ảnh xung quanh làm cho để cuối thu hình ảnh khơng có khuyết tật Phí rị rỉ-ing dịng khiếm khuyết làm tăng sản lượng điểm ảnh liền kề với đường khiếm khuyết Hiện tượng sửa chữa phần mềm Căn chỉnh ảnh: Cảm biến phẳng sử dụng công nghệ xử lý mạch CMOS CDS thu hình ảnh có tính đồng cao, họ cung cấp mức độ cao chất lượng hình ảnh cách chỉnh phần mềm Chú ý: Cảm biến phẳng xấu chiếu xạ X-ray Sau sử dụng lâu dài sau sử dụng theo liều lượng xạ lớn, độ nhạy cảm biến giảm đầu video tối tăng Đối phó với suy giảm địi hỏi phải điều chỉnh hình ảnh phần mềm để đáp ứng xác phát mong muốn, định kỳ thay cảm biến phẳng phần tiêu thụ 5.6 Ứng Dụng: Tạo ảnh tia X cách sử dụng nguồn xung tia X: Trong hầu hết hình ảnh X-quang sử dụng nguồn tia X liên tục, khơng có nhu cầu để Synchro-nize dò nguồn X-ray sử dụng Tuy nhiên nhìn chung, sử dụng nguồn X-ray xung phát lượng phóng xạ cao thời gian ngắn so với nguồn tia X con-tinuous, đầu dò phải đồng với thời gian phát thải nguồn tia X để có ảnh Nếu sử dụng cảm biến phẳng với nguồn X-quang xung, sau thiết lập phẳng sen-sor để chế độ kích hoạt bên ngồi thuận tiện Trong chế độ kích hoạt bên ngồi, nhập vào tín hiệu kích hoạt từ bên đến cảm biến phẳng cho phép đọc to dịng điện giữ tích lũy photodiodes lúc Những dịng điện trường hợp liên tục tích lũy tín hiệu kích hoạt từ bên ngồi vào Để có hình ảnh đồng với nguồn tia X xung, nguồn tia X phải phát tia X khoảng kích hoạt thích hợp Hình 5.5.2: Biểu đồ thời gian 35 Các loại cảm biến X Quang số Thu ảnh phóng lớn vật nhỏ: Cảm biến phẳng có hình ảnh mở rộng Vì họ chụp ảnh với khơng bị méo có độ phân giải cao Độ phóng đại hình ảnh thể equa-tion (8) Độ phóng đại = D1 D2 D1: khoảng cách nguồn X-ray đầu mối phẳng cảm biến D2: khoảng cách nguồn X-ray đầu mối đối tượng (8) Nếu khoảng cách cảm biến phẳng nguồn tia X cố định, sau mag-nification tăng lên đối tượng đưa gần gũi với nguồn Xray Trong en-largement, hình ảnh trở nên fuzzier kích thước điểm đầu mối nguồn tia X được-nói lớn Điều có nghĩa sử dụng nguồn tia X với kích thước điểm nhỏ đầu mối mang lại sắc nét, hình ảnh rõ ràng mở rộng Hình 5.5.3: Méo ảnh với tiêu cự khác nguồn phát tia X Chụp CT với sóng hình nón: Là phương pháp để tận dụng đầy đủ tính cảm biến phẳng với khu vực nhạy quang lớn, chùm CT hình nón có sử dụng nguồn tia X chùm nón có khả phát tia X diện tích rộng Các nguồn X-quang tia hình nón cảm biến phẳng cài đặt đối diện với vật đặt trung tâm ảnh đối tượng sau tái tạo nguồn X-quang cảm biến phẳng xoay tốc độ xung quanh đối tượng Các liệu hình ảnh hai chiều lấy theo cách sau tái tạo máy tính để tạo hình ảnh truyền tải X-ray ba chiều Các CT tia hình nón thu hình ảnh X-quang ba chiều đối tượng lớn thời gian ngắn cách sử dụng cảm biến phẳng có tốc độ khung hình cao với diện tích quang lớn Nhiễu xạ tia X: 36 Các loại cảm biến X Quang số Cảm biến phẳng có ích cho việc phân tích X-ray phương pháp Laue nhiễu xạ sở hữu khu vực nhạy sáng lớn độ phân giải cao Như thể hình dưới, tia X song song chiếu xạ đối tượng, vân giao thoa thành lập tia X nhiễu xạ đối tượng phát với cảm biến phẳng Bằng cách này, hình ảnh độ nét cao tương đương với hình ảnh thu từ IP (Imaging Plate) thu Các cảm biến phẳng sử dụng cho ứng dụng bao gồm phân tích cấu trúc tinh thể protein Hình 5.5.4: Hình ảnh tạo tán xạ tia X Hình 5.5.5: Hình ảnh minh họa nhiễu xạ tia X 37 ... cạnh tính này, cảm biến CMOS mỏng nhỏ gọn, cho phép chụp ảnh Xray khu vực hẹp Hình 4.3.1: Mơ Đun CMOS nha khoa 23 Các loại cảm biến X Quang số Cảm biến phẳng: Cảm biến phẳng lớn cảm biến CMOS ghép... Cho phép ghép nhiều mảnh 2.3 Ứng Dụng Ảnh lượng kép: 10 Các loại cảm biến X Quang số Trong X-ray kiểm tra cơng nghiệp bình thường, X-quang truyền qua vật thể phát loại cảm biến nhất, hình dạng,... Các loại cảm biến X Quang số Dải tương phản nhiễu: Cảm biến phẳng phát triển dựa cảm biến CMOS Hình ảnh CMOS sen-sors chuyển phí tích lũy photodiodes đến mạch readout thơng qua dòng video Trong