DE3236155A1

DE3236155A1 - Roentgenbildkonverter

Info

Publication number: DE3236155A1
Application number: DE19823236155
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dipl.-Phys. 8520 Erlangen Lange
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-09-29
Filing date: 1982-09-29
Publication date: 1984-03-29
Also published as: US4691232A; JPS5994982A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 82 P 3805 DE

Röntgenbildkonverter

Die Erfindung betrifft Röntgenbildkonverter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, Derartige Bildkonverter sind etwa vorbekannt aus der EP-OS 0022564.

Bildumwandler der vorliegenden Art werden dazu benutzt, Röntgenbilder sichtbar zu machen und gegebenenfalls auch aufzuzeichnen. Dazu werden die Röntgenbilder in einem Schirm, der phosphoreszierenden Leuchtstoff enthält, eingespeichert. Dabei fängt der Leuchtstoff durch Röntgenabsorption gebildete Fotoelektronen in tiefen Traps ein. Bei einer nachfolgenden Abtastung mit dem Strahl eines Infrarot-Lasers können die eingefangenen Elektronen ausgeleuchtet werden. Sie führen zur Emission von Lichtblitzen, die über ein Lichtleitersystem einem Elektronenvervielfacher (EV) zugeführt werden. Die in diesem EV als Detektor erhaltene elektrische Signalfolge wird synchron zu der Abtastung der Leuchtstoffschicht mit dem Laserlicht weiterverarbeitet und kann dann auf einem Fernsehmonitor wiedergegeben werden.

Bei einer Bildfläche von 300 χ 300 mm benötigt man bei diesem System zwei bis drei Minuten, bis man zum sichtbaren Bild kommt. Außerdem muß der Phosphoreszenzleuchtschirm vom Röntgenaufnahmeplatz zu einem gesonderten Auslesegerät (Scanner) gebracht werden. Ferner ist eine hoehpräzise Mechanik erforderlich, um beim Auslesen die Aufnahmepratte zeilenweise zu bewegen. Ein weiterer Nachteil ist, daß zwischen den Ausleuchtstellen und dem Detektor Störungen entstehen, die zu Bildverschlechterungen führen können.

Kn 5 KIi / 27.09.1982

- & - VPA 82 P 3805 DE

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Röntgenbildkonverter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine einfache Anordnung anzugeben, die hohe störungsfreie Signalausbeute bei kurzer Auslesezeit (weniger als 10 see) erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Die Gegenstände der Unteransprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.

Bei der Lösung vorliegender Aufgabe wird davon ausgegangen, daß man bei der Unterteilung der Aufnahmefläche zu kleineren Abtastflächen kommen kann. Dies bedeutet aber, daß ein der jeweiligen Teilfläche zugeordneter Detektor an diese Fläche näher herangebracht werden kann, weil die optische Ankopplung über ein starres, konisches Lichtleitersystem erfolgt. Dies bewirkt auch gegenüber der Verwendung einer Glasfaserkoppelung zwischen der Auslesefläche des Speicherschirms und einem Detektor eine Verbesserung des Bildes im Sinne einer höheren Auflösung, weil die Glasfaserplatte das vom Leuchtschirm emittierte Licht nur bis zu einem bestimmten Öffnungswinkel aufnimmt.

Bei getrennter gleichzeitiger Abtastung der gegenüber der Gesamtfläche kleineren Teilflächen ist außerdem eine Verkürzung der Abtastzeit möglich. Dies beruht einfach darauf, daß beim Auslesen eines eingespeicherten Bildes die Bewegung des Laserstrahles der einzige mechanisch zu bewirkende Schritt ist. Durch die Unterteilung werden die Abtastflächen und damit auch der zu ihrer Abtastung erforderliche Zeitaufwand unterteilt. Da der mechanische Schritt gegenüber dem übrigen, elektronisch durchführbaren der langsamste ist,

- Z - VPA 82 P 3805 DE

wird so auch eine wesentliche Abkürzung des gesamten Wiedergabeverfahrens erreicht. Alle Signalbearbeitungen und auch die Aneinandersetzung der Teilsignalfolgen sowie eine evtl. zusätzlich erwünschte elektronische Beeinflussung der Bilddaten, wie Helligkeit, Kontrast etc. fallen gegenüber üer Abtastung nicht ins Gewicht.

Ein erfindungsgemäßer Röntgenbildkonverter kann an sich unter Verwendung der aus dem Stand der Technik geläufigen Materialien und Systemen erfolgen, wie sie etwa in obengenannter EP-OS 0022564 beschrieben sind.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert.

In der Fig. 1 ist schematisch ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Bildkonverter gezeichnet,
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in der Fig. 2 eine Abwandlung, bei welcher als Detektor eine Multichannel-Platte und eine Fotoleitschicht mit Abtastelektronenstrahl verwendet sind,
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in der Fig. 3 eine Anordnung, bei welcher die Phosphoreszenzschicht auf einer Lichtleiterplatte angebracht ist und

in der Fig. 4 eine Anordnung, bei welcher zugleich eine

multiple Abtastvorrichtung benutzt ist.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Leuchtschirm bezeichnet, der als Phosphoreszenzleuchtstoff Lanthanoxibromid (LaOgBr), Bariumfluorchlorid (BaFGH), Yttriumoxisulfid (YgOgS), Lanthanoxisulfid (LaOgS) oder ähnliches mit

-X- VPA 82 P 3805 DE

seltenen Erdmetallen dotiert, enthält. An diesen Leuchtschirm schließen sich mehrere Lichtleitersysteme 2 an, die zu Elektronenvervielfachern (EV) 3 führen. Diese Vervielfacher 3 werden dann über eine Leitung h und einen Verstärker 5 wit einem Speicher 6 verbunden, in der Weise, daß mittels von Schaltern 7 bis 12 nacheinander die Signale aus den EV 3 übertragen werden. Aus dem Speicher kann dann mit einem elektronischen Verarbeitungssystem auf einem Leuchtschirm 13 eines Fernsehmonitors Ik das Bild aus den Signalen der EV 3 zusammengesetzt werden. Die eigentliche Erzeugung der Signale erfolgt durch Ausleuchtung der Phosphoreszenzschicht 1 mittels eines von einem Laser 15 über eine Optik 16 und eine Umlenkvorrichtung 17 sowie eines opto-akustischen Ablenkers 18 verlaufenden Infrarotstrahl 19. Die Abtastrichtung ist durch einen Pfeil 20 angedeutet.

Die in der Fig. 1 sichtbaren sechs Elektronenvervielfächer 3 sind in der dargestellten, entlang des Pfeiles 20 liegenden Linie angeordnet. Da es sich bei diesem Beispiel um ein quadratisches Bildformat handelt, sind auch in die Tiefe gehend sechs Elektronenvervielfacher angeordnet, so daß sich insgesamt 36 ergeben. Bei einer derartigen Anordnung wird bei der Abtastung mittels des Strahles 19, der, wie durch einen Pfeil 21 angedeutet, durch die Ablenkeinrichtung 17 in Abtastbewegung versetzt wird, in der Schicht 1 das dort gespeicherte Strahlenrelief in der Form von Phosphoreszenzlicht ausgelöst. Dieses gelangt dann über die Lichtleitersysteme 2 in die Elektronenvervielfacher 3. Dort werden nacheinander Bildsignale erhalten, die dann über die Schalter 7 bis 12 und die Leitung k im Speicher 6 abgespeichert werden. Nach Vollendung der Abtastung des Schirmes 1 mittels des Strahles 19 wird aus dem

VPA 82 P 3805 DE Speicher 6 die gesamte Signalfolge an den Monitor 14 weitergegeben, wo eine bildliche Darstellung auf dem Schirm 13 erfolgen kann.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 befindet sich der Leuchtschirm l^f in einer Kathodenstrahlröhre 25 und stellt dort das Eingangsfenster dar. Auf ihn folgt eine Fotokathodensehieht 26 und eine Elektronenvervielfacheranordnung, welche die Form einer Multi-Channel-Platte oder Flachbildverstärker 3' hat. Auf diese folgt eine dünne elektronendurchlässige Aluminiumschieht 27, welche mit einer elektronenstrahlempfindlichen Leuchtstoff schicht 28 bedeckt ist, die ihrerseits wiederum mit einer Fotoleiterschicht 29, etwa aus Selen, Arsentrisulfid, Bleioxid, Antimotrisulfid oder ähnlichem - abgedeckt ist. Zwischen der Fotokathode 26 und der Aluminiumschicht 27 ist mittels einer Spannungsquelle 30 ein elektrisches Feld von ca. 5000 V angelegt. Von einer Elektronenkanone 31 aus wird mittels eines Elektronenstrahls 32, der durch die Ablenkspulen 33 und 34 abgelenkt wird, die Fotoleiterschicht 29 elektronisch abgetastet. Das Signal wird dann über eine Leitung 35, die über einen ¥iderstand 36 an Erde liegt und einen Verstärker 5¹ sowie eine Leitung h^x dem Monitor I²*' weitergeleitet und kann dort auf dem Schirm 13' sichtbar gemacht werden.

Die Auslesung der Leuchtstoffschicht I¹ kann,wie in Fig. 1 beschrieben, mit einer Laserscannvorrichtung 15', 16', 17^f> 19' erfolgen oder es kann zur Erzeugung des Signales auch eine Infrarot-Lampe 36 verwendet werden, die, wie durch Pfeile 37 angedeutet, die Phosphoreszenzschicht zur Gänze bestrahlt. Die Erzeugung des Signals erfolgt dann dadurch, daß durch die IR-Beliehtung der Speicherleuchtstoffschicht !',die das Röntgenbild gespeichert enthält, ausgeleuchtet wird. Das emittierte

VPA 82 P 3805 DE Licht löst in der Fotokathode 26 entsprechend der Leuchtdichteverteilung Fotoelektroden aus, die in der MC-Platte 3' verstärkt und in der Leuchtstoffschicht wieder in ein Lichtbild verwandelt werden. Letzteres verändert die Ladung auf der speichernden Fotoleiterschicht 29 und dieses Ladungsbild wird mittels Elektronenstrahl 32 abgetastet.

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Kathodenstrahlröhre 25, deren Aufbau an sich demjenigen einer als Vidicon bekannten Fernsehaufnahme entspricht, ist auch ein Einsatz für normale Leuchtstoffschichten, etwa solchen aus Cäsiumjodid, möglich, denn die speichernde Fotoleiterschicht 29 ist auch für die Wellenlänge des CsJ empfindlich. Die Ausleuchtung der Phosphoreszenzspeicherschicht kann auch mit einem von einer Blitzlampe ausgehenden intensiven Infrarot—Blitz erfolgen. Damit könnten Röntgenbilder kurzzeitig hintereinander angefertigt werden, da der zeitaufwendige Laserscann-Vorgang entfällt.

Nach der Fig. 3 kann die Phosphoreszenzschicht I¹¹ auf einer Glasplatte 40 angebracht werden, deren gegenüberliegende Seite mit einem Metallspiegel 41 versehen ist. Die Glasplatte selbst ist dabei in der Form eines optischen Prismensystems mit schichtartigen ortsabhängigen Breehungsindizes aufgebaut, das, wie durch Pfeile 42 angedeutet, das Licht in Elektronenvervielfacher 3'¹ leitet. Die Abtastung kann in analoger Weise - wie nach Fig. 1 erfolgen, indem in der Abtasteinrichtung diejenige nach Fig. 1 übereinstimmt. Entsprechend sind die mit ^f' versehenen Ziffern auch gewählt. Überdies stimmt diese Anordnung weitgehend auch funktionsmäßig mit derjenigen nach Fig. 1 überein. Hier ist aber die Lichtleiteranordnung in der_v kompakten Glasplatte

. a ■ .

- *Γ - VPA 82 P 3805 DE

realisiert und wird über einen komisch kreisförmigen Lichtleiter 42' in der gesamten Fläche auf einen EV 3" geleitet.

In der Fig. 4 ist dem Phosphoreszenzschirm l·'¹ wie bei_vder Fig. i eine Anordnung aus Elektronenvervielfachern 3¹¹' zugeordnet. Diese sind dann über Verstärker 5'¹' und Speicher 6'.'' ,Multiplexer 45 und eine Leitung 4'¹' mit einem Rechner 46 verbunden, von dem das Signal an einen Fernsehmonitor 14''' gebracht werden kann. Der hauptsächliche Unterschied gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 besteht in der Ausbildung der Abtastvorrichtung. Zwar stimmt noch die Laserquelle 15''' mit der Optik I6¹¹¹ und einem opto-akustisehen Ablenker 47 weitgehend mit derjenigen nach Fig. 1 überein. Es iBt aber eine Mehrzahl von Ablenkvorrichtungen 17'^lf vorgesehen, die den Abtaststrahl 19' " in eine Mehrzahl von Strahlende teilen, die, wie durch Doppelpfeile 49 bis 54 angedeutet, Teilflächen des Schirmes i¹'¹ abtasten.

Bei Verwendung von 3x3 bis 6x6 Elektronenvervielfachern 3'¹', die über Lichtleitersysteme 2'·' an den Phosphoreszenzschirm I''' angekoppelt sind, werden 3 bzw. 6 Abtaststrahlen 48 verwendet. Diese tasten dann synchron für jede Elektronenvervielfacherteile 3¹'¹ die einzelnen Teilbereiche des Schirmes I''' ab. Die so erhaltenen Signale werden über die Verstärker 5^llf verstärkt und in je einem Zwischenspeicher 6'¹' aufgenommen. Am Abtastende werden diese Signale zum Gesamtbild vereinigt, das dann auf dem Leuchtschirm 13''' des Monitors 14''' erscheint. Die Zwischenspeicher 6''' werden über einen Multiplexer 45 und eine Leitung 4'·' von einem Rechner 46 abgefragt. In letzterem wird das Gesamtbild zusammengesetzt und anschließend auf dem Fernsehmonitor 14' " sichtbar gemacht. Im Rechner 46

VPA 82 P 3805 DE können auch Bildmanipulationen vorgenommen werden.

k Patentansprüche

4 Figuren ,

Claims

VPA 82 P 3805 DE

Patentansprüche

Ij Röntgenbildkonverter mit einem Röntgenphosphoreszenzleuchtschirm, dem Mittel zur abtastenden Ausleuchtung zugeordnet sind, sowie ein Detektor zur Umwandlung der ausgeleuchteten Phosphoreszenzstrahlen in eine Bildsignalfolge und eine weitere Vorrichtung zur Umwandlung der so erhaltenen Signalfolge in ein sichtbares Bild, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphoreszenzleuchtschirm in eine Mehrzahl von Teilflächen unterteilt und jeder davon ein Detektor zugeordnet ist, an den sich jeweils ein Speicher anschließt, der mit einer die Bildteile zusammensetzenden Vorrichtung verbunden ist.
2. Röntgenbildkonverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektoren Elektronenvervielfacher sind.
3; Verfahren zur Umsetzung eines Röntgenbildes in ein sichtbares Bild, wobei ein Phosphoreszenzschirm mit dem sichtbar zu machenden Bild beaufschlagt wird,

. dieser Schirm dann mit einem ausleuchtenden Lichtstrahl abgetastet und das dabei ausgeleuchtete Phosphoreszenzlicht über Detektormittel in eine Signalfolge umgesetzt wird, die schließlich auf einem Fernsehschirm sichtbar gemacht werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastfläche des Phosphoreszenzspeicherschirmes in mehrere Bereiche unterteilt ist, von denen jeweils über einen Detektor eine Signalfolge abgenommen wird^ die in je einen Speicher eingespeichert nach Beendigung der Abtastung an einen Rechner abgegeben, dort zu einer das gesamte Bild umfassenden Signalfolge zusammengesetzt und schließlich diese Signalfolge auf einem Fernsehmonitor sichtbar gemacht wird.

- VPA 82 P 3805 DE
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Teilflächen gleichzeitig mit je einem Ausleuchtstrahl abgetastet werden.