什么是直接射线摄影,简称为DR?

数字射线摄影又被称为直接射线摄影,简称为DR。采用DR技术,辐射强度可以直接转换为数字图像信息。曝光和图像形成同时进行,几乎可以实时捕获图像,而且在曝光后几秒钟内即可查看图像/射线照片。这种几乎即时的图像形成是DR被认为是唯一真正的数字射线摄影方法的原因。

一些设备甚至提供真正的实时(透视)模式,显示率高达每秒30张图像。在DR中,使用了各种大小的平板探测器,最大约为400 x 400 mm,如图8-16所示,它可以将入射的辐射强度转换为成比例的、数字化的电子信号。这些数字信号可以通过计算机和屏幕(工作站)直接呈现为连贯的放射线图像。一个电缆通常连接探测器和工作站,同时也控制面板。

DR flat panel component with 400*400mm active area: 有效面积为400 x 400 mm 平板探测仪
Assembled flat panel detector physical data: 组装平板探测器的物理数据
Dimensions尺寸: ~500*600*100mm
Weight重量: ~10kg

DR平板系统不同的类型和供应商。存在着各种具有广泛像素大小和分辨率的平板系统。像素越多且越小,系统的潜在分辨率越高。作为传感器材料,使用了非晶硅和非晶硒。作为传感器,应用了CCD(电荷耦合设备)和CMOS(互补金属氧化物半导体)。

最常见的高分辨率平板探测器使用非晶硅技术。该材料将入射的辐射转换为光。转换与辐射剂量成比例。然后,由例如结构化碘化铯(CsI)光二极管和集成薄膜晶体管(TFT)的荧光体将光转换为成比例的电信号。每个图像元素(像素)都贡献于在工作站屏幕上形成的射线图像。每个元素在有效区域内都是方形的,像素间距通常在50至400微米之间。像素越小,分辨率越好。正在进行的研究旨在使传感器元素/像素更小。根据整体活动区域和探测器像素间距,面板由多达数百万的这些元素/像素组成。图9-16显示了在玻璃基板上沉积的平板探测器的不同活动层,并在顶部覆盖有石墨层。

Schematic of a two-stage flat-panel digital detector: 两级平板数字探测器原理图
Radiation(photons): 辐射(光子)
Amorphous silicon array(detector): 非晶硅阵列(检测器)
Light: 光
Csl Scintillator – TFT photodiode array: Csl 闪烁体 – TFT 光电二极管阵列
Electrons: 电子
Read-out electronics: 读出电子设备
Digitisation: 数字化
Digital data to workstation: 数字数据到工作站

在实践中,DR已被证明是NDT行业的一个出色工具,但也存在一些局限性。

平板探测器在大规模生产过程中可以连续使用多年,但其使用寿命受累积辐射剂量的限制。最终的使用寿命取决于总剂量、剂量速率和辐射能量的组合。这些板对高能量的容忍度低于低能量,因此应避免极高的能量。因此,最终寿命取决于其应用。

虽然像素有数百万,但随着时间的推移,有一些像素反应变差是“正常”的,这与(notebook)计算机使用的平板显示屏上的像素类似。制造商通常会规定不可接受的坏像素数量和模式。幸运的是,如果面板的一小部分出了问题,有经验的DR图像解释者能够通过模式识别和在面板上的已知位置区分真正的组件缺陷和反应较差的像素。

平板探测器也受到一些记忆效应的影响,在行话中称为“残影”。这是由于曝光后荧光层的滞后作用所致。图像会慢慢消失,特别是在辐射能量超过几百kV的情况下。这种滞后导致系统有一定的死时间,从几秒到几分钟,取决于辐射能量,在此期间不能重新使用该板。

DR是X光还是CT?

“DR” 在医学中通常是数字X射线设备(Digital Radiography),用于获取数字化的X射线图像。而CT(Computed Tomography)则是计算机断层扫描,它通过旋转的X射线束来生成横截面图像。因此,DR是X射线,而CT是一种不同类型的成像技术。