Aula 8 - DR

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Aula 8
Detectores DR
Conversões
• Indireta:
• Feita com um material cintilador que converse a radiação 
incidente em luz e posteriormente é convertida em sinal elétrico.
Tecnologias:
CCD (Charge-Coupled Device)
CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)
Adaptações
Intensificador 
de imagem/CCD CCD CMOS
Lentes Óticas
Novas Tecnologias
Iodeto de césio (CsI)/ 
Silício Amorfo(a-Si)
Selênio Amorfo (a-
Se)
Indireta Direta
CCD e CMOS
• Sigla para "dispositivo de carga acoplada", o CCD é um chip de silício 
que usa capacitores para converter a luz em carga elétrica. O sinal 
elétrico é transportado para fora do sensor, amplificado e convertido 
em valores digitais. O CCD tem melhor desempenho em pouca luz.
• Sigla para "semicondutor de óxido metálico complementar", o CMOS 
é um sensor eletrônico baseado em fotodiodos e transistores. Os 
pixels do CMOS têm amplificadores para o sinal elétrico, que é 
convertido em valores digitais antes de sair do sensor. O CMOS é mais 
eficiente e rápido que o CCD, e consome menos energia
CCD
• Funcionamento: No sensor CCD, os fótons que incidem no chip geram 
cargas elétricas que são acumuladas em cada pixel do sensor. Essas cargas 
são transferidas sequencialmente (em cascata) até uma saída de leitura, 
onde são convertidas em um sinal digital.
• Vantagens: Os sensores CCD possuem alta sensibilidade e baixa presença 
de ruído, o que proporciona imagens de alta qualidade com menos 
interferência e boa nitidez.
• Desvantagens: Como as cargas precisam ser transferidas para um único 
ponto, a leitura de dados do CCD é mais lenta e consome mais energia. Além 
disso, os CCDs são mais caros de produzir, o que pode impactar o custo do 
equipamento.
• Aplicação em Radiologia: Sensores CCD são comuns em equipamentos que 
exigem alta resolução e precisão de imagem, como mamógrafos e sistemas 
de fluoroscopia de alta qualidade.
CMOS
• Funcionamento: No sensor CMOS, cada pixel possui seu próprio circuito de 
leitura individual, permitindo que os sinais sejam convertidos em dados 
digitais diretamente em cada pixel, sem a necessidade de transferência para 
uma única saída.
• Vantagens: O sensor CMOS é mais rápido na leitura de dados, consome 
menos energia e é mais barato de fabricar. Isso permite a construção de 
sistemas de imagem mais acessíveis e eficientes, além de possibilitar uma 
leitura mais rápida da imagem.
• Desvantagens: Sensores CMOS costumavam apresentar mais ruído de 
imagem em comparação aos CCDs, embora avanços tecnológicos tenham 
reduzido essa diferença em modelos mais recentes.
• Aplicação em Radiologia: Por sua eficiência de custo e velocidade, sensores 
CMOS são muito usados em radiografia digital e outros sistemas que 
requerem imagens rápidas e de boa qualidade.
Flat Panel
• Essa tecnologia consiste em uma camada fluorescente que libera 
fótons de luz proporcionalmente à intensidade dos fótons da radiação 
incidente. Estes fótons de luz são detectados por uma matriz de 
fotodiodos implantado sobre uma camada de silício amorfo (a-Si), 
onde cada fotodiodo representa um pixel. As cargas elétricas geradas 
dentro de cada fotodiodo são lidos por uma matriz ativa de TFT. Um 
fotodiodo e um transistor estão situados por trás cada pixel.
• Graças ao número atômico e à espessura da camada fluorescentes 
(CsI, Gd2O2S, CdWO4), que pode chegar a algumas centenas de 
microns, este tipo de detector pode ser utilizado para aplicações que 
utilizem energias até 1 MeV. A utilização com maior energia exige 
precauções (a proteção da chapa eletrônica por blindagem). 
TFT
• Transistor de filme fino
• Faz a conversão dos elétrons em sinal.
Processo de 
Cintilação
• O processo de cintilação introduz o risco de degradação 
da imagem devido à dispersão da luz visível, podendo 
gerar uma “penumbra adicional”. Os detectores atuais 
utilizam um sistema cristalino que age como um guia de 
luz, propiciando uma redução da luz espalhada. 
Flat Panel de Conversão Direta
• Essa tecnologia consiste em um camada fotocondutora
principalmente em selênio amorfo (a-Se), que libera cargas 
elétricas proporcional ao fluxo de fótons incidentes. Elétrons 
migram para a superfície do fotocondutor direcionados por um 
campo elétrico. A coleta das cargas e da leitura de cada eletrodo 
é realizada por uma matriz ativa, constituída por uma fina camada 
de transistores com efeito de TFT (Thin Field Transistor).
• As cargas coletadas pela matriz está localizada exatamente 
abaixo da influência do campo elétrico aplicado 
perpendicularmente ao plano da chapa, o que confere a este tipo 
de detector uma boa resolução espacial limitado pelo tamanho 
da matriz TFT. 
Campo 
Elétrico
Elétrons
Eletrodo
Camada 
de selênio
Elementos 
detectores TFT
Substrato 
de vidro
+
-
Campo 
Elétrico
Raios X
Elétrons
Eletrodo
Camada 
de selênio
Elementos 
detectores TFT
Substrato 
de vidro
+
-
Flat Panel Detecção direta
• Por outro lado, o selênio utilizado como material de detecção é
um material muito frágil, funcionando a temperaturas entre 5 e
50° C. Estas características impõem severas restrições nas
condições de armazenagem e de utilização de detectores.
• Sistemas de matriz utilizando outros materiais semicondutores
(CdTe, HgI2, PbI2) estão em estudo para abranger uma maior faixa
de energia.
Conversão indireta com CsI (DR baseada em a-Si)
• Boa absorção de raios X
• Boa resolução (com CsI de alta resolução)
• Não necessita de alta tensão
• Necessita de placas dedicadas de a-Si com fotodiodos
• Sinal: tipicamente 1000 elétrons por fóton X (300 elétrons na mamografia)
• Ruído: menor comparado ao Se.
Conversão direta com Se (DR baseada em a-Se)
• Moderada absorção de raios X
• Excelente resolução (mas com perda de bordas em ângulos inclinados)
• Necessita de alta tensão (10 kV)
• Sinal: tipicamente 1000 elétrons por fóton X (250 elétrons na mamografia)
• Ruído: maior comparado ao CsI
• a-Se é sensível à temperatura ( 45 ºC)
Para grandes áreas → a-Si; para pequenas áreas → a-Se