الأشعة السينية الرقمية: من ألفا إلى جاما

مرحباً هبر!

لطالما خدشت يدي لكتابة شيء جيد وأبدي حول التصوير الشعاعي الرقمي ، والذي كنت أفعله منذ 5 سنوات. عني - 12 سنة في تطوير الحديد. بدأ كمصمم ، ثم كان هناك دوائر ، تطوير ثنائي الفينيل متعدد الكلور ، تطوير الوثائق ، أعمال CNC ، تكامل HW / SW ، إدارة المشاريع ، التسويق. بشكل عام - مع العالم على موضوع.

نحن منخرطون في تطوير وإنتاج أجهزة كشف الأشعة السينية الرقمية المسطحة للصناعة والطب في روسيا. إذا نسي شخص ما ماهية الأشعة السينية ، فنحن ننظر إلى "الخبرة في التنظير الفلوري في المنزل" ، " التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية" ، ولكن لا ننسى ضرر الإشعاع المؤين أثناء التجارب المنزلية.

لمن كل هذا ضروري؟

بادئ ذي بدء للأطباء ، هذا هو أكبر سوق. أصبح فيلم الأشعة السينية عفا عليه الزمن ، في المدن الكبيرة يوجد عدد في كل مكان.

في الثانية - لهياكل السلطة وحراس الأمن. تستخدم الماسحات الضوئية جهاز الكشف عن المسطرة الضيقة ، ولكن عندما يكون من الضروري الحصول على جودة صورة عالية ، على سبيل المثال ، عند نقل العناصر المحظورة في أماكن غير متوقعة من جسم الإنسان أو البحث عن الإشارات المرجعية / الأخطاء في المعدات ، فإنها تستخدم كاشف لوحة مسطحة.

ثالثا ، للمصنعين. هذا هو التحكم في جودة اللحام ، المصبوبات ، لحام المعادن وتركيب المكونات الإلكترونية. في حين أن اللحام والمسبوكات ما زالت تتناسب تمامًا مع النظير ، نظرًا لأنه تم إصدار معيار استخدام الأشعة السينية الرقمية في الاتحاد الروسي فقط في عام 2017 ، فإن المشغلين الجادين لخطوط تجميع لوحات الدوائر الكهربية يتحكمون بالأشعة السينية على الأقل في رقائق BGA.

دقيقة من التاريخ

أصبح الفيلم أول مسجل للأشعة السينية ، ويتم إنتاجه على شكل خراطيش بأحجام وحساسية مختلفة ، ومبدأ التشغيل هو رد فعل المادة الحساسة للضوء على الأشعة السينية والتطور / التضخيم اللاحق. إنه صعب ، طويل ، خاطئ في عملية التعرض - سوف تتعلم عنه بعد التطوير.

بطبيعة الحال ، دفع الكسل الطبيعي للبحث عن طريقة أكثر ملاءمة وأصبح التصوير الشعاعي للكمبيوتر (CR). عند الإدخال لدينا لوحة تخزين الفوسفور ، يخزن صورة أشعة سينية مخفية. لرؤية النتيجة ، يتم وضع اللوحة في جهاز التحويل الرقمي ، حيث يقوم ليزر الأشعة تحت الحمراء بمسح السطح بأكمله ، ويقوم جهاز الاستشعار الضوئي بالتقاط اللمعان. وبالتالي ، يتم الحصول على صورة رقمية ثم يتم استبدال الصورة السابقة بالتعرض. يحدد قطر شعاع الليزر (25-100 ميكرون) دقة النظام. أسهل من التناظرية ، ولكن ليس على الفور. هناك لوحات كافية لعدة آلاف من المعارض.

علاوة على ذلك ، أدى التقدم إلى ولادة أنظمة تحويل فورية مختلفة ، على سبيل المثال ، مكثف صورة بالأشعة السينية (URI). سمح URI للعمل في الوقت الحقيقي ، وإن كان ذلك مع تشويه. مبدأ التشغيل - عند المدخل يوجد الفوسفور (scintillator) ، الذي يولد ضوءًا مرئيًا ، والذي يولد إلكترونات على الكاثود الضوئي ، والتي يتم تسريعها وتسجيلها مرة أخرى بواسطة الفوسفور ، ثم هناك عدسة ومستشعر CCD. ليس سهلا ، أليس كذلك؟ كانت إحدى مزايا مثل هذا النظام هي القدرة على تركيز الشعاع الإلكتروني وتحجيم الصورة ، وسلبيات التشوهات الهندسية للمحول البصري بالأشعة السينية (REOP) وحجمه. يمكن أن تزن هذه البضاعة أقل من 50 كجم. يبدو URI شيءًا مثل هذا (يمكنك رؤية كاميرا CCD وعملاق REOP):



المرحلة التالية هي أجهزة الكشف على أساس صفائف CCD. هذه هي الحداثة ونفس اللمعان والبصريات وأجهزة الاستشعار نفسها. الايجابيات - دقة عالية ، من 2kx2k. سلبيات - حجم مستشعر CCD حوالي 2x2 سم ، تذكر الكاميرات. يتم استخدامه في التصوير المصغر كنظير رخيص لأجهزة الكشف المسطحة.

أيامنا

تم بناء جميع أجهزة الكشف الحديثة تقريبًا على أساس مصفوفات CMOS أو TFT ، ونحن نفعل ذلك على CMOS. حجم المصفوفة من 10x10 سم إلى 40x40 سم ، وهو أمر جيد بالفعل. أجهزة استشعار CMOS أصغر من TFT ، لكن البكسل هو 25-70 ميكرون. شاشة TFT بحجم 40x40 سم لها بكسل 130-200 ميكرون. عندما تكون الحساسية العالية مطلوبة (التصوير الشعاعي للثدي ، التصوير الدقيق) ، عادة ما يتم استخدام CMOS ، في حالات أخرى TFT. يتم إنتاج جميع أجهزة الاستشعار من قبل آسيا.

تظهر دائرة الكاشف في الشكل. يتم تحويل إشعاع الأشعة السينية إلى بصري باستخدام طبقة من اللمعان. نظرًا لأن مستشعر CMOS لا يحب الإشعاع المؤين حقًا ، فإننا نفصله عن الفوسفور بصفيحة ألياف بصرية (FOP). GP ليس بسيطًا أيضًا ، ولكن مع إضافات السيريوم بحيث لا يغمق بمرور الوقت تحت الأشعة السينية.

عادةً ما تكون مادة التلألؤ هي يوديد السيزيوم (CsI) أو أوكسيد كبريتيد الجادولينيوم (GadOx). وهي تختلف في التركيب ، CsI عبارة عن بلورات إبرية يمر خلالها الضوء مثل الألياف ، GadOx هي طبقة مستمرة تكون فيها تأثيرات التشتت قوية. هذا ما تبدو عليه بلورة يوديد السيزيوم:



إن تحويل الأشعة السينية إلى ضوء والمرور عبر سمك الفوسفور عملية معقدة نوعًا ما ؛ كل شيء يلعب: السماكة ، ونوع الترسيب (من الأفضل زراعة البلورات على الفور على GP) ، والطاقة الإشعاعية. لن أتطرق إلى هذا بالتفصيل ، الذي يريد معرفة المزيد عن الحساسية - نقرأ "توصيف كاشف الأشعة السينية - مقارنة بين اللمعان" . تقريبًا - حتى طاقة 60 كيلو فولت ، يتم استخدام GadOx ، فوق 100 - CsI ، في الوسط في كلا الخيارين. كمرجع: التصوير الشعاعي للثدي هو نطاق من 20 إلى 40 كيلو فولت ، والطب التقليدي من 50 إلى 150 كيلو فولت ، والصناعة من 150 إلى 450 كيلو فولت.

نعم ، لقد نسيت تمامًا أنه من المستحيل جمع كل هذه الأشياء في وحدة واحدة ، نحتاج إلى غرفة نظيفة ومعدات تجمع بين أجهزة الاستشعار بأقصى قدر من الدقة ، ونستطيع الاحتفاظ بها في حدود 1 بكسل.



غالبًا ما يتم استخدام GigE Vision / Genicam كبروتوكول لنقل البيانات ، حيث تعمل شبكة جيجابت إيثرنت كطبقة مادية. مع حجم مصفوفة كبير ووضع ديناميكي للتشغيل ، فهذا لا يكفي بالفعل ، يجب عليك استخدام Full CameraLink أو الألياف الضوئية.

ونتيجة لذلك ، تبدو أجهزة الكشف كما يلي:



يمكنك تصوير اللحام والسيراميك وطباعة المسحوق المعدني والألواح المزودة برقائق BGA وحيوانات المختبر وإجراء التصوير المقطعي للأشياء الصغيرة. إذا كان أي شخص مهتمًا ولديه أفكار جديدة للتطبيق - اكتب ، فسوف نكون سعداء.