閃爍體在X射線成像中的應用與前景

更新時間：2025-12-22

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高性能X射線閃爍體（Scintillator）是X射線成像系統的核心組件，其主要作用是將X射線信號高效轉換為可見光，從而被探測器接收并生成清晰影像。在醫學上，閃爍體是核醫學影像設備比如X光、CT等檢查設備的核心部件。同時，在行李安檢、集裝箱檢查、大型工業設備無損探傷、石油測井、放射性探測、環境監測等領域，閃爍體都發揮著不可替代的作用。

閃爍體主要分為兩類，無機閃爍體和有機閃爍體。無機閃爍體由摻雜激活劑的無機鹽晶體構成，典型代表包括碘化鈉、碘化銫等，無機閃爍體的高密度與抗輻射性優異，光產額一般也較高。?有機閃爍體，主要以苯環結構為主的芳香族碳氫化合物為主，如蒽、茋、塑料閃爍體等，部分新型材料發光機制為聚集誘導發光（AIE）或熱激活延遲熒光（TADF）。有機閃爍體易于制成各種不同形狀，可應用于柔性X射線成像。

在閃爍體成像測試中，通常采用間接成像的方法。在間接X射線成像中，X射線作為激發輻射源， CMOS相機作為檢測器。我們將待成像的樣品放置在閃爍體前，經過樣品吸收并透射的X射線就會照射到閃爍體上，閃爍體把X射線能量轉變成光子釋放出來，最后被相機捕捉到樣品的成像。

圖1. X射線成像示意圖

卓立漢光的OmniFluo960-XrayP專為X射線輻射發光測試而設計，可提供包括X射線成像在內的全套閃爍體熒光測試解決方案。儀器設計滿足國標《低能射線裝置放射防護標準》的輻射防護要求（GBZ115-2023），并可提供計*院的檢測報告，充分保證操作人員的安全問題。

圖2. OmniFluo960-XrayP X射線成像實測示例

X射線成像效果可用圖像空間分辨率來進行評價，其中線對法和調制傳遞函數法是兩種常用的表征方法。

線對法（Line Pairs）

線對是攝像領域中表示分辨率的專用名詞，指成像平面1毫米內能分辨的黑白線對數量，單位記作lp/mm，能分辨的線對數越多，則表明成像分辨率越高。圖3為OmniFluo960-XrayP 使用商用閃爍體YAG:Ce對分辨率卡進行成像的結果。圖中可看到，該閃爍體成像分辨率可達到30lp/mm，成像性能優異。

圖3 YAG:Ce成像分辨率測試

調制函數法（Modulation Transfer Function，MTF ）

在數字圖像處理中，MTF（Modulation Transfer Function）是衡量圖像細節失真的重要指標。而傾斜邊緣計算方法是一種用于測量MTF的常用技術，它通過分析圖像中的邊緣來評估圖像的清晰度和細節。通常先拍攝高純度鉛片的鋒利邊緣（圖4A），然后用傾斜邊緣法計算MTF傳遞函數。傾斜邊緣法的算法流程如圖4B。首先獲取傾斜邊緣的邊緣擴散函數(ESF)，然后求導得到對應的線擴散函數(LSF)，最后傅里葉變換得到MTF。MTF 曲線的橫坐標一般是 cycle/mm 或者 linepair/mm，縱坐標反映對比度傳遞特性的像/物方調制度的比值。

圖4. （A）Pb片邊緣成像（OmniFluo960-XrayP拍攝）；（B）MTF算法流程

當我們需要在嚴苛的溫度環境中進行X射線成像時，閃爍體在不同溫度下的成像效果也需要充分考慮。卓立漢光也可為變溫X射線成像提供解決方案。如圖5所示，我們在OmniFluo960-XrayP專門為變溫X射線成像設計了耦合結構，并且得到了很好的測試結果。

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