•  
• Медицинские лампы -
  Ближайший
• Медицинские лампы -
  OEM обычай
• Промышленные
  рентгеновские трубки
• Цифровая
  рентгенография
• InfiMed
  Workstations

• Обзор
• Технология
• Продукция PaxScan
• Гарантия/Возврат

• О Varian X-Ray
• Рентгенооборудование
• Ресурсы по продукции
• Услуги и техподдержка
• X-Ray Контакты
• События

Технология

Varian: Первопроходцы
В начале 1990-х годов научные сотрудники Технологического центра Ginzton компании Varian начали проводить опытно-конструкторские работы с целью объединить ряд новых технологий, сочетающих скорость, качество изображения, компактность и простоту использования. В 1998 году компания Varian стала первой и единственной компанией в мире, предлагающей системы с плоскими панелями из аморфного кремния, способными выполнять рентгеноскопическую и рентгенографическую цифровую визуализацию. Компания Varian продолжала усовершенствовать и улучшать наши продукты и знания в сфере технологий плоских датчиков изображений в реальном масштабе времени. Компания Varian изготовила свыше 20000 датчиков, установленных в различных медицинских и промышленных системах визуализации.

Системы рентгеновской визуализации в реальном масштабе времени
Изделия PaxScan™ компании Varian объединили в себе лучшие качества панелей датчиков из аморфного кремния, материалов, преобразующих радиационное излучение, аналоговой и высокоскоростной цифровой электроники с низким уровнем шума, специализированных интегральных схем для контроля и обработки и компактную упаковку. По мере своего появления новые материалы, процессы, схемы и методы, обещающие повышение эффективности или расширение области применения будут становиться частью нашей технологии визуализации. В настоящее время наша технология включает в себя:

• Панели датчиков из аморфного кремния
• Преобразование рентгеновского излучения
• Визуализацию в реальном масштабе времени

Панели датчиков из аморфного кремния

Панель датчиков предназначена для накопления заряда, создаваемого при поглощении рентгеновских лучей и его построчной передачи на усилители заряда во время сканирования. Устройство хранения заряда представляет собой конденсатор, используемый в аппаратах для визуализации с фотопроводниками, или фотодиод, используемый в панелях со сцинтилляторами. Выключатель, применяемый для разрешения прохождения заряда, может представлять собой одиночный диод, пару диодов или тонкопленочный транзистор. Возможно изготовление любых комбинаций этих накопительных устройств, но каждая комбинация имеет определенный набор преимуществ и недостатков. Изделия Varian используют комбинацию фотодиода и тонкопленочного транзистора по причине простоты использования, коммерческой доступности и гибкости конструкции.

Микрофотография панели датчиков из аморфного кремния
В изображенной здесь решетке выключатель представляет собой тонкопленочный транзистор, очень похожий на переключатель, используемый в жидкокристаллических дисплеях с активной матрицей. При разработке панели очень важно максимально увеличить площадь аппарата для визуализации, занимаемую фотодиодом (обеспечить «высокий коэффициент заполнения»), с целью свести к минимуму потерю попадающего света. Сигналы переносятся тонкими металлическими дорожками. Расстояние между центрами пикселей в этой панели датчиков составляет 127 микрон, а коэффициент заполнения – 35%. В современных изделиях Varian используются панели с более высоким коэффициентом заполнения.

Принципиальная схема панели датчиков из аморфного кремния
В процессе работы к фотодиодам прикладывается обратное напряжение смещения, равное величине поступающего на них внешнего напряжения. При выключенных тонкопленочных транзисторных выключателях на этих диодах накапливается заряд, создаваемый светом, поступающим со сцинтиллятора. При необходимости считывания на определенный ряд подается напряжение с целью использования переключателей в этом ряду. Заряд со всех фотодиодов в выбранном ряду одновременно проходит через все линии передачи данных. При этом в больших решетках создается несколько тысяч сигналов, которые должны считываться одновременно. С этой целью компания Varian разработала специализированное 128-канальное устройство с низким уровнем шума и высокой зарядной емкостью, соответствующее широкому динамическому диапазону панелей датчиков из аморфного кремния.

Методы преобразования рентгеновского излучения

Для преобразования поступающего рентгеновского излучения в заряд с целью электронного считывания в аморфном кремнии могут быть реализованы три распространенных метода. Это прямой метод, метод фотопроводимости и сцинтилляционный метод. Каждый метод имеет свои эксплуатационные преимущества и недостатки, и каждый из них имеет определенные ограничения на практическое использование в аппаратах рентгеновской визуализации. Во всех трех методах заряд перед считыванием накапливается в течение периода кадра. Гамма-камеры, напротив, считывают каждый фотон рентгеновского излучения по мере его поступления. Как правило, эта технология не используется в целях рентгеновской визуализации, поскольку скорости поступающих рентгеновских фотонов слишком велики и не позволяют вести их отсчет.

Прямой метод

Рентгеновские лучи попадают на диод из аморфного кремния, где создаются пары дырка-электрон. Для предотвращения рекомбинации заряд отделяется посредством внешнего смещения. Поскольку примерно для каждых 5 электронвольт рентгеновской энергии генерируется одна пара зарядов, сигналы имеют высокий уровень. К сожалению, кремний обладает очень низкой способностью поглощать рентгеновское излучение, поэтому толщина фотодиода должна составлять от 10 до 20 мм. Производство таких устройств из аморфного кремния нецелесообразно. Устройства, использующие прямой метод преобразования, изготавливаются из кристаллического кремния, но на практике применяются только решетки из одной или двух линий, при этом даже такие решетки отличаются дороговизной.

Метод фотопроводимости
Фотопроводящие материалы с более высокой чем у кремния способностью поглощать рентгеновское излучение, могут наноситься на множество проводящих пластин для сбора заряда, поставляемых вместе с накопительным конденсатором. Они также создают пары дырка-электрон при поглощении рентгеновских лучей, однако генерируемый заряд должен храниться за пределами слоя во избежание перекрестных искажений. Приложенное поле не только отделяет заряд, но и направляет его на расположенную непосредственно внизу пластину для сбора заряда с целью сохранения резкости изображения. В настоящее время селен является единственным используемым в производстве фотопроводящим материалом. Он имеет относительно низкую способность поглощать рентгеновское излучение и требует примерно 50 электронвольт для создания пары дырка-электрон. Это ограничивает как минимальную необходимую дозу, так и величину генерируемого сигнала. В настоящее время разрабатываются другие материалы с пониженными требованиями к энергии и повышенной способностью поглощать рентгеновское излучение.

Сцинтилляционный метод
Сцинтиллятор – это состав, который поглощает рентгеновские лучи и преобразует эту энергию в видимый свет. Эффективный сцинтиллятор производит много фотонов света для каждого поступающего рентгеновского фотона; типовое значение – от 20 до 50 видимых фотонов на 1 кВ падающей рентгеновской энергии. Сцинтилляторы обычно состоят из материала с большим атомным числом, которые отличаются высокой способностью поглощать рентгеновские лучи, и активирующего вещества с низкой концентрацией, обеспечивающего прямые групповые переходы с целью содействия выделению видимых фотонов. Сцинтилляторы могут представлять собой гранулы, например, люминофоры или кристаллы, например, йодид цезия.

Структура люминофорного сцинтиллятора
Люминофоры – это материалы, которые светятся под воздействием рентгеновского излучения. Для достижения максимальной яркости люминофоры, используемые в рентгеновской визуализации, изготавливаются из редкоземельных оксисульфидов, легированных другими редкоземельными элементами. Наиболее распространенными являются оксисульфиды гадолиния и лантана, легированные тербием. Они обычно испускают свет от синего до зеленого цвета, который соответствует чувствительности пленки. Для создания различных разрешений и яркости используются различные размеры гранул и химические составы. В процессе использования они смешиваются со связующим веществом и наносятся на листы пластика. Они были разработаны для прижатия к рентгеновской пленке с целью повышения чувствительности, но также могут прижиматься к решеткам фотодиодов из аморфного кремния с целью создания электронных рентгеновских детекторов с чувствительностью не ниже чувствительности пленки. Для создания каждого видимого фотона на люминофорном экране необходимы десятки электронвольт и высокая способность поглощения рентгеновского излучения. При необходимости использования толстых слоев для задержания рентгеновских лучей с большими энергиями рассеяние света может представлять трудности.

Структура сцинтиллятора на основе йодида цезия
Йодид цезия используется для получения лучшего сочетания разрешения и яркости. Йодид цезия ​​обладает полезным свойством – при надлежащих условиях испарения он растет в виде плотного массива тонких игл (от 10 до 20 микрометров в диаметре). При этом создаются кристаллы, которые действуют как световоды для видимых фотонов, генерируемых вблизи входной стороны слоя, позволяя использовать очень толстые (до 1 мм) слои с сохранением высокого разрешения. Поскольку цезий обладает большим атомным числом, он является превосходным поглотителем рентгеновских лучей, поэтому этот материал позволяет очень эффективно использовать падающее рентгеновское излучение. Для создания каждого фотона света требуется примерно 20-25 электронвольт. При добавлении таллия йодид цезия испускает фотоны с длиной волны примерно 550 нм, что соответствует пику спектральной чувствительности аморфного кремния. Сочетание йодида цезия и аморфного кремния обладает самой высокой пороговой квантовой эффективностью (DQE) из всех материалов, которые производятся в настоящее время.

Системы рентгеновской визуализации в реальном масштабе времени

В прошлом рентгеновская визуализация в реальном масштабе времени (флюороскопия или рентгеноскопия) обычно подразумевала использование телевизионной камеры в сочетании с устройством, преобразующим поступающие рентгеновские лучи в свет, видимый для камеры. До недавнего времени широко использовались камеры с электронно-оптическими преобразователями, но практически все новые системы используют модели с детекторами с зарядовой связью (CCD). По сравнению с электронно-оптическими преобразователями детекторы с зарядовой связью (и другие соответствующие полупроводниковые устройства визуализации) обладают преимуществами в отношении стабильности, геометрической точности, однородности сигнала и размеров, но эти преимущества существенно уменьшаются при подключении устройства преобразования рентгеновского излучения. Аппараты для визуализации с панелями датчиков восстанавливают и дополняют эти преимущества. Причины этого показаны на иллюстрациях.

	Детекторы CCD с усилителем рентгеновского изображения Это сочетание обеспечивает формирование изображения в режиме реального времени с низким рентгеновским потоком на достаточно больших площадях. Данный вариант отличается высоким геометрическим искажением и восприимчивостью к остаточному изображению. Поскольку коэффициент усиления усилителя зависит от ускорения электронов, усилитель восприимчив к внешним магнитным полям и требует высокого напряжения.
	Детектор CCD с выходной линзой Поскольку оптическая эффективность сбора линзы очень невысока, для работы в реальном масштабе времени для этой комбинации требуется высокий поток или мощная камера. Камера отодвигается от первичного пучка рентгеновских лучей с использованием зеркала. Изменение поля обзора или энергетической зоны осуществляется так же просто, как и замена экрана-преобразователя.
	Детектор CCD с оптоволоконным редуктором Эта комбинация обеспечивает простое решение для небольших площадей. Высокое геометрическое искажение и хорошая однородность сигнала. Применение различных экранов обеспечивает возможность адаптации к различным энергетическим зонам. При использовании повышенных энергий для отведения камеры от первичного пучка лучей может потребоваться прямоугольный редуктор.
	Аппарат визуализации с панелью датчиков Простота этого устройства позволяет избежать большинства возможностей ухудшения изображения, свойственных таким аппаратам. Улучшенные динамический диапазон, контрастность и геометрические характеристики. Предусмотрен выбор преобразователя. При использовании повышенных энергий отведение от первичного пучка лучей потребуется только для сканирующей и считывающей электроники.

Цифровая визуализация: Технология: Визуализация в реальном масштабе времени

Contact X-Ray Products Headquarters

Tel: 801.972.5000
Fax: 801.973.5050
E-Mail: xray.info@varian.com

Take our X-Ray web survey