便携式高分辨率X射线CCD相机的研究

发布时间：2017-10-19 23:29

  本文关键词：便携式高分辨率X射线CCD相机的研究

  更多相关文章： X射线感光屏 微光像增强器 光锥耦合 分辨率 低剂量

【摘要】：X射线成像技术以其广泛的应用前景被用于医疗诊断、工业无损检测以及安检等领域中且越来越受到市场的青睐。本论文主要研制了一款高分辨率、低成本、低剂量的X射线CCD相机,适用于牙科诊断、电路板检测及其他小部件的成像检测领域。论文主要的研究内容是:依据现有X射线成像器件的发展现状,精心选用高分辨率的硫氧化钆感光屏、一代微光像增强器、光纤光锥以及CCD相机作为组件,在现有实验条件下采用光纤耦合的方法将带有X射线感光屏的像增强器与CCD相机进行耦合。选取成本低转换效率高的硫氧化钆作为转换材料,制备较薄涂层厚度的感光屏,以满足低剂量及高分辨率的设计要求,为获取高的分辨率而牺牲的粉层发光亮度是通过微光像增强器将获取的光学影像信息进行增强来实现的,增强后的光学影像完全可以满足CCD相机的成像要求。本文提出了一种比较好的耦合方法,试图采用光锥代替像增强器的输出面板,将像增强器的输出荧光屏直接制作在光锥上,然后将带有光锥的像增强器与CCD相机进行耦合,这种方法不仅可以降低成本又可以提高系统的分辨率,随后通过实验先将像增强器与光锥的大端面进行耦合,来模拟上述设想,再将带有像增强器的光锥小端面与CCD进行耦合,最终制备出的原理样机达到了13 LP/mm的分辨率,实现了较高分辨率的要求。通过调整X光管的管电压及电流来控制X射线的光通量,分析了不同剂量下物体的像质变化,考虑到被检测物体厚度及其内部材质的不同,其对X射线吸收系数也不同,为了获得高对比度、清晰的图像质量,选取合适的X射线剂量也是本论文研究的重要内容之一。采用铜靶X光管作为射线源对一些实物进行了成像探测,比如小黄鱼、树叶、芯片卡、排针与排线以及盒装订书针等,从采集卡获取的图像中可以明显的分辨出小黄鱼的鱼骨结构、树叶的脉络、芯片的结构、排针与排线的材质分布以及盒中订书针的位置分布与结构等,基本实现了系统对多种小部件成像检测的要求;另外考虑到本论文研制的X射线CCD相机对深紫外有一定的量子效率,采用深紫外LED光源对指纹进行探测,能够观察到指纹的清晰脉络。总之,本文采用X射线感光屏与一代微光像增强器输入端直接耦合,然后通过光纤光锥耦合的方法将光锥的两端分别与像增强器及CCD进行耦合,实现了在较小X射线剂量下较高分辨率的成像,保证感光屏高分辨率的情况下通过像增强器对影像的增强克服了在高分辨率与量子效率之间的矛盾。是一种折中处理图像质量的技术手段,一定程度上为采用这种技术手段来实现产品的批量生产提供了一个很好的方向。
【关键词】：X射线感光屏 微光像增强器 光锥耦合 分辨率 低剂量
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH744
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 X射线成像检测技术的发展10-11
• 1.2 数字化的X射线实时成像器件11-18
• 1.2.1 平板DR12-13
• 1.2.2 X射线CCD及CMOS相机13-18
• 1.3 X射线CCD相机的发展现状及本论文的研究意义18-20
• 1.4 本文的主要研究工作20-21
• 1.5 本章小结21-22
• 参考文献22-24
• 第2章 X射线CCD相机的制备24-42
• 2.1 X射线感光屏24-29
• 2.1.1 X射线转换材料的选取25-27
• 2.1.2 X射线感光屏的制备27-29
• 2.2 像增强器的选取29-31
• 2.3 中继耦合器件的选取31-32
• 2.4 CCD相机的选取32-34
• 2.5 器件之间的耦合34-39
• 2.6 本章小结39-40
• 参考文献40-42
• 第3章 X射线CCD相机的测试42-70
• 3.1 可见光源下系统的分辨率测试42-44
• 3.1.1 美国THORLABS 1951 USAF R1DS1N分辨率测试靶42-43
• 3.1.2 视频采集卡43
• 3.1.3 分辨率的成像测试43-44
• 3.2 X射线光源下系统的分辨率测试44-48
• 3.2.1 德国PTW FREIBURG L659041高分辨率测试卡44-45
• 3.2.2 X光管45-46
• 3.2.3 分辨率的成像测试46-48
• 3.3 系统的灰度曲线与对比度分析48-51
• 3.4 管电压及电流与图像对比度的关系51-58
• 3.4.1 管电压与图像对比度的关系51-56
• 3.4.2 管电流与图像对比度的关系56-58
• 3.5 系统对实物成像的测试58-64
• 3.6 深紫外光源下系统对指纹的成像测试64-66
• 3.6.1 深紫外LED光源64-65
• 3.6.2 指纹的成像测试65-66
• 3.7 本章小结66-67
• 参考文献67-70
• 第4章 结论与展望70-72
• 4.1 结论70-71
• 4.2 展望71-72
• 致谢72-75
• 攻读学位期间发表的学术论文目录75-76

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本文编号：1063971