DE19942941A1

DE19942941A1 - Signalverstärker einer Ausleseeinrichtung für Speicherleuchtstoffplatten

Info

Publication number: DE19942941A1
Application number: DE1999142941
Authority: DE
Inventors: Manfred Fuchs; Erich Hell; Detlef Mattern
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2001-04-05
Also published as: FR2798236A1; JP2001118533A

Abstract

Es ist ein Gehäuse (1) mit einer ersten und einer zweiten einander gegenüberliegenden Stirnseite (2, 3) vorgesehen. Die erste Stirnseite (2) ist lichttransparent ausgeführt und weist im Bereich der inneren Oberfläche eine Photokathode (4) auf. Gemäß einer Variante ist im Bereich der zweiten Oberfläche (3) ein Elektronendetektor (6) vorgesehen. Gemäß einer anderen Variante ist im Bereich der inneren Oberfläche der zweiten Stirnseite (3) ein Ausgangsschirm vorgesehen. Erfindungsgemäß ist zwischen der Photokathode und dem Elektronendetektor (6) bzw. dem Ausgangsschirm (8) zumindest ein Elektronenvervielfacher (11) angeordnet, so daß die von dem von der Photokathode (4) ausgehenden Elektronen vervielfachbar und somit an der zweiten Oberfläche verstärkte Signale ableitbar sind.

Description

Aus der DE 195 06 798 ist es bekannt, Speicherfolien mittels einer Ausleseeinrichtung abzutasten und elektrische Signale zu erzeugen, aufgrund deren eine bildliche Darstellung der in der Speicherfolie gespeicherten Informationen möglich ist. Hierzu weist die Ausleseeinrichtung eine a-Si:H-Detektor matrix auf, die mit einem Glassubstrat in Verbindung steht, das mit Hilfe einer Faseroptik an einer Glasgegenplatte optisch angekoppelt ist. Zwischen der Gegenplatte und einer Glasandruckplatte ist ein Schlitz freigelassen, in den eine Speicherfolie eingeschoben werden kann. Zur Auslesung der In formation der Speicherfolie sind Laser-Leuchtdioden vorge sehen, die zur Anregung der Speicherfolie und zur Emittierung von Lichtphotonen aufgrund eines latent gespeicherten Strah lenschattenbildes dienen. Diese Lichtphotonen werden über die Detektormatrix in elektrische Signale gewandelt, aufgrund deren eine bildliche Darstellung an einer Anzeigeeinrichtung möglich ist.

Aus der DE 195 08 240 A1 ist die Abtastung von Speicher leuchtstoffplatten mit einem Stimulationslaser bekannt, wobei die Abtastung zeilenweise Punkt für Punkt erfolgt. Die Ge schwindigkeit dieses Auslesens wird durch die für jeden Bild punkt benötigte minimale Integrationszeit begrenzt. Die Aus lesezeit für das gesamte Bildformat der Speicherleuchtstoff platte beträgt bei heutigen Geräten ein bis zwei Minuten und ist für den modernen Krankenhausbetrieb eigentlich zu lang sam. Diese Technologie des zeilenweise punktförmigen Ab tastens mit mechanisch geführtem Laserstrahl und die Auslese mit einem Photomultiplayer führt zu einem großvolumigen Aus lesegerät, was ebenfalls unerwünscht ist. Zudem läßt sich ein solches Auslesegerät nicht in die medizinische Röntgenanlage integrieren. Zwischen der eigentlichen Röntgenaufnahme und der Digitalisierung und Übertragung der Daten steht also noch der physische Transport der Speicherleuchtstoffplatten mit einer entsprechenden Zeitverzögerung und dem Risiko der Ver wechslung nachteilig entgegen. Ein schnelleres Auslesen ist, wie bei der DE 195 06 798 A1 vorgesehen, mit zeilenförmigen Halbleiterdetektoren möglich, die beispielsweise als CCDs oder Photodioden auf kristalliner oder amorpher Basis von Silizium ausgeführt sind. Mit diesen zeilenförmigen Halblei terdetektoren können beispielsweise alle Pixel einer Zeile der Speicherleuchtstoffplatte gleichzeitig ausgelesen werden. Nachteil dieser Halbleiterdetektoren ist, daß diese ein sehr viel höheres Eigenrauschen aufweisen, wodurch das Signal/Rausch-Verhältnis nachteilig beeinflußt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Signalverstärker einer Ausleseeinrichtung für Speicherleuchtstoffplatten der art auszuführen, daß insbesondere ein schnelles Auslesen der Speicherleuchtstoffplatte bei hohem Signalanteil gegenüber des Rauschens gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 4 gelöst.

Vorteil der Erfindung ist, daß insbesondere zwischen einer Photokathode zum Erzeugen von Elektronen aufgrund von empfan genen von einer Speicherleuchtstoffplatte ausgehenden Licht photonen Elektronen erzeugt werden und gemäß der ersten Vari ante der Erfindung einem Elektronendetektor und gemäß einer zweiten Variante der Erfindung einem Ausgangsschirm zum Er zeugen von Lichtphotonen aufgrund auftreffender Elektronen ein Elektronenvervielfacher angeordnet ist, über den die von der Photokathode ausgehenden Elektronen vervielfachbar sind. Über den Elektronenvervielfacher können somit die von der Photokathode ausgehenden Elektronen vervielfacht werden, was zu einem höheren Signal/Rausch-Verhältnis führt und somit besser diagnostizierbare Bildinformationen erhaltbar sind.

Gemäß der ersten Variante der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Elektronendetektor als 2D-Dünnschichtpanel ausge führt ist, das insbesondere aus amorphem Selen oder Silizium oder Poly-Silizium besteht. Es ist somit möglich, die von der Photokathode ausgehenden und über den Elektronenvervielfacher vervielfachten Elektronen direkt in elektrische Signale zu wandeln.

Bei der Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Signalverstär kers hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in dem Ge häuse ein Gas oder eine Gasmischung, beispielsweise Argon oder Argon aufweisend, enthalten ist, um beispielsweise vom Elektronenvervielfacher rückgestreute Elektronen von der Photokathode fern zu halten. Da der Verstärkungsprozeß auf Stoßionisation des Gases durch die Elektronenbewegung im elektrischen Feld beruht, müssen die dabei entstehenden UV- Photonen von der Fotokathode ferngehalten werden. Dies kann zum einen durch Absorption im Gas oder zum anderen durch Ab schattung durch mehrere Gitter oder Lochplatten bewirkt wer den.

Eine Erhöhung der Verstärkung ergibt sich, wenn mehrere Elek tronenvervielfacher vorgesehen sind, die beispielsweise vor teilhaft als Drahtgitter oder Lochplatten ausgeführt und deren Löcher zueinander versetzt angeordnet sind. Solche Elektronenvervielfacher sind zum einen günstig in der Her stellung, zum anderen ist durch den Versatz der Löcher die Rückstrahlung von Elektronen auf die Photokathode gemindert.

Ist die Photokathode aus nichtleitendem Material, so ist es vorteilhaft, zwischen der ersten Stirnseite und der Photo kathode eine elektrisch leitende Zwischenschicht vorzusehen, die vorzugsweise aus Gold besteht, Gold oder Kohlenstoff auf weist.

Bei der zweiten Variante der Erfindung ist es vorteilhaft, dem Ausgangsschirm bzw. der zweiten Stirnseite einen Detektor zum Erzeugen von elektrischen Signalen in Abhängigkeit von den von dem Ausgangsschirm ausgehenden Lichtphotonen nachzu schalten, der vorzugsweise als CCD-Wandler ausgeführt sein kann.

Hierbei ist es vorteilhaft, zwischen dem Detektor und dem Ausgangsschirm eine Faseroptik anzuordnen, so daß das vom Ausgangsschirm ausgehende Licht kanalisiert dem CCD-Wandler zugeführt wird.

Um ein zeilenförmiges Auslesen zu ermöglichen und dennoch einen geringen Raum für die Ausleseeinrichtung zu benötigen, ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse des Signalverstärkers einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispie les anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel eines Signalver stärkers einer Ausleseeinrichtung für Speicherleuchtstoff platten nach der Erfindung gezeigt, wobei mit dem Bezugszei chen 1 ein Gehäuse gekennzeichnet ist, welches eine erste und eine zweite Stirnseite 2, 3 aufweist. Zumindest die erste Stirnseite 2 ist lichttransparent ausgeführt und im Bereich ihrer inneren Oberfläche ist eine Photokathode 4 angeordnet. Ist die Photokathode 4 elektrisch nur gering leitend, so ist es vorteilhaft, wenn zwischen der ersten Stirnseite 2 und der Photokathode 4 eine Zwischenschicht 5 aus elektrisch leiten dem Material vorgesehen ist, über die der Photokathode 4 Ladungen zuführbar sind. Es wird somit vermieden, daß sich die Photodiode 4 durch die Emission von Elektronen elektrisch auflädt. Als Zwischenschicht 5 kann vorteilhaft Gold Anwen dung finden, da somit besonders dünne Schichten hergestellt werden können, durch die das Licht zur Photokathode 4 gelan gen kann. Selbstverständlich kann auch ein anderes in dieser Hinsicht günstiges Material Anwendung finden. Beim Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung nach der Fig. 1 ist im Bereich der inneren Oberfläche der zweiten Stirnseite 3 ein Elektro nendetektor 6 angeordnet, der die von der Photokathode 4 aus gehenden Elektronen empfängt und diese Ladungen als Signale zur Verfügung stellt. Vorzugsweise ist der Elektronendetektor 6 pixelförmig ausgestaltet und besteht beispielsweise aus amorphem Selen, amorphem Silizium, kristallinem Silizium oder Poly-Silizium. Der Elektronendetektor 6 kann als Zeile oder auch als Flächendetektor, vorzugsweise als CCD-Auslese, aus geführt sein, dessen/deren Signale über eine elektrische Leitung 13 aus dem Gehäuse 1 ableitbar sind.

Zum Erzeugen eines elektrischen Feldes ist eine Spannung einer Spannungsquelle 7 zwischen der Photokathode 4 und dem Elektronendetektor 6 geschaltet, so daß die von der Photo kathode 4 ausgehenden Elektronen auf den Elektronendetektor 6 beschleunigt werden.

Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung nach der Fig. 2 ist im Bereich der inneren Oberfläche der zweiten Stirnseite 3 ein Ausgangsschirm 8 angeordnet, der beim Auftreffen von Elektro nen zur Emission von Licht anregbar ist. Auch hier ist zwi schen der Photokathode 4 und dem Ausgangsschirm 8 eine Span nung der Spannungsquelle 7 anlegbar, so daß die von der Pho tokathode 4 ausgehenden Elektronen auf den Ausgangsschirm 8 beschleunigbar sind. Zur Erzeugung von elektrischen Signalen ist hierbei im Bereich der zweiten Stirnseite 3, die vorzugs weise ebenfalls lichttransparent ausgeführt ist, ein Licht in elektrische Signale wandelnder Detektor 9 vorgesehen. Dieser Detektor 9 kann entweder im Inneren des Gehäuses 1 zwischen dem Ausgangsschirm 8 und der zweiten Stirnseite 3 oder vor zugsweise außerhalb des Gehäuses 1 angeordnet sein. Bevorzugt ist der Detektor 9 als CCD-Wandler ausgeführt und weist eben falls einzelne Detektorelemente auf, die entweder in einer einzigen Zeile oder aber in mehreren Zeilen angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Ausgangsschirm 8 und dem Detektor 9 eine Faseroptik 10 angeordnet, so daß das von dem Ausgangsschirm 8 ausgehende Licht kanalisiert zum Detek tor 9 geleitet wird. Es ergibt sich somit eine Verbesserung des Kontrastes der Signale, da das Licht somit möglichst kanalisiert zum Detektor 9 geleitet wird und hierdurch kein Übersprechen erfolgt.

Gemäß der Erfindung ist zwischen der Photokathode 4 und dem Elektronendetektor 6 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 und der Photokathode 4 und dem Ausgangsschirm 8 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 zumindest ein Elek tronenvervielfacher 11 angeordnet, so daß die von der Photo kathode 4 ausgehenden Elektronen über den Elektronenverviel facher 11 vervielfachbar sind. Am Elektronendetektor 6 bzw. am Detektor 9 sind somit verstärkte elektrische Signale ab leitbar, so daß das Signal/Rausch-Verhältnis erheblich ver bessert wird. Um eine unerwünschte Rückstreuung von Elektro nen auf die Photokathode 4 zu unterbinden, ist im Gehäuse 1 ein Gas oder ein Gasgemisch, vorzugsweise ein Quenchgas, bei spielsweise Ar, Kr, Xe, CO₂, N₂, i-Butan, CH_x, Di-Methyl-Äther oder Methanyl/Ethanol-Dampf angeordnet, durch welches die Elektronen und auch eventuell zurückgestreute Lichtphotonen absorbiert werden. Im Rahmen der Erfindung können auch meh rere Elektronenvervielfacher 11 vorgesehen sein, wobei vor zugsweise die Löcher der Elektronenvervielfacher 11 zueinan der versetzt angeordnet sind, wodurch ebenfalls eine Rück streuung von Elektronen und Lichtphotonen auf die Photo kathode 4 unterbunden wird. Ein besonders kostengünstiger Elektronenvervielfacher 11 ergibt sich, wenn dieser aus einem Drahtgitter besteht.

Im Rahmen der Erfindung kann der Signalverstärker die gesamte Fläche einer Speicherleuchtstoffplatte 12 bzw. einer Spei cherleuchtstoff-Folie abdecken. Es ist aber kostengünstiger, den Signalverstärker als Zeile auszuführen und eine Relativ verstellung zwischen der Ausleseeinrichtung und der Speicher leuchtstoffplatte 12 zu deren Abtastung zu bewirken.

Die Speicherleuchtstoffplatte 12 wird zur Signalerzeugung mittels eines Lichtstrahles zur Emission von Lichtphotonen angeregt, die auf die Photokathode 4 gelangen, wobei Elektro nen erzeugt werden, die von der Photokathode 4 zum Elektro nenvervielfacher 11 durch das dazwischen anlegbare elektri sche Feld driften. Dort werden die Elektronen vervielfacht und gelangen durch das zwischen dem Elektronenvervielfacher 11 und dem Elektronendetektor 6 anlegbare elektrische Feld auf den Elektronendetektor 6 bzw. den Ausgangsschirm 8, wo sie entweder direkt elektrische Signale (erstes Ausführungs beispiel) oder Lichtphotonen (zweites Ausführungsbeispiel) erzeugen. Die Lichtphotonen werden über die Faseroptik 10 zu dem Detektor 9 geleitet und dort in elektrische Signale ge wandelt. In bekannter Weise ist dem Elektronendetektor 6 oder dem Detektor 9 eine Auswerteeinrichtung nachgeschaltet, wel che die Signale des Elektronendetektors 6 bzw. des Detektors 9 parallel oder zeilenweise ausliest und in Bildsignale wan delt, die auf einer Anzeigevorrichtung darstellbar sind.

Claims

1. Signalverstärker einer Ausleseeinrichtung für Speicher leuchtstoffplatten,
mit einem Gehäuse (1), aufweisend eine erste und eine zweite einander gegenüberliegende Stirnseite (2, 3),
mit einer im Gehäuse (1) im Bereich der ersten lichttranspa renten Stirnseite (2) angeordneten Photokathode (4) zum Er zeugen von Elektronen in Abhängigkeit von den von der Spei cherleuchtstoffplatte (12) aufgrund auftreffender Strahlung ausgehenden Lichtphotonen,
mit einem im Gehäuse (1) im Bereich der zweiten Stirnseite (3) angeordneten Elektronendetektor (6) zum Erzeugen elektri scher Signale aufgrund auftreffender Elektronen,
mit einem Elektrodensystem zum Erzeugen eines elektrischen Feldes zwischen der Photokathode (4) und dem Elektronendetek tor (6) zum Beschleunigen der von der Photokathode (4) aus gehenden Elektronen auf den Elektronendetektor (6) und
mit einem zwischen der Photokathode (4) und dem Elektronen detektor (6) angeordneten Elektronenvervielfacher (11), wobei die von der Photokathode (4) ausgehenden Elektronen über den Elektronenvervielfacher (11) vervielfachbar sind.

2. Signalverstärker nach Anspruch 1, wobei der Elektronendetektor (6) als 2D-Dünnschichtpanel aus geführt ist.

3. Signalverstärker nach Anspruch 2, wobei das 2D-Dünnschichtpanel aus a-Se, a-Si oder Poly-Si be steht

4. Signalverstärker einer Ausleseeinrichtung für Speicher leuchtstoffplatten,
mit einem Gehäuse (1), aufweisend eine erste und eine zweite, einander gegenüberliegende, lichttransparente Stirnseite (2, 3),
mit einer im Gehäuse (1) im Bereich der ersten Stirnseite (2) angeordneten Photokathode (4) zum Erzeugen von Elektronen in Abhängigkeit von den von der Speicherleuchtstoffplatte (12)aufgrund auftreffender Strahlung ausgehenden Lichtphoto nen,
mit einem im Gehäuse (1) an der zweiten Stirnseite (3) ange ordneten Ausgangsschirm (8) zum Erzeugen von Lichtphotonen aufgrund auftreffender Elektronen,
mit einem Elektrodensystem zum Erzeugen eines elektrischen Feldes zwischen der Photokathode (4) und dem Ausgangsschirm (8) zum Beschleunigen der von der Photokathode (4) ausgehen den Elektronen auf den Ausgangsschirm (8) und
mit einem zwischen der Photokathode (4) und dem Ausgangs schirm (8) angeordneten Elektronenvervielfacher (11),
wobei die von der Photokathode (4) ausgehenden Elektronen über den Elektronenvervielfacher (11) vervielfachbar sind.

5. Signalverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im Gehäuse (1) ein Gas oder eine Gasmischung angeordnet ist, welche die durch UV-Licht erzeugten Lichtphotonen unter drückt.

6. Signalverstärker nach Anspruch 5, wobei das Gas Argon ist oder Argon aufweist.

7. Signalverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mehrere Elektronenvervielfacher (11) vorgesehen sind.

8. Signalverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zumindest ein oder mehrere Drahtgitter als Elektronen vervielfacher (11) vorgesehen sind.

9. Signalverstärker nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Löcher zumindest zweier Elektronenvervielfacher (11) zueinander versetzt angeordnet sind.

10. Signalverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zwischen der ersten Stirnseite (2) und der Photokathode (4) eine elektrisch leitende Zwischenschicht (5) als Elek trode vorgesehen ist.

11. Signalverstärker nach Anspruch 10, wobei die Zwischenschicht (5) aus Gold besteht oder Gold auf weist.

12. Signalverstärker nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei dem Ausgangsschirm (8) ein Detektor (9) zum Erzeugen von elektrischen Signalen in Abhängigkeit von den Lichtphoto nen nachgeschaltet ist.

13. Signalverstärker nach Anspruch 12, wobei der Detektor (9) als CCD-Wandler ausgeführt ist.

14. Signalverstärker nach Anspruch 13, wobei zwischen der zweiten Stirnseite (3) und dem CCD-Wandler eine Faseroptik (10) angeordnet ist.

15. Signalverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Gehäuse (1) einen rechteckförmigen Querschnitt auf weist.