平板探测器(Flat Panel Detector,FPD)是一种用于将 X 射线等辐射信号转换为可供分析的电信号或数字信号,进而生成图像的精密设备。
平板探测器(FPD)是X射线检测系统的核心部件,主要用于将X射线能量转换为电信号并生成数字化图像,广泛应用于工业检测、医学影像等领域。
FPD通过半导体材料(如非晶硅或碘化铯)将穿透物体的X射线转换为光子或电子,再通过光电二极管等器件将信号转换为电信号。这些电信号经放大、模数转换后,通过图像重建算法生成物体内部的二维图像。
工作原理
间接转换型:当 X 射线穿过被检测物体到达探测器后,先由闪烁体层(如碘化铯或硫氧化钆等材料)将 X 射线能量转化为可见光,接着可见光被下方的光电二极管阵列感知并转换为电信号,电信号通过薄膜晶体管(TFT)矩阵读出,再经由模数转换器(ADC)转化为数字信号,后由计算机进行图像重建。
直接转换型:当 X 射线照射到探测器上时,其内部的特殊半导体材料(如非晶硒)直接将 X 射线光子转化为电子 - 空穴对,在外加电场作用下,电子和空穴分别向相反方向移动形成电流,电流被存储在 TFT 的极间电容上,通过 TFT 读出并数字化后,由计算机完成图像重建。
平板探测器通过光电转换、信号采集和数字化处理三个关键阶段完成成像:
光电转换:X射线穿透物体后,被探测器表面的闪烁体材料(如碘化铯或硫氧化钆)吸收,转换为可见光。
信号采集:可见光被光电二极管阵列(如非晶硅)或光电导材料(如非晶硒)转换为电信号。
数字化处理:电信号经薄膜晶体管(TFT)阵列读出,并通过A/D转换器转换为数字信号,生成图像。