- 儀器介紹 -
24.Jul.2013
X-ray影像 穿透式X-Ray檢測器及準直器硬體差異介紹【更新日期: 2023/12/19】
【更新日期: 2023/12/19】
前篇文章（穿透式X-Ray光管硬體差異介紹）中，我們提到了穿透式X-Ray中光管的差異所帶來的影響，這篇我們來談談檢測器以及準直器的不同到底會造成那些差異。檢測器(Detector)是接收X-Ray的地方，不同的檢測器所產生出來的成像結果也有很大的影響，而準直器則是會影響到是否有背景雜訊的干擾。
前篇文章（穿透式X-Ray光管硬體差異介紹）中，我們提到了穿透式X-Ray中光管的差異所帶來的影響，這篇我們來談談檢測器以及準直器的不同到底會造成那些差異。檢測器(Detector)是接收X-Ray的地方，不同的檢測器所產生出來的成像結果也有很大的影響，而準直器則是會影響到是否有背景雜訊的干擾。
X-Ray射線由X-Ray Tube產生後，照射到樣品上，依據樣品不同的X-Ray射線吸收特性，成像在檢測器上會出現不同的灰階程度，X-Ray射線會依據樣品的材料、密度、厚度….等等原因所影響，當穿過樣品的X-Ray越多時成像越偏淺色，穿過的越少成像的顏色越深；舉例來說，在IC封裝中最常用的是金線，隨著cost down的狀況，開始使用銅線來取代金線，當然銅線還是有一些問題存在，當我們在檢測銅線與金線時，可以看到因為銅線的吸收特性較低，所以呈現出來偏向淺色，在缺陷判斷時比較不同意清楚的看的到，這時候可以選擇比較高階的檢測器讓對比更明顯，這就是檢測器不同帶來的影響與差異，接下來我們就根據檢測器以及會影響成像的原因來進一步探討。
一般檢測器大致上分為兩種，影像增強檢測器(Image Intensifier Detector) 及平板檢測器(Flat Panel Detector)，而另一個會影響成像的就是準直器(Collimator)，後面就針對這兩部分進行說明。
一、 影像增強檢測器(Image Intensifier Detector)
影像增強是將X-ray轉換成可見光的影像，再利用光電陰極轉換成電子影像，光電子在陰極、聚焦電極及陽極共同形成的電子透鏡作用下聚焦、加速、衝擊，最後形成縮小&倒立並提高電子密度導致電子訊號加強。最後電子訊號再轉換成可見光型態，並透過CCD-Camera將影像擷取出來。一般影像增強檢測器多應用在比較早期的X-Ray系統，或是高功率的X-Ray上，因為鍛造、鑄造...等等金屬工件在檢測時主要的斷裂以及孔洞通常都比較大，不需要太高解析度的平板檢測器，而且早期都使用圖像強系統。
二、 平板檢測器(Flat Panel Detector)
隨著電子產品的零件越做愈小過去的微米等級的設備已經不敷使用，漸漸改用奈米等級的X-Ray設備，並將檢測器由傳統的影像增強檢測器改為平板檢測器，因為平板檢測器帶來更高對比、更高解析度，對於微小的樣品分析的幫助非常大；尤其IC封裝廠更是因為微型IC的發展，過往的微米等級基本上已經無法支援到現在的微型IC的檢測，尤其3D IC以及模組化的堆疊IC更是需要搭配CT的電腦斷層進行分析，所以平板檢測器幾乎已經勢不可擋了。平板的原理比較簡單，利用直接能量轉換的方式，由於非晶硒是一種光電導材料，因此經X射線曝光後直接形成電子-空穴對，產生電信號，通過TFT(Thin Film Transistor array)檢測陣列，再經A/D轉換獲得數位化圖像，這種方式有效的提高了解析度、解析度並增強對比能力，而這種技術也將是未來工業X-Ray的趨勢。
再清楚的瞭解兩種檢測器的作用原理以及優點，我們可以根據這兩種檢測器之間的差異做一份比較分析的圖表
三、 檢測器差異比較
再清楚的瞭解兩種檢測器的作用原理以及優點，我們可以根據這兩種檢測器之間的差異做一份比較分析的圖表
影像增強檢測器 |
平板檢測器 |
|
|---|---|---|
| 重量 | 重 | 較輕 |
| 放大倍率 | 較高 | 較低 |
| 價格 | 較低 | 較高 |
| 對比效果 | 差 | 好 |
| 檢測面積 | 小 | 大 |
| 影像完整性 | 影像邊框會出現弧度(校正後可排除) | 影像完整 |
| 使用光管電壓 | 所需電壓可小一點 | 所需電壓會比較高 |
| 加強訊號 | 有 | 無 |
| 恒溫技術 | 無 | 有 |
四、 準直器
準直器一般是在控制X-Ray射出的光束大小以及X-Ray射出的量，在穿透式X-Ray的設計中可以利用Collimator針對樣品的大小進行調整，控制X-Ray不要照射到其他的雜訊，這樣可以有效的降低一些其他物質造成的灰階差異，透過collimator的影響將導通孔旁邊缺陷照射出來。
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