一、 探測器的工作原理

X射線探測器是很複雜的器件，一個典型的X射線探測器包括:閃爍體、光電轉換陣列和電子學部分。此外還有軟體、電源等附件。

目前工業X射線CT成像中的X射線探測器中的成像器件主要有以下幾種:光電二極體陣列（PDA）、光電倍增管(PMT), CMOS和CCD影象感測器。

在上述工業X-C T系統中的X射線探測器，均是首先通過閃爍體或閃爍屏將X射線轉換成可見光，然後利用光電轉換器件如PMT、CCD、光電二極體陣列等，將光訊號轉換成易於處理的電訊號。

二、探測器的分類

對於工業X-CT來說，其採用的X射線能量範圍從l0keV到幾十MeV，並且根據被掃描物體的不同，對密度解析度和空間解析度的要求也有所不同，所以工業X-CT的探測器系統相對要複雜很多。目前工業X射線CT成像系統的探測器主要有以下幾種:氣體電離探測器、半導體探測器和閃爍探測器。

(1) 氣體電離探測器

氣體電離探測器主要是入射的X光子與氣體原子相互作用，使氣體原子電離，電離出來的電子或正電子在外加電場的作用下分別向電離式的陰極和陽極流，從而形成了光電流。該光電流經電壓電流轉化器和放大電路成為電壓訊號。一般採用的氣體為氨氣。此類探測器的主要優點是探測器探元之間一致性比較好，可以做到很高的排列密度，適用於第三代掃描系統。但是氣體對X射線的吸收效率低，一般低於60%，所以常在低能量的X射線中應用。但由於氣體探測器的探元間隔很小，所以目前在工業CT成像中很少使用。其利用了氣體電離的原理。入射的X射線使氣體產生電離，通過測量電流的大小來測入射X射線的強度。因此，探測器也就是離子的收集器。氣體探測器穩定性好，幾何利用率高，但光子轉換率低。

(2) 半導體探測器

它的工作原理類似於氣體電離室，只是探測介質為半導體材料。由於半導體材料特性的限制，一般的半導體探測器只能在-150℃到-100℃的環境中使用，如Si探測器和HPGe探測器。這種探測器通常需要液氮來保持低溫，在實際應用很不方便。不過隨著探測技術的發展，新型的PIN型半導體探測器可以在常溫下使用，同時擁有較高的能量解析度。但是單個X射線半導體探測器的研製生產成本較高，在工業CT系統中一般不使用。

(3) 閃爍探測器

閃爍探測器主要是利用熒光物質或者閃爍體，將入射的不可見的X光子轉換為可見光，既而被後續的光敏電路探測並通過放大電路形成電訊號。

目前閃爍探測器不再是單個探元形式進行探測，而是採用線陣或面陣進行X光子的探測，主要構成方式有以下幾種:

1) 閃爍晶體+光電倍增管(PMT)

2) 閃爍晶體+光電二極體列陣(PDA)

隨著可見光成像技術的應用發展，工業CT成像系統中的閃爍探測器及其光敏元件，不再侷限於光電倍增管或光電二極體陣列，而是採用了CCD影象感測器和影象增強器等新型光電轉換器件，其構成方式如下:

A) 閃爍屏+影象增強器+CCD影象感測器
B) 閃爍屏+光纖面板+CCD影象感測器
C) 閃爍晶體、光纖面板通過光錐耦合到光電二極體陣列SSPA

閃爍探測器隨著光電倍增管、影象增強器等微光探測器件與技術的進步，得到了快速發展和應用。由於此類探測器響應時間短、轉換效率高，有利於縮短X射線掃描時間、提高透射影象信噪比。因此閃爍探測器在工業X射線CT檢測領域中佔具著非常重要的地位，成為X射線CT成像系統中探測器選擇的首選方案。