谈安检探测器碘化铯轻度受潮后的可逆恢复

刘栋

摘 要：安检机接收X光进行图像生成中通用的是碘化铯晶体（CsI），通过对CsI的特性以及结合图像采集原理和现场实例分析出在轻度受潮情况下可以进行逆向恢复。

关键词：碘化铯；潮解；可逆恢复；节约成本

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

0 引言

碘化铯晶体CsI（Na）易潮解，需密封使用。特点是密度大、平均原子序数高，因而对X射线有较高的探测效率。碘化铯晶体没有解理面、较软且有一定的可塑性，所以晶体可以制成各种各样形状的探测器。安检机是火车站、汽车站、机场、海关等各个重要关口的旅客随身行李检查设备，只有确保了旅客随身物品不包括不应出现在各种交通工具上的危险物品，才能保证各种交通路线上的安全，因此对于交通运输过程中尤其是铁路列车这种大、长、远交通性质工具上的安全重要性不言而喻。因为碘化铯晶体潮解后肯定会对其本身功能产生影响或完全不能再使用，一旦出现这种现象，会导致安检机失去原有的检测功能，交通运输过程中的危险性也会随之提高。而由于制作工艺的问题，再加所需材料的稀缺性，导致碘化铯晶体制成的探测器板价格不菲，如若出现探测器板故障，目前的维修流程都是找出哪几块受损或受潮，直接进行更换，从而产生大量成本。本文在这里要探讨的是安检机的接受信号模块用到掺钠的碘化铯晶體的探测器在轻度受潮后通过细心处理或还可恢复正常。

1 碘化铯（CsI）将X射线转换成可见图像原理

碘化铯（CsI）是目前探测器的主要的闪烁材料。闪烁体或荧光体层经X射线曝光后，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层变为图像电信号，最后获得数字图像。这里以同方威视生产的CX100100TI为例介绍，探测器里的数据传输模块为XDAS V2模块，其作用是将探测器输出的微弱电流信号转换成16bit的数字图像信号，然后通过外界通信模块将数据送到上位计算机。整个模块由两部分组成：模拟板和XDAS-SP2-01数字板。模块的输入为：+7v直流电源、探测器信号、USB格式的控制命令；模块的输出为：USB格式的16位图像数据。

由工作原理图可见，数据采集系统共由探测器（核心为碘化铯晶体）、模拟板将接收到的X射线经过光电转换转化为极其微弱的电流信号，并将此电流信号传输至与探测器直接插接的模拟板，并由模拟板的放大电路将电流信号放大后传输至数字板，由数字板上A/D转换后转化为数字信号，通过L型盒内与其连接的USB CO2模块直接传输至计算机USB接口，并由计算机进行后续的图像处理。

2 碘化铯晶体本质分析

以CX100100TI为例，探测器晶体分为高、低能两种，分别用于采集不同能谱的X射线，常规上从形状上区分，中间凸起较高的探测器晶体为高能探测器晶体，凸起较低为低能探测器晶体。

当有 X 射线入射到 CsI 闪烁发光晶体层时，X 射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， 这电流就在光电二极管自身的电容上积分形成储存电荷. 每个象素的储存电荷量和与之对应范围内的入射 X 射线光子能量与数量成正比。

如果是碘化铯晶体密度疏松、组织不规则，分辨率最高只能达到4～5Lp/mm，且图像噪声大，密度低，大多数X射线直接穿过而不能被晶体吸收产生光电效应，使得荧光屏吸收系数降低。吸收系数是影响图像增强器信噪比的主要因素，吸收系数越低，信噪比越低，所以高密度碘化铯晶体可有效提高图像增强器的信噪比，减小图像噪声。总而言之，碘化铯在X射线接收转换装置中发挥转换作用：是将不可见的X光转换为可见光。如碘化铯晶体轻度受潮，接收X光后反馈给工控机处理后出来的图像会全是模糊状，无法分别各种物体，如重度受潮，则是根本无法将接收的X光转换成信号再处理成可见图片输出。

3 碘化铯晶体潮解分析

笔者在广州南站经历过一例典型的CX100100TI探测器内里受潮故障，由于一颗螺丝钉脱落，导致密封圈失去效用，在图像发生明显衰减与模糊现象时，打开发现内部已经囤积大约20ml液体。根据绝对湿度的算法，其中的符号分别是 e - 蒸汽压，单位是帕斯卡（Pa）。

Rw- 水的气体常数=461.52J（kg K）

T - 温度，单位是开尔文（K）

m - 在空气中溶解的水的质量，单位是克（g）

V - 空气的体积，单位是立方米（m?）

以广州常温为25℃为例，蒸汽压大概为3301.1Pa[摘自《建筑设计资料集（第二版）》]，温度T=25+273.13=298.13K，由此据公式可以计算出ρw=0.024Pa/kgK·K。

当时根据图像发生衰减的横条把与之对应的探测器板取下来，用电吹风热风档进行远距离精心烘干，再晾置30min左右，重新装入，

机器进行运转过包、卷轴，包裹图像显示恢复正常。

4 结束语

在这里没有进一步去实践、讨论碘化铯晶体到哪一程度受潮才不可恢复的界限值，因为这对各大交通站点入口检查包裹的安检设备来说并不实用，但我们已经得出了在轻度受潮情况下只要及时采取措施阻止进一步受潮完全可以恢复正常使用从而节约因为更换探测器板而产生不菲成本的结论。

参考文献：

[1]杜朝伟.碘化铯非品硅平板探测器的原理及应用[J].中国医学装备，2009（09）.

[2]刘晓艳.室内空间温度、湿度的检测方法[J].上海计量测试， 2012（03）.

[3]]中国市场调研中心 中国碘化铯闪烁晶体（CsI）市场发展研究报告[J].北京，2009.