本文關(guān)鍵詞：便攜式高分辨率X射線CCD相機(jī)的研究

  更多相關(guān)文章： X射線感光屏 微光像增強(qiáng)器 光錐耦合 分辨率 低劑量

【摘要】：X射線成像技術(shù)以其廣泛的應(yīng)用前景被用于醫(yī)療診斷、工業(yè)無損檢測以及安檢等領(lǐng)域中且越來越受到市場的青睞。本論文主要研制了一款高分辨率、低成本、低劑量的X射線CCD相機(jī),適用于牙科診斷、電路板檢測及其他小部件的成像檢測領(lǐng)域。論文主要的研究內(nèi)容是:依據(jù)現(xiàn)有X射線成像器件的發(fā)展現(xiàn)狀,精心選用高分辨率的硫氧化釓感光屏、一代微光像增強(qiáng)器、光纖光錐以及CCD相機(jī)作為組件,在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件下采用光纖耦合的方法將帶有X射線感光屏的像增強(qiáng)器與CCD相機(jī)進(jìn)行耦合。選取成本低轉(zhuǎn)換效率高的硫氧化釓作為轉(zhuǎn)換材料,制備較薄涂層厚度的感光屏,以滿足低劑量及高分辨率的設(shè)計(jì)要求,為獲取高的分辨率而犧牲的粉層發(fā)光亮度是通過微光像增強(qiáng)器將獲取的光學(xué)影像信息進(jìn)行增強(qiáng)來實(shí)現(xiàn)的,增強(qiáng)后的光學(xué)影像完全可以滿足CCD相機(jī)的成像要求。本文提出了一種比較好的耦合方法,試圖采用光錐代替像增強(qiáng)器的輸出面板,將像增強(qiáng)器的輸出熒光屏直接制作在光錐上,然后將帶有光錐的像增強(qiáng)器與CCD相機(jī)進(jìn)行耦合,這種方法不僅可以降低成本又可以提高系統(tǒng)的分辨率,隨后通過實(shí)驗(yàn)先將像增強(qiáng)器與光錐的大端面進(jìn)行耦合,來模擬上述設(shè)想,再將帶有像增強(qiáng)器的光錐小端面與CCD進(jìn)行耦合,最終制備出的原理樣機(jī)達(dá)到了13 LP/mm的分辨率,實(shí)現(xiàn)了較高分辨率的要求。通過調(diào)整X光管的管電壓及電流來控制X射線的光通量,分析了不同劑量下物體的像質(zhì)變化,考慮到被檢測物體厚度及其內(nèi)部材質(zhì)的不同,其對X射線吸收系數(shù)也不同,為了獲得高對比度、清晰的圖像質(zhì)量,選取合適的X射線劑量也是本論文研究的重要內(nèi)容之一。采用銅靶X光管作為射線源對一些實(shí)物進(jìn)行了成像探測,比如小黃魚、樹葉、芯片卡、排針與排線以及盒裝訂書針等,從采集卡獲取的圖像中可以明顯的分辨出小黃魚的魚骨結(jié)構(gòu)、樹葉的脈絡(luò)、芯片的結(jié)構(gòu)、排針與排線的材質(zhì)分布以及盒中訂書針的位置分布與結(jié)構(gòu)等,基本實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)對多種小部件成像檢測的要求;另外考慮到本論文研制的X射線CCD相機(jī)對深紫外有一定的量子效率,采用深紫外LED光源對指紋進(jìn)行探測,能夠觀察到指紋的清晰脈絡(luò)。總之,本文采用X射線感光屏與一代微光像增強(qiáng)器輸入端直接耦合,然后通過光纖光錐耦合的方法將光錐的兩端分別與像增強(qiáng)器及CCD進(jìn)行耦合,實(shí)現(xiàn)了在較小X射線劑量下較高分辨率的成像,保證感光屏高分辨率的情況下通過像增強(qiáng)器對影像的增強(qiáng)克服了在高分辨率與量子效率之間的矛盾。是一種折中處理圖像質(zhì)量的技術(shù)手段,一定程度上為采用這種技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的批量生產(chǎn)提供了一個(gè)很好的方向。
【關(guān)鍵詞】：X射線感光屏 微光像增強(qiáng)器 光錐耦合 分辨率 低劑量
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH744
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 X射線成像檢測技術(shù)的發(fā)展10-11
• 1.2 數(shù)字化的X射線實(shí)時(shí)成像器件11-18
• 1.2.1 平板DR12-13
• 1.2.2 X射線CCD及CMOS相機(jī)13-18
• 1.3 X射線CCD相機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及本論文的研究意義18-20
• 1.4 本文的主要研究工作20-21
• 1.5 本章小結(jié)21-22
• 參考文獻(xiàn)22-24
• 第2章 X射線CCD相機(jī)的制備24-42
• 2.1 X射線感光屏24-29
• 2.1.1 X射線轉(zhuǎn)換材料的選取25-27
• 2.1.2 X射線感光屏的制備27-29
• 2.2 像增強(qiáng)器的選取29-31
• 2.3 中繼耦合器件的選取31-32
• 2.4 CCD相機(jī)的選取32-34
• 2.5 器件之間的耦合34-39
• 2.6 本章小結(jié)39-40
• 參考文獻(xiàn)40-42
• 第3章 X射線CCD相機(jī)的測試42-70
• 3.1 可見光源下系統(tǒng)的分辨率測試42-44
• 3.1.1 美國THORLABS 1951 USAF R1DS1N分辨率測試靶42-43
• 3.1.2 視頻采集卡43
• 3.1.3 分辨率的成像測試43-44
• 3.2 X射線光源下系統(tǒng)的分辨率測試44-48
• 3.2.1 德國PTW FREIBURG L659041高分辨率測試卡44-45
• 3.2.2 X光管45-46
• 3.2.3 分辨率的成像測試46-48
• 3.3 系統(tǒng)的灰度曲線與對比度分析48-51
• 3.4 管電壓及電流與圖像對比度的關(guān)系51-58
• 3.4.1 管電壓與圖像對比度的關(guān)系51-56
• 3.4.2 管電流與圖像對比度的關(guān)系56-58
• 3.5 系統(tǒng)對實(shí)物成像的測試58-64
• 3.6 深紫外光源下系統(tǒng)對指紋的成像測試64-66
• 3.6.1 深紫外LED光源64-65
• 3.6.2 指紋的成像測試65-66
• 3.7 本章小結(jié)66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 第4章 結(jié)論與展望70-72
• 4.1 結(jié)論70-71
• 4.2 展望71-72
• 致謝72-75
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄75-76

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本文編號：1063971