Pengertian Dan Prinsip Kerja Flat Detector

Teknologi digital telah membuat revolusi di dalam kehidupan kita. Baik itu di bidang perumahan, perkantoran, dan lain sebagainya. Dengan menggunakan teknologi digital ini, maka seluruh benda yang semestinya perlu menggunakan sistem yang rumit, berat dan membuat tidak karuan diubah menjadi sederhana.

Contohnya adalah dokumen, zaman dahulu dokumen itu berupa kertas yang tebal dan sulit untuk dibawa kemana mana, namun dengan era digital ini dokumen bisa menjadi sebuah ukuran file yang sederhana dan bisa di edit.
Sama halnya dibidang Pesawat Rontgen, teknologi digital merubah segalanya menjadi mudah. Hasil pemeriksaan yang berbentuk film yang harus dicuci terlebih dahulu, kini hasilnya bisa berbentuk foto ( data digital ) yang bisa dikirim kemana mana secara cepat dan real-time tanpa mengenal jarak. Dan dengan menggunakan teknologi ini maka tidak lagi diperlukannya bahan kimia untuk pencucian film.
Pencitraan menggunakan Flat Panel Detector ( FPD ) ini bekerja berdasarkan teknologi Solid State Integrated Circuit atau yang biasa kita sebut dengan IC. Karena pencitraan X-Ray ini berbeda dengan pencitraan cahaya tampak, maka penggunaan ICnya pun akan digunakan dengan skala yang sangat banyak. Namun, untungnya teknologi IC dengan skala besar ini dapat ditemukan dengan penggunaan amorphous-silicon thin-film-transistor ( TFT ). Teknologi tersebut biasa dipakai pada laptop atau handphone kita untuk menampilkan gambar.

X-Ray Flat Panel Detector (FPD)

Pada dasarnya Flat Panel Detector ini terbagi menjadi dua kategori, yang pertama adalah “direct detectors” dan yang kedua adalah “indirect detectors”. Namun detector yang paling bagus dan sering digunakan adalah detector dengan system “indirect detectors”, oleh karenanya pada pembahasan kali ini hanya dijelaskan prinsip kerja dari “indirect detectors”.

I.    Bagian – Bagian Flat Panel Detector

Arsitektur Bagian Dalam Flat Panel Detektor

Menurut fungsinya Flat Panel Detektor terdiri dari tiga bagian yaitu :
a.    Input Screen ( Scintilator )
      Berfungsi untuk merubah Sinar-X menjadi kilatan kilatan cahaya tampak. Scintillator ini terbuat dari Cesium Iodide ( Csl ). Bagian ini fungsinya sama saja seperti Image Intensifier, yang membedakan adalah teknologi dan bentuknya yang datar seperti plat berukuran 20x20 Cm. Bagian ini hanya terdiri dari dua lapisan yaitu :
1)    Carrier yang berfungsi untuk mengarahkan Sinar-X ke layar pendar ( Flourosent screen ). Bahan mi merupakan lapisan alumunium dengan ketebalan 0.4 mm, bentuknya seperti cermin sehingga bisa memantulkan cahaya seperti reflektor.
2)    Flourosent Screen vang berfungsi untuk menyerap Sinar-X lalu merubahnya menjadi kilatan-kilatan cahaya ( Scintilation ) namun cahaya ini sangat lemah. Bahan ini terbuat dari cecium idode ( Csl ).

b.    Detektor / Pixel Matrix / Photodiode Matrix

Arsitektur Bagian Dalam Flat Panel Detektor 

1)    Layout Detektor Matrix / Pixel Matrix / Photodiode Matrix
Bagian ini merupakan barisan dioda cahaya ( photo diode ) yang disusun berurutan berbentuk matrik ( pixel ), dioda cahaya ini berfungsi sebagai pendeteksi dan penerima kilatan-kilatan cahaya yang dihasilkan dari kristal scintillation lalu diubah menjadi besaran listrik. Photo dioda ini dirangkai langsung dengan Thin Film Transistor dan disolder pada PCB secara rapat.

Letak Photodiode dengan TFT Switch

Rangkaian Photodiode

Flat Panel Detektor yang memiliki ukuran 20 x 20 cm terdapat 1080 x 1080 pixel. Setiap pixelnya berukuran 184 jim ( mikrometer ). Disetiap pixel terdapat photo dioda sebagai detektor, kapasitor sebagai penyimpan muatan dan Thin Film Transistor sebagai switching. Dari rangkaian ini akan menghasilkan besaran listrik yang sangat lemah sehingga diperlukan penguatan.

2)    Prinsip Kerja Rangkaian Detektor Matrik
Karena pada Flat Panel detektor terdiri dari 1080 x 1080 pixel yang berarti memiliki 1.166.400 pixel ( 1, 166-1 Mega Pixel ), maka diperlukan 1.166.400 jalur data. Rangkaian ini dilengkapi dengan Multiplexer ( Mapik ) dimana 1 Mapik ini bisa mewakili 120 pixel, sehingga untuk pengiriman data tadi dibuat secara serial melalui jalur serat optik. Gambar di bawah im merupakan pengganti 120 pixel multiplexer ke suatu ADC.

Rangkaian Photodiode

Saat Kristal Scintilation mengeluarkan kilatan cahaya, maka cahaya tersebut akan mengenai potodioda. Photodioda akan mengkonversikan cahaya tersebut menjadi arus listrik yang sangat lemah kisaran 0, 2 µA, arus listrik tersebut akan mengisi capasitor. Setelah kapasitor bermuatan listrik, maka thin film transistor ( sebagai switching ) akan aktif dan meneruskan arus listrik, sehingga arus akan mengalir ke rangkaian operasi amplifier ( sebagai penguat ). Dan output operasi amplifier mengeluarkan listrik atau sinyal analog yang berbetuk tegangan dalam satuan volt.
Tegangan analog akan diterima oleh rangkaian multiplexer dan di dim secara berurutan kemudian dikuatkan kembali dengan rangkaian gain, setelah itu dikonversikan menjadi sinyal-sinyal digital oleh rangkaian ADC ( Analog to Digital Converter ), data-data digital ini akan ditransfer melalui jalur serat optik ke rangkaian acquisition sub system.
c.    Read Out Board
Berfungsi untuk memperkuat besaran listrik yang dihasilkan detektor matrik ( photodiode matrix ) lalu merubahnya menjadi pulsa-pulsa digital lalu ditransfer sebagai data ke komputer. Rangkaian read out merupakan kesatuan pada rangkaian layout detektor yang terdiri dari tiga bagian yaitu :
1)    Rangkaian penguat ( Integrator ), untuk menguatkan besaran listrik yang dihasilkan dari detektor .
2)    Rangkaian Multiplexer untuk memilih input masukan dari integrator mewakili 120 pixel yang akan diterusakan kebagian keluaran.
3)    Rangkain Gain untuk menguatkan kembali tegangan.
4)    Rangkaian conversi dari analog ke digital ADC ( Analog Digital Converter ).
5)    Sambungan serat optik ( Optical Fiber Channel ) yang disebut dengan gigalink, untuk transfer data ke DIPP ( Digital Image Pre Prossesing ) yang berada pada bagian RTC ( Real Time Control ).

Rangkaian Read Out

Prisip Kerja Read Out
Sinyal listrik yang dihasilkan oleh detektor matrik akan masuk ke input rangkaian Integrator untuk dikuatkan oleh Op-Amp, kemudian setiap 120 pixel akan melewati rangkaian multiplexer yang merupakan rangkaian elektronika dimana bisa memilih masukan untuk diteruskan kebagian pengeluaran. Pemilihan input mana yang akan dipilh akan ditentukan oleh sinyal yang ada di bagian kontrol pada rangkaian tersebut. Dari keluaran multiplexer akan dikuatkan kembali oleh rangkaian gain, kemudian akan dirubah menjadi data digital oleh rangkaian ADC. Sinyal-sinyal inilah yang akan ditransfer lewat saluran serat optic.

II.    Prinsip Kerja Flat Detector

Prinsip Kerja Flat Detektor

Berkas Sinar-X yang diproduksi oleh X-Ray Tube mengenaik objek tubuh manusia, beberapa berkas keluar menembus organ manusia lalu masuk ke Scintillation Layer, Scintillation Layer ini terbuat dari bahan Cesium-Iodide ( CsI ). Disini berkas Sinar-X diserap oleh Scintillation Layer ( berbentuk Kristal ) sehingga menghasilkan kilatan-kilatan cahaya tampak, jumlah kilatan cahaya tersebut tergantung dari energi yang diserap oleh Scintillation Layer.
Kuantitas cahaya tampak tersebut dilanjutkan masuk ke photodiodes ( dioda cahaya ), sehingga terjadi pengkonversian dari cahaya tampak menjadi arus listrik. Arus listrik ini berkisar 0 sampai dengan 0, 2 micro ampere. Arus inilah yang kemudian diukur dan diproses pada sistem elektronika aquisisi data. Sambungan antara scintillation layer dan dioda cahaya merupakan sambungan khusus yang di diesign khusus agar tidak ada cahaya yang keluar dan tidak ada cahaya dari diluar yang masuk sehingga bisa berubah menjadi arus listrik. Dioda cahaya ini sendiri disolder di atas PCB yang langsung menuju sistem aquisisi data, keseluruhan matrik detector ini diletakkan dalam ruangan yang tahan cahaya. Alat ini mampu mempertahankan efesiensi sampai 90 %.
Dioda cahaya memiliki dua kategori umur berdasarkan material penyusun kristal, yaitu crystalline dan keramik buatan. Keduanya sangat sensitive terhadap keadaan temperatur dan tekanan udara. Siemens telah memproduksi kristal sendiri dan telah dipatenkan yaitu UFC ( Ultra Fast Ceramic ). Secara fungsi Flat Panel Detektor ( FPD ) sarna dengan Image Intensifier hanya perbedaan di teknologi pcmbuatannya lebih sederhana.

Subscribe to receive free email updates: