血管造影系统噪声等价量子数NEQ和检测量子效率DQE的测试

我们对我院现有的德国西门子公司NEUOSTARPLUS血管造影系统和北京万东医疗装备股份有限公司CGO -2100C血管造影系统的调制传递函数 (MTF) ,噪声功率谱 (NPS) ,噪声等价量子数 (NEQ )和检测量子效率 (DQE)分别进行了测试。我们发现虽然两系统的MTF相差不多 ,但由于万东系统图像噪声特性较差 ,导致系统NPS增加 。

DR性能客观评价方法DQE和IQF的对比探讨

寻找一种适合数字X线摄影(Digital Radiography,DR)设备实证评价、可行性较高,便于实地操作测量的DR影像质量客观评价方法。通过介绍DR影像质量评价方法并选取了其中具有代表意义的量子检出效率和影像质量因子(Image QualityFigure,IQF)两种综合性客观评价方法,梳理了其基本思想、原理、算法及实现方法,讨论了影响测量结果的因素,对比了这两种方法各自的优缺点及适用性。IQF可以作为易操作的DR横向对比的性能客观评价方法,为后续DR进行现场实证评价提供依据。

基于频谱迁移的红外探测研究进展(特邀)

传统的红外探测主要基于铟镓砷、锑镉汞等半导体光子型探测器,然而这类探测器在常温下具有灵敏度低和噪声较大的缺点,高灵敏探测还需要深制冷,相对于成熟的硅探测器性能差距非常大。因此,将不易探测的红外波段转迁移至硅探测器的工作波段,并且利用高性能的硅基探测器进行有效探测是一种可行的路径。基于这种思想,目前发展了一种有效的频谱迁移探测方法,即通过非线性和频上转换过程将红外光子的频谱迁移到硅探测器的探测波段,从而实现高效的探测。文中系统介绍了基于频谱迁移红外探测的基本原理、主要参数和最新研究进展,最后对潜在的研究趋势和应用前景进行了展望。

p-GaN/ZnO纳米线/ZnO薄膜三明治异质结紫外光电探测器光电性能

目的通过设计一种新型p-GaN/ZnO(薄膜+纳米线)三明治异质结结构,提高ZnO对紫外光的响应。方法利用化学气相沉积(CVD)方法,在蓝宝石/GaN衬底上生长出纳米线+薄膜交错排列的ZnO,得到具有三明治结构的p-GaN/ZnO材料。通过旋涂Ag纳米线(NWS)、滴银胶为电极,制备三明治结构的异质结紫外(UV)光电探测器。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征物相及形貌;利用光致发光(PL)和拉曼(Raman)光谱分析晶体结晶情况;利用半导体分析测试仪对该三明治异质结UV光电探测器进行光电性能测试,得到其光电性能变化规律。结果该三明治结构光电探测器顶部为ZnO薄膜,中间为ZnONWS与纳米片交错排列分布,底部为GaN。这种二维(2D)/一维(1D)/2D结构使入射光在结构内多次反射和散射,提高了光程长度,进而提高了光吸收。另外,由于p-GaN和n-ZnO形成PN结,在内建电场作用下,可以有效提高光生电子-空穴分离效率。光电性能测试结果表明,在偏压2V、光功率密度520μW/cm^(2)(365nm)条件下,响应度(R)为35.8A/W,上升时间(t_(r))为41.83ms,下降时间(t_(d))为43.21ms,外量子效率(E_(q))为122%,比探测率(D^(*))为1.31×10^(12)cm·Hz^(1/2)·W^(-1)。结论通过一步CVD法制备新型p-GaN/ZnO纳米线/ZnO薄膜三明治结构UV光电探测器,可以有效提高ZnO对紫外光的响应,为探索新式结构光电探测器提供可能。

高性能超导相变边缘单光子探测器(特邀)

研究了钛膜的特性及调控机制,通过烘烤后处理工艺分析了临界温度随烘烤时间和烘烤温度的变化关系,发现临界温度随烘烤时间对数降低,但是随烘烤温度指数降低。拓展了二流体模型提取了超导相变边缘单光子探测器的温度灵敏度系数和电流灵敏度系数,并结合脉冲响应得到了器件的热容,进一步理论计算了能量分辨率对器件临界温度的依存性。最终,在器件制备过程中集成光学腔体,在1550 nm波长的光子吸收效率接近100%。研制的超导相变边缘单光子探测器系统探测效率超过90%,能量分辨率约为0.5 eV,可分辨至少10个1550 nm光子,满足快速时变天体的观测需求。

宽禁带半导体SiC紫外光电探测器研究进展

紫外光电探测器在天气监测、火灾告警、空间探测、细胞检测以及紫外辐射测量方面有着广泛的应用,具有重要的研究价值.宽带隙半导体碳化硅(SiC)天然具有紫外波段的探测优势.近年来,随着SiC材料与器件技术的不断突破,全球诸多研究小组利用SiC研制出各种高性能紫外光电探测器.本文围绕4种典型结构的SiC紫外探测器,从新结构、新工艺、新材料几个方面总结回顾过去几十年国内外及厦门大学SiC课题组的研究历程与进展,分析目前SiC探测器研究所面临的问题与挑战,并提出相应的解决方案,阐明SiC紫外探测器未来发展的趋势以及重要的应用领域.

闪烁光纤阵列用于高能射线成像的可行性研究

本文通过对塑料闪烁光纤阵列在高能X或γ射线下的特性研究,分析了利用闪烁光纤阵列作为高能成像探测器的可能性。采用了基于蒙特卡罗的模拟方法,分析了闪烁光纤在高能射线下所成图像的质量,并且模拟计算了表征图像质量的信噪比(SNR),探测量子效率(DQE)以及调制传递函数(MTF)。通过这些计算得到闪烁光纤阵列有着传统闪烁屏所不具有的一些特性,把闪烁光纤的这些特点应用于高能成像中是完全可行的。

X光作用下CsI:Tl晶体的转换效率研究

X光转换材料在数字辐射成像系统中具有很重要的作用,它的效率对整个系统的量子探测效率起到决定性的作用。对CsI∶Tl晶体在X光激发下的发光效率进行详细分析,根据 X光在物质中的衰减和吸收规律,从理论上推导了其对X光转换效率的关系,并建立了利用 CCD相机作接收系统时的图像数据的表达形式,表明该系统输出与入射X光照射量成线性关系;并在30 MeV射频加速器上进行了实验验证。

X射线增感屏的图象信息传输特性分析

本文采用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法详细模拟了不同能量光子与增感屏的作用过程，对于一种稀土（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ∶Ｔｂ）增感屏，计算了出射可见光子数的概率分布、平均出射光子数、统计因子、Ｘ射线检测效率以及ＤＱＥ等增感屏出射可见光子数的概率分布曲线均有三个峰，随着入射Ｘ射线能量的增加，各峰之间距离增大，相对强弱对比增大；其余各曲线在Ｇｄ原子Ｋ壳层结合能（５０２４ｋｅＶ）附近，均有突变这些结果提供了增感屏图象信息传输性能的基本参数。

DR不同类型平板探测器性能的比较研究

目的:研究非晶态硒和非晶态硅平板探测器的性能,以便合理的购买和使用DR。方法:比较量子检测效率DQE和调制传递函数MTF。结果:在空间分辨率较低时,非晶硅平板探测器的DQE最高;相比于非晶硅平板探测器,非晶硒平板探测器具有最优的MTF值,但空间分辨率增加时,非晶硅平板探测器的MTF迅速下降,而非晶硒平板探测器仍能保持较好的MTF值。结论:目前还没有一款DQE和MTF都做得很高的平板探测器,在摄片中应根据不同的检查部位来选择不同类型平板探测器的DR。

透镜耦合ICCD相机级联模型和探测量子效率

利用线性系统理论,建立了透镜耦合ICCD相机的级联模型,用一级虚拟散射过程来等效像增强器对量子的散射过程.用探测量子效率和量子统计曲线分析系统的性能,发现系统在高增益状态,低频时探测性能基本不变,高频时随着频率的增加,性能下降很快;在低增益状态时,散射对系统性能影响明显,在散射级前端存在高增益级有助于提高系统性能.

球面微通道板在极紫外波段的量子探测效率

由于球面微通道板(MCP)的量子探测效率与极紫外(EUV)相机的灵敏度有关,本文研究了球面MCP量子探测效率的特点和测量方法。根据微通道板在EUV波段光电子产额的理论模型,计算了球面MCP在该波段下随不同入射角变化的电子产额。使用激光等离子体光源测量球面MCP在EUV波段的量子探测效率,搭建了球面MCP在该波段的量子探测效率的测量装置,测量了球面MCP在不同位置的量子探测效率随波长和入射角的变化曲线。实验结果表明,入射角为15°时的量子探测效率约为入射角为0°时的5倍。

射线成像系统量子效率及噪声传播特性分析

检测量子效率（ＤＱＥ）可被用来精确描述图像噪声通过成像系统的传播特性。本文根据Ｍａｊｉｄ的ＭＭＧＦ理论，得出成像系统的空间频率ＤＱＥ表达式，从而推得包括被检物体的多级级联成像系统ＤＱＥ的统一表达式。并针对一个实例，计算了系统的ＤＱＥ曲线及量子统计曲线（ＱＡＤ）。

数字X射线摄影系统量子探测效率检测方法研究

目的:探讨数字X射线摄影(DR)系统量子探测效率(DQE)检测方法及意义。方法:根据国际标准IEC 62220-1分析梳理了DQE的测试方法,并分析其与影响数字X射线成像质量的其他重要参数的关系。结果:总结了量子探测效率的主要影响因素,其中包括噪声、对比度、调制转换函数(MTF)及患者剂量等。结论:DQE有机结合了影像对比度、噪声、空间分辨率和入射X射线剂量等重要参数,是评价数字化X射线成像质量极为精确的标准。

明亮EPR光束的量子纠缠交换

文中提出一个实现明亮光场量子纠缠交换的理论方案。两个独立的非简并光学参量放大器产生两组经典相干的明亮EPR光束对 ,通过在每一组EPR光束对的一半上执行联合贝尔态测量 ,使未产生相互作用的另一半之间产生量子纠缠。在我们的系统中由于采用贝尔态直接探测替代通常的平衡零差探测 ,不需要本底振荡光 ,减小了实验难度并能提高探测效率。

可见/近红外超光谱碲镉汞焦平面研究

为了满足可见-近红外波段的高光谱分辨率和高灵敏观测需求,采用大面阵、低噪声碲镉汞焦平面制备技术和低损伤衬底去除技术,成功制备了高信噪比大面阵可见/近红外碲镉汞焦平面探测器。无损衬底去除技术采用机械抛光和化学腐蚀相结合的方法,使焦平面的响应波段拓展至400 nm～2 600 nm。采用信号定量化焦平面测试评价手段对可见/近红外碲镉汞焦平面的性能进行评估,640×512 25μm中心距碲镉汞焦平面的波段量子效率可达到88.4%,信噪比达到287,有效像元率大于98%,能够获得清晰的可见和近红外波段图像。

基于热敏超导边界转变传感的单光子探测技术

单光子探测是实现光量子信息处理的关键技术之一。基于热敏超导边界转变传感的单光子探测技术以其独有的极低的暗计数率、极高的量子探测效率和极强的光子数分辨能力而倍受关注。对比于其他的几种单光子探测技术,如光电倍增管、工作于盖革模式的雪崩二极管和超导纳米线等,本文将从其探测原理、实验样品制备和信号采集处理方法等方面出发,对基于热敏超导边界转变传感单光子探测技术研究的历史、现状进行综述,进而展望其未来可能的发展。

国内外数字X线摄影设备质量性能客观评价的实证调研

目的通过对国内外数字X线摄影(Digital Radiography,DR)设备临床应用质量客观评价的实证调研与对比分析,为促进国产创新医疗器械产品的应用推广,医疗卫生机构的医疗器械配置优化提供科学客观的依据。方法通过医院用户实地应用调研与采集图像样本,选择测量图像质量因子作为客观评价DR的综合性能和图像质量的基本方法,对国内外不同品牌、配置的DR产品性能作客观对比评价。结果通过对83家各级医疗机构,10家国内外DR生产厂家,116台在用的不同型号、各种不同配置的DR设备进行现场检测,经过软件分析,得到图像质量因子反数值进行分类对比,并对可靠性、成像速度等相关性能作实证研究。结论研究数据表明,常规国产DR设备影像质量已经达到进口水平,基本可以替代进口产品,尤其在基层医院的使用,在系统稳定性方面尚待改进提高。

可探测的量子效率在数字化影像评估中的重要性

目的:随着数字化影像技术的发展,空间分辨率和MTF不能再单独做为某个系统诊断功能的标准了,取而代之的需要建立一种新的标准:可探测的量子效率(DQE)。方法:通过分析图像信噪比和对比分辨率来说明DQE在数字化影像评估中的重要性。结果:图像对比度与噪声之比最佳表示了目标的可探测性。结论:DQE被许多专家看做是评价数字化X线成象质量最精确的标准。

积分辐射探测器量子效率计算式的新式推导

当入射到积分模式辐射探测器上的每一入射粒子最终产生的可检测光电子数服从参数为g的泊松分布时,探测器的量子探测效率极限值的计算式为g/(g+1)。该工作给出了此计算式在某种程度上更易理解的另一推导,并计算了典型透镜耦合医用X射线数字成像探测器的量子探测效率。计算表明,在光圈数为1.0,系统放大率为11.5倍,采用白色衬底碘化铯闪烁体屏这样的典型情况下,因低的透镜耦合效率造成的量子探测效率的降低仅为33%,在实际应用中尚可接受。