【技術研發(fā)】CMOS平板探測器VS非晶硅平板探測器

基本原理
?論是CMOS平板探測器還是非晶硅平板探測器,在基本原理上都類似,見下圖:

平板探測器最重要的部件是光電二極管陣列,CMOS探測器的光電二極管陣列是以晶體硅為原料,采用CMOS?藝制作;非晶硅探測器是以非晶硅為原料,采用薄膜?藝(TFT)制作。下圖就是CMOS 探測器和非晶硅探測器的像素結(jié)構圖:

?者的最?區(qū)別是:CMOS探測器在每個像素旁邊都有?個放大器(?叫作主動像素),信號是放?后再傳輸;?非晶硅探測器的像素旁邊沒有放?器,信號是傳輸?shù)教綔y器外?后再放?。
兩種探測器的像素信號在傳輸過程中都會受到各種電?噪聲的影響,噪聲?平都差不多。CMOS探測器的信號放?后再傳輸,因此信號電平相對于噪聲來說?很多,也就是信噪比高;而非晶硅探測器信號傳輸后再放?,導致信號和噪聲一起放大,在劑量比較低時,信號會被噪聲淹沒。這就是非晶硅平板探測器低劑量DQE差的重要原因。從下圖可以看出?者的差異:非晶硅平板探測器的圖像噪聲非常?。

DQE
DQE是平板探測器眾多參數(shù)中最重要的?個,也是最難理解的?個。這個參數(shù)涉及了空間分辨率,圖像信噪比和射線信噪比,而噪聲?涉及了電?噪聲,還有量?噪聲。
簡單的說,在給定劑量下,給定分辨率下,DQE越?,說明了探測器對X射線的檢測效率越高。這?所說的劑量是探測器接受到的劑量,分辨率常用0線對。DQE高,那么圖像的噪聲就少,信號更強,圖像層次就更多,細節(jié)更豐富。由于DQE和劑量大小的關系非常?,因此評價平板探測器性能時?般不單純比較DQE數(shù)值,而是比較“劑量-DQE”曲線。
下圖是不同探測器,0線對下不同劑量的DQE比較。

幀率與分辨率
平板探測器的像素矩陣大小叫分辨率,例如1536*1536,意思是?塊平板探測器有1536行,1536列,有1536*1536 = 2359296個像素。平板探測器還可以2*2像素合并模式,意思是4個像素合成?個像素,圖像分辨率降低?倍。
幀率是指每秒鐘可以輸出多少幀圖像,看電影每秒?少要25幀才會不閃。
例如1536*1536, 30fps( Frame per second)。如果是CMOS探測器,上述參數(shù)(幀率與分辨率)可以同時達到,也就是每秒30幀 1536 x 1536的圖像,意味著全分辨率全幀率。如果是非晶硅探測器,因為兩個參數(shù)不可能同時達到,它的詳細的參數(shù)是 ?:1536*1536(15fps),768*768(30fps)。也就是說非晶硅平板探測器的最?幀率30fps只能在像素合并的時候?qū)崿F(xiàn)。
究其原因,還是因為CMOS平板探測器具有主動像素,傳輸?shù)男盘枏?,可以快速讀取;而非晶硅平板探測器傳輸?shù)男盘柸酰枰L的時間讀取。
圖像拖尾
由于平板探測器的數(shù)據(jù)讀出是類似積分放?器原理,每?幀圖像都需要對外部的電容充電和放電。非晶硅平板探測器的信號弱,對電容的充放電都?較慢,導致上?幀圖像還沒有清空,下?幀圖像?已經(jīng)到來。
CMOS平板探測器的速度快,圖像拖尾比非晶硅平板探測器好10倍左右。非晶硅平板探測器的拖尾非常嚴重,在透視時是可以看出來的。用非晶硅平板探測器C形臂先拍了足模體的側(cè)位圖像,20多秒后拿?模體,空氣曝光,足部圖像還會成像。
