亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：多排线阵列x射线探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种X射线数字化摄影用的多排线阵列X射线探测器，具体地说， 是涉及一种具有较高的空间分辨率、较高的信噪比和较大的穿透能力，对入射X射线的强 度要求较低，并且没有信号盲区的多排线阵列X射线探测器。
背景技术：
常用的线阵列X射线摄影系统的典型结构参照图1所示在机械支撑及防护系统 (11)结构内部的上方安装X射线源(1)，包含高压发生器和X射线发生器；下方安装线阵列 X射线探测器(9)用来接收X射线；中间的皮带传动装置(10)带动被扫描物体(3)沿着垂 直于X射线扇束(2)所在平面的方向做水平直线运动，进行直线扫描。图2是常用的线阵列X射线摄影系统的工作原理示意图X射线源(1)产生X射线 扇束0)，X射线穿透被扫描物体(3)后覆盖探测器(9)上的直线形狭缝区域，照射到探测 器内的线阵列X射线传感器(4)上的闪烁体上，X射线信号被转换成可见光信号，再被闪烁 体上耦合的光电转换器件转换成电信号。电信号经前置放大电路( 放大，再被模拟/数 字转换电路(6)转换为数字信号；数字信号经接口电路(7)输入计算机，由配套计算机软件 (8)处理。软件把设定行数L (L为自然数)的M组信号数据拼合成二维矩阵；传感器上某个 像元接收到的X射线信号强度越高，对应点的灰度值就越高，从而形成二维灰度图像，图像 的总像元数量=M*L。在传感器吸收同等强度的X射线时，单位面积和有效宽度内的像元数量越多、即 像元密度越大，相应的空间分辨率就越高。不过，现有的单排线阵列探测器中的像元尺寸受到当前制造工艺等因素限制，像 元尺寸越小则制造难度越大；而且像元面积越小，探测器对X射线的响应就越低，在探测被 扫描物体较高密度或较厚的区域时，需要较强的X射线才能产生足够强的信号；但是，过强 的X射线穿透同一被扫描物体较低密度或较薄的区域时，又容易使响应信号饱和，系统信 噪比偏低。另外，单排X射线传感器内相邻像元有效区之间的分隔区形成信号盲区(G)，容易 漏过被扫描物体内平行于扫描运动方向Y的微小结构信息。参照图3所示，一种单排传感器 在Y方向上像元高度(H)是0. 4mm，在像元排列方向Z上的像元间距(P)是0. 4mm，像元的有 效宽度(W)是0.3mm，像元间隔是0. 1mm，则单排传感器的信号盲区(G)的宽度是0. 1mm。可见，现有的单排线阵列X射线探测器存在上述缺陷，需要改进。本实用新型有效 地弥补了上述缺陷。

实用新型内容本实用新型针对上述现有单排线阵列X射线探测器的缺陷，提出了相应的改进方 案，提供了一种能兼顾信号强度和像元密度、又能消除信号盲区的新型探测器。[0010]本实用新型为解决上述技术问题而采取的技术方案为一种多排线阵列X射线探 测器，由多排X射线传感器、前置放大电路、模拟/数字转换电路、接口电路和配套计算机软 件等主要部分组成。所述多排X射线传感器由N个单排线阵列X射线传感器并排错位拼接组成，每排 传感器包含M个像元。其中N、M是大于1的自然数。输出的图像中每行线的像元数量= N*M。各个像元分别连接到前置放大器上，输出的模拟信号按照串行方式输入到模拟/数字 转换电路并转换成数字信号，再通过接口电路输入到计算机，由软件产生二维灰度图像。当 图像设定为L行时，图像的总像元数量是N*M*L。本实用新型所述多排线阵列X射线传感器，其中的N是2到20之间的自然数，M是 16到16384之间的自然数。所述接口电路包含控制接口、数据接口及电源接口。所述接口电路和软件对多排传感器像元对应的信号进行选通、排序和时间匹配。所述多排X射线传感器是由闪烁体层和光电转换器件耦合而成的传感器，其中的 闪烁体层把X射线信号转换成可见光信号。本实用新型一方面采用像元面积较大的X射线传感器，可以接收到足够多的入射 X射线光子，使系统具有较高的信噪比和较大的穿透能力，降低对入射X射线的强度要求； 另一方面采用并排错位的拼接方式，能够成倍提高系统的空间分辨率，并且消除单排线阵 列系统固有的信号盲区。

图1为常用的单排线阵列X射线摄影系统的结构示意图。图2为常用的单排线阵列X射线探测器的工作原理示意图。图3为单排线阵列传感器平面示意图。图4为本实用新型所述多排线阵列X射线探测器的工作原理示意图。图5为四排线阵列传感器排列布局平面示意图，即N等于四的示例。
具体实施方式
参照图4所示，本实用新型由以下五个主要部分组成多排X射线传感器(4)、前 置放大电路(5)、模拟/数字转换电路(6)、接口电路(7)和配套计算机软件(8)。所述多排X射线传感器由N个单排线阵列X射线传感器并排错位拼接组成，每排 传感器包含M个像元。其中N、M是大于1的自然数。输出的图像中每行线的像元数量= N*M。各个像元分别连接到前置放大器上，输出的模拟信号按照串行方式输入到模拟/数字 转换电路并转换成数字信号，再通过接口电路输入到计算机，由软件产生二维灰度图像。当 图像设定为L行时，图像的总像元数量是N*M*L。本实用新型所述多排线阵列X射线传感器，其中的N是2到20之间的自然数，M是 16到16384之间的自然数。所述接口电路包含控制接口、数据接口及电源接口。所述接口电路和软件对多排传感器像元对应的信号进行选通、排序和时间匹配。所述多排X射线传感器是由闪烁体层和光电转换器件耦合而成的传感器，其中的
4闪烁体层把X射线信号转换成可见光信号。参照图4所示，以N = 4，即四排线阵列为例，把四个单排线阵列平行放置在垂直于 X射线照射中心线的同一个平面上。并且使X射线照射方向X、扫描运动方向Y和每排像元 排列方向Z之间相互垂直。以第一排阵列首个像元的位置为基准点，第二排阵列首个像元的摆放位置沿着Z 方向错位，距离相当于1/4像元间距P，即1/4x0. 4mm = 0. Imm ；第三排阵列错位2个1/4像 元间距，即2/4x0. 4mm = 0. 2mm ；第四排阵列错位3个1/4像元间距，即3/4x0. 4mm = 0. 3mm。另外，在Y方向上物体的运动速度与探测器设定的扫描速度需要互相匹配，即在 每个扫描时间单元τ期间，物体运动的距离等于一个像元间距，即0. 4mm。但是由于各排阵 列的像元并不处于同一条直线上，而各排输出的数据又要反映物体上同一位置的信息，因 此需要对各排输出信号进行选通和重新排序。在扫描运动方向Y上，使任意相邻两排阵列的排间距都相同。为方便做时间上的 匹配，可以设计排间距等于像元间距(P)的整数倍。参照图5所示，一种0.4mm像元间距的 探测器，像元有效区高度(H)为0.4mm，加上基座边缘，阵列实际高度是0.5mm。为避免两 排阵列在在X射线下重叠，选择排间距=2P = 0. 8mm。在第一个扫描时间单元T1内，第一个阵列A接收到物体前缘的X射线并产生信号， 依次为T1A1，T1A^T1Am, M是每排阵列的像元数量；在第二个时间单元T2内，物体前缘移动到第一阵列与第二阵列之间的空隙处；在第三个时间T3单元内，物体前缘移动到第二个阵列B的对应位置，第二阵列接 收物体前缘的信号T3B1，T3B2-T3Bmo在Z方向上，1 相对第一阵列的T1Am错位1/4个像 兀，艮口 0. Imm0以此类推，到第七个时间单元T7时，四排阵列依次接收到了物体前缘的信号。通 过接口电路和软件把这四个信号进行选通、重新排列，作为同一行像元处理，对应图像上的 同一条线，数据依次为 T1A1, T3B1, T5C1，T7D1 ；T1A2, T3B2，T5C2，T7D2……T1Am, T3Bm, T5Cm, T7Dm ；即 实现了像元点的硬插值。物体前缘对应的像元密度是单排传感器的4倍，系统空间分辨率 接近单排的4倍，即0. 1mm。按照同样方法，把X射线穿透物体的信号逐线处理，得到图像的总像元数量是
N氺M氺L。由于采用错位排列方式，任何一排线阵列像元的信号盲区(G)都被其余三排的有 效区域所覆盖，即多排线阵列传感器无信号盲区。另外，0. 4mm像元探测器单个像元的有效面积是0. Imm像元探测器的6倍以上，相 应地，信号强度、信噪比和穿透能力都比较高。本实用新型是基于现有通用的探测器所做的改进，自然受到当前阶段器件性能的 限制；但是这也同时从侧面反映了本实用新型的实用性，也就是说，只要出现某种单排线阵 列探测器，就可以按照本实用新型所描述的方法升级为多排线阵列探测器。另外，随着通用 器件性能的不断提升，本实用新型仍然可以应用，并且总是突破目前探测器的性能极限，因 此又具有时间上的通用性。本实用新型所描述的四排线阵列以及0. 4mm像元等具体数据仅作为实施范例，以 方便技术人员理解其实施方法及核心原理；具体排数、像元大小等参数按照系统设计来确定，在实际应用中并不限于四排和0. 4mm。本说明书的内容不应该理解为是对本实用新型在 应用范围和具体实施办法等方面的任何限制。所有未脱离本实用新型方案内容，根据本实 用新型的核心原理及方法所作的任何修改、变更或等效变化，都属于本实用新型的范围。
权利要求1.一种多排线阵列X射线探测器，其特征为探测器由N个单排线阵列X射线传感器 并排错位拼接组成的多排X射线传感器、前置放大电路、模拟/数字转换电路、包含控制接 口、数据接口及电源接口的接口电路和软件组成。
2.如权利要求1描述的多排线阵列X射线探测器，其特征为所述多排X射线传感器由 N个单排线阵列X射线传感器并排错位拼接组成，每排线阵列包含M个像素单元，其中N、M 是大于1的自然数，输出的图像中每行线的像元数量=N*M。
3.如权利要求2描述的多排线阵列X射线探测器，其特征为其中的N是2到20之间 的自然数，M是16到16384之间的自然数。
4.如权利要求1描述的多排线阵列X射线探测器，其特征为接口电路包含控制接口、数 据接口及电源接口。
5.如权利要求1描述的多排线阵列X射线探测器，其特征为所述传感器是由闪烁体层 和光电转换器件耦合而成的传感器，其中的闪烁体层把X射线信号转换成可见光信号。
专利摘要本实用新型涉及一种X射线数字化摄影用的多排线阵列X射线探测器，由多排X射线传感器、前置放大电路、模拟/数字转换电路、接口电路和软件等主要部分组成。所述接口电路包含控制接口、数据接口及电源接口。所述多排X射线传感器由N个单排线阵列X射线传感器并排错位拼接组成，每排线阵列包含M个像素单元。其中N、M是大于1的自然数。输出的图像中每行线的像元数量＝N*M。较大有效面积的像元可以接收到足够多的入射X射线光子，使系统具有较高的信噪比和较大的穿透厚度，降低对入射X射线的强度要求；并排错位的拼接方式能够成倍提高系统的空间分辨率，并且消除单排线阵列系统固有的信号盲区。
文档编号G01T1/20GK201892745SQ201020263729
公开日2011年7月6日 申请日期2010年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者高占军 申请人:高占军