Hai Habr!
Sudah lama menggaruk tangan untuk menulis sesuatu yang baik dan abadi tentang radiografi digital, yang telah saya lakukan selama 5 tahun. Tentang saya - 12 tahun dalam pengembangan besi. Dia mulai sebagai desainer, kemudian ada sirkuit, pengembangan PCB, pengembangan dokumentasi, pekerjaan CNC, integrasi HW / SW, manajemen proyek, pemasaran. Secara umum - dengan dunia di utas.
Kami terlibat dalam pengembangan dan produksi di Rusia detektor X-ray digital layar datar untuk industri dan kedokteran. Jika seseorang lupa apa itu X-ray, kita melihat
"Pengalaman dalam fluoroskopi di rumah," "Home -ray computed tomography X-ray," tetapi jangan lupa
tentang bahaya radiasi pengion selama eksperimen di rumah.
Untuk siapa semua ini diperlukan?
Pertama-tama bagi dokter, ini adalah pasar terbesar. Film x-ray menjadi usang, di kota-kota besar ada sejumlah di mana-mana.
Di kedua - untuk kekuatan struktur dan penjaga keamanan. Scanner inspeksi menggunakan detektor penggaris sempit, tetapi ketika perlu untuk mendapatkan kualitas gambar yang tinggi, misalnya, ketika mengangkut barang-barang terlarang di tempat-tempat yang tak terduga dari tubuh manusia atau mencari penanda / bug dalam peralatan, mereka menggunakan detektor panel datar.
Ketiga, untuk produsen. Ini adalah kontrol kualitas pengelasan, pengecoran, penyolderan logam dan pemasangan komponen elektronik. Sementara pengelasan dan coran masih cocok dengan analog, karena standar untuk penggunaan sinar-x digital tidak diterbitkan di Federasi Rusia sampai 2017, operator serius jalur perakitan papan sirkuit memiliki kendali x-ray jantung mereka setidaknya pada chip BGA.
Risalah sejarah
Film ini menjadi perekam sinar-X pertama, diproduksi dalam bentuk kartrid dari berbagai ukuran dan sensitivitas, prinsip operasi adalah reaksi zat fotosensitif terhadap sinar-X dan pengembangan / amplifikasi selanjutnya. Sulit, lama, salah dalam proses pemaparan - Anda akan mempelajarinya setelah pengembangan.
Secara alami, kemalasan alami mendorong untuk mencari cara yang lebih nyaman dan itu menjadi radiografi komputer (CR). Pada input kami memiliki pelat penyimpanan fosfor, ia menyimpan gambar x-ray yang tersembunyi. Untuk melihat hasilnya, pelat ditempatkan di digitizer, tempat laser IR memindai seluruh permukaan, dan fotosensor menangkap luminesensi. Dengan demikian, gambar digital diperoleh dan yang sebelumnya ditimpa oleh eksposur. Diameter sinar laser (25-100 mikron) menentukan resolusi sistem. Lebih mudah daripada analog, tetapi tidak secara instan. Ada cukup piring untuk beberapa ribu eksposisi.
Selanjutnya, kemajuan melahirkan berbagai sistem konversi instan, misalnya, X-ray image intensifier (URI). URI diizinkan untuk bekerja secara real time, meskipun dengan distorsi. Prinsip operasi - di pintu masuk terdapat fosfor (scintillator), yang menghasilkan cahaya tampak, yang menghasilkan elektron pada photocathode, yang dipercepat dan didaftarkan kembali oleh fosfor, kemudian ada lensa dan sensor CCD. Tidak mudah, ya? Salah satu keuntungan dari sistem tersebut adalah kemampuan untuk memfokuskan berkas elektron dan penskalaan gambar, distorsi kontra - geometrik konverter optik sinar-X (REOP) dan ukurannya. Barang ini bisa berbobot di bawah 50 kilogram. URI terlihat seperti ini (Anda dapat melihat kamera CCD dan raksasa REOP):
Tahap selanjutnya adalah detektor berdasarkan array CCD. Ini adalah modernitas, scintillator yang sama, optik dan sensor itu sendiri. Pro - resolusi tinggi, dari 2kx2k. Kontra - ukuran sensor CCD sekitar 2x2 cm, ingat kamera. Ini digunakan dalam mikrotomografi sebagai analog murah detektor panel datar.
Hari-hari kita
Hampir semua detektor modern dibangun berdasarkan matriks CMOS atau TFT, kami melakukannya pada CMOS. Ukuran matriks adalah dari 10x10 cm hingga 40x40 cm, yang sudah baik. Sensor CMOS lebih kecil dari TFT, tetapi pikselnya 25-70 mikron. TFT dengan ukuran 40x40 cm memiliki piksel 130-200 mikron. Ketika sensitivitas tinggi diperlukan (mamografi, mikrotomografi), CMOS biasanya digunakan, dalam kasus lain TFT. Semua sensor diproduksi oleh Asia.
Rangkaian detektor ditunjukkan pada gambar. Radiasi sinar-X dikonversi menjadi optik menggunakan lapisan scintillator. Karena sensor CMOS tidak terlalu menyukai radiasi pengion, kami memisahkannya dari fosfor dengan pelat serat optik (FOP). GP juga tidak sederhana, tetapi dengan aditif cerium sehingga tidak menjadi gelap dari waktu ke waktu di bawah sinar-x.
Biasanya, bahan scintillator adalah cesium iodide (CsI) atau gadolinium oxysulfide (GadOx). Mereka berbeda dalam struktur, CsI adalah kristal berbentuk jarum di mana cahaya lewat seperti serat, GadOx adalah lapisan kontinu di mana efek hamburan kuat. Seperti inilah bentuk kristal cesium iodide:
Mengubah sinar-X menjadi cahaya dan melewati ketebalan fosfor adalah proses yang agak rumit, semuanya memainkan: ketebalan, jenis endapan (lebih baik menumbuhkan kristal langsung di GP), energi radiasi. Saya tidak akan membahas hal ini secara rinci, yang ingin tahu lebih banyak tentang sensitivitas - kita membaca
"Karakterisasi Detektor X-Ray - perbandingan scintillators" . Kira-kira hingga energi 60 kV, GadOx digunakan, di atas 100-CsI, di tengah kedua opsi. Untuk referensi: mamografi berkisar dari 20 hingga 40 kV, obat konvensional dari 50 hingga 150 kV, industri dari 150 hingga 450 kV.
Ya, saya benar-benar lupa bahwa tidak mungkin mengumpulkan semua barang-barang ini menjadi satu unit, kami membutuhkan kamar yang bersih dan peralatan untuk menggabungkan sensor dengan akurasi maksimum, kami berhasil menjaga dalam 1 piksel.
GigE Vision / Genicam sering digunakan sebagai protokol transfer data, karena gigabit Ethernet bertindak sebagai lapisan fisik. Dengan ukuran matriks yang besar dan mode operasi yang dinamis, itu sudah tidak cukup, Anda harus menggunakan
Full CameraLink atau serat optik.
Akibatnya, detektor terlihat seperti ini:
Anda dapat menembak pengelasan, keramik, pencetakan bubuk logam, papan dengan chip BGA, hewan laboratorium dan melakukan tomografi benda-benda kecil. Jika ada yang tertarik dan memiliki ide segar untuk aplikasi - tulis, kami akan senang.
