CCD探测器简介

CCD简介
英文全称:Charge-coupled Device,中文全称:电荷耦合元件。可以称为CCD图像传感器,也叫图像控制器。CCD是一种半导体器件,能够把光学影像转化为数字信号。 CCD上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)。一块CCD上包含的像素数越多,其提供的画面分辨率也就越高。CCD的作用就像胶片一样,但它是把光信号转换成电荷信号。CCD上有许多排列整齐的光电二极管,能感应光线,并将光信号转变成电信号,经外部采样放大及模数转换电路转换成数字图像信号。此外,CCD还是蜂崩溃混乱症的简称。
CCD图像传感器可直接将光学信号转换为模拟电流信号,电流信号经过放大和模数转换,实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。其显著特点是:1.体积小重量轻;2.功耗小,工作电压低,抗冲击与震动,性能稳定,寿命长;3.灵敏度高,噪声低,动态范围大;4.响应速度快,有自扫描功能,图像畸变小,无残像;5.应用超大规模集成电路工艺技术生产,像素集成度高,尺寸精确,商品化生产成本低。因此,许多采用光学方法测量外径的仪器,把CCD器件作为光电接收器。
CCD工作原理
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水族繁殖CCD从功能上可分为线阵CCD和面阵CCD两大类。线阵CCD通常将CCD内部电极分成数组,每组称为一相,并施加同样的时钟脉冲。所需相数由CCD芯片内部结构决定,结构相异的CCD可满足不同场合的使用要求。线阵CCD有单沟道和双沟道之分,其光敏区是MOS电容或光敏二极管结构,生产工艺相对较简单。它由光敏区阵列与移位寄存器扫描电路组成,特点是处理信息速度快,外围电路简单,易实现实时控制,但获取信息量小,不能处理复杂的图像(线阵CCD如右图所示)。面阵CCD的结构要复杂得多,它由很多光敏区排列成一个方阵,并以一定的形式连接成一个器件,获取信息量大,能处理复杂的图像。
湖南城市学院图书馆一、平板DR与CCD DR综合比较
<一>、探测系统成像原理:
1、平板探测器
平板探测器构成的DR主要分为两种:
夏木尼一种是非晶硅平板探测器,属于间接能量转换方式;
另一种是非晶硒平板探测器,属于直接能量转换方式。美国人性生活
A、非晶硅平板探测器原理:
非晶硅平板探测器的结构主要是由闪烁体和感光体(具有光电二极管作用的非晶硅层)集成在一起再加TFT阵列构成;其原理是闪烁体经X射线曝光后,将X射线光子转换为可见光,而后由具有光电二极管作用的非晶硅层变为图像电信号,通过TFT检测阵列(排列信号作用),再经A/D转换最终获得数字化图像。
B、非晶硒平板探测器原理:
非晶硒平板探测器的结构主要是由非晶硒层加TFT阵列构成;其原理是非晶硒层经X射线曝光后直接产生电信号,通过TFT检测阵列,再经A/D转换最终获得数字化图像。
注:虽然非晶硒平板探测器要比非晶硅平板探测器在图像质量上更清晰,锐利度更好,但
非晶硒平板探测器在使用过程中对工作环境要求非常高,寿命短,故障率高,而且维护成本远大于非晶硅平板探测器,因此目前市场上平板探测器以非晶硅平板占主导位置。
2、CCD 探测器
CCD探测器的结构主要是由17英寸x17英寸的闪烁屏,反射镜面,镜头和CCD感光芯片构成。其原理是闪烁屏经X射线曝光后,将X射线光子转换为可见光,可见光被反射镜面反射,然后通过镜头聚焦将可见光投射到CCD芯片上,CCD芯片再将可见光转换为电信号,最终获得数字化图像。CCD探测器的DR属于间接能量转换方式。
自制保健茶<二>、成像质量和开发成本:
CCD探测器 DR与碘化铯非晶硅平板DR相比,从理论上来说成像质量应该是要稍微差点的。因为碘化铯非晶硅平板DR的成像是1:1对称的,没有光学传导的过程,信号衰减较少;而CCD DR由于探测系统中有光学通路,必须采用光学系统来传导信号,吸收和反射会损失一些光学信息,信号衰减客观存在。
早期的CCD芯片技术感光灵敏度不够高,光电转换效率QE往往低于30%,当曝光时间不足(受辐射量限制)时,信噪比低,图像质量不佳。而平板探测器没有光学衰减,即使光电转换效率QE只有30%,也会优于CCD的30%。不过如今CCD芯片的光电转换效率QE已经
可以超过60%,甚至达到80%也有。一般来讲,平板DR会优于低端CCD DR,但与高端CCD DR的比较,就要看CCD DR研发者的水平了,包括优秀CCD芯片选型,低噪电路设计以及优良的光学通路设计。目前,优质的CCD DR的材料成本实际上要比平板探测器更高;最新的优质CCD DR的图像达到甚至超越了某些一般平板DR的图像。
平板探测器的材料成本实际上并不高,由于非晶硅光电管阵列和碘化铯生产成本不是很高,而在中国的市场上出现平板探测器的价格是非常昂贵的,其主要原因在于平板探测器技术一直被国外垄断,国内还没有真正研发出属于自己平板探测器。早期的进口CCD探测器也是非常昂贵的,直到国产CCD探测器的诞生打破了国外CCD 探测器的垄断。
<三>、寿命和维修成本:
平板探测器使用一定年限(通常三年左右)或者经过一定次数曝光,平板探测器老化损坏是必然的,不可避免的。平板探测器的维修成本高主要是在于内部组件的高度集成化,还有非晶态氧化硅晶体管的物理性质不稳定,在光照下衰减较快,因此每天都有大面积的坏点出现,当坏点达到一定量的时候是无法维修的,需要更换整个平板探测器。而实际上截至到今天,还没有一家平板探测器可以正常使用超过五年,大多数是两年左右就要更换一次平板探测器,由于平板探测器技术一直被国外垄断,其成本是非常昂贵的。
CCD探测器DR中CCD芯片只需要感测可见光,将可见光转换为电信号,最终获得数字化图像;其使用寿命是很长的。CCD DR中的"耗材"主要是闪烁屏,系统的维修集中在更换闪烁屏,CCD 探测器DR的维护成本是较低的。
因此,目前CCD探测器DR的使用寿命远远高于平板探测器DR,而且CCD探测器DR的后期维护成本远远低于平板探测器DR。
如今很多医院在购买DR期间只注重了牌子,探测器构造,高象素,高配置等,而往往忽视了设备寿命和后期使用维护成本。在保障临床使用的基础上,购买稳定性更高、使用寿命更长、维护成本更低的CCD 探测器DR,特别是对基层医院是一个最佳的选择。

本文发布于:2023-06-23 16:10:33,感谢您对本站的认可!

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