DE19859880A1 - Flächiges Speicherelement für ein Röntgenbild - Google Patents

Abstract

Eine Speicherfolie (10), die anstelle eines herkömmlichen Röntgenfilmes dazu dient, latente Röntgenbilder zu erzeugen, enthält durch ein Bindemittel (22) zusammengehaltene Speicherpartikel (20), in denen metastabile elektronische Anregungszustände erzeugt werden können. Die Brechungsindizes von Bindemittel (22) und Speicherpartikel (20) sind gleich groß gewählt, so daß sich durch Speicherpartikel (20) und Bindemittel (22) gebildete Speicherschicht (12) wie ein optisch homogener Körper verhält.

Description

Die Erfindung betrifft ein flächiges Speicherelement für ein Röntgenbild gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Speicherelemente sind als sogenannte Speicher­ folien im Handel erhältlich.

Bei derartigen Speicherfolien ist die durch Speicherparti­ kel und eine Bindemittelmatrix gebildete Speicherschicht optisch inhomogen, und an diesen Inhomogenitäten kommt es zu einer Streuung des Aktivierungslichtes, das zum Auslesen des latenten Bildes verwendet wird, und auch zur Streuung ausgelesenen Meßlichtes. Hierdurch wird die Auflösung des Speicherelementes nachteilige beeinflußt.

Die vorgenannten Streueffekte sind um so stärker je kleiner die Speicherpartikel sind. Kleine Speicherpartikel sind aber wiederum im Hinblick auf hohe Auflösung des Speicher­ elementes von Vorteil.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Speicher­ element gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 geschaffen werden, welches optisch homogen ist, so daß in der Spei­ cherschicht keine Streuung von Aktivierungslicht und Meßlicht erfolgt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Spei­ cherelement mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Speicherelement sind die Bre­ chungsindizes der Speicherpartikel einerseits und des Bindemittels andererseits aneinander angepaßt. Damit entfallen die optischen inneren Grenzflächen, an welchen die Streuung von Aktivierungslicht und Meßlicht erfolgt. Die gesamte Speicherschicht verhält sich optisch wie ein einkomponentiges Material.

Bei dem erfindungsgemäßen Speicherelement erhält man somit eine verbesserte Auflösung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter­ ansprüchen angegeben.

Verwendet man gemäß Anspruch 2 für die Speicherpartikel unterschiedliche zusammen kristallisierende Salze, so läßt sich der Brechungsindex in sehr weiten Grenzen einfach anpassen. Durch entsprechende Änderung des Ver­ hältnisses, in welchem die beiden Salze vorgesehen sind, kann man einen breiten Bereich von Bindemittel-Brechungs­ indizes abdecken, den Brechungsindex eines vorgegebenen Bindemittels genau treffen.

Der Brechungsindex des Bindemittels wird gemäß Anspruch 6 bevorzugt zwischen 1,4 und 1,6 gewählt. Man hat dann eine große Anzahl unterschiedlicher Salzzusammensetzungen, mit denen dieser Bereich des Brechungsindex realisiert werden kann, so daß man aus dieser Vielzahl im Hinblick auf andere zu berücksichtigende Parameter, z. B. die Größe der Einheitszelle des Salzes, welche die bevorzugte Anregungswellenlänge der gebildeten Farbzentren beein­ flußt, wählen kann.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 verhin­ dert auch kleine Rest-Streuung des Lichtes, wie sie durch ein anisotropes Material verursacht würden.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 8 verhin­ dert eine Verschlechterung der Auflösung, wie sie durch Reflexionen an der in Bewegungsrichtung des Lichtes gesehen vorderen Grenzfläche der Speicherschicht erhalten würde.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 9 sind Reflexionen von Aktivierungslicht an der Rückseite der Speicherschicht ausgeräumt. Damit erhält man eine nochmals verbesserte räumliche Auflösung des ausgelesenen Röntgenbildes.

Bei einem Speicherelement gemäß Anspruch 10 ist die Ausbeute an Fluoreszenzlicht verbessert, da das in den hinteren Halbraum abgestrahlte Licht zur Vorderseite hin reflektiert wird. Hierdurch wird die Empfindlichkeit der Speicherfolie um den Faktor 2 verbessert.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 ist im Hinblick auf das Kleinhalten der Strahlungsbelastung eines Patienten von Vorteil, dessen Zähne mit einem hinter den Kiefer gehaltenen Speicherelement geröntgt werden.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 ist im Hinblick auf eine einfache Handhabung des Speicher­ elementes von Vorteil. Auch läßt sich so das gesamte Speicherelement ohne Faltenbildung biegen.

Ein Speicherelement wie es im Anspruch 13 angegeben ist, läßt sich gut an gekrümmte Oberflächen anpassen, z. B. die Krümmung eines Kiefers.

Das im Anspruch 14 angegebene Verfahren gewährleistet, daß sich das Bindemittel auch mikroskopisch exakt form­ schlüssig um die Speicherpartikel herum lagert. Es kommt somit zu keinen kleinen Lufteinschlüssen oder Lunkern, die ihrerseits wieder Streuzentren darstellen könnten. Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 einen vergrößerten Schnitt durch ein biegbares Speicherelement zur Verwendung beim Röntgen von Zähnen, welcher senkrecht zur Ebene des Speicherelementes gelegt ist;

Fig. 2 eine Aufsicht auf das Speicherelement, wie man sie erhält, wenn die Brechungsindizes von Speicherpartikeln und Bindemittel des Speicherelementes unterschiedlich sind;

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, wie man sie dann erhält, wenn die Brechungsindizes von Speicherpartikeln und Bindemittel gleich sind; und

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Brechungsindi­ zes ausgewählter transparenter Kunststoffmate­ rialien.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein flexibles Speicher­ element 10, welches anstelle eines herkömmlichen Zahnfil­ mes beim Röntgen von Zähnen verwendet werden kann. Das Speicherelement hat eine mittlere Speicherschicht 12, deren Aufbau nachstehend noch genauer beschrieben wird, eine vordere reflexmindernde Vergütungsschicht 14, eine hintere Reflexions-/Absorptionsschicht 16 und eine noch hinter der letzteren liegende Bleifolie 18. Die Refle­ xions-/Absorptionsschicht 16 reflektiert Fluoreszenzlicht, wie es aus dem Speicherelement beim punktweisen Auslesen unter Verwendung eines Laserstrahles gegeben wird, und absorbiert das Laser-Anregungslicht, welches zum punkt­ weisen Auslesen des Speicherelementes verwendet wird. Damit wird das im Inneren des Speicherelementes 10 er­ zeugte Fluoreszenzlicht vollständig zur Vorderseite des Speicherelementes 10 hin abgegeben.

Die Reflexionsschicht kann durch eine entsprechende Interferenzschicht gebildet sein. Sie kann auch ihrer­ seits aus zwei hintereinander liegenden Teilschichten hergestellt sein, z. B. einer vorderen Teilschicht, welche für die Reflexion des Fluoreszenzlichtes verantwortlich ist, und eine zweite, hintere Teilschicht, welche das Laser-Anregungslicht absorbiert.

Für die reflektierende Teilschicht kann man ein Metall wie Aluminium verwenden. Diese Schicht kann dann einfach auf die Rückseite der Speicherschicht 12 aufgedampft werden. Statt dessen kann man auch eine diffus reflek­ tierende Pulverschicht als reflektierende Teilschicht verwenden, die z. B. aus BaSO₄-Pulver besteht. BaSO₄ zeichnet sich durch einen besonders hohen Reflexions­ faktor für Licht der hier interessierenden Wellenlängen aus.

Die verschiedenen Schichten sind zu einer einstückigen Schichtstruktur verbunden, wobei die Verbindung zwischen der Speicherschicht 12 und der Vergütungsschicht 14 bzw. der Absorptionsschicht 16 durch in-situ-Aufbringen der beiden letztgenannten Schichten erhalten wird, z. B. durch Aufdampfen oder durch Aufdrucken einer entsprechenden Tinte und Verdampfen des Lösungsmittels usw. Die Bleifolie 18 kann durch eine dünne Kleberschicht mit der Rückseite der Absorptionsschicht 16 verbunden sein.

Die Speicherschicht 12 umfaßt eine Vielzahl von Speicher­ partikeln 20, die in der Zeichnung vereinfacht durch kleine Kugeln dargestellt sind, in Wirklichkeit eine unregelmäßige Geometrie haben, wie sie durch feines Mahlen von Salz erhalten wird. Die Speicherpartikel 20 sind durch ein transparentes Bindemittel 22 zusammen­ gehalten, welches vorzugsweise ein transparentes orga­ nisches Bindemittel ist, das aus der in der nachstehen­ den Tabelle 1 angegebenen Gruppe ausgewählt ist:

Tabelle 1

Der Brechungsindex für die oben genannten Kunststoffe für sichtbares Licht ist in Fig. 4 der Zeichnung darge­ stellt.

In Fig. 4 sind solche Bindemittel, die glasklar sind, zusätzlich mit einem Stern versehen.

Die Speicherpartikel 20 bestehen aus einem Material, in welchem durch Wechselwirkung mit auftreffenden Röntgen­ strahlen metastabile angeregte Zustände erzeugt werden. Diese metastabilen Zustände haben typischerweise eine Lebensdauer von mindestens einigen Minuten. Dadurch, daß man in die Absorptionsbanden dieser metastabilen Zustände Aktivierungslicht einstrahlt, kann ein instabi­ ler angeregter Zustand erreicht werden, der dann unter Aussendung von Fluoreszenzlicht in den Grundzustand übergeht.

Geeignete metastabile Zustände beruhen in der Praxis auf Fehlstellen im Kristallgitter, die u. a. durch Gitter­ fehlstellen oder auch Fremdatome gebildet werden. So können z. B. in Alkalihalogenidkristallen Anionleerstellen Elektronen, die bei der Röntgenabsorption beschleunigt werden, metastabil speichern und sogenannte Farbzentren bilden. Löcher können in diesen Metallen in V-Zentren oder an Fremdatomen metastabile Zustände bilden.

Die Fähigkeit, ein latentes Röntgenbild in der Speicher­ schicht 12 zu erzeugen ist auf die Farbzentren der Speicher­ partikel 20 zurückzuführen. Der Brechungsindex, den das Aktivierungslicht sieht bzw. das durch letzteres ausgelöste Fluoreszenzlicht sieht, hängt in erster Linie vom makroskopischen Brechungswinkelindex der Speicherpar­ tikel 20 bzw. des Bindemittels 22 ab.

Dadurch, daß man beide Brechungsindizes aneinander anpaßt, wird vermieden, daß das Aktivierungslicht und das Fluores­ zenzlicht, welches durch Leeren eines metastabilen Zu­ standes unter Verwendung von Aktivierungslicht erzeugt wird, gestreut werden. Damit kann das mit einem Foto­ detektor, der zu einem Wiedergabegerät für latente Röntgen­ bilder gehört, nachgewiesene Fluoreszenzlicht genau der angestrahlten punktförmigen Auslesefläche des Spei­ cherelementes zugeordnet werden.

Die Anpassung der Brechungsindizes von Speicherpartikeln 20 und Bindemittel 22 läßt sich bei Alkalihalogeniden in weiten Grenzen durch spezifische Wahl des Grundmate­ riales für Speicherpartikel 20 bewerkstelligen. Die nachstehende Tabelle 2 gibt eine Übersicht über die Brechungsindizes reiner Alkalihalogenide:

Tabelle 2

Da die Alkalihalogenide alle in weitem Bereich miteinan­ der vermischbar sind (gleiche Kristallklasse), kann man durch Mischen zweier unterschiedlicher Salze den Brechungsindex des erhaltenen Mischkristalles in weiten Grenzen ändern. Betrachtet man z. B. einen Mischkristall aus KCl und RbBr und schreibt man die Zusammensetzung des Mischkristalles als K_xRb_1-xCl_yBr_1-y, wobei x und y jeweils im Bereich zwischen 0 und 1 liegen, so erhält man mit Ändern von x und y zwischen 0 und 1 einen Einstellbereich des Brechungsindexes von 1,490 bis 1,559.

Bildet man in diesem Mischkristall Fehlstellen, z. B. durch Zugabe von 0,1 Mol% Tl⁺, so hat die Dotierung aufgrund der geringen Konzentration nur einen geringen Einfluß von maximal 0,1% auf den Brechungsindex des Mischkris­ talles.

Eine zweite Möglichkeit, die Anpassung der Brechungsin­ dizes herbeizuführen, ist die Auswahl des Bindemittels, wobei sich für unterschiedliche Bindemittel je nach Art der Monomere unterschiedliche Brechungsindizes er­ geben. Für manche der Bindemittel läßt sich der Brechungs­ index wieder in einem Bereich variieren, indem man auf die Kettenlänge und die Vernetzung einwirkt. Dies ist aus der in Fig. 4 wiedergegebenen Darstellung des Bre­ chungsindex für verschiedene Kunststoffmaterialien er­ sichtlich.

Typischerweise liegt der Durchmesser der Speicherpartikel bei etwa 10 µm, die Dicke der Speicherschicht bei 100 µm.

Aus Fig. 4 erkennt man ferner, daß auch Gläser als Bindemitteln in Betracht kommen, wobei man über die Zusammensetzung der Gläser den Brechungsindex über ei­ nen größeren Bereich einstellen kann.

Im Hinblick auf die Robustheit des Speicherelements und im Hinblick auf eine Herstellbarkeit der Speicher­ elemente bei nicht zu hohen Temperaturen, werden orga­ nische Bindemittel bevorzugt.

Die Vergütungsschicht ist in üblicher Weise hergestellt, z. B. durch Aufdampfen von Material mit geeignetem Bre­ chungsindex und in geeigneter Dicke. Die Absorptions­ schicht 16 ist aus einem das zum Auslesen des latenten Bildes verwendete Laserlicht absorbierenden Material hergestellt und kann ebenfalls aufgedampft oder als Tinte aufgedruckt sein.

In Fig. 2 erscheinen die verschiedenen Speicherpartikel 20 als Phasenobjekte. Man erhält also dort mikroskopisch das gleiche Bild wie von Glaskugeln, die in ein Glas Wasser gegeben werden.

Dadurch, daß der Brechungsindex von Speicherpartikeln 20 und Bindemittel 22 aneinander angepaßt sind, verschwin­ den diese Phasenobjekte und man erhält das in Fig. 3 wiedergegebene Aussehen des Speicherelementes: dieses verhält sich für das zum Auslesen des latenten Röntgen­ bildes verwendete Laserlicht wie ein homogenes Glasplätt­ chen.

Wie oben schon angesprochen, haben die Speicherpartikel in Wirklichkeit die Form von Mahlgut mit kleinen Facetten. Um eine auch von mikroskopischen Lunkern freie Einbettung der Speicherpartikel im Bindemittel zu erhalten, wird bei der Herstellung der Speicherschicht 12 wie folgt vorgegangen.

Es wird Bindemittel 22 in flüssigem Zustand bereitgestellt wird. In dem flüssigen Bindemittel 22 werden die Speicher­ partikel 20 homogen verteilt. Die so erhaltene Masse wird zu einer dünnen Schicht ausgestrichen und dann wird das Bindemittel zum Abhärten gebracht, sodaß man eine Spei­ cherfolie mit entsprechender Dicke erhält.

Dabei wird vorzugsweise das Bindemittel in dünnflüssigem Zustand bereitgestellt, wozu es verdünnt und/oder erwärmt wird.

Claims (15)

1. Flächiges Speicherelement für ein Röntgenbild,
mit einer Vielzahl von Speicherpartikeln (20), wel­ che durch Röntgenlicht in metastabile Anregungszustände versetzt werden können, die durch Bestrahlung mit Akti­ vierungslicht in einen instabilen Anregungszustand über­ führbar sind, der seinerseits unter Abstrahlung von Fluoreszenzlicht abgebaut wird, und mit einem transparenten Bindemittel (22), durch welches die Speicherpartikel (20) zu einer Speicherschicht (12) zusammengehalten sind,
dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel (22) und die Speicherpartikel (20) im wesentlichen gleichen Brechungs­ index aufweisen.

2. Speicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Speicherpartikel (20) aus einem transparenten Salzmaterial bestehen, welches durch zwei chemisch unterschiedliche jedoch in gleicher Kristall­ struktur kristallisierende Salze gebildet ist.

3. Speicherelement nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich die Salze in ihren Kationen und/oder Anionen unterscheiden.

4. Speicherelement nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kationen Halogenidionen sind.

5. Speicherelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Salze einen Mischkristall bilden.

6. Speicherelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel (22) ein transparentes Kunststoffmaterial mit einem Bre­ chungsindex zwischen 1,4 und etwa 1,6 ist.

7. Speicherelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechungsin­ dex des Materiales der Speicherpartikel (20) und/oder der Brechungsindex des Bindemittels (22) isotrop ist.

8. Speicherelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine von der Vorderfläche der Speicherschicht (12) getragenen Vergütungsschicht (14).

9. Speicherelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite der Speicherschicht (12) eine Absorberschicht (16) trägt, welche das Aktivierungslicht absorbiert.

10. Speicherelement nach einem der Ansprüche 1 bis bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Rückseite der Speicherschicht (12) eine Reflektionsschicht (16) vorgesehen ist, die Fluoreszenzlicht reflektiert und vorzugsweise fest mit der Speicherschicht (12) verbunden ist.

11. Speicherelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Speicher­ schicht (12) eine Schutzschicht (18) aus Röntgenstrahlen absorbierendem Material, insbesondere eine Metallschicht aus einem Metall mit hoher Ordnungszahl wie Blei angeordnet ist.

12. Speicherelement nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schutzschicht (18) fest mit der Speicherschicht (12) verbunden ist, z. B. unter Verwen­ dung einer Kleberschicht (16), die vorzugsweise zugleich die Funktion der Absorberschicht (16) nach Anspruch 9 übernimmt.

13. Speicherelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherschicht (12) und/oder die Vergütungsschicht (14) und/oder die Absorberschicht (16) und/oder die Reflektionsschicht (16) und/oder die Schutzschicht (18) eine biegbare Schicht­ struktur bilden.

14. Verfahren zum Herstellen eines Speicherelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Bindemittel (22) in flüssigem Zustand bereitgestellt wird und in dem flüssigen Bindemittel (22) die Speicherpartikel (20) verteilt werden, und daß die so erhaltene Masse zu einer dünnen folienar­ tigen Schicht verteilt wird und dann das Bindemittel zum Abhärten gebracht wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel (22) in dünnflüssigem Zustand bereitgestellt wird, wozu es verdünnt und/oder erwärmt wird.