آشکارساز لایناسکن و فلتپنل در سامانههای قابل حمل پرتو ایکس
مقدمه
هر سامانه تصویربرداری با پرتو ایکس دو بخش اصلی دارد. مولد پرتو تولید میکند و آشکارساز پرتوی عبوری از جسم را دریافت میکند. آشکارساز این پرتو را به سیگنال الکتریکی تبدیل میکند و نرمافزار از آن تصویر میسازد.
مولد تعیین میکند پرتو تا چه ضخامتی نفوذ کند. آشکارساز تعیین میکند این اطلاعات با چه جزئیاتی ثبت شود. به همین دلیل، کیفیت تصویر نهایی به هر دو بخش بستگی دارد.
در سامانههای قابل حمل فاتحاسکن از دو نوع آشکارساز استفاده میشود: لایناسکن و فلتپنل. هر دو یک وظیفه دارند، اما تصویر را به دو روش متفاوت میسازند. این تفاوت روی سرعت کار، ابعاد تصویر، کنتراست و آمادهسازی در محل اثر میگذارد.
در این نوشته هر دو آشکارساز را بررسی میکنیم. ابتدا اصل کار را میگوییم. سپس ساختار، مزایا و محدودیتهای هر نوع را توضیح میدهیم. در پایان، معیارهای فنی مهم، راهنمای انتخاب و نکات کاربردی را میآوریم.
آشکارساز چگونه کار میکند؟
پرتو ایکس هنگام عبور از جسم، بخشی از انرژیاش را از دست میدهد. مقدار این افت به ضخامت، چگالی و جنس ماده بستگی دارد. جایی که جسم ضخیمتر یا متراکمتر است، پرتوی کمتری به آشکارساز میرسد. این تفاوت در تصویر به شکل روشنی و تیرگی دیده میشود.
در رایجترین ساختار، پرتو ابتدا به لایهای به نام سنتیلاتور (Scintillator) برخورد میکند. این لایه پرتو را به نور مرئی تبدیل میکند. آرایهای از فتودیودها نور را به بار الکتریکی تبدیل میکند. مدار خواندن این بار را دیجیتال میکند و نرمافزار از آن تصویر میسازد.
هر دو نوع آشکارساز معمولاً بر همین اصل کار میکنند. تفاوتشان در چیدمان حسگرهاست. لایناسکن یک ردیف حسگر دارد و فلتپنل یک صفحه از حسگرها.
آشکارساز در سامانه قابل حمل چه نقشی دارد؟
سامانه قابل حمل باید در محل کار کند. این شرایط چند نیاز مشخص ایجاد میکند. سامانه باید سبک باشد، سریع آماده شود و ضربه و جابهجایی را تحمل کند. اپراتور هم باید بتواند از فاصله ایمن با آن کار کند.
آشکارساز روی همه این موارد اثر دارد. وزن سامانه، زمان آمادهسازی، اندازه جسمی که میتوان بازرسی کرد و کیفیت تصویر، تا حد زیادی به نوع آن وابسته است. به همین دلیل فاتحاسکن هر دو نوع آشکارساز را در سامانههای قابل حمل خود ارائه میکند تا کاربر بر اساس نوع کار انتخاب کند.
آشکارساز لایناسکن
ساختار
آشکارساز لایناسکن یک ردیف باریک و بلند از حسگرهاست. لایه سنتیلاتور روی این ردیف قرار دارد. هر حسگر یک نقطه از خط تصویر را ثبت میکند.
روش تشکیل تصویر
این آشکارساز در هر لحظه فقط یک خط از تصویر را ثبت میکند. برای ساخت تصویر کامل، مجموعه پرتو و آشکارساز یا جسم باید نسبت به هم حرکت کنند. در هر گام حرکت، یک خط دیگر ثبت میشود. نرمافزار خطوط را کنار هم میگذارد و تصویر دوبعدی را میسازد.
عرض تصویر برابر طول ردیف آشکارساز است. طول تصویر به مسیر حرکت بستگی دارد. بنابراین با یک ردیف حسگر میتوان طولی بیشتر از اندازه خود آشکارساز را پوشش داد.
وضوح تصویر در دو جهت تعیین میشود. در راستای ردیف، اندازه حسگرها وضوح را مشخص میکند. در راستای حرکت، سرعت اسکن و زمان ثبت هر خط اهمیت دارد.
مزایا
- صرفه اقتصادی برای سطح بزرگ. پوشاندن یک سطح بزرگ با ردیف حسگر معمولاً از پنل دوبعدی هماندازه ارزانتر است.
محدودیتها
- زمان بیشتر. تصویر خطبهخط ساخته میشود، پس اسکن از ثبت یکمرحلهای طولانیتر است.
- نیاز به حرکت یکنواخت. تغییر سرعت اسکن، تصویر را کشیده یا فشرده میکند.
- ثابت ماندن جسم. جسم باید در مدت اسکن تکان نخورد.
کاربرد
لایناسکن برای وقتی کنتراست تصویر اهمیت دارد و زمان اسکن مشکلی ایجاد نمیکند، انتخاب خوبی است. بازرسی بستهها و کیفها و بررسی اجسام حجیم از نمونههای آن است.
آشکارساز فلتپنل
ساختار
فلتپنل صفحهای تخت و نازک است که از ماتریس دوبعدی پیکسلها ساخته میشود. هر پیکسل بخشی از تصویر را ثبت میکند.
در فلتپنلهای a-Si TFT (سیلیکون بیشکل)، لایه سنتیلاتور روی ماتریسی از فتودیود و ترانزیستور لایه نازک قرار میگیرد. سنتیلاتور پرتو را به نور تبدیل میکند. فتودیودها نور را دریافت میکنند و ترانزیستورها سیگنال هر پیکسل را به مدار خواندن میرسانند.
سنتیلاتور معمولاً یکی از این دو نوع است:
- یدید سزیم (CsI). ساختار سوزنی دارد و نور را مستقیمتر به فتودیود میرساند. تصویر تیزتر میشود و بازده جذب پرتو بالاتر است.
- گادولینیوم اکسیسولفید (GOS). ساخت سادهتر و هزینه کمتری دارد، اما معمولاً تصویر کمی نرمتر میدهد.
روش تشکیل تصویر
همه پیکسلها همزمان پرتو را دریافت میکنند. بنابراین کل تصویر با یک پرتودهی ثبت میشود. جسم و آشکارساز حرکت نمیکنند. پس از پرتودهی، مدار خواندن اطلاعات را جمع میکند و تصویر پس از مدت کوتاهی روی نمایشگر ظاهر میشود.
سامانههایی مثل PX350F از این نوع آشکارساز استفاده میکنند. در نامگذاری فاتحاسکن، حرف F در پایان نام نشان میدهد سامانه با آشکارساز فلتپنل ارائه میشود.
مزایا
- سرعت. تصویر با یک پرتودهی ثبت میشود و خیلی زود در دسترس است.
- وضوح مکانی مناسب. اندازه پیکسل در پنلهای a-Si معمولاً حدود ۱۰۰ تا ۲۰۰ میکرومتر است. با این اندازه، جزئیات ریز خوب ثبت میشود.
محدودیتها
- حساسیت مکانیکی. پنل به ضربه و فشار حساس است.
- هزینه. با بزرگتر شدن پنل، هزینه بالا میرود.
برای اجسامی که از پنل بزرگترند، باید چند تصویر گرفت و کنار هم قرار داد. فاتحاسکن برای این نیاز سامانه تصویربرداری با ناحیه گسترده PXT-SLD را هم ارائه میکند. این سامانه ناحیه تصویربرداری را ۶ تا ۱۲ برابر میکند و با آشکارسازهای فاتحاسکن سازگار است. بستههای مشکوک بزرگ، خودرو و قطعات خودرو از مواردی هستند که با آن کامل تصویربرداری میشوند.
مقایسه دو آشکارساز
| ویژگی | لایناسکن | فلتپنل |
| ساختار حسگر | یک ردیف | ماتریس دوبعدی |
| روش ثبت تصویر | خطبهخط، همراه با حرکت | یکمرحلهای، با یک پرتودهی |
| سرعت | کندتر | سریعتر |
| ابعاد تصویر | عرض برابر طول ردیف، طول وابسته به مسیر اسکن | برابر ناحیه فعال پنل |
| نیاز به حرکت | دارد | ندارد |
| حساسیت به حرکت جسم | زیاد | کمتر |
این جدول ویژگیهای عمومی را نشان میدهد. مشخصات دقیق هر مدل در برگه فنی آن آمده است.
چگونه آشکارساز مناسب را انتخاب کنیم؟
پاسخ این چند پرسش انتخاب را ساده میکند.
زمان چقدر محدود است؟ اگر باید در زمان کوتاه چند مورد را بررسی کنید، فلتپنل مزیت دارد. اگر زمان اسکن مشکلی ندارد، لایناسکن هم گزینه مناسبی است.
چه سطحی از جزئیات لازم است؟ هر دو آشکارساز جزئیات مفیدی میدهند. راه مطمئنتر این است که تصویر یک نمونه واقعی را با هر دو ببینید، نه اینکه فقط به عدد مشخصات اکتفا کنید.
اگر کار شما هر دو نوع بازرسی را دربر میگیرد، میتوان هر دو آشکارساز را در اختیار داشت. مولدهایی مانند PX-۱۲۰ با هر دو نوع آشکارساز سازگارند. تیم فنی فاتحاسکن میتواند بر اساس نوع کار شما، ترکیب مناسب مولد و آشکارساز را پیشنهاد دهد.
نکات کاربردی برای تصویر بهتر
- آشکارساز را تا حد ممکن نزدیک جسم قرار دهید. فاصله زیاد میان جسم و آشکارساز، تصویر را بزرگتر و ناواضحتر میکند.
- مولد و آشکارساز را همراستا کنید.
- ولتاژ، جریان و زمان پرتودهی را طوری تنظیم کنید که تصویر اشباع نشود و نواحی تیره هم پرنویز نباشند.
- پیش از کار، کالیبراسیون را بررسی کنید. تصحیح تصویر تاریک (Offset) و تصویر روشن (Gain) و نقشه پیکسلهای معیوب باید بهروز باشد.
- در لایناسکن، سرعت اسکن را ثابت نگه دارید و مطمئن شوید جسم تکان نمیخورد.
- در فلتپنل، جسم را داخل ناحیه فعال قرار دهید، نه روی لبهها. بین پرتودهیهای پیدرپی هم فاصله بگذارید.
- اصول ایمنی پرتو را رعایت کنید: زمان کمتر، فاصله بیشتر و استفاده از حفاظ. تا حد ممکن از فاصله و پشت حفاظ کار کنید.
نگهداری از آشکارساز
- هنگام حمل از کیف یا جعبه مخصوص استفاده کنید و آشکارساز را از ضربه و سقوط دور نگه دارید.
- آشکارساز را از رطوبت، گرد و غبار و مایعات محافظت کنید.
- پس از جابهجایی از محیط سرد به محیط گرم، صبر کنید آشکارساز به دمای محیط برسد. تغییر ناگهانی دما ممکن است روی قطعات میعان ایجاد کند.
- کابلها و اتصالات را خم نکنید و بهطور دورهای بررسی کنید.
- بدنه را با پارچه نرم و کمی مرطوب تمیز کنید و از حلالها دوری کنید.
- کالیبراسیون را طبق دستور سازنده انجام دهید.
جمعبندی
آشکارساز بخشی است که پرتو ایکس را به اطلاعات قابل استفاده تبدیل میکند.
این دو آشکارساز رقیب هم نیستند و هر کدام برای شرایطی طراحی شدهاند. انتخاب درست به اندازه و ضخامت جسم، زمان در دسترس و شرایط محیط بستگی دارد. فاتحاسکن هر دو گزینه را در سامانههای قابل حمل ارائه میکند تا کاربر بتواند متناسب با نیاز خود تصمیم بگیرد.
پرسشهای متداول
تفاوت اصلی لایناسکن و فلتپنل چیست؟
لایناسکن تصویر را خطبهخط و با حرکت میسازد. فلتپنل کل تصویر را با یک پرتودهی ثبت میکند.
کدام آشکارساز سریعتر است؟
فلتپنل معمولاً سریعتر است، چون به اسکن و حرکت نیازی ندارد.
اگر جسم از ناحیه فعال فلتپنل بزرگتر باشد چه کنیم؟
میتوان چند تصویر گرفت و کنار هم قرار داد. سامانه ناحیه گسترده PXT-SLD هم برای همین نیاز ارائه شده است.
آیا کیفیت تصویر فقط به اندازه پیکسل بستگی دارد؟
نه. سنتیلاتور، نویز، دوز، پراکندگی و کالیبراسیون هم اثر دارند.
کالیبراسیون چرا لازم است؟
هر پیکسل یا کانال کمی با دیگری فرق دارد. کالیبراسیون این تفاوتها را اصلاح میکند تا تصویر یکنواخت باشد و خط یا نقطههای اضافی نداشته باشد.
آیا با یک مولد میتوان از هر دو آشکارساز استفاده کرد؟
مولدهایی مانند PX-۱۲۰ با هر دو نوع آشکارساز سازگارند. برای هر ترکیب مشخص، با تیم فنی فاتحاسکن مشورت کنید.
