DİREKT RADYOGRAFİ(DR) SİSTEMLERİ

Direkt radyografide x-ışınları fotoiletken maddelerle (genellikle amorf selenyum) elektronlara çevrilip radyografik görüntü oluşmasını sağlarlar. Bu yöntemde okuma işleminin ayrı olarak gerçekleştirilmemesi bu ismi almalarını sağlamıştır. Direkt radyografi sistemleri temel olarak direkt ve indirekt çevrim yapan sistemler olarak iki kısımda incelenebilir. İndirekt çevrim yapan dedektörlerde x-ışınlarını görünür bölge ışınlarına çeviren sintilatörler kullanılırken direkt çevrim yapan dedektörlerde buna ihtiyaç duyulmaz. Bunun yanında direkt radyografi sistemleri görüntü okuma tekniklerine göre düzlem-panel dedektörler ve CCD dedektörler olarak iki temel kısımda incelenir. Bu dedektörler hem direkt hem de indirekt çevrim yapan tasarımlara sahip olabilirler. Direkt radyografi sistemlerini genelde bu iki başlık altında incelemeye çalışacağız.

YÜK ÇİFTİ (CCD) DEDEKTÖRLER

CCD dedektörler indirekt okuma ile radyografik görüntü oluşturan görünür bölge ışınlarına duyarlı sensörlerdir. Görüntü oluşumu için x-ışınları bir sintilatörde (genelde TI katkılı CsI kristalleri) görünür bölge ışınlarına çevrilir. CCD dedektörlerin en ayrıcalıklı tarafı birçok CCD çiplerinden oluşmasıdır. CCD çipleri yarı iletken yüzey üzerine birbirine çok yakın yerleştirilmiş bir dizi metal oksit yarıiletken kapasitörlerden oluşur. Kapasitörler CCD çipleri üzerine baskılandırılmıştır. 2,5x2,5 cm boyutlarındaki bir CCD çipi 1024x1024 ile 2048x2048 arasında piksele sahip olabilir. Bugün 8x8 cm boyutuna varan CCD çipleri üretilebilmektedir.

Yük Çifti Dedektörlerinin Işınlama Mekanizması

CCD çiplerinin silikon yüzeyleri ışığa duyarlıdır. Görünür bölge ışınları her piksele geldiğinde elektronlar üretilmeye başlar. Üretilen elektron miktarı gelen ışığın şiddetiyle orantılıdır. Üretilen elektronlar piksellerde hapsedilir çünkü her pikselde x-ışını soğrumu sırasında voltaj bariyerleri oluşturulur. Piksellerdeki sinyaller x-ışını soğrumu bittiği anda okunabilir. Okuma işleminin yapılabilmesi için her piksel sınırındaki voltaj değerleri kontrollü bir şekilde değiştirilir. Tek bir kolondaki yükler voltaj kontrolüyle piksel piksel en alttaki satıra kaydırılır. En alt satırdaki yük paketleri transistörlerle elektriksel sinyale çevrilip sayısallaştırılırlar. İki boyutlu CCD lerde aynı satırdaki yükler eş zamanlı olarak aşağı kaydırılır ve en alt satıra gelirler. En alttaki sinyaller aynı şekilde okunurlar. Böylece satırlar sırayla okunmuş olur.

CCD dedektörler görünür ışıktan yüksek kaliteli görüntüler oluştururlar ve floroskopi ve sineradyografide yaygın olarak kullanılırlar. CCD çipler küçük boyutlarda üretilirler. Dedektörlerin maksimum okuma alanı da CCD alanının boyutuyla orantılı olduğu için bir çok CCD çipini birleştirerek kullanma gereği duyulur. CCD dedektörlerde hem bu sorunu aşmak hem de verimi artırmak için iki yöntem geliştirilmiştir.



Mercekle Çiftlenmiş CCD Dedektörler: Bu dedektörler birçok CCD çiplerinden oluşan CCD alanları içerirler. Ama CCD alanları yine sintilatör tabaka alanından küçüktür. Optik lensler sintilatör tabaka alanını CCD alanına uyarlamak için kullanılırlar. Optik lenslerde ışık kaybı fazladır. Bu nedenle dedeksiyon kuantum etkinliği azdır. Aynı zamanda optik lenslerin geometrik konumlandırma hataları ve mercekteki optik saçılmalar uzaysal çözünürlüğü olumsuz etkiler.

CCD dedektörlerde yeni bir uygulama fiberoptik konilerin kullanılmasıdır. Eğer görüntülenecek alanla CCD çiplerinin alanı arasındaki fark az ise(örnek sayısal biospy ve mamografi) sintilatör tabaka ile CCD alanı arasına fiberoptik koniler yerleştirilir. Tipik bir fiberoptik koninin sintilatöre bakan giriş alanı 50x50 mm (sintilatör alanına göre değişir) ve CCD alanına bakan çıkış alanı 25x25 mm dir.(CCD alanına göre değişir) Fiberoptik içerisindeki ışık kaybı az değildir ama ışığın önemli kısmı CCD alanına aktarılır.


Çizgi taramalı CCD Dedektörler: Bu dedektörlerde çizgisel olarak kolime edilmiş tungsten anotlu özel x-ışınları kullanılır. CCD alanı sintilatör yüzeyle aynı büyüklüktedir. Fan şeklindeki x-ışınlarıyla hasta taranır ve eşzamanlı olarak CCD alanı hareket ettirilir. CCD yüzeyiyle x-ışın demetinin eş zamanlı hareketindem dolayı saçılan radyasyon büyük ölçüde dedekte edilmez görüntüdeki gürültü azdır. Bunun yanında DQE değerleri CR sistemlerle kıyaslanacak kadar düşüktür.