平板探測器(Flat Panel Detector,FPD)是一種用于將 X 射線等輻射信號轉換為可供分析的電信號或數字信號,進而生成圖像的精密設備。
平板探測器(FPD)是X射線檢測系統的核心部件,主要用于將X射線能量轉換為電信號并生成數字化圖像,廣泛應用于工業檢測、醫學影像等領域。
FPD通過半導體材料(如非晶硅或碘化銫)將穿透物體的X射線轉換為光子或電子,再通過光電二極管等器件將信號轉換為電信號。這些電信號經放大、模數轉換后,通過圖像重建算法生成物體內部的二維圖像。
工作原理
間接轉換型:當 X 射線穿過被檢測物體到達探測器后,先由閃爍體層(如碘化銫或硫氧化釓等材料)將 X 射線能量轉化為可見光,接著可見光被下方的光電二極管陣列感知并轉換為電信號,電信號通過薄膜晶體管(TFT)矩陣讀出,再經由模數轉換器(ADC)轉化為數字信號,后由計算機進行圖像重建。
直接轉換型:當 X 射線照射到探測器上時,其內部的特殊半導體材料(如非晶硒)直接將 X 射線光子轉化為電子 - 空穴對,在外加電場作用下,電子和空穴分別向相反方向移動形成電流,電流被存儲在 TFT 的極間電容上,通過 TFT 讀出并數字化后,由計算機完成圖像重建。
平板探測器通過光電轉換、信號采集和數字化處理三個關鍵階段完成成像:
光電轉換:X射線穿透物體后,被探測器表面的閃爍體材料(如碘化銫或硫氧化釓)吸收,轉換為可見光。
信號采集:可見光被光電二極管陣列(如非晶硅)或光電導材料(如非晶硒)轉換為電信號。
數字化處理:電信號經薄膜晶體管(TFT)陣列讀出,并通過A/D轉換器轉換為數字信號,生成圖像。