Ảnh tăng cường huỳnh quang hiện nay là chỉ phương thức liều hiệu quả của tia X mà cho phép thời gian thực hiển thị và tương tác thời gian thực. Kết quả là hình ảnh thời gian thực thường được hiển thị bằng cách sử dụng hệ video (thông thường hoặc CCD) quang học kép để khuếch đại ảnh tia X. X quang hoặc các trình tự X quang thu được trong phương pháp huỳnh quang (bởi thu XRII đầu ra bởi một định dạng nhỏ) hoặc máy quay phim thu nhận ảnh tăng sáng qua bộ tách quang. Gần đây hơn, chụp X quang tức thì được thực hiện bằng việc số hóa các tín hiệu video.
Một hệ X quang số tăng sáng truyền hình (XRII) được thể hiện bằng sơ đồ hình 17. Tương tự như chuỗi hình ảnh sử dụng trong máy chiếu (Xquang), với ngoại lệ các máy quay video có khả năng tích hợp các tín hiệu, tạo điều kiện cho việc số hóa hình ảnh quang học từ XRII. XRII (DeGroot 1994) hấp thụ tia X tới ảnh, khuếch đại nó trong một
phương pháp không nhiễu cơ bản và đầu ra là một ảnh quang và sau đó được phân phối bởi thấu kính đến máy quay video (Rowlands 1994). Tia X được chuyển thành ánh sáng trong màn lân quang lớn đầu vào đường kính thường là 12.5 tới 40 cm. Huỳnh quang chiếu vào một catot quang biến mất ngay lập tức trên chất lân quang và giải phóng các điện tử. Các điện tử được gia tốc qua một điện thế lớn (thường là 25kV) và hội tụ tĩnh điện bởi các điện cực vào một chất đầu ra lân quang nhỏ (đường kính 2.5cm).
Các cửa sổ đầu vào là cần thiết để giữ chân không trong bộ tăng sáng. Nó cần phải trong suốt để tia X có thể tránh mất các lượng tử tạo ảnh và giảm thiểu tán xạ trong cửa sổ làm giảm độ tương phản do ánh sáng chói che phủ (veiling glare). Ban đầu các cửa sổ được làm bằng thủy tinh nhưng hiện nay nói chung là kim loại mặt lồi nhôn hoặc titan lõm. Chức năng của chất lân quang đầu ra là để cung cấp một giá trị ƞ và cao và để truyền ánh sáng trong hình ảnh càng sắc nét càng tốt tới catot quang. CsI(Na) được sử dụng phổ biến cho mục đích này (DeGroot 1994). Thông thường, bề dày 300-400 µm được sử dụng. Số nguyên tử có hiệu quả tương đối cao, và bó mật độ 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 biến mất theo cách mà nó hoạt động như một đường dẫn ánh sáng sợi quang. Trong hình 3 và 4, chúng tôi so sánh ƞ trong CsI với màn hình được làm bằng chất lân quang khác nhau và để dò quang dẫn (xem thêm Vosburg cùng cộng sự 1977).
Mục đích của các catot quang là chuyển các photon sáng thành các điện tử một cách hiệu quả. Hiệu suất lớn nhất thu được khi độ nhạy quang phổ của catot quang phù hợp với phổ của chất lân quang. Các catot quang cực kỳ nhạy với nhiễu vì vậy nó phải được thực hiện tại chỗ, ở phía trong nếu không hoàn tát XRII sau khi một khoảng chân không rất cao được thiết lập. Chân không phải được duy trì liên tục sau đó.
Một yếu tố quan trọng trong việc đạt được độ lợi trong một XRII là năng lượng 25keV mỗi điện tử thoát ra từ photon catot quang nhận được từ trường tĩnh điện trước khi đập vào chất lân quang đầu ra. Độ lợi cũng thu được bằng cách thu nhỏ hình ảnh điện tử. Các yếu tố thu nhỏ của bất kỳ XRII nào có thể được thay đổi thích hợp điện thế đặt vào tùy
theo mỗi điện cực. Độ lợi có thể giảm xuống mà không thay đổi kích thước trường, bằng cách giảm điện áp đặt vào các kích thước tương tự.
Chức năng của chất lân quang đầu ra là chuyển đổi các hình ảnh điện tử tới thành ảnh sáng có thể nhìn thấy. Nó làm điều này với hệu suất cao nhất có thể, và ít mờ nhất. Bề mặt bên trong lớp lân quang được bọc bởi một lớp nhôm mỏng, đục giúp duy trì điều kiện hoạt động tĩnh điện và ngăn ánh sáng từ đầu ra chất lân quang rọi vào lớp catot quang trên đầu vào. Một vấn đề lớn phát sinh ở lân quang đầu ra được che phủ ánh sáng qua quầng sáng trên ảnh, nơi mà ánh sáng chủ ý được phát ra tới thấy kính ảnh thay vì bị kẹt trong các chất nền thủy tinh của chất lân quang và có thể vào lại lớp lân quang. Lợi thế lớn vốn có trong các thiết kế XRII là giúp cho hoạt động của hệ tạo ảnh XRII cơ bản giới hạn lượng tử tia X. Đầu tiên, các cặp lân quang và catot quang cung cấp hiệu suất thu ánh sáng cao hơn nhiều so với thấu kính hoặc phương pháp sợi quang. Thứ hai, trình bày trong hình 12(c), việc thu và tập trung các điện tử phát ra bởi trường tĩnh điện cũng rất hiệu quả và hai yếu tố này ảnh hưởng kém hiệu quả bất kì catot quang nào. Thứ ba, sự gia tốc các điện tử trong ống cung cấp một độ lợi cao mà nhiều hơn những suy hao tiếp theo trong hệ tạo ảnh. Cuối cùng, thu nhỏ hình ảnh trong ống cho phép ghép nối thấu kính hiệu quả cho giai đoạn tiếp theo thường là một máy quay phim.
7.1 Máy quay phim – video camera
Máy quay phim được ghép nối quang học với đầu ra của XRII. Các đặc tính của máy quay phim bị chi phối bởi các đặc tính của cảm biến quang học được chọn. Ví dụ, (đèn) vidicon trong nhiều máy quay phim huỳnh quang sử dụng một tấm đích nhạy sáng làm từ antimony trisulphide mật độ thấp . Các chất quang dẫn với các thuộc tính khác nhau cũng có sẵn. Plumbicon sử dụng một tấm đích PbO, trong khi tấm đích của Saticon chứa selen vô định hình. Các máy quay giảm trễ so với vidicon, làm cho chúng phù hợp hơn trong các ứng dụng đáp ứng thời gian tốt quan trọng như chụp mạch số. Một đánh giá toàn diện về thiết kế ống máy quay phim và sự xuất hiện của vidicon như một ưu thế được cung cấp bởi McGee (1979). Tất cả cảm biến video hiện đại lưu trữ điện tích biểu diễn ảnh tại mỗi điểm ảnh liên tục và đồng thời trên toàn bộ diện tích (tức là các điểm ảnh cảm nhận
ánh sáng song song). Dò song song là cần thiết cho một máy quay nhạy, nhưng một hệ thống thực tế được hiển thị theo hình thức nối tiếp điểm ảnh.
Hình 18 minh họa các cơ sở hoạt động của ống máy quay vidicon.
Hình 18. Nguyên tắc hoạt động của ống máy quay vidicon.
Vidicon là các thiết bị ống chân không mà trong đó chùm tia điện tử quét qua tấm đích và tiếp tục trở lại bề mặt tự do với điện thế catot của sung điện tử, thông thường được coi là mặt đất (Thompsett 1979). Phần chiếu sáng tấm đích được duy trì một điện thế qua một điện cực trong suốt. Do xuất hiện trên bề mặt tấm đích, làm tăng điện trường E. Tấm đích là chất dẫn quang, tức là một chất cách điện tuyệt vời trong bóng tối, nhưng sẵn sàng cho phép các hạt mang điện (e và lỗ trống) đi qua được giải phóng bởi ánh sáng hoạt động. Điện trường E, trong chất quang dẫn làm các điện tử trôi dạt đến các điện cực trong suốt trong khi lỗ trống được kéo ra bề mặt tự do. Vì vậy một dạng ảnh ngầm điện tích dương trên bề mặt tự do của tấm đích được chiếu sáng.
Hiển thị các hình ảnh ẩn được thực hiện bởi chùm điện tử quét. Trong khi chùm tia ở trên một điểm ảnh riêng, điện tích tương đương với một điện tích ảnh ẩn từ chùm tia tới tấm
đích để khôi phục lại tấm đích và điện thế đất. Một bộ tiền khuếch đại kết nói với tấm đích tạo thành tín hiệu video từ dòng này. Các dạng quét phải đồng dạng cao để tránh sự biến dạng hình học và méo tín hiệu.
Nhiễu tia X được tạo ra trong XRII và được truyền quang học bằng cảm biến () được làm giảm bởi MTF của ống XRII, cặp quang học (coupling optics) và cảm biến video. Tuy nhiên, có các nguồn nhiễu khác được tạo ra nhiều hơn dọc theo chuỗi hình ảnh và như vậy độc lập với các hàm truyền. Trong máy quay vidicon được thiết kế tốt laoij nhiễu đáng kể là nhiễu khuếch đại, hầu hết số đó phát sinh trong giai đoạn đầu tiên của tiền khuếch đại. Qunag phổ nhiễu khuếch đại là hình tam giác hoặc đạt đỉnh ở tần số khoog gian cao hơn và do dó nhiễu tia X chiếm ưu thế ở tần số thấp và nhiễu khuếch đại ở tần số cao. Mức đối với bị ảnh hưởng bởi các thiết lập khẩu độ quang của máy quay video. Nhiễu trong vidicon phát sinh trong tiền khuếch đại, không phải trong ống chính nó – not the tube itself. Có một phần góp thụ động từ điện dung(dung kháng) xuống đất của tấm đích nhưng điều này phụ thuộc hoàn toàn vào việc thiết kế ống và độc lập với loại chất quang dẫn. Arnold and Scheibe (1984) đã công bố kết quả một cuộc khảo sát nhiễu của hệ thống XRII với máy quay video cho ứng dụng chụp mạch xóa nền (DSA).
Máy quay hình quang phải được sửa đổi để áp dụng cho chụp x quang số. Nó kỳ vọng rằng máy quay phản ứng tuyến tính với ánh sáng tới, tức là =1.0, ở đây là độ dốc của đồ thị hàm logarit của video đầu ra so với hàm logarit của cường độ ánh sáng. Hai nhược điểm của vidicon trong ứng dụng X quang số là phi tuyến với cường độ sáng ( ~ 0.7) cũng như quá nhiều dòng tối lớn. Ống Plumbicon and Saticon có phản hồi về cơ bản tuyến tính với cường độ sáng và vùng tối không đáng kể và có, do đó, ưu tiên cho chụp X quang số.
Máy quay phim chụp X quang số thường được vận hành trong chế độ xung đầu ra nhanh chóng PPR (Baily 1980). Trong PPR, trước khi xung tia X ông máy quay phim tấm đích được lọc bằng cách quét liên tục. Khi tia X bắt đầu phơi sáng máy ảnh được để trống (tức là dòng điện tử quét đang giảm giảm xuống 0 tại phần lọc cuối của toàn khung hình tiếp theo) và sau đó xung tia X chiếu được thực hiện. Hình ảnh sau đó dần dần đọc ra các máy
quay phim tấm đích bằng cách khôi phục chùm tia hiện tại tại đầu vào của khung phim và số hóa với một tốc độ và băng thông tương thích vưới chất lượng ảnh cần thiết. Độ nhạy của camera số, và do đó bức xạ sử dụng cho mỗi khung, có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi hiệu suất ghép quang giữa bộ khuếch đại và ống máy quay bằng việc điều chỉnh khẩu độ quang. Khẩu độ mở cho phép sự giảm phơi sáng với mỗi khung hình mà sẽ làm tăng nhiễu lượng tử. Hệ thống PPR điển hình là “liều hiệu quả” trong phạm vi từ 10-100 µR/khung hình (chế độ 25cm) và 20-200 µR/khung hình (chế độ 15cm) (Rowlands cùng cộng sự 1989).
Bằng cách sử dụng một máy quay phim trong chế độ PPR cso thể chụp ảnh hiệu quả trên một phạm vi rộng trong thời gian phát tia. Hệ thống video với 1024x1024 điểm ảnh, ghép nối với bộ khuếch đầu vào đường kính 15 hoặc 25 cm đã được chứng minh là có khả năng chất lượng hình ảnh lâm sàng tương đương 100mm chiếu X quang quang (Hynes và cộng sự 1989). Hiệu chỉnh họa tiết số và mô tả cấu trúc, kết hợp với các thuật toán tăng sáng ảnh tự động có thể cải thiện khả năng thu nhận ảnh số PPR. Đối với X quang nói chung, trường khuếch đại lớn hơn là cần thiết với việc tăng kích thước ma trận để duy trì độ phân giải.