Đề tài: Phân tích kĩ thuật máy chụp X-Quang số (CR&&DR)

Chia sẻ: Chi Bali | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

375
lượt xem 67
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Phân tích kĩ thuật máy chụp X-Quang số" giới thiệu đến các bạn những kiến thức về khái niệm, phân loại và chức năng của máy chụp X-Quang số, cấu tạo và nguyên lí làm việc của máy X-Quang số, so sánh máy X-Quang số CR và DR, vấn đề an toàn khi chụp X-Quang,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung đề tài để nắm bắt nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Phân tích kĩ thuật máy chụp X-Quang số (CR&&DR)

HỌC VIỆN KĨ THUẬT QUÂN SỰ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ Y SINH ______**&**______ ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH KĨ THUẬT MÁY CHỤP XQUANG SỐ (CR&&DR) MÔN: THIẾT BỊ CHẨN ĐOÁN HÌNH ẢNH 1 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN PHÚ ĐĂNG SINH VIÊN THỰC HIỆN: Phạm Thị Ngọc Nguyễn Mai Chi Nguyễn Hồng Lam Lê Thùy Trang Lớp: Điện Tử Y Sinh K11 1
HÀ NỘI, 2016 2
Mục lục: Contents Lời mở đầu: Trong xã hội hiện nay, y tế là 1 trong những vấn đề đang được quan tâm nhiều nhất. Các phương pháp y học, các kĩ thuật tiến tiến hiện nay đều đang hướng phát triển và y tế. Một trong những vấn đề được quan tâm của y tế là chẩn đoán hình ảnh. Đây là 1 kĩ thuật quan trọng trong việc phát hiện và chẩn đoán bệnh cho bệnh nhân cũng như phương hướng chữa bệnh. Hiện nay, kĩ thuật chụp X Quang đang là kĩ thuật hiện đại nhất có chức năng chụp chiếu để phát hiện bệnh. XQuang sử dụng tia X để đâm xuyên các vật thể qua đó chụp lại được hình ảnh bên trong. Việc này đã giúp ích rất nhiều vì có thể giúp chụp được hình ảnh bên trong cơ thể người, từ đó mà phát hiện ra các u hay các dị thường trong cơ thể con người. Hệ thống XQuang hiện nay có rất nhiều loại máy XQuang, các kĩ thuật sử dụng trong các máy cũng khác nhau. Tuy nhiên hiện đại nhất hiện nay phải kể đến XQuang kĩ thuật số. Và kĩ thuật XQuang kĩ thuật số là kĩ thuật cho hình ảnh chất lượng tốt nhất, tối ưu hóa chức năng của máy XQuang và đảm bảo an toàn cao nhất cho bệnh nhân. Với kĩ thuật chụp chiếu hiện đại, máy XQuang kĩ thuật số hiện được sử dụng rộng rại trên toàn thế giới. 3
I, Khái niệm, phân loại và chức năng của máy chụp XQuang số 1.1, Khái niệm: * Khái quát chụp XQuang số: Tia X: được nhà bác học người Đức Roentgen phát hiện ra vào năm 1895, với phát minh này ông nhận được giải thưởng Nobel vào năm 1901. Tia X được sinh ra từ sự thay đổi quỹ đạo của electron khi nó đang chuyển động có gia tốc đến gần 1 hạt nhân, khi quỹ đạo của tia X thay đổi, 1 phần động năng(là phần năng lượng của vật thể có được khi chuyển động) của electron sẽ bị mất đi và chính năng lượng này chuyển thành bức xạ điện tử, phát ra tia X.[1] Bản chất của tia X là 1 dạng của sóng điện từ có bước sóng trong khoảng 0,01 đến 10nm tương ứng với dãy tần số từ 30 Petahertz đến 30 Exahertz và năng lượng 120 eV đến 120 KeV. Bước sóng của nó ngắn hơn tia tử ngoại nhưng dài hơn tia gamma. Tính chất tia X:[1] + Tính truyền thẳng và đâm xuyên: Tia X truyền thẳng và có khả năng xuyên qua vật chất, qua cơ thể người. Sự đâm xuyên này càng dễ khi cường độ tia càng 4
tăng. Chính độ xuyên sâu của tia X cao nên người ta dùng để chụp những bộ phần cứng như: răng, xương, không dùng chụp mô, + Tính bị hấp thụ: sau khi xuyên qua vật chất thì cường độ chùm tia X bị giảm xuống do một phần năng lượng bị hấp thụ. Đây là cơ sở của các phương pháp chẩn đoán XQuang và liệu pháp XQuang. > nguyên lí chụp XQuang: chùm tia X sau khi truyền qua vùng thăm khám của cơ thể thì suy giảm do bị hấp thụ bởi các cấu trúc. Sự suy giảm này phụ thuộc vào độ dày, mật độ của các cấu trúc mà nó đi qua. Cuối cùng, chùm tia tác dụng với bộ phận thu nhận và xử lí ảnh để ra kết quả, bộ phận thu nhận và xử lí ảnh là điểm khác biệt lớn nhất giữa các kỹ thuật máy chụp XQuang.[1] Máy chụp XQuang: là một thiết bị sử dụng phổ biến trong chẩn đoán hình ảnh, phương pháp tạo ra ảnh là sử dụng tia X (tia Roentgen) để xây dựng và tái tạo lại hình ảnh cấu trúc bên trong cơ thể để cung cấp thông tin có giá trị trong việc chẩn đoán và điều trị bệnh.[1] XQuang kỹ thuật số là sự phát triển hiện đại của XQuang thường ở thời đại hiện nay. XQuang số cũng là hệ thống thu nhận và xử lý ảnh, điểm hiện đại hơn ở XQuang thường là dưới dạng kĩ thuật số, hình ảnh XQuang số rất dễ được xử lí, hiển thị, quản lí thông tin, lưu trữ, in ấn, thậm chí là truyền tải qua mạng nội bộ hoặc internet, bởi hệ thống máy tính, thiết bị phụ trợ, cổng giao tiếp và các phần mềm tiện ích (PACs Picture Archiving & Communications systems). [2] * Sự khác nhau của XQuang thường và XQuang số: [7] Đặc Tính XQuang cổ điển XQuang kỹ thuật số Cấu trúc Sử dụng phim để thu ảnh. Sử dụng tấm tạo ảnh phosphor lưu trữ (đối Phải có quá trình rửa phim. với CR) hoặc bảng cảm ứng (đối với DR). Đảm bảo về phòng rửa phim và phim Hình ảnh được xây dựng trên phần mềm. không bị nhiễm sáng. Đặc điểm Có khoảng phô xạ hẹp nên hình ảnh Khoảng phô xạ rộng, có thể hiệu chỉnh dễ bị sáng quá hay tối quá. được hình ảnh sau khi chụp Gặp hạn chế trong việc lưu trữ và Lưu trữ dễ dàng trên CD, DVD hay truyền bảo quản. thông trên mạng internet Chỉ hội chuẩn tại chỗ. Có khả năng hội chuẩn qua mạng Thời gian Cần nhiều thời gian cho công đoạn Nhanh hơn vì chỉ cần in phim bằng máy in rửa phim trong phòng tối. phim khô. An toàn An toàn khi rửa phim, cũng như chất Hạn chế các chất thải. thải sau khi rửa phim. 5
Giá thành Rẻ hơn Đắt hơn 1.2, Phân loại: XQuang số hiện nay có 2 kỹ thuật phổ biến đó là Xquang bán số (computed radiography) và XQuang số (direct radiography): XQuang bán số: máy phát tia XQuang bình thường và phim/bìa tăng quang được thay bằng tấm tạo ảnh (Imaging plate) có tráng lớp Phosphor lưu trữ (storage) và kích thích phát sáng (photostimulable luminescence). Tấm tạo ảnh khi được tia X chiếu lên sẽ tạo nên 1 tiền ảnh (latent image), sau đó tấm tạo ảnh này sẽ phát quang lần 2 khi quét bởi 1 tia laser trong máy Kỹ thuật số hóa (digitizer), ánh sáng này được bắt lấy (capture) và cho ra hình kỹ thuật số tức là có sự chuyển đổi từ hình analog ra digital. Hình này sẽ được chuyển qua máy chủ để xử lý. Tấm ảnh sẽ đc xóa bởi nguồn ánh sáng trắng và tái sử dụng.[3] XQuang số (DR): Kỹ thuật náy giống máy chụp ảnh kỹ thuật số,vì cũng dùng nguyên tắc tương tự là bảng cảm ứng và cho hình ngày sau khi chụp. Nguyên tắc tạo ảnh là nhờ bảng cảm ứng (sensor panel) cấu tạo do sự kết hợp của lớp nhấp nháy (Scintillator) gồm các lớp cesiumiodide/thallium và tấm phim mỏng transister (TFT) với silicon vô định hình (amorphous silicon). Bảng cảm ứng này thay thế cặp phim/bìa tăng quang cổ điển, sau khi được phổ xạ, sẽ chuyển hình và hiển thị trên màn hình máy sau 5s. Và có thể chụp tiếp ngay sau không cần xóa.[3] 1.3, Chức năng máy XQuang số: Máy XQuang số là thiết bị xây dựng và tái tạo lại hình ảnh cấu trúc, thành phần bên trong của 1 bộ phận hoặc toàn bộ cá thể nào đó để cung cấp thông tin về bộ phận hoặc cá thể đó. Được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực đặc biệt nhất là lĩnh vực y học trong chẩn đoán và điều trị bệnh. 6
II, Cấu tạo và nguyên lí làm việc của máy XQuang số: 2.1, Máy XQuang kĩ thuật số gián tiếp CR (computed radiography) Computer radiography là công nghệ sử dụng tấm detector photostimulate thay thế cho cassettes truyền thống trong SF. Tấm photpho lưu trữ được gắn bên trong cassettes với kích thước phù hợp cho ảnh chụp tốt nhất và không có sự thay đổi của điện áp, tia X,… Công nghệ CR cho phép hình ảnh có được cũng giống như hình ảnh trong hệ thống XQuang SF cũ.[6] 2.1.1, Cấu tạo: 7
Hình 1: sơ đồ khối máy XQuang kĩ thuật số gián tiếp CR [5] Máy XQuang kĩ thuật số gián tiếp CR có hệ thống phát tia X hoàn toàn giống như hệ thống của XQuang thường. Tia X sau khi chiếu qua bệnh nhân sẽ đến một tấm photpho. Tấm photpho đóng vai trò như tấm phim trong XQuang thường. Sau khi được chiếu tia, sẽ được đưa đến máy quét ảnh (Image Scanner). Máy quét ảnh có chức năng số hóa hình ảnh thu được, và làm cho tấm photpho trở lại trạng thái ban đầu để dùng cho lần thu ảnh sau. Xử lí hình ảnh: hình ảnh sau khi được số hóa được truyền đến máy tính xử lí ảnh. Tại đây ảnh có thể được thay đổi độ sáng, độ tương phản, tạo ảnh chỉ chứa xương, ảnh chỉ chứa mô… tùy theo từng mục đích của bác sĩ. Sau khi xử lí ảnh được đưa đến phần hiển thị, in phim, được truyền qua mạng hay lưu trữ hồ sơ bệnh nhân…. 2.1.2, Nguyên lí hoạt động – quá trình thu nhận ảnh của CR: a, Phim: Cấu tạo [4] : 8
Hình 2: cấu tạo tấm phim trong máy CR + Bên ngoài tấm thu nhận ảnh của CR có dạng như một casette thường. + Bên trong có 1 tấm photpho trắng gồm 1 lớp chống trầy xước trên cùng, tiếp đến là lớp photpho dày khoảng 10 µm, phía dưới là lớp phản xạ, lớp cuối cùng là lớp nâng đỡ dày khoảng 200 µm. + Thành phần tấm photpho: 85% BaFBr và 15% BaFI, pha với 1 lượng nhỏ Eu (Europium). Hoạt động: + BaFBr là chất bán dẫn nên chúng có 2 vùng năng lượng là vùng lỗ trống và vùng dẫn. Khoảng năng lượng giữa 2 vùng nãy cỡ 8,3 eV. + Khi tia X bị hấp thụ bởi hợp chất BaFBr, năng lượng của chúng sẽ kích thích làm cho các electron nguyên tử Eu bị bứt ra. Các electron này sẽ chuyển động tự do trong môi trường và một phần sẽ tương tác với các nguyên tử F. Các nguyên tử F giữ electron ở mức năng lượng cao hơn ở trạng thái ổn định trong vài ngày đến hàng tuần. + Số lượng electron bị giữ bởi nguyên tố F trên một đơn vị diện tích sẽ tỉ lệ thuận với cường độ tia X chiếu vào. 9
Hình 3: Cấu tạo tấm thu nhận ảnh. b, Sơ đồ năng lượng thu ảnh CR [4]: Hình 4: Sơ đồ năng lượng của quá trình thu ảnh CR  Cách thức: máy đọc sẽ phát ra tia laser có năng lượng khoảng 2eV (ánh sáng laser đỏ) để quét qua tấm photphor. Khi đó, các electron đang bị F giữ sẽ kích thích để nhảy lên vùng dẫn. Các electron này chỉ ở trên vùng này một thời gian rất ngắn thì nhảy xuống mức năng lượng thấp hơn. Sự chuyển từ mức năng lượng cao về mức năng lượng thấp của các electron làm phát ra một ánh sáng màu xanh (cơ 3eV). Dựa vào cường độ sáng phát ra, máy quét sẽ số hóa cho từng điểm sáng. Từ đó xác định độ đen trắng cho ảnh XQuang chụp được. 10
Máy đọc CR hiệu Afga  Quá trình kích thích và tương tác giữa tia laser với lớp photpho: khi tia laser tới (Incident Laser Beam) xuyên qua lớp chống trầy xước (Protective Layer), nó sẽ tương tác với lớp photpho (Phosphor Layer). Do hiện tượng tán xạ nên tia laser bị trải rộng trong lớp photpho, điều này sẽ ảnh hưởng đến độ phân giải của máy đọc CR. Độ phân giải không gian (Spatial Resolution) của ảnh càng tốt khi hiện tượng tán xạ càng ít. Điều này có thể đạt được bằng cách giảm nhỏ đường kích chùm tia laser tới, nhưng khi đó dĩ nhiên thời gian để đọc hết ảnh cũng tăng lên và dung lượng ảnh cũng lớn hơn. Tương tác giữa tia laser và lớp photpho sẽ tạo ra ánh sáng màu xanh. Ánh sáng này sẽ theo bảng dẫn sáng (Light Guide) đến đập vào ống nhân quang (PMT). Ống nhân quang PMT (Photomultiplier Tube) sẽ chuyển ánh sáng thành tín hiệu điện. Biên độ tín hiệu điện sẽ tỉ lệ thuận với cường độ tia X bị hấp thụ bởi lớp photpho. Với cùng một mức năng lượng của tia laser (2eV), tùy theo mật độ của tia X bị hấp thụ bởi lớp photpho mà cường độ của ánh sáng phát quang (Photostimulated Luminescence) và do đó biên độ của tín hiệu điện sẽ khác nhau giữa các điểm ảnh thu nhận được. Sự khác nhau này sẽ là căn cứ cho việc mã hóa độ đen trắng của ảnh và cho sự hiển thị ảnh. 11
Hình 5: Tương tác với tia laser với lớp photpho  Quá trình hồi phục phim: Sau khi đã mã hóa cho ảnh, máy quét sẽ chiếu một luồng ánh sáng cực sáng vào tấm photphor. Khi đó tất cả các electron bị giữ bởi nguyên tử F sẽ trở về trạng thái cơ bản. Tấm thu nhận ảnh sẽ trở về trạng thái giống như trước lúc chụp cho bệnh nhân và được dùng cho lần sau. c, Cơ chế tạo ảnh [4] Hình 6: Quá trình mã hóa ảnh 12
Trong hệ thống đọc ảnh này, chiều chuyển động của tấm photpho (Plate Direction) là chiều dọc, chiều quét của tia laser (Scan Direction) là chiều ngang. Tia laser phát ra được chiếu qua tấm gương đa giác (Polygonal Mirror). Tấm gương này quay tròn, làm cho tia laser được quét theo chiều ngang của tấm photpho. Tại mỗi điểm được chiếu, ống nhân quang PMT sẽ nhận được tín hiệu ánh sáng và chuyển nó thành tín hiệu điện. Tín hiệu điện sẽ được khuếch đại, chuyển đổi sang dạng số (ADC)… Cuối cùng ta có được ba thống số về điểm ảnh là tọa độ (x,y) và cường độ z của tia X hấp thụ tại điểm đó. Giá trị của z là cơ sở cho quá trình hiển thị ảnh.[4] Xử lí ảnh: Sau khi được số hóa, ảnh được truyền đến máy điện toán chủ xử lý ảnh (ADC processing server). Máy chủ này có chứa nhiều phàn mềm xử lí ảnh như: Edge enhancement (Tăng cường bờ nét), Dynamic range enhancement (Nén dải rộng), Multiscale contrast enhancement (Tăng cường tương phản đa mức độ), Noise reduction (Giảm nhiễu),… Các phần mềm này mà chỉ cần phổ xạ một lần vẫn có thể khảo sát tốt phần mềm, xương hoặc phổi. Phương pháp khuếch đại tương phản đa mức độ (Multiscale image contrast amplification) MUSICA có thể làm tăng khả năng phát hiện các đường gãy ẩn, nốt nhỏ dù độ ẩm thấp, không che lấp chi tiết lân cận, không tạo những bờ giả, dùng toàn cơ thể. Phương pháp này dựa trên nguyên tắc tách ra làm 12 lớp, và tăng những hình độ đậm thấp, giảm những ảnh quá sáng để trên một hình có thể khảo sát nhiều cấu trúc. In phim: ảnh sau xử lí có thể được in phim bằng máy in khô để bác sĩ chẩn đoán, hoặc trả phim cho bệnh nhân. Máy in khô được sử dụng một lớp hóa chất silver halide, chỉ biến đổi màu khi chịu nhiệt. Máy có 1 đầu nhiệt (thermal head) gồm một phần tử vi nhiệt (microthermal element) phân phối nhiệt đến lớp hóa chất nhạy cảm với nhiệt, để tạo thành hình. Đầu nhiệt dài 35 cm, và hoàn toàn tự điều chỉnh để hình có chất lượng cao nhát. Máy sử dụng phim không nhạy với ánh sáng, nên có thể lắp vào máy dưới ánh sáng thường. 2.1.3, Ưu nhược điểm của CR:[4] Ưu: + Quá trình tạo ảnh đơn giản, nhanh chóng, không cần phòng tối như X Quang cổ điển. 13
+ Sử dụng máy in phim khô, đơn giản và thân thiện với môi trường, không độc hại. + Ảnh thu được dưới dạng số nên có thể lưu trữ, truyền đi dễ dàng. + Tấm thu nhận ảnh có thể tái sử dụng nhiều lần (~ 20000 lần). Nhược: vốn đầu tư ban đầu lớn. 2.2, Máy XQuang kĩ thuật số trực tiếp DR (Directly Radiography) 2.2.1, Cấu tạo: Phòng sáng Hình 7: sơ đồ khối máy XQuang kĩ thuật số trực tiếp DR Nguồn: nguồn cấp năng lượng cho cả hệ thống Tấm photpho thu nhận ảnh: Tấm photpho đóng vai trò như tấm phim trong XQuang thường. Sau khi được chiếu tia, sẽ được đưa đến máy quét ảnh (Image Scanner). Hệ thống xử lí ảnh: hệ thống xử lí ảnh chụp từ tấm photpho. 2.2.2, Nguyên lí hoạt động – quá trình thu nhận ảnh của DR Hệ thống cảm biến phẳng DR với cơ chế màn hình tích hợp được đưa vào thị trường vào cuối những năm 1990. Hệ thống cảm biến phẳng cũng được biết đến là detectors tia X diện rộng, tích hợp lớp XQuang nhạy và hệ thống điện tử dễ đọc dựa trên các mảng TFT. Detectors sử dụng 1 lớp chất nhấp nháy và 1 bán dẫn TFT nhạy với ánh sáng gọi là detectors TFT chuyển đổi gián tiếp. Hệ thống sử dụng 1 lớp chất quang dẫn XQuang nhạy và 1 bộ góp điện tích TFT được gọi là detectors TFT chuyển đổi trực tiếp. Chất silicon vô định hình (aSi) được sử dụng trong các mảng TFT để ghi lại tín hiệu điện tử, không nên bị 14
nhầm lẫn với aSe, vật liệu được sử dụng để thu năng lượng tia X trong detector số hóa trực tiếp. Hệ thống điện tử dễ đọc có thể chấp nhận xử lí hiển thị phóng xạ, được gọi là ma trận hiển thị phóng xạ, đối lập với hệ thống lưu trữ photpho, nơi các bộ phận hiển thị phóng xạ được tích hợp mà không cần detector. Toàn bộ quá trình xử lí hiển thị là rất nhanh, cho phép phát triển xa hơn trong kĩ thuật số với detectors tia X thời gian thực.[6] a, Cấu tạo cảm biến phẳng: [6] (FPD – Flat Panel Detector) Hình 8: cấu tạo tấm cảm biến phẳng Photodiode or charge collector: chất bán dẫn dò sáng hoặc bộ góp điện tích: biến đổi tia X thành ánh sáng hoặc điện tích. TFT array: mảng TFT: thu các điện tích từ lớp trên. Electronic control: điều khiển điện tích: khởi động sư chuyển mạch các diode. Switching diodes: chuyển mạch các diode: kết nối điểm ảnh với nhau để hiển thị thiết bị. Multiplexer: bộ đa nhiệm: hiển thị tín hiệu điện. 15
Hình 9: Mảng TFT (thin film transistor) 16
Mảng TFT thường được ghép vào một chất nên thủy tinh trong nhiều lớp, với thiết bị điện tử hiển thị ở mức thấp nhất, và các mảng bộ góp điện tích có mức cao hơn. Tùy thuộc vào từng loại detector được sản xuất, điện cực bộ góp điện tích hoặc các thành phần cảm biến ánh sáng xuất hiện ở lớp trên của “điện tử nhiều lớp” Ưu điểm của thiết kế này là kết cấu nhỏ gọn và truy cập trực tiếp đến hình ảnh kỹ thuật số. Đặc tính của hệ thống DR ưu thế hơn hoàn toàn so với hệ thống CR, là hiệu suất chuyển đổi từ 2030% và của hệ thống phimmàn hình buồng chụp XQuang, có hiệu suất lý thuyết là 25%. Hệ thống cảm biến phẳng DR không dây trở nên phổ biến vào năm 2009. Hệ thống DR không dây không được tích hợp các detector có thể được sử dụng tương tự như hệ thống CR. Với detector DR không dây là bắt buộc trong sử dụng mạng LAN cho thông tin liên lạc giữa detector DR và trạm điều khiển. Đây là cách mỗi XQuang thực hiện được truyền đi trong hầu hết thời gian thực từ cassette DR đến trạm điều khiển. Cassette DR bao gồm 1 pin liền làm nguồn cung cấp và cho phép các các detector tự chủ là điều cần thiết để có được hình ảnh chụp XQuang và chuyển hình chụp thu được vào hệ thống dành cho người đọc ở nơi khác. b, Khối thu nhận và tạo ảnh: Máy XQuang kĩ thuật số DR hoạt động theo 2 phương pháp tạo ảnh XQuang trên mặt phẳng: +Phương pháp trực tiếp : chuyển trực tiếp năng lượng tia X thành tín hiệu điện. +Phương pháp gián tiếp: chuyển năng lượng tia X thành ánh sáng sau đó chuyển ánh sáng thành tín hiệu điện. [7] Phương pháp chuyển đổi trực tiếp: [6,7] 17
Phương pháp chuyển đổi trực tiếp diện rộng sử dụng aSe như là vật liệu bán dẫn bởi tính hấp thụ tia X của nó và độ phân giải nội không gian cực cao. Trước khi tấm cảm biến phẳng tiếp xúc với tia X một trường điện từ xuất hiện trên lớp Se tạo ra một cấu trúc có chức năng như 1 tụ điện, trong đó các electron được tạo ra trong suốt quá trình chiếu tia được thu nhận bởi một điện áp phân cực (hình 10). Hình 10. Mặt cắt ngang của mảng đầu dò aSe Sự tiếp xúc tạo nên các electron và lỗ trống trong lớp aSe: các photon tia X được hấp thụ được chuyển thành điện tích điện tử và được đưa trực tiếp đến các điện cực bộ góp điện tích do điện trường. Những điện tích đó tỉ lệ thuận với chùm tia X ngẫu nhiên – được tạo ra và di chuyển theo chiều dọc khắp bề mặt của lớp Se, mà không có nhiều sự khuếch tán.Ở giữa lớp aSe, các điện tích được đưa ra đến bộ góp điện tích TFT, nơi mà chúng được lưu trữ trước khi hiển thị. Điện tích thu được tại mỗi tụ điện được khuếch đại và định lượng một giá trị số hóa cho điểm ảnh tương ứng. Trong khi hiển thị, các điện tích ở các tụ điện tại các hàng được tiến hành khuếch đại bởi các transistor. Sự thu nhận và lấy tích phân được thực hiện trong vùng điện cực thu nhận điện tích hình vuông có kích thước 129 µm dặt trên dãy TFT. Kích thước 18
điểm ảnh là 139 µm, như vậy tỉ số phủ hình học là 86% (hình 11). Đây là thông số quan trọng, nó giúp đạt được hiệu suất thu nhận điện tích cao, và vì vậy tỉ số tín hiệu/nhiễu cao. Tỉ số tín hiệu/nhiễu càng cao thì chất lượng ảnh càng tốt. Hình 11. Cấu trúc chi tiết của mỗi pixel. Bên cạnh hiệu suất thu nhận điện tích cao, là khả năng ngăn ngừa tác động xấu đến thiết bị khi mức liều chiếu cao. Khi chiếu tia, sự thu nhận điện tích sẽ làm giảm điện thế phân cực. Hiệu suất thu nhận chịu ảnh hưởng của điện thế phân cực, có nghĩa là sự tạo cặp electron lỗ trống và hiệu suất tách sẽ giảm xuống. Điều này ngăn cản sự tích điện quá mức của các tụ điện lưu trữ tín hiệu, và do đó ngăn cản các tác hại xấu đến cấu trúc khi chiếu tia ở cường độ cao. Sự tạo ảnh và đọc ảnh: Khi detector được chiếu bức xạ ion hoá, cặp electron lỗ trống được tạo ra trong lớp aSe. Điện áp phân cực tạo ra một từ trường khoảng 10 V/µm qua lớp Se để tách các điện tích về hai phía ngược nhau: Lỗ trống được truyền đến điện cực thu nhận điện tích, còn electron được thu nhận ở lớp điện cực trên cùng. Điện trường áp đặt còn ngăn ngừa đáng kể sự phân kì theo phương ngang của điện tích tạo ra trong quá trình chiếu tia. Phân tích lý thuyết và thực tế của lớp aSe dưới một trường từ cho thấy rằng cấu trúc có thể đạt tới độ phân giải không gian nội tại cực cao. Không giống 19
như hệ thống CR có độ phân giải không gian phụ thuộc vào lớp photpho, độ phân giải trong trường hợp này phụ thuộc vào cấu tạo hình học của pixel, không phụ thuộc vào aSe. Khi chiếu tia, TFT ở chế độ tắt trong khi điện tích được tích trong các tụ. Tại lúc dùng dừng chiếu tia, một xung dương được áp vào cực cổng G của TFT đầu tiên, G1. Đường dữ liệu D1 nối đến nguồn TFT thu nhận điện tích từ đường dẫn (hình 12). Điện tích tín hiệu được chuyển đến bộ khuyếch đại điện tích nối với đường dữ liệu. Tín hiệu từ hàng được trộn và chuyển đến bộ biến đổi AD và lưu trữ trong bộ nhớ máy tính. Quá trình đọc dữ liệu cứ thực hiện từng hàng cho đến khi hết toàn bộ các điểm ảnh. Hình 12. Thiết bị nhìn từ trên xuống Lúc kết thúc chu trình đọc, chu trình xoá điện tích được bắt đầu để chuẩn bị cho lần chiếu tiếp theo. Quá trình xoá sẽ loại bỏ bất kì điện tích dư nào từ các lớp mặt và bất kì các điện tích bị giữ trong các trạng thái của aSe, vì vậy ngăn cản sự tạo bóng của ảnh (ghost image) giữa các lần chụp. Phương pháp chuyển đổi gián tiếp: [6,7] 20