CCD成像系统由闪烁体或荧光体加上光学镜头再加上CCD 构成。X 射线经过闪烁体（碘化铯）产生可见光，可见光经光学系统传输，再由CCD经光电转换为电荷。CCD是由按照一定规律紧密排列起来的金属氧化物（绝缘体）和半导体（MOS）电容阵列组成。MOS电容结构是CCD的基本组成部分，CCD的工作原理是建立在MOS电容理论之上，依靠在MOS电容器上的储存荷电载流子和转动荷电载流子。

CCD器件有线阵CCD和面阵CCD两类。其中线阵CCD可分为单沟道线阵CCD和双沟道线阵CCD；面阵CCD根据电荷转移和读出方式的不同，分为帧转移型CCD（FTCCD）和行间转移型CCD（ILTCCD）。CCD主要由3个部分组成，即信号输入部分、信号电荷转移部分和信号输出部分。

目前CCD型DR主要有多块CCD和单块CCD两种探测器。

多块CCD型探测器以瑞典Swissray medical AG公司的DDR为代表，Swissray数字探测器系统使用4个2cm ²的CCD芯片作为探测器元件。基本成像过程为：①X线曝光时，透过人体的X线投射到大面积CsI平板上，立即转换为可见荧光；②4个位于不同位置上的高质量反射镜将荧光图像分割为4个等分的区域，按反射镜方自所确定的光路，分别形成4幅独立的局部图像；③4个125万像素的CCD镜头（例如，Kodak Blu Plus CCD cameras）分别将采集的光信号传送到镜头后部的CCD芯片；④由CCD产生光生电子，并通过电子学处理转化为数字信号；⑤计算机重建图像，对定焦式光学镜头产生的几何光学畸变进行矫正并完成4幅图像拼接整合，还原为一幅完整的X线图像。

单块CCD型探测器以Xplorer为代表。Xplore基本成像过程为：①透过人体的X线投射到大面积CsI∶Tl平板上被转换为可见荧光；②整块反射镜面以45°折射角将可见光导入CCD镜头；③大口径光学组合镜头采集光信号，传送到镜头后部的1700万像素的CCD芯片；④由CCD产生光生电子，通过电子学处理转化为数字信号；⑤计算机重建图像并矫正定焦式光学镜头产生的几何光学畸变，形成X线图像。

CCD探测器数字化X线成像大致分为下面4个基本过程。①采用碘化铯或硫氧化钆等发光晶体物质做X线能量转换层，入射X线光子被晶体物质吸收后转换为可见荧光；②采用反射镜/透镜或光纤进行缩微和光传导，将光信号按确定的方向导入CCD；③光生电子产生，光生电子的数目与每个CCD吸收的光子数成正比，光生电子被检出形成电信号，迅速存入存储装置存储装置积累的电荷量代表感光单元接受的光照射强度；④存储的电荷按像素矩阵的排列方式被移位于寄存器转移、放大，接着进行A/D转换，将模拟电信号转化为数字信号。

由于CCD芯片生产工艺的限制，目前CCD芯片的最大有效面积仅为2.5～5.0cm。因此，CCD探测器数字X线摄影设备必须采用光学缩微技术。1次光学缩微技术是大面积闪烁屏将入射X线转换为可见荧光，再通过镜头的光学透镜系统缩微并投射到CCD上；2次光学缩微技术是大面积闪烁屏将入射X线转换为可见荧光，利用反射镜系统通过光路传输过程将光野进行第1次缩微，再通过镜头的光学透镜系统第2次缩微，并投射到CCD上。

线扫描X线探测器按照X线能量转换方式分，直接成像方式，X线在探测器内直接转换为电荷，采用计数X线粒子数目的办法实现能量直接转换模式，如，多丝正比室探测器、半导体化合物碲锌镉探测器和非晶硒探测器；间接成像方式，在能量转换过程中增加了中间过程，即X线照射发光晶体后转换为可见光，再由半导体线阵进行采集后转换为电荷，如，闪烁晶体/CCD线阵探测器，闪烁体/CMOS线阵探测器、碲锌镉/CCD线阵探测器。

线阵探测器是线扫描系统的核心组件，外形为长条形全封闭铝合金箱体，其内部主要包括探测敏感元件和相应的数字化电子器件、电路和低压电源等。线阵探测器的有效长度一般为人体检查区域的最大横向距离。以“行”为基本单位，在行内平行排列着若干探测敏感元件，在高能物理学中常用信号探测通道表示，每个通道单信号将作为图像的一个像素。

X线信号的探测能力用“行”分辨能力表示，在探测器长度方向上排列的探测单元代表像素的分辨能力。例如，胸部摄影所使用的线阵探测器的长度为41cm，其中平行排列着2048个探测通道，每个通道占有0.017cm×0.017cm的采集面积（像素面积）。线阵探测器接收X线的狭缝窗口宽度为探测器的信号采集宽度，以“列”为基本单位，列内有若干排的探测敏感元件。

探测器的扫描“列”数为X线摄影时移动的行程，即“列”数等于移动距离除以每列的宽度，距离越长列数越多。以2048探测器为例，X线曝光时，机械扫描装置每移动0.2mm的距离，2048个探测器就采集一行X线图像数据，若机械扫描装置连续均匀移动40cm的距离（4000mm÷2mm），2048探测器就相应采集到2000 行X线的图像数据。例如，胸部X线摄影的检查区域的最大纵向距离为40cm，一共逐行采集了2000列数据，由计算机进行处理则可形成一帧为40cm×40cm矩阵的图像。

当X线从多丝正比室一侧的金属窗口射入漂移电场，其光子能量将使漂移电场内的惰性气体分子发生电离，电离离子在加速电场作用下运动，负离子奔向相对高电位的阳极金属丝，正离子被吸附在阴极金属板后接地。当负离子进入加速电场时，会与气体分子发生互相碰撞，当两次碰撞间电子从电场获得的能量大于电离能量时，就会引起进一步电离。在每根金属丝附近，电子越接近金属丝，电场越强，在阳极丝表面1µm处导致电荷雪崩式的增加，产生大量的离子云，结果是在金属阳极丝上收集到的电荷比原始电离电荷增加了若干倍，使电位发生变化，每根阳极丝作为信号采集通道。

当前置电路检测到阳极电位达到预设的域值范围，便输出1个脉冲，用计数器将这些脉冲加以计数就可以得到正比于入射光子的计数值。由于正比室对电离电荷有放大作用，不同能量的射线，特别是较低能量的射线均能探测到。通过直接能量转换和信号大幅度的放大并进行量化计数，入射辐射强度能形成有效数字信号。

多丝正比室探测器的信号处理系统由多丝正比室、前置放大器、计数器和数据采集器组成。当X线曝光时，阳极金属丝收集的信号通过前置放大器将阳极面上的每根阳极的电信号进行放大，进入相应的计数器。计数器的作用是记录每个前置放大器的脉冲数值，由控制电路板和独立采集计数通道（320或640个）的计数电路板组成，每块计数板与多丝正比室的16根信号引出线相连，并用逻辑电路采集两个独立通道之间的中间通道的计数，使每块板输出变为32个计数通道。这样，每块计数器板的计数值有32个16位二进制数据（计数值范围为2 ¹⁶），每通道的2MHz，计数器记录的数值由数据采集器接收。

数据采集器用来采集计数器板的计数值，一次共采集320或640个16位采集起来放在2k的RAM之中，然后再将数据一次性传送给计算机进行数据处理一幅数字图像。