*2.5 圖像增強器系統
圖像增強器系統由圖像增強器、光學耦合系統、圖像拾取與圖像數字化部分組成。它是采用圖像增強器作為探測器構成的間接數字化射線檢測技術的輻射探測器。
*2.5.1 圖像增強器的基本結構
圖像增強器的基本結構是圖像增強管與外殼。圖像增強管的基本結構為玻璃或輕金屬殼體、輸入轉換屏、聚焦電極、輸出屏。圖2-22是圖像增強管外形與結構示意圖。
圖2-22 圖像增強器外形與圖像增強管結構
外殼上設置射線窗口，射線從射線窗口入射到圖像增強管輸入轉換屏。射線窗口由鋁板或鈦板制作，鋁板的厚度一般為0.7～1.2mm。既具有一定的強度，又可以減少對射線的吸收。
輸入轉換屏主要由基板、閃爍體（或熒光物質）和光電陰極層構成。基板為鋁板，厚度一般約為0.5mm。閃爍體主要采用CsI晶體制作。CsI晶體具有類似光纖的針狀結構（圖2-23），它可以限制光的漫散射。單個針的直徑約為51μm，典型的CsI晶體層厚度為300～450μm。光電陰極層是在光照射下能夠發射電子的物質（多為堿金屬，稱為光電發射體，因光電發射體在光電器件中常作為陰極，故稱為光電陰極），厚度很小（僅為20nm），其單位時間內產生的光電子數目與入射光強度成正比。
圖2-23 CsI針狀結構圖
聚焦電極加有25～30kV的高壓。
輸出屏的直徑一般在15～35mm，多采用P20[ZnCdS（Ag）]熒光材料沉積在很薄的鋁膜上（200～300nm），熒光物質層厚度一般為4～8μm。P20熒光材料發射光的峰值波長為520～540nm。
光電陰極層的靈敏度會隨使用時間增加而降低。電子需要在一定的真空度下才能運動到輸出屏。由于圖像增強管內真空度隨著時間增加會降低，這限制了圖像增強管的使用壽命。一般認為，無論是否使用，圖像增強器的壽命大約都是3年。
*2.5.2 圖像增強器系統的探測過程
圖像增強器系統探測射線，獲得數字射線檢測圖像的基本過程如下。
射線透過工件，穿過圖像增強器的窗口入射到輸入轉換屏上。輸入轉換屏閃爍體（或熒光物質）吸收射線的部分能量，將其能量轉換為可見光發射。發射的可見光被光電陰極層接收，并將可見光能量轉換為電子發射。發射的電子在聚焦電極的高壓作用下被聚焦和加速，高速撞擊到輸出屏上。輸出屏熒光物質將電子能量轉換為可見光發射。形成射線檢測模擬圖像。圖2-24顯示了上述轉換過程。
圖2-24 圖像增強管中的轉換過程
圖像增強器在輸出屏上給出的射線檢測模擬圖像，需要經過光學耦合系統（透鏡或光纖）由攝像系統拾取，再經A/D轉換，才能給出數字射線檢測圖像?，F在，攝像系統一般采用CCD成像器件，則其可同時完成圖像拾取和數字化，給出數字射線檢測圖像。
*2.5.3 圖像增強器系統的主要性能
圖像增強器系統所給出的數字射線檢測圖像質量，不僅與圖像增強器性能相關，也與光學耦合系統、攝像系統、A/D轉換器性能相關。也就是說，各部分構成的整體性能決定了獲得的數字射線檢測圖像質量。
1.轉換特性——動態范圍
在適當的射線照射劑量變化范圍內，閃爍體或熒光物質對射線轉換可認為是線性關系，光電發射過程是線性關系（圖2-25），盡管輸出熒光屏的電-光轉換并不完全是線性關系，但（因圖像增強器采取了某些校正設計）對整個圖像增強器系統的射線轉換為可見光的過程，可認為是線性關系。因此一般認為圖像增強器的動態范圍可達到2000∶1。
圖2-25 光電陰極的轉換特性
2.基本空間分辨力
在引用了探測器系統概念后，可對圖像增強器系統的基本空間分辨力給出與分立輻射探測器相同的關系式。
決定探測器系統基本空間分辨力的主要因素是輸入轉換屏的固有不清晰度（US）和攝像系統的性能。通常認為輸入轉換屏閃爍體或熒光物質的固有不清晰度較大（0.3mm左右），光學耦合系統具有很高的空間分辨力（可達到50Lp/mm），當圖像拾取系統采用現代的CCD成像器件后，由于其像素尺寸很?。尚〉綌滴⒚准墸?，拾取輸出屏圖像時不會受到采樣定理的限制。因此系統基本空間分辨力的決定因素僅是輸入轉換屏的固有不清晰度。即
UD=US=2SRb
由于圖像增強器輸入轉換屏的固有不清晰度較大，若不采用微小焦點的射線源通過放大技術，難以獲得高空間分辨力。
3.時間響應
由于光電陰極的電子發射時間、光電子在圖像增強管中的渡越過程、CCD中的光電轉換過程都可認為是瞬時性過程，因此圖像增強器系統的時間響應主要由圖像增強器輸出屏的熒光物質特性決定。一般熒光屏的惰性時間約為毫秒（ms）級，對于高速檢測需要考慮可能產生的影響。