图像增强器的结构和特性

图像增强器是一种实时成像的间接数字化射线检测系统的辐射探测器。

1.图像增强器的基本结构

图像增强器的基本结构包括外壳、射线窗口、输入屏、聚焦电极、输出屏。图2-13是图像增强器主要结构示意图。

图2-13 图像增强器主要结构示意图

窗口由铝板或钛板制作，铝板的厚度一般为0.7～1.2mm。既具有一定的强度，又可以减少对射线的吸收。输入屏主要由基板、闪烁体（荧光体）和光电（阴极）层构成。输入屏基板为铝板，厚度一般约为0.5mm。闪烁体主要采用CsI晶体制作，其主要特性见表2-3，其中铊（Tl）为激活剂。CsI晶体具有类似光纤的针状结构，它可以限制光的漫散射。光电层是一种基于外光电效应的光电发射材料。聚焦电极加有25～30kV的高压。输出屏为一荧光屏，直径一般在15～35mm之间，发射光的峰值波长为520～540nm。

2.图像增强器工作基本过程

图像增强器工作的基本过程：射线透过工件，穿过图像增强器的窗口入射到输入转换屏上，输入转换屏闪烁体（CsI）吸收射线的部分能量，将其能量转换为荧光发射。发射的荧光被光电（阴极）层接收，并将荧光能量转换为电子发射。发射的电子在聚焦电极的高压作用下被加速和聚焦，高速撞击到输出屏上。输出屏荧光物质将电子能量转换为荧光发射，形成检测图像。在图像增强器中完成的转换过程可概括为：

射线→可见光（荧光）→电子→可见光（荧光）(www.xing528.com)

一方面光电（阴极）层的灵敏度会随使用时间增加而降低，另一方面，由于增强管内真空度随着时间的降低，也将影响光电（阴极）层的灵敏度，因此无论使用与否，光电（阴极）层的灵敏度都会随着时间的增加而降低，从而限制了图像增强器的寿命。

表2-3 碘化铯闪烁晶体的主要特性

①以碘化钠转换X射线的效率为100%（约为15%）。

②信号衰减到最大强度的37%所需要的时间。

3.图像增强器系统

图像增强器输出屏上的图像，采用与其耦合的光学系统和摄像系统拾取，然后经A/D转换获得数字检测图像，因此对于图像增强器检测技术系统，其探测器系统应包括图像增强器、图像增强器后接的可见光图像拾取单元（光学系统与CCD单元等）、A/D转换器。它们共同决定了探测器系统的性能，其中图像增强器的输入屏是直接探测和转换射线信号的部分，可认为是探测器系统的基本部分。也就是，图像增强器输入屏本身的性能对探测器系统性能起着基本影响作用。