Tăng sáng truyền hình hiện nay là phương pháp liều Xquang hiệu quả duy nhất cho phép thời gian thực trực quan và tương tác. Kết quả là hình ảnh thời gian thực thường được hiển thị bằng cách sử dụng hệ thống video (thông thường hoặc CCD) quang học cùng với
tăng sáng ảnh x-ray. X quang hoặc các trình tự của X quang thu được trong suốt quy trình truyền hình bởi ghi lại tín hiệu ra XRII bởi
nhận ảnh tăng sáng qua một bộ
Hình 17. Hệ thống X quang số dựa trên tăng sáng ảnh
chia quang. Gần đây, chụp X quang tức thì và quay ảnh tức thì đã được thực hiện bằng việc số hóa các tín hiệu video.
Một hệ thống (XRII) chụp X quang kỹ thuật số tăng sáng ảnh được thể hiện bằng sơ đồ trong hình 17. Điều này tương tự như những chuỗi hình ảnh được sử dụng truyền hình, với ngoại lệ rằng các máy quay video có khả năng tích hợp các tín hiệu, do đó tạo điều kiện cho việc số hóa các hình ảnh quang học từ XRII. Các XRII (DeGroot 1994) hấp thụ tia X quang đến ảnh, khuếch đại nó trong một cách thức cơ bản không nhiễu và kết quả đầu ra nó như là một hình ảnh quang học mà sau đó được phân phối bởi ống kính máy quay video (Rowlands 1994).
Tia X được chuyển đổi thành ánh sáng trong màn hình phốt - pho đầu vào lớn, thường có đường kính 12,5 cm đến 40 cm. Hiện tượng huỳnh quang chiếu sáng một photo catot bốc hơi trực tiếp trên phốt
- pho và giải phóng các electron. Các electron được gia tốc qua sự chênh áp lớn (thường là 25 kV) và tĩnh điện tập trung bởi các điện cực (đường kính 2.5 cm) đầu ra phốt - pho nhỏ.
Cửa sổ đầu vào là cần thiết để bảo vệ chân không trong quá trình tăng sáng. Nó nên càng trong suốt để tia X tránh tổn hao các lượng tử tạo ảnh và để giảm thiểu tán xạ trong cửa sổ mà gây mất tương phản do sự che phủ. Ban đầu đầu vào cửa sổ được làm bằng thủy tinh nhưng bây giờ chúng là kim loại lồi nhôm hoặc titan lõm.
Chức năng của phosphor đầu vào là để cung cấp một giá trị cao ŋ
và g1 và truyền tải ánh sáng có sắc nét càng tốt để tới photocathode. CSI (Na) được sử dụng phổ cho mục đích này
(DeGroot 1994). Thông thường, độ dày của 300-400 ŋm được sử
dụng. Số nguyên tử hiệu quả tương đối cao và mật độ lấp đầy cao dẫn đến hiệu quả phát hiện lượng tử tốt trong phạm vi năng lượng chẩn đoán. Tuy nhiên, lợi thế duy nhất của CSI là nó có thể được bốc hơi trong một cách mà nó hoạt động như một hướng dẫn ánh sáng sợi quang. Trong hình 3 và 4, chúng tôi so sánh? cho CSI với màn hình được làm bằng phốt - pho khác nhau và để dò quang dẫn (xem thêm Vosburg et al 1977).
Mục đích của photocathode là để chuyển đổi các photon ánh sáng thành electron hiệu quả. Hiệu quả lớn nhất thu được khi độ nhạy quang phổ của photocathode là phù hợp với phổ phốt-pho. Các photocathode là cực kỳ nhạy cảm với nhiễm xạ vì vậy nó phải được thực hiện tại chỗ, trong XRII nếu không hoàn tất sau khi chân không rất cao đã được tạo thành. Chân không phải được duy trì liên tục sau đó.
Một yếu tố quan trọng đạt được tăng sáng trong một XRII là năng lượng 25 keV mỗi electron giải phóng từ photocathode nhận được từ
trường tĩnh điện trước khi đập vào phốt - pho đầu ra. Tăng sáng cũng đạt được bằng cách thu nhỏ hình ảnh điện tử. Các yếu tố thu nhỏ của bất kỳ XRII có thể được thay đổi bằng cách sửa đổi thích hợp điện thế tương đối áp dụng cho mỗi điện cực. Việc tăng sáng có thể bị giảm xuống, mà không thay đổi kích thước trường, bằng cách làm giảm tất cả các điện áp áp dụng trong các tỷ lệ tương tự.
Chức năng của phốt - pho đầu ra là để chuyển đổi các hình ảnh điện tử tới thành hình ảnh ánh sáng nhìn thấy. Cần làm điều này với hiệu quả cao nhất có thể, và với việc tối thiểu làm mờ. Bề mặt bên trong của lớp phốt - pho là được phủ lớp nhôm mỏng, không thấu quang, giúp duy trì điều kiện hoạt động điện ổn định và ngăn chặn ánh sáng từ phốt - pho đầu ra chiếu sáng lớp photocathode trên phosphor đầu vào. Một vấn đề lớn phát sinh trong phốt - pho đầu ra là được sự phủ ánh sáng chói qua quầng sáng trên tấm ảnh, nơi ánh sáng sẽ được phát ra vào ống kính hình ảnh thay vì bị kẹt trong các chất nền thủy tinh của phốt - pho và có thể quay vàoi lớp phosphor. Có những lợi thế lớn vốn có trong các thiết kế của XRII giúp cho hoạt động của hệ thống hình ảnh dựa trên XRII giới hạn lượng tử tia X. Thứ nhất, Sự hợp lại mật thiết của phốt - pho và photocathode cung cấp hiệu quả thu ánh sáng cao hơn với phương pháp ống kính hoặc quang. Thứ hai, như thể hiện trong hình 12 (c), Việc thâu lại và tập trung của các điện tử phát ra từ trường tĩnh điện cũng rất hiệu quả và hai yếu tố này có ảnh hưởng nhiều hơn bất kỳ sự kém hiệu quả của photocathode. Thứ ba, sự tăng tốc của các electron trong ống cung cấp tăng sáng cao hơn bù đắp cho những tổn hao tiếp theo trong hệ thống hình ảnh. Cuối cùng, sự thu nhỏ của hình ảnh trong ống cho phép ghép nối ống kính có tính hiệu quả cho giai đoạn tiếp theo, thường là một máy quay video.
7.1 Máy quay video
Các máy quay video được ghép quang học cùng với các đầu ra của XRII. Những đặc tính của máy quay video được chi phối bởi các đặc tính của bộ cảm biến quang được lựa chọn. Ví dụ, Đèn Vidicon sử dụng trong nhiều máy quay video soi chiếu sử dụng một tiêu điểm nhạy ánh sáng làm từ hợp chất Antimon Tri-Sunfua nồng độ thấp thấp (Sb2S3). Những chất quang dẫn khác với đặc tính khác nhau cũng có sẵn. Đèn thu hình (Plumbicon - Vidicon oxit chì) sử dụng tiêu điểm PbO, trong khi tiêu điểm của ống Saticon gồm Se (Selen) vô định hình. Những máy ảnh đã được giảm trễ so sánh với ống Vidicon, làm cho chúng phù hợp hơn cho các ứng dụng cần đáp ứng thời tốt như chụp mạch kỹ thuật số. Một đánh giá toàn diện về thiết kế ống máy quay video và sự xuất hiện của các ống Vidicon như loại chiếm ưu thế được cung cấp bởi McGee (1979). Tất cả các bộ cảm biến hình hiện đại phụ trách lưu trữ đại diện cho hình ảnh tại mỗi điểm ảnh liên tục và trong toàn bộ khu vực hoạt động cùng một lúc (ví dụ: các điểm ảnh cảm nhận ánh sáng song song). Phát hiện song song là cần thiết cho một máy ảnh nhạy cảm, nhưng một hệ thống thực tế thường được đọc theo hình thức nối tiếp điểm ảnh. Hình 18 minh họa cơ sở hoạt động của máy ảnh ống Vidicon. Vidicons là các thiết bị ống chân không trong đó một chùm tia điện tử quét các mục tiêu và liên tục phục hồi bề mặt tự do với khả năng của ca-tốt của súng điện tử, thông thường được coi là đất
Hình 18. Nguyên lý hoạt động của ống camera Vidicon
(Thompsett 1979). Phía chiếu sáng của các mục tiêu được duy trì ở một Va thông qua một điện cực trong suốt. Như vậy, Va xuất hiện trên lớp tiêu điểm, tạo ra điện trường, E. Các tiêu điểm là quang dẫn, tức là một chất cách điện khi không có ánh sáng, nhưng dễ dàng cho phép sự di chuyển của các hạt mang điện (electron và lỗ trống) được giải phóng khi có ánh sáng. Điện trường, E, trong chất quang dẫn gây electron trôi dạt vào điện cực trong suốt trong khi lỗ trống được rút ra tới bề mặt tự do. Vì vậy, một hình thức hình ảnh chứa tiềm ẩn tích cực trên bề mặt tự do của các mục tiêu chiếu sáng.
Tín hiệu ra của hình ảnh tiềm ẩn được thực hiện bởi các chùm tia điện tử quét. Trong thời gian các tia ở trên một điểm ảnh riêng, một tổn hao tương đương với tổn hao hình ảnh tiềm ẩn tại điểm ảnh xuất phát từ chùm tới mục tiêu để khôi phục lại mục tiêu đất tiềm năng. Một bộ tiền khuếch đại kết nối với tiêu điểm hình thành các tín hiệu video từ dòng điện này. Các mô hình quét phải được đồng nhất cao để tránh sự biến dạng hình học và méo tín hiệu (bóng). Nhiễu tia X được tạo ra trong XRII và chuyển quang học bởi cảm
biến (σx2) được sửa đổi bởi MTF của ống XRII, ghép nối quang học và
theo chuỗi hình ảnh và độc lập với các chức năng truyền đạt. Trong máy ảnh Vidicon thiết kế tốt, Nhiễu duy nhất đáng kể của loại này
là nhiễu khuếch đại, (σA2) hầu hết phát sinh trong giai đoạn đầu tiên
của tiền khuếch đại. Phổ của nhiễu khuếch đại là 'hình tam giác' hoặc đạt đỉnh ở tần số không gian cao hơn và do đó nhiễu tia X là chiếm đa số ở tần số thấp và nhiễu khuếch đại ở tần số cao. Mức độ σx2 đối với σA2 bị ảnh hưởng bởi các thiết lập khẩu độ quang học của máy ảnh video. Nhiễu trong một ống Vidicon phát sinh ở tiền khuếch đại. Có một đóng góp thụ động từ điện dung tới đất của tiêu điểm nhưng điều này phụ thuộc hoàn toàn vào việc thiết kế ống và độc lập với loại quang dẫn. Arnold và Scheibe (1984) đã công bố kết quả của một cuộc điều tra nhiễu của hệ thống XRII với máy ảnh video cho các ứng dụng để chụp mạch xóa nền kỹ thuật số.
Máy ảnh soi chiếu phải được sửa đổi để áp dụng cho chụp X quang kỹ thuật số. Rất mong muốn các máy ảnh có một đáp ứng tuyến tính với ánh sáng tới, tức là: γ = 1.0, trong đó γ là độ dốc của đồ thị của hàm logarit của video đầu ra so với logarit của cường độ ánh sáng. Hai nhược điểm của ống Vidicon Sb2S3 cho các ứng dụng chụp X quang kỹ thuật số là phi tuyến với cường độ ánh sáng (γ ~
0.7) cũng như dòng tối quá lớn. Ống Plumbicon và Saticon có đap
ứng về cơ bản tuyến tính với cường độ ánh sáng và dòng tối không
đáng kể và vì thế, ưu tiên cho chụp X quang kỹ thuật số.
Máy quay phim chụp X quang kỹ thuật số thường được hoạt động ở chế độ xung tăng dần tín hiệu ra (PPR) (Baily 1980). Trong PPR, trước khi các xung tia X, tiêu điểm ống camera video được 'cọ' bằng cách quét liên tục. Khi bắt đầu chiếu xạ tia X, máy ảnh được 'xóa trắng' (nghĩa là dòng quét chùm tia điện tử được giảm xuống bằng
không ở phần cuối của các khung hình đầy đủ tiếp theo của chà xát) và sau đó xung chiếu xạ tia X được thực hiện. Hình ảnh sau đó dần dần đọc ra các mục tiêu máy quay video bằng cách khôi phục chùm tia điện tử vào đầu của khung hình video và số hóa với một tốc độ và băng thông tương thích với các chất lượng hình ảnh yêu cầu.
Độ nhạy của máy ảnh kỹ thuật số, và do đó lượng bức xạ sử dụng cho mỗi khung hình, có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi hiệu quả của các ghép nối quang giữa ống tăng sáng và ống máy ảnh bởi việc điều chỉnh một màng chắn quang. Màng chắn sẽ cho phép tận dụng làm giảm chiếu xạ với mỗi khung hình,thứ mà sẽ làm tăng nhiễu lượng tử. Hệ thống PPR điển hình là 'liều hiệu quả trong phạm vi 10 - 100µR / khung (25 cm) và 20-200µR/ khung (15 cm) (Rowlands et al 1989).
Bằng cách sử dụng một máy quay video ở chế độ PPR có thể chụp hình ảnh hiệu quả trên một phạm vi rộng của thời gian phơi xạ tia X. Các hệ thống video với 1024 x 1024 pixel, cùng với bộ tăng sáng đường kính đầu vào 15 hoặc 25 cm đã được chứng minh là có khả năng lâm sàng chất lượng hình ảnh tương đương với 100 mm chụp ảnh huỳnh quang (Hynes et al 1989). Hiệu chỉnh kỹ thuật số của làm mở nét ảnh và cấu trúc lốm đốm, cùng với các thuật toán nâng cao hình ảnh tự động, có thể cải thiện khả năng chấp nhận các hình ảnh kỹ thuật số PPR. Đối với chụp X quang nói chung, lĩnh vực tăng sáng là cần thiết với sự gia tăng kích thước ma trận để duy trì độ phân giải.