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X射線，是由高速帶電粒子與物質原子的內層電子相互作用而發(fā)出的，它的波長短、光子能量大、透過能力強。X射線的本質與可見光、紅外光、紫外光以及宇宙射線完全相同，均屬于電磁輻射，具有波粒二重性。它的波長范圍在10-3~10nm，短波方向與γ射線相接，長波方向與紫外光相接，一般稱波長在0.1-10nm的X射線為軟X射線，波長在0.001~0.1nm的X射線為硬X射線。X射線在醫(yī)學透視、無損探傷、X射線衍射、天文學、材料學等方面有著廣泛的應用。

為減小X光對人體的危害，最有效的方法有三種。

•減小X光照射的劑量，在低劑量X光的照射下，采用對穿透后的X光進行圖像增強的辦法獲得比高劑量照射同樣的效果。

•利用圖像傳感器將現(xiàn)場圖像傳送到安全區(qū)進行觀測，這既可以使醫(yī)務人員離開現(xiàn)場，又可以通過計算機進行圖像計算、處理、存儲和傳輸。

•上述兩種方法的結合，是最理想的方法。用CCD圖像傳感器的特性和X光像增強器，就可以完成上述兩種方法的有機結合。

一、X射線成像器件的類型

（1）X射線膠片成像技術。這是世界上最早的探測X射線的方法，有很高的分辨率，可以長期保存觀察，因而到目前一直被大量使用。但其缺點是X射線膠片光量子效率極低，X射線劑量大，需要單獨的拍片室和沖洗室，不能實時觀察，不便于儲存和處理，且屬事后（非實時）處理，因而被發(fā)展起來的各種X射線熒光轉換屏所部分替代。

（2）X射線熒光轉換屏技術。它由輸入窗基底、反光金屬膜、X射線熒光粉、含鉛的透光玻璃等層組成。其中熒光粉原子受X射線光子激發(fā)，產生人眼或照相版敏感的熒光，其亮度正比于輸入點的X射線輻照強度。熒光轉換屏輸出光處理方式是：

•供人眼直接觀察，如醫(yī)院的大型透視儀，但對人體有傷害，現(xiàn)很少使用。

•可供照相底板拍成照片，現(xiàn)還在廣泛應用。

•利用攝像機將其圖像轉換成電視（TV）圖像，供人觀看，或轉化為數(shù)字圖像進行保存和處理。

•CR（Computed Radiongraphy）成像技術。使用激發(fā)熒光（IP）板來代替增感屏和膠片的組合，該熒光板經(jīng)X射線照射后會有電子激發(fā)，從而得到對應的X射線強弱影像信息，經(jīng)激光束掃描獲得光信號，再由模/數(shù)轉換而成數(shù)字信息送入微機處理。

•在熒光屏上集成光電二極管陣列，將圖像轉換成數(shù)字圖像，該技術屬于間接數(shù)字X射線影像（Indirect Digital Radiograph，IDR）技術。

（3）X射線影像增強器成像技術。X射線影像增強器成像技術有兩種方式。

•利用X射線光電陰極，X射線激發(fā)光電子，然后將光電子像增強轉換成可見光圖像，再通過光學系統(tǒng)將光學圖像耦合到電視攝像機上形成可實時觀看的視頻信號。

•利用X射線轉換屏，將轉換熒光粉與可見光光電陰極做成一體，熒光粉發(fā)出的光，致使光電陰極發(fā)射光電子，將光電子像增強成像在輸出熒光屏上，而后通過光學系統(tǒng)將光學圖像耦合到電視攝像機上形成可實時觀看的視頻信號。

（4）直接數(shù)字化成像技術。直接數(shù)字X線影像（Direct Radiograph，DR）或DDR（Direct Digital Radiograph）技術將X射線光直接轉換成電子信號，然后再轉換成圖像。由于光電與計算機處理技術的發(fā)展，從根本上改變了醫(yī)學影像采集、顯示、存儲、交換方式和手段，從而產生了X射線膠片信息數(shù)字化、X射線計算機斷層掃描技術、X射線TV影像、X射線影像光電二極管陣列成像等，使X射線成像技術正在進行著一場重大的變革。

二、X射線攝像機

X射線攝像機系統(tǒng)的組成與原理框圖如圖1所示。

圖1 X射線攝像系統(tǒng)組成原理框圖

由圖1可知，它是將上述X射線熒光轉換屏技術與X射線影像增強器成像技術將不可見的X射線像轉換為可見光像后，再利用CCD攝像機將其轉換為視頻圖像，然后通過視頻同軸電纜輸出到另一房間的監(jiān)視器上顯示，供人們觀看。并且，它還可將CCD攝像機輸岀的視頻信號，通過A/D轉換送入微機系統(tǒng)進行處理與保存。這種攝像系統(tǒng)目前已廣泛用于醫(yī)療檢測診斷、工業(yè)探傷等檢測，以及飛機場車站等交通入口的安全檢測。

這種X射線安檢系統(tǒng)對付潛在的恐怖分子方面非常有效，因為它可以探測出乘客身上所有固體物的形狀，包括傳統(tǒng)金屬探測裝置不容易發(fā)現(xiàn)的塑膠炸藥或陶瓷尖刀等。有了這種安檢設備，安檢人員就沒有必要再動手對一些乘客進行搜身檢査，從而避免與乘客的矛盾。

三、直接數(shù)字X射線影像系統(tǒng)