利用光纖間接檢測(cè) X 射線

介紹

間接檢測(cè)系統(tǒng)的用戶通常認(rèn)為相機(jī)制造商已經(jīng)精心選擇了傳感器、光纖(面板/錐形)和熒光粉的理想組合，以保持圖像質(zhì)量。不幸的是，每個(gè)應(yīng)用都需要不同的參數(shù)，制造商很難了解每一項(xiàng)要求。因此，每個(gè)客戶都必須了解可用的組件選項(xiàng)，以獲得比較好性能。雖然有許多要求需要考慮，但選擇光纖時(shí)要考慮的主要規(guī)格是光纖的尺寸、壁外吸收器 (EMA) 的類型以及瑕疵/失真。

光纖中的光纖尺寸

當(dāng)將光纖耦合到 CCD/CMOS 時(shí)，光纖的理想尺寸將與像素尺寸相同。不幸的是，制造光纖面板或錐形時(shí)，光纖圖案/尺寸與像素圖案精確匹配幾乎是不可能的(圖 1)。但是，如果選擇的光纖尺寸與像素尺寸比較好匹配，則會(huì)出現(xiàn)不匹配(圖 2)，并且像素間靈敏度(像素間響應(yīng)不均勻性，PRNU)將發(fā)生巨大變化，這對(duì)于幾乎所有應(yīng)用來(lái)說(shuō)都是不理想的。

為了避免這種情況，選擇比 CCD 像素尺寸小得多的光纖尺寸非常重要，這樣每個(gè)像素就有許多光纖。出于這個(gè)原因，我們的相機(jī)系統(tǒng)使用的光纖尺寸比像素尺寸小 3-4 倍(或盡可能小)，因此每個(gè)像素至少有 9 根光纖(圖 3)以保持比較好圖像質(zhì)量。

壁外吸收器 (EMA) 的類型

一旦在光纖面板或錐度中選擇了光纖尺寸以吸收光纖中的散射光，選擇正確類型的 EMA就非常重要了。有幾種不同類型的 EMA 可供選擇，每種都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并且每種都有不時(shí)添加不同的變體以增強(qiáng)性能。

1.間隙 EMA(圖 4)：細(xì)小的黑色光纖策略性地放置在光纖縫合邊界之間。此設(shè)計(jì)中 EMA 光纖的均勻分布確保大多數(shù)雜散光在到達(dá)輸出表面之前被吸收。

2.統(tǒng)計(jì) EMA(圖 5)：在組裝多組件時(shí)，將與光纖直徑相同的黑色 EMA 光纖插入戰(zhàn)略位置。由于這種類型的 EMA 光纖的定位，這種 EMA 的 MTF 和分辨率性能略遜于間隙 EMA。這種 EMA 的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)允許制造商控制使用的 EMA 百分比，以提供比較高的傳輸效率。為了在大多數(shù)應(yīng)用中提供可接受的性能，制造商使用約 6% 的黑色光纖。

3.年度 EMA(圖 6)：每根單纖維都被一層薄薄的黑色包層包裹。這種環(huán)形 EMA 結(jié)構(gòu)可確保光纖結(jié)構(gòu)內(nèi) EMA 分布最均勻，從而實(shí)現(xiàn)極高的 MTF 和分辨率。制造具有年度 EMA 的光纖成本更高，因?yàn)樾枰呶章实暮谏ＡШ蜔嵝阅?，以便在與標(biāo)準(zhǔn)光纖熔接時(shí)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)量。這些光纖的傳輸效率比較低，因此僅用于非常特殊的應(yīng)用。

4.增強(qiáng)型 EMA(圖 7)：采用改進(jìn)的統(tǒng)計(jì) EMA 設(shè)計(jì)，其暗光纖的光吸收率比標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì) EMA 設(shè)計(jì)更高，從而提供更好的對(duì)比度圖像，僅提供光纖面板(1：1)。

瑕疵和扭曲

當(dāng)熔接單根 (單) 光纖以構(gòu)建多根光纖時(shí)，或當(dāng)熔接多根光纖以構(gòu)建多根光纖以制造光纖面板或錐度時(shí)，可能會(huì)引入一些缺陷。了解這些缺陷非常重要，因?yàn)樗鼈儠?huì)降低圖像質(zhì)量。缺陷主要有兩種類型：瑕疵和扭曲。

瑕疵

瑕疵有兩種類型：點(diǎn)狀瑕疵和線狀瑕疵。點(diǎn)狀瑕疵(非傳輸光纖群)是由在拉絲操作期間被困在光纖之間并在光纖清潔和熔接后留下的污染物引起的。被困污染物在拉絲操作期間不會(huì)減小尺寸，最終影響一條或多條光纖，導(dǎo)致光散射，從而導(dǎo)致非傳輸光纖。

線狀瑕疵是多層板邊界處的鐵絲網(wǎng)狀圖案，這是由于多層板外邊緣的纖維清潔不當(dāng)造成的。壓制操作中溫度或壓力控制不當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致線狀瑕疵。

扭曲

失真有兩種類型：剪切失真和嚴(yán)重失真。剪切失真是由多條光纖沿熔接長(zhǎng)度錯(cuò)位引起的。它們是橫向位移，導(dǎo)致直線成像為“斷裂”。這會(huì)導(dǎo)致最終組件中圖像的連貫性出現(xiàn)輕微中斷。

嚴(yán)重變形是由熔合操作中的材料流動(dòng)引起的。它們被定義為導(dǎo)致直線成像為連續(xù)曲線的變形。在壓制過(guò)程中適當(dāng)控制溫度和壓力可以最大限度地減少這種變形，它被定義為直線的最大位移。

審核編輯 黃宇