数字实时成像（DR）与X射线胶片成像对比分析

1895年德 国物理学家伦琴利用他发现的 X 射线拍摄 了第一张人的手骨照片，1922年美国水城兵工厂设计并建造 了第一个工业用射线成像检测实验室 。又经过八十多年的发展，射线成像技术已经广泛的应用于医疗诊断、航空、航天 、军工、核能、石油、电子、机械、考古等诸多领域，在国民经济发展过程中扮演着越来越重要的角色 。其 中 x 射线胶片成像技术 由于其原理简单、操作灵活、作为最早发明并使用 的射线成像技术广泛的应用于人们生产生活的各个方面。随着工业生产机械化、自动化水平 的进一步提高，人们越来越迫切地需要一种成像质量高、消耗资源少、能够在线实时检测产品的成像技术 ，数字实时成像技术(Digital Radiography,DR)应运而生。数字实时成像技术因为检测速度快、探测效率高、价格成本低、分辨率好 、更能适应现代工业生产快速在线检测 的要求等诸多优点得到越来越广泛的重视和应用。本文的以下部分将简要介绍一下 x 射线胶片成像技术和数字实时成像技术的基本原理 ，并从几个方面对两种成像技术 的性能特 点进行对比分析，简单说明 x 射线成像技术的发展动态和趋势。
2 成像原理
x 射线胶片成像技术是利用胶片将透射被检测物体从而携带了物体 内部信息的 x 射线记录下来，通过显影、定影等暗室处理后进行检测和评估 的技术 。需要的设备主要包括 ：X射线源 、胶片、显影与定影试剂和烘干设备。胶片的显影 、定影等后处理程序和我们 日常生活中的拍照一样，只是这里实现曝光的是 X射线，反映的是物体 内部的信息。数字实时成像系统包括 x 射线管、探测器阵列、机械扫描系统、信号放大和数据采集处理单元、计算机 图像处理存储传输系统、图像显示系统等。射线穿过被检测物体后携带了物体 内部 的组成信息，在经过一个准直器后进入 由核探测器及 电子学系统组成 的转换装置中，转换装置输出的信号大小和射入其 中的射线强度成正向关系 。随后数据采集系统将采集到的信号进行 AD 转换和一定的预处理并输入计算机进行存储和后处理。从其发展历史来看数字实时成像系统基本可 以分为两种：一种是 以图像增强器为主的早期传统成像系统，射线输入屏 由较薄的铝或钛材料制成，屏的基层涂有一层闪烁 晶体，将不可见 的 x 射线转化为可见光图像 ，再经过光阴极的作用将可见光图像转换为相应的电子束，电子束在高压作用下加速并聚焦于荧光屏 ，从而形成可视图像。荧光屏后面装有光学系统和 CCD 摄像机 ，将信号采集并进行模数转化，再输入到计算机进行处理 ；另外一种发展很快的成像系统使用的是基于现代微加工工艺的阵列探测器，主要 由 x 射线 闪烁 晶体、光电二极管阵列、数据采集系统组成 。x射线闪烁晶体材料安装在二极管阵列表面，二极管阵列与图像采集系统连接，直接将数据送入计算机进行处理和存储 “。这种技术也叫直接数字成像 (Direct DR，or DDR)技术 ，本文主要论述的就是这种 DR技术及其与传统胶片成像技术的对 比。此外，在数字成像技术中还有 CR (computed radiography)技术 ，参见有关文献 。

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