T-CESA《TFT数字X射线成像器件技术规范》

ICS11.040.50

CCSC43

团体标准

T/CESAXXXX—202X

TFT数字X射线成像器件技术规范

TechnicalspecificationforTFTdigitalX-rayimagingdevice

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

已授权的专利证明材料为专利证书复印件或扉页，已公开但尚未授权的专利申

请证明材料为专利公开通知书复印件或扉页，未公开的专利申请的证明材料为专利

申请号和申请日期。

202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施

中国电子工业标准化技术协会发布

T/CESAXXXX—202X

目次

前言............................................................................III

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................1

4缩略语..............................................................................3

5技术要求............................................................................3

6试验条件............................................................................4

6.1环境条件........................................................................4

6.2电源条件........................................................................4

6.3曝光设备........................................................................4

6.4TFT器件预热...................................................................4

6.5试验场地........................................................................4

6.6试验系统示意图..................................................................4

6.7辐射质量........................................................................5

6.8曝光条件........................................................................5

7试验方法............................................................................5

7.1漏电流..........................................................................5

7.2信噪比..........................................................................6

7.3滞后效应........................................................................6

7.4灵敏度..........................................................................8

7.5线性动态范围....................................................................9

7.6调制传递函数....................................................................9

7.7量子探测效率...................................................................10

II

T/CESAXXXX—202X

TFT数字X射线成像器件技术规范

1范围

本文件规定了TFT数字X射线成像器件（以下简称TFT器件）光电特性的技术要求，描述了对应的测

试方法。

本文件适用于数字X射线平板探测器使用的TFT器件的设计、生产及交付，包括但不限于非晶硅TFT

器件和氧化物TFT器件，不适用于CCD、CMOS等硅基数字X射线成像器件。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

YY/T0481医用诊断X射线设备测定特性用辐射条件

YY/T0590.1-2018医用电气设备数字X射线成像装置特性第1-1部分:量子探测效率的测定普通

摄影用探测

3术语和定义

规范性引用文件中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

数字X射线平板探测器digitalX-rayflatpaneldetector

一种由数字X射线成像器件、控制电路、数/模转换电路等组成，可实现将X射线光信号转换至电信

号并进行放大、数模转换、传输等功能的设备。

3.2

数字X射线成像器件digitalX-rayimagedevice

一种由闪烁晶体涂层与薄膜晶体管(TFT)、电荷耦合器件(CCD)或互补型金属氧化物半导体(CMOS)

构成，可实现X射线光信号转换至电信号功能的器件。

3.3

空气比释动能airkerma

单位质量的空气中由不带电的电离粒子导致释放出来的全部带电的电离粒子的初始动能之和。

3.4

测试平台testplatform

1

T/CESAXXXX—202X

一种对被测TFT器件在测试中提供电源、控制、数/模信号转换、信号放大及传输功能的装置。

3.5

原始数据图像rawimage

数字X射线平板探测器数模转换后未做任何校正处理的像素灰度值图像。

3.6

暗态原始数据图像darkrawimage

在非曝光条件下，经由数字X射线平板探测器获得的原始数据图像。

3.7

亮态原始数据图像brightrawimage

在规定的曝光条件下，经由数字X射线平板探测器获得的原始数据图像。

3.8

偏置校正图像offsetcalibrationimage

利用暗态原始数据图像制作偏置校正模板，使用该模板对原始数据图像进行偏置校正处理后的图

像。

3.9

增益校正图像gaincalibrationimage

在规定的曝光条件下获得的亮态原始数据图像制作增益校正模板，使用该模板对亮态原始数据图

像进行增益校正处理后的图像。

3.10

积分时间windowtime

从上次图像信号读取结束到下次图像信号读取开始的时间间隔。

3.11

滞后效应lageffect

在连续读取图像过程中，前一幅影像信号在随后的影像中产生的影响程度。

3.12

试验器件testdevice

一种由纯度大于90%的钨板固定在铅版上组成的试验器件，其结构和尺寸要求见图1。

2

T/CESAXXXX—202X

（a）铅板（b）钨板

注：铅板尺寸：a：200mm，b:100mm，c:90mm，d:70mm，g：3mm。钨板尺寸：e：100mm，f：75mm，h：1mm。

图1试验器件

4缩略语

下列缩略语适用于本文件

CCD：电荷耦合器件（Charge-coupledDevice）

CMOS：互补金属氧化物半导体（ComplementaryMetalOxideSemiconductor）

DQE：量子探测效率（DetectiveQuantumEfficiency）

MTF：调制传递函数（ModuleTransferFunction）

ROI：感兴趣区域（RegionOfInterest）

SNR：信噪比（Signal-to-NoiseRatio）

TFT：薄膜晶体管（ThinFilmTransistor）

5技术要求

TFT器件光电特性的技术要求见表1。

表1TFT数字X射线成像器件光电性能技术要求

序号项目单位技术要求测试方法备注

1漏电流fA≤77.1—

2信噪比dB≥307.2—

a）高剂量≤1.5%7.3.2—

3滞后效应-

b）基准剂量≤0.1%7.3.3—

4灵敏度pC/uGy≥0.017.4R2≥0.98时

5线性动态范围dB≥807.5R2≥0.98时

6调制传递函数-≥18%7.6@2lp/mm

7量子探测效率-≥50%7.7@0lp/mm

3

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6试验条件

6.1环境条件

环境条件应符合下列规定：

——环境温度：15℃～35℃；

——相对湿度：25%～75%；

——大气压力：70kPa～106kPa。

6.2电源条件

应在额定电源电压条件下，测试过程中电源电压的变化不应超过±2%。

6.3曝光设备

由高压发生器、球管、限束器等部件组成的X射线发生装置。

6.4TFT器件预热

进行测试前被测TFT器件应进行预热，预热时间为在标准工作状态下持续工作30min以上。

6.5试验场地

试验应在不受来自外界电磁场干扰的X射线辐射防护室内进行。试验应在暗室条件中进行，被测TFT

器件表面的杂散光照度应小于或等于1lx。

6.6试验系统示意图

试验系统框图见图2所示，试验系统布局见图3所示。

铝滤过板

数据读取影像处理

TFT器件

曝光设备设备设备

测试平台

图2试验系统框图

4

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图3试验系统布局示意图

6.7辐射质量

曝光系统的辐射质量设置宜符合YY/T0481中RQA5的要求及规定。曝光设备与被测TFT器件距离宜

设定为1.5m。测试过程中应保持曝光设备与被测TFT器件距离固定。

6.8曝光条件

根据实际使用中的需要，测试过程应选择合适的X射线空气比释动能水平，即X射线剂量，该剂量被

定义为基准剂量。同时还要至少选择另外两个剂量水平，一个为使TFT器件输出信号达到饱和水平的饱

和剂量，另一个为基准剂量的1/3倍。X射线的剂量变化应通过X射线管电流的变化、曝光时间的变化或

者两者同时变化来实现。在改变X射线管电流和曝光时间时，应保证辐射质量不变。

7试验方法

7.1漏电流

7.1.1测试目的

测试TFT器件光电二极管漏电流水平。

7.1.2测试步骤

按下列步骤：

a)将被测TFT器件放入图2所示的测试系统中，并进行预热；

b)在10s~60s之间选择间隔10s以上的至少4个不同的积分时间获取暗态原始数据图像；

c)计算各积分时间下图像灰度值，以积分时间为横轴，图像灰度值为纵轴，绘制灰度值随积分时间变

化曲线，选择曲线线性区间，对曲线进行线性回归拟合，斜率值记为Slope；

5

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注：特殊情况可以选择曲线上任意两点或根据供需双方指定条件计算斜率值。

d)按公式（1）计算漏电流：

=×…………(1)

式中：

𝐼𝐼𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝐴𝐴

——漏电流；

Slope——灰度值随积分时间变化曲线线性回归拟合斜率值；

𝐼𝐼𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙

A——单位灰度值对应的电荷量（由测试平台供应商提供）；

示例：

见图4所示，获得10s，20s，30s，60s积分时间的图像灰度值，做出灰度值随积分时间变化曲

线，线性回归拟合斜率值为31.879。

图4灰度值随时间变化曲线示例

7.2信噪比

7.2.1测试目的

测试TFT器件抑制噪声的能力。

7.2.2测试步骤

按下列步骤：

a)将被测TFT器件放入图2所示的测试系统中，并进行预热；

b)分别用基准剂量、饱和剂量和基准剂量的1/3倍进行曝光，每个剂量水平获取5张增益校正图

像，计算5张图像灰度值的平均值和图像标准偏差的平均值，分别记为和。

c)按公式（2）计算各剂量情况下信噪比：

𝐿𝐿𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠

=20×lg……………(2)

𝐿𝐿𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚

式中：𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝐿𝐿𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠

SNR——信噪比；

——图像灰度值的平均值；

——图像标准偏差的平均值。

𝐿𝐿𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚

7.3𝐿𝐿滞𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠后效应

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7.3.1测试目的

测试TFT器件在连续读取图像过程中，前一幅影像信号在随后的影像中产生的影响程度。可分为高

剂量滞后效应和基准剂量滞后效应。

7.3.2高剂量滞后效应测试

按下列步骤：

a)将被测TFT器件放入图2所示的测试系统中，并进行预热；

b)放置试验器件至TFT器件表面，试验器件无需相对TFT器件像素行或列倾斜；

c)使用饱和剂量条件进行曝光，获取增益校正图像，记作图像1；

d)移走试验器件，在产品规定的两次曝光间隔时间（如产品未规定宜按1min进行）后，使用基

准剂量条件进行曝光，获取增益校正图像，记作图像2；

e)在图像2中，分别计算被试验器件中钨板覆盖的ROI3区域像素平均灰度值，记为L1，与ROI3

邻近但与之不重叠的矩形ROI4区域像素平均灰度值，记为L2，每个矩形ROI中至少包含1000

个像素，ROI定义见图5。

图5高剂量滞后效应测试中ROI定义

f)按公式（3）计算高剂量滞后效应：

=|()|×100%…………(3)

式中：

𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝑎𝑎𝐿𝐿2−𝐿𝐿1⁄𝐿𝐿1

:——高剂量滞后效应；

L1:——ROI3区域像素平均灰度值；

𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝑎𝑎

L2:——ROI4区域像素平均灰度值。

7.3.3基准剂量滞后效应测试

按下列步骤：

a)将被测TFT器件放入图2所示的测试系统中，并进行预热；

b)放置试验器件至TFT器件表面，试验器件无需相对TFT器件像素行或列倾斜；

c)设定取图积分时间为1s；

d)使用基准剂量条件进行曝光，获取偏置校正图像，记作图像1；

e)随后在非曝光条件下连续获取10张暗态偏置校正图像，将第10张图像记作图像2；

f)在图像1中，计算与钨板覆盖区域邻近但与之不重叠的矩形ROI1区域像素平均灰度值，记为

L1，在图像2中，分别计算被试验器件中钨板覆盖的ROI2区域像素平均灰度值，记为L2，与

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ROI2邻近但与之不重叠的矩形ROI3区域像素平均灰度值，记为L3，每个矩形ROI中至少包含

1000个像素，ROI定义见图6。

图6基准剂量滞后效应测试中ROI定义

g)按公式（4）计算基准剂量滞后效应：

=|()|×100%……………(4)

式中：

𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝑏𝑏𝐿𝐿2−𝐿𝐿3⁄𝐿𝐿1

Lagb——标准剂量滞后效应；

L1——ROI1区域像素平均灰度值；

L2——ROI2区域像素平均灰度值；

L3——ROI3区域像素平均灰度值。

7.4灵敏度

7.4.1测试目的

测试TFT器件在单位剂量下引起的像素灰度值的变化。

7.4.2测试步骤

按下列步骤：

a)将被测TFT器件放入图2所示的测试系统中，并进行预热；

b)在产品规定的X射线剂量输入范围内，应选择至少5个剂量点，包括最小值与最大值，各剂量点下

分别曝光，获取增益校正图像；

c)计算每个X射线剂量下图像灰度值，以X射线剂量值为横轴，对应的图像灰度值为纵轴，做出灰度

值随剂量变化曲线，并进行线性回归拟合，计算线性回归的决定系数,以及曲线斜率S，如线性

回归决定系数0.98，则需重新确定最大剂量值点；2

𝑅𝑅

d)灵敏度结果为线性回归2决定系数0.98下，按照公式（5）计算：

𝑅𝑅≤

2Sensitivity=×…………(5)

𝑅𝑅≥

式中：

𝑆𝑆𝐴𝐴

——灵敏度；

S——灰度值随X射线剂量变化曲线线性回归拟合斜率值；

𝑆𝑆𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒

A——单位灰度值对应的电荷量（由测试平台供应商提供）。

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示例：

见图7所示，曲线线性范围内最大X射线输入剂量为128uGy，超过此剂量TFT器件输出灰度不再为线

性变化，则曲线拟合至剂量为128uGy的测试点，并计算得线性回归决定系数=1符合0.98条件，

曲线斜率值为444.32LSB/uGy。22

𝑅𝑅𝑅𝑅≥

图7sensitivity计算示意图

7.5线性动态范围

TFT器件输出的图像灰度值与输入的X射线剂量成线性变化，在线性回归决定系数0.98时，输

入的X射线最大剂量与最小剂量的比值。2

𝑅𝑅≥

7.5.1测试步骤

测试步骤同7.4a）-c）；

在灰度值随X射线剂量变化曲线线性回归决定系数0.98下，获得X射线剂量的最小值与最大

值，最小剂量值一般为能够使TFT器件产生图像灰度值变化2的剂量值，最大剂量为再增加X射线剂量

𝑅𝑅≥

时，TFT器件输出图像灰度值不再为线性变化的剂量值。

按照公式（6）计算线性动态范围：

=20lg()……………（6）

式中：

𝑑𝑑𝑆𝑆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚⁄𝑆𝑆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚

d——动态范围分贝值，单位为分贝（dB）；

——X射线剂量最大值；

——X射线剂量最小值。

𝑆𝑆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚

见图7所示，得到X射线剂量最小值为0.008uGy，最大值为128uGy，则线性动态范围结果为84.1dB。

𝑆𝑆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚

7.6调制传递函数

7.6.1测试目的

测试TFT器件影像的对比度与空间分辨率水平。

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7.6.2测试步骤

按YY/T0590.1-2018中6.3.3规定的进行。

7.7量子探测效率

7.7.1测试目的

测试TFT器件影像的质量水平。

7.7.2测试步骤

按YY/T0590.1-2018中6.1规定的进行。

1

中国电子工业标准化技术协会

团体标准《TFT数字X射线成像器件技术规范》（征求意见稿）

编制说明

一、工作简况

1.任务来源

根据中国电子工业标准化技术协会2024年第一批团体标准计划，团体标准《TFT数字X

射线成像器件技术规范》（计划编号CESA-2024-004）由中国电子工业标准化技术协会（CESA）

负责归口，由京东方科技集团股份有限公司组织起草。

2.主要工作过程

标准计划任务下达后，京东方科技集团股份有限公司牵头成立了标准编制组，制定详细

的标准研究实施方案，编制组对TFT数字X射线成像器件产业情况及产品情况进行调研和验

证，确定了适用于我国TFT数字X射线成像器件产业的主要内容，于2024年4月形成标准草案

及相关文件。

2024年4月26日，标准起草组内召开了标准草案研讨会，对标准草案进行了充分的讨论

和完善。

2024年8月，标准编制组根据产业链内的宝贵意见对草案进行了修改，并形成了征求意

见稿及相关资料。

3.标准编制的主要成员单位及其所作的工作

序号起草单位起草人工作内容

主要起草单位，负责技术标准内

1京东方科技集团股份有限公司杨京龙容确定及讨论、标准文本及相关

资料的编制，整体项目进度

丁志、主要参与单位，负责试验方案的

张冠、论证及标准讨论，行业客户及市

2北京京东方传感技术有限公司

张彩霞、场信息收集，参与标准研讨，协

赵飞助整体项目推进

3广州计量检测技术研究院严杰文承接调研，参与标准讨论

中国航空工业集团公司北京长城计

4马鹏谋承接调研，参与标准讨论

量测试技术研究所

二、标准编制原则和确定主要内容的论据及解决的主要问题

1.标准编制的原则

中国电子工业标准化技术协会

本标准按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》

进行编写。

本标准的制定以TFT数字X射线成像器件的技术要求和试验方法为基础，以科学合理、可

操作性为原则。

2.确定主要内容的依据

光电传感技术按照探测波段可分为X-Ray波段（0.001～2.5nm）、紫外（10～380nm）、

可见光（380～780nm）、近红外（780nm～3μm）、中远红外（3～100μm）探测。其中X-Ray

波段在医疗影像、安全检查、工业探伤等领域具有广泛的应用，代表性应用场景包含：医疗

领域静态摄影、外科介入透视检查、乳腺、牙齿检查，汽车能源半导体等工业及安防领域野

外移动无损检测、工业铸件、零部件、电子类产品检测，此外针对宠物领域静态摄影、实时

成像、可视化造影等也有一些小规模市场应用。

数字化X-Ray摄影(DR)的核心技术为平板探测器，从能量转换的方式分为间接转换平板

探测器和直接转换平板探测器。其中间接转换平板探测器由闪烁晶体涂层与TFT或电荷耦合

器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)构成。间接转换平板探测器的工作过程一般分为

两步：首先闪烁晶体涂层将X射线的能量转换成可见光，其次TFT或者CCD或CMOS将可

见光转换成电信号，传送给计算机进行图像处理从而形成X线数字摄像。

目前市场上间接转换平板探测器主流技术为：玻璃基平板探测器和硅基平板探测器，硅

基平板探测器受限于面积，多用于牙科和乳腺的诊断，基于TFT背板的X-Ray成像技术和CCD

或CMOS技术相比，TFT背板具有大面积、低成本和耐辐照的优势：由于其在玻璃基板上制备

的工艺特点，其成本较低且产品尺寸不受限，单次成像面积可以做到米级，因此对大体积被

拍摄物体来说，单次检查的成像次数可以大幅减少，从而降低辐射剂量和提高检测效率。而

且a-Si材料本身耐辐照能力远胜晶硅，在X-ray的长时间照射下仍能维持稳定的特性，因此

在工业检测领域备受瞩目。

3.标准解决的主要问题

本标准针对TFT数字X射线成像器件的技术特点和市场需求，提出了《TFT数字X射线成像

器件技术规范》的团标提案。

标准化对象为TFT数字X射线成像器件光电特性的技术要求，描述了对应的测试方法。

标准适用于数字X射线平板探测器使用的TFT器件的设计、生产及交付，包括但不限于非

晶硅TFT器件和氧化物TFT器件。

中国电子工业标准化技术协会

标准规定了TFT数字X射线成像器件光电性能中漏电流、信噪比、滞后效应、灵敏度、线

性动态范围、调制转换函数和量子探测效率的要求及测试方法等。

三、主要试验[或验证]情况分析

标准中规定的TFT数字X射线成像器件的测试系统、测试方法在我国相关生产单位和研

制单位均有相关的检验数据积累，标准规定的测试方法可满足我国大部分TFT数字X射线成

像器件的检验、评价以及进出口贸易的需求。

标准研制过程中，北京京东方传感技术有限公司对TFT数字X射线成像器件样品进行了

验证试验，部分测试项目及试验数据如下：

序

试验项目试验数据单位标准设定备注

号

1#样品2.7

1漏电流2#样品4.3fA≤7-

3#样品3.2

1#样品40

2信噪比2#样品40.5dB≥30-

3#样品31

1#样品0.57%

滞后效应

32#样品0.75%-≤1.5%-

（高剂量）

3#样品1%

1#样品0.012%

滞后效应

42#样品0.06%-≤0.1%-

（基准计量）

3#样品0.05%

1#样品0.085

5灵敏度2#样品0.043pC/uGy≥0.01R2≥0.98时

3#样品0.012

1#样品84

6线性动态范围2#样品90dB≥80R2≥0.98时

3#样品80

1#样品41.5%

7调制转换函数2#样品22.3%-≥18%@2lp/mm

3#样品46%

1#样品70.5%

8量子探测效率2#样品56