工业CT (Industrial Computed Tomography)是工业计算机断层扫描成像的简称。工业CT系统主要由射线源系统、探测系统、机械扫描与控制系统、数据采集与传输系统和计算机图像处理系统组成。探测系统是工业CT系统的关键子系统。探测系统的性能优劣将直接影响到整个工业CT系统的图像质量和性能指标。提高探测器性能是工业CT系统研究和开发的重要内容,分析和研究工业CT探测器的特性具有重要的工程应用价值和学术价值。为了在工业CT系统设计过程中,对探测器的设计和器件选型做到有的放矢,同时为了有效提高和改善探测器性能,对影响探测器的灵敏度、线性范围及稳定性的诸多因素进行了分析和研究。首先分析比较了几种常用的辐射探测器的优缺点及其适用范围,重点分析了工业CT系统中应用最广泛的闪烁体光电二极管探测器的结构与工作原理,并对组成该探测器的两个关键器件——闪烁体与光电二极管的特性进行深入研究。分析了工业CT探测器中常用闪烁体的发光效率、发射光谱、衰减时间等特性,并采用蒙特卡洛方法对闪烁体的荧光收集效率进行仿真,给出了提高荧光收集效率的三点措施。设计了光电二极管的特性测试系统,包括光电二极管的低噪声放大电路设计与光路设计两个部分,并且使用该系统对光电二极管的特性进行了实验测试和分析。在对闪烁体与光电二极管特性研究的基础之上,本文提出了改善探测器性能的三项措施:①提出了闪烁体与光电二极管的匹配度的概念,使闪烁体与光电二极管的选型有据可依;②在元器件采购时,可以采用本测试系统对光电二极管进行检测,确保其性能达到要求;③提出在必要的时候设计温度控制系统对探测系统的温度进行控制,提高探测器的性能。最后本文对闪烁体光电二极管探测器的灵敏度进行了研究,得出了具有普遍意义的表达式,并验证了其正确性。探测器灵敏度的研究使我们对X射线源的剂量、探测器的动态范围及其他参数有了估算的依据。在工业CT系统设计过程中,对射线源的选型,探测器的设计,射线源到探测器的距离设计等具有重要指导意义。