5、X射线探测器与CT成像技术解析

X射线探测器与CT成像技术解析

1. X射线探测器类型

在计算机断层扫描（CT）中，X射线探测器的作用类似于传统X射线摄影中的胶片，它能根据X射线投影生成图像。目前CT中常用的X射线探测器主要有以下两种：
- 氙比例室探测器 ：其输出的电信号与使微间隙气体室（MGC）内气体原子电离的辐射强度成正比。多数第三代扫描仪使用这种探测器，因为它比后续几代使用的闪烁探测器便宜得多。氙探测器电离室内的气体处于高压状态（约10个大气压），在电极间施加约140 kV的高电压，但电压不能过大，否则会导致所谓的气体放大效应。当X射线光子穿透探测器窗口（通常为铝）时，很可能使内部的氙气电离，这种电离概率与气室长度和内部压力成正比。探测器电极间通过被X射线电离的气体所产生的电流与X射线强度成正比。氙比例室探测器在电离事件后几乎不产生热量，能很快恢复到就绪状态，这在螺旋投影系统中非常重要。其高压电极通常由钽制成，离子收集电极由铜制成。一般来说，氙气室长度为3 - 6 cm，单个单元宽度约为1 mm（1.5 mm），探测器效率约为60%，主要优点是成本低和尺寸小。
- 闪烁探测器 ：从第四代CT扫描仪开始使用，用于测量X射线强度。当X射线撞击闪烁体晶体时，会产生一系列物理现象，包括光电效应、康普顿效应和对产生，闪烁探测器利用的是光电效应。X射线光子将电子从其轨道上击出，在磷光体存在的情况下，这些电子会产生紫外线或可见光范围内的闪光（发光辐射）。较新扫描仪中的探测器阵列由闪烁探测器构成，其材料包括掺杂铊（Tl）的碘化钠（NaI）、碘化铯（CsI）、钨酸镉（CdWO₄）、硫化锌（ZnS）、萘、蒽以及其他基于稀土元素的化合物，还有基于稀土的石榴石材料（98%