DE2451978C3 - Speicher- und Wiedergabeeinrichtung für Röntgenstrahlungsbilder - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Speicher- und Widergabeeinrichtung für Röntgenstrahlungsbilder mit einer Speicherplatte, die aus einer Schicht eines für die Energie der nachzuweisenden Röntgenstrahlung ipeicherfähigen Stoffes auf einer Unterlage besteht, mit einer Quelle zur Erzeugung eines Strahlenbündels einer elektromagnetischen Strahlung und zur Bewirkung einer relativen Abtastbewegung zwischen dem Strahlenbündel und der Speicherplatte, wobei das in der Speicherplatte latent gespeicherte Röntgenstrahlungsbild in eine zeitliche Signalfolge umgewandelt wird, mit einer Erfassungseinrichtung zum Aufnehmen der Signalfolge und einer Bildwiedergabeeinrichtung, die die Signalfolge in ein sichtbares Bild umwandelt und dieses wiedergibt

Aus der DE-AS 11 76 704 ist eine derartige Speicherund Wiedergabeeinrichtung für Röntgenstrahlungsbilder bekanntgeworden. Bei dieser Einrichtung speichert die Speicherplatte elektrische Ladungen, und die Abtastung erfolgt wiederum mit Röntgenstrahlung. Die Speicherfähigkeit der Platte und damit die Empfindlichkeit der Einrichtung sind dabei relativ gering.

Die DE-AS 15 14 183 beschreibt eine Speicher- und Wiedergabeeinrichtung für ionisierende Strahlung, die ein aus einer Schicht thermolumineszenzfähigen Materials auf einer Unterlage bestehendes flaches Speicherelement besitzt Eine Infrarot-Lichtstrahlungsquelle mit Mitteln zur selektiven Beaufschlagung des Speicherelements mit einem Lichtstrahlenbündel sowie Mittel zum Erfassen des durch das Lichtstrahlenbündels ausgelösten Lumineszenzlicht-Signals sind vorgesehen. Diese Einrichtung dient nicht zur Wiedergabe eines Strahlungsbildes. Bei einer anderen, dieser ähnlichen Einrichtung ist es bekannt, als Lichtquelle einen Laser zu verwenden (US-PS 37 29 630).

Bisher hat man zur Darstellung der Strahlungsbilder radiophotographische Vorrichtungen oder Sichtgeräte verwendet, bei denen das Röntgenbild wie ein Fernsehbild auf einer Fernseh-Bildröhre wiedergegeben wurde. Da bei handelsüblichen Geräten der menschliche Körper Strahlungsdosen von 300 bis 400 mrem ausgesetzt ist, die leicht schädlich we. den können, ist erwünscht, die in der Radiographie angewandte Strahlendosis so gering wie möglich zu halten.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, gegenüber bekannten radiographischen Aufzeichnungseinrichtungen eine erhöhte Empfindlichkeit und damit eine geringere Strahlungsbelastung des untersuchten Körpers zu erzielen.

Bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art wird erfindungsgemäß diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Speicherplatte als speicherfähigen Stoff einen Thermolumineszenz-Stoff aufweist, daß die Quelle des Strahlenbündels ein im Infrarotbereich emittierender Laser ist, daß zwischen diesem Laser und der Speicherplatte ein für Infrarotstrahlung durchlässiges, aber für sichtbares Licht undurchlässiges Filter angeordnet ist und daß die Erfassungseinrichtung zur Aufnahme der von iier Speicherplatte als Licht abgegebenen Signalfolge ausgebildet ist

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Thermolumineszenz-Stoff mindestens ein Emissionsmaximuiii im Temperaturbereich von 60 bis 300⁰C auf.

Anhand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 ist ein Blockdiagramm einer Speicher- und Wiedergabeeinrichtung für Strahlungsbilder;

F i g. 2 ist eine Seitenansicht der Speicherplatte;

F i g. 3 zeigt Emissionsstärkekurven thermolumineszenter Materialien als Funktion der Temperatur;

F i g. 4 zeigt Kurven der Abhängigkeit äer Thermolumineszenz-Emissionsstärke von der Erregerenergie für thermolumineszente Materialien;

F i g. 5 ist eine schematische Darstellung einer Laserstrahlablenkeinheit, und

F i g. 6 ist eine schematische Darstellung einer Laserstrahlablenkeinheit mit Plattenantrieb.

Die F i g. 1 zeigt eine Röntgenstrahlenquelle 10, Röntgenstrahlen 20, ein zu untersuchendes Objekt 30, einen Laser 50, eine Laserstrahlablenkeinheit 60, eine Speicherplatte 40 mit einer dünnen Schicht eines Thermolumineszenz-Stoffes auf einem Träger, einen optischen Kollektor 70, einen optischen Detektor 80, einer· Videospeicher 90, einen Bildsignalverstärker 100 und ein Sichtgerät 110.

Die von der Röntgenstrahlenquelle 10 erzeugten Röntgenstrahlen 20 durchdringen das Objekt 30; das hierbei entstehende Röntgenbild wird auf die Speicherplatte geworfen, deren Thermolumineszenz-Stoff einen Teil der Strahlungsenergie absorbiert und speichert Auf der Speicherplatte entsteht also eine Verteilung der absorbierten Energie, die der Strahlenstärke des ursprünglichen Röntgenbildes entspricht

Sodann wird die Speicherplatte erwärmt, indem man sie mit einem Laserstrahl abtastet Mit anderen Worten: Am Auftreffpunkt des Laserstrahls auf der Speicher* platte wird der Thermolumineszenz-Stoff durch den Laserstrahl aufgeheizt, und es tritt dabei Thermolumineszenz auf. Das ausgesandte Licht wird durch den

optischen Kollektor aufgefangen und vom optischen Petektor erfaßt, der die Reihe von Lichtstärkewerten in ein Videosignal umwandelt, mit denen ein Sichtgerät angesteuert wird. Diese Teile sollen nun im einzelnen beschrieben werden.

Die F i g. 2 zeigt Schnittansichten von zwei verschiedenen thermolumineszenten Speicherplatten. Die Speicherplatte 40 besteht aus einer dünnen Schicht aus einem Thermolumineszenz-Stoff 41 auf einem durchsichtigen Träger 43 oder einem undurchsichtigen Träger 42. Die Dicke der Schicht aus dem Thermolumineszenz-Stoff besfimmt die Auflösung und die Empfindlichkeit der Speicherplatte: Je dünner die Schicht, desto besser die Auflösung, desto geringer aber die Empfindlichkeit Die optimale Dicke liegt zwischen 5 und 200 μΐη abhängig davon, welche Art information vom Strahlungsbild erwartet wird. In den hier beschriebenen Ausführungsformen hat die Schicht aus Thermolumineszenz-Stoff eine Dicke von 50 μίτι.

Für den ThermoIiimineKTeny-Stnff bestehen bei der Anwendung zwei Bedingungen Er sollte mindestens ein Emissionsmaximum im Temperaturbereich von 60 bis 300⁰C aufweisen, denn bei Emissionsmaxima unterhalb von 60° C verschwindet das Bild bei Raumtemperatur schnell. Bei mehr als 300° C wird es schwierig, die Speicherplatte ausreichend aufzuheizen. Emissionsstärkekurven einiger thermolumineszenter Stoffe sind in der F i g. 3 dargestellt. Die F i g. 4 zeigt die Abhängigkeit der Emissionsstärke von der Erregerenergie für thermolumineszente Stoffe. Ein weiterer wesentlicher Faktor für den thermolumineszenten Stoff ist seine Emfindlichkeit, d. tu die auf die Bestrahlungseinheit bezogene Thermolumineszenz-Emissionsstärke. Gewöhnlich wird die Empfindlichkeit eines thermolumineszenten Stoffes für eine Strahlung mit einer Energie von etwa ICOO keV angegeben; bei vielen Substanzen hängt sie jedoch von der wirksamen Strahlungsenergie ab. Dieser Zusammenhang ist in der F i g. 4 dargestellt Wie ersichtlich, haben Substanzen aus schweren Atomen bei 50 keV eine wesentlich höhere Empfindlichkeit als bei 1000 keV. Zieht man in Betracht, daß bei der medizinischen Diagnose die wirksame Röntgenstrahlenenergie zwischen 20 und 150 keV liegt, ist die Empfindlichkeit bei sowohl 50 als auch 1000 keV von Bedeutung. Die unten aufgeführte Tabelle gibt die Temperaturen für die Emissionsspitren sowie die relative Empfindlichkeit bei 50 und 100 keV für verschiedene Materialien an. Nach den oben angegebenen Bedingungen und der Tabelle sind die folgenden Substanzen für die Verwendung für eine thermolumineszente Speicherplatte geeignet: Na₂SO₄, MgSO₄, CaSO₄, SrSO₄ BaSO₄, Y₂O₃-AI₂Oj, MgB₄O₇. Li₂B₄O₇. Mg₂SiO₄, Al₂O₃, CaF₂, SrF₂ und BaF₂.

Mnterial

Emissionsspitzen-

temperatur

Tabelle 1	Emissions	Emissionsintensität von	Emis-
	spitzen		sions-
Relative thermolumineszente	temperatur	Emissions	' stärke Kioi
Materialien		stärke	OcI 50keV
Material	("C)	bei 1000 keV
	200		1
	270		120
	180	1 (Basis)	80
	170	15	85
LiF: Mg		10
CaF2		10
SrF2
BaF2

Al₂O₃

Y₂O₃-AI₂O₃

Mg₂SiO₄

Li₂B₄O₇

Na₂SO₄

MgSO₄

CaSO₄

SrSO₄

BaSO₄

150
210
180
205
200
230
220
180
170

Emissions-	Pmis-
stärke	sions-
bei 1000 keV	stärke
	bei
	50 keV
10	60
12	120
5	20
5	10
20	160
20	140
90	890
30	850
20	850

Die F i g. 5 zeigt den Aufbau einer Ablenkeinheit für den Laserstrahl. Diese Figur zeigt den Laser 50, einen Laserstrahl Sl, die thermolumineszente Speicherplatte

2Q 40, ein Filter 3? für sichtbares Licht, eine Linse 61 und Spiegel 62 und 63. Diese Teile sind so angeordnet, daß der Laserstrahl durch das Fälter 52 und die Linse 61 läuft und zunächst vom Spiegel 62 und dann vom Spiegel 63 auf die thermolumineszente Speicherplatte 40 geler kt wird.

Das FiLcr 52 besteht aus einem Material, das Infrarotlicht durchläßt, sichtbares Licht jedoch absorbiert Ein derartiges Material ist beispielsweise Silizium. Die Linse 61 fokussiert den Laserstrahl auf einen Durchmesser von weniger als 50 μιη auf der Oberfläche der thermolumineszenten Speicherplatte. Der Spiegel 52 dient der Vertikalablenkung, und der Spiegel 63 dient der Horizontalablenkung. Die Schwingfrequenzen betragen 0,2 Hz für den Spiegel 62 und 360 Hz für den Spiegel 63; die thermolomineszente Speicherplatte wird vom Laserstrahl also in 5 see einmal abgetastet

Die F i g. 6 zeigt eine Anordnung einer Laserablenkeinheit und eines Plattenantriebs für eine weitere Ausführungsform. Sie weist einen Riemen 44, einen Motor 45, der die thermolumineszente Speicherplatte bewegt und einen Spiegel 65 auf. Der Spiegel 63 dient der Horizontalablenkung, wie für die vorige Ausführungsform beschrieben. Die thermolumineszente Speicherplatte 40 wird von dem Motor 45 in der Vertikalrichtung bewegt

Weiterhin soll auf die Herstellung der thermolumineszenten Speicherplatte eingegangen werden. Die Korngröße des thermolumineszenten Pulvers kann 1 bis 100 μπι betragen. Um dieses Pulver in eine thermolumineszente Schicht zu verwandeln, bietet sich ein Sprühoder Streichverfahren airs.

• Ein Beispiel für die Herstellung der Schicht ist wie folgt: 100 g CaSO₄ als Thermolumineszenz-Stoff wurden n.-it 1 jO g in Toluol gelöstem Siloxanharz vermischt und die flüssige Mischung mit einer Spritzpistole auf den Träger aufgesprüht, bie sich bildende Schicht war 50 μπι dick. Die Schichtdickenschwankungen über die Speicherplatte müssen geringer als 10% sein. Nach dom Aufbringen wurde dip thermolumineszente Schicht 1 Std. lang bei Raumtemperatur getrocknet, dann 2 Std. auf 150° C und eine weitere Stunde auf 400° C gehalten.

Die Speicher- und Wiedergabevorrichtung für Röntgenstrahlungsbilder mit CaSO₄ als Thermolumineszenz-Stoff nimmt ein Röntgenbild bereits bei Bestrahlung mit 5 mR an. Es lassen sich rut Hilfe der Erfindung bereits Strahlungsbilder erhalten, wenn die Röntgenbestrahlungszeit nur ein Zwanzigstel der bei handelsüblichen Radiographievorrichtungen üblichen Zeit beträgt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Speicher- und Wiedergabeeinrichtung für Röntgenstrahlungsbilder mit einer Speicherplatte, die aus einer Schicht eines für dip Energie der nachzuweisenden Röntgenstrahlung speicherfähigen Stoffes auf einer Unterlage besteht, mit einer Quelle zur Erzeugung eines Strahlenbündels einer elektromagnetischen Strahlung und zur Bewirkung einer relativen Abtastbewegung zwischen dem Strahlenbündel und der Speicherplatte, wobei das in der Speicherplatte latent gespeicherte Röntgenstrahlungsbild in eine zeitliche Signalfolge umgewandelt wird, mit einer Erfassungseinrichtung zum Aufnehmen der Signalfolge und einer Bildwiedergabeeinrichtung, die die Signalfolge in ein sichtbares Bild umwandelt und dieses wiedergibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherplatte (40) als speicherfähigen Stoff einen Thermolumineszens-Stoff (41) aufweist, daß die Quelle des Strahlenbündels ein im Infrarotbereich emittierender Laser (50) ist, daß zwischen diesem Laser (50) und der Speicherplatte (40) ein für Infrarotstrahlung durchlässiges, aber für sichtbares Licht undurchlässiges Filter (52) angeordnet ist und daß die Erfassungseinrichtung (70, 80) zur Aufnahme der von der Speicherplatte als Licht abgegebenen Signalfolge ausgebildet ist

2. Speicher- und Wiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermolumineszenz-Stoff (41) mindestens ein Emissionsmaximum ..n Temperaturbereich von 60 bis 300⁰C aufweist