Flat Panel Detector (FPD) là một thiết bị tinh vi được sử dụng để chuyển đổi các tín hiệu bức xạ như tia X thành tín hiệu điện hoặc tín hiệu kỹ thuật số để phân tích, từ đó tạo ra hình ảnh.
Máy dò tấm phẳng (FPD) là thành phần cốt lõi của hệ thống phát hiện tia X. Nó chủ yếu được sử dụng để chuyển đổi năng lượng tia X thành tín hiệu điện và tạo ra hình ảnh kỹ thuật số. Nó được sử dụng rộng rãi trong phát hiện công nghiệp, hình ảnh y tế và các lĩnh vực khác.
FPD chuyển đổi tia X xuyên qua vật thể thành photon hoặc electron thông qua vật liệu bán dẫn, chẳng hạn như silicon vô định hình hoặc cesium iodide, trước khi chuyển đổi tín hiệu thành tín hiệu điện thông qua các thiết bị như photodiode. Những tín hiệu điện này, sau khi được phóng to, chuyển đổi mô đun, tạo ra hình ảnh hai chiều bên trong đối tượng bằng thuật toán tái tạo hình ảnh.
Nguyên tắc hoạt động
Loại chuyển đổi gián tiếp: Khi tia X đi qua vật thể được phát hiện để đến máy dò, năng lượng tia X đầu tiên được chuyển đổi thành ánh sáng nhìn thấy bởi một lớp vật liệu như cesium iodide hoặc gadolinium sulfua, sau đó ánh sáng nhìn thấy được cảm nhận và chuyển đổi thành tín hiệu điện bởi mảng photodiode bên dưới, được đọc qua ma trận bóng bán dẫn màng mỏng (TFT), sau đó được chuyển đổi thành tín hiệu kỹ thuật số thông qua bộ chuyển đổi analog-digital (ADC), sau đó được tái tạo hình ảnh bằng máy tính.
Loại chuyển đổi trực tiếp: Khi tia X được chiếu vào máy dò, các vật liệu bán dẫn đặc biệt bên trong nó (chẳng hạn như selen vô định hình) trực tiếp chuyển đổi các photon tia X thành các cặp electron-hole, dưới tác động của điện trường bổ sung, các electron và hole di chuyển theo hướng ngược lại để tạo thành dòng điện tương ứng, dòng điện được lưu trữ trên điện dung giữa các cực của TFT, và sau khi được đọc và số hóa thông qua TFT, việc tái tạo hình ảnh được thực hiện bằng máy tính.
Máy dò phẳng hoàn thành hình ảnh thông qua ba giai đoạn chính là chuyển đổi quang điện, thu thập tín hiệu và xử lý kỹ thuật số:
Chuyển đổi quang điện: Sau khi tia X xuyên qua một vật thể, nó được hấp thụ bởi các vật liệu nhấp nháy trên bề mặt của máy dò, chẳng hạn như cesium iodide hoặc gadolinium sulfua, để chuyển đổi thành ánh sáng nhìn thấy được.
Thu thập tín hiệu: Ánh sáng nhìn thấy được chuyển đổi thành tín hiệu điện bởi một mảng photodiode như silicon vô định hình hoặc vật liệu quang dẫn như selen vô định hình.
Xử lý kỹ thuật số: Tín hiệu điện được đọc qua mảng bóng bán dẫn màng mỏng (TFT) và được chuyển đổi thành tín hiệu kỹ thuật số thông qua bộ chuyển đổi A/D để tạo ra hình ảnh.