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淺談工業CT探測器

發布日期:2021-04-20 作者: 點擊:

淺談工業CT探測器


工業CT係統主要由射線源係統、探測係統、機械掃描與控製係統、數據采集與傳輸係統和計算機圖像處理係統組成。探測係統是工業CT係統的關鍵子係統。探測係統的性能優劣將直接影響到整個工業CT係統的圖像質量和性能指標。提高探測器性能是工業CT係統研究和開發的重要內容。


在在工業CT領域,常用的探測器按探測介質可分為氣體和固體兩種。


氣體探測器以氣體為工作介質,由入射粒子在其中產生的電離效應引起輸出信號。其探測效率低於固體探測器,但一致性好、性能可靠且成本低廉,因為氣體探測器很難做到小於1mm的間隔,工業CT較少采用,一般用於醫學CT。


在工業CT領域,常見的是固體探測器,它以固體物質為探測介質,包含半導體探測器和閃爍探測器。用於工業CT中的半導體探測器一般是一種均勻型半導體探測器,相當於一個固體電離室,靈敏度高。但半導體探測器價格高昂,因其在性能上的優勢,實驗室等研究機構得較多,一般采用的材料有Cd、Zn、Te、Si(碲、鋅、鎘、矽)。


工業CT探測器單元的工作原理如下:射線進入閃爍體,與之發生相互作用:光電效應,康普頓效應,電子對效應;閃爍體吸收帶電粒子能量而使原子,分子電離和激發;受激的原子、分子退激時發射熒光光子;經過表麵優化處理的晶體將絕大部分光子射入光電二極管的靈敏麵積上,光電二極管將光信號轉化為電信號,送給後續的電子學線路處理。在相當大的範圍內,光電二極管的輸出電流與射入的可見光強度成正比 。選擇光電二極管,要考慮二極管的尺寸(外封裝尺寸、靈敏區尺寸)、光譜響應、靈敏度、極間電容、暗電流等。


一般來說工業CT領域會用到線陣探測器和麵陣探測器,下麵黄瓜视频下载做一些簡單介紹:


工業CT線陣探測器主要優點有:1、射線穿透效果好,因為閃爍體在射線方向上的深度可以不受限製,從而使入射的大部分X光子被俘獲。2、降低射線散射效果,尤其在高能條件下,可以縮短光子獲取時間;由於閃爍體是獨立的,並且同時閃爍體之間還有鎢或者其它重金屬隔片,降低了X射線竄擾。


但是工業CT線陣探測器也有一些缺點,尤其像素尺寸不可能做得太小,其相鄰間隔(節距)一般大於0.1mm。同時,價格也較高,一般高能設備配置線陣探測器較多。


相比線陣探測器,麵陣探測器效率很高,適合於DR成像,可以達到實時或準實時的動態成像;另外,麵陣探測器也比較適合於三維直接成像。所有麵 陣探測器由於結構上的原因,有共同的缺點,即射線探測效率低,無法限製散射和竄擾問題;動態範圍小等,高能範圍應用效果較差。


在工業CT領域通常4MeV以上均配置線陣探測器,1MeV以下的係統麵陣探測器和線陣探測器都會選擇;但如果在高能情況下,隻檢測工件內部結構,不檢測缺陷時,也可以配麵陣,隻是圖像精度不高。


在探測器的設計中,要根據係統的整體指標來決定探測器分統的各項指標,所考慮的指標包括(但不限於)探測效率、能量沉積率、靈敏度、竄擾、動態範圍、耐輻照(壽命)等,至於選擇哪一種探測器,需要專業的售前工程師一起分析需求,選擇確認最佳的配置。


黄瓜视频下载污認為,分析和研究工業CT探測器的特性具有重要的工程應用價值和學術價值。 隻有這樣,才能在工業CT係統設計過程中對探測器的設計和器件選型做到有的放矢,同時有效提高和改善探測器性能,對影響探測器的靈敏度、線性範圍及穩定性的諸多因素進行全麵把握。

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關鍵詞:工業CT

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