Detectores de rayos X

 

Detectores de rayos

 

El detector de un equipo de rayos x no es más que el elemento / dispositivo  que realiza la transducción de la energía radiada en una señal que se puede representar mediante … imagen … Bueno esto es algo confuso pero en el fondo cuando se somete una pieza a un campo de rayos x estos la atraviesan con una determinada intensidad ( Post#4 absorción rayos X) para conocer el interior de la pieza lo que queremos hacer es leer esa radiación que ha traspasado la pieza porque su I es proporcional a la absorción del material y al espesor , pero la radiación es invisible a nuestros ojos , para hacerlo evaluable con nuestros sentidos debemos traducir la energía a información capaz de ser representada de alguna manera. Esta representación / transducción se pude realizar mediante diferentes medios , película , cámara de tipo CCD o CMOS o un FPD ( Detector plano ).

Vamos a ver un poco como son estas tecnologías y lo que podemos hacer con ellas.

Película ; la estructura de una película de rayos X consiste en una emulsión situada a ambos lados de una base tintadas.  La emulsión está compuesta de una aleación de plata foto sensible gelatina y aditivos , que forma la imagen . Existen diferentes tipos de película dependiendo de las aplicaciones a realizar. El film está bastante extendido en radiografía industrial , tiene algunas ventajas como son su bajo coste , flexibilidad y desventajas como es la necesidad de realizar un postproceso para rebelar la imagen y el problema de los residuos.

La radiografía con película digital es una variante de la película , este tipo de película se procesa con escáneres especiales que obtienen una imagen digital de la información almacenada en la película , y a su vez esta película se puede reutilizar un número de veces ya que es posible realizar un borrado de la información impresa en ella.. algunos dicen que se pueden borrar infinitamente pero intentaremos ser comedidos 😊

Detectores , existen un amplio abanico de detectores para rayos X incluyendo detectores de Si ,  Monocristal o detectores compuestos .

                                            

En radiografía industrial , los detectores con scintilator son ampliamente utilizados . El Scintilator convierte los rayos X en luz fosforescente que es detectada mediante un sensor sensible a esta radiación lumínica.

Detectores Si Fotodiodo , típicamente utilizan un scintilator aunque también es posible la lectura directa de los rayos X , los dos tipos más comunes de Scitilator son el CSI (TI) “Thallium activated Cesium Iodide o GOS (Gadolinium oxysulfide ).

Si Fotodiodo directo , estos detectores no utilizan el Scintillator , con lo cual la radiación incide directamente en el semiconductor creando una corriente interna de electrones proporcional a la intensidad de la radiación.

 

Uno  de los problemas que presenta la tecnología que utiliza scintillator es el montaje del mismo , existen diferentes variantes tecnológicas ( frontal , o de iluminación trasera ) que hacen más o menos robusto al detector.

 

CCD , sensor de imagen ( Charge- coupled device )

Direct CCD , CCD de iluminación frontal se utilizan para la detección de rayos X directos en un rango de 0.5 keV a 10 KeV.

( El problema es que a partir de 10keV deja de ser impredecible o mejor dicho ya no hay una correspondencia directa entre la medida de corriente de electrones / huecos inducida en la pastilla de silicio como consecuencia del impacto de la radiación )

CCD con scitillator , en regiones de rayos x con más de 10keV utilizan en Industrial CT , se necesita un scintillator para convertir los rayos X a luz visible com en el caso anterior CSI y Gos son utilizados. La zona de funcionamiento donde el CCD tiene la mejor respuesta se hace coincidir con el pico de emisión del CSI o GOS , alrededor de los 550nm de longitud de honda.

                                                       

La anchura del scintillator aumenta la emisión de luz pero por otro lado disminuye la resolución , luego debe haber una solución de compromiso .

Sensores CMOS:

Una de las mayores ventajas del CMOS es su alta capacidad de integración y alto relación señal ruido . Existen muchas características de estos sensores como A/D  convertir integrado o amplificador incluido en el chip ( volvemos sobre la alta capacidad de integración de la tecnología CMOS ) Con lo que se reduce el cableado y por tanto mejora la S/n.

 

CCD -> Significa Charged coupled device

CMOS -> Complementary metal oxide semiconductor

CMOS -> proveen mejoras como bajo ruido ..

 

Flat Panel detector (FPD ) son grandes  módulos que utilizan sensores CMOS combinados con un Scintillator, el detector ( array tridimensional de fotodiodos ) el amplificador de carga de altas prestaciones , y el circuito de escaneo están integrados en un chip CMOS . El conversor A/D , memorias , y circuitería asociada al interface y control se ensamblan dentro de módulo . Por lo tanto no se necesita circuitería externa para operar .

Algunas características con : alta sensibilidad , alta resolución , alta frecuencia de cuadro , alto rango dinámico , imágenes libres de distorsión . Deposito directo de CSI .