DE2928246A1

DE2928246A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufzeichnung und wiedergabe eines bestrahlungsbildes

Info

Publication number: DE2928246A1
Application number: DE19792928246
Authority: DE
Inventors: Syusaku Eguchi; Noboru Kotera; Seiji Matsumoto; Junji Miyahara
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1978-07-12
Filing date: 1979-07-12
Publication date: 1980-01-24
Also published as: US4236078B1; US4236078A; DE2954341C2; DE2954340C2; DE2954339C2; NL7905433A

Description

Be s ehre ibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Bestrahlungsbildes und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufzeichnung bzw. Speicherung eines Bestrahlungsbildes mit Hilfe eines anregbaren Leuchtstoffes und zur Wiedergabe des aufgezeichneten bzw. gespeicherten Bestrahlungsbildes unter Ausnutzung der Anregbarkeit des anregbaren Leuchtstoffes-

Zur Aufzeichnung eines Bestrahlungsbildes ist es allgemein, bekannt, ein photographisches Aufzeichnungsmaterial unter Verwendung eines Silbersalzes einzusetzen. In jüngerer Zeit jedoch entwickelte sich wegen Problemen, wie zum Beispiel Verknappung der Silberquellen, ein Bedürfnis für ein Verfahren zur Aufzeichnung von Bestrahlungsbildern, die ohne ein Silbersalz arbeiten.

Es ist ein Verfahren bekannt, das das oben erwähnte photogxraphische Aufzeichnungsmaterial ersetzen kann, welches darin besteht, daß man (i) eine durch ein Objekt hindurchdringende Strahlung durch einen anregbaren Leuchtstoff absorbieren läßt, (xi) den Leuchtstoff durch eine bestimmte Art Energie anregt, um die in ihm gespeicherte Bestrahlüngsenergie als Fluoreszenzlicht freizusetzen, und (iii) das Fluoreszenzlicht "auffängt. Beispielsweise offenbaren die Britische Patentschrift 1 462 769 und die japanische Offenlegungsschrift 29 889/1976 ein derartiges, oben beschriebenes Verfahren, bei dem ein durch Wärme anregbarer Leuchtstoff, nämlich ein Thermolumines-.zenzleuchtstoff,. und thermische Energie als anregbarer Leuchtstoff bzw. Anregungsenergie verwendet werden. Das heißt bei dem Verfahren der beiden oben beschriebenen Veröffentlichungen wird eine Bestrahlungsbild-Speicherplatte aus einer Träger— basis und einer darauf befindlichen ■_ Thermolumineszenz leuchtstoff-Schicht verwendet, wobei ein Bestrahlungsbild aufgezeichnet und reproduziert wird, indem man eine ein Objekt durch— dringende Strahlung durch die Thermolumineszenzleuchtstoff-

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Schicht der Platte absorbieren läßt, um die Bestrahlungsenergie entsprechend der Bestrahlungsintensität darin zu speichern, die gespeicherte Bestrahlungsenergie in Form eines Lichtsignales durch Erhitzen der Thermolumineszenzleuchtstoff-Schicht freisetzt und anschließend das Lichtsignal auffängt. Jedoch ist die Art der Materialien, die in der Thermolumineszenz leuchtstoff-Schicht und in der Trägerbasis der Platte verwendet werden können, außerordentlich beschränkt, da die Platte zur Umsetzung des gespeicherten Bestrahlungsbildes in ein Lichtsignal erhitzt werden muß und es somit absolut notwendig ist, daß die Platte hitzebeständig ist (hitzebeständig bezüglich Verformung oder Alterung bzw. Zerstörung) . In Anbetracht dieser Einschränkungen ist es somit schwierig, das in den oben genannten Veröffentlichungen offenbarte Verfahren in der Praxis zu verwenden. ·

Die US-PS 3 859 527 offenbart ein anderes Verfahren der oben beschriebenen Art und eine dafür geeignete Vorrichtung, wobei ein Leuchtstoff, der durch sichtbares Licht oder Infrarotstrahlen anregbar ist und somit sichtbares Licht oder Infrarotstrahlen als anregbarer Leuchtstoff bzw. Anregungsenergie verwendet werden. Das in dieser US-Patentschrift offenbarte Verfahren erscheint geeigneter als das in der genannten Britischen Patentschrift und in der Japanischen Offenlegungsschrift offenbarte Verfahren, da die in dem Verfahren der US-Patentschrift verwendete Platte zur Umsetzung der darin gespeicherten Bestrahlungsenergie in ein Lichtsignal nicht der Hitze ausgesetzt werden muß, sondern mit sichtbarem Licht oder Infrarotstrahlung bestrahlt wird und die Platte somit nicht hitzebeständig sein muß. Als Leuchtstoffe, die durch sichtbares Licht oder Infrarotstrahlung angeregt und somit in diesem Verfahren verwendet werden können, sind nur einige Leuchtstoffe bekannt wie zum Beispiel ein durch Cer und Samarium aktivierter Strontiumsulfidleuchtstoff (SrS:Ce,SM) , ein durch Europium und Samarium aktivierter Strontiumsulfxdleuchtstoff (SrS:Eu,Sm) , ein durch Europium und Samarium aktivierter Lantha noxysulfidleuchtstoff

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^O^S:Eu^Sm) urid ein durch Mangan und Halogen aktivierter Zinkcadmiumsulfidleüchtstoff /7zn,Cd)S:Mn,X, wobei X Halogen bedeutet?. Darüber hinaus ist die Empfindlichkeit des Verfahrens, bei dem diese Leuchtstoffe verwendet werden, sehr" niedrig, da die Anregbarkeit dieser Leuchtstoffe sehr gering ist. Im Hinblick auf. die praktische Verwendung dieses Verfahrens ist es daher wünschenswert, die Empfindlichkeit zu verbessern.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Bestrahlungsbiides unter Verwendung eines Leuchtstoffes, der durch sichtbare Strahlung oder Infrarotstrahlung anregbar ist, zu schaffen, wobei die Aufzeichnung und die Wiedergabe durch eine hohe Empfindlichkeit gekennzeichnet sind.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Verfügung zu stellen.

Zur Lösung dieser Aufgaben wurden zahlreiche Untersuchungen durchgeführt, um einen Leuchtstoff zu finden, der durch sichtbares Licht oder Infrarotstrahlung anregbar ist, und der eine hohe Anregbarkeit aufweist. -" -

Im Rahmen dieser Untersuchungen wurde festgestellt, daß die folgenden vier Leuchtstoffarten eine- beträchtlich hohe Anregbarkeit durch sichtbares Licht oder Infrarotstrahlen aufweisen:

(I) Ein mit Kupfer und Blei aktivierter Zinksulfidleuchtstoff (ZnS:Cu,Pb]I ,

(II) ein mit Europium aktivierter Bariumaluminatleuchtstoff der allgemeinen Formel BaO'xAl^O^:Eu, in welcher χ eine Zahl ist, die der Bedingung 0,&_= χ i 10 genügt,

(III) ein zweiwertiges Metall-Silikatleuchtstoff der allgemeinen Formel M Ο·γΞϊΟ~:Α, in welcher M wenigstens ein zwei-_ wertiges Metall ist, ausgewählt aus der Gruppe .-Mg, Ca, Sr,

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Zn und Ba, A wenigstens ein Element ist, ausgewählt aus der Gruppe Ce, Tb, Eu, Tm, Pb, Tl, Bi und Mn, und y eine Zahl ist, die der Bedingung 0,5 -y= 2,5 genügt, (IV) ein Oxyhalogenidphosphor der allgemeinen Formel LnOX:zA¹, in welcher Ln wenigstens ein Element ist, ausgewählt aus der Gruppe La, Y, Gd und Lu, X gleich Chlor und/oder Brom bedeutet, A¹ gleich Ce und/oder Tb bedeutet, und ζ eine Zahl ist, die der Bedingung 0 < ζ < 0,1 genügt.

Es wurde somit festgestellt, daß ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Bestrahlungsbildes, bei welchem wenigstens ein Leuchtstoff ,ausgewählt aus der Gruppe:

(a) der ZnS:Cu,Pb-Leuchtstoffe,

(b) der BaO*xAl„O_:Eu-Leuchtstoffe,

II
(c). der M O-ySiO₂:A-Leuchtstoffe und

(d) der LnOX:zA¹-Leuchtstoffe

verwendet wird, in Bezug auf die Aufzeichnung und Wiedergabe eines Bestrahlungsbildes mit wesentlich höherer Empfindlichkeit durchgeführt werden bzw. arbeiten kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Bestrahlungsbildes besteht darin, daß man (i) eine ein Objekt durchdringende Strahlung durch einen Leuchtstoff, der durch sichtbares Licht oder Infrarotstrahlung anregbar ist, absorbieren läßt, (ii) den Leuchtstoff durch Anregungsstrahlung, ausgewählt aus der Gruppe sichtbares Licht und Infrarotstrahlung, anregt, um die darin gespeicherte Bestrahlungsenergie in Form von Fluoreszenzlicht freizusetzen, und (iii) das Fluoreszenzlicht auffängt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Leuchtstoff wenigstens einen Leuchtstoff verwendet, ausgewählt aus der Gruppe der oben erwähnten Leuchtstoffe (a), (b), (c) und (d), und daß die Wellenlänge der Anregungsstrahlung nicht unterhalb 500 nm liegt.

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Die erfi-ndungsgemäße Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe des Bestrahlungsbildes besteht aus (i) einer Bestrahlungsbild-Speicherplatte, die einen Leuchtstoff enthält, der durch sichtbares Licht oder Infrarotstrahlen anregbar ist, und der eine durch ein Objekt hindurchdringende Strahlung absorbiert, (ii) einer Lichtquelle, die Anregungsstrahlung emittiert, welche den Phosphor zur Freisetzung der in ihm gespeicherten Bestrahlungsenergie in Form von Fluoreszenzlicht, anregt, und (iii) einem Detektor zum Auffangen des Fluoreszenzlichtes, und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß als Leuchtstoff wenigstens ein Leuchtstoff verwendet wird, ausgewählt aus der Gruppe der oben angegebenen Leuchtstoffe (a), (b), (c) und (d) , und daß die Wellenlänge der Anregungsstrahlung nicht unterhalb 500 nm liegt.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 schematisch ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß

einer erfindungsgemäßen Ausführungsform zur Aufzeich-. nung und Wiedergabe eines Bestrahlungsbildes,

Fig. 2A und Fig. 2B jeweils einen Längsschnitt durch verschiedene Ausführungsformen einer Bestrahlungsbild-Speicherplatte, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden können,

Fig. 3A und 3B jeweils eine graphische Darstellung der Anregungsspektren des erfindungsgemäß verwendeten ZnS:Cu,Pb-Leuchtstoffes und LaOBr:Ce,Tb-Leuchtstoffes,

Fig. 4 eine graphische Darste-llung des Verblassens eines mit Bestrahlungsenergie gespeicherten ZnS:Cu,Pb-Leuchtstoffes, und

Fig. 5 die graphische Darstellung der angeregten Emissionsspektren der erfindungsgemäß verwendeten anregbaren Leuchtstoffe.

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Nachstehend wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden folgende, in Fig. 1 dargestellte Teile angeordnet: eine Bestrahlungsquelle 11, ein Objekt 12, eine Bestrahlungsbild-Speicherplatte 13 mit einer Leuchtstoff schicht aus dem oben beschriebenen Erdalkalimetallfluorhalogenidleuchtstoff, eine Lichtquelle 14, die sichtbares Licht mit einer Wellenlänge nicht unter 500 nm oder Infrarotstrahlung emittiert, welches bzw. welche die Leuchtstoff schicht anregt und damit die darin gespeicherte Bestrahlungsenergie in Form von Fluoreszenz licht freisetzt, ein Photosensor 15 zum Auffangen des von der Platte 13 emittierten Lichtes, eine Reproduktionsvorrichtung 16 zur Umwandlung des von dem Photosensor 15 erhaltenen elektrischen Signales in ein dem Bestrahlungsbild entsprechendes Bild, eine Sichtanzeigevorrichtung 17 zur Sichtbarmachung des Bildes und ein Filter 18, der die von der Lichtquelle 14 emittierte und von der Platte 13 reflektierte Anregungsstrahlung abtrennt und nur das von der Platte 13 emittierte Fluoreszenzlicht hindurchläßt. In der in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird der Photosensor 15 als Detektor zum Auffangen des Fluoreszenzlichtes verwendet und die Reproduktion bzw. Wiedergabe des Bestrahlungsbildes wird mit Hilfe des Photo sensors 15, der Reproduktionsvorrichtung 16 und der ■ Sichtanzeigevorrichtung 17 durchgeführt. Jedoch sind die Vorrichtungen zur Reproduktion eines Bestrahlungsbildes nicht auf diese genannten Vorrichtungen beschränkt.

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird das Objekt 12 zwischen der Bestrahlungsquelle 11 und der Bestrahlungsbild-Speicherplatte aufgestellt. Wenn das Objekt 12 einer Bestrahlung durch die Quelle 11 ausgesetzt wird, durchdringt diese Strahlung das Objekt 12. Die Intensität der Strahlung, die durch das Objekt 12 hindurchgelangt ist, ist ein Maß für die Durchlässigkeit des Objektes 12. Durch die auf der Bestrahlungsbild-Speicherplatte auftreffende Strahlung wird daher ein Bild erhalten, das ein Muster der Durchlässigkeit des Objektes 12 darstellt. Die Strahlung in Form des Bildes, welches das Muster der Durch-

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lässigkeit des Objektes 12 darstellt, wird von der Leuchtstoffschicht der Platte 13 absorbiert, wobei in der Leuchtstoffschicht Elektronen oder Defektelektronen bzw. Lochelektronen erzeugt werden. Die Menge der erzeugten Elektronen oder Defektelektronen hängt von dem Betrag an absorbierter Bestrahlungsenergie ab. Die Elektronen oder Defektelektronen werden in der Potentialfalle bzw. -mulde (trap level) des Leuchtstoffes gespeichert und somit wird das Bestrahlungsbild in der Bestrahlungsbild-Speicherplatte 13 gespeichert.

Durch Anregung mit sichtbarem Licht oder Infrarotstrahlen, die von einer Lichtquelle 14 emittiert werden, wird dann das in der Platte 13 gespeicherte Bestrahlungsbild sichtbar gemacht. Das heißt, die Leuchtstoffschicht der Platte 13 wird sichtbarer Strahlung mit einer Wellenlänge nicht unterhalb 500 nm oder Infrarotstrahlung ausgesetzt, welches bzw. welche von einer Lichtquelle 14 emittiert wird, wobei die in der Potentialfalle des Leuchtstoffes gespeicherten Elektronen oder Defektelektronen befreit werden und somit das in der Platte 13 gespeicherte Bestrahlungsbild in Form von Fluoreszenzlicht freigesetzt wird. Die Leuchtdichte des von der Platte 13 emittierten Fluoreszenzlichtes hängt von der Anzahl der in der Leuchtstoffschicht gespeicherten Elektronen oder Defektelektronen ab, das heißt von dem dabei absorbierten Betrag an Bestrahlungsenergie. Das Fluoreszenzlicht (Lichtsignal) wird durch einen Photosensor 15, zum Beispiel einen Sekundärelektronen-Vervielfacher, aufgefangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das erhaltene elektrische Signal wird durch eine Reproduktionsvorrichtung 16 in ein dem Bestrahlungsbild entsprechendes Bild umgewandelt und das Bild wird auf der Sichtanzeigevorrichtung 17 sichtbar gemacht. Auf diese Weise wird das Bestrahlungsbild reproduziert.

Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Bestrahlungsbildes verwendete Bestrahlungs— bild-Speicherplatte 13 und die Lichtquelle 14 werden nachfolgend näher beschrieben.

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Wie in Fig. 2Λ dargestellt, besteht die Bestrahlungsbild-Speicherplatte aus einer Trägerbasis 21 und einer darauf befindlichen Leuchtstoffschicht 22. Die Leuchtstoffschicht 22 besteht aus wenigstens einem Leuchtstoff, ausgewählt aus der Gruppe:

(a) ein mit Kupfer und Blei aktivierter Zinksulfidleuchtstoff (ZnSrCu,Pb),

(b) ein mit Europium aktivierter Bariumaluminatleuchtstoff der allgemeinen Formel BaO-XAl₉O.-.:Eu, in welcher χ eine Zahl xst, dxe der Bedingung 0,8 =x =10 genügt,

(c) ein zweiwertiges Metall-Silikatleuchtstoff der allgemeinen Formel M O-ySiO„:A, in welcher M wenigstens ein zweiwertiges Metall ist, ausgewählt aus der Gruppe Mg, Ca, Sr, Zn und Ba, A wenigstens ein Element ist, ausgewählt aus der Gruppe Ce, Tb, Eu, Tm, Pb, Tl, Bi und Mn, und y eine Zahl ist, die der Bedingung 0,5 = y=2,5 genügt, und

(d) ein Oxyhalogenidphosphor der allgemeinen Formel LnOX:zA¹, in welcher Ln wenigstens ein Element ist, ausgewählt aus der Gruppe La, Y, Gd und Lu, X gleich Cl und/oder Br bedeutet, A¹ gleich Ce und/oder Tb bedeutet und ζ eine Zahl ist, die der Bedingung 0 ( ζ < 0,1 genügt.

Bei dem oben erwähnten ZnS: Cu, Pb-Leuchtstof f, den BaO-xAl„O_. :Eu-

II
Leuchtstoffen und den M O*ySiO„:A-Leuchtstoffen beträgt die Menge an Aktivator (Cu plus Pb, Eu, bzw. A) vorzugsweise nicht mehr als 0,2 Grammatom. Vorzugsweise liegt sie in einem Bereich von 10 bis 5x10 Grammatom pro 1 mol an Matrix (ZnS, BaO*xAl₂O_ bzw. M O-SiO„). Bei dem oben erwähnten LnOX:zA'-Leuchtstoff ist die Menge an Aktivator (A') so bemessen, daß ζ vorzugsweise in einem Bereich von 10 bis 10 , insbesondere in einem Bereich von 10 bis 5x10~ liegt. Ln bedeutet vorzugsweise La.

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Beispielsweise kann die in Fig. 1 dargestellte Bestrahlungsbild-Speicherplatte wie folgt hergestellt werden:

Es wird eine Überzugsdispersion mit einer Viskosität von 50 Centistokes hergestellt, indem man 8 Gewichtsteile des oben erwähnten Leuchtstoffes mit einem Gewichtsteil einer Nitrozellulose unter Verwendung eines Lösungsmittels (eine Mischung aus Aceton, Äthylacetat und Butylacetat) mischt. Anschließend wird die Überzugsdispersion gleichmäßig auf einen horizontal angeordneten Polyäthylenterephthalatfilm (Trägerbasis) aufgebracht und einen Tag lang auf natürliche Weise getrocknet, so daß man eine Leuchtstoffschicht mit einer Stärke von etwa 300 μ erhält. Als Trägerbasis kann ebenso eine transparente Glasplatte oder eine Metallfolie, zum Beispiel eine Aluminiumfolie verwendet werden.

Auf die gleiche Weise kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Bestrahlungsbild-Speicherplatte der in Fig. 2B dargestellten Struktur verwendet werden. Die Bestrahlungsbild-Speicherplatte von Fig. 2B besteht aus zwei transparenten Trägerbasen 23 und 24 und einer dazwischen angeordneten Leuchtstoffschicht 22* Die Leuchtstoff schicht 22 besteht aus dem bzw. enthält den oben beschriebenen ■ Leuchtstoff. ' Beispielsweise kann die Bestrahlungsbild-Speicherplatte hergestellt werden, indem man eine Leuchtstoffschicht einer geeigneten Stärke sand— wichartig zwischen zwei Glasplatten anordnet und dann die Kanten der Leuchtstoffschicht versiegelt.

Als Lichtquelle, die die Anregungsstrahlung emittiert, mit welcher die Leuchtstoffschicht der oben beschriebenen Bestrah— lungsbild-Speicherplatte angeregt wird, kann eine solche Lichtquelle verwendet werden, die Licht einer einzigen Wellenlänge emittiert, wie zum Beispiel ein He-Ne-Laserstrahl (633 nm) , ein YAG-Laserstrahl (1064 nm) und ein Rubinlaserstrahl (694 nm) / oder es kann ebenso gut eine Lichtquelle verwendet werden,die Licht mit einem Bandspektrum in einem Bereich des sichtbaren Lichts mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 500 nm oder

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Infrarotstrahlen emittiert. Eine hohe Anregungsenergie kann insbesondere unter Verwendung eines Laserstrahls erhalten werden. Unter den Laserstrahlen wird der He-Ne-Laserstrahl bevorzugt.

Die graphische Darstellung der Figuren 3A und 3B zeigt den Zusammenhang zwischen der Wellenlänge der Anregungsstrahlung und der Leuchtdichte des angeregten Lichtes, das heißt die Anregungsspektren des erfindungsgemäß verwendeten ZnS:Cu,Pb-Leuchtstoffes und LaOBr:0,0001Ce,0,OOOlTb-Leuchtstoffes.

Die Anregungsspektren wurden dadurch erhalten, daß man den ZnS:Cu,Pb-Leuchtstoff bzw. den LaOBr:0,0001Ce,0,0001Tb-Leuchtstoff einer Röntgenstrahlung von 80 KVp aussetzte, den Leuchtstoff mit sichtbarem Licht und Infrarotstrahlen variierender Wellenlänge anregte und dann die Leuchtdichte der angeregten Strahlung ermittelte. Fig. 3A zeigt deutlich, daß der ZnS:Cu,Pb-Leuchtstoff durch eine Strahlung mit einer Wellenlänge innerhalb eines Bereiches von 500 bis 1500 nm angeregt werden kann. Die optimale Anregung kann in einem Bereich von 600 bis 950 nm durchgeführt werden. Weiterhin ist aus Fig.3B deutlich zu entnehmen, daß der LaOBr:0,0001Ce,0,0001 Tb-Leuchtstoff durch eine Strahlung mit einer Wellenlänge innerhalb eines Bereiches von 500 bis 900 nm angeregt werden kann, wobei die optimale Anregung in einem Bereich von 500 bis 700 nm stattfindet. Obgleich die Wellenlänge der Anregungsstrahlung des LnOX:zA¹-Leuchtstoffes,in Abhängigkeit von der unterschiedlichen Zusammensetzung des Leuchtstoffes, leicht unterschiedlich sein kann, liegt sie immer zwischen etwa 500 und 900 nm, wobei der optimale Wellenlängenbereich zwischen 500 und 700 nm liegt.

Die Wellenlängenbereiche der Anregungsstrahlung für die vier verschiedenen Arten von Leuchtstoffen, die erfindungsgemäß verwendet werden können, und deren optimale Wellenlängenbereiche sind in Tabelle 1 zusammengestellt:

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Tabelle 1

Art des Leuchtstoffes Wellenlängenbereich optimaler Wellender Anregungsstrah- längenbereich der lung Anregungsstrahlung

ZnS:Cu,Pb 500 bis 1500 run 600 bis 950 nm

BaO-XAl₉O.,:Eu 500 bis 1200 nm 650 bis 1000 nm

II T

M 0-VSiO₃:A 500 bis 1100 nm 500 bis 700 nm

LnOX:zA' 500 bis 900 nm 500 bis 700 nm

Aus Fig. 3B ist ersichtlich, daß die ÄnregungsSpektren der LnOX:zA'-Leuchtstoffe nur ein Bandenmaximum in der Nähe von 540 nm haben. Andererseits ist aus der Fig.i 3A ersichtlich, daß die ÄnregungsSpektren des ZnS:Cu,Pb-Leuchtstoffes, der BaO· XAl₂O₃ :Eu-Leuchtstoffe und der M^I:E0-ySi0₂:A-Leuchtstoffe in einem Wellenlängenbereich von 500 bis 1500 nm zwei Spektralbanden aufweisen, wobei das kürzerwellige Bandenmaximum höher ist als das längerwellige Bandenmaximum.

Bei dem Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Bestrahlungsbildes unter Verwendung eines anregbaren Leuchtstoffes ist es günstiger, einen durch sichtbares Licht anregbaren Leuchtstoff zu verwenden als einen durch Infrarotstrahlen anregbaren Leuchtstoff. Da die Potentialfalle bzw. Potentialmulde des durch Infrarotstrahlen anregbaren Leuchtstoffes flacher ist als die des durch sichtbares Licht ahregbaren Leuchtstoffes, weist eine Bestrahlungsbild-Speicherplatte aus einem durch Infrarotstrahlen anregbaren Leuchtstoff ein deutliches Verblassen auf, wodurch die Speicherzeit des Bestrahlungsbildes kurz ist. Wenn beispielsweise die Platte, die den durch Infrarotstrahlen anregbaren Leuchtstoff enthält, mit Infrarotstrahlung abgetastet wird und das von diesem emittierte Fluoreszenzlicht in Elektrizität umgewandelt wird, wird eine gewisse Zeit benötigt, um die gesamte Fläche der Platte abzutasten, und es besteht somit die Möglichkeit, daß ein Unterschied entsteht zwischen der Anfangsaussendung und der EndausSendung, obwohl der zunächst abgetastete Bereich der Platte eine ebenso große

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Menge an vorausgegangener Strahlung absorbiert hat wie der gegen Ende abgetastete Bereich der Platte.

Aus den oben geschilderten Gründen ist es günstiger, bei dem Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Strahlungsbildes unter Verwendung eines anregbaren Leuchtstoffes, einen solchen anregbaren Leuchtstoff zu verwenden, der eine tiefstmögliche Potentialmulde aufweist und somit wirksam durch Strahlung hoher Energie, das heißt durch Strahlen einer kurzen Wellenlänge, angeregt wird. Wie bereits oben beschrieben, ist sichtbares Licht mit einer Wellenlänge in einem Bereich zwischen 500 und 700 nm die optimale Anregungsstrahlung für die erfindungsgemäß verwendeten M O*ySiO₂:A-Leuchtstoffe und LnOX:zA'-Leuchtstoffe, während die optimale Anregungsstrahlung für den erfindungsgemäß verwendeten ZnSrC ,Pb-Leuchtstoff und die erfindungsgemäß verwendeten BaO-XAl₂O₃:Eu-Leuchtstoffe in einem Bereich liegt, der das sichtbare Licht umschließt. Somit zeigt die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendete Bestrahlungsbild-Speicherplatte ein nur geringes Verblassen und eine hohe Bewahrungsfähigkeit.

Fig. 4 zeigt in einer graphischen Darstellung den Zusammenhang zwischen der Zeitspanne, während welcher man den ZnS:Cu,Pb-Leuchtstof f nach der Bestrahlung mit einer Röntgenstrahlung von 80 KVp stehenließ,und der relativen Leuchtdichte des von dem Leuchtstoff emittierten angeregten Lichtes, wenn er nach der genannten Zeitspanne mit einer Anregungsstrahlung angeregt wurde, wobei die Kurven a und b diejenigen Fälle repräsentieren, bei denen der Leuchtstoff mit einer Strahlung von 1300 nm bzw. 750 nm angeregt wurde. Aus Fig. 4 ist deutlich zu entnehmen, daß der Leuchtstoff bei einer Anregung mit Strahlung einer Wellenlänge von 1300 nm (Kurve a) ein beträchtlich höheres Verblassen zeigt, als wenn er mit einer Anregungsstrahlung einer Wellenlänge von 750 nm (Kurve b) angeregt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

Weiterhin ist es günstig bei dem Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Bestrahlungsbildes unter Verwendung eines anregbaren Leuchtstoffes, einen solchen anregbaren Leuchtstoff zu verwenden, der angeregtes Licht kürzestmöglicher Wellenlänge emittiert. Dafür sprechen die folgenden Gründe:

(i) Beim Auffangen bzw. Aufzeichnen des von der Platte emittierten, angeregten Lichtes ist es notwendig, das angeregte Licht von den durch die Platte reflektierten Anregungsstrahlen zu trennen.

\±i) Der Photosensor, der die von der Platte emittierte, angeregte Strahlung aufnimmt bzw. auffängt, hat im allgemeinen eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Strahlen, die eine Wellenlänge von weniger als 600 ma aufweisen.

Die erfindungsgemäß verwendeten vier Arten von Leuchtstoffen erfüllen die oben beschriebene Bedingung. Das heißt jeder dieser Leuchtstoffe zeigt eine angeregte Emission mit einem Hauptbandenmaximum in einem Wellenlängenbereich, der unterhalb 500 nm liegt. Somit kann das von den Leuchtstoffen emittierte, angeregte Licht leicht von der Anregungsstrahlung getrennt werden. Weiterhin kann die angeregte Strahlung in wirksamer, Weise von dem Photosensor aufgenommen werden, da das Spektrum der angeregten Strahlung in guter Übereinstimmung mit der spektralen Empfindlichkeit des Photosensors steht. In Fig. 5 sind

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die angeregten Emissionsspektren des BaO-6Al₃O₃:Eu -Leuchtstoffes, des BaO'SiO^Ce-Leuchtstoffes und des LaOBr:Ce,Tb-Leuchtstoff es dargestellt, gemessen durch Anregung dieser Leuchtstoffe mit einem He-Ne-Laserstrahl, nachdem sie einer Röntgenstrahlung von 80 KVp ausgesetzt worden waren, wobei die

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Kurven a, b und c die Spektren des BaO*6Al₃O₃:Eu -Leuchtstoffes (mit einem Bandenmaximum in der Nähe von 435 nm) , des BaO-SiO₂:Ce-Leuchtstoffes (etwa 425 nm) bzw. des LaOBrrCe,Tb-Leuchtstoffes (etwa 400 nm) darstellen.

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Tabelle 2 zeigt die Empfindlichkeit der Bestrahlungsbild-Speicherplatten, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wurden (Nr. 2 — Nr. 8) im Vergleich zu einer herkömmlichen Bestrahlungsbild— Speicherplatte unter Verwendung eines SrS:Eu_rSiti—Leuchtstoff es (Nr. 1). Die Empfindlichkeit wird repräsentiert durch die relative Leuchtdichte des von der Platte emittierten angeregten Lichtes, bezogen auf die Leuchtdichte von angeregtem Licht, welches von einer herkömmlichen Platte emittiert wird, und welche . auf 1 normiert wurde. Die Leuchtdichte wurde gemessen, indem man die Leuchtstoff schicht der Platte einer Röntgenstrahlung von 80 KVp aussetzte, die Leuchtstoff schicht mit einem He-Ne-Laserstrahl anregte und das von der Leuchtstoff schicht emittierte Fluoreszenzlicht (angeregtes Licht) mit einem Photosensor (ein Sekundärelektronen-Vervielfacher mit einer spektralen Empfindlichkeit von S-5) auffing.

Tabelle 2 Nr. In der Platte enthaltener Leuchtstoff

1 SrSzO,0001Eu,0,0001Sm 1

2 ZnSrO,0001Cu,0,0001Pb 700

3 BaO-Al₃O₃:0,005Eu 150

4 BaO-SiO₂:0,000iCe 300

5 LaOBr:0,001Tb 700

6 LaOBr:0,0005Ce 500

7 LaOBr:0,000iCe,0,000iTb 700

8 LaOCl:0,000iCe,0,0001Tb 300

Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ver wendeten Bestrahlungsbild-Speicherplatten (Nr. 2 bis Nr. 8) eine beträchtlich höhere Empfindlichkeit aufweisen als die herkömmliche Bestrahlungsbild-Speicherplatte (Nr. 1). Demzu-

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folge kann die Aufzeichnung und Wiedergabe eines Bestrahlungsbildes unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit beträchtlich höherer Empfindlichkeit durchgeführt werden, als unter Verwendung des herkömmlichen Verfahrens und der herkömmlichen Vorrichtung-

909884/0897

-U-

L e e r s e i t e

Claims

PATEINTANWÄL.TE: A. GRUNECKBR

DtPL-ING.

H. KINKBLDEY

fc^fcvfc-T-w _{w STOCKMA1R}

DR-ING-AeE(CALTECH)

K. SCHUMANN

OR. HER NAT.· D(H-PHVS. .

JP. H. JAKOB

DtPU-ING.

G. BEZOLD

CR. RHR. NAT· CXPL-CHBW

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

12. Juli 1979

P 14 085

JTIJI PHOTO FILM CO., JJSD.

Uakanuma, Minami ashigara-slii,

Kanagawa-ken, Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Aufzeichnung und
Wiedergabe eines Bestrahlungsbildes

Patentansprüche

IjL Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Bestrahlungsbildes, bei welchem man (i) eine ein Objekt durchdringende Strahlung durch einen Leuchtstoff, der durch sichtbare Strahlen oder Infrarotstrahlen anregbar ist, absorbieren läßt, (ii-j den Leuchtstoff mit Anregungsstrahlen, ausgewählt aus der Gruppe sichtbare Strahlen und Infrarotstrahlen, anregt, um die in ihm gespeicherte Strahlungsenergie als Fluoreszenzlicht freizusetzen, und (iii) das Fluoreszenzlicht auffängt, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtstoff wenigstens ein Leuchtstoff ist, ausgewählt aus der Gruppe:

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TELEFON (OB9) 222SEa TEUEX 05-29380 TELEaRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

ORIGINAL INSPECTED

a) ein mit Kupfer und Blei aktivierter Zinksulfidleuchtstoff (ZnS:Cu,Pb),

b) ein mit Europium aktivierter Bariumaluminatleuchtstoff der allgemeinen Formel

BaO-xAl O₃:Eu,

in welcher χ eine Zahl ist, die der Bedingung 0,8 LxL 10 genügt,

c) ein Metallsilikatleuchtstoff der allgemeinen Formel

¹¹:A,

in welcher M wenigstens ein zweiwertiges Metall ist, ausgewählt aus der Gruppe Mg, Ca, Sr, Zn und Ba, A wenigstens ein Element ist, ausgewählt aus der Gruppe Ce, Tb, Eu, Tm, Pb, Tl, Bi und Mn und y eine Zahl ist, die der Bedingung 0,5i y 12,5 genügt, und

d) ein OxyhalogenxdphQsphor der allgemeinen Formel LnOX:zA¹,

in welcher Ln wenigstens ein Element ist,ausgewählt aus der Gruppe La, Y, Gd und Lu, X gleich Chlor und/oder Brom ist, A¹ Ce und/oder Tb bedeutet, und ζ eine Zahl ist, die der Bedingung 0 ( ζ < 0,1 genügt,

und daß die Wellenlänge der Anregungsstrahlung nicht unterhalb 500 nm liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Anregungsstrahlung ein Laserstrahl verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,, daß als Anregungs strahlung ein He-Ne-Laserstrahl verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Leuchtstoff ein mit Kupfer und

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Blei aktivierter Zinksulfidleuchtstoff verwendet wird, und die Wellenlänge der Anregungsstrahlung nicht oberhalb 1500 nm liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Anregungsstrahlung in einem Bereich von 600 bis 950 nm liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Leuchtstoff wenigstens ein Leuchtstoff aus der Gruppe der Bariumaluminatleuchtstoffe verwendet wird und daß die Wellenlänge der Anregungsstrahlung nicht oberhalb 1200 nm liegt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Anregungssfcrah— lung in einem Bereich von 650 bis 1000 nm liegt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Leuchtstoff mindestens ein Leuchtstoff, ausgewählt aus der Gruppe der zweiwertiges Metall-Silikatleuchtstoffe verwendet wird, und daß die Wellenlänge der Anregungsstrahlung nicht oberhalb 1100 nm liegt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 8_r dadurchgekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Anregungsstrahlung in einem Bereich von 500 bis 700 nm liegt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3/ dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Leuchtstoff, ausgewählt aus der Gruppe der Oxyhalogenxdleuchtstoffe, verwendet wird, und daß die Wellenlänge der Anregungsstrahlung nicht oberhalb 900 nm liegt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Anregungs-

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strahlung in einem Bereich von 500 bis 700 nm liegt.

12. Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Bestrahlungsbildes, bestehend aus (i) einer Bestrahlungsbild-Speicherplatte, die einen Leuchtstoff enthält, der durch sichtbares Licht oder Infrarotstrahlen anregbar ist und die eine ein Objekt durchdringende Strahlung absorbiert, (ii) einer Lichtquelle, die Anregungsstrahlung emittiert, um den Leuchtstoff anzuregen und die in ihm gespeicherte Bestrahlungsenergie als Fluoreszenzlicht freizusetzen, und (iii) einem Detektor zum Auffangen des Fluoreszenzlichtes, dadurch gekennzeichnet, daß als Leuchtstoff wenigstens ein Leuchtstoff verwendet wir"d, ausgewählt aus der Gruppe

a) ein mit Kupfer und Blei aktivierter Zinksulfidleucht stoff (ZnSrCu₇Pb),

b) ein mit Europium aktivierter Bariumaluminatleuchtstoff der allgemeinen Formel

BaO*xAl O₃:Eu,

in welcher χ eine Zahl ist, die der Bedingung 0,8 Lx ί 10 genügt,

c) ein Metallsilikatleuchtstoff der allgemeinen Formel

in welcher M wenigstens ein zweiwertiges Metall ist, ausgewählt aus der Gruppe Mg, Ca, Sr, Zn und Ba, A wenigstens ein Element ist, ausgewählt aus der Gruppe Ce, Tb, Eu, Tm,Pb, Tl, Bi und Mn und y eine Zahl ist, die der Bedingung 0,5i=y£2,5 genügt, und

d) ein Oxyhalogenidleuchtstoff der allgemeinen Formel LnOXrzA¹,

in welcher Ln wenigstens ein Element ist, ausgewählt aus der Gruppe La, Y, Gd und Lu, X gleich Chlor und/oder Brom bedeutet, A¹'. gleich Ce und/oder Tb be-

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deutet und ζ eine Zahl ist, die der Bedingung O < ζ <"0,1 genügt,

und daß die Wellenlänge der Anregungsstrahlung nicht unterhalb 500 nm liegt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Anregungsstrahlung ein Laserstrahl verwendet wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Anregungsstrahlung ein He-Ne-Laserstrahl verwendet wird.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Leuchtstoff ein mit Kupfer und Blei aktivierter Zinksulfidleuchtstoff verwendet wird und die Wellenlänge der Anregungsstrahlung nicht oberhalb 1500 nm liegt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Anregungsstrahlung in einem Bereich von 600 bis 950 nm liegt.

17. ,Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Leuchtstoff wenigstens ein Leuchtstoff verwendet wird, ausgewählt aus der Gruppe der mit Europium aktivierten Bariumaluminatleuchtstoffe, und daß die Wellenlänge der Anregungsstrahlung nicht oberhalb 1200 nm liegt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12, 13 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Anregungsstrahlung in einem Bereich von 650 bis 1000 nm liegt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Leuchtstoff wenigstens ein Leuchtstoff verwendet wird, ausgewählt aus der Gruppe der zweiwertiges Metall-Silikatleuchtstoffe, und daß die

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ORIGINAL INSPECTED

Wellenlänge der Anregungsstrahlung nicht oberhalb 1100 ran liegt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Anregungsstrahlung in einem Bereich von 500 bis 700 nm liegt.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Leuchtstoff wenigstens ein Leuchtstoff verwendet wird, ausgewählt aus der Gruppe der Oxyhalogenxdleuchtstoffe, und daß die Wellenlänge der Anregungsstrahlung nicht oberhalb 900 nm liegt.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge der Anregungsstrahlung in einem Bereich von 500 bis 700 nm liegt.

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