5. Cảm biến bản phẳng:
5.3. Nguyên lí hoạt động:
Các phương pháp sau đây thường được sử dụng để đọc các tín hiệu kỹ thuật số. (1) phương pháp nối tiếp ổ Phương pháp này đọc ra dữ liệu video bằng cách nối tiếp lái xe tất cả các điểm ảnh, do đó tỷ lệ khung hình chậm khi có một số lượng lớn các điểm ảnh. (2) phương pháp ổ Parallel
• Đơn phương pháp cổng readout Phương pháp này chia vùng quang nguyên khối thành nhiều phần và đọc ra dữ liệu video qua cổng duy nhất bằng lái xe mỗi khối song song. Hình 5-8 cho thấy một sơ đồ của một vùng quang chia thành các khối "n". Vì khi bộ cảm biến bản phẳng có nhiều pixel số hơn một mil-sư tử, phương pháp ổ nối tiếp gây ra tỷ lệ khung hình để thả. Các phương pháp cổng readout duy nhất, tuy nhiên, cung cấp tốc độ cao và xử lý dễ dàng các dữ liệu video và do đó được sử dụng cho hầu hết các cảm biến bản phẳng.
cấp nhiều cổng cho dữ liệu video readout có thể làm tăng số tiền chuyển dữ liệu hình ảnh cho mỗi đơn vị thời gian, mà là lớn hơn so với các phương pháp cổng readout duy nhất. Một số cảm biến bản phẳng sử dụng phương pháp này.
Hình 5.3.1: Chế độ đọc tín hiệu ra song song.
Chuẩn video đầu ra:
Cảm biến bản phẳng hỗ trợ các giao diện video đầu ra sau đây: RS-422, LVDS, USB 2.0, và Gig-E. USB 2.0 và Gig-E hỗ trợ giao diện máy ảnh kỹ thuật số DCAM của chúng tôi.
Chế độ Bining:
Một số đường mạch cảm biến bản phẳng có chức năng chế độ di chuyển chuột đồng thời đọc ra nhiều dữ liệu pixel. Lên đến 4 × 4 điểm ảnh có thể được chọn để binning mặc dù điều này phụ thuộc vào đường mạch cảm biến. Tăng số lượng binning pixel cũng trong nhăn tỷ lệ khung hình cảm biến. Lưu ý rằng độ phân giải cao nhất thu được bằng cách hoạt động đơn lẻ (1 × 1 chế độ) mà khơng cần sử dụng chế độ Bining.
5.4. Đặc tính:
Đáp ứng phổ:
Các khu vực nhạy của cảm biến bản phẳng bao gồm một mảng photodi-thơ ca ngợi hai chiều. Hình 5-9 cho thấy các phản ứng quang phổ của một bộ cảm biến bản phẳng thông thường và phổ phát xạ của một (Tl) chất nhấp nháy CSI. Để đạt được độ nhạy cao, các mảng pho-todiode được thiết kế để có độ nhạy cao trong vùng lân cận của các bước sóng phát xạ đỉnh cao của CSI (Tl). Phạm vi năng lượng tia X mà cảm
biến bản phẳng là chính kịp thời khác nhau ơ nhạy-tùy thuộc vào đường mạch cảm ứng. Tham khảo datasheets của họ để biết chi tiết
Hình 5.3.2: Ví dụ về đáp ứng phổ của CsI(Ti).
Tính tuyến tính:
Cảm biến bản phẳng hiện tuyến tính tuyệt vời so với các cấp độ X-ray cố. Hình 5- 10 cho thấy các tuyến tính đầu ra của cảm biến bản phẳng (14-bit đầu ra). Giới hạn trên của đầu ra 14-bit là 16.383 mức màu xám.
Hình 5.3.3: Đầu ra tuyến tính.
Khi thời gian tích hợp được thiết lập lâu hơn, đầu ra video tối hơi tăng do các photodiode tối hiện nay. Hình 5-11 cho thấy sự liên hệ giữa đầu ra video tối và thời gian hội nhập cho một bộ cảm biến bản phẳng (14-bit đầu ra).
Hình 5.3.4: Tương quan đầu ra video dịng tối và thời gian tích hợp.
Một sự trượt nhẹ xảy ra trong video output tối sau khi điện được bật. Hình 5-12 cho thấy các ví dụ từ đo tối trơi dạt ra video này. Trong chế độ kích hoạt nội bộ (2 khung hình / s), đầu ra video tối cho thấy ít thay đổi sau khi điện được bật. Tuy nhiên, tỷ lệ khung hình chậm, sự thay đổi đầu ra video tối. Trong các ứng dụng mà biến động trong video tối vấn đề đầu ra nguyên nhân, xác định tần suất tối im lứa tuổi nên được mua lại cho điều chỉnh để đáp ứng cho phép phạm vi mức độ trôi dạt.
Dải tương phản và nhiễu:
Cảm biến bản phẳng được phát triển dựa trên bộ cảm biến CMOS. Hình ảnh CMOS sen-sors chuyển phí tích lũy trong photodiodes đến mạch readout thơng qua các dịng video. Trong chế độ thụ động loại pixel cảm biến CMOS hiện nay, nhiễu được thể hiện bởi phương trình (4). Các dòng phim ký sinh điện dung (Cd) là rất lớn so với dung photodiode đường giao nhau (Cp) và phụ trách bộ khuếch đại phản hồi điện dung (Cf), do đó, dịng phim ký sinh dung trở thành một nguồn chính của nhiễu. Giới hạn dưới của dải động cảm biến bản phẳng được xác định bởi nhiễu và giới hạn trên bởi phí bão hịa. Điều này có nghĩa là phạm vi hoạt động có nguồn gốc từ các tỷ lệ phí ngồi-uration với nhiễu. Trong các loại pixel hoạt động, dòng phim ký sinh dung là rất thấp, do đó, nhiễu nhỏ.
Độ phân giải:
Độ phân giải là mức độ chi tiết mà cảm biến ảnh có thể tái sản xuất một đầu vào pat-chim nhạn ở đầu ra. Các khu vực nhạy của cảm biến bản phẳng bao gồm một số photodiodes thường xuyên dàn trận, vì vậy đường mạch đầu vào là đầu ra trong khi bị chia tách vào pixel. Vậy nên, như thể hiện trong hình 5-13, khi một đường mạch sóng vng của đường màu đen và trắng kết của alter-NATing với khoảng thời gian khác nhau là đầu vào, sự khác biệt giữa kết quả đầu ra mức độ màu đen và trắng trở nên nhỏ hơn như độ rộng xung của đường mạch đầu vào trở nên hẹp hơn.
Hình 5.3.6: Hàm dịch chuyển sự tương phản.
Độ mịn của các đường màu đen và trắng trên đường mạch đầu vào được đưa ra bởi các tần số không gian của đường mạch đầu vào. Các tần số khơng gian có số lượng các cặp đường màu đen và trắng trên đơn vị dài. Trong hình 5-13, các tần số khơng gian tương ứng với nghịch đảo của khoảng cách từ một viền mép trắng tiếp theo trong pat-chim nhạn. Nó thường được biểu diễn trong các đơn vị của dòng cặp / mm. Các tốt hơn đường mạch đầu vào hoặc cao hơn các tần số khơng gian, thấp hơn CTF sẽ được.
Hình 5.2.7: Tương quan hàm dịch chuyển độ tương phản và tần số trong không gian. (Cỡ pixel 50x50 micromet).
Độ phân giải và độ nhạy của cảm biến bản phẳng với X-quang phụ thuộc vào độ dày Scintilla-tor. Cả hai đang ở trong một mối quan hệ cân bằng. cảm biến bản phẳng của chúng tôi được thiết kế tối ưu cho độ dày chất nhấp nháy bằng cách lấy các ứng dụng và kích thước điểm ảnh thành tài khoản để cung phân giải cao và độ nhạy cao.
Độ tin cậy:
Trong dị tia X thơng thường, sự suy giảm trong hoạt động như một giọt nước trong sensitivi-ty và gia tăng đầu ra video tối xảy ra do chiếu xạ X-ray. Tương tự như vậy, đặc điểm cảm biến bản phẳng xấu đi do chiếu xạ X-ray. Ví dụ, một loại FSP cảm biến bản phẳng với một bao nhôm hàng đầu dành cho công nghiệp trong spection được thiết kế để sử dụng tại một năng lượng tia X từ 20 KVP 100 KVP, và có thể được sử dụng đến một liều chiếu xạ tích lũy của một triệu roentgens nếu sử dụng theo 100 KVP năng X-ray. Khi vùng quang được chiếu xạ đồng nhất với X-quang, các hiện tối cũng tăng gần như đều trên diện tích quang. Hiện nay tối có thể làm tăng một phần trong lĩnh vực quang, nhưng điều này có thể được loại bỏ bằng cách chỉnh sửa hình ảnh tối. Khi tăng một phần trong video output tối gây ra bởi sự gia tăng hiện nay tối đã vượt quá giới hạn chỉnh sửa hình ảnh tối, cảm biến bản phẳng nên được thay thế như một phần tiêu thụ. Cuộc đời của bản phẳng sen-sors có thể được mở rộng bằng cách thiết lập liều X-ray đến một mức độ thấp hơn trong phạm vi có thể phát hiện và ngăn chặn bởi X-quang từ chiếu xạ cảm biến bản phẳng ngoại trừ trong hình ảnh. Một cách hiệu quả để kéo dài tuổi thọ đầu dò là sử dụng xung X-quang.
Ảnh hưởng bới tia X:
Ví dụ, trên C7942CA-22, nếu 80 KVP của X-quang được chiếu xạ hơn 4 giờ một ngày (1 × 1 chế độ, tỷ lệ khung hình: 2 khung hình / s), vịng đời cảm biến là 152 ngày.
5.5. Cách Sử Dụng:
Phương thức kết nối:
Thiết lập là đơn giản. Tất cả những gì cần thiết là để kết nối các cảm biến bản phẳng với máy tính và cung cấp điện bằng cách sử dụng cáp dữ liệu và cáp điện (một số đường mạch yêu cầu một cáp đầu vào kích hoạt từ bên ngồi). Sau đó cung cấp điện áp cho cảm biến bản phẳng sẽ bắt đầu thời gian thực thu nhận hình ảnh X-quang từ sự kiểm sốt máy tính. Hình 5-15 cho thấy một ví dụ kết nối của một hệ thống hình ảnh X-quang sử dụng một cảm biến bản phẳng. Sử dụng cung cấp dòng điện đơn điệu tăng với một biến áp cho nguồn điện áp.
Hình 5.5.1: Ví dụ về phương thức kết nối.
Chế độ Kích Hoạt:
Cảm biến bản phẳng có hai chế độ kích hoạt (chế độ kích hoạt nội bộ và chế độ kích hoạt từ bên ngồi). Trong chế độ kích hoạt nội bộ, các cảm biến ln hoạt động ở tốc độ khung hình tối đa và liên tục xuất ra tín hiệu đồng bộ và tín hiệu video. Để chụp ảnh ở chế độ trigger bên ngồi, áp dụng các xung kích hoạt từ bên ngồi như thể hiện trong hình 5-16. Vsync +, Hsync +, và tín hiệu video đầu ra sau khi thời gian trơi qua TVD từ cạnh lên của xung kích hoạt từ bên ngồi. Để đồng bộ với các nguồn tia X mạch, áp dụng X-quang Dur ing Txray.
Dòng lỗi:
Dịng điện tích lũy trong các diode tách sóng quang được chuyển giao cho các mạch readout thông qua các dịng dữ liệu bằng cách bật cơng tắc CMOS cho mỗi điểm ảnh bằng cách sử dụng dòng cổng từ thanh ghi dịch. Một lỗi hở mạch xảy ra trong
tránh khỏi trong các cảm biến với một khu vực nhạy sáng lớn, sửa chữa sai sót của phần mềm dựa trên các giá trị của các điểm ảnh xung quanh làm cho nó có thể để cuối cùng thu được hình ảnh khơng có khuyết tật. Phí rị rỉ-ing ra một dịng khiếm khuyết có thể làm tăng sản lượng của các điểm ảnh liền kề với đường khiếm khuyết. Hiện tượng này cũng có thể được sửa chữa bằng phần mềm.
Căn chỉnh ảnh:
Cảm biến bản phẳng sử dụng mới nhất của cơng nghệ xử lý mạch CMOS và CDS có thể thu được hình ảnh có tính đồng bộ rất cao, nhưng họ cũng cung cấp một mức độ cao hơn về chất lượng hình ảnh bằng cách chỉnh phần mềm.
Chú ý:
Cảm biến bản phẳng xấu đi do chiếu xạ X-ray. Sau khi sử dụng lâu dài hoặc sau khi sử dụng theo liều lượng bức xạ lớn, độ nhạy cảm biến giảm và đầu ra video tối tăng. Đối phó với sự suy giảm này địi hỏi phải điều chỉnh hình ảnh bằng phần mềm để đáp ứng chính xác phát hiện mong muốn, cũng như định kỳ thay thế các cảm biến bản phẳng như một phần tiêu thụ.
5.6. Ứng Dụng: