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Verfahren und Vorrichtung zur ionografischen Röntgen-
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bild-Aufseichnung.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur ionografi schen Röntgenbild-Aufzeichnung
nach dem Trägerfrequenz-Verfahren, bestehend aus einer Hochdruckkammer mit einem
für Röntgenstrahlung transparenten Fenster als Anode und einem Bildträger mit deformierbarer
Schicht als Kathode. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Bildaufzeichnungs-Verfahren
unter Verwendung der entsprechenden Vorrichtung.
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Bei der ionografischen Röntgenbild-Aufzeichnung wird in einer Hochdruckkaamer
primär ein Ladungsbild erzeugt, das auf der deformierbaren Schicht abgesetzt und
in Sekundenbruchteilen in ein Oberflächenrelief umgewandelt werden kann. Dieses
Oberflächenrelief wird mit Hilfe bekannter optischer Verfahren, z.B.
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einer Schlierenoptik, sichtbar gemacht. Als deformierbare Schichten
kommen thermoplastische oder elastomere Schichten zum Einsatz. Wegen der Bandpaßcharakteristik
dieser deformierbaren Schichten muß das
in der Ionisationskammer
erzeugte Ladungsbild geeignet gerastert werden. Dieses Rastern des Ladungsbildes
ermöglicht gleichzeitig die Grauton-Wiedergabe der Röntgenaufzeichnung. Weiterhin
ist es bekannt, daß zur Erzielung besonders hoher Empfindlichkeit die bildgebende
Schicht durch eine örtlich konstante, nicht gerasterte Vorladung sensibilisiert
werden muß (DE-OS 24 36 894). Zur Ladungsrasterung in der lonisationskammer sind
bisher bereits drei Verfahren bekannt bzw.
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vorgeschlagen: a) Die bildmäßige Ladung wird durch ein Metallgitter
hindurch auf der deformierbaren Schicht abgesetzt. Dieses Verfahren läßt zwar eine
ausreichende Empfindlichkeit zu, erscheint Jedoch für eine großflächige Realisierung,
insbesondere bei sphärisch gekrümmten Elektroden, problematisch.
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b) Die gerasterte Aufladung der deformierbaren Schicht wird durch
Elektrodenstrukturen an der Unterseite dieser Schicht gesteuert (DE-OS 26 26 068).
Dieser Schichtaufbau ist unempfindlicher, da jede Vorladung durch die Elektrodenstrnktur
mit gerastert wird und sich in einem störenden Untergrund bemerkbar macht. Bei einem
derartigen System müßte auf die Sensibilisierung verzichtet werden.
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c) Die Ladungsrasterung in der Ionisationskammer entsteht bereits
durch eine Rasterung des Röntgenstrahlenbildes mit einem Röntgenabsorptionsgitter.
Im Gegensatz zu den unter a) und b) aufgeführten Verfahren wird hier vielmehr das
Strahlungsbild gerastert und dieses dann in der Ionisationskammer in ein Ladungsbild
überführt. Die Trägerfrequenz darf deshalb nicht Uber dem Auflösungsvermögen der
Kammer liegen und ist somit auf ca. zehn Linien pro mm beschränkt. Für die eigentliche
Bildbandbreite stehen aus diesem Grund dann höchstens fünf Linien pro mm zur Verfügung,
so daß bei diesem
Verfahren der Vorteil der hohen Bildauflöslmlg
verlorengeht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein
Verfahren der eingangs genannten Art so zu modifizieren, daß eine Röntgenbild-Aufzeichnung
mit hoher Empfindlichkeit und hoher örtlicher Auflösung großflächig möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgenden Schichtaufbau des
Bildträgers gelöst: a) Ein Substrat ist mit einer leitenden Elektrode versehen;
b) die leitende Elektrode ist mit einer fotoleitenden Schicht belegt, deren Empfindlichkeit
im optischen Bereich liegt; c) den Abschluß gegen die Anode bildet die deformierbare
Schicht.
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Zusätzlich zu dem Aufbau der bekannten Bildträger bei ionogra fischen
Röntgenbild-Aufzeichnungsvorrichtungen ist hier eine fotoleitende Schicht vorgesehen.
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Dieser spezielle Bildträger ermöglicht ein Röntgenbild-Aufzeichnungsverfahren
mit folgenden Verfahrensschzitten: d) Sensibilisieren der deformierbaren Schicht;
e) Aufbelichtung eines optischen Gitters; f) Röntgenbelichtung; g) Fluten des Fotoleiters;
h) Umwandeln des Lau?lgsbiides in ein Oberflächenrelief; i) Sichtbarmachen des Bildes
mit optischen-Verf£Iiren.
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Zur Ladungsrasterung wird hier ein optisches Trägerfrequenz-Verfahren
angewendet.
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In einem ersten Verfahrensschritt wird die freie Oberfläche der bildgebenden
Schicht sensibilisiert. Dies geschieht entweder durch eine Röntgenbelichtung ohne
ObJekt (bzw. Patient) oder durch eine Korona-Vorrichtung. Bei 20/um dicken Elastomer-
bzw. Thermoplastschichten liegt beispielsweise die Sensibilisierung bei ca. 20 nC/cm2.
Anschließend wird die fotoleitende Schicht aktiviert, indem optisch ein Gitter aufbelichtet
wird. Für das Aufbringen des optischen Gitters sind hier vorteilhaft drei Möglichkeiten
vorgeschlagen: 1. Eine entsprechende Gittervorlage wird optisch abgebildet; 2. die
fotoleitende Schicht wird 2-dimensional mit einem Lichtpunkt bzw. 1-dimensional
mit einem Lichtstreifen abgerastert; 3. die fotoleitende Schicht ist dickenmoduliert;
in diesem Fall reicht eine homogene Belichtung zur Erzeugung des Ladungsmusters.
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Durch das Feld der aufgebrachten Vorladung bei der Sensibilisierung
werden die erzeugten Ladungsträgerpaare in der fotoleitenden Schicht getrennt. An
der Grenzfläche Fotoleiter/bildgebende Schicht ergibt sich eine periodische Ladungsverteilung,
deren Modulationsgrad für die spätere bildmäßige Beladung möglichst groß sein soll.
Anschließend wird die bildmäßige Röntgenbelichtung vorgenommen. Die dadurch erzeugte
zusätzliche Aufladung der bildgebenden Schicht, die klein gegen die Vorladung ist,
wird durch die modulierte Ladungsverteilung an der Grenzfläche zum Fotoleiter so
gesteuert, daß sie ebenfalls örtlich moduliert wird.
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In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Ladungsmodulation an
der Grenzfläche zum Fotoleiter zum Verschwinden gebracht, indem dieser durch eine
ausreichend
starke homogene Beleuchtung leitend gemacht wird.
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Bei selbstentwickelnden Schichten, wie Elastomeren, bildet sich dann
automatisch das bildgebende Relief aus.
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Bei Thermoplasten muß die Entwicklung noch durch kurzzeitiges Erwärmen
vorgenommen werden.
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Der besondere Vorteil dieses optischen Trägerfrequenz-Verfahrens ist,
daß das modulierende Gitter vor der Umwandlung des Ladungsbildes in ein Oberflächenrelief
quasi ausgeschaltet wird. Dadurch entsteht kein unnötiger störender Bilduntergrund.
Die durch die Sensibilisierung erzielte Empfindlichkeit kommt daher voll für das
eigentliche Röntgenbild zum Tragen. Weiterhin kann die Trägerfrequenz leicht an
verschiedene Schichtdicken der bildgebenden Schicht angepaßt werden. Sie beträgt
beispielsweise bei einer Schichtdicke von 20/um ca. 20 Linien pro mm. Ebenso kann
die Trägerfrequenz leicht so gewählt werden, daß die Auflösung der Ionisationskammer
voll für das Röntgenbild ausgenutzt werden kann. Weiterhin ist es vorteilhaft möglich,
derartige bildgebende Schichten auf sphärisch gekrümmten Substratflächen großflächig
herzustellen und durch das optische Trägerfrequenz-Verfahren die Auflösung und damit
die Grauton-Wiedergabe über die gesamte Fläche zu erzielen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand einer Figur näher
beschrieben und erläutert.
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Die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung zur ionografischen Röntgenbild-Aufzeichnung.
Mit 1 sind die aufzuzeichnenden Röntgenstrahlen bezeichnet, die ein ObJekt 2 durchsetzen.
Die Ionisationskammer 3 ist mit einem geeigneten Gas (z.B. Xenon oder Frigen) unter
Druck
gefüllt. Auf der Eingangsseite ist die Ionisationskammer 3 mit einem Eintrittsfenster
4 versehen, welches als eine für Röntgenstrahlung transparente Elektrode ausgebildet
ist. Der Bildträger 5 besteht aus einem Substrat 6, der transparenten ebenen Elektrode
7, der fotoleitenden Schicht 8 und einer thermoplastischen Schicht 9. Mit 10 ist
ein Austrittafenster in der Ionisationskammer 3 bezeichnet. Zwischen das als Anode
ausgebildete Eintritfisfenster 4 und die als Kathode dienende und gleichzeitig die
Heizschicht darstellende Elektrode 7 wird eine Hochspannung gelegt - angedeutet
durch die Batterie 11 - wodurch die im Gas durch die eintreffenden Röntgenstrahlen
erzeugten Ionen entlang den elektrischen Feldlinien wandern und eine Ladungsverteilung
auf der freien Oberfläche der thermoplastischen Schicht 9 erzeugen.
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Zunächst wird nun zur Sensibilisierung der thermoplastischen Schicht
eine Röntgenbelichtung ohne das Objekt 2 vorgenommen. Anschließend wird durch eine
hier nicht dargestellte Optik die fotoleitende Schicht mit einem Gitter belichtet.
Danach erfolgt die eigentliche Röntgenbelichtung. Nach dem Fluten der fotoleitenden
Schicht wird die bildmäßige Ladung durch kurzzeitiges Aufheizen der Elektrode 7
in ein Oberflächenrelief umgewandelt. Damit ist in der Thermoplastschicht 9 die
aufzuzeichnende Information als Phasenstruktur gespaichert und kann durch die bekannten
optischen Verfahren ausgelesen werden.
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In einem ersten Versuch wurden mit diesem Verfahren bereits folgende
Werte erreicht: Die bildgebende Schicht war ein Thermoplast von ca. 20/um Dicke,
der Fotoleiter war ebenfalls ca. 20/um dick.
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einer Vorladung von ca. 20 nC/cm2 konnte eine bildmä-
beige
Beladung von ca. 2 nC/cm2 zu einem Beugungswirkungsgrad von 10% entwickelt werden.
Damit ist dieses Röntgenbild-Aufzeichnungsverfahren mindestens vergleichbar empfindlich
den konventionellen Toner-Entwicklungsverfahren, die jedoch seitlich aufwendig sind
und für deren DurchfUhrung die Ionisationskammer jedes Mal geöffnet werden muß.
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7 Patentansprüche 1 Figur
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