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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場圖像傳送到安全區進行觀測，這既可以使醫務人員離開現場，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，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，如醫院的大型透視儀，但對人體有傷害，現很少使用。

•可供照相底板拍成照片，現還在廣泛應用。

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

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

•在熒光屏上集成光電二極管陣列，將圖像轉換成數字圖像，該技術屬于間接數字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，熒光粉發出的光，致使光電陰極發射光電子，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）直接數字化成像技術。直接數字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展，從根本上改變了醫學影像采集、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射線攝像機系統的組成與原理框圖如圖1所示。

圖1 X射線攝像系統組成原理框圖

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轉換送入微機系統進行處理與保存。這種攝像系統目前已廣泛用于醫療檢測診斷、工業探傷等檢測，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，包括傳統金屬探測裝置不容易發現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、直接數字X射線影像系統