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《畢設(shè)翻譯-基于光子計(jì)數(shù)型探測(cè)器的數(shù)字成像》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、基于光子計(jì)數(shù)型探測(cè)器的數(shù)字成像摘要X射線探測(cè)器電子設(shè)備（靈敏度和速度）的進(jìn)步可以在矩陣型探測(cè)器上進(jìn)行實(shí)時(shí)快速的單光子探測(cè)。在每個(gè)探測(cè)器像素的電子線路中實(shí)現(xiàn)了光子計(jì)數(shù)和能量分辨。XCounter公司研制了基于碲化鎘的單晶探測(cè)器，單晶可以平鋪到更大的區(qū)域并具有100微米的像素尺寸。在2014年開(kāi)始可以使用的最大面積是50x75平方毫米。這些探測(cè)器具有非常有前途的特性，這使得它們非常適合于NDT方面的應(yīng)用：1、750微米厚的碲化鎘衰減層允許有效的X射線檢測(cè)高達(dá)300KeV。在計(jì)數(shù)模式下僅光子噪聲是很重要的;沒(méi)有其他探測(cè)器噪聲源需要考慮。除了放射線沒(méi)有其他抵消的信號(hào)。2、每個(gè)探測(cè)器的像素具有兩個(gè)
2、能量閾值。這個(gè)特性可用于雙能量成像以鑒別物質(zhì)。通過(guò)能量閾值抑制散射線將提高圖像對(duì)比靈敏度。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)將證明這種新的探測(cè)器技術(shù)優(yōu)于常規(guī)的電荷積分型探測(cè)器。參數(shù)改變時(shí)探測(cè)器的校準(zhǔn)過(guò)程是面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)，在較長(zhǎng)的曝光時(shí)間中顯得尤其重要。關(guān)鍵詞：材料表征射線檢測(cè)（RT）數(shù)字探測(cè)器陣列光子計(jì)數(shù)圖像質(zhì)量定標(biāo)雙能量能量鑒別1、引言光子計(jì)數(shù)型探測(cè)器提供X射線成像的一些獨(dú)特功能。如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，光子計(jì)數(shù)探測(cè)器沒(méi)有讀出噪聲，無(wú)暗計(jì)數(shù)。在變化的環(huán)境溫度中要求最少的定標(biāo)對(duì)高的探測(cè)效率和探測(cè)器穩(wěn)定的性能來(lái)說(shuō)這個(gè)特性是重要的。此外，合并每個(gè)光子事件脈沖高度鑒別是有可能的，從而使圖像的記錄從多能量時(shí)間間隔在單次曝光中實(shí)現(xiàn)
3、成為可能。這里提出的工作是基于XCounter公司用PDT25-DE和XC-T7550探測(cè)器所做的第一個(gè)測(cè)試。這些檢測(cè)器是基于早前MGC700平臺(tái)的升級(jí)版[1]，它現(xiàn)在采用更小的像素（100微米），雙能量閾值和更快的計(jì)數(shù)能力[2]。2、探測(cè)原理和探測(cè)器的構(gòu)造探測(cè)器PDT25-DE由兩個(gè)XCounter公司XC225的ASIC泵接合到使用歐姆接觸（25×25平方毫米的探測(cè)區(qū)域）的兩固態(tài)的CdTe晶體，而XC-T7550探測(cè)器由2x6個(gè)相同的模塊平鋪起來(lái)形成50x75平方毫米這樣一個(gè)較大的探測(cè)區(qū)域。該P(yáng)DT25-DE采用USB2接口用于控制和圖像傳輸，這限制了最大的幀速率，10幀/秒。在XC
4、-T7550探測(cè)器中實(shí)現(xiàn)了G字節(jié)的以太網(wǎng)絡(luò)接口，它允許幀速變化從300幀/秒下降到2幀/秒。圖1提供了大的平鋪探測(cè)區(qū)域的重建原則。探測(cè)晶體粘合到下面的ASIC用于像素讀出。該ASICXC225具有100微米的像素大小，每個(gè)像素實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)計(jì)數(shù)器每次12位的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)，計(jì)數(shù)傳遞可調(diào)兩個(gè)門(mén)限的光子（第一個(gè)為光子計(jì)數(shù)事件對(duì)噪聲的鑒別，第二個(gè)為低能量計(jì)數(shù)對(duì)高能量計(jì)數(shù)）。圖1顯示了光子計(jì)數(shù)探測(cè)器在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用情況（左側(cè)–組裝模塊平鋪成探測(cè)區(qū)域的構(gòu)造原理，右側(cè)-使用2塊XCounter公司搭建的PDT-25探測(cè)器圖像。各種其他制造商也存在）圖2XC-T7550探測(cè)器的75x50平方毫米
5、的探測(cè)區(qū)域（用CFRP，黑色覆蓋）在圖2中，由Densimet公司制成沒(méi)有輻射屏蔽殼的一個(gè)具有75x50平方毫米探測(cè)器區(qū)域的大探測(cè)器版本XC-T75550。而且，探測(cè)器集成電路的溫度穩(wěn)定由珀耳帖元件進(jìn)行冷卻，在圖中這個(gè)元件并沒(méi)有顯示。3、結(jié)果與討論3.1雙能量門(mén)限以降低散射線的探測(cè)光子計(jì)數(shù)原理的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是能量閾值可以調(diào)節(jié)。僅具有最小閾值到達(dá)探測(cè)器的光子將被計(jì)數(shù)。首次對(duì)能量閾值的使用進(jìn)行研究以減少射線散射對(duì)圖像的影響。在圖3中顯示了一個(gè)鋼鐵階梯型楔塊和兩個(gè)圖像（低能量的高達(dá)80千電子伏和高能量圖像的能量高于80千電子伏）以及整個(gè)階梯輪廓。圖3:使用光子計(jì)數(shù)探測(cè)器能量閾值減少散射線。在左
6、側(cè)的低能量圖像以及在中間的高能量圖像如圖所示。右側(cè)顯示了貫穿這些圖像的輪廓。與低能量圖像的輪廓相比，高能量圖像輪廓顯示幾乎沒(méi)有散射偽影。圖3中的輪廓清楚地表明，高能量圖像受到散射線的影響較小。由于非彈性康普頓散射效應(yīng)，散射的光子具有較低能量與入射光子相比。在一個(gè)具有均勻階梯厚度的階梯楔塊中產(chǎn)生的散射線在每個(gè)階梯上產(chǎn)生了輪廓，然而在恒定厚度的階梯上從衰減層上產(chǎn)生的信號(hào)希望是恒定的。在輪廓上的任何變化，像沿著具有恒定厚度的階梯增加的信號(hào)或者是由于散射線的影響在階梯邊緣出現(xiàn)過(guò)渡層。3.2高厚度鋼圖像質(zhì)量的測(cè)量用雙板組合模擬具有35毫米壁厚的鋼管研究這種新的探測(cè)器的應(yīng)用范圍以及源到探測(cè)器的距離為
7、405毫米。在圖4a的示意圖和圖4b示出了這種設(shè)置的照片。用于該移動(dòng)管檢測(cè)的X射線管的選擇參數(shù)為最大，270千伏和1.11毫安。用以下的像質(zhì)計(jì)（見(jiàn)圖5）測(cè)定圖像的質(zhì)量：1、根據(jù)ISO19232-5用雙絲型像質(zhì)計(jì)測(cè)定總圖象清晰度和基本空間分辨率。2、根據(jù)ISO19232-1用單絲型像質(zhì)計(jì)測(cè)定對(duì)比靈敏度。圖6顯示了所獲取的圖像在270千伏，1.11毫安和1600s的曝光時(shí)間下獲得的。雙絲型D10（參照?qǐng)D7a）和單絲型W11被探測(cè)到。D1
