談安檢探測器碘化銫輕度受潮后的可逆恢復

劉棟

摘 要：安檢機接收X光進行圖像生成中通用的是碘化銫晶體（CsI），通過對CsI的特性以及結合圖像采集原理和現場實例分析出在輕度受潮情況下可以進行逆向恢復。

關鍵詞：碘化銫；潮解；可逆恢復；節約成本

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.214

0 引言

碘化銫晶體CsI（Na）易潮解，需密封使用。特點是密度大、平均原子序數高，因而對X射線有較高的探測效率。碘化銫晶體沒有解理面、較軟且有一定的可塑性，所以晶體可以制成各種各樣形狀的探測器。安檢機是火車站、汽車站、機場、海關等各個重要關口的旅客隨身行李檢查設備，只有確保了旅客隨身物品不包括不應出現在各種交通工具上的危險物品，才能保證各種交通路線上的安全，因此對于交通運輸過程中尤其是鐵路列車這種大、長、遠交通性質工具上的安全重要性不言而喻。因為碘化銫晶體潮解后肯定會對其本身功能產生影響或完全不能再使用，一旦出現這種現象，會導致安檢機失去原有的檢測功能，交通運輸過程中的危險性也會隨之提高。而由于制作工藝的問題，再加所需材料的稀缺性，導致碘化銫晶體制成的探測器板價格不菲，如若出現探測器板故障，目前的維修流程都是找出哪幾塊受損或受潮，直接進行更換，從而產生大量成本。本文在這里要探討的是安檢機的接受信號模塊用到摻鈉的碘化銫晶體的探測器在輕度受潮后通過細心處理或還可恢復正常。

1 碘化銫（CsI）將X射線轉換成可見圖像原理

碘化銫（CsI）是目前探測器的主要的閃爍材料。閃爍體或熒光體層經X射線曝光后，將X射線光子轉換為可見光，而后由具有光電二極管作用的非晶硅層變為圖像電信號，最后獲得數字圖像。這里以同方威視生產的CX100100TI為例介紹，探測器里的數據傳輸模塊為XDAS V2模塊，其作用是將探測器輸出的微弱電流信號轉換成16bit的數字圖像信號，然后通過外界通信模塊將數據送到上位計算機。整個模塊由兩部分組成：模擬板和XDAS-SP2-01數字板。模塊的輸入為：+7v直流電源、探測器信號、USB格式的控制命令；模塊的輸出為：USB格式的16位圖像數據。

由工作原理圖可見，數據采集系統共由探測器（核心為碘化銫晶體）、模擬板將接收到的X射線經過光電轉換轉化為極其微弱的電流信號，并將此電流信號傳輸至與探測器直接插接的模擬板，并由模擬板的放大電路將電流信號放大后傳輸至數字板，由數字板上A/D轉換后轉化為數字信號，通過L型盒內與其連接的USB CO2模塊直接傳輸至計算機USB接口，并由計算機進行后續的圖像處理。

2 碘化銫晶體本質分析

以CX100100TI為例，探測器晶體分為高、低能兩種，分別用于采集不同能譜的X射線，常規上從形狀上區分，中間凸起較高的探測器晶體為高能探測器晶體，凸起較低為低能探測器晶體。

當有 X 射線入射到 CsI 閃爍發光晶體層時，X 射線光子能量轉化為可見光光子發射，可見光激發光電二極管產生電流， 這電流就在光電二極管自身的電容上積分形成儲存電荷. 每個象素的儲存電荷量和與之對應范圍內的入射 X 射線光子能量與數量成正比。

如果是碘化銫晶體密度疏松、組織不規則，分辨率最高只能達到4～5Lp/mm，且圖像噪聲大，密度低，大多數X射線直接穿過而不能被晶體吸收產生光電效應，使得熒光屏吸收系數降低。吸收系數是影響圖像增強器信噪比的主要因素，吸收系數越低，信噪比越低，所以高密度碘化銫晶體可有效提高圖像增強器的信噪比，減小圖像噪聲。總而言之，碘化銫在X射線接收轉換裝置中發揮轉換作用：是將不可見的X光轉換為可見光。如碘化銫晶體輕度受潮，接收X光后反饋給工控機處理后出來的圖像會全是模糊狀，無法分別各種物體，如重度受潮，則是根本無法將接收的X光轉換成信號再處理成可見圖片輸出。

3 碘化銫晶體潮解分析

筆者在廣州南站經歷過一例典型的CX100100TI探測器內里受潮故障，由于一顆螺絲釘脫落，導致密封圈失去效用，在圖像發生明顯衰減與模糊現象時，打開發現內部已經囤積大約20ml液體。根據絕對濕度的算法，其中的符號分別是 e - 蒸汽壓，單位是帕斯卡（Pa）。

Rw- 水的氣體常數=461.52J（kg K）

T - 溫度，單位是開爾文（K）

m - 在空氣中溶解的水的質量，單位是克（g）

V - 空氣的體積，單位是立方米（m?）

以廣州常溫為25℃為例，蒸汽壓大概為3301.1Pa[摘自《建筑設計資料集（第二版）》]，溫度T=25+273.13=298.13K，由此據公式可以計算出ρw=0.024Pa/kgK·K。

當時根據圖像發生衰減的橫條把與之對應的探測器板取下來，用電吹風熱風檔進行遠距離精心烘干，再晾置30min左右，重新裝入，

機器進行運轉過包、卷軸，包裹圖像顯示恢復正常。

4 結束語

在這里沒有進一步去實踐、討論碘化銫晶體到哪一程度受潮才不可恢復的界限值，因為這對各大交通站點入口檢查包裹的安檢設備來說并不實用，但我們已經得出了在輕度受潮情況下只要及時采取措施阻止進一步受潮完全可以恢復正常使用從而節約因為更換探測器板而產生不菲成本的結論。

參考文獻：

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