射线既有光所具有的波粒二象性本质特性,同时又与可见光有很大的区别。X射线沿直线传播,射线粒子本身不带电量,不受电场和电磁作用的影响。射线与可见光一样在真空中以光速传播,并沿直线方向前进。X射线与物质相互作用时,它可以穿透物体,能量的衰减与物体的结构和厚度有关。X射线强穿透能力,射线能够透过可见光无法透过的物质,同时被物质吸收和散射,从而引起射线能量的衰减。射线的穿透能量与其波长以及被穿透材料的原子序数和密度有关,射线能量越长越短,硬度越高穿透能量越大。而被透照材料的原子序数越大,密度越大越难穿透。利用射线穿透物体,根据物体对射线的吸收能力与穿透能力,通过探测器、图像增强、图像采集等方法,观察物体内部的结构与状态。X射线的电离性质能排斥原子层中的电子,使气体电离也能影响液体或固体的电性质。射线的这一特性在通过空气时,也可使空气分解为正负离子成为导电体,空气的电离程度与吸收的射线剂量成正比。
X射线波长短和穿透性强的特征,使得常规的可见光探测器难以对其进行探测。一百多年以来,人们一直致力于研制新型的X射线探测器,以其能够在减小射线剂量的前提下,获得更好的成像质量。X射线探测器技术的发展与材料技术、微电子技术、现代信息技术以及计算机科学技术等多个学科密切相关。新型X射线探测器的应用,也都会伴随着新型的X射线成像技术的出现。X射线探测器是在接收到X射线后,把它转化为可测量或是可观测的量,如可见光、电流脉冲等。然后再转化为电信号通过电子测量装置进行测量,所有的射线探测器都是利用射线与探测介质作用时的各种特性。如影像的感光效应、闪烁晶体的荧光效应或是物质的电离效应等进行探测的,性能一般于被探测的X射线波段和被探测的参数等相关。无论在任何的成像系统中,探测器性能的好坏都直接影响到整个系统的性能进而影响到图像的质量。对于探测器的选取,还取决于应用的要求与限制。光学转换效率、计算率和空间分辨率以及操作简易性是X射线探测器几个重要的技术指标。
安检X光机高压发生器由高压变压器、高压整流管、灯丝变压器和高压整流电路组成。它们共同装在一个机壳中,里面充满了耐高压的绝缘介质。高压发生器提供安检X光机射线管的加速电压(阳极与阴极之间的电位差)和灯丝电压。高压变压器的结构与一般变压器相同,其特点是二次电压很高,但是功率并不大。灯丝变压器的一次电压一般为100V~200V,二次电压常为5V~20V。由于安检X光机射线管的阴极处于高压之中,而灯丝变压器的一次绕组处在低压线路之中,所以必须保证一次绕组与二次绕组之间的绝缘,防止它们之间的高压击穿。也正是因为这个原因,灯丝变压器必须置于高压绝缘介质之中。高压整流电路有多种形式,典型电路有半波自整流电路、全波整流电路和全波恒压整流电路。全波整流电路的电源利用率高,X射线管不存在承受反方向高压的问题。全波恒压整流电路输出的电压波形稳定,X射线管上的电压变化较小,不仅减少了输出射线强度的波动,而且具有倍压的作用。半波自整流电路结构更加简单部件少体积小,电压利用率低。仅在半周发射X射线,在高压的负半周X射线管承受很高的反向电压。
线性二级管阵列是利用X射线闪烁晶体材料,如单晶的或直接与光电二极管相接触制作而成的射线线阵探测器。单晶体被切成很小的小块,形成图像中离散的像素。线性二极管阵列典型的构成是荧光层,一般由磷组成如钆氧硫化物。这层荧光被涂在光电二极管的单一阵列上,被检测的对象以恒定的速度对准X射线束移动。X射线穿透被检测对象到达荧光屏,产生的大量光子撞击屏幕发射出明亮的可见光线。通过光电二极管将这些光线转换为电子信号,图像处理器将电信号进行数字化,累积的数据线被组合成传统的二维物体的图像,显示在X射线检测机的计算机显示器上。线性二极管阵列技术广泛应用于工业异物检测和公共安全检查等领域。线性二极管阵列技术也正朝着快速扫描的方向发展,由于没有瓶颈问题的制约,使其达到了很高的发展水平。随着可编程器件和逻辑电路的应用,为高性能的探测器的出现创造了必要的条件,针对具体的应用和优化也更加容易。
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