[00974552]基于像素化X射线转换屏和2×2光锥阵列的高分辨率数字×射线探测器

数字X射线探测器是以DR和CT为代表的数字X射线成像设备的核心器件，在医学成像、无损检测和科学研究等领域有着广泛应用。高分辨率数字X射线探测器更是当前国际数字X射线成像技术研究的重点和难点。该成果以大面积像素化X射线转换屏、2×2光锥阵列和4颗CMOS芯片为主体，实现了一台高分辨率数字X射线探测器。该数字X射线探测器的主要特点如下：1、像素化X射线转换屏将X射线激发的荧光限制在彼此分离的深孔内，能有效抑制荧光的侧向散射和串扰，空间分辨率测试达到151p/mm。其制作方法是，用光助电化学刻蚀法在5英寸硅片上制作高深宽比的硅基深孔阵列，然后对深孔内壁进行高温氧化形成均匀的全反射层，最后在深孔中填充CsI:T1荧光材料，并完成密闭封装。2、X射线转换屏与CMOS芯片之间采用2×2光锥阵列进行耦合，以压缩探测器体积，减少光能损失，并大幅消除图形畸变。为实现任意一路芯片可单独调节和拆卸维护，在光锥阵列与4颗CMOS芯片之间放弃了传统的胶粘方式，设计了一套可五维调节的弹性耦合装置。3、针对探测器的结构特点，开发了基于4颗CMOS芯片的同步数据采集系统。完成了从硬件电路板、FPGA代码到ARM及PC机软件的全过程，实现了包括拍照参数设置、CMOS芯片驱动、DDR2SDRAM数据缓存、以太网数据传输、图像数据处理等在内的各项功能。以上成果均为该项目组独立研发，拥有完全知识产权。技术创新：1、使用大面积像素化X射线转换屏，以实现高分辨率X射线成像；并且将低成本且有效的光助电化学刻蚀法应用于其中关键组件(大面积硅基深孔阵列)的制作。2、在2×2光锥阵列与CMOS芯片之间，采用弹性结构的可拆卸光锥耦合方式，便于各组件的调整维护。专利情况：1、赵志刚，牛憨笨，郭金川，光助电化学刻蚀装置，专利号：ZL200910105069.X(已获授权)。2、2×2光锥阵列与CCD/CMOS芯片可拆卸耦合装置(正在申请)。市场前景及应用领域：数字X射线探测器是以DR和CT为代表的数字X射线成像设备的核心器件，在医学成像、无损检测和科学研究等领域有着广泛应用。中国作为一个新兴的医学和工业影像设备市场，对数字X射线成像设备的需求量巨大。但是，中国的DR等市场几乎被西门子、飞利浦和通用电器等几家国外大的医疗设备供应商所垄断。科学研究用的高分辨率数字X射线探测器，更是依赖从仙童(Fairchild)和达尔萨(Dalsa)等少数几家国外公司进口。开展数字X射线探测器技术的研究，不仅是打破垄断，实现DR等大型设备国产化的必由之路，也是解决高端科研设备进口困难问题的需要。合作方式：合作开发。