DE2436894A1

DE2436894A1 - Vorrichtung und verfahren zum aufzeichnen und wiedergeben von roentgenbildern

Info

Publication number: DE2436894A1
Application number: DE2436894A
Authority: DE
Inventors: Geb Fritzler Fr Dietlind Pekau; Eckhard Dr Storck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-07-31
Filing date: 1974-07-31
Publication date: 1976-02-19
Also published as: BE831975A; IT1040129B; FR2280930B1; GB1511893A; US4002906A; JPS5137586A; FR2280930A1; NL7509042A

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Röntgenbildern

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Rötgenbildern, bestehend aus einem Gehäuse, in dem ein für Röntgenstrahlen empfindliches Aufzeichnungsmedium angeordnet ist.

Zur Verbesserung der Bildqualität und des Kontrastes bei der Aufzeichnung von Röntgenbildern gegenüber den her~ kömmlichen fotografischen Platten ist es bereits bekannt,

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das Verfahren der sog. Xeroradiografie anzuwenden, wobei die Röntgenstrahlen auf eine vor der Belichtung bereits aufgeladene Schicht, beispielsweise aus amorphem Selen mit hohem Dunkelwiderstand_;auftreffen. Die Röntgenquanten erzeugen im Selen schnelle Fotoelektroüen, die wiederum Elektron-Loch-Paare erzeugen, wodurch ein Ladungsabbau stattfindet. Die Entwicklung dieser Schicht erfolgt durch Bestäuben mit einer Puderwolke, beispielsweise aus Tonerteilchen, wonach das Tonerbild durch ein elektrisches Feld auf aufgelegtes Papier übertragen und durch Temperaturbehandlung fixiert wird_o "

Eine andere Möglichkeit besteht darin, diese röntgenerapfindliche Schicht in einer mit einem Edelgas unter Druck gefüllten Kammer anzuordnen und diese den Röntgenstrahlen auszusetzen. Eire Aufladung der Schicht vor der Belichtung mit den Röntgen~ strahlen entfällt dabei, da die Röntgenstrahlen im Edelgas_£,

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beispielsweise Xenon, einen Ionisationsstrom dadurch erzeugen, daß jedes Quant ein Fotoelektron freisetzt, wodurch Elektron-Ionen-Paare entstehen, die einen Ladungsaufbau auf einer Ladungsträgerfolie erzeugen. Zur Entwicklung des Röntgenbildes muß nun das Gas aus der Kammer entfernt werden, die Platte entnommen werden und dann analog dem Xeroxverfahren mit Puder bestäubt und durch Erhitzen fixiert werden. Aufgrund dieses umständlichen Entwicklungsverfahrens ist es klar, daß damit nur kleine Bildraten erzielbar sind und ein Durchleuchtungsverfahren in Form von Reihenuntersuchungen ausgeschlossen ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Röntgenbildern mit hohem Kontrast anzugeben, mit der hohe Bildraten erzielbar sind» so daß sich die Vorrichtung auxiifür Reihenuntersuchungen im Durchleuchtungsverfahren eignet.

Ausgehend von einer in einem Gehäuse angeordneten, für Röntgenstrahlen empfindlichem Aufzeichnungsmedium wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß das Gehäuse mit einem Eintrittsfenster für die Röntgenstrahlen versehen ist, das aus einer für optische Strahlung transparenten Elektrode besteht, das das Gehäuse' mit einem- ebenfalls für optische Strahlung transparentem Austrittsfenster versehen ist, daß das Aufzeichnungsmedium eine an sich bekannte thermoplastische Schicht ist, die auf einer für optische Strahlung transparenten Elektrode und einem ebenfalls transparenten Substrat angeordnet ist und daß das Gehäuse ein Edelgas unter einem Druck von mindestens 10 at enthält.

Bei einem andoron Ausführungsbeispiel ist im Gehäuse zusätzlich eine bewegliche Korona-Beladungselektrode vorgesehen.

Hinter dem Austrittsfenster Kann eine Schlieren- oder Phafion-

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kontrastoptik vorgesehen sein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Edelgas Xenon ist, das sich unter einem Druck von 15 at in dem Gehäuse befindet.

Ein geeignetes Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Röntgenbildern besteht aus folgenden Schritten: Anlegen einer Hochspannung in der Größenordnung von 1 kV an das als transparente Elektrode ausgebildete Eintrittsfenster; Einstrahlen der aufzuzeichnenden Röntgenstrahlen durch das Eintrittsfenster in das Gehäuse;

Ionisieren des. im Gehäuse befindlichen Xenons, wobei die Ionen unter dem Einfluß des elektrischen Feldes zum Thermoplast wandern und auf dessen freier Oberfläche eine Ladungsverteilung erzeugen;

Anlegen einer Spannung zwischen der Gehäuseelektrode und der Thermoplastelektrode, so daß. sich der Thermoplast während dem Heizen in einem elektrischen PeId von etwa 100 Volt//U befindet; Aufheizen des Thermoplastes, bis sich ein Oberflächenrelief entsprechend der ladungsverteilung ausbildet; Abkühlen des Thermoplastes und damit Fixieren des Reliefs; Einstrahlen von optischer Strahlung in das Gehäuse durch das Eintrittsfenster, wobei die Strahlung den Thermoplast durchsetzt, durch das Austrittsfenster austritt und eine Schlieren- oder Phasenkontrastoptik durchläuft, wodurch die Phasenmodulation der optischen Strahlung in eine Amplitudenmodulation umgewandelt wird; ■ ,

Sichtbarmachung des im Thermoplast gespeicherten Röntgenbildes auf einem geeigneten Bildschirm und löschen des Bildes durch Aufheizen der Thermoplastschicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren beispielsweise beschrieben; es zeigen:

Figur 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, Figur 2 schematisch eine Vorrichtung zum Auslesen des Röntgen-

bilöes und die ■ .

Figuren 3 und 4 ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungs™

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gemäßen Vorrichtung.

In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind mit 1 die aufzuzeichnenden Röntgenstrahlen bezeichnet, die ein Objekt 2 durchsetzt haben. 3 ist ein Gehäuse, das mit einem Edelgas unter Druck, beispielsweise mit Xenon unter einem Druck von 15 at, gefüllt ist. Das Gehäuse 3 ist eingangsseitig mit einem Eintrittsfenster 4 versehen, das als für optische Strahlung transparente Elektrode ausgebildet ist. Mit 5 ist eine thermoplastische, einige /U dicke Schicht bezeichnet, die auf einer transparenten heizbaren Elektrode 6 angeordnet ist, die sich, wiederum auf einem für optische Strahlung transparenten Substrat, beispielsweise Glas 7, befindet. Mt 8 ist ein Austrittsfenster im Gehäuse 3 teseichnet. Zwischen die transparente Elektrode 4 und die transparente heizbare Elektrode 6 wird nun eine Hochspannung von etwa 1 kV angelegt, wodurch die im Xenon durch die eintreffenden Röntgenstrahlen erzeugten Ionisationsströxoe entlang den elektrischen Feldlinien wandern und eine Ladungsverteilung auf der freien Oberfläche der thermoplastischen Schicht 5 erzeugen.

Mach der erfolgten Belichtung erfolgt in an sich bekannter Weise ein Entwickeln des Oberflächenreliefs in der thermoplastischem Schicht 5 durch Erwärmen dieser Schicht mittels der heizbaren Elektrode 6. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit des Verfahrens kann während des Aufheizens der Thermoplastschicht die Elektrode 4 an eine Hochspannung angeschlossen werde, so daß sich der Therraoplastfilm in einem PeId von 100 Volt//U befindet. Durch anschließendes Abkühlen wird das Bild fixiert und kann nun, wie es in Figur 2 scheraatisch dargestellt ist, optisch auegelesen werden. Zu diesem Zweck wird durch das Eingangßfenster 4 ein las er s tr aiii oder ein anderer kollimierter inkohärenter lichtstrahl auf das Phasenrelief 10 gerichtet, das sich proportional zur Röntgenint οία si tat ausgebildet hat. Der Lichtstrahl durch" setzt die thermoplastische Schicht 5, die Elektrode 6 und das Substrat 7 und tritt durch das Austrittsfenster 8 aus dem Gehäuse 3 aus, wonach die Phasenmodulation des Lichtstrahles durch

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eine Schlieren- oder Phasenkontrastoptik 11 mit einem Euter 12 in eine Amplitudenverteilung umgewandelt" wird, die auf einem geeigneten Bildschirm 13 sichtbar gemacht werden kann.

Der Auslesestrahl kann auch durch das Austrittsfenster 8 eingestrahlt worden und vom Ihasenrelief 10 reflektiert werden.

Figur 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, "bei dem gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist in dem Gehäuse 3 noch zusätzlich eine bewegliche Korona-Beladungselektrode 14 vorgesehen, mit der der freien Oberfläche der thermoplastischen Schicht 5. vor der Belichtung eine gLeichmäßig verteilte Oberflachenbeladung erteilt werden kann« Anschließend erfolgt, wie es Figur 4 schematisch zeigt, das Belichten der thermoplastischen Schicht durch die Röntgenstrahlen 1, die wieder Ionisationsströme im Gehäuse erzeugen» Bei umgekehrter Polarität der an den Elektroden 4 und 6 angelegten Spannung erfolgt nunmehr ein Entladen der thermoplastischen Schicht 5.proportional zur Röntgenintensitäte lach der erfolgten Belichtung wird wieder in an sich tekannter ¥_eise die nun herrschende Oberflächenladungsverteilung auf der thermoplastischen Schicht durch Erwärmen entwickelt und durch Abkühlen fixiert.

Auf den Z₀B. für Durchleuchtungen üblichen Röntgenstrahlungen entstehen auf der Oberfläche der thermoplastischen Schicht

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Ladungen von 10 coulomb /cm pro m R, wobei air Deformation des Thermoplasten elektrischeP_eldstärken von 100 ToIt//U erforderlich sind. Es wären somit etwa 200 mR erforderlich, um die Thertüoplastschicht durch direkte Beladung zu deformieren« Uro die Empfindlichkeit wesentlich zu erhöhen, wird während der Entwicklung des Thermoplastfilraes zwischen den Elektroden4 und 6 ein elektrisches Feld von etwa 100 Yolt/yU angelegt 5 so daß das zur Deformation des Thermoplasten notwendige Grenzfeld von 100 ToIt//U nicht durch direkte Beladung erzeugt v/erden muß und auch geringere Thermoplastbeladungen zur Deformation ausreichen« Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 wird das zur Deformation notwendige Feld

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von 100 Volt//U durch Vorbeladung mittels der Korona-Beladung selektrode erzeugt.

Eine weitere Steigerung der Empfindlichkeit läßt sich dadurch erzielen, daß z.B. zwischen dem Substrat 7 und der heizbaren Elektrode 6 eine an sich bekannte Röntgenverstärkerschicht angeordnet ist. In diesem Pail wird man eine thermoplastische Schicht 5 wählen5 die mit einem Fotoleiter versehen ist, so daß man eine doppelte Ladungsverteilung auf der Oberfläche erhält und zwar einmal durch den lonisationsstrom des ionisierten Edelgases und zum anderen durch die von dem Fotoleiter abgegebenen Fotoelektroden.

Da die Röntgeninformation oftmals sehr niederfrequent ist, und der DeforiDationswirkungsgrad des Shermoplasten in Abhängigkeit von der Schichtdicke bei höheren Frequenzen liegt, kann es günstig sein, wenn vor der Belichtung mit den Röntgenstrahlen auf der thermoplastischen Schicht ein Gitter erzeugt wird, beispielsweise durch Interferenz zweier Laserstrahlen> und anschließender Entwicklung des Shermoplastfilms. Nach Belichtung mit den Röntgenstrahlen und Erwärmen entsteht also nicht nur das durch die Röntgenstrahlen erzeugte Oberflächenrelief, sondern auch ein durch die Gdtterstruktur erzeugtes Phasenrelief. Durch die Multiplikation des Röntgenbildes mit einer hochfrequenten Gitterstruktur läßt sich die Empfindlichkeit und das Signal-Rausch-Verhältnis des Verfahrens verbessern. Die Gitterstruktur kann beim Auslesen durch das Filter 12 sehr einfach wieder entfernt werden.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es also möglich, auf tesonderπ schnelle und wirtschaftliche Art und Weise RöntgenbildGr besonders hohen Kontrastes .aufzuzeichnen und v/icd or F.

0 Patentansprüche
4 Figuren

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Claims

Patentansprüche

1.J Vorrichtung zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Röntgenbildern, bestehend aus einem Gehäuse, in dem ein für Röntgenstrahlen empfindliches Aufzeichnungsmedium angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse mit einem Eintrittsfenster für die Röntgenstrahlen versehen ist, das aus einer für optische Strahlung transparenten Elektrode besteht, daß das Gehäuse mit einem ebenfalls für optische Strahlung transparentem Austrittsfenster versehen ist, daß das Aufzeichnungsmedium eine an sich bekannte thermoplastische Schicht ist, die auf einer für optische Strahlung transparenten Elektrode und einem ebenfalls transparenten Substrat angeordnet ist, und daß das Gehäuse ein Edelgas unter einem Druck von mindestens 10 at enthält. ■ *

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet· , daß zusätzlich eine bewegliche Korona-Beladungselektrode im Gehäuse vorgesehen ist.

5ο Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß hinter dem Austrittsfenster eine Schlieren™ oder· Phasenkontrastoptik vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Edelgas Xenon ist, das sich unter einem Druck von 15 at in dera Gehäuse befindet.

5. Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Röntgenbilüern, dadurch gekennzeichnet , daß ein in einem mit einem Edelgas unter Druck gefüllten Geliäuse angeordneter Thermoplast der Röntgenstrahlung ausgesetzt wird und daß das Röntgenbilö als Oberflächonrelief auf dera Enormoplast durch die beim Einstrahlen erfolgende Ionisation des Gases aufgezeichnet wird.

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BAD ORIGINAL

6. Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Röntgenbildern Mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 5, ge kennzeichnet durch folgende Schritte:

Anlegen einer Hochspannung in der Größenordnung von 1 kV an das als transparente Elektrode ausgebildete Eintrittsfenster;

Einstrahlen der aufzuzeichnenden Röntgenstrahlen durch das ■Eintrittsfenster in das Gehäuse;

Ionisieren des im Gehäuse befindlichen Xenons, wobei die Ionen unter dein Einfluß des elektrischen .Feldes zum !Thermoplast wandern und auf dessen freier Oberfläche eine ladungsverteilung erzeugen;

Aufheizen des Thermoplastes, bis sich ein Oberflächenrelief entsprechend der ladungsverteilung ausbildet; Abkühlen des Thermoplastes und damit Fixieren des Reliefs; Einstrahlen von optischer Strahlung in das Gehäuse durch das Eintrittsfenster, wobei die Strahlung den Thermoplast durchsetzt, durch das Austrittsfenster austritt und eine Schlieren- oder Phasenkontrastoptik durchläuft, wodurch die Phasenmodulation der optischen Strahlung in eine Amplitudenmodulation umgewandelt wird und Sichtbarmachung des im Thermoplast gespeicherten Röntgenbildes auf einem geeigneten Bildschirm.

7. Verfahren nach Anspruchαϊ 5 und 6, dadurch g e k e η η zeichnet , daß vor dem Aufzeichnen des Räntgenbildes eine Gitterstruktur auf dem Thermoplast erzeugt wird.

8. Verfahren nach Ansprüchen 5 bis 7, dadurch g e k e η η zeichnet , daß vor dem Aufzeichnen des Röntgenbildes der freien Oberfläche des Thermoplastes durch eine bewegliche Korona-BeladungaäLektrode eine gleichmäßig verteilte Oberflächenladung erteilt wird.

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L e e r s e i t e