VARIAN平板中英文资料.docx
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VARIAN平板中英文资料
VARIAN平板中英文资料
一、平板X射线成像（FlatPanelX-rayImaging）二、为什么选择平板（WhyFlatPanel）
三、平板结构（FlatPanelArchitecture）
四、平板应用优势（FlatPanelOperationalAdvantages）
五、平板成像质量（FlatPanelImageQuality）六、数字X射线成像（DigitalX-rayRadiography）
七、X射线产品（X-RayProducts）
八、金斯敦技术中心（GinztonTechnologyCenter）
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FlatPanelX-rayImaging
平板X射线成像
Despiteextensiveandwell-fundedresearchstretchingwellbackintothe70s,theeffectivedesignandmanufactureofareliableandaffordabledigitalX-rayradiographicimagingsystemhasprovenelusive.
尽管70年代进行了广泛和深入的研究，有效地设计和生产可靠并经济的数字X
射线成像系统证实还是很难做到的。
Sincethemid-80s,radiologistsandhospitalcare-givershavepatientlyawaitedatechnologytoeliminatefilmandchemicalsinradiography,imageplatesincomputedradiography,andbulkyimage-intensifiersinfluoroscopywithasmaller,lighter,moreportable
imager.
自从80年代中期，射线工作者和医学工作
者耐心等到了一种技术，即在射线照相领域发
明了一种体积小，轻便，便于携带的成像器，
它淘汰了X射线照相所用的胶片和化学试剂、
计算机射线成像（CR）中的成像板（IP板）和射
线透视成像中笨重的影像增强器。
Finally,lateinthe90s,thefirst
commerciallyavailableflatpaneldigital
X-raydetectorusingamorphoussiliconfounditswayoutofVarian’s
TechnologyCenterinSiliconValleyandhasbeguntochangeX-rayimaging-forever!
终于在90年代后期，在硅谷瓦里安的金斯敦技术中心，第一个商业可用的非晶
硅平板数字X射线探测器诞生了，开始永远改变X射线成像技术～
WhyFlatPanel?
为什么选择平板,
FlatPanelDetectors（FPDs）emergeasnextgenerationdigitalX-raytechnology.
平板探测器（FPDs）是新一代的数字X射线成像技术。
Digitaltechnologyhasrevolutionizedourlives.Wearecollecting,storing,analyzingandusingmoreandmoreinformationatafasterandfasterpace.X-rayimagingisnoexception.
数字化技术彻底改变了我们的生活。
我们以越来越快的步伐，收集、保存、分
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析和使用越来越多的信息。
X射线成像也不例外。
TheforcesbehindthedigitalX-rayrevolutionaremuchthesameasthosedrivinghomeandofficetechnologies.Digitaldevicesaresmallerandmorerobust.
推动X射线技术革命的力量和推动家庭和办公室技术进步的力量那么多。
数字
化设备原来越小越来越健壮。
Onceanimageisdigital,itbecomesportable.Theimagecaneasilybemadeavailableinmultiplelocationssimultaneously.Itcanbetransmittedoverlongdistancesinreal-time.Digitalimagesmakepossiblecomputer-assisteddiagnosis.
当图像是数字的，它就变得便于携带。
这个图像可以很容易的在多方位同时采
集。
它可以长距离实时传输。
数字图像使计算机辅助诊断成为可能。
Digitalimagesarefarsimplertoarchiveandmuchlesscostlythantheiranalogcounterpart,film.Digitalimages,videosequencesandevenvolumetricdatasetsareeasilylinkedtoapatient’selectronicrecord.And
justasdigitaltechnologieshavedramaticallyimprovedhomeaudioandvideofidelity,digitalX-raytechnologyofferssignificantimprovementinimagequalityanddoseutilization.
数字图像和模拟图像、胶片相比，更易于存档，成本更低廉。
数字图像、视频
序列甚至立体数据流很容易链接到病人的病例。
就像数字化技术极大提高了家庭音
频和视频的保真度，数字化X射线技术在图像质量和剂量利用上都有了很大的提高。
Manymedicalmodalities,suchasCT,PET,SPECT,MRIand
ultrasoundareinherentlydigital.However,standardX-rayradiographyandfluoroscopyarestillprimarilybasedonanalogtechnologies,specifically,screen/filmandtheimageintensifier.Flatpaneldetectors（FPDs）haveemergedasthenextgenerationdigitalX-raytechnology.
很多医学治疗设备，象CT、PET、SPECT、MRI和超声波是固有的数字化。
然
而，标准的X射线照相和透视仍然主要建立在模拟技术的基础上，尤其是屏/胶片和
影像增强器。
平板探测器（FPDs）是下一代的X射线技术的产物。
FlatpanelX-rayimagersarebasedonsolid-stateintegratedcircuit（IC）technology,similarinmanywaystotheimagingchipsusedinvisiblewavelengthdigitalphotographyandvideo.TheprimarydifferencebetweenX-rayimagingandvisibleimagingisthesizeofthedetector.CCD’sand
CMOSimagersfoundincamerasandvideorecordersaretypicallyontheorderofonetotwocminarea.
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平板X射线成像器是以固态集成电路技术为基础，在很多方面和可见光数字照
相和摄像芯片相似。
X射线成像和可见光成像的主要的差别是探测器的尺寸。
在订
单中用于照相和摄像的CCD和CMOS成像器的尺寸通常是一到两厘米。
SinceX-raysarenoteasilyfocused,theimagerisnecessarilyonthescaleoftheobjectbeingimaged,whichrequiresanenormousintegratedcircuit.Fortunately,alarge-areaICtechnologyexistsintheformofamorphous-siliconthin-film-transistor（TFT）arrays.TheseTFTarraysarecurrentlyinmanymillionsoflaptopcomputersandtheirapplicationisbroadeningasthesedisplaysincreaseinsizeandquality.
由于X射线不容易聚焦，成像器就需要与成像物体的尺寸相当，这就需要尺寸
很大的集成电路。
幸运的是，大面积的集成电路以非晶硅薄膜晶体管（TFT）阵列的形
式出现了。
现在这些TFT阵列应用在数百万的笔记本电脑中，随着显示器尺寸和质
量的不断提高，它们的应用范围正在扩大。
Anumberof
detectortechnologies
havebeendeveloped
basedonamorphous
siliconTFTarrays,but
themostsuccessfuland
widelyuseddetectors
arecalled“indirect”
detectors.These
detectorsarebasedon
amorphoussilicon
TFT/photodiodearrays
coupledtoX-ray
scintillators.The
fundamentalX-ray
conversionchainis
showninFigure1.
许多探测器技术以非
晶硅薄膜晶体管阵列为基础发展起来了，可是最成功和广泛应用的探测器被称为“间
接”探测器。
这些探测器以连接到X射线闪烁体的非晶硅TFT/光电二极管为基础。
在图1中，显示了基本的X射线转化链。
Themostcommonscintillatorsusedinflatpanelimagingarethesameonesusedinstandardscreen/filmradiographyandfluoroscopy,gadoliniumoxysulfideandcesium-iodide（CsI）.ThesuccessoftheindirectFPD
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technologystemsfromthefactthatboththeamorphoussiliconandscintillatortechnologiesarewellunderstoodandhavedecadesofresearchbehindthem.
平板成像最通用的闪烁体是氧硫化钆和碘化铯，与标准的屏/胶片照相和透视中
使用的相同。
平板探测器技术的成功来源于这样的事实:
非晶硅和闪烁体技术是经
成熟技术（wellunderstand）。
过几十年的研究的
WithindirectdigitalX-rayimaging,anX-raytubesendsabeamofX-rayphotonsthroughatarget.X-rayphotonsnotabsorbedbythetargetstrikealayerofscintillatingmaterialthatconvertsthemintovisiblelightphotons.Thesephotonsthenstrikeanarrayofphotodiodeswhichconvertsthemintoelectronsthatcanactivatethepixelsinalayerofamorphoussilicon.Theactivatedpixelsgenerateelectronicdatathatacomputercanconvertintoahigh-qualityimageofthetarget,whichisthendisplayedonacomputermonitor.
间接的数字化X射线成像过程是:
X射线管发射的X射线光子穿过目标物体，
没有被物体吸收的X射线光子撞击一层闪烁体材料，闪烁体材料将它们转化成可见
光光子。
接着，这些光子撞击光电二极管阵列，光电二极管阵列将它们转化成电子
转化成电子，这些电子可以激活非晶硅层的像素。
这些激活的像素产生电子数据，
它可以被计算机转化成高质量的目标物体图像，目标物体图像在计算机显示器显示。
Withtheindirectapproach,theflatpaneldetectorconsistsofasheetofglasscoveredwithathinlayerofsiliconthatisinanamorphous,ordisorderedstate.Atamicroscopicscale,thesiliconhasbeenimprintedwithmillionsoftransistorsarrangedinahighlyorderedarray,likethegridonasheetofgraphpaper.
使用间接的方法，平板探测器由一片附有薄层非晶硅的玻璃组成。
非晶硅以极
小的尺寸刻印成数百万晶体管，排列成高度有序的阵列，就像一页图表上的小格子
一样。
EachoftheseTFTsisattachedtoalight-absorbingphotodiodemakingupanindividualpixel（pictureelement）.Photonsstrikingthephotodiodeareconvertedintotwocarriersofelectricalcharge,calledelectron-holepairs.Anelectron-holepairconsistsofanegativelychargedelectronandapositivelychargedhole（avacantenergyspacethatactsasifitwereapositivelychargedelectron）.
每个薄膜晶体管附着在高吸收性的光电二极管上，从而形成各个像素。
光子撞
击光电二极管，转化成电荷的两个载体，叫做电子空穴对，一个电子空穴对包括一
个带负电的电子和一个带正电的空穴（空白的能量空间就像一个带正电的电子）。
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Sincethenumberofchargecarriersproducedwillvarywiththeintensityofincominglightphotons,anelectricalpatterniscreatedthatcanbeswiftlyreadandinterpretedbyacomputertoproduceadigitalimage.
由于产生的电荷载体会随着进入的光子的强度变化而变化，电子图像也就产生
了，它可以通过计算机迅速读取和解释产生数字图像。
Althoughsiliconhasoutstandingelectronicproperties,itisnotaparticularlygoodabsorberofX-rayphotons.Forthisreason,X-raysfirstimpingeuponscintillatorsmadefromeithergadoliniumoxysulfideorcesium-iodide.ThescintillatorsabsorbtheX-raysandconvertthemintovisiblelightphotonsthatthenpassontothephotodiodearray.
尽管非晶硅有很好的电子性能，但它还仍然不是一种特别好的X射线光子吸收
体。
因此，X射线首先撞击由氧硫化钆或铯化碘组成的闪烁体。
这个闪烁物可以吸
收X射线并将他转化成可见光光子，然后进入光电二极管阵列。
BecauseCsIissuchanexcellentabsorberofX-rays,andcovertsthemtovisiblelightphotonsatenergiesthatamorphoussiliconisbestabletoconverttochargecarriers,thecombinationofthesetwomaterialshasthehighest-ratedDetectiveQuantumEfficiency（DQE）inusetoday.
由于碘化铯是一种很好的X射线吸收体，并能把它们转化成可见光光子，非晶
硅能把这种能量形式最好地转化成电荷载体。
碘化铯和非晶硅这两种材料的结合产
生了当今使用的最高的量子检测效率（DQE）。
DQEistheyardstickbywhichtheperformanceofimagersismeasured.AhighDQEmeansimagescanbeacquiredwitheithersuperiorqualityorthesamequalityatalowerdose.
量子检测效率是衡量成像器性能的尺度。
高量子检测效率意味着同样剂量时可
以获得更好的图像质量，或者使用较低剂量却获得相同质量的图像。
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FlatPanelArchitecture
平板结构
TheconstructionofFPDsissimilarinmanywaystoflatpaneldisplays,andusesmanyofthe
sametechnologies.
Figure2showsthe
constructionofa
typicalFPD.Atthe
coreisan
amorphous-silicon
TFT/photodiodearray.
Closelycoupledtothe
arrayistheX-ray
scintillator.
FPD的构造在很多
方面类似于平板显示器，
并使用很多相同的技术。
图2显示了典型的FPD
构造，中间是一个非晶硅
TFT/光电二极管排列。
与这个阵列紧密结合在一起的是X射线闪烁体。
Generally,theX-rayconversionscreen,rareearthscreenssuchasgadoliniumoxysulfide,canbeaseparatedetachablesheetwhichismechanicallyforcedintoclosecontactwiththearray.However,ifaCsIscreenisused,thisisoftendirectlydepositedonthearray,togivethebestopticalcouplingefficiency.CsIisusedinapplicationslikelow-dosefluoroscopy,wherethephotonfluxisverylow.
通常X射线转换屏，非植入屏，比如硫氧化钆，是一个独立可拆卸的薄片，通
过机械压力与阵列紧密结合在一起。
然而，如果使用碘化铯屏，为了获得最好的光
学耦合功效，附着在阵列上。
碘化铯可以应用于光子通量很低的低剂量X射线透视
法。
Figure3showsacomparisonbetweentheabsorptionefficiencyofCsIandgadoliniumoxysulfide.Inadditiontoitsmuchhigherabsorptionefficiency,CsIalsoproducesroughlytwicethelightoutputofagadoliniumscreen,whichresultsinmorethanfourtimesthesignalatthephotodiodeforagivendose.
图3对碘化铯和硫氧化钆吸收性能作了对比，在一定剂量下，碘化铯的光输出
大致是钆屏的两倍，在光电二极管中产生的信号大约是钆屏4倍。
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Furthermore,
thethicknessoftheCsIcanbegreaterthanthatofarareearthscreenbecausewhenCsIis
depositedonthearrayitgrowsinacolumnarstructure.Thecolumnstendtoactaslightpipes,reducingtheamountoflightspreadinginthescintillator.So,forexample,a
600μmCsIlayercanhaveresolutionsimilartoa300μmthickrareearthscreen.These
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