碘化铯（CsI）中的铯最高原子序数为55，K吸收边缘为50.2，铯因为是高原子序数，故具有高X线接收和可视光子产量，它是X线探测器的最佳选择材料。

X线探测器上使用的碘化铯闪烁晶体都采用空心柱状结构，这是一种通过特殊工艺培育出来的类似光纤束的微晶柱结构（也称针状结构）。碘化铯电闪烁体的单根晶体直径为6～10µm，高度为300～500µm，呈柱状紧密地排列在一起，针柱晶体外表面由重元素铊包裹以形成可见光波导减少漫射。

碘化铯晶体的X射线吸收系数是X射线能量的函数，随着X射线能量的增高，材料的吸收系数逐渐降低，材料厚度增加吸收系数升高；在常规诊断X射线能量范围内，碘化铯材料具有优于非晶硒材料及其他X射线荧光体材料的吸收性能。

结构化碘化铯晶体CsI∶Tl，通过创造适宜的条件使CsI∶Tl材料晶体沿着垂直于基底的方向生长，成为相互独立的直径仅为几微米的柱状晶体，晶体的长度可达毫米量级，从而形成类光纤结构。入射X射线激发闪烁晶体产生可见光，其中小于波导全反射角的部分将沿着波导的方向直达探测器表面；大于全反射角的部分，将通过在邻近晶体表面的多次反射，最终进入全反射角而到达探测器表面。

在碘化铯晶体中掺入其他物质可以调整发光光谱的波长范围，碘化铯掺钠形成CsI∶Na晶体，主要激发出蓝光（波长范围为430～750nm，主波峰在430nm的可见光），多用在X线影像增强器或核粒子检测器中。碘化铯掺铊形成CsI∶Tl闪烁晶体，主要激发出蓝绿光，CsI∶Tl因其发光谱与非晶硅接收光谱灵敏度构成良好的光谱响应匹配关系，已经被大量应用于医用X线平板探测器。CsI∶Tl晶体具有轻微的吸湿性和易潮性需要控制使用环境。

碘化铯闪烁体具有光能转换和光导管的双重功能，即碘化铯晶体既能将X线转换为可见光，又能引导荧光沿垂直的方向直接传送到光电探测器。当X线穿过人体投射入碘化铯闪烁晶体层，在瞬间激发出与入射线强弱相对应的荧光，荧光在晶体内会沿着碘化柱状导管所构成的光路垂直照射到硅板上的信号检测单元；部分在方向向上的荧光在遇到反射界面后会形成全反射/折射，绝大多数荧光沿着光路投射到硅板上的信号探测单元；仅极少数荧光会在晶体沿横向动，不能形成信号。

研究表明，被吸收的X线光子在CsI∶Tl晶体中以每1kVp能量转换为45个可见光光子的高转换率加之有光反射层，CsI∶Tl可将被射线激发产生的可见光信号的50%以上传输到光电二极管接收面。晶体中产生的可见光波长均在540nm附近，十分接近a-Si光电二极管的最佳响应波长（560nm左右）。碘化铯晶体通过光电效应（photoelectric effect）吸收不同能量的X线量子，当X线量子将能量传送给碘化铯晶体的原子时，每个X线量子都被转化为若干个可见光量子，碘化铯晶体也具有良好的X射线-电荷转换特性，单个X射线光子可产生800～1000个光电子，掺入铊CsI激发出550nm的光，正是非晶硅光谱灵敏度的峰值，因而碘化铯晶体具有高的转化能力。

以铝板或碳板为上层面板，起到固定和保护作用。

是一层白色的反光膜，作用是保证可见光在晶体内形成全反射，以减少光能损失，提高X线利用率。

CsI闪烁体层的厚度为400～500µm其输出开口界面紧密地覆盖在微电极板表面。由于制造工艺的差别，闪烁晶体层有整板结构与多板拼接结构（也称转面结构）的差别，多板拼接所存在的缝隙和图像的背景均匀性由后处理软件技术弥补，CsI闪烁体层的作用是吸收X线并将X线能量转换为荧光。

根据使用需要制作成不同面积的非晶硅光电二极管像素矩阵，矩阵上的每个光电二极管与TFT元件作为一个像素单元。探测元阵列的作用是捕获可见荧光并转换为电信号。

采集信号读出电路由放大器、多路A/D转换器和相应控制电路等组成。信号处理电路读出每个像素产生的电信号，并量化为数字信号，传送到计算机进行处理。

玻璃板基板为支撑层，起支撑和保护作用。

Trixell平板探测器分别以Trixell 4600/4700/4800命名，采用拼接板。其中Trixell 4600有效成像面积为43cm×43cm，像素尺寸143µm，像素矩阵为3001×3001，能适合人体各部位的X线摄影检查，是目前全世界应用最多的平板探测器；Trixell 4600探测器基本结构为CsI：Tl+a-Si+TFT，主要由保护层、闪烁体层（X线转换层）、光电转换层、读出控制层、支持层等组成。当X线入射到CsI闪烁发光晶体层时，X线光子能量转化为可见光光子发射，可见光激发光电二极管产生电流，此电流就在光电二极管自身的电容上积分形成储存电荷。每个像素的储存电荷和与入射X线光子能量与数量成正比。

Paxscan 4343R探测器采用非拼接整板的基板，结构包括闪烁体、非晶硅阵列、专用集成电路板和信号读出电路等。采用高度为500µm的CsI作为闪烁体，将穿透成像目标物的X射线转化为可见光。金属-绝缘体-硅结构的非晶硅阵列将可见光信号转化为电信号。通过逐行驱动的方式读出采集的电信号，经双采样、放大、模数转换等处理后，获得14bit的数字图像处理，再通过千兆以太网传送到图像工作站进行图像后处理、储存、显示等。

新技术运用 ①电荷势阱像素技术：即像素由TFT电路转移到非晶硅背面，用上下布局的方式代替传统的平面布局方式，使光电二极管的感光面积布满整个像素单元，填充系数达100%；②双TFT控制技术：即将读出电路和复位电路分离，可以充分地对存储图像电子信号的电荷势阱单元进行充放电；③保护环技术：即可以隔离信号采集噪声，避免相邻像素信号的串扰，有效地提高X射线图像的信噪比；④Venus 5 ASIC控制技术：即根据曝光剂量的大小，动态调整信号增益的变化，提供三路增益控制电路，可以有效地提高FPD的动态范围。

硫氧化钆晶体是一种高性能感光稀土络合物早年用于X线摄影增感屏。硫氧化钆晶体层可达到14lp/mm的静态空间分辨率。佳能公司CXDI-40G平板探测器的硫氧化钆晶体结构是主支架的硫和两个Gd原子并采用双键结合，保证了硫氧化钆荧光体的耐久性以及稳定性。钆的最高原子序数为64，K吸收边50.2，具有高X线吸收率。硫氧化钆掺铽（terbium，Tb形成Gd ₂O ₂S：Tb晶体，Gd ₂O ₂S：Tb晶体吸收X线后主要激发出蓝绿色荧光，波长范围350～700nm，主波峰在545nm。硫氧化钆晶体具有稳定的化学结构，具有宽广的温度、湿度适应范围，对环境条件要求不严格。

Canon CXDI-50G平板探测器的主要特点：探测器为非晶硅无缝拼接的整板，有效成像面积为36cm×43cm，探测器设计寿命为65万次；整体设计为一个独立的组件，具有相对独立的移动性，探测器与控制台的连接采用7M的信号线，可以根据临床要求可以任意摆放位置和角度，适应临床的各种需要；结构上使用高强度的镁合金骨架结构，外壳使用高强度的碳纤维，周边采用橡胶材料，防震层和抗压设计能承重150kg，能有效吸收移动和撞击过程的能量，从而保护探测器的内部结构；硫氧化钆涂层具有非常稳定的物理、化学性能，环境温度、湿度适应范围广，从而使用环境要求较低；低能耗、低产热、高密度的集成电路简化散热设计，从而减小了平板探测器的体积，CXDI-50G重量仅4.8kg；具有移动性，Canon CXDI-50G与移动X线机组合构成移动DR；完全支持DICOM3.0协议；Canon CXDI-50G 可用于传统X线机改建为DR。

1. 非晶硅X射线平板探测器是一种以非晶硅光电二极管阵列为核心的X射线影像探测器。在X射线照射下探测器的闪烁体或荧光体层将X射线光子转换为可见光，而后由具有光电二极管作用的非晶硅阵列变为图像电信号，通过外围电路检出及A/D变换，从而获得数字化图像。由于其经历了X射线-可见光-电荷图像-数字图像的成像过程，通常也被称作间接转换型平板探测器。

2. 非晶硅平板X射线探测器成像的基本过程 位于探测器顶层的碘化铯闪烁晶体将入射的X射线图像转换为可见光图像；位于碘化铯层下的非晶硅光电二极管阵列将可见光图像转换为电荷图像，每一像素电荷量的变化与入射X射线的强弱成正比，同时该阵列还将空间上连续的X射线图像转换为一定数量的行和列构成的点阵式图像。点阵的密度决定了图像的空间分辨率；在中央时序控制器的统一控制下，居于行方向的行驱动电路与居于列方向的读取电路将电荷信号逐行取出，转换为串行脉冲序列并量化为数字信号。获取的数字信号经通信接口电路传送至图像处理器从而形成X射线数字图像。

3. 非晶硅平板探测器的X线成像的基本原理 整个X线成像过程可大体上分为两步进行。第一步，入射的信息X线光子通过某种发光荧光体物质转换为可见光信息，再定向传送到大面积非晶硅探测器阵列，完成信息X线的能量转换和传导过程；第二步通过大规模集成非晶硅光电二极管（TFT）阵列将可见光信息转换形成信息电荷，然后由读出电路放大、A/D转换形成数字信号，传送到计算机运算后形成可显示的数字图像。

4. TFT的工作原理 在发光晶体层的下面紧贴着由非晶硅（amorphous silicon，a-Si）加TFT阵列组成的像素矩阵，像素矩阵以非晶硅光电二极管（photodetectors为基本单位，每个光电管就是一个像素。根据成像分辨率的要求，每个像素从70～200µm不等。目前非晶硅光电二极管采用PIN结构和MIS结构两种方式，PIN结构是P区和N区之间夹一层本征半导体（或低浓度杂质的半导体）构造晶体二极管；MIS（metal insulato semiconductor）结构是用金属-绝缘体-半导体构造晶体二极管。它们共同的特点是结电容小、响应速度快探测效率高。能通过光耦合高效地接收可见光，并将可见光信号转换为电荷信号，在光电二极管的电容上形成储存电荷。阵列中的每个像素所储存的电荷量与对应空间位置上的X线能量量成线性比例关系。

5. TFT工作基本流程 在像素读出期间被选中的行驱动线产生一个相对于列电位的负脉冲，这时开关二极管SD导通，将光电二极管电容充电；行驱动脉冲结束后则两只二极管均处于反偏状态，电容将维持在充电状态；当有X射线照射时，其产生的光电荷将电容放电；下一次行驱动脉冲到来时，再次对光电二极管电容冲电，充电电荷的数量与光电荷的数量相对应，探测器通过检出每一像元的充电电荷量而获取图像信息由于光电二极管电容不可能被完全充电，导致惰性和弱信号时线性变差。因此，在实际的探测器工作时增加了预置脉冲和背景可见光复位过程，以改善探测器性能。

6. 探测器的外围电路由时序控制器，行驱动电路读出电路，A/D转换电路、通信及控制电路组成。在时序控制器的统一指挥下行驱动将像元的电荷逐行检出，读出电路由专用低功耗CMOS模拟集成电路构成。主电路板上包含的A/D转换电路将脉冲信号转换为14bit数字信号，并通过数字接口发送到图像处理器。

7. 硫氧化钆平板探测器的工作原理 X线透过人体后，经硫氧化钆荧光体转化为可见光，再经过MIS型探测器进行光电转换产生电子，经过驱动电路、读出电路，汇集电子流传送到控制系统，经计算机重建处理，得到数字图像。