DE2647324A1

DE2647324A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufzeichnen und zur optischen wiedergabe von roentgenbildern

Info

Publication number: DE2647324A1
Application number: DE19762647324
Authority: DE
Inventors: Roland Dipl Phys Dr Moraw
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1976-10-20
Filing date: 1976-10-20
Publication date: 1978-04-27
Also published as: CA1096972A; GB1593792A; DE2647324C3; BE859816A; JPS5353325A; US4142100A; ATA745577A; DE2647324B2; FR2368734A1; FR2368734B1; AT358672B

Description

HOECHST AKTIEN. GESELLSCHAFT

KALLE Niederlassung der Hoechst AG K 2501

Wiesbaden-Biebrich 19, Oktober 1976

WLI-DI.Z.-is

Verfahren und Vorrichtung zum Aufzeichnen und zur optischen Wiedergabe von Röntgenbi 1 dem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufzeichnen und zur optischen Wiedergabe von RöntgenbiIdern auf einem Aufzeichnungsmaterial in einer mit durch Röntgenstrahlen ionisierbarem Gas gefüllten Ionisationskammer durch Anlegen einer Hochspannung an Elektroden der Ionisationskammer, Einstrahlen der aufzuzeichnenden Röntgenstrahlen in die Ionisationskammer, Erwärmen des Aufzeichnungsmaterials bis zur Ausbildung eines Deformationsbildes entsprechend der Ladungsverteilung, die beim Einstrahlen durch die Ionisation des Gases erzeugt wird, Abkühlen und Fixieren des Deformationsbildes sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Aufzeichnung von RöntgenbiIdern erfolgt im großen Umfang auf fotografischen Röntgenfilmen und -platten und in jüngerer Zeit nach dem Xeroradiografie-Verfahren, bei dem eine vor der Belichtung aufgeladene Fotoleiterschicht, vorzugsweise aus

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Selen, durch Röntgenstrahlen partiell entladen und das verbleibende Ladungsbild mit Toner sichtbar gemacht wird. Die Röntgenempfindlichkeit von Selenschichten ist jedoch relativ gering.

Bei dem aus der DT-OS 24 36 894 bekannten Verfahren werden Röntgenbi!der mit kurzer Zugriffzeit auf thermoplastischen oder fotoleitenden thermoplastischen Schichten in einer Ionisationskammer aufgezeichnet. Hierzu wird das thermoplastische Aufzeichnungsmaterial auf eine transparente Elektrode in der teilweise für Strahlen durchlässigen Ionisationskammer aufgelegt und mit Röntgenstrahlen, die das vor der Ionisationskammer befindliche, abzubildende Objekt durchdringen, beaufschlagt. An die Elektroden der mit Xenon unter überdruck gefüllten Ionisationskammer wird eine Hochspannung angelegt. Die in der Ionisationskammer gebildeten, zur Röntgenstrahlung proportionalen Ladungen werden auf der thermoplastischen Aufzeichnungsschicht abgeschieden. Beim Erwärmen deformiert das Ladungsbild, das durch den Ladungsniederschlag auf der Aufzeichnungsschicht entsteht, durch die von den Ladungen ausgehenden elektrostatischen Kräfte die erweichte thermoplastische Aufzeichnungsschicht zu einem Reliefbild. Das Reliefbild wird mit Schlierenoptiken als Halbtonbild projiziert. Zur Halbtonwiedergabe kann die Thermoplastschicht durch ein periodisches feines Muster,, beispielsweise ein Gittermuster, aufgerastert werden.

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Bei der Wiedergabe von Röntgenbi Ί dem, die auf Silberfilmmaterialien oder als mit Toner entwickelte elektrostatische Bilder auf entsprechenden Schichten aufgezeichnet sind, werden Grautonabstufungen erhalten, die entsprechend der Erfahrung der auswertenden Röntgenologen im Hinblick auf ihren Informationsgehalt interpretiert werden müssen.

Es sind Bemühungen bekannt, (Bild der Wissenschaft, Sept. 1974, Seite 64), die Grauwerte zur besseren Erkennbarkeit in Farbstufen umzusetzen. Dazu werden Halbtonbilder auf Äquidensitenfilmen in Farbbilder umkopiert. Der Umkopierprozess ist ein zusätzliches, infolge der Naßentwicklung zeitaufwendiges Verfahren zu dem Aufzeichnungsverfahren.

Es ist auch schon bekannt geworden, Farbbildaufzeichnungen auf positiven Fotolackschichten mit Hilfe von Rechtecksgittern vorzunehmen. Es besteht somit offensichtlich im Stand der Technik ein Bedarf an Farbbildaufzeichnungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Aufzeichnen von RöntgenbiIdern auf thermoplastischen Aufzeichnungsmaterialien und zur Wiedergabe dieser Röntgenbilder in Farbe zu schaffen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß während der Aufzeichnung

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in der thermoplastischen Aufzeichnungsschicht des Aufzeichnungsmaterials periodische Unterschiede der optischen Weglängen proportional zu der Intensität der Röntgenexposition erzeugt werden. Dabei werden periodische Unterschiede der optischen Weglängen von mindestens 0,2 μηι ausgebildet.

In bevorzugter Weise wird zur Erzeugung der periodischen optischen Weglängenunterschiede die Aufzeichnungsschicht durch Projektion eines Gittermusters auf das Aufzeichnungsmaterial periodisch strukturiert.

Die weitere verfahrensmäßige Ausgestaltung ist in den Patentansprüchen 4-23 beschrieben.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, von der ausgegangen wird, ergibt sich aus den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 24.

Diese Vorrichtung zeichnet sich durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 24 aus, während die weitere Ausgestaltung der Vorrichtung aus den Merkmalen der Patentansprüche 25-28 ersichtlich ist.

Mit der Erfindung werden die Vorteile erzielt, daß die lokalen Unterschiede der optischen Weglängen durch Schichtdickenänderungen erzeugt werden, wobei wegen der relativ großen Röntenempfindlichkeit bei der Exposition in der verwendeten Ionisati-

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onskammer und wegen der schnellen Entwickelbarkeit in Bruchteilen einer Sekunde auf den thermoplastischen Aufzeichnungsschichten Ladungsbilder erhalten werden, die der Röntgenexposition proportional sind und die durch kurzzeitiges Erwärmen in entsprechende Reliefbilder entwickelt werden.

Es ist für den Fachmann überraschend, daß die den Stand der Technik beschreibende Literatur trotz der Erkenntnis, daß Reliefbilder zur Halbtonwiedergabe aufgerastert werden müssen, keinen Hinweis auf RöntgenfarbbiIder enthält. Es liegt die Vermutung nahe, daß Verfahrensschritte zur Farbwiedergabe von RöntgenbiIdern deswegen nicht aufgefunden wurden, weil die Fachweit stets nur bestrebt war, durch die bei der Rasterung auftretenden Beugungseffekte die gewohnten Grautonabstufungen nachzustellen, indem die Intensitäten des an den periodischen Strukturen in die erste Beugungsordnung abgelenkten Lichtes bis zum Maximalwert moduliert wurden. An welligen periodischen Strukturen wird dieser Maximalwert in Abhängigkeit von der jeweiligen Wellenlänge des eingestrahlten Lichtes bei Unterschieden der optischen Weglängen zwischen 0,12 μπι bis 0,2 μπι erreicht, bei Reliefstrukturen in organischen thermoplastischen Polymeren entspricht dies Verformungstiefen zwischen 0,25 μπι und 0,4 pm.

Ein weiteres Hindernis zum Auffinden eines Verfahrens zur Wiedergabe von farbigen RöntgenbiIdern könnte bisher gewesen sein, daß

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im Stand der Technik die Arbeiten im allgemeinen mit monochromatischem Laserlicht und nicht mit polychromatischem Licht durchgeführt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zeichnerisch dargestellten AusfUhrungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch eine schematisch dargestellte Ionisationskammer, mit einem außerhalb der Ionisationskammer befindlichen Laser zum Einstrahlen eines Strahlungsintensitätsmusters in die Ionisationskammer,

Fig. 2 ein prinzipielles Schema zur Wiedergabe der aufgezeichneten ReIiefbi1 der, und

Fig. 3 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform der Ionisationskammer mit verschwenkbarer Corona.

Der prinzipielle Aufbau einer geeigneten Ionisationskammer 1 für das Aufzeichnungsverfahren ist in Fig. 1 dargestellt. Das Gehäuse 28 der Ionisationskammer 1 besteht aus einer Kammerwand 29 und Deckplatten 2,3. Die in sich geschlossene Kammerwand 29 ist gasdicht von der stabilen transparenten oberen Deckplatte 2 und der entsprechenden unteren Deckplatte 3 abgeschlossen. Die Ionisationskammer enthält einen Plattenkondensator, gebildet aus einer optisch transparenten oberen Elektro-

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de 4 in Gestalt einer leitfähigen Platte und einer optisch transparenten unteren Elektrode 5 in Form einer leitfähigen Platte. Auf der Elektrode 5 befindet sich ein thermoplastisches Aufzeichnungsmaterial 6, dessen Aufbau noch näher beschrieben wird. Die Ionisationskammer 1 wird über ein Gasventil 7 mit einem Edelgas, wie beispielsweise Xenon, gefüllt. Durch die Kammerwand 29 sind an einer Seite elektrische Zuleitungen 8,9 dichtend zu den Elektroden 4 und 5 hindurchgefUhrt. Die Zuleitung 9 zur Elektrode 5 ist z.B. geerdet, während die Zuleitung 8 auf Hochspannung liegt. Die Elektrode 5 ist an der gegenüberliegenden Seite noch mit einer zweiten Zuleitung 10 verbunden. Eine Röntgenstrahlung 19 durchsetzt die Ionisationskammer 1 etwa senkrecht, wobei die Röntgenintensität durch das nicht dargestellte Untersuchungsobjekt örtlich verändert wird. Im elektrischen Feld des Plattenkondensators, gebildet aus den' Elektroden 4,5, werden im Xenongas durch die Röntgenstrahlen 19 gebildete Ladungen und Sekundärladungen zum Aufzeichnungsmaterial 6 bewegt und dort als Ladungsbilder niedergeschlagen.

Durch Anlegen eines Heizspannungsimpulses an die Zuleitungen 9 und 10 kann die Elektrode 5 zur thermischen Entwicklung der Ladungsbilder des aufliegenden Aufzeichnungsmaterials 6 erwärmt werden.

Zur Erzeugung von periodischen Strukturen kann die Elektrode 5

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statt aus einer homogenen leitfäh.igen Schicht aus einer periodisch strukturierten leitfähigen Schicht bestehen, wodurch das elektrische Feld im Plattenkondensator periodisch moduliert wird. Zur Erzeugung derartiger periodischer Strukturen kann zusätzlich zu den Ladungen auf dem Aufzeichnungsmaterial durch Röntgenexposition ein periodisches Ladungsmuster durch Elektronenstrahlen aufgebracht werden.

Wegen des geringen apparativen Aufwandes und wegen der erzielbaren großen Periodenzahlen pro Längeneinheit wird jedoch im allgemeinen optischen Verfahren der Vorzug gegeben. Dazu werden Aufzeichnungsschichten benötigt, die sich unter dem Einfluß eines Ladungsbildes beim Erweichen nicht nur verformen, sondern die außerdem unter Lichteinfluß fotoleitend werden. Solche fotoleitende thermoplastische Schichten bestehen beispielsweise aus Kupferphthalocyanin in Polystyrol oder aus einer Doppelschicht aus Poly-N-Vinylcarbazol mit einem Zusatz aus Trinitrofluorenon mit einer thermoplastischen Deckschicht aus Methacrylat-Styrol-Copolymer.

Das periodische Lichtintensitätsmuster kann durch Projektion einer Gittermaske auf das Aufzeichnungsmaterial oder bevorzugt durch Laserzweistrahl interferenz erzeugt werden. Hierzu wird das Licht eines vor der unteren Deckplatte 3 befindlichen Lasers 11 durch eine Optik 12 aufgeweitet, durch einen Strahlteiler 13 in Teilstrahlenbündel 14 und 15 zerlegt und in der

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Aufzeichnungsschicht des Aufzeichnungsmaterials 6 wieder zusammengeführt. Bei dieser" Rasterart entstehen periodische Verformungen mit sinusförmigem Querschnitt in der Aufzeichnungsschicht durch Interferenz der beiden Tei1 strahlenbündel 14,15.

Nach der Röntgenexposition und der Laserinterferenzbelichtung wird durch Erwärmen das periodisch strukturierte Reliefbild thermisch entwickelt.

Die Wiedergabe dieses Reliefbildes erfolgt, wie Fig. 2 zeigt, mit einer Optik 16, die eine derart abgestimmte Brennweite besitzt, daß das an den periodischen Strukturen des Aufzeichnungsmaterials 6 gebeugte Licht 17 und 18 einer polychromatischen Lichtquelle von der Optik 16 nicht erfaßt wird. Dadurch wird das Reliefbild in den Bildfarben wiedergegeben. Falls umgekehrt nur das gebeugte Licht zur Abbildung benutzt wird, verändern sich die Bildfarben zu den Komplementärfarben hin. Als Lichtquelle für die Projektion sind übliche Projektionsglühlampen geeignet, besonders aber Xenon-Hochdrucklampen.

Die Erzeugung farbiger Röntgenbi!der erfordert die Verfahrensschritte Röntgenexposition in der Ionisationskammer 1, wodurch das Aufzeichnungsmaterial 6 elektrostatisch aufgeladen wird, Belichtung mit einem periodischen Intensitätsmuster, um das Ladungsbild periodisch zu strukturieren, und thermische Ent-

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wicklung des Ladungsbildes zu einem periodisch strukturierten Reliefbild. Anschließend wird mit polychromatischem Licht projiziert. Zur Erzeugung von farbigen RöntgenbiIdern muß die fotothermoplastische Aufzeichnungsschicht durch die Röntgenexposition in den Bereichen größter Röntgenintensität bis zur Durchschlagsspannung der Aufzeichnungsschicht aufgeladen werden, weil nur dann eindeutige Farbeffekte erhalten werden und Farbabstufungen bei etwas niedrigeren Aufladungsspannungen als die Durchschlagsspannung auftreten. Die Durchschlagsspannung pro pm Schichtdicke liegt in der Größenord-

2 nung 10 Volt. Die nachfolgende Belichtung mit dem periodischen Intensitätsmuster muß so gewählt werden, daß die Verformungstiefe maximal wird, d.h. es darf nur bis kurz vor dem Oberbelichten das Intensitätsmuster eingestrahlt werden, da ansonsten beim Oberschreiten der Belichtungsintensität die Verformungstiefe durch Einebnen der Deformationen wieder abnimmt.

Das Festlegen von Arbeitspunkten im Sättigungsbereich von Kennlinien ist nicht üblich, wenn proportionale Zusammenhänge registriert werden sollen. Im vorliegenden Fall werden jedoch, obwohl die Arbeitspunkte nahe an dem Sättigungsbereich liegen, wie anhand der noch folgenden Beispiele ersichtlich ist, die Abstufungen der Röntgenintensitäten durch die für das visuelle Unterscheiden günstigen Farbeffekte gut angezeigt. Das Arbeiten nahe an den Sättigungsbereichen der elektrostatischen Aufladung und der periodischen Belichtung führt auf gut handhab-

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baren, verformbaren thermoplastische Schichten van 1 μη bit zu 5 pm bei Doppel schichten bzw. bis zu etwa 12 μιη bei homogen fotoleitenden thermoplastischen Schichten zu den für die Farbeffekte erforderlichen großen Verformungstiefen. Eine genauere Oberprüfung von Aufzeichnungen mit Farbeffekten ergibt, daß für Farbeffekte die Verformungstiefen mindestens 0,4 μπι betragen müssen. Dies gilt für Verformungen gegenüber Luft, bei denen die Differenz der optischen Weglüngen Infolge des niedrigen Brechungsindex von Luft um eins besonders groß ist. Die Differenz der optischen Weglängen ist durch d (n^-n«) mit d = Verformungstiefe, n. = Brechungsindex des thermoplastischen Aufzeichnungsmaterials und n₂ = Brechungsindex des äußeren Mediums gegeben. Bei Immersion der Reliefbilder müßten die Verformungstiefen für Farbeffekte größer sein als in Luft. Im nachfolgenden Beispiel 1 sind das erfindungsgeffläße Verfahren zur farbigen RöntgenbiIdaufzeichnung und die Ermittlung der für die farbige Röntgenbi Idauf zeich-nung erforderlichen mini malen Verformungstiefe ausführlich beschrieben. Dazu wird aus den Intensitäten, die den Quadraten der Besselfunktion erster

Ordnung I- (0) entsprechen, von an den periodischen Strukturen in der ersten Ordnung gebeugtem monochromatischen Licht die Phase 0 = 2ΪΓ/Λ- d . (n.j - n₂) mit TL= Lichtwellenlänge, n, = Brechungsindex der verformten Schicht und n₂ = Brechungsindex des äußeren Mediums, beispielsweise Luft, die Verformungstiefe d ermittelt.

Fig. 3 zeigte eine um eine Corona 22 in einem Coronagehäuse

erweiterte Ionisationskammer. Das drehbare Coronagehäuse 21 besteht aus einem flachen, etwa 8 mm hohen Kunststoffgehäuse, in dem mehrere Coronanadeiη in jeweils 4 mm Abstand eingelassen sind, die nach unten zeigen. Die Nadeln sind mit einer flexiblen Hochspannungszuleitung 23 verbunden, die durch die Kammerwand 29 hindurch nach außen geführt ist. Das Kunststoffgehäuse ist um eine Achse 24 außerhalb des Bereiches des Plattenkondensators derart schwenkbar, daß die Corona 22 zwischen den Elektroden 4,5 des Plattenkondensators eingeführt werden kann.

An der Achse 24 ist ein Magnet 25 befestigt, der beispielsweise hufeisenförmigen Querschnitt aufweist und in die Oberseite des Coronagehäuses 21 eingelassen ist. Der Magnet 25 befindet sich zur Gänze im Inneren des Gehäuses 28 der Ionisationskammer 1. Die Achse 24 setzt sich außerhalb des Gehäuses 28 in der Verlängerung fort und trägt einen weiteren Magneten 26, der den gleichen Querschnitt wie der innere Magnet besitzt. Mit dem äußeren Magneten 26 kann die Schwenkbewegung des Coronagehäuses 21 von außen durchgeführt werden. Die beiden Magnete 25,26 können Bestandteile von handelsüblichen magnetischen Kupplungen sein.

Beispiel 1

Ein 50 mm χ 50 mm großes fotoleitendes thermoplastisches Aufzeichnungsmaterial 6 wird in der nach außen durch eine schwarz

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eingefärbte Folie abgedunkelten Ionisationskammer \ durch Steuerung über die Schaltuhr einer Röntgenanlage 30 Sekunden mit Röntgenstrahlung einer Spannung von 60 kV bei einer Stromstärke von 4 mA bestrahlt.

Das verwendete Aufzeichnungsmaterial 6 besteht aus einer gläsernen, leitfähigen Trägerplatte, die mit einer 2 pm dicken fotoleitenden Schicht aus 70 Gew.-% Poly-N-Vinylcarbazol und 30 Gew.-% 2,4,7-Trinitrof1uorenon beschichtet ist, die von einer 1 um dicken Deckschicht aus einem Styrol-Methacrylat-Copolymeren mit einer Erweichungstemperatur von etwa 55 ⁰C abgedeckt wird.

Die Ionisationskammer 1 entspricht der Ausführungsform nach Fig. 1 mit dem ringförmigen Kammergehäuse 29 mit 2 cm dicken Deckplatten 2,3 aus glasklarem Plexiglas. In der Ionisationskammer 1 befinden sich zwei Glasplatten mit den Abmessungen 50 mm χ 50 mm χ 3 mm, die einseitig mit einer leitfähigen transparenten Schicht von 20 Ohm/Quadrat Flächenwiderstand bedeckt sind und die an sich gegenüberliegenden Seiten die etwa 10 mm breiten lötfähigen Elektroden aufweisen. Das Aufzeichnungsmaterial 6 liegt auf der unteren Platte auf. Die Platten sind im Abstand von 1 cm voneinander so angeordnet, daß die leitfähigen Seiten einander gegenüberliegen.

Im Betrieb ist die Ionisationskammer 1 mit Xenon mit einem

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Druck von etwa 1,2 at gefüllt. An die obere leitfähige transparente Platte wird eine Spannung von +10 kV angelegt, die untere transparente Platte wird auf Erdpotential gelegt.

Anschließend wird durch die transparente Ionisationskammer 1 hindurch ein optisches Intensitätsmuster mit einer Periode von 1/300 mm durch Laserzweistrahl interferenz eingestrahlt.

w Dazu wird z.B. das rote Licht (633 jrfm) eines He/Ne-Lasers mit einer Strahlungsleistung von 5 mW auf einen Strahldurchmesser von 12 mm aufgeweitet und in die zwei Tei1 strahlenbündel 14,15 zerlegt, die mittels Spiegeln 30,31 im Bereich des Aufzeichnungsmaterials 6 wieder zusammengeführt werden. Es wird bei-

2 spielsweise eine Lichtenergie von 1 pWs/cm eingestrahlt, die, wie Vorversuche zeigten, zu maximalen periodischen Verformungen führt. Zur thermischen Entwicklung des Reliefbildes wird die untere transparente leitfähige Platte aufgeheizt, indem an die sich gegenüberliegenden Elektroden während 0,15 Sekunden eine Spannung von 80 Volt über die Zuleitungen 9 und 10 angelegt wird.

Das Reliefbild auf dem Aufzeichnungsmaterial 6 kann durch die Deckplatten der Ionisationskammer 1 hindurch betrachtet werden oder nach Entnahme aus der Kammer. Bei der senkrechten Durchstrahlung des Aufzeichnungsmaterials 6 mit weißem parallelen Xenonlicht und Projektion mit einer Linse von f = 24 cm auf

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eine Projektionswand in 3 m Entfernung wird ein Kreis mit der periodischen Gitterstruktur in roter Farbe wiedergegeben.

In gleicher Weise wurden Aufzeichnungsmaterialien 7,10,14,18,25 Sekunden lang mit Röntgenstrahlung und mit einem

optischen Intensitätsmuster mit einer Energie von 1 yWs/cm bestrahlt und thermisch entwickelt. Die in der Projektion auftretenden Farben sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt,

Tabelle 1

Pro- ben- Nr.	Rontgen exposition	S	BiIdfarbe	Anfangs spannung	220	V	Beugungs- wi rkungs- grad	Verformungs tiefe in
1	7	S	gräulich (sehr schwach)	+	320	V	1 %	-
2	10	S	graubraun	+	395	V	4,5 %	0,08
3	14	S	graubraun (violett)	+	410	V	32 %	0,32
4	18	S	grün	+	430	V	2 %	0,48
5	25	S	gel brot	+	445	V	7 %	0,58
6	30	rot	+	10 %	0,60

Die Tabelle zeigt, daß bei zunehmender Rontgenexposition die Bildfarben wechseln. Nach anfänglich farblich undefinierbaren graubraunen Bildern werden der Reihe nach vollflächige grüne, gelbliche und rote Bilder erhalten.

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In Tabelle 1 sind die gemessenen Anfangsspannungen der einzelnen Proben angegeben, di'e unter Lichtausschluß mit Röntgenstrahlen exponiert wurden. Dazu wurden die Proben der Ionisationskammer 1 entnommen und vor eine Elektrometersonde gebracht. Wie Tabelle 1 zeigt, treten die Farbeffekte bei relativ großen Anfangsspannungen auf.

Des weiteren wurden die entwickelten Proben mit monochromatischem roten Laserlicht der Wellenlänge 633 jmn eines He/Ne-Lasers durchstrahlt und die Intensität I_Q des eingestrahlten Lichtes sowie die Intensität I des Lichtes in der ersten Beugungsordnung bestimmt. Das Verhältnis 1/I₀ wird als Beugungswirkungsgrad bezeichnet, die entsprechenden Werte sind gleichfalls in Tabelle 1 angegeben. Bei der Probe Nr. 3 durchläuft der Beugungswirkungsgrad offensichtlich ein Maximum. Aus dem Beugungswirkungsgrad kann auf die Verformungstiefe des periodischen Reliefmusters zurückgeschlossen werden (vgl. H. Kiemle und D. Röss, Einführung in die Technik der Holographie, Akad. Verlagsgesellschaft, Frankfurt/M. 1969, S. 194 - 196). Die Auswertung ergab die in der letzten Spalte von Tabelle angeführten Schichtdickenänderungen, wobei zuvor der Brechungsindex der verformbaren Schicht zu 1,52 bestimmt worden war. Es ist deutlich erkennbar, daß farbige Bilder erst bei Schichtdickenänderungen oberhalb von 0,4 Mm auftreten. Bei Schichtdickenänderungen um 0,4 pm setzt der übergang zu farbigen Bildern durch einzelne violette Farbflecke ein.

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Nach erfolgter Bildbetrachtung durch die geschlossene Ionisationskammer 1 hindurch kann das Reliefbild anschließend durch erneutes Erwärmen durch Anlegen eines Spannungsimpulses mit einer Spannung von 80 Volt für eine Zeit von 0,6 Sekunden an die untere leitfähige Schicht wieder gelöscht werden. Ohne Öffnung der Kammer 1st dann die nächste Aufnahrat möglich.

Das angegebene Verfahren kinn vorteilhafterweist noch empfindlicher gestaltet werden, wenn die für die periodische Reliefbilderzeugung erforderliche Schichtspannung nicht allein durch die Röntgenexposition aufgebracht wird, sondern durch Aufladung des Aufzeichnungsmaterials mit einer Corona oder mit Elektronenstrahlen. Die Ladungsträger zum Erzeugen einer Gitterstruktur werden beispielsweise durch ein Gitter in geringem Abstand Über der Thermoplastschicht erhalten.

Durch die Röntgenexposition wird dann ein zusätzlicher, die Information enthaltender Spannungsanteil dem durch die Aufladung aufgebrachten Spannungsanteil hinzugefügt. Dabei können Coronaaufladung und Aufladung durch Röntgenexposition von gleicher Polarität sein, so daß, wie anhand des ersten Beispiels beschrieben wurde, Bereiche hoher Röntgenintensität durch rote Bildfarben wiedergegeben werden. Bei ungleichen Polaritäten von Coronaaufladung und Aufladung durch Röntgenexposition werden umgekehrt dazu Bereiche niedriger Röntgenintensität durch rote Bildfarben wiedergegeben. Dadurch ist es möglich, die Farben-

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zeige der jeweiligen Problemstellung anzupassen. Ein sinusförmiger Querschnitt der Reliefbilder kann auch dadurch erhalten werden, daß die Corona mit Halbwellen-Spannung betrieben
wi rd.

Beispiel 2

Auf die untere Kondensatorplatte wird ein 60 mm χ 60 mm großes Stück eines fotoleitenden thermoplastischen Aufzeichnungsmaterials 6 gelegt und seitlich mit isolierendem Klebeband am Kammerboden befestigt. Das Aufzeichnungsmaterial 6 besteht aus
einer 50 pm dicken Polyesterfolie 27 mit einer 4 pm dicken Fotolei terschicht aus 70 Gew.-% Poly-N-Vinylcarbazol und 30 Gew.-Ί' 2,4,7-Trinitrof1uorenon sowie einer 1,5 um dicken thermoplastischen Deckschicht aus Methacryl at-Styrol-Copolymer mit
einer Erweichungstemperatur um 55 C. Auf die geschlossene
und mit Xenon gefüllte Ionisationskammer 1 wird ein Stufenkeil aus 0,2 mm dicken Bl ei schichten gelegt. Die Bl ei schichten aus
0,2/ 0,4/ 0,6/ 0,8/ 1 mm dickem Blei haben dia Abmessungen
5 mm χ 10 mm. Die derart vorbereitete Ionisationskammer wird
mit einer schwarz eingefärbten folie gegen Licht abgeschirmt.
Zuerst wird mit der Corona 22, an der eine Hochspannung von plus 8 kV anliegt, das Aufzeichnungsmaterial 6 elektrostatisch aufgeladen. Dann wird durch Steuerung über die Schaltuhr der
Röntgenanlage die Ionisationskammer etwa eine Sekunde lang mit Röntgenstrahlung bei einer Spannung von 70 kV und einer Stromstärke von 3 mA bestrahlt. Dabei wird an die obere Kondensator-

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platte eine negative Spannung von 10 kV angelegt. Dann wird während einer zehntel Sekunde mit interferierendem roten Laserlicht einer Periode von 1/250 mm und einer Gesamtenergie von 1 pWs/cm das Aufzeichnungsmaterial 6 bestrahlt. Abschließend wird durch einen Heizspannungsimpuls von 0,2 Sekunden Dauer und einer Spannung von 80 Volt an der unteren Kondensatorplatte das Reliefbild auf dem Aufzeichnungsmaterial 6 entwickelt. Bei der Projektion wird ein farbiges Keilstufenbild erhalten, dessen Farbstufen in der Tabelle 2 zusammengestellt sind.

	Bl ei dicke (mm)	Tabelle 2	relative Inten si täten mit grünem Licht
Proben- Nr.	0	Bildfarbe	0,5
1	0,2	graubraun	0,2
2	0,4	grün	0,7
3	0,6	gelbgrün	0,8
4	0,8	gelb	0,9
5	1,0	rotgelb	1,0
6	rot

Die durch die Bleischichten erzielten Abstufungen der Röntgenintensitäten werden wieder durch verschiedene Farben angezeigt. Infolge der Vorbehandlung durch eine elektrostatische Aufladung vor der Röntgenexpositi on mit entgegengesetzter PoIa-

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r 1 tjtt zu dieser tritt eine Farbumkehr auf, bei der Stellen mit rtittiv kleiner Röntgenexpositlön in roter Bildfarbe wiedergegeben werden.

Dem Rb'ntgenologen 1st bisher die Auswertung von Intensitäts-•bstufungen ohne Farbeffekte vertraut. Beim Vorschalten beispitlfweise eine» grünen Ferbglasei mit einer Maximalen Transmisiien im grUnen Spektraibereich werden die Farbsignale in farbgleiche Helligkeitsstufen umgesetzt. Die durch ein Interferenzfilter mit einer maximalen Transmission bei 520 JSm an den Stufenbildern gemessenen relativen Intensitlten sind in der letzten Spalte dtr Tabelle 2 aufgeführt. Lediglich bei der Pro!« Nr. 1 Ut der Gang dtr relativen Intensität anscheinend unterbrochen, jedoch 1st dibei zu beachten, daß an dieser Probe auch kein Farbeffekt aufgetreten 1st.

Die optimale Gestaltung des Aufzeichnungsverfahrens erfordert angepaßte Dicken der Aufzeichnungsschichten. Die erfindungsgemäßen Farbeffekte treten erst bei Verformungstiefen von mindestens 0,4 pm gegen Luft euf. Bis zu Verformungstiefen von etwa 0,6 μη werden die Farben blau/grün/gelb/rot durchlaufen. Um derartige Verformungen zu erreichen, müssen die verformbaren thermoplastischen Schichten etwas dicker als die angestrebten Verformungstiefen sein, nach der vorliegenden experimentellen Erfahrung etwa 1 μπι und mehr. Andererseits 1st es eine Besonderheit auf Thermoplastschichten erzeugter elektrostatischer

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Reliefbilder, daß besonders gut ausgebildete, periodische Reliefstrukturen erhalten werden, wenn die Periodenlänge etwa die zweifache Dicke der Thermoplastschicht beträgt. Bei einer 1 μιη-Schicht bedeutet dies eine Periode bzw. Periodenlänge von 2d = 2 μm = 2.10 mm = 1/500 mm, bei einer 5 μπι-Schicht eine Periodenlänge um 1/100 mm. Der Beugungswinkel an einer Gitterstruktur von 1/100 mm Periodenlänge ist jedoch kleiner als an einer solchen von 1/500 mm. Mit zunehmender Dicke der Thermoplastschicht und damit zunehmender Periodenlänge wird die Abtrennung des gebeugten Lichtes von dem ungebeugten Licht wegen des kleiner werdenden Beugungswinkels immer schwieriger. Es werden daher bevorzugt Thermoplastschichtdicken zwischen 1 μηι und 2 μπι eingesetzt.

Das Verfahren kann so modifiziert werden, daß auch weitgehend unabhängig von der Kopplung der Periodenlänge mit der Thermoplastschichtdicke aufgezeichnet werden kann. Dazu werden die verschiedenen Verfahrensschritte nicht sequentiell, sondern simultan ausgeführt, d.h. beispielsweise unter den Arbeitsbedingungen des Beispiels 1, so daß die Röntgenexposition, die Gitterbelichtung und die thermische Entwicklung gleichzeitig ablaufen. Die Verfahrenstechnik der simultanen Verfahrensschritte wurde erstmals bei der Aufzeichnung von Hologrammen eingesetzt (Credelle u. Spong, RCA-Rev. ^3 (1972) 206),

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Mit dieser Verfahrenstechnik können noch auf 0,5 μπι dicken Thermoplastschichten Farbbilder erzeugt werden, ebenso auch auf Thermoplastschichten dicker als 2 pm bis 3 um, wobei die Periodenlänge beliebig vorgegeben werden kann. Die erzeugten Bildfarben entstehen zunächst in der gewohnten Reihenfolge blau/grün/gelb/rot, bei stärkerer Verformung treten Unregelmäßigkeiten auf, mit der Tendenz zu einer Reihenfolge gelb/rot/blau/grün der Bildfarben.

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Claims

Patent-ansprüche

'1. Verfahren zum Aufzeichnen und zur optischen Wiedergabe von Röntgenbildern auf einem Aufzeichnungsmaterial in einer mit durch Röntgenstrahlen ionisierbarem Gas gefüllten Ionisationskammer durch Anlegen einer Hochspannung an Elektroden der Ionisationskammer, Einstrahlen der aufzuzeichnenden Röntgenstrahlen in die Ionisationskammer, Erwärmen des Aufzeichnungsmaterials bis zur Ausbildung eines Deformationsbildes entsprechend der Ladungsverteilung, die beim Einstrahlen durch die Ionisation des Gases erzeugt wird, Abkühlen und Fixieren des Deformationsbildes, dadurch gekennzeichnet, daß während der Aufzeichnung in der thermoplastischen Aufzeichnungsschicht des Aufzeichnungsmaterials periodische Unterschiede der optischen Weglängen proportional zu der Intensität der Röntgenexposition erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß periodische Unterschiede der optischen Weglängen von mindestens 0,2 pm ausgebildet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der periodischen optischen Weglängenunterschiede die Aufzeichnungsschicht durch Projektion eines Gittermusters auf das Aufzeichnungsmaterial periodisch strukturiert wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlungsintensitä'tsmuster zur Erzeugung von periodischen optischen Weglängenunterschieden durch Zweistrahlinterferenz der Teilstrahlen einer kohärenten Strahlungsquelle auf das Aufzeichnungsmaterial aufbelichtet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnungsmaterial bei der Rasterung mittels Zweistrahl-Interferenz mit sinusförmigem Querschnitt periodisch verformt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den durch Röntgenexposition aufgebrachten Ladungen auf dem Aufzeichnungsmaterial periodische Ladungsmuster ausgebildet werden.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Röntgenexposition und der Zweistrahl-Interferenzbelichtung das periodisch strukturierte Reliefbild durch Erwärmen entwickelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermoplastische Aufzeichnungsschicht des Aufzeichnungs· materials in den Bereichen größter Röntgenintensität durch die Röntgenexposition bis zur Durchschlagsspannung der Aufzeichnungsschicht aufgeladen wird.

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9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Aufladung pro μπι-Schichtdicke in der Größenordnung

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von 10 Volt vorgenommen wird.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtung mit dem Strahlungsintensitätsmuster zum Erreichen einer maximalen Verformungstiefe in der Aufzeichnungsschicht bis kurz vor dem Erreichen des Sättigungsbereichs erfolgt.
11. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungstiefe gegenüber Luft mindestens 0,4 μπι beträgt.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnungsschicht durch eine Coronaaufladung vor der Röntgenexposition aufgeladen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Coronaaufladung und die Aufladung durch Röntgenexposition mit gleicher Polarität erfolgen.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Coronaaufladung und die Aufladung durch Röntgenexposition unterschiedliche Polarität besitzen.

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15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur optischen Wiedergabe der Reliefbilder in Farbe das Aufzeichnungsmaterial mit polychromatischem Licht durchstrahlt wi rd.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß für die Projektion der Reliefbilder das an den periodischen Strukturen der Aufzeichnungsschicht nicht gebeugte Licht verwendet wird, um die Bildfarben wiederzugeben.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß für die Projektion der Reliefbilder das an den periodischen Strukturen der Aufzeichnungsschicht gebeugte Licht benutzt wird, um die Reliefbilder in den Komplementärfarben zu den Bildfarben abzubilden.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenexposition, die optische Einstrahlung eines periodischen Intensitätsmusters und das Erwärmen der Aufzeichnungsschicht simultan durchgeführt werden.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenexposition, die optische Einstrahlung eines periodischen Intensitätsmusters und das Erwärmen der Aufzeichnungsschicht sequentiell ablaufen.

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20. Verfahren nach den Ansprüchen 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der thermoplastischen Aufzeichnungsschicht von 0,5 \im bis 3 μηι gewählt wird.
21. Verfahren nach den Ansprüchen 18,19 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der thermoplastischen Aufzeichnungsschicht 1 μπι bis 2 μηι beträgt.
22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungszyklus aus Fixieren der Röntgenbi1 der, Löschen durch Einebnen der Röntgenbi1 der durch neuerliches Erwärmen und anschließendes Abkühlen wiederholt wird.
23. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß alle Verfahrensschritte bei geschlossener Ionisationskammer durchgeführt werden.
24. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 23, mit einem Gehäuse, dessen Innenraum mit einem unter Überdruck stehenden Gas gefüllt ist und eine erste und zweite, für optische Strahlung durchlässige Elektrode enthält, von denen die zweite Elektrode das Aufzeichnungsmaterial mit der thermoplastischen Aufzeichnungsschicht trägt, und mit für optische Strahlung teilweise durchlässigen Gehäusewänden,

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dadurch gekennzeichnet, daß die kohärente Strahlenquelle ein vor dem Gehäuse (28) angeordneter Laser (11) ist, der durch die transparenten Gehäusewände (2,3) hindurch zwei Teilstrahlenbündel (14,15) einstrahlt, die in der Aufzeichnungsschicht (6) interferieren.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß dem Laser (11) eine Optik (12) nachgeschaltet ist, die die Laserstrahlung aufweitet, welche anschließend ein Strahlteiler (13) in die beiden Tei1 strahlenbündel (14,15) zerlegt.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Gehäuses (28) eine Corona (21) angeordnet ist, die um eine Achse (24) in eine Position zwischen den zwei Elektroden (4,5) und aus dieser Stellung heraus schwenkbar ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß an der Achse (24) innerhalb des Gehäuses (28) ein Magnet (25) angeordnet ist, der starr mit dem Coronagehäuse (22) verbunden ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Achse (24) in der Verlängerung außerhalb des Gehäuses (28) fortsetzt und daß an der Achse (24) ein äußerer Magnet (26) befestigt ist, der gleichen Querschnitt wie der innere Magnet (25) aufweist, mit diesem fluchtet und bei seiner Drehung

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- vr-

ähnlich wie bei einer Magnetkupplung den inneren Magnet (26) und damit das Coronagehä'use (22) mitverschwenkt.

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