フラットパネル検出器(Flat Panel Detector、FPD)は、X線などの放射信号を分析可能な電気信号やデジタル信号に変換し、画像を生成するための精密装置である。
平板検出器(FPD)はX線検出システムの核心部品であり、主にX線エネルギーを電気信号に変換し、デジタル画像を生成するために用いられ、工業検出、医学画像などの分野に広く応用されている。
FPDは、非晶質シリコンやヨウ化セシウムなどの半導体材料を介して物体を貫通するX線を光子や電子に変換し、フォトダイオードなどのデバイスを介して信号を電気信号に変換する。これらの電気信号は増幅され、アナログ変換された後、画像再構築アルゴリズムにより物体内部の2次元画像を生成する。
動作原理
間接変換型:X線が被検出物体を通過して検出器に到達した後、まずシンチレータ層(ヨウ化セシウムや硫黄酸化ガドリニウムなどの材料)によってX線エネルギーを可視光に変換し、続いて可視光は下方のフォトダイオードアレイによって感知されて電気信号に変換され、電気信号は薄膜トランジスタ(TFT)マトリクスによって読み出され、さらにアナログデジタル変換器(ADC)によってデジタル信号に変換され、その後コンピュータによって画像再構成される。
直接変換型:X線が検出器に照射されると、その内部の特殊な半導体材料(例えばアモルファスセレン)は直接X線光子を電子-正孔対に変換し、印加電界の作用下で、電子と正孔はそれぞれ逆方向に移動して電流を形成し、電流はTFTの極間容量に蓄積され、TFTを通じて読み出してデジタル化した後、コンピュータによって画像の再構築を完了する。
平板検出器は光電変換、信号収集、デジタル化処理の3つの重要な段階を通じてイメージングを完了する:
光電変換:X線が物体を貫通した後、検出器表面のシンチレータ材料(ヨウ化セシウムや硫黄酸化ガドリニウムなど)に吸収され、可視光に変換される。
信号収集:可視光はフォトダイオードアレイ(アモルファスシリコンなど)またはアモルファスセレンなどの光伝導材料によって電気信号に変換される。
デジタル化処理:電気信号は薄膜トランジスタ(TFT)アレイを介して読み出され、A/D変換器を介してデジタル信号に変換され、画像が生成される。