Những ưu điểm của việc chuyển đổi trực tiếp của tín hiệu tia X để điện tích rõ ràng. Những vấn đề liên kết với bồn rửa lượng tử thứ cấp được loại bỏ và các thành phần phép quang cồng kềnh không được yêu cầu. Một vật liệu mà có thể được sử dụng để chuyển đổi trực tiếp là silicon tinh thể. Silicon đã được sử dụng cho phổ tia X và tia gamma cũng như phép đo liều lượng. Một sự xây dựng điot quang P-I-N đơn giản cũng có thể được cấu hình như một đầu dò ảnh tia X. Silicon tạo ra một cặp electron – lỗ trống cho mỗi 3.6 eV đọng trong tinh thể (bảng 1), do đó một lượng tử 40 KeV sẽ sản xuất 11 100 cặp electron – lỗ trống. Điều này có thể được thu nhận hiệu quả từ vùng suy giảm của điốt bởi một điện trường được đặt trên khu vực này. Như một đầu dò có thể được vận hành ở nhiệt độ phòng, nhưng đặc điểm nhiễu nhiệt có thể được cái thiện đáng kể bằng cách làm lạnh tới một vài độ C. Các điốt quang có thể được sản xuất với cường độ cao, về cơ bản chỉ bị giới hạn bởi số lượng tử đó sẽ được thu nhận trong một điểm ảnh, tức là mức nhiễu chấp nhận được và giảm liều bệnh nhân.
Như đã xem trong hình 4, silicon, bởi vì nguyên tử khối Z và mật độ của nó thấp, không phải là một chất hấp thụ tia X hiệu quả ở mức năng lượng cao, và để đạt được một giá trị ƞ chấp nhận được, thậm chí ở những mức năng lượng X quang vú. Đầu dò phải dày ít nhất 1 mm. Đối với những đầu dò có độ phân giải cao (p = 50 µm),
điều này nghĩa là lượng tử đập vào bề mặt cổng vào đầu dò tại một số khoảng cách từ tia trung tâm của chùm tia X, vì phạm vi tác động khác thường, có khả năng được hấp thụ trong một phần tử đầu dò liền kề, khiến sự mở rộng hình học của dòng lây lan chức năng. Để tránh vấn đề này, các mảng đầu dò có thể được bố trí dọc theo mặt cong, với bán kính đường cong bằng khoảng cách từ ảnh tới nguồn (SID) như trong hình 24(a).
Một phương pháp sản xuất loại đầu dò này (hình 24 (b)) như một hỗn hợp giữa một mảng pixelated của đi ốt quang và một sự hiển thị TDI CCD được hình thành trên một bề mặt riêng biệt. Hai ma trận được tham gia vào một điểm ảnh cạnh điểm ảnh cơ sở bởi một một loạt sự va chạm các indi vi mô. Do đó điện tích được giải phóng trong đi ốt quang được thu nhận và tổng hợp xuống những cột CCD và cuối cùng được số hóa. Những đầu dò của thiết kế này ban đầu được sử dụng cho việc chụp ảnh trong phổ hồng ngoại và đã được biễu diễn để cung cấp độ phân giải không gian rất cao và đặc điểm hình ảnh mong muốn khác khi được điều chỉnh để để sử dụng với tia X
(Henry và những người khác 1995). Có khả năng là trong tương lai, nhiều vật liệu đầu dò hấp thu tia X cho các đi ốt quang như kẽm catmi telurit (CdZnTe), thủy ngân iotua và thali bromua (Shah và những người khác 1989) sẽ sẵn có và sẽ cung cấp ƞ cao hơn cho các cấu trúc đầu dò mỏng hơn làm cho đầu dò chuyển đổi trực tiếp như vậy nhiều hơn thực tế.
Hình 24. (a) Những đầu dò sử dụng vật liệu có nguyên tử khối Z, mật độ thấp phải dày để đạt được giá trị ƞ thích hợp. Để tránh hao hụt độ phân giải do sự chênh lệch hình học của đầu dò tín hiệu phải được uốn cong do đó những tia X ở phạm vi hoạt động bình thường. (b) Một đầu dò hỗn hợp có thể sử dụng tinh thể silicon hoặc kẽm catmi telurit như bộ hấp thụ tia X. Các điểm ảnh đầu dò được kết nối tới các yếu tố của một CCD trong lớp đọc ra dưới đây.
12. Kết luận
Có một số phương pháp có thể cho việc sản xuất đầu dò cho X quang kỹ thuật số, mặc dù đó có thể không phải là một công nghệ duy nhất đó là tối ưu cho tất cả các ứng dụng. Sự lựa chọn công nghệ sẽ phụ thuộc vào độ phân giải không gian và yêu cầu hình ảnh cũng như tốc độ chụp ảnh cần thiết và chi phí chấp nhận được. Sự tối ưu hóa đòi hỏi sự chú ý cẩn thận đến các đặc điểm kỹ thuật của việc chụp ảnh lâm sàng và các thông tin hình ảnh quan trọng đó là yêu cầu sự nghiên cứu. Tương tác chặt với bác sĩ X quang và bác sĩ lâm sàng sẽ giúp đảm bảo rằng công nghệ chụp ảnh sẽ đáp ứng thích hợp các yêu cầu này.