ccd在x射线直接探测中的应用

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1、第5卷第6期信息与电子工程Vo1．5，No．62007年12月INFORMATIONANDELECTRONICENGINEERINGDec．，2007文章编号：1672-2892(2007)06-0462-05CCD在X射线直接探测中的应用代荣(中国工程物理研究院流体物理研究所，四川绵阳621900)摘要：在分析常用X射线闪光透视技术、电荷耦合器件(CCD)感光成像原理及其高能粒子探测应用的基础上，相对于通常的转换屏耦合CCD间接记录法，采用自行设计的RJ2421AB0PB型CCD感光成像电路，配合图像采集卡和计算机组成实验系统，对不同管电压的X光机所产生的射线进行

2、直接探测成像实验，得到了CCD的直接响应图像，从而分析出CCD对不同能量的X射线光子的响应特性和辐射损伤评估，验证了直接探测技术的可行性，并给出了目标物体的局部闪光透视图像。关键词：X射线；直接探测；电荷耦合器件；响应图像；透视图像；响应特性中图分类号：TB867文献标识码：AApplicationofCCDinDirectX-rayDetectionDAIRong(InstituteofFluidPhysics，ChinaAcademyofEngineeringPhysics，MianyangSichuan621900，China)Abstract：Thecomm

3、onmethodsofXphotograph，imagingprinciplesinpixelsandapplicationsofChargeCoupledDevices(CCDs)inenergeticparticledetectionareanalyzed.ComparedtoindirectdetectingwayofCCDcouplingwithtransformationscreens，usingtheself-designedimagingsystemmadeoftheCCDchipRJ2421AB0PBandtheimagecapturecardint

4、hecomputer，todetectXraysemittedbyX-raymachinesofdifferenttubevoltages，thedirectrespondingimagesofCCDtoXraysofdifferentenergylevelsareobtained.Itsrespondingcharacteristicsandestimationofradiationdamagesareanalyzed，sothatthefeasibilityofdirectdetectiontechniqueisconfirmed.TheflashX-radia

5、tionimagesofpartofagivenobjectareshownaswell.Keywords：Xphotograph；directdetection；ChargeCoupledDevices；respondingimage；perspectiveimage；respondingcharacteristics1引言在工业生产和科学研究，尤其是爆轰波与冲击波的武器物理研究中，X射线闪光透视技术是检测装置整体工作过程的有效手段。受射线源尺寸所限，为保证透视图像具有良好的信噪比(清晰度)，要求所使用的图像记录介质具有相应的高灵敏度。传统的透视图像记录方法是利用

6、感光胶片先将X光子转换为可见光或电子，再进行记录，动态范围较小，一般无法进行选择和连续记录触发事件。目前，较常用的还有利用转换屏耦合CCD间接记录，使用较厚(厘米量级)[1]的可见光转换屏，因为经过反射镜和透镜组等多重中间环节，进一步提高空间分辨力的潜力较差。由于CCD易受射线损伤，故处于辐照区域外，但这也意味着要求其对射线要有较高的灵敏度。早在20世纪80年代初，一些从事高能粒子物理实验的研究人员就试图利用CCD器件的高灵敏度来研制高能粒子径迹探测器，到90年代中期已经研制成功。例如，美国斯坦福大学直线电子对撞机的顶点探测器、欧洲核子中心的LEP及LHC对撞机、德

7、国的DESY、日本的KEK以及设计中的Next-generationLinearCollider均采用阵列CCD组建顶点探测器来直接记录高能[2]粒子在空间的飞行径迹。这里介绍将CCD用于直接探测X射线，采用RJ2421AB0PB型普通商业级CCD芯片，通收稿日期：2007-06-08；修回日期：2007-07-05基金项目：中国工程物理研究院流体物理研究所科研基金课题(032400)第6期代荣：CCD在X射线直接探测中的应用463过自行设计的CCD感光成像系统，在不同管电压的X光机所发射线照射下，进行了一系列用CCD直接探测记录X光子的实验，通过对响应图像的数