【正文】 頭測出 Ｘ 線劑量率 R， 再用亮度計讀出輸出亮度 B， 轉(zhuǎn)換系數(shù) GX為 XBGR?(8―3) 第 8章 特殊成像電視 式中 ， 亮度 B的單位是坎德拉 /米 2(cd/m2)， Ｘ線劑量率 R的單位是毫倫 /秒 。 (2)轉(zhuǎn)換系數(shù) :在一定Ｘ線劑量下的輸出屏亮度 。 測量時 ， 把測試卡放在像增強器前 ， 用放大鏡在像增強器輸出窗觀察 ， 測得的線對數(shù)越多 ， 分辨率越高 。 第 8章 特殊成像電視 4) 像增強管主要技術(shù)指標(biāo)及測量方法 (1)分辨率 :Ｘ線圖像增強管分解圖像細節(jié)的能力 。通常用 G1電壓調(diào)節(jié)圖像的勻稱性 ， 用 G2電壓調(diào)節(jié)焦點 ，用輔助陽極電壓控制輸出圖像的大小 。 圖 8― 10為可變視野像增強管示意圖 。常用的有 13cm(5英寸 )， 15cm(6英寸 ),18cm(7英寸 ),23cm(9英寸 ),30cm(12英寸 ),35cm(14英寸 )和 40cm(16英寸 )等固定視野管；還有 23cm(9英寸 )／ 13cm(5英寸 ),23cm(9英寸 )／ 15cm(6英寸 ),23cm(9英寸 )／ 18cm(7英寸 ), 23cm(9英寸 )/15cm(6英寸 )/11cm( ),30cm(12英寸 )／ 23cm(9英寸 )／ 15cm(6英寸 )等可變視野增強管。 第 8章 特殊成像電視 3) 可變輸入視野像增強管 在給定的Ｘ線和電極電壓下，輸入屏上圖像可轉(zhuǎn)換部分的直徑大小稱為像增強管的輸入視野。 第 8章 特殊成像電視 圖像亮度增強的原因是光電子通過加速電場時吸收了能量 ， 而且輸入屏較大面積上產(chǎn)生的光電子被聚集到了較小面積的輸出屏上 。 熒光經(jīng)透明層后射入光電陰極 ， 在光電陰極的另一面形成一幅完全與入射Ｘ線強度相對應(yīng)的電子圖像 ，是被檢測物體的密度分布圖像 。 第 8章 特殊成像電視 圖 8― 9 (a)輸入屏； (b)像增強管 。 輸出屏的組成如圖8― 9（ c） 所示 ， 由內(nèi)至外各層依次是鋁膜 、 熒光屏 、輸出窗 。 圖 8― 9（ b） 是Ｘ線像增強管示意圖 。 Ｘ線像增強管的電源固定在殼體上 ， 供給像增強管各工作電極高壓 ， 保證其正常的工作狀態(tài)和增強作用 。鉛層能防止像增強管內(nèi)的Ｘ線透出來傷害工作人員 。 第 8章 特殊成像電視 殼體由坡莫合金襯里 、 鉛保護層和金屬外殼組成 。 Ｘ線圖像經(jīng)它轉(zhuǎn)換成為可見光圖像 ， 并將圖像亮度增強 。 系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件是像增強器 ， 也需要用較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng) ， 攝像機 、 控制器和監(jiān)視器與通用型的攝像機控制器和監(jiān)視器工作原理一致 ， 性能稍有不同 。 Ｘ線電視系統(tǒng)的研制成功解決了以上問題 ， 它迅速替代了Ｘ線機 。 Ｘ線機曾經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療 、 工業(yè)和科研等方面 。 曝光時間 ， 即產(chǎn)生Ｘ線的時間 ， 以秒 (s)為單位 。 高壓電流是通過Ｘ線管兩極間的管電流值 ， 以毫安 (mA)為單位 。 高壓電壓是Ｘ線管兩極間的高壓電壓值 ， 以千伏(kV)為單位 。 2) 變壓器 Ｘ線源中有兩種變壓器：一種是供球管燈絲用的降壓變壓器；一種是供Ｘ線管兩極間高電壓的高壓變壓器 ， 高壓變壓器將市電升至 40～ 150kV。 焦點面積的大小直接影響Ｘ線影像清晰度 ， 焦點面積越小 ， 影像越清晰 。 電子所帶能量的 %轉(zhuǎn)變成熱能 ， 能量的 %產(chǎn)生Ｘ線 ， Ｘ線從Ｘ線管窗口射出 。 用 6～ 12V的電壓給陰極燈絲加熱 ， 在陰極產(chǎn)生大量的自由電子 。 第 8章 特殊成像電視 圖 8― 6 X線源示意圖 m A毫安表X 線管高壓變壓器燈絲變壓器曝光控制V 電壓表高壓調(diào)節(jié)控制器2 2 0 V電源X 線管機頭毫安調(diào)節(jié)管窗X 線 第 8章 特殊成像電視 1) X線管 Ｘ線管又稱球管 ， 是產(chǎn)生Ｘ線的真空管 。 Ｘ線電視是使有關(guān)工作人員遠離Ｘ射線而又不妨礙工作的惟一手段 ， 因而在醫(yī)療 、 工業(yè) 、 公共安全和科研等方面得到了廣泛應(yīng)用 。 Ｘ線照射某些化合物結(jié)晶體時產(chǎn)生黃綠色熒光 ，利用這些物質(zhì)制成熒光屏 ， Ｘ線穿透人體有關(guān)部位后在熒光屏上的圖像用來進行透視診斷 。 第 8章 特殊成像電視 Ｘ線可使膠片感光 ， 感光膠片沖洗成底片后可長期保存 。 X線通過高密度物質(zhì)時 ,大部分射線被吸收；而對低密度物質(zhì) ， 則大部分射線能通過 。 mm 第 8章 特殊成像電視 X線電視 X線 Ｘ線即 X射線 ， 不是可見光 ， 是波長極短 (1pm～10nm)的電磁波 。 第 8章 特殊成像電視 凝視焦平面陣列紅外攝像機取消了掃描機構(gòu) ， 縮小了體積 ， 靈敏度提高至單元探測器時的 倍 ， 對景物輻射的響應(yīng)時間只受探測器時間常數(shù)的限制 ， 不再受光機掃描速度的影響 。 紅外焦平面陣列 ， 特別是 SB―IRCCD 焦平面陣列可以低成本得到高分辨力器件 ， 器件的高均勻性又可以實現(xiàn)大面積凝視陣列 。 第 8章 特殊成像電視 圖 8―5 SB―IRTV 攝像機視頻處理電路方框圖 CCD視頻信號相 關(guān)雙取樣A / D D / A像素時鐘信 號時序控制幀存儲器 D / A＋－同步與消 隱視頻混合電 路 第 8章 特殊成像電視 CCD驅(qū)動電路提供使 IR―CCD 攝像器件工作所需的全部時鐘脈沖 。 兩個 D／ A轉(zhuǎn)換器分別將真實視頻信號和背景信號還原成模擬信號 ， 送入一個模擬減法器中進行差分放大 ， 差分放大器輸出的是修正了的視頻信號 。 CCD器件輸出的視頻信號經(jīng)相關(guān)雙取樣電路預(yù)處理 ， 再經(jīng) 8位快速 A／ D轉(zhuǎn)換器數(shù)字化 。由于采用 SB―IRCCD 作為攝像器件 ， 電路部分除了視頻處理電路外 ， 還必須包括 CCD驅(qū)動電路 。 第 8章 特殊成像電視 3) SB―IR TV攝像機 圖 8― 4給出了 SB―IR TV攝像機的原理框圖 。 第 8章 特殊成像電視 在 CCD信號讀出時 ， 從光敏單元到垂直電荷轉(zhuǎn)移單元 ， 所有光敏單元信號讀出的轉(zhuǎn)移柵是同時打開的 。 在熱成像系統(tǒng)中 ， 響應(yīng)的均勻性在很大程度上決定了圖像的質(zhì)量 。 第 8章 特殊成像電視 SB―IRCCD 可利用成熟的硅集成電路工藝技術(shù) ，實現(xiàn)高分辨率和獲得高的成品率 。 第 8章 特殊成像電視 2) 肖特基勢壘紅外焦平面陣列 (SB―IRCCD) 肖特基勢壘是指金屬淀積在半導(dǎo)體表面形成的具有單向?qū)щ?、整流作用的金?― 半導(dǎo)體接觸。 背照射結(jié)構(gòu)要求鑲嵌的探測器有薄的光敏層 ， 在光敏層上吸收輻射 ， 所產(chǎn)生的光生載流子從背面擴散到前面被 PN結(jié)檢出 。 這種引線方式要求探測器陣列十分薄 。 前照射結(jié)構(gòu)探測器在前面受到照射 ， 電信號就在同一面上取出 。 近幾年發(fā)展起來的鋼柱連接技術(shù)已能達到很高的成品率 ，基本上解決了兩部分的互連問題 。 混成式紅外焦平面陣列的最大特點是選擇探測器有很大的靈活性 ， 絕大多數(shù)采用光電二極管作為敏感元 。探測每個點的時間變?yōu)?mnτ,探測時間長到好像與“凝視”一樣。 n 第 8章 特殊成像電視 凝視型焦平面陣列紅外攝像機是用紅外探測器面陣充滿物鏡焦平面的方法來實現(xiàn)全視場范圍內(nèi)目標(biāo)成像的 ， 取消了光機掃描 ， 采用元數(shù)足夠多的探測器面陣 ， 探測器單元與系統(tǒng)觀察范圍內(nèi)的目標(biāo)元一一對應(yīng) 。 在醫(yī)療方面 ， 用熱釋電電視攝像機可以檢查早期乳腺癌 ， 檢查人體一些器官的病變 ， 檢查人體燒傷的度數(shù)及植皮等情況 。 在發(fā)電廠對電氣設(shè)備進行監(jiān)測 ， 可及時發(fā)現(xiàn)過熱故障和隱患 。 第 8章 特殊成像電視 在自動化生產(chǎn)過程中 ， 利用熱釋電電視攝像機 ，可對一些重要部位和設(shè)備進行溫度監(jiān)測 。國產(chǎn) HJ1型紅外鍺鏡頭工作波段為 3～ 14μm，采用多層離子濺射鍍膜，膜層牢固度好，透過率 ≥95%。8～ 12μm波段的透鏡用鍺 、 硒化鋅 、 硫化鋅等材料制成 。 第 8章 特殊成像電視 4) 熱釋電電視攝像機的鏡頭 熱釋電電視攝像機使用在中 、 遠紅外波段 ， 普通可見光鏡頭已不適用 ， 需要專門設(shè)計紅外電視鏡頭 。 當(dāng)溫差增大時 ，熱釋電攝像管的空間分辨率將隨之增大 ， 但當(dāng)溫差增大到一定數(shù)值后 ， 再繼續(xù)增大溫差 ， 空間分辨率基本保持不變 。 在測試卡與背景 (黑體 )之間有一適當(dāng)?shù)臏夭顣r ， 可分辨的空間頻率的最大值 ， 稱為最大空間分辨率 。 最小可分辨溫差的目標(biāo)是某一空間頻率的測試卡圖形 ， 而最小可探測溫差的目標(biāo)是較大面積的正方形或圓形 。 測試時 ， 可將目標(biāo)和背景的溫度差 ΔT調(diào)整為 2℃ ， 逐步減小攝像機鏡頭的光圈 ， 至剛能分辨出目標(biāo)圖像時 ， 讀出此時的光圈數(shù) F， 按下式算出最小可探測溫差： 2TM DT DF??(8―2) 第 8章 特殊成像電視 最小可分辨溫差和最小可探測溫差 ， 是說明攝像機對客觀實物溫差的靈敏性 。 觀察者從監(jiān)視器屏幕上剛能從背景 (黑體 )中分辨出大目標(biāo)時 ， 目標(biāo)與背景之間的溫差即為最小可探測溫差 。 第 8章 特殊成像電視 可在空間分辨率為 100線或 200線時測量最小可分辨溫差 ， 將攝像機對準(zhǔn) 100線或 200線的條形測試卡 ，鏡頭的光圈調(diào)至 1位置 ， 增加測試卡與背景之間的溫差 ，在監(jiān)視器屏幕上剛能分辨出測試卡圖像時 ， 測試卡和背景間的溫度差就是最小可分辨溫差 。 觀察者從監(jiān)視器屏幕上剛能從背景 (黑體 )中分辨出某一空間頻率的測試卡圖形時 ， 測試卡與背景之間的溫差即為最小可分辨溫差 。 斬波調(diào)制模式攝像機靈敏度較低 ，但產(chǎn)生的圖像位置穩(wěn)定 ， 視場不變 ， 因有調(diào)制盤 ， 整機結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 熱釋電攝像管輸出的等幅度正負交變信號 ， 需有專門的電路來處理 。 當(dāng)調(diào)制盤運動時 ， 就對目標(biāo)像產(chǎn)生了調(diào)制 ， 使透過調(diào)制盤的像隨時間而變化 。 平移調(diào)制模式攝像機靈敏度高 ， 整機結(jié)構(gòu)簡單 ， 但目標(biāo)呈移動狀態(tài) ， 影響觀察 。 常用的調(diào)制模式有平移調(diào)制模式和斬波調(diào)制模式 。 因此對靜物成像時 ， 要對輸入信號加以調(diào)制；若不加調(diào)制 ，只能對運動的或輻射強度有變化的目標(biāo)成像 ， 由此可以區(qū)分靜止目標(biāo)和運動目標(biāo) 。 上式表明 ， 當(dāng)輻射到單元靶上的熱輻射強度發(fā)生變化時 ， 才有信號電流輸出 。 熱釋電攝像管的工作原理是：目標(biāo)輻射的紅外線，經(jīng)鏡頭投射到攝像管的熱釋電靶面上，引起靶單元溫度的改變，靶上各點不同的溫度使晶體的自發(fā)極化各不相同，因而由熱釋電效應(yīng)所釋放的表面電荷也不同，形成了空間和強度變化都和目標(biāo)相同的電荷圖形，即在靶面上形成與目標(biāo)熱像相對應(yīng)的靶面電位像；當(dāng)電子束在靶面上掃描時，就在信號電極電路內(nèi)產(chǎn)生信號電流，它經(jīng)信號電極電路的靶負載電阻形成視頻信號。 常用的熱釋電靶材料有單晶硫酸三甘肽 (TGS)、 氘化硫酸三甘肽 (DTGS)和重氫化氟鈹酸三甘肽 (DTGFB)等三種 。 第 8章 特殊成像電視