电子科技大学：《薄膜晶体管原理与技术》课程教学资源（课件讲稿）第10章 平板X射线成像器件

第10章平板X射线成像器件 简介 10.1平板X射线成像的物理过程 10.2平板X射线成像器件的主要技术指标 10.3有源平板x射线成像器件的像素结构与工作原理 10.4平板X射线成像系统架构 10.5平板X射线成像器件的应用

第10章 平板X射线成像器件 简介 10.1 平板X射线成像的物理过程 10.2 平板X射线成像器件的主要技术指标 10.3 有源平板x射线成像器件的像素结构与工作原理 10.4 平板X射线成像系统架构 10.5 平板X射线成像器件的应用

简介 x射线 X射线是波长很短的电磁波，其波长范围为0.0006~50nm。 X射线具有以下几个方面与成像相关的特性 一X射线波长很短，具有很强的穿透 X射线能激发荧光物质（如碘化铯、铂氰化钡、硫化锌、疏化镉及钨酸钙 等)，将波长很短的X射线转换成波长较长的荧光，荧光的亮度与射线的 强度有关 涂有卤化银的胶片经X射线照射后，可以感光 -当X射线通过任何物质而被吸收时，都将产生电离作用

x射线 • X射线具有以下几个方面与成像相关的特性 – X 射线波长很短，具有很强的穿透 – X 射线能激发荧光物质（如碘化铯、铂氰化钡、硫化锌、硫化镉及钨酸钙 等），将波长很短的X射线转换成波长较长的荧光，荧光的亮度与X射线的 强度有关 – 涂有卤化银的胶片经X射线照射后，可以感光 – 当 X 射线通过任何物质而被吸收时，都将产生电离作用 X射线是波长很短的电磁波，其波长范围为0.0006～50nm。 简介

electrons 传统X射线成像 photocathode X射线 Csl needles light support 荧光材料 光阴极 阳极 输出磷光体 光 光 vacuum window X射线 X x-ray 低能电子 高能电子 高压电源 图6-7影像增强器 vacuum window (1)从物体中射出的X射线与20 output window 40nm厚的CsI作用 light (2)X射线转换成可见光并沿着 44444 CsI传输至光电阴极发射出电子 light absorber (3)以25-35KV的电压加速电子 轰击ZnCdS荧光粉发出增强的可 见光图像 output phosphor(ZnCdS) anode electron

传统X射线成像 （1）从物体中射出的X射线与20- 40nm厚的CsI作用 （2） X射线转换成可见光并沿着 CsI传输至光电阴极发射出电子 （3）以25-35KV的电压加速电子 轰击ZnCdS荧光粉发出增强的可 见光图像

像管成像的物理过程一一射线变像管 Input Phosphor Photocathode Input Window Evacuated Tube 输入 光电阴极 电子透镜 荧光屏 Output Phosphor 输出 荧光屏 RAY 可 H Electron Optics 线 见 T 光 Output Window 阳极 可见光 玻璃外壳 HV Power Supply 1:辐射图像的光电转换 √比普通像管多了一个射线转换荧光屏 2:电子图像的能量增强 x射线荧光粉：ZnS:Ag(p11)和(Cd,Zn)S:Ag(P20)和 3:电子图像的发光显示 CsIT1)等

像管成像的物理过程——x射线变像管 1：辐射图像的光电转换 2：电子图像的能量增强 3：电子图像的发光显示  比普通像管多了一个射线转换荧光屏  x射线荧光粉：ZnS:Ag(p11)和(Cd，Zn)S:Ag(P20)和 CsI(T1)等

X射线图象被荧光屏转换为可见光，由光学系统传至 直接与CCD连接的半导体阵列上检测并重建图象。 闪烁体或荧光体层 光学系统 CCD半导体阵列 ACQUSTION CONTROL DETECTOR COMPUTER STATION COMPUTER AEC CAMERA COD OPTCS XRAY TUBE SENSOR XRAYS SCREEN HOSPITAL NETWORK GRID

10.1平板X射线的成像机制 大面积FPD X射线束 X射线源 物体 计算机

10.1 平板X射线的成像机制 大面积FPD X射线束 计算机 X射线源 物体

X射线 X射线 偏压电极 荧光屏 a-Se 8888888888888888882888888888888 存储电容 TFT TFT 光电二极管 像素电极 阳极 阴极 电了 8888888888 88888888288数 玻璃管 油 铅盒 窗 金属屏蔽 X射线

X射线 X射线 荧光屏 TFT TFT 光电二极管 像素电极 存储电容 偏压电极 α-Se

A1电极引线 X射线入射 1.0 氮化物层 0.8 a-Si:H ITO 0.6 30 nm p"a-Si Csl:TI 0.4 500 nm ia-Si ⊕ 0.2 Gd2O2S:Tb CaWo 50 nm n*a-Si 光生信号 300 400 500.600 700 800 Mo电极 波长(nm X射线入射 X射线入射 X射线入射 荧光粉颗粒 针状Cs:TI晶体 厚荧光粉层 薄荧光粉层 结构化荧光粉

波长(nm) 强度(a.u.) X射线入射 X射线入射 X射线入射 荧光粉颗粒 针状CsI:TI晶体 厚荧光粉层 薄荧光粉层 结构化荧光粉 Al电极引线 X射线入射 Mo电极 氮化物层 光生信号 p+ n+

间接转换FPI像素结构 X射线 闪烁体 扫描线 四偏压线 <一钝化层 a-Si:H TFT 数据线 顶电极 光电二极管 一过孔 A⊙ a-Si yO 光电二极管 ←一底电极 玻璃基板 存情电容 像素宽度 直接转换FPI像素结构和像素电路原理图 X射线 顶电极 不电子 光导层 阻挡层 扫描线 且 电屏蔽 空穴 TFT沟道 阻挡层 光导层 底电极 数据线 栅极 SiO 存储电容 接地 像素电极 玻璃基板 像素尺寸

间接转换FPI像素结构 像素宽度 闪烁体 钝化层 顶电极 光电二极管 底电极 玻璃基板 D S 过孔 数据线 偏压线 X射线 G 数据线 扫描线 α-Si:H TFT 光电二极管 Iout 存储电容 Vs V0 光导层 扫描线 数 据 线 TFT 光导层 电屏蔽 TFT沟道 栅极 存储电容 玻璃基板 像素电极 X射线 顶电极 底电极 接地 空穴 阻挡层 电子 阻挡层 像 素 尺 寸 直接转换FPI像素结构和像素电路原理图

10.2平板成像器件的主要技术指标 像素尺寸及其填充系数 ·灵敏度 ·动态范围 调制传递函数（MTF) 探测量子效率(DQE) 医疗成像 AMFPI尺寸(cm)像素尺寸（μm2 X射线照相 13×13-43×43 100-200 心血管影像 18×18-41×41 154-200 X射线透视 23×29-43×43 100-200 (Fluoroscopy） 胸部肿瘤X射线透视 17×24-24×31 70-100 射野影像 30×40-41×41 392-800 维形束CT 20×25-41×41 127-400

10.2 平板成像器件的主要技术指标 • 像素尺寸及其填充系数 • 灵敏度 • 动态范围 • 调制传递函数（MTF） • 探测量子效率(DQE) 医疗成像 AMFPI尺寸（cm2）像素尺寸（μm2） X射线照相 13×13-43×43 100-200 心血管影像 18×18-41×41 154-200 X射线透视 （Fluoroscopy） 23×29-43×43 100-200 胸部肿瘤X射线透视 17×24-24×31 70-100 射野影像 30×40-41×41 392-800 锥形束CT 20×25-41×41 127-400