1561-5405 10.24151/1561-5405 Proceedings of Universities. Electronics Scientifical and technical journal "Proceedings of Universities. Electronics" Научно-технический журнал «Известия высших учебных заведений. Электроника» 1561-5405 2587-9960 National Research University of Electronic Technology Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" 10.24151/1561-5405-2017-22-6-602-607621.386.832Краткие сообщенияModel for Determination of Optimum Size of a Photo Reading Device CellМодель для определения размера ячейки фотосчитывающего устройстваЖгунев Заур Геннадиевич ЖгуневЗаур Геннадиевич GennadievichZhgunev ZaurZhgunev Zaur GennadievichТатаринова Елена Александровна ТатариноваЕлена Александровна AleksandrovnaTatarinova ElenaTatarinova Elena AleksandrovnaДабагов Анатолий Рудольфович ДабаговАнатолий Рудольфович RudolfovichDabagov AnatoliyDabagov Anatoliy RudolfovichООО «Лаборатория Инноваций МТ», г. Москва, РоссияМосковский физико-технический институт (технический университет), г. Долгопрудный, РоссияЗакрытое акционерное общество «Медицинские технологии Лтд.», г. Москва, Россия602607http://ivuz-e.ru/issues/6-_2017/model_dlya_opredeleniya_razmera_yacheyki_fotoschityvayushchego_ustroystva/http://ivuz-e.ru/download/6_2017_2100.pdf

There is no single concept, in terms of optimizing the diagnostic characteristics of the X-ray detector, to sel ect the photocell size. The reduction of the photocell size allows an improvement of the diagnostic quality, in its turn, providing a sufficient level of the contrast and the distinguishability of objects requires an increase of illumination, also depending on the area, which is not always possible due to the dose loading limitations. The model of the process of converting the X-ray radiation into an image, taking into account the effect of the photocell size on the transformation result, has been proposed. During the optimization process the parameters of the photocell the influence of all converter stack elements was taken into account, including the thickness of the oscillator in order to balance the brightness and contrast, the losses in the passage of the image through the protective fiber optic plate to account for the overall noise spectrum, the filling factor of the photocell, which has a significant effect upon image blurring. The model, representing the linear calculation of the frequency-contrast characteristic and the quantum efficiency at different values of the photocell size, has been obtained. Such dependence makes it possible to determine the photocell optimum size from the point of view of achieving certain values of the frequency-contrast characteristic. It has been shown that in accordance with the technical requirements of the project the maximum permissible size of the photocell is 140 μm, and its optimum value lies in the range fr om 60 to 70 μm. In determining this range the dependences, obtained for the simulation of the detected quantum efficiency, also, have been used. The proposed model permits with the high extent of reliability to specify the key parameter of the photo-reading unit of the X-ray-sensitive panel - the photocell size.

Единой концепции по выбору размера фотоячейки с точки зрения оптимизации диагностических характеристик рентгеновского детектора пока не существует. Уменьшение размера фотоячейки позволяет улучшить диагностические качества, в свою очередь, обеспечение достаточного уровня контрастности и различимости объектов требует увеличения освещенности, также зависящей от площади, что не всегда возможно из-за ограничений по дозовой нагрузке. Предложена модель процесса преобразования рентгеновского излучения в изображение, учитывающая влияние размера фотоячейки на конечный результат преобразования. При оптимизации параметров фотоячейки учитывалось влияние всех элементов преобразовательного стека, в том числе толщина сцинтиллятора для соблюдения баланса между яркостью и контрастом, потери при прохождении изображения через защитный оптоволоконный массив для учета общего спектра шумов, коэффициент заполнения фотоячейки, который оказывает существенное влияние на размытие изображения. Модель представляет собой линейное вычисление частотно-контрастной характеристики и детектируемой квантовой эффективности при различных значениях размера фотоячейки, что позволяет определить оптимальный размер фотоячейки с точки зрения достижения определенных значений частотно-контрастной характеристики. Показано, что в соответствии с техническими требованиями проекта максимально допустимый размер фотоячейки 140 мкм, а его оптимальное значение от 60 до 70 мкм. При определении данного диапазона использованы полученные при моделировании зависимости для детектируемой квантовой эффективности. Предложенная модель позволяет с высокой степенью достоверности задать ключевой параметр фотосчитывающего узла рентгеночувствительной панели - размер фотоячейки.

фоточувствительная ячейкаКМОПквантовая эффективностьчастотно-контрастная характеристикадетектируемая квантовая эффективность 50 μm pixel pitch wafer-scale CMOS active pixel sensor x-ray detector for digital breast tomosynthesis / C. Zhao, A.C. Konstantinidis, Y. Zheng et al. // Physics in Medicine and Biolo-gy. – 2015. – Vol. 60. – No. 23. – P. 8977–9001.Vedantham S., Karellas A., Suryanarayanan S. Solid-state fluoroscopic imager for high-resolution angiography: Parallel-cascaded linear system analysis // Med. Phys. – 2004. – Vol. 31. – P. 1258–1268.Empirical and theoretical investigation of the noise performance of indirect detection, ac-tive pixel flat-panel imagers (AMFPIs) for diagnostic radiology / J.H. Siewerdsen, L.E. An-tonuk, Y. El-Mohri et al. // Med. Phys. – 1997. – Vol.24. – P. 71–89.Hejazi S., Trauernchit D.P. System considerations in CCD-based x-ray imaging for digi-tal chest radiography and digital mammography // Med. Phys. – 1997. – Vol. 24. – P. 287–297.Jain A., Bednarek D.R., Ionita C., Rudin S. A theoretical and experimental evaluation of the microangiographic fluoroscope: a high-resolution region-of-interest x-ray imager // Med. Phys. – 2011. – Vol. 38. – P. 4112–4126.Tward D.J., Siewerdsen J.H. Cascaded system analysis of the 3D noise transfer charac-teristics of flat-panel cone-beam CT // Med. Phys. – 2008. – Vol. 35. – P. 5510–5529.