Комментарии 9
Бедная мышка
Цифровые рентгеновские аппараты сейчас уже есть во многих больницах, но в них же матрица не состоит из таких чипов (это было бы очень дорого)?
Да, такие рентгеновские аппараты цифровые, но они монохромные. В них стоят сцинтилляционные детекторы. Они регистрируют излучение в два этапа, сначала рентген в видимый свет, а потом видимый свет регистрируется практически обычной ПЗС или КМОП фотоматрицей. Поэтому такие детекторы не измеряют спектр, а только интенсивность.
В принципе с ними тоже можно что-то придумать, если использовать два источника рентгеновских лучей - две трубки с разным спектром излучения.
Вопрос использования гибридных пиксельных детекторов не столько финансовый, сколько зрелости технологий. Siemens вот уже готов в клиниках ставить свою КТ систему с гибридными пиксельными детекторами https://www.siemens-healthineers.com/computed-tomography/photon-counting-ct-scanner/naeotom-alpha.
В общем, здесь не так, как в флюорографии - где с большого экрана изображение проецируется на маленькую матрицу. Здесь используется матрица размером во весь кадр. Но для чего нужно преобразование из рентгена в свет? В чём сложность модифицировать технологию производства кремниевой матрицы и вместо светочувствительных фотодиодов изготовить рентгеночувствительные?
В теории ничего, ячейка пикселя гибридного детектора по сути фотодиод и есть.
UPD: на самом деле настолько ничего не мешает, что это даже проблема, ионизирующее излучение от естественного фона вносит во все фотоснимки шум. Сложности возникают, когда нужно ионизирующее излучение измерить осмысленно и полезно.
На практике начинаются инженерные нюансы, в частности общее нежелание рентгеновского излучения взаимодействовать с веществом и очень малый уровень сигнала от одного фотона - всего 2000 зарядов электрона, отсутствие удобной оптики.
Сцинтилляторы как правило вещества с большим атомным номером, а значит лучше поглощают рентгеновское излучение, по сравнению с кремнием. И в обычных КТ и рентгеновских системах детекторы работают в интегрирующем режиме, т.е. они на протяжении некоторого времени собирают энергию от множества фотонов. А для работы в режиме счетчика фотонов с сцинтилляторами используют фотоумножительные трубки, а не полупроводниковые фотоматрицы.
Гибридные пиксельные детекторы же позволяют задетектировать и измерить энергию отдельно взятого рентгеновского фотона, и чтобы это было возможно, инженеры работают над ними уже порядка 30 лет.
Чувствительность матрицы к рентгену намного ниже, чем к свету, и вообще чем мягче рентген, тем выше к нему чувствительность. "Обычная" матрица буде видеть в основном шум (собственный шум детектора, и мягкое рассеянное излучение как возникающее в самом объекте контроля, так и обратнорассеянное в детаалях детектора и окружающих предметах), а не полезный сигнал. Просто потому, что детектор к ним чувствительнее. И это тем заметнее, чем выше энергия источника, и чем больше проникающая способность излучения. Это давняя проблема и есть она даже в рентгеновской пленке. Пленка как детектор тоже плоха (хотя галогениды серебра как радиационно плотные и лучше поглощают рентген, чем кремний), поэтому там применяется та же технология - рентген преобразуется в свет (флуоресцентные экраны) или энергию электронов и более мягкого излучения (металлическая - обычно свинцовая - фольга. Рентгенпленка без усиливающих экранов довольно редко применяется, а в случае экранов снимок создается в общем-то не рентгеном. Преобразование рентгена в свет для регистрации - технология, отработанная десятилетиями.
Насколько я знаю, флюра на пленку как раз с применением флюоресцентных экранов и делалась. Именно поэтому рентгенпленка и делается чувствительной к свету. Можно было сенсибилизировать ее так, чтобы она реагировала только на рентген, и проявлять ее при обычном освещении, а не в темной комнате. Но так не делают - возможность использования усиливающих экранов пропадёт
Последние линейки томографов филипс и сименс используют "цветные" детекторы. У Сименса оно близко к Медипиксу, тоже на теллуриде кадмия у Филипса чуть более заморочено.
Я бы сказал, что лидерами в области декекторов рентгеновского излучения скорее является компания Dectris, которые откололись от Paul-Scherrer-Institut, которые как раз таки и были первопроходцами в области гибридных детекторов совместно с ЦЕРНом. На самом деле обыкновенные CCD детекторы вполне в ходу, особенно для мягкого рентгена, где компораторная логика детектирования единичного фотона так себе работает.
Современные детекторы рентгеновского излучения