X射線探測(cè)器創(chuàng)新、變革與發(fā)展歷程
發(fā)布時(shí)間：2021-11-10 17:39:31
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X射線平板探測(cè)器，廣泛應(yīng)用于在安防、工業(yè)及醫(yī)療等方面。在醫(yī)療領(lǐng)域，更是囊括了除CT外的所有X線設(shè)備，包括DR、DRF(動(dòng)態(tài)DR)、DM(乳腺)、CBCT(牙科CT)、DSA(介入、血管)、C型臂(外科)等等。
百科系列第9篇，從原理和技術(shù)出發(fā)，以最通俗易懂的方式闡述X射線平板探測(cè)器的技術(shù)和國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。這不僅是一篇科普，更是描繪X射線探測(cè)器創(chuàng)新、變革與發(fā)展的畫(huà)卷。1990年，美國(guó)施樂(lè)公司Robert Street等人，首次提出PIN結(jié)構(gòu)的非晶硅(a-Si)光電二極管陣列結(jié)合二維非晶硅TFT(薄膜晶體管)陣列尋址的探測(cè)器實(shí)現(xiàn)方式，這是最早的平板探測(cè)器文獻(xiàn)記載。隨后，各大影像設(shè)備企業(yè)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了前期研究。20世紀(jì)90年代末期，GE和鉑金埃爾默(Perkin Elmer)合作、泰雷茲(Thales)、西門(mén)子、飛利浦和合作投資Trixell、萬(wàn)睿視(Varex)、及佳能(Canon)醫(yī)療等企業(yè)開(kāi)發(fā)出非晶硅平板探測(cè)器。2010年前后，非晶硅平板技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)散，傳統(tǒng)膠片巨頭銳珂(Carestream)、富士(Fujifilm)、柯尼卡(Konica)和愛(ài)克發(fā)(Agfa)也開(kāi)發(fā)出平板探測(cè)器。同時(shí)，韓國(guó)Viewworks、Rayence，我國(guó)的上海奕瑞、江蘇康眾也先后推出自己的非晶硅平板探測(cè)器。非晶硅因技術(shù)成熟、適應(yīng)性好、低成本等原因，成為目前最主流平板探測(cè)器。不過(guò)，非晶硅平板在乳腺、牙科、外科等動(dòng)態(tài)成像應(yīng)用領(lǐng)域，并不是最好的選擇。于是，在乳腺領(lǐng)域，豪洛捷(Hologic)發(fā)明了非晶硒平板探測(cè)器；在牙科(CBCT)、外科(C型臂)等領(lǐng)域，Dalsa首先研制出CMOS平板探測(cè)器，我國(guó)成都善思微也已研發(fā)成功并量產(chǎn)中小尺寸的CMOS探測(cè)器。近幾年，又出現(xiàn)了非晶硅改進(jìn)型IGZO探測(cè)器及直接轉(zhuǎn)換型光子計(jì)數(shù)探測(cè)器。至此，X射線探測(cè)器領(lǐng)域出現(xiàn)了“百花齊放”的局面。不過(guò)，與CT核心部件的“剛剛開(kāi)始”不同，國(guó)產(chǎn)X射線平板探測(cè)器已經(jīng)成功“上了牌桌”。X射線探測(cè)器發(fā)展路線圖(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))
我們知道，非晶硅/IGZO/CMOS平板探測(cè)器屬于間接成像，其原理：將X射線轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光，通過(guò)感應(yīng)穿過(guò)物體X射線的強(qiáng)度，賦予圖像不同灰度的等級(jí)，使人可以觀察到圖像。
因此，間接轉(zhuǎn)換探測(cè)器的基本結(jié)構(gòu)包括：閃爍體、傳感器及讀出電路、外圍控制電路，閃爍體、傳感器是核心部分，決定了平板探測(cè)器的主要性能指標(biāo)。
間接轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)探測(cè)器原理(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))
與之相對(duì)的是直接轉(zhuǎn)換，不需要閃爍體，光導(dǎo)半導(dǎo)體材料采集到 X射線后，直接將 X 射線轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。因此，直接轉(zhuǎn)換探測(cè)器的基本結(jié)構(gòu)包括：傳感器及讀出電路、外圍控制電路，傳感器(光導(dǎo)半導(dǎo)體)是核心部分。目前，以主流非晶硅、CMOS及新型IGZO為代表的間接轉(zhuǎn)換探測(cè)器是絕對(duì)的市場(chǎng)主流，占據(jù)平板探測(cè)器90%以上的市場(chǎng)份額。根據(jù)探測(cè)器的閃爍體材料，可分為碘化銫(CsI)平板和硫氧化釓(GdOS)平板兩種。二者成像原理基本一致，不過(guò)因探測(cè)材料不同，成本及性能有明顯差異：1）與碘化銫不同，GdOS不需要長(zhǎng)時(shí)間蒸鍍沉積過(guò)程，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品穩(wěn)定可靠，成本較CsI低20%—30%；2）相較于GdOS，針狀碘化銫晶體的X射線轉(zhuǎn)換效率高30%—40%，橫向光擴(kuò)散也更小，具有更高的空間分辨率。因此，碘化銫平板的DQE更高，成像更清晰。根據(jù) IHS Markit 預(yù)測(cè)，在閃爍體領(lǐng)域，憑優(yōu)異的性能，碘化銫將進(jìn)一步擠占GdOS的市場(chǎng)份額。GdOS和CSI閃爍體差異(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))
閃爍體原材料性能和制備工藝對(duì)光轉(zhuǎn)化率、余輝、空間分辨率等性能有著至關(guān)重要的影響，其生產(chǎn)工藝門(mén)檻較高，且量產(chǎn)良率控制難度較大，大部分探測(cè)器制造商通過(guò)外購(gòu)方式獲取閃爍體，自建閃爍體生產(chǎn)線的廠家較少。1）在閃爍體材料方面，我國(guó)沒(méi)有硫氧化釓閃爍體材料，主要來(lái)自日本；不過(guò)，江西東鵬新材料已經(jīng)生產(chǎn)出純度高達(dá)99.999%的碘化銫晶體粉末，實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立自主。2）在閃爍體制備方面，江蘇康眾是我國(guó)最早研制出碘化銫探測(cè)器的企業(yè)，上海奕瑞是我國(guó)最早開(kāi)發(fā)出硫氧化釓探測(cè)器的廠家，二者均掌握碘化銫直接生長(zhǎng)技術(shù)，目前幾乎接近國(guó)際先進(jìn)水平 。目前，非晶硅平板因性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，短時(shí)間內(nèi)仍是靜態(tài)平板探測(cè)器和大尺寸動(dòng)態(tài)平板探測(cè)器的主流選擇。不過(guò)從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，探測(cè)器朝著更靈敏、更低噪聲、更高幀速的方向發(fā)展，于是CMOS、IGZO等技術(shù)成為各大廠家研發(fā)的重點(diǎn)。
四大平板技術(shù)(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))
從應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，四種技術(shù)并無(wú)替代關(guān)系，但布局非晶硅技術(shù)的企業(yè)較多，未來(lái)市場(chǎng)潛力巨大的在于性能更優(yōu)的IGZO和CMOS技術(shù)。因?yàn)?，IGZO技術(shù)可以大大提高像素的響應(yīng)速度和掃描速率，主要應(yīng)用于高速、大尺寸動(dòng)態(tài)平板探測(cè)器，如DSA、動(dòng)態(tài)DR等；CMOS 平板分辨率更高，主要應(yīng)用于高幀速率、中小尺寸的動(dòng)態(tài)平板探測(cè)器，如乳腺、牙科、外科、工業(yè)無(wú)損檢測(cè)等。LCD，也就是液晶顯示器，廣泛應(yīng)用在手機(jī)、平板和電視上，成為我們與虛擬世界交互的基礎(chǔ)，這其中，最著名性能最好的是TFT-LCD。TFT-LCD ，即薄膜晶體管液晶顯示屏。TFT的本質(zhì)是開(kāi)關(guān)，即液晶顯示屏的每個(gè)像素都依賴TFT進(jìn)行開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)。九十年代初，TFT技術(shù)的成熟使TFT-LCD迅速成長(zhǎng)為主流顯示器，未來(lái)發(fā)展TFT技術(shù)的目標(biāo)是更大的尺寸和更低的成本。無(wú)論目前廣泛的非晶硅，還是未來(lái)可期的IGZO及柔性探測(cè)器，均基于TFT面板技術(shù)。根據(jù)半導(dǎo)體介質(zhì)，TFT平板探測(cè)器又分為非晶硅/IGZO兩種：TFT平板技術(shù)邏輯(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))所謂非晶硅平板，是指TFT器件的溝道由非晶硅材料制成，并且非晶硅可以淀積在大面積玻璃基板襯底上，具有大面積、工藝成熟穩(wěn)定、普通放射的能譜范圍響應(yīng)好、材料穩(wěn)定可靠、環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)，可同時(shí)滿足靜態(tài)和動(dòng)態(tài)探測(cè)器的需求，是最主流的X射線平板探測(cè)器傳感器技術(shù)。目前，非晶硅技術(shù)已進(jìn)入紅海，幾乎所有的探測(cè)器企業(yè)都生產(chǎn)非晶硅平板，使其更像一個(gè)“日用品”，參數(shù)只是一方面，質(zhì)量和可靠性是更重要，甚至是最重要的。非晶硅探測(cè)器(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))柔性探測(cè)器，是目前比較前沿的X 射線探測(cè)器技術(shù)。所謂柔性探測(cè)器，是指其TFT襯底是柔性基板，即采用薄而柔軟材料（如光學(xué)透明的聚亞酰胺）代替?zhèn)鹘y(tǒng)玻璃基板，制成可形變、可彎折、不易碎裂的柔性平板，具有超窄邊框、輕便、抗沖撞、不易破損等特點(diǎn)。由于柔性基板與玻璃基板存在性能差異，柔性基板探測(cè)器技術(shù)工藝較為復(fù)雜，成本較為高昂，目前僅用于特定的場(chǎng)景，如移動(dòng)醫(yī)療。隨著柔性技術(shù)工藝不斷改善、成本持續(xù)降低，未來(lái)可拓展至更多主流應(yīng)用場(chǎng)景。目前我國(guó)的奕瑞和康眾已推出相關(guān)產(chǎn)品。柔性屏幕(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))非晶硅探測(cè)器，之所以沒(méi)有“一統(tǒng)天下”，反而成為“低端平板”的代名詞，是因?yàn)槠渲旅秉c(diǎn)：電子遷移率只有0.5-1.0cm^2/VS，使其低劑量DQE差，圖像噪聲較大，分辨率較低。于是，另一種IGZO探測(cè)器誕生了，帶來(lái)了更高分辨率和更高刷新率。其實(shí)，更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼f(shuō)法是Oxide TFT，即氧化物TFT。之所以被稱為IGZO，即氧化銦鎵鋅，是因?yàn)镮GZO其中最成功的代表。IGZO平板，同樣屬于TFT技術(shù)平板，只不過(guò)其控制顯示像素驅(qū)動(dòng)由TFT升級(jí)為速度更快的IGZO，這是因?yàn)镮GZO電子遷移率是非晶硅的20到50倍，因此：1）可獲得更高的像素讀出速度和幀率；2）可大大縮小縮小晶體管尺寸，增加像素密度，使圖像分辨率更高，改善低劑量DQE。非晶硅和IGZO像素尺寸對(duì)比(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))
IGZO平板，不僅繼承了非晶硅平板的所有優(yōu)勢(shì)，如易于大面積制造，低成本；還具有更高的性能，如更低噪聲、更高采集速度及更高分辨率，是理想的大尺寸高速動(dòng)態(tài)平板探測(cè)器，可廣泛應(yīng)用在DSA、DRF等X線透視設(shè)備中。在IGZO平板領(lǐng)域，萬(wàn)睿視率先將該IGZO技術(shù)引入并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，我國(guó)的奕瑞也已初步實(shí)現(xiàn)IGZO平板探測(cè)器的量產(chǎn)。CMOS，即互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，是組成芯片的基本單元。CMOS技術(shù)聽(tīng)著很高級(jí)，其實(shí)離我們很近，幾乎所有手機(jī)的攝像頭都是基于CMOS圖像傳感器芯片，與CMOS平板異曲同工。如果說(shuō)制作TFT探測(cè)器像造電視，那么制作CMOS探測(cè)器更像造芯片。因?yàn)?，與非晶硅/IGZO探測(cè)器的玻璃襯底不同，CMOS探測(cè)器的襯底是單晶硅，其電子遷移率是1400cm^2/VS，這是制作晶圓的重要材料。怎么非晶硅、IGZO和CMOS都提及電子遷移率，這么重要嗎？
無(wú)論何種技術(shù)，都希望電子遷移率越快越好。因此，電子遷移率高，單個(gè)晶體管就可以做得更小，使顯示像素更小，圖像空間分辨率更高。
舉個(gè)形象的栗子，如果希望在規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)輸足夠多的煤炭到另一個(gè)城市，如果火車速度慢，就得多軌道多火車同時(shí)運(yùn)輸，顯然這樣非常占地方(空間分辨率低)；如果車速足夠快，單節(jié)小火車也能搞定(空間分辨率高)。所以，“幸好”CMOS探測(cè)器比較貴，否則就沒(méi)其他技術(shù)啥事兒了。非晶硅/IGZO探測(cè)器的襯底是便宜的玻璃或者塑料，而CMOS探測(cè)器的襯底是昂貴的單晶硅晶圓；基于TFT的探測(cè)器可以實(shí)現(xiàn)低溫制備，而基于CMOS探測(cè)器的制備工藝溫度更高更復(fù)雜。
舉個(gè)例子，一臺(tái)65寸的液晶電視才3000多元，而一片Inter i9 CPU（尺寸：37.5mm x 37.5mm）同樣高達(dá)3000多元，一個(gè)20*20cm的CMOS平板的面積是一片i9 CPU的1000多倍。所以，CMOS平板探測(cè)器比較貴，不過(guò)大家都知道貴有貴的好。
所謂CMOS平板探測(cè)器，是指在一塊晶圓上集成光電二極管、尋址電路，以及更重要的放大器(這是與非晶硅/IGZO探測(cè)器的最大區(qū)別)，將信號(hào)放大后再傳輸?shù)酵饷?。因此，具有明顯優(yōu)于非晶硅探測(cè)器的低劑量DQE和更高的采集速度。非晶硅和CMOS信噪對(duì)比(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))
由于單晶硅的電子遷移速率更快，可以在光電二極管旁邊增加放大器電路，將信號(hào)放大后再傳輸?shù)酵饷?，這是CMOS平板與非晶硅或IGZO平板的最大區(qū)別。因此，CMOS探測(cè)器具有明顯優(yōu)于非晶硅/IGZO探測(cè)器的高分辨率、高采集速度、高低劑量DQE。
三種探測(cè)器參數(shù)對(duì)比(轉(zhuǎn)發(fā))
不過(guò)，半導(dǎo)體晶圓尺寸限制，CMOS平板廣泛應(yīng)用的是8寸晶圓，平板尺寸普遍為13*13cm和15*12cm，也可進(jìn)行拼接，不過(guò)工藝較為復(fù)雜。CMOS平板在中小尺寸動(dòng)態(tài)X線設(shè)備應(yīng)用上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，如牙科CBCT、外科C型臂、乳腺機(jī)。在CMOS平板領(lǐng)域，Dalsa和萬(wàn)睿視是目前全球最大的兩家CMOS探測(cè)器制造商，我國(guó)的成都善思微和上海奕瑞掌握該技術(shù)并具備量產(chǎn)能力，江蘇康眾也在研發(fā)中。其中，成都善思微研制了第一款國(guó)產(chǎn)CMOS平板探測(cè)器并已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。成都善思微，北京納米維景分拆成立的探測(cè)器企業(yè)，曾參與靜態(tài)CT專用探測(cè)器芯片及部件的研發(fā)，是一家專注于固態(tài)成像芯片及探測(cè)器模組的高科技企業(yè)，主營(yíng)業(yè)務(wù)包括CMOS平板探測(cè)器、CT探測(cè)器、光子計(jì)數(shù)探測(cè)器等。目前，其CMOS平板探測(cè)器是我國(guó)最領(lǐng)先的，幾乎所有的國(guó)產(chǎn)牙科CBCT廠家都注冊(cè)了其產(chǎn)品。相較于間接轉(zhuǎn)換型X射線探測(cè)器，直接轉(zhuǎn)換型X射線探測(cè)器不需要通過(guò)閃爍體將X線轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，而是在X射線輻照到傳感器材料時(shí)產(chǎn)生電子—空穴對(duì)，因不產(chǎn)生可見(jiàn)光，沒(méi)有光橫向擴(kuò)散影響，具有更高的空間分辨率。其傳感器材料具有較高的原子序數(shù)、較大的X射線吸收系數(shù)和較高的載流子遷移率；且只需要毫米級(jí)厚度就能基本完全吸收百千伏級(jí)的X射線，沒(méi)有任何的延遲或殘影。直接和間接轉(zhuǎn)換對(duì)比(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))
目前，直接轉(zhuǎn)換型X射線探測(cè)器主要包括兩種：以非晶硒材料為代表的能量積分型探測(cè)器，以碲化鎘(CdTe)、碲鋅鎘(CZT)、單晶硅(Si)為代表的光子計(jì)數(shù)探測(cè)器。非晶硒技術(shù)為Hologic獨(dú)有技術(shù)，還在專利保護(hù)期。與非晶硅平板類似，非晶硒平板同樣是基于TFT技術(shù)制成。歷史上，曾有著名的非晶硅和非晶硒之戰(zhàn)。其結(jié)果是，非晶硅探測(cè)器成為了市場(chǎng)主流。之所以非晶硒平板成為“冷門(mén)”，是因?yàn)椋?）硒元素對(duì)X射線的吸收性能差，受熱結(jié)晶會(huì)導(dǎo)致性能衰減，需要進(jìn)一步提高工藝穩(wěn)定性；2）非晶硒探測(cè)器啟動(dòng)偏壓電場(chǎng)高達(dá)數(shù)千伏，會(huì)對(duì)TFT開(kāi)關(guān)造成不可逆的損傷，使得非晶硒探測(cè)器的使用壽命不長(zhǎng)；3）非晶硒平板對(duì)于溫度非常敏感，使用條件也受到了一定限制；4）非晶硒薄膜做不厚，不太適合高能X射線的探測(cè)。乳腺檢查非晶硒技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))目前，在乳腺X射線成像領(lǐng)域，非晶硒幾乎是“王者”，高端乳腺機(jī)基本均采用非晶硒平板；不過(guò)因?yàn)閮r(jià)格原因，也有大量主打早期篩查的高性價(jià)比乳腺機(jī)采用非晶硅平板。此外，在乳腺斷層成像領(lǐng)域，憑借高幀速、高分辨率、高低劑量DQE等性能，CMOS平板成為乳腺TOMO /DBT的更好選擇。光子計(jì)數(shù)探測(cè)器(Photo Counting Detector)，源于高能物理的直接X(jué)光轉(zhuǎn)換技術(shù)，公認(rèn)的下一代X射線成像技術(shù)。與其他基于閃爍體的探測(cè)器不同，光子計(jì)數(shù)探測(cè)器基于半導(dǎo)體材料，其原理是通過(guò)設(shè)置閾值把信號(hào)幅度超過(guò)閾值的光子從低于閾值的暗噪聲中提取出來(lái)，可以消除暗電流導(dǎo)致的假計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的零噪聲；因直接成像避免閃爍體造成的光散射，能實(shí)現(xiàn)更高的高空間分辨率和密度分辨率。此外，相比于積分型探測(cè)器的單色成像，光子計(jì)數(shù)探測(cè)器能實(shí)現(xiàn)射線多能譜采樣點(diǎn)的多色成像，從而具備物質(zhì)分辨能力，未來(lái)X射線成像將逐步從 2D、3D發(fā)展到4D，從黑白發(fā)展到彩色。光子技術(shù)探測(cè)器物質(zhì)識(shí)別能力(來(lái)自互聯(lián)網(wǎng))
CdTe/CZT一直被公認(rèn)為是很有前途的用于硬X射線吸收的半導(dǎo)體材料，能夠有效地吸收10—140 keV范圍內(nèi)的X射線，即使在室溫下也能提供良好的能量分辨率。目前， GPS、萬(wàn)睿視及佳能企業(yè)正致力于光子計(jì)數(shù)探測(cè)器的研發(fā)及布局，研制線陣探測(cè)器或小尺寸面陣探測(cè)器，并應(yīng)用在CT、核醫(yī)學(xué)、乳腺成像、血管成像等領(lǐng)域。如萬(wàn)睿視旗下Direct Conversion（DC）是目前全球最大的CdTe探測(cè)器制造商，其XC-Hydra系列是世界上第一個(gè)使用直接轉(zhuǎn)換技術(shù)的商業(yè)化光子計(jì)數(shù)探測(cè)器。2017年 5 月，科技部發(fā)布《“十三五”醫(yī)療器械科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》，指出：積極發(fā)展探測(cè)器新型閃爍晶體制備技術(shù)，開(kāi)發(fā)基于光子計(jì)數(shù)探測(cè)器的血管減影造影 X 射線機(jī)，爭(zhēng)取在光子計(jì)數(shù)低劑量成像方面達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
目前，西北工業(yè)大學(xué)介萬(wàn)奇教授團(tuán)隊(duì)已開(kāi)發(fā)出高性能探測(cè)器級(jí)CZT晶體及高效率、低成本單晶制備技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備，一舉打破國(guó)外封鎖，并將綜合成本降低50%以上。所生長(zhǎng)的CZT晶體性能已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，并被應(yīng)用在核醫(yī)學(xué)成像、安檢和醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域。此外，深圳幀觀德芯基于單晶硅實(shí)現(xiàn)面陣光子計(jì)數(shù)探測(cè)器量產(chǎn)，極大降低光子計(jì)數(shù)探測(cè)器成本，并應(yīng)用在自家乳腺機(jī)；成都善思微也致力于光子計(jì)數(shù)探測(cè)器的研發(fā)，其創(chuàng)始人及團(tuán)隊(duì)也曾參與多個(gè)早期光子計(jì)數(shù)芯片及探測(cè)器科研項(xiàng)目。CCD傳感器+影像增強(qiáng)器，作為曾經(jīng)非常成功的探測(cè)器技術(shù)，目前仍活躍于外科C型臂中，但本文并沒(méi)有涉及，是因?yàn)樘├灼澮淹．a(chǎn)影像增強(qiáng)器，僅剩佳能還在堅(jiān)持，影增C形臂退出市場(chǎng)，平板C形臂成為主流是大勢(shì)所趨。綜合來(lái)看，非晶硅、IGZO、CMOS、柔性基板、非晶硒等五種技術(shù)適合于不同的應(yīng)用場(chǎng)景：1）非晶硅探測(cè)器，因具有出色的成本優(yōu)勢(shì)，短時(shí)間內(nèi)仍會(huì)是平板探測(cè)器的主流技術(shù)平臺(tái)。2）IGZO探測(cè)器，因采集時(shí)間短，信噪比高等特點(diǎn)，在動(dòng)態(tài)平板上有很大優(yōu)勢(shì)。未來(lái)隨著技術(shù)更趨成熟，IGZO全面替代非晶硅(至少在動(dòng)態(tài)平板領(lǐng)域)，應(yīng)該是大勢(shì)所趨。3）CMOS探測(cè)器，雖然主要應(yīng)用在中小尺寸動(dòng)態(tài)成像領(lǐng)域，但因其高分辨率、高幀速率和低劑量性能，在牙科、乳腺、外科及介入等場(chǎng)合，CMOS平板也是主流技術(shù)平臺(tái)。4）柔性基板探測(cè)器，具有超窄邊框、輕便、抗沖撞、不易破損等特點(diǎn)。不過(guò)目前成本較高，隨著工藝不斷改善，未來(lái)在部分特殊應(yīng)用場(chǎng)景將取代傳統(tǒng)的非晶硅探測(cè)器。5）非晶硒探測(cè)器，因?yàn)楦叩男阅芎统杀荆?strong style=";padding: 0px;outline: 0px;max-width: 100%;box-sizing: border-box !important;overflow-wrap: break-word !important">非晶硒在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍會(huì)繼續(xù)“統(tǒng)治”中高端乳腺機(jī)，直到光子計(jì)數(shù)探測(cè)器普及。不同類型探測(cè)器對(duì)比（轉(zhuǎn)發(fā)）
盡管已有若干基于光子計(jì)數(shù)探測(cè)器的設(shè)備，如GPS的光子計(jì)數(shù)CT原型機(jī)，AB-CT的乳腺CT。不過(guò)因CdTe/CZT晶體價(jià)格過(guò)于昂貴，極大限制了其在醫(yī)學(xué)影像等領(lǐng)域的應(yīng)用及推廣；此外，受限于這種特殊材料晶圓尺寸及制造工藝的良品率限制，單個(gè)光子計(jì)數(shù)探測(cè)器模組一般小于20mm，難以滿足醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域?qū)θ梭w組織的成像需求，目前只能通過(guò)陣列拼接方式構(gòu)成大面積探測(cè)器。
目前，存在一些亟待解決的科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題：1）高質(zhì)量、低成本的CdTe/CZT晶體生長(zhǎng)技術(shù)；2）大尺寸CZT 探測(cè)器的設(shè)計(jì)與制備；3）基于光子計(jì)數(shù)探測(cè)器的整機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用算法的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。
毫無(wú)疑問(wèn)，光子計(jì)數(shù)探測(cè)器是綜合性能最優(yōu)的一種X射線探測(cè)器，具有非常大的應(yīng)用潛力，國(guó)內(nèi)外都在積極探索，讓我們拭目以待。
2015年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《中國(guó)制造 2025》，提出：到2025年，影像設(shè)備等高性能診療設(shè)備70%的核心基礎(chǔ)零部件、關(guān)鍵基礎(chǔ)材料實(shí)現(xiàn)自主保障。其中，數(shù)字化X射線平板探測(cè)器正屬于 “中國(guó)制造 2025”重點(diǎn)發(fā)展的高科技、高性能醫(yī)療和工業(yè)的核心部件。如今，我國(guó)出現(xiàn)了上海奕瑞、江蘇康眾、成都善思微、上海品臻、上海煜影等一批專注于平板探測(cè)器的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)；此外，萬(wàn)東、深圖、安健、幀觀德芯等整機(jī)企業(yè)也基本實(shí)現(xiàn)平板探測(cè)器的自產(chǎn)自用。那么，從平板探測(cè)器角度，國(guó)產(chǎn)與國(guó)際大廠還有哪些差距？帶著這個(gè)問(wèn)題，筆者有幸采訪了CMOS和光子計(jì)數(shù)探測(cè)器領(lǐng)域的專家：1）從關(guān)鍵零部件角度，在非晶硅領(lǐng)域，目前還有些芯片沒(méi)法國(guó)產(chǎn)；在CMOS領(lǐng)域，晶圓目前仍靠國(guó)外流片，一些通用的ADC、FPGA芯片也沒(méi)有實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)；2）從平板性能角度，目前，國(guó)產(chǎn)靜態(tài)平板探測(cè)器與進(jìn)口相差無(wú)幾，但動(dòng)態(tài)非晶硅和CMOS平板還會(huì)有些差距。其實(shí)，我們有信心在性能上做到同等水平，但可能國(guó)內(nèi)客戶還抱懷疑態(tài)度；3）從綜合實(shí)力角度，國(guó)際大廠在平板探測(cè)器領(lǐng)域的深耕已久，目前來(lái)說(shuō)還是非常有優(yōu)勢(shì)的，更多的差距是體現(xiàn)在產(chǎn)品品質(zhì)、可靠性、及供應(yīng)鏈等多維度的綜合實(shí)力上，國(guó)產(chǎn)還在努力縮小差距。經(jīng)過(guò)數(shù)十年發(fā)展，國(guó)產(chǎn)DR憑借高性價(jià)比占據(jù)國(guó)內(nèi)近70%的市場(chǎng)份額，已呈燎原之勢(shì)。這離不開(kāi)國(guó)產(chǎn)整機(jī)廠商的努力，更離不開(kāi)國(guó)產(chǎn)探測(cè)器的崛起。下期，從市場(chǎng)及產(chǎn)業(yè)鏈角度，解析全球X射線探測(cè)器格局、國(guó)產(chǎn)的位置、以及未來(lái)探測(cè)器的需求趨勢(shì)。這是一個(gè)“群雄并起”的時(shí)代。。。
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