一文看懂各类X射线探测器的区别

在中国的医疗器械市场上，医疗影像设备占据着绝对的大头。而在众多的医疗影像设备中，X射线探测器又占据着相当大的份额。X射线探测器是CT影像设备的核心，可以将X射线转换成电信号并最终通过图像显示出来。X射线探测器不仅可以用于医用领域对患者的身体状况进行透视检查，也可以用于工业领域进行损伤检查。根据统计，在2018年，全世界X射线探测器的市场规模达到了20亿美元，其中医用X射线探测器占了市场的三分之二。不过，近两年来，工业安防上使用X射线探测器的份额正在逐年增加，未来发展的潜力也越来越凸显。

X射线探测器的分类

X射线探测器从上个世纪发展至今，经历了模拟图像阶段、间接数字化阶段和直接数字化阶段三个时期。在模拟图像阶段，X射线探测器主要通过胶片、增感屏来反映X射线的透视状况，最后洗印出片。到上个世纪八十年代至新世纪之初，间接数字化阶段的X射线探测器用一块IP板成像，一次只能存储一张图片。最后在直接数字化阶段，不仅存储图片的数量不再受限，成像的速度和质量都得到了质的飞跃。

X射线探测器的工作原理基本都是把X射线的光信号转换为电信号，通过计算投在显示屏上的电荷量来计算所捕获到的光子数量，而计算电荷量进而计算光子量的方式有两种，根据方式的不同可以分为积分式探测器和单光子计数式探测器。顾名思义，前者是用积分的方式计算，后者是直接计算一个个光子的数量。后者相比前者，拥有空间分辨率高、具有能量分辨能力和噪声/能量比较器、接近理想的宽线性范围、高对比度和可直接探测等优点。但目前市面上主流的X射线探测器依然是积分式探测器。

现有的X射线探测器几乎都是由一个把X射线的光信号转换成电信号的光电二极管和一个接收电信号并成像的装置组成，根据后者的工作原理不同大致上目前可以分成三个种类：CCD（电荷耦合器件）、TFT（平板薄膜晶体管）和IGZO（铟镓锌氧化物）三个种类。CCD技术最早，成本也最低。TFT比较晚，是目前的主流应用技术。IGZO是最晚出现的新技术，也就在近几年才强势进入市场。而从光电二极管的工作原理上分，又可以分为非晶硅（a-Si）探测器、互补型金属氧化物半导体（CMOS）/单晶硅探测器、非晶硒探测器和碲化镉/碲锌镉（CdTe/CZT）探测器等。下面就据以上分类分别介绍每种探测器的原理和优劣。

CCD探测器

CCD探测器是以闪烁体或荧光体加光学镜头再加CCD构成，闪烁体的作用是将X射线转换成可见光，再把转换出的可见光通过CCD转换成电信号，最终成像。因为不是直接把X射线转换成电信号，所以CCD探测器严格意义上不是直接数字化摄影，而是间接数字化摄影。

相比于采用TFT阵列开关的探测器，CCD探测器工作不需要很严格的低温环境，对温度适应度更广，而且仪器运输过程中更震动对其损伤也小，并且TFT在X射线的辐射下会产生不可逆的损伤，维护成本更高。但CCD探测器转换效率相对更低，并且CCD面积难以做大，在大尺寸X射线探测器上，用TFT阵列开关更多。