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X射線，是由高速帶電粒子與物質(zhì)原子的內(nèi)層電子相互作用而發(fā)出的，它的波長(zhǎng)短、光子能量大、透過(guò)能力強(qiáng)。X射線的本質(zhì)與可見(jiàn)光、紅外光、紫外光以及宇宙射線完全相同，均屬于電磁輻射，具有波粒二重性。它的波長(zhǎng)范圍在10-3~10nm，短波方向與γ射線相接，長(zhǎng)波方向與紫外光相接，一般稱波長(zhǎng)在0.1-10nm的X射線為軟X射線，波長(zhǎng)在0.001~0.1nm的X射線為硬X射線。X射線在醫(yī)學(xué)透視、無(wú)損探傷、X射線衍射、天文學(xué)、材料學(xué)等方面有著廣泛的應(yīng)用。

為減小X光對(duì)人體的危害，最有效的方法有三種。

•減小X光照射的劑量，在低劑量X光的照射下，采用對(duì)穿透后的X光進(jìn)行圖像增強(qiáng)的辦法獲得比高劑量照射同樣的效果。

•利用圖像傳感器將現(xiàn)場(chǎng)圖像傳送到安全區(qū)進(jìn)行觀測(cè)，這既可以使醫(yī)務(wù)人員離開現(xiàn)場(chǎng)，又可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像計(jì)算、處理、存儲(chǔ)和傳輸。

•上述兩種方法的結(jié)合，是最理想的方法。用CCD圖像傳感器的特性和X光像增強(qiáng)器，就可以完成上述兩種方法的有機(jī)結(jié)合。

一、X射線成像器件的類型

（1）X射線膠片成像技術(shù)。這是世界上最早的探測(cè)X射線的方法，有很高的分辨率，可以長(zhǎng)期保存觀察，因而到目前一直被大量使用。但其缺點(diǎn)是X射線膠片光量子效率極低，X射線劑量大，需要單獨(dú)的拍片室和沖洗室，不能實(shí)時(shí)觀察，不便于儲(chǔ)存和處理，且屬事后（非實(shí)時(shí)）處理，因而被發(fā)展起來(lái)的各種X射線熒光轉(zhuǎn)換屏所部分替代。

（2）X射線熒光轉(zhuǎn)換屏技術(shù)。它由輸入窗基底、反光金屬膜、X射線熒光粉、含鉛的透光玻璃等層組成。其中熒光粉原子受X射線光子激發(fā)，產(chǎn)生人眼或照相版敏感的熒光，其亮度正比于輸入點(diǎn)的X射線輻照強(qiáng)度。熒光轉(zhuǎn)換屏輸出光處理方式是：

•供人眼直接觀察，如醫(yī)院的大型透視儀，但對(duì)人體有傷害，現(xiàn)很少使用。

•可供照相底板拍成照片，現(xiàn)還在廣泛應(yīng)用。

•利用攝像機(jī)將其圖像轉(zhuǎn)換成電視（TV）圖像，供人觀看，或轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像進(jìn)行保存和處理。

•CR（Computed Radiongraphy）成像技術(shù)。使用激發(fā)熒光（IP）板來(lái)代替增感屏和膠片的組合，該熒光板經(jīng)X射線照射后會(huì)有電子激發(fā)，從而得到對(duì)應(yīng)的X射線強(qiáng)弱影像信息，經(jīng)激光束掃描獲得光信號(hào)，再由模/數(shù)轉(zhuǎn)換而成數(shù)字信息送入微機(jī)處理。

•在熒光屏上集成光電二極管陣列，將圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，該技術(shù)屬于間接數(shù)字X射線影像（Indirect Digital Radiograph，IDR）技術(shù)。

（3）X射線影像增強(qiáng)器成像技術(shù)。X射線影像增強(qiáng)器成像技術(shù)有兩種方式。

•利用X射線光電陰極，X射線激發(fā)光電子，然后將光電子像增強(qiáng)轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光圖像，再通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)將光學(xué)圖像耦合到電視攝像機(jī)上形成可實(shí)時(shí)觀看的視頻信號(hào)。

•利用X射線轉(zhuǎn)換屏，將轉(zhuǎn)換熒光粉與可見(jiàn)光光電陰極做成一體，熒光粉發(fā)出的光，致使光電陰極發(fā)射光電子，將光電子像增強(qiáng)成像在輸出熒光屏上，而后通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)將光學(xué)圖像耦合到電視攝像機(jī)上形成可實(shí)時(shí)觀看的視頻信號(hào)。

（4）直接數(shù)字化成像技術(shù)。直接數(shù)字X線影像（Direct Radiograph，DR）或DDR（Direct Digital Radiograph）技術(shù)將X射線光直接轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)，然后再轉(zhuǎn)換成圖像。由于光電與計(jì)算機(jī)處理技術(shù)的發(fā)展，從根本上改變了醫(yī)學(xué)影像采集、顯示、存儲(chǔ)、交換方式和手段，從而產(chǎn)生了X射線膠片信息數(shù)字化、X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)、X射線TV影像、X射線影像光電二極管陣列成像等，使X射線成像技術(shù)正在進(jìn)行著一場(chǎng)重大的變革。

二、X射線攝像機(jī)

X射線攝像機(jī)系統(tǒng)的組成與原理框圖如圖1所示。

圖1 X射線攝像系統(tǒng)組成原理框圖

由圖1可知，它是將上述X射線熒光轉(zhuǎn)換屏技術(shù)與X射線影像增強(qiáng)器成像技術(shù)將不可見(jiàn)的X射線像轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光像后，再利用CCD攝像機(jī)將其轉(zhuǎn)換為視頻圖像，然后通過(guò)視頻同軸電纜輸出到另一房間的監(jiān)視器上顯示，供人們觀看。并且，它還可將CCD攝像機(jī)輸岀的視頻信號(hào)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換送入微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理與保存。這種攝像系統(tǒng)目前已廣泛用于醫(yī)療檢測(cè)診斷、工業(yè)探傷等檢測(cè)，以及飛機(jī)場(chǎng)車站等交通入口的安全檢測(cè)。

這種X射線安檢系統(tǒng)對(duì)付潛在的恐怖分子方面非常有效，因?yàn)樗梢蕴綔y(cè)出乘客身上所有固體物的形狀，包括傳統(tǒng)金屬探測(cè)裝置不容易發(fā)現(xiàn)的塑膠炸藥或陶瓷尖刀等。有了這種安檢設(shè)備，安檢人員就沒(méi)有必要再動(dòng)手對(duì)一些乘客進(jìn)行搜身檢査，從而避免與乘客的矛盾。

三、直接數(shù)字X射線影像系統(tǒng)