闪烁体应用（一）：X射线成像

高性能X射线闪烁体（Scintillator）是X射线成像系统的核心组件，其主要作用是将X射线信号高效转换为可见光，从而被探测器接收并生成清晰影像。在医学上，闪烁体是核医学影像设备比如X光、CT等检查设备的核心部件。同时，在行李安检、集装箱检查、大型工业设备无损探伤、石油测井、放射性探测、环境监测等领域，闪烁体都发挥着不可替代的作用。

闪烁体主要分为两类，无机闪烁体和有机闪烁体。无机闪烁体由掺杂激活剂的无机盐晶体构成，典型代表包括碘化钠、碘化铯等 ，无机闪烁体的高密度与抗辐射性优异，光产额一般也较高。‌有机闪烁体，主要以苯环结构为主的芳香族碳氢化合物为主，如蒽、茋、塑料闪烁体等，部分新型材料发光机制为聚集诱导发光（AIE）或热激活延迟荧光（TADF）。有机闪烁体易于制成各种不同形状，可应用于柔性X射线成像。

在闪烁体成像测试中，通常采用间接成像的方法。在间接X射线成像中，X射线作为激发辐射源， CMOS相机作为检测器。我们将待成像的样品放置在闪烁体前，经过样品吸收并透射的X射线就会照射到闪烁体上，闪烁体把X射线能量转变成光子释放出来，*后被相机捕捉到样品的成像。

图1. X射线成像示意图

       卓立汉光的OmniFluo960-XrayP专为X射线辐射发光测试而设计，可提供包括X射线成像在内的全套闪烁体荧光测试解决方案。仪器设计满足国标《低能射线装置放射防护标准》的辐射防护要求（GBZ115-2023），并可提供计量院的检测报告，充分保证操作人员的安全问题。

图2.  OmniFluo960-XrayP X射线成像实测示例

X射线成像效果可用图像空间分辨率来进行评价，其中线对法和调制传递函数法是两种常用的表征方法。

线对法（Line Pairs）

线对是摄像领域中表示分辨率的专用名词，指成像平面1毫米内能分辨的黑白线对数量，单位记作lp/mm，能分辨的线对数越多，则表明成像分辨率越高。图3为OmniFluo960-XrayP 使用商用闪烁体YAG:Ce对分辨率卡进行成像的结果。图中可看到，该闪烁体成像分辨率可达到30lp/mm，成像性能优异。

图3 YAG:Ce成像分辨率测试

调制函数法（Modulation Transfer Function，MTF ）

在数字图像处理中，MTF（Modulation Transfer Function）是衡量图像细节失真的重要指标。而倾斜边缘计算方法是一种用于测量MTF的常用技术，它通过分析图像中的边缘来评估图像的清晰度和细节。通常先拍摄高纯度铅片的锋利边缘（图4A），然后用倾斜边缘法计算MTF传递函数。倾斜边缘法的算法流程如图4B。首先获取倾斜边缘的边缘扩散函数(ESF)，然后求导得到对应的线扩散函数(LSF)，*后傅里叶变换得到MTF。MTF 曲线的横坐标一般是 cycle/mm 或者 linepair/mm，纵坐标反映对比度传递特性的像/物方调制度的比值。

图4. （A）Pb片边缘成像（OmniFluo960-XrayP拍摄）；（B）MTF算法流程

当我们需要在严苛的温度环境中进行X射线成像时，闪烁体在不同温度下的成像效果也需要充分考虑。卓立汉光也可为变温X射线成像提供解决方案。如图5所示，我们在OmniFluo960-XrayP专门为变温X射线成像设计了耦合结构，并且得到了很好的测试结果。