DE60309955T2

DE60309955T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Reproduktion eines Strahlungsbildes

Info

Publication number: DE60309955T2
Application number: DE60309955T
Authority: DE
Inventors: Kenji Ashigarakami-gun Takahashi; Tomotake Ashigarakami-gun Ikada
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: CN1276287C; EP1351094A3; DE60309955D1; US20030173532A1; US7087915B2; CN1440039A; EP1351094A2; EP1351094B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung und ein Verfahren zur Wiedergabe eines Strahlungsbilds.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Als Verfahren zum Ersetzen der konventionellen Radiographie wurde ein Strahlungsbildspeicher- und -wiedergabeverfahren unter Verwendung eines anregbaren Leuchtstoffs vorgeschlagen und in die Praxis umgesetzt. Das Strahlungsbildspeicher- und -wiedergabeverfahren macht von einem Strahlungsbild-Speicherflachstück (das heißt einem anregbaren Leuchtstoffblatt) Gebrauch, welches einen anregbaren Leuchtstoff enthält, und es umfaßt die Schritte des Veranlassens des anregbaren Leuchtstoffs des Speicherflachstücks, Strahlungsenergie zu absorbieren, die durch einen Patienten hindurchgegangen ist, oder die von einem Gegenstand abgestrahlt wurde, um dadurch den anregbaren Leuchtstoff anzuregen; des anschließenden Neu-Anregens des anregbaren Leuchtstoffs mit einer elektromagnetischen Welle wie beispielsweise sichtbarem Licht oder Infrarotstrahlen (das heißt mit Anregungslicht), um die in dem Leuchtstoff gespeicherte Strahlungsenergie in Form von Lichtemission (das heißt angeregter Emission) freizugeben; des photoelektrischen Detektierens des emittierten Lichts, um eine Folge elektrischer Signale zu erhalten; und des Reproduzierens des Strahlungsbilds des Objekts in Form eines sichtbaren Bilds aus der Folge elektrischer Signale. Das so behandelte Speicherflachstück wird einem Löschvorgang zum Löschen dort verbliebener Strahlungsenergie unterzogen, und dann erfolgt eine Lagerung bis zur nächsten Bildspeicher- und -wiedergabeprozedur. Somit läßt sich das Strahlungsbild-Speicherflachstück wiederholt verwenden.
Das Strahlungsbild-Speicherflachstück, welches bei der oben erläuterten Prozedur zum Einsatz kommt, besitzt einen Grundaufbau aus einem Träger und einer darauf vorhandenen anregbaren Leuchtstoffschicht. Wenn die Leuchtstoffschicht selbsttragend ist, kann auf den Träger verzichtet werden. Auf der freien Fläche (der nicht dem Träger zugewandten Oberfläche) der Leuchtstoffschicht befindet sich im allgemeinen ein transparenter Schutzfilm, um die Leuchtstoffschicht vor chemischer Beeinträchtigung oder physischer Beschädigung zu bewahren.
Die Leuchtstoffschicht enthält im allgemeinen ein Bindemittel und darin dispergierte anregbare Leuchtstoffpartikel. Allerdings kann sie auch aus einem agglomerierten Leuchtstoff ohne Bindemittel bestehen. Die kein Bindemittel enthaltende Leuchtstoffschicht kann durch Niederschlagen oder durch Brennen hergestellt werden. Darüber hinaus ist auch eine Leuchtstoffschicht aus agglomeriertem Leuchtstoff, der mit einem Polymer getränkt ist. In sämtlichen Typen von Phosphorschichten gibt der anregbare Leuchtstoff eine stimulierte Emission frei, wenn er mit einem Anregungslicht erneut angeregt wurde, nachdem er zuvor einer Strahlung ausgesetzt wurde, beispielsweise Röntgenstrahlen. Dementsprechend wird die Strahlung in Form eines Bilds nach Durchgang durch einen Gegenstand oder nach Bestrahlung von einem Gegenstand durch die Leuchtstoffschicht des Speicherflachstücks im Verhältnis zu der aufgebrachten Strahlungsdosis absorbiert, und in dem Speicherflachstück wird in Form eines latenten Bilds gespeicherter Strahlungsenergie ein Strahlungsbild des Objekts erzeugt. Das latente Bild aus gespeicherter Strahlungsenergie läßt sich freisetzen als stimulierte Emission, indem das Flachstück sequentiell mit Anregungslicht bestrahlt wird. Die angeregte oder stimulierte Emission wird dann photoelektrisch erfaßt, um elektrische Signale zu bilden und so aus den elektrischen Signalen ein sichtbares Bild zu reproduzieren.
Auch bei dem oben beschriebenen Strahlungsbildspeicher- und -wiedergabeverfahren ist es natürlich wünschenswert, daß das Strahlungsbild mit hoher Empfindlichkeit und guter Bildqualität reproduziert wird (so zum Beispiel mit großer Schärfe und guter Körnigkeit). Außerdem ist es erwünscht, die Vorrichtung für das Strahlungsbildspeicher- und -wie dergabeverfahren möglichst kompakt bei geringem Kostenaufwand zu fertigen. Ebenso ist es erwünscht, daß das Strahlungsbild möglichst rasch reproduziert wird.
Die EP 1 113 292 A2 zeigt ein neues Strahlungsbild-Wiedergabesystem unter Verwendung einer Kombination aus einem Strahlungsbild-Speicherflachstück, welches einen anregbaren Leuchtstoff (das heißt Energie speichernden Leuchtstoff) enthält, und einem fluoreszierenden Flachstücks, welches Strahlung absorbiert und anschließend Licht im ultravioletten oder sichtbaren Bereich emittiert (das heißt ein strahlungsabsorbierender Leuchtstoff). Bei dem oben angesprochenen neuen System sind folglich die Funktion des Absorbierens einer Strahlung und die Funktion des Speicherns der absorbierten Strahlung voneinander getrennt, und jede Funktion ist einem getrennten Element zugeordnet. In diesem System wird die zunächst durch einen Gegenstand gegangene Strahlung oder eine andere bildweise Strahlung umgewandelt in dem Element, welches den die Strahlung absorbierenden Leuchtstoff enthält, um eine Lichtemission im ultravioletten oder sichtbaren Bereich (das heißt eine erste Stimulierung) zu erreichen, anschließend wird das Licht absorbiert und gespeichert in dem Energiespeicher-Leuchtstoff in Form latenter Energie. Danach wird die gespeicherte Energie als Lichtemission freigegeben, indem der Leuchtstoff mit Anregungslicht erneut angeregt wird (das heißt durch eine zweite Stimulation), und die letztgenannte Lichtemission wird photoelektrisch gelesen, um eine Folge elektrischer Signale zur Wiedergabe des Strahlungsbilds zu gewinnen.
Es ist bekannt, daß gewisse anregbare Leuchtstoffe wie zum Beispiel ZnS:Cu durch Aufbringen von Licht im ultravioletten bis sichtbaren Bereich angeregt werden können, um die Energie zu speichern, wobei der Stoff anschließend bei Anregung durch ein elektrisches Feld Lichtemission zeigt. Dieses Phänomen wird als „Gudden-Pohl"-Effekt bezeichnet.
Die japanische Patent-Vorveröffentlichung Nr. 62-69182 beschreibt eine zweidimensionale Strahlungsdetektoreinrichtung, die von dem Gudden-Pohl-Effekt Gebrauch macht. Das dargestellte Nachweisgerät enthält eine anregbare Leuchtstoffschicht, eine Elektrodenschicht oder eine Gruppe von Elektrodenschichten, welche den anregbaren Leuchtstoff mit einem elektrischen Feld stimuliert, und eine zweidimensionale Detektor- oder Nachweisschicht. Diese Schichten werden benachbart zueinander kombiniert, um eine mehrlagige Komposit-Struktur zu bilden. Auf der Komposit-Struktur trifft Strahlung auf, um in der anregbaren Leuchtstoffschicht ein latentes Bild der Strahlung zu erzeugen. Anschließend wird die anregbare Leuchtstoffschicht durch ein elektrisches Feld stimuliert, so daß es zu einer Lichtemission kommt, die sofort in einer zweidimensionalen Detektor- oder Nachweisschicht als photoelektrischer Strom nachgewiesen wird.
Das US-Patent 4 818 877 beschreibt ein Speicheranzeigesystem, welches ein Aufzeichnungs-Trägermedium mit einer Schicht aus einem lumineszierenden Material enthält, welches in der Lage ist, Energie zu speichern, die von einem Lichtstrahl, beispielsweise einem Röntgenlichtstrahl, kommt, außerdem Elektroden, welche das lumineszierende Material einschließen, und an die ein elektrisches Feld gelegt wird, um die zuvor gespeicherte Energie in Form eines Strahls freizusetzen; in dem Weg des Strahls befindet sich eine optische Übertragungsvorrichtung; ein Sensor empfängt den Strahl und wandelt die Intensität des Lichtstrahls in ein elektrisches Signal um, und eine Verarbeitungsschaltung, die das elektrische Signal empfängt, verarbeitet das Signal und steuert dessen Anzeige auf eine Anzeigevorrichtung.
In jedem Strahlungsbild-Wiedergabesystem wird die Strahlungsenergie nur in der Leuchtstoffschicht, die mit dem elektrischen Feld anzuregen ist, absorbiert und gespeichert. Aus diesem Grund ist es schwierig, sowohl einen hohen Strahlungs-Absorptionswirkungsgrad zu erreichen als auch eine Ausnutzung mit einem starken elektrischen Feld in jeder Phosphorschicht zu erreichen.
Die US-A-6 268 614 B1 offenbart ein elektrostatisches Aufzeichnungselement mit einer ersten leitenden Schicht, die Aufzeichnungsstrahlung (Röntgenstrahlen) durchläßt, mit einer photoleitenden Aufzeichnungsschicht, einer Ladungstransportschicht, einer photoleitenden Ausleseschicht und einer zweiten leitenden Schicht in dieser Reihenfolge. Im Gegensatz zu dem oben diskutierten Stand der Technik beinhaltet das Aufzeichnungselement nach der US'614 keine Leuchtstoffschicht.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Strahlungsbild-Wiedergabeverfahrens, welches einen hohen Detektions-Quantenwirkungsgrad ergibt und ein Strahlungsbild hoher Qualität liefert.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines neuen Strahlungsbild-Wiedergabeverfahrens, bei dem die Bildleseprozedur rasch durchgeführt werden kann.
Weiterhin ist es Ziel der Erfindung, eine Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung anzugeben, die bevorzugt bei dem Strahlungsbild-Wiedergabeverfahren eingesetzt wird.
Erreicht werden diese Ziele durch die Merkmale der Ansprüche 1 (Vorrichtung) und 12 (Verfahren).
Als Ergebnis einer Reihe von Studien der Verbesserung des Nachweis-Quantenwirkungsgrads (DQE; detection quantum efficiency) bei dem Strahlungsbild-Wiedergabeverfahren kam dem Erfinder die Idee, zwei oder mehr Arten von Leuchtstoffen zu verwenden, von denen der eine effizient eine Strahlung wie zum Beispiel Röntgenstrahlen absorbiert, de an den Leuchtstoff gelangen, und eine spontane Lichtemission freisetzt, während der andere Stoff in effizienter Weise die Lichtemission absorbiert und die Energie speichert, die in Form von Lichtemission freigesetzt werden kann, wenn eine Stimulierung mit einem elektrischen Feld erfolgt. Das Stimulieren mit elektrischem Feld für die zweite Stimulierung ermöglicht es, die in der anregbaren Leuchtstoffschicht gespeicherte Energie anzuregen, damit sie rasch unter Verwendung einer einfachen und kompakten Leseeinrichtung zu einer Lichtemission führen kann.
Wenn das Anlegen eines elektrischen Felds für die zweite Stimulierung durch punktweises Abtasten oder durch linienweises Abtasten erfolgt, nimmt der Wirkungsgrad beim Sammeln der erzeugten Lichtemission in starkem Maße zu, weil es nicht erforderlich ist, die Lichtemission durch das Anregungslicht in der Bildleseprozedur zu separieren.
Da das oben erläuterte System außerdem keine Quelle für Anregungslicht und kein Speicherflachstück-Transfersystem erfordert, insbesondere ein solches unter Verwendung eines photoelektrischen Umwandlungssystems (zum Beispiel einer photoleitenden Schicht) oder einer Fluoreszenzlicht-Sammelschicht, läßt sich die Strahlungsbild-Wiedergabeprozedur in einer kompakten und billigen Vorrichtung durchführen.
In der Beschreibung wird der Begriff „lichtdurchlässige Elektrode" in dem Sinne verwendet, daß vornehmlich eine bekannte transparente Elektrode angesprochen wird, wobei der Begriff allerdings auch eine teilweise lichtdurchlässige metallische Elektrode in Form eines Maschengebildes oder feiner Streifen ebenso beinhaltet wie eine Kombination aus der transparenten Elektrode und der teilweise lichtdurchlässigen metallischen Elektrode. Die teilweise lichtdurchlässige metallische Elektrode in Form eines Maschengebildes oder feiner Streifen zeigt eine hohe UV-Lichtdurchlässigkeit und eignet sich deshalb besonders gut als Elektrode zur Anordnung zwischen der anregbaren Leuchtstoffschicht und der Strahlungsenergie absorbierenden Leuchtstoffschicht.
Die Licht detektierende Schicht ist vorzugsweise eine zweidimensionale Licht detektierende Schicht und ist vorzugsweise eine Kombination aus einer photoelektrischen Umwandlungsschicht und einem Paar Elektrodenschichten, die sich auf den jeweiligen Flächen der photoelektrischen Umwandlungsschicht unter der Bedingung befinden, daß mindestens die Elektrodenschicht, die auf der der anregbaren Leuchtstoffschicht zugewandten Seite zu plazieren ist, eine lichttransmittierende (lichtdurchlässige) Schicht ist. Außerdem wird vorzugsweise eine Struktur verwendet, die eine optische Fluoreszenzlicht-Sammel-Wellenleiterschicht umfaßt.
Erfindungsgemäß ist die für die Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung verwendbare Strahlung eine Strahlung in Form von Röntgenstrahlen, α-Strahlen, β-Strahlen, γ-Strahlen, Ultraviolett-Strahlen, Neutronenstrahlen oder deren analoge Strahlen. Die ultraviolette bis sichtbare Wellenlängenzone bedeutet einen Wellenlängenbereich von 200 nm bis 600 nm, während der sichtbare bis infrarote Wellenlängenbereich einen Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1.600 nm bedeutet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein repräsentatives Beispiel für die erfindungsgemäße Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung.
2 zeigt Muster von lichttransmittierenden Elektrodenschichten.
3 zeigt weitere Muster von lichtransmittierenden Elektrodenschichten.
4 zeigt ein weiteres Beispiel der erfindungsgemäßen Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung.
5 und 6 zeigen jeweils ein weiteres Beispiel für die Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung gemäß der Erfindung.
7 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Beispiels für die optische Lichtsammel-Wellenleiterschicht.
8 zeigt ein Beispiel für die Kombination der lichtdurchlässigen Elektrodenschichten und der optischen Lichtsammel-Wellenleiterschicht, die in dem erfindungsgemäßen Strahlungsbild-Wiedergabegerät verwendet werden.
9 zeigt ein Muster der Kombination der lichtdurchlässigen Elektrodenschichten und der optischen Lichtsammel-Wellenleiterschicht.
10 zeigt ein noch weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen Strahlungsbild-Wiedergabegeräts.
11 zeigt ein Beispiel eines Strahlungsbild-Wiedergabegeräts gemäß der Erfindung.
12 zeigt ein weiteres Beispiel des Strahlungsbild-Wiedergabegeräts gemäß der Erfindung.
13 zeigt ein noch weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen Strahlungsbild-Wiedergabegeräts.
14 zeigt ein Beispiel eines zweidimensionalen Lichtdetektorgeräts (das heißt eines Lesegeräts), welches für das erfindungsgemäße Strahlungsbild-Wiedergabeverfahren einsetzbar ist.
15 zeigt ein noch weiteres Beispiel der Lesevorrichtung, die bei dem erfindungsgemäßen Strahlungsbild-Wiedergabeverfahren einsetzbar ist.
16 bis 19 zeigen jeweils ein weiteres Beispiel der Lesevorrichtung, die bei dem erfindungsgemäßen Strahlungsbild-Wiedergabeverfahren einsetzbar ist.
20 bis 23 zeigen jeweils ein noch weiteres Beispiel des erfindungsgemäßen Strahlungsbild-Wiedergabegeräts.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
[Aufbau der Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung]
Die erfindungsgemäße Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung (das heißt die Vorrichtung I und die Vorrichtung II) besitzt mindestens eine Strahlung absorbierende Leuchtstoffschicht, eine anregbare Leuchtstoffschicht und ein Paar Elektrodenschichten (die jeweils auf jeder Seite der anregbaren Leuchtstoffschicht angeordnet sind, wobei beide Elektroden lichtdurchlässig sind). Die Strahlung absorbierende Leuchtstoffschicht enthält einen Leuchtstoff, der Licht (vorzugsweise im ultravioletten bis sichtbaren Bereich) emittiert, wenn er Strahlung absorbiert. Die anregbare Leuchtstoffschicht enthält einen anregbaren Leuchtstoff, der das von dem Strahlung absorbierenden Leuchtstoff emittierte Licht ab sorbiert und in sich Energie des absorbierten Lichts speichert. Bei Stimulierung mit einem elektrischen Feld setzt der anregbare Leuchtstoff die gespeicherte Energie in Form von Lichtemission frei. Die anregbare Leuchtstoffschicht absorbiert außerdem von sich aus direkt die zugeführte Strahlung. Dementsprechend bilden das von der Strahlung absorbierenden Leuchtstoffschicht emittierte Licht und die zugeführte Strahlung im Verein das latente Strahlungsbild.
Das Konzept der Erfindung läßt sich in die Praxis umsetzen durch die Anordnung eines Strahlungsbild-Speicherflachstücks mit einer anregbaren Leuchtstoffschicht und einem Paar lichtdurchlässiger Elektrodenschichten sowie einem fluoreszierenden Flachstück oder Blatt mit einer Strahlung absorbierenden Leuchtstoffschicht (das ist eine Strahlungsbild-Wiedergabeanordnung).
Die Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung enthält vorzugsweise eine zweidimensionale Lichtdetektorschicht (zum Beispiel eine Struktur mit einer photoelektrischen Umwandlungsschicht oder einer fluoreszierenden, optischen Lichtsammel-Wellenleiterschicht, die zweidimensional verteiltes Licht erfassen kann, welches freigesetzt wird durch das Anregen der anregbaren Leuchtstoffschicht) auf der lichtdurchlässigen Elektrodenschicht, die auf der Oberfläche der anregbaren Leuchtstoffschicht angeordnet ist. In der Beschreibung wird diese Vorrichtung als Vorrichtung I bezeichnet.
Die Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung gemäß der Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.
1 ist eine schematische Ansicht eines repräsentativen Beispiels für die Vorrichtung I gemäß der Erfindung. Eine Gruppe von Pfeilen gibt die Richtung der zugeführten Strahlung an.
In 1 enthält die Vorrichtung I (das heißt eine repräsentative Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung gemäß der Erfindung) ein Trägerblatt (oder eine Schutzschicht) 11, eine Strahlung absorbierende Leuchtstoffschicht 12, eine lichtdurchlässige Elektro denschicht 13, eine anregbare Leuchtstoffschicht 14, eine lichtdurchlässige Elektrodenschicht 15, eine photoelektrische Umwandlungsschicht 16, eine lichtdurchlässige Elektrodenschicht 17, eine Strahlung absorbierende Leuchtstoffschicht 18 und ein Trägerblatt (oder Schutzschicht) 19 in dieser Reihenfolge.
Das Trägerblatt besitzt eine Dicke von etwa 50 bis 1.000 µm, vorzugsweise etwa 20 bis 350 µm. Das Trägerblatt kann auf einem Substrat plaziert werden, beispielsweise einem Flachstück aus Kohlefasermaterial oder Aluminium.
Die Schutzschicht besitzt eine Dicke von etwa 1 µm bis 20 µm, vorzugsweise 3 bis 15 µm.
Die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht 12 auf der der Strahlungsquelle zugewandten Seite (als „Vorderseite" bezeichnet) besitzt eine Dicke von etwa 50 bis 200 µm, vorzugsweise 100 bis 150 µm. Die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht 18 auf der Rückseite besitzt eine Dicke gleich oder größer wie die oder als die Dicke der Vorderseite der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht 12, insbesondere beträgt die Dicke zwischen 50 und 300 µm, vorzugsweise 100 bis 250 µm. Wenn irgendeine der Strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschichten eine abgetrennte Fläche für Anisotropie aufweist, so kann die Dicke bis zu etwa 800 µm (vorzugsweise weniger als 600 µm) betragen.
Die anregbare Leuchtstoffschicht 14 kann die Strahlungsenergie direkt speichern und außerdem durch Absorbieren von Licht im ultravioletten bis sichtbaren Bereich absorbieren, welches Licht von den strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschichten 12, 18 emittiert wird. Deshalb kann die anregbare Leuchtstoffschicht so dünn ausgebildet werden, daß sie in den Bereich von 1 bis 50 µm, vorzugsweise 5 bis 20 µm fällt. Es ist bevorzugt, wenn die Dicke der anregbaren Leuchtstoffschicht 14 kleiner ist als die Gesamtdicke der zwei strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschichten 12, 18. Vorzugsweise besitzt die anregbare Leuchtstoffschicht 14 eine Dicke von mehr als 0,1% und weniger als 50%, insbesondere mehr als 0,2% oder weniger als 20%, basierend auf der Gesamtdicke der beiden strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschichten 12, 18. Eine solch geringe Dicke der an regbaren Leuchtstoffschicht 14 ermöglicht es, ein starkes elektrisches Feld an die Leuchtstoffschicht 14 zu legen durch eine Kombination der lichtdurchlässigen Elektrodenschichten 13, 15, angeordnet auf beiden Seiten der Leuchtstoffschicht 14.
Die photoelektrische Umwandlungsschicht 16 besitzt im allgemeinen eine Dicke von 0,1 bis 50 µm. Wenn die photoelektrische Umwandlungsschicht aus einem anorganischen Werkstoff wie beispielsweise a-Si besteht, liegt ihre Dicke vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 5 µm. Besteht die photoelektrische Umwandlungsschicht aus einem organischen Werkstoff, so liegt ihre Dicke vorzugsweise im Bereich von 5 bis 20 µm.
Jede der lichtdurchlässigen Elektrodenschichten 13, 15 und 17 kann eine transparente Elektrode aus beispielsweise ITO, oder eine lichtdurchlässige metallische Elektrode aus Aluminium oder dergleichen in Form eines Maschengebildes oder in Form von Streifen sein. Die metallische Elektrode in Form eines Maschengebildes zeigt hohe Durchlässigkeit für ultraviolettes Licht, und wird folglich bevorzugt als Elektrodenschichten 13, 15, 17 eingesetzt zwischen den strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschichten 12, 18.
Das Innere der Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung 10 ist vorzugsweise vor Umgebungslicht geschützt, weil die Vorrichtung eine photoelektrische Umwandlungsschicht in ihrem Inneren enthält. Aus diesem Grund besteht das Trägerblatt vorzugsweise aus einem Lichtabschirmungsmaterial oder ist mit einer Lichtabschirmungsschicht ausgestattet. Darüber hinaus ist die Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung vorzugsweise am Umfangsrand mit Lichtabschirmungsmaterial geschützt. Wenn allerdings die Vorrichtung in einer Kassette oder einem anderen lichtdichten Gehäuse verwendet wird, muß man nicht für eine lichtabschirmende Struktur der Vorrichtung selbst sorgen.
In der Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung 10 ist jede der beiden strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschichten 12, 18 auf jeder Oberflächenseite der anregbaren Leuchtstoffschicht 14 vorgesehen. Die auf die Vorrichtung aufgebrachte Strahlung sowie die Lichtemission (Fluoreszenz), die in den strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschichten bei Empfang der Strahlung entsteht, tritt in die anregbare Leuchtstoffschicht ein und bildet dort zusammen ein latentes Strahlungsbild.
Das in der anregbaren Leuchtstoffschicht 14 gebildete latente Strahlungsbild wird in der Form von Lichtemission freigesetzt, wenn die Schicht 14 durch Anlegen eines elektrischen Felds stimuliert wird. Das Anlegen des elektrischen Felds erfolgt über die beiden lichtdurchlässigen Elektrodenschichten 13, 15. Einzelheiten werden weiter unten erläutert.
Wenn die Anregung mit dem elektrischen Feld durch punktweises Abtasten erfolgen soll, werden die beiden lichtdurchlässigen Elektrodenschichten 13, 15 in der Form feiner Streifenmuster 13a, 15a nach 2 ausgebildet. Die Elektrodenschicht 17 der photoelektrischen Umwandlungsschicht 16 ist in der Form einer flachen Schicht 17a in 2 ausgebildet. Die Abstände zwischen benachbarten Streifen sind vorzugsweise klein, solange beide Elektrodenstreifen elektrisch voneinander getrennt sind.
Wie in 1 dargestellt ist, dient die Elektrodenschicht 15 zum Zuführen eines elektrischen Felds zu der anregbaren Leuchtstoffschicht 14 und außerdem zum Zuführen eines elektrischen Felds zu der photoelektrischen Umwandlungsschicht 16. Alternativ ist eine Elektrodenschicht für die Leuchtstoffschicht sowie eine Elektrodenschicht für die photoelektrische Umwandlungsschicht jeweils unabhängig für die jeweilige Schicht unter der Bedingung vorgesehen, daß jede Schicht elektrisch von der anderen Schicht durch eine Isolierschicht getrennt ist.
Wie oben beschrieben wurde, ist das Streifenmuster 13a für die Elektrodenschicht 13 auf der Vorderseite vorgesehen, das Streifenmuster 15a ist für die Elektrodenschicht 15 auf der Rückseite vorhanden. Die Streifen 13a sind die Streifen 15a kreuzend angeordnet. Die ebene Schicht 17a ist für die Elektrodenschicht 17 der photoelektrischen Umwandlungsschicht 16 vorgesehen. Die Muster der Elektrodenanordnungen 15a, 17a lassen sich gegenseitig austauschen.
Es ist bevorzugt, wenn sämtliche Streifenelektroden die gleiche Größe und gleiche Form haben. Die Breite jedes Streifens liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 500 µm, und der Raum zwischen den benachbarten Streifen liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 50 µm.
Wie oben beschrieben wurde, kann die Elektrodenschicht 17 für die photoelektrische Umwandlungsschicht 16 eine ebene Elektrodenschicht 17a sein. Die Elektrodenschicht 17 kann in mehrere Abschnitte unterteilt sein, die dem Muster 15a entsprechen können, um das Ansprechen bei der Wiedergabe des Strahlungsbilds zu verbessern.
Wenn die Anregung mit dem elektrischen Feld durch zeilenweises Abtasten erfolgen soll, wird die Vorderseite der lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 13 in Form feiner Streifenmuster 13b gemäß 3 ausgebildet, während die Rückseite der lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 15 in Form einer ebenen Schicht 15b gemäß 3 ausgebildet wird. Die Elektrodenschicht 17 dient als photoelektrische Umwandlungsschicht 16 und hat die Form eines Streifenmusters 17b gemäß 3. Die Streifen 17b kreuzen die Streifen 13b.
Der in der photoelektrischen Umwandlungsschicht 16 erzeugte elektrische Strom wird von jedem Elektrodenstreifen 17b abgegriffen.
Alternativ kann die Elektrodenschicht 15 aus zwei unabhängigen Elektrodenschichten bestehen, die durch eine Isolierschicht voneinander getrennt sind.
Die Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung kann zwei photoelektrische Umwandlungsschichten aufweisen, wie in 20 zu sehen ist. 20 zeigt die Vorrichtung I mit einem solchen Aufbau. Im einzelnen enthält die Vorrichtung I nach 20 ein Trägerblatt 11, eine strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht 12, eine lichtdurchlässige Elektrodenschicht 17', eine photoelektrische Umwandlungsschicht 16', eine lichtdurchlässige Elektrodenschicht 13, eine anregbare Leuchtstoffschicht 14, eine lichtdurchlässige Elektrodenschicht 15, eine photoelektrische Umwandlungsschicht 16, eine lichtdurchlässige Elektrodenschicht 17, eine strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht 18 und ein Trägerblatt 19. Die Elektrodenschicht 17' besitzt das gleiche Elektrodenmuster wie die Elektrodenschicht 17.
Das in der anregbaren Leuchtstoffschicht gespeicherte latente Strahlungsbild läßt sich freisetzen in der Form einer Lichtemission, indem eine Anregung durch Anlegen eines elektrischen Felds durch die Elektrodenschicht 13, 15 erfolgt. Die Lichtemission wird innerhalb der photoelektrischen Umwandlungsschichten 16, 16' absorbiert und in elektrischen Strom umgewandelt. Schließlich wird der elektrische Strom von der Kombination der Elektrodenschichten 17, 17' detektiert. Dies bedeutet, daß die Wiedergabe des Strahlungsbilds erreicht werden kann bei erhöhtem Nachweis-Quantenwirkungsgrad (DQE).
Eine strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht, zum Beispiel die Leuchtstoffschicht auf der Rückseite, kann aus der Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung weggelassen werden. In 4 besteht die Vorrichtung I aus einem Trägerblatt 11, einer strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht 12, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 13, einer anregbaren Leuchtstoffschicht 14, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 15, einer photoelektrischen Umwandlungsschicht 16, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 17 und einem Trägerblatt 19. Dieser Aufbau wird vorzugsweise dann eingesetzt, wenn die Strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht bei der Absorption der Strahlung eine große Kapazität aufweist.
Eine Isolierschicht kann zwischen die anregbare Leuchtstoffschicht und jede der Elektrodenschichten eingefügt werden. Die Vorrichtung I nach 5 enthält jede der Isolierschichten 13, 15c zwischen der anregbaren Leuchtstoffschicht 14 und der lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 13c, bzw. der anregbaren Leuchtstoffschicht 14 und der lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 15. Allerdings sei angemerkt, daß die Oberfläche der Leuchtstoffschicht oder der Leuchtstoffpartikel derart eingestellt werden sollte, daß keine Elektrolumineszenz (EL) in der anregbaren Leuchtstoffschicht zustande kommt, wenn diese mit einem elektrischen Feld angeregt wird, ohne daß die Schicht Strahlung empfangen hat. Die Isolierschicht kann auf nur einer Seite angeordnet werden.
In den 21 und 22 besitzt die Vorrichtung I einen anderen Aufbau. Die Vorrichtung I nach 21 setzt sich zusammen aus einem Trägerblatt 11, einer strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht 12, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 17', einer photoelektrischen Umwandlungsschicht 16', einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 13, einer anregbaren Leuchtstoffschicht 14, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 15, einer photoelektrischen Umwandlungsschicht 16, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 17 und einem Trägerblatt 19. Die Vorrichtung I nach 22 setzt sich zusammen aus einem Trägerblatt 11, einer strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht 12, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 17', einer photoelektrischen Umwandlungsschicht 16', einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 13c, einer Isolierschicht 13, einer anregbaren Leuchtstoffschicht 14, einer Isolierschicht 15c, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 15, einer photoelektrischen Umwandlungsschicht 16, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 17, einer strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht und einem Trägerblatt 19.
6 zeigt einen anderen Aufbau der Vorrichtung I (das heißt einer Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung 20), bestehend aus einem Trägerblatt 21, einer strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht 22, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 23, einer anregbaren Leuchtstoffschicht 24, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 25, einer optischen Lichtsammel-Wellenleiterschicht 26, einer strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht 28 und einem Trägerblatt 29.
Ein Beispiel für den Aufbau der optischen Lichtsammel-Wellenleiterschicht 26 ist in 7 gezeigt. Die Schicht 26 enthält einen Kernbereich 26a aus einer Leuchtstoffschicht mit hohem Brechungsindex und Mantelbereichen 26b, 26c aus einer Schicht mit niedrigem Brechungsindex, angeordnet auf dem Kernbereich 26. Drei Randbereiche der Wellenleiterschicht 26 sind mit einem lichtreflektierenden Material 261 überzogen. Die Lichtemission aus der Wellenleiterschicht 26, angeregt durch Absorbieren der Lichtemission aus der anregbaren Leuchtstoffschicht, wird freigesetzt aus dem verbleibenden einen Randbereich 262 und wird nachgewiesen von einem photoelektrischen Detektor 65, der an dem Randbereich 262 angeordnet ist. Die Wellenleiterschicht 26 besitzt eine Dicke im Bereich von 2 bis 50 µm, vorzugsweise 5 bis 20 µm. Eine selektiv reflektierende Schicht (ein mehrlagiger Film) kann auf der Außenfläche der Schicht geringer Dichte vorgesehen sein.
Das latente Strahlungsbild, welches in der anregbaren Leuchtstoffschicht 24 gespeichert ist, wird folgendermaßen freigegeben: Anlegen eines elektrischen Felds von den lichtdurchlässigen Elektrodenschichten 13, 15 an die anregbare Leuchtstoffschicht 24, um eine Lichtemission freizusetzen; Einleiten der Lichtemission in die Wellenleiterschicht derart, daß der Kernbereich 26a, der fluoreszierende Substanzen enthält, die Lichtemission absorbieren kann, um seinerseits Licht in einem anderen Wellenlängenbereich zu emittieren; Leiten des emittierten Lichts durch den Kernteil 16 zu dem Randbereich 262; und Erfassen des emittierten Lichts durch den photoelektrischen Detektor, beispielsweise einen Detektor 65 gemäß 7.
Wenn die Anregung mit dem elektrischen Feld durch punktweises Abtasten erfolgt, können die beiden Elektrodenschichten 23, 25 und der Wellenleiter 26 Muster 23a, 25a bzw. 26a aufweisen, wie sie in 8 gezeigt sind. Die Elektrodenschichten auf der Vorderseite und der Rückseite haben Muster 23a, 25a, bestehend aus regelmäßig angeordneten Streifen unter der Bedingung, daß die Streifen 23a der vorderseitigen Elektrode die Streifen 25a der rückseitigen Elektrode rechtwinklig kreuzen. Die Wellenleiterschicht besitzt eine ebene Oberfläche 26a, um die Lichtemission auf der gesamten Fläche aufzunehmen.
Wenn die Anregung mit elektrischem Feld durch zeilenweises Abtasten erfolgen soll, können die beiden Elektrodenschichten 23, 25 und der Wellenleiter 26 Muster 23b, 25b bzw. 26b nach 9 aufweisen. Die Elektrodenschichten auf der Vorderseite und auf der Rückseite besitzen Muster 23b, 25b, die aus regelmäßig angeordneten Streifen unter der Bedingung zusammengesetzt sind, daß sich die Streifen 23b der vorderseitigen Elektrode mit den Streifen 25 der rückseitigen Elektrode überlappen. Die Wellenleiterschicht 26 setzt sich zusammen aus linearen Lichtsammelelementen 26b (zum Beispiel optischen Fasern 263), die so angeordnet sind, daß sie die Streifen 23b und die Streifen 25b rechtwinklig schneiden. Die Lichtemission wird eingesammelten von jedem linearen Licht sammelelement. Das lineare Lichtsammelelement wird abgeschirmt von lichtreflektierendem Material an einem Randbereich, und gesammelt wird die Lichtemission an dem anderen Ende. Im übrigen können die vorderseitige Elektrodenschicht 23 und die rückseitige Elektrodenschicht 25 eine ebene Oberfläche 25c oder eine (nicht gezeigte) unterteilte Oberfläche aufweisen.
Die Vorrichtung I kann eine Struktur nach 23 aufweisen, wonach die Vorrichtung I sich zusammensetzt aus einem Trägerblatt 21, einer strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht 23, einer optischen Lichtsammel-Wellenleiterschicht 26', einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 23, einer anregbaren Leuchtstoffschicht 24, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 25, einer optischen Lichtsammel-Wellenleiterschicht 26, einer strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht 28 und einem Trägerblatt 29.
Weiterhin kann die Vorrichtung II gemäß der Erfindung eine Struktur gemäß 10 aufweisen, wonach die Vorrichtung II sich zusammensetzt aus einem Trägerblatt 31, einer strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht 32, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 33, einer anregbaren Leuchtstoffschicht 34, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 35 und einer Schutzschicht 39.
In 10 können die beiden lichtdurchlässigen Elektrodenschichten 33, 35 die Muster 13a, 15a aus 10 für den Fall enthalten, daß die Anregung mit elektrischem Feld durch punktweise Abtastung erfolgt, während die beiden Elektrodenschichten 33, 35 die Muster 13b, 15b nach 13 für den Fall aufweisen können, daß die Anregung mit dem elektrischen Feld durch zeilenweises Abtasten geschieht. In jedem Fall läßt sich das aus der anregbaren Leuchtstoffschicht 34 bei Anregung mit elektrischem Feld freigesetzte Lichtemission detektieren mit Hilfe einer bekannten Nachweiseinrichtung wie zum Beispiel einer Kombination einer Lichtsammelführung und einer Photomultiplier-Röhre, einer Lawinendurchbruch-Photodiode oder einer Kombination aus einem Linsenfeld und einem Zeilensensor, zum Beispiel einer Selfoc-Linse und einem Array sowie einem Zeilen-CCD. In 10 kann zwischen der anregbaren Leuchtstoffschicht 34 und jeder der Elektrodenschichten 33, 35 eine Isolierschicht vorgesehen sein.
Die Strahlungsbild-Wiedergabeanordnung gemäß der Erfindung kann die in 11 dargestellte Struktur aufweisen, wonach die Bildwiedergabeanordnung sich zusammensetzt aus einem Strahlungsbild-Speicherflachstück 40a auf der Vorderseite und einem fluoreszierenden Flachstück 40b auf der Rückseite. Das Strahlungsbild-Speicherflachstück 40a setzt sich zusammen aus einem Substratbogen 41, einer strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht 42, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 43, einer anregbaren Leuchtstoffschicht 44, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 45 und einer Schutzschicht 46. Das fluoreszierende Flachstück 40b setzt sich zusammen aus einer Schutzschicht (oder einem Trägerbogen) 47, einer strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht 48 und einem Trägerblatt (oder einer Schutzschicht) 49. Die Schutzschicht hat eine Dicke im Bereich von etwa 1 bis 20 µm, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 15 µm.
In 11 können zwei lichtdurchlässige Elektrodenschichten 43, 45 die Muster 13a, 15a aus 2 für den Fall aufweisen, daß die Anregung mit elektrischem Feld durch punktweises Abtasten erfolgt, während die beiden Elektrodenschichten 43, 45 die Muster 13b, 15b nach 3 für den Fall annehmen können, daß die Anregung mit elektrischem Feld durch zeilenweises Abtasten erfolgt. In jedem Fall kann die aus der anregbaren Leuchtstoffschicht 44 durch Anregung mit elektrischem Feld freigesetzte Lichtemission nachgewiesen werden mit Hilfe einer bekannten Nachweiseinrichtung, wie sie in 10 dargestellt ist.
Die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht 42 des Strahlungsbild-Speicherflachstücks 40a kann weggelassen werden, wie in 12 dargestellt ist, in der die Strahlungsbild-Wiedergabeanordnung zusammengesetzt ist aus einem Strahlungsbild-Speicherflachstück auf der Vorderseite und einem fluoreszierenden Blatt auf der Rückseite. Das Speicherflachstück setzt sich zusammen aus einem Trägerblatt 41, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 43, einer anregbaren Leuchtstoffschicht 44, einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 45 und einem Trägerblatt (oder einer Schutzschicht) 46. Das fluoreszierende Blatt besteht aus einer Schutzschicht (oder einem Trägerblatt) 47, einer strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht 48 und einem Trägerblatt (oder einer Schutzschicht) 49. In 12 kann eine Isolierschicht zwischen der anregbaren Leuchtstoffschicht 44 und jeder der beiden Elektrodenschichten 43, 45 vorgesehen sein.
In den 1 bis 13 und den 20 bis 23 erfolgt das Aufbringen von Strahlung auf die Oberseite der Vorrichtung oder entlang den Pfeilrichtungen. Je nach Wunsch kann die Strahlungsaufbringung direkt auf die Bodenseite erfolgen. In diesem Fall besitzt die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht auf der Vorderseite vorzugsweise eine Dicke, die geringer ist als die der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht auf der Rückseite. Im Fall der 4 und 10 ist letztgenannter Fall bevorzugt.
[Anregbarer Leuchtstoff]
Ein repräsentativer Leuchtstoff für das Einbringen in die Strahlungsbild-Speicherschicht ist ein anregbarer Leuchtstoff, der Licht im ultravioletten bis sichtbaren Bereich absorbiert, um die Energie des absorbierten Lichts zu speichern und bei Anregung durch Anlegen eines elektrischen Felds die gespeicherte Energie in Form einer angeregten Emission freizugeben.
Der anregbare Leuchtstoff, der in dem erfindungsgemäßen Strahlungsbildspeicher- und -wiedergabesystem einsetzbar ist, absorbiert Licht im violetten bis blauen Bereich. Beispiele für bevorzugte anregbare Leuchtstoffe beinhalten ZnS:Cu, ZnS:Mn, ZnS:Pb, Cl; SrS:Eu, Sm, KI:Cu und CdS:Ag. Der anregbare Leuchtstoff wird allgemein in Form von feinen Partikeln eingesetzt, die vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von etwa 5 µm oder weniger, bevorzugter 2 µm oder weniger, haben.
[Strahlungsabsorbierender Leuchtstoff]
Das fluoreszierende Flachstück oder Blatt enthält einen strahlungsabsorbierenden Leuchtstoff, der Strahlungen wie beispielsweise Röntgenstrahlen, α-Strahlen, β-Strahlen, γ-Strahlen, Ultraviolettstrahlen, Neutronenstrahlen und deren analoge Strahlen absorbiert und allgemein freigibt in Form einer spontanen Emission im ultravioletten bis sichtbaren Bereich, insbesondere einer spontanen Emission im ultravioletten bis grünen Bereich. Der strahlungsabsorbierende Leuchtstoff enthält vorzugsweise ein atomares Element entsprechend einer Atomzahl von 37 oder mehr, vorzugsweise einer Atomzahl von 55 bis 63 als Matrixkomponente.
Beispiele für die bevorzugten strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffe beinhalten Leuchtstoffe auf LnTaO₄-Basis (vorausgesetzt, daß als Aktivatoren fungierende Verunreinigungen nicht vorhanden sind; Ln ist ein Seltenerdelement), LnTaO₄:(Nb, Gd, Tm) basierende Leuchtstoffe, Leuchtstoffe auf Ln₂SiO₅:Ce-Basis, Leuchtstoffe auf LnAlO₃:Ce-Basis, Leuchtstoffe auf LnOX:(Tb, Tm)-Basis, Leuchtstoffe auf Ln₂O₃:Eu-Basis, Leuchtstoffe auf Ln₂O₂S:(Gd, Tb, Tm)-Basis, Leuchtstoffe auf CsX:Na-Basis (X ist ein Halogen), Leuchtstoffe auf CsX:Tl-Basis, Leuchtstoffe auf CsX:Eu-Basis, Leuchtstoffe auf BaFX:Eu-Basis, ZnWO₄, CaWO₄ und HfP₂O₇ und Hf₃(PO₄)₃.
Die Leuchtstoffe besitzen vorzugsweise eine Dichte von 7,0 oder mehr, vorzugsweise von 9,0 oder mehr. Beispiele für die bevorzugten Leuchtstoffe sind LuTaO₄, LuTaO₄:Nb, Lu₂SiO₅:Ce, LuAlO₃:Ce, Lu₂O₂S:(Gd, Tb, Tm) und deren analoge Formen, Lu₂O₃:(Eu, Gd, Tb, Er, Tm) und deren analoge Formen, Gd₂O₃:(Tb, Tm) und deren analoge Formen, Gd₂O₂S:Tb, Gd₂O₂S:(Pr, Ce), CdWO₄, Gd₃Ga₅O₁₂:(Cr, Ce), HfO₂, TlCl:(Be, I), und Bi₄Ge₃O₁₂.
Einige der bevorzugt verwendeten strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffe sind in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben, zusammen mit der Dichte und der Emissionswellenlänge:
Tabelle 1
Die obige Liste der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffe ist nicht erschöpfend. Die strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffe werden im Hinblick auf eine Übereinstimmung mit der ersten Anregungscharakteristik der anregbaren Leuchtstoffe ausgewählt. Der strahlungsabsorbierende Leuchtstoff wird allgemein in Form von Partikeln verwendet, deren mittlere Teilchengröße vorzugsweise im Bereich von etwa 1 bis 20 µm liegt.
Im Hinblick auf die Übereinstimmung gibt es eine Überlappung des Emissionsspektrums des strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffs mit dem Primär-Anregungsbereich des anregbaren Leuchtstoffs von 70% oder mehr. Der Bereich des Spektrums wird berechnet aus dem Bereich zwischen einer Wellenlänge in einem kürzeren Abschnitt, wo das Spektrum eine Stärke von 10% des Spitzenwerts liefert, und einer Wellenlänge im längeren Bereich, wo das Spektrum eine Stärke von 10% des Spitzenwerts ergibt.
Es ist bevorzugt, wenn eine fluoreszierende Schicht oder ein fluoreszierendes Blatt auf der Vorderseite angeordnet wird und ein fluoreszierende Schicht oder ein fluoreszierendes Blatt auf der Rückseite Matrixkomponenten schwerer atomarer Elemente der Atomzahl 27 oder darüber enthält, die voneinander verschieden sind. Insbesondere enthält die Fluo reszenzschicht in Form eines Flachstücks auf der Rückseite ein atomares Element größerer oder gleicher Atomzahl.
[Fertigung einer Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung]
Die erfindungsgemäße Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung wird im folgenden anhand eines Beispiels beschrieben, wonach sowohl die anregbare Leuchtstoffschicht als auch die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht Leuchtstoffpartikel und ein Bindemittel enthält. Jede Leuchtstoffschicht läßt sich auf einem Trägerblatt mit Hilfe bekannter Verfahren herstellen, die im folgenden erläutert werden.
[Trägerblatt]
Das Trägerblatt kann vorzugsweise ein transparentes oder lichtreflektierendes oder lichtabsorbierendes Kunststoffblatt oder ein Kunststofffilm sein. Beispiele für die Kunststoffe beinhalten Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Polyamid, Polyimid und Aramidharz. Die Dicke des Trägerblatts liegt im allgemeinen im Bereich von 50 bis 1.000 µm.
Das lichtreflektierende Trägerblatt, welches ein primäres Anregungslicht oder eine stimulierte Emission reflektiert, kann ein lichtreflektierendes Pulver wie beispielsweise ein Aluminiumoxidpulver, Titandioxidpulver oder Bariumsulfatpulver enthalten. Das Trägerflachstück kann Hohlräume enthalten. Das Trägerflachstück kann Ruß enthalten.
[Fertigung der Leuchtstoffschichten]
Die anregbare Leuchtstoffschicht oder die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht kann beispielsweise in folgender, an sich bekannter Weise hergestellt werden: als erstes werden Leuchtstoffpartikel und ein Bindemittel in ein Lösungsmittel gegeben und gut durchmischt, um eine Beschichtungsflüssigkeit zu erhalten, in der die Leuchtstoffpartikel gleichmäßig in einer Bindemittellösung dispergiert sind. Als Bindemittel sind verschiede ne Harzmaterialien bekannt und für die Erfindung optional einsetzbar. Das Verhältnis zwischen dem Bindemittel und dem Leuchtstoff in der Flüssigkeit hängt ab von den Charakteristika das Leuchtstoffs und der angestrebten Eigenschaft der Leuchtstoffschicht, allgemein werden sie aber im Verhältnis von 1:1 bis 1:100 (Bindemittel:Leuchtstoff nach Gewicht) verwendet. Die Beschichtungsflüssigkeit kann außerdem verschiedene Zusätze enthalten, so zum Beispiel ein Dispergiermittel (zum Unterstützen der Dispersion der Leuchtstoffpartikel), einen Plastifizierer (zum Verbessern der Bindung zwischen den Leuchtstoffpartikeln und dem Bindemittel), ein Antivergilbungsmittel (zum Verhindern des Vergilbens der Leuchtstoffschicht), ein Härtungsmittel und ein Vernetzungsmittel.
Die so hergestellte Beschichtungsflüssigkeit wird gleichmäßig auf einen Träger (zum Beispiel eine Glasplatte, eine Metallplatte oder ein Kunststofflachstück) mit Hilfe einer bekannten Auftragvorrichtung aufgebracht (beispielsweise mit einer Rakel, einem Walzenbeschichter oder einem Messerbeschichter), und getrocknet, um eine Leuchtstoffschicht zu bilden. Die Leuchtstoffschicht wird, auf einem Zwischenbogen ausgebildet und dann auf den eigentlichen Träger übertragen. Die Leuchtstoffschicht kann nadelförmige Leuchtstoffpartikel enthalten, die vertikal auf der Oberfläche des Trägers angeordnet sind.
Die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht und die anregbare Leuchtstoffschicht können unabhängig voneinander eine niedergeschlagene Leuchtstoffschicht oder eine gesinterte Leuchtstoffschicht sein.
Die niedergeschlagene Leuchtstoffschicht kann gebildet werden auf einem Trägerflachstück durch Aufdampfen. Ein Leuchtstoff oder eine geeignete Leuchtstoffquellenzusammensetzung wird verdampft und auf einem Trägerblatt oder einem Substrat niedergeschlagen, um eine Phosphorschicht mit Hilfe einer Elektronenstrahlaufbringung, einer Widerstandsheizung, durch Sputtern, durch chemisches Abscheiden aus der Dampfphase (CVD) oder dergleichen zu bilden. Bei dem Aufbringen mittels Elektronenstrahl wird ein von einer elektrischen Kanone abgestrahlter Elektronenstrahl auf eine Verdampfungsquelle gelenkt. Die Verdampfungsquelle ist ein Leuchtstoff oder eine einen Leuchtstoff bildende Zusammensetzung, die eine Matrixkomponente aus Leuchtstoff und eine Aktiva torkomponente aus Leuchtstoff enthält. Die einen Leuchtstoff bildende Zusammensetzung kann aufgeteilt werden in zwei oder mehr Teile, wobei jeder Teil als unabhängige Verdampfungsquelle eingesetzt wird. Beim Aufbringen eines Elektronenstrahls wird der Leuchtstoff oder die einen Leuchtstoff bildende Zusammensetzung erhitzt und verdampft. Der Dampf wird direkt oder unter Reaktion der betreffenden Komponenten auf dem Trägerblatt niedergeschlagen (oder auf einem passenden Substrat), um die gewünschte Leuchtstoffschicht zu bilden. Die Niederschlagungsrate für den Leuchtstoffdampf liegt im allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 1.000 µm/min, vorzugsweise 1 bis 100 µm/min. Es können auf dem Trägerblatt durch wiederholtes Aufbringen eines elektrischen Strahlbündels zwei oder mehr Leuchtstoffschichten niedergeschlagen werden. Falls erwünscht, kann das Trägerblatt oder das Substrat beim Aufdampfen abgekühlt oder erhitzt werden. Die aufgedampfte Leuchtstoffschicht kann zusätzlich erhitzt werden, nachdem das Niederschlagen beendet ist. Die durch Aufdampfen gebildete Leuchtstoffschicht enthält prismatische Kristalle mit Rissen zwischen benachbarten prismatischen Kristallen. Die Risse dienen dazu, die Lichtemission durch Streuung an den Ebenen aufrecht zu erhalten.
[Aufteilung in Leuchtstoffschicht]
Der strahlungsabsorbierende Leuchtstoff kann in Bereichen angeordnet werden, die von Abtrennungen oder Raumteilern umschlossen sind, um eine asymmetrische Charakteristik aufzuweisen und Diffusion eines freigesetzten Lichts innerhalb des Bereichs zu definieren. Da die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht relativ dick ist, ist die Schaffung von Raumteilern wirksam bei der Verhinderung, daß freigesetztes Licht auf die Ebene der Leuchtstoffschicht diffundiert.
Die Leuchtstoffschicht mit einem Satz von Raumteilern und abgeteilten Leuchtstoffbereichen, in denen Leuchtstoff eingebaut wird, ist bereits bekannt.
Ansonsten kann die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht aus einer Faserplatte hergestellt werden in Verbindung mit einer Leuchtstoffschicht aus nadelförmigen Leuchtstoffkristallen, wie dies in 13 dargestellt ist. In 13 setzt sich die strahlungsab sorbierende Leuchtstoffschicht 18 zusammen aus einer Faserplatte 18a und einem nadelförmigen Leuchtstoffkristallfilm 18b, der sich unterhalb der Faserplatte 18a befindet. Der nadelförmige Leuchtstofffilm 18b enthält Risse, die als Raumteiler fungieren. Die Faserplatte 18a ist eine optische Platte, in der mehrere Millionen von optischen Fasern einiger µm in Richtung der Tiefe der Platte kombiniert sind. Das Licht im ultravioletten bis sichtbaren Bereich, welches von der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht emittiert wird, durchläuft die Faserschicht, um die anregbare Leuchtstoffschicht praktisch ohne Diffusion in der Ebenen-Richtung zu erreichen.
In der Struktur nach 13 setzt sich die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht 18 auf der Rückseite zusammen aus einer Faserplatte 18a und einem nadelförmigen Leuchtstoffkristallfilm 18b, während die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht auf der Vorderseite eine einfache Phosphorschicht ist. Diese Struktur wird vorzugsweise eingesetzt zur Steigerung der Schärfe des reproduzierten Strahlungsbilds. Um die Schärfe zu verbessern, ist es außerdem günstig, die Raumteiler in der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht vorzusehen, insbesondere auf der Rückseite.
[Lichtdurchlässige Elektrodenschicht]
Die lichtdurchlässige Elektrodenschicht läßt sich direkt an der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht oder anregbaren Leuchtstoffschicht durch Aufdampfen im Vakuum oder durch Sputtern eines geeigneten Werkstoffs wie beispielsweise Aluminium oder ITO (Indium-Zinn-Oxid) aufbringen. Im übrigen kann ein unabhängig hergestellter lichtdurchlässiger Elektrodenfilm auf der Phosphorschicht angebracht werden. Wie oben beschrieben wurde, ist die lichtdurchlässige Elektrodenschicht eine transparente Elektrodenschicht oder eine metallische Elektrodenschicht mit einem Maschengebilde oder einem Muster aus feinen Streifen. Die metallische Elektrodenschicht mit einem Maschengebilde oder einem feinen Streifenmuster wird vorzugsweise als lichtdurchlässige Elektrodenschicht zwischen der anregbaren Leuchtstoffschicht und der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht verwendet. Das Muster der metallischen Elektrodenschicht kann durch Ätzen gebildet werden. Die lichtdurchlässige Schicht läßt grundsätzlich Lichtemissionen durch, die in der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht und in der anregbaren Leuchtstoffschicht mit einer Durchlässigkeit (pro Schicht) von 50% oder darüber, vorzugsweise 70% oder höher, noch mehr bevorzugt 90% oder höher, erzeugt werden.
[Anregbare Leuchtstoffschicht]
Auf der lichtdurchlässigen Elektrodenschicht wird eine anregbare Leuchtstoffschicht gebildet, die anregbare Leuchtstoffpartikel und ein Bindemittel enthält. Das Bindemitel besitzt vorzugsweise eine hohe Permittivität. Beispiele für die bevorzugten Bindemittel beinhalten organische oder anorganische Werkstoffe mit hoher Permittivität und ein bekanntes organisches Bindemittel mit anorganischen Feinpartikeln hoher Permittivität. Der organische Stoff hoher Permittivität kann ein Cyanzelluloseharz sein. Beispiele für feine anorganische Partikel beinhalten Partikel aus BaTiO₃ und Partikel aus SrTiO₃.
Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt die Anregung des latenten Strahlungsbilds in der anregbaren Leuchtstoffschicht nicht durch Aufbringen von Anregungslicht, sondern durch Anlegen eines elektrischen Felds. Dementsprechend besteht keinerlei Erfordernis, die Streuung des Anregungslichts in der Leuchtstoffschicht zu berücksichtigen, und dementsprechend sind die anregbaren Leuchtstoffpartikel vorzugsweise dicht in der Schicht vorhanden.
Die anregbare Leuchtstoffschicht läßt sich in der gleichen Weise herstellen, wie auch die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht hergestellt wird.
Wenn die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht und eine anregbare Leuchtstoffschicht Phosphorpartikel und ein Bindemittel enthalten, so beträgt ein Gewichtsverhältnis des Bindemittels zum Leuchtstoff (Bindemittel/Leuchtstoff: B₁/P₁) in der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht und ein Gewichtsverhältnis von Bindemittel und Leuchtstoff (Bindemittel/Leuchtstoff: B₂/P₂) in der anregbaren Leuchtstoffschicht vorzugsweise 1 oder weniger. Darüber hinaus beträgt das erstere Verhältnis vorzugsweise weniger als das letztere, das heißt 1 ≥ B₂/P₂ ≥ B₁/P₁.
Das Verhältnis B₁/P₁ in der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 1/8 bis 1/50, noch mehr bevorzugt 1/15 bis 1/40. Der Wert B₂/P₂ in der anregbaren Leuchtstoffschicht liegt vorzugsweise im Bereich von 1/1 bis 1/20, bevorzugter 1/2 bis 1/10.
[Partikelgröße]
Es ist bevorzugt, wenn die mittlere Partikelgröße des Leuchtstoffs in der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht gleich oder größer ist als in dem anregbaren Leuchtstoff in der Leuchtstoffschicht. Am meisten bevorzugt beträgt die mittlere Partikelgröße des Leuchtstoffs in der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht doppelt so viel oder mehr wie bzw. als in dem anregbaren Leuchtstoff in der anregbaren Leuchtstoffschicht.
Die mittlere Partikelgröße des Leuchtstoffs in der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht liegt allgemein im Bereich von 1 bis 20 µm, vorzugsweise 2 bis 10 µm. Die mittlere Partikelgröße des anregbaren Leuchtstoffs in der anregbaren Leuchtstoffschicht liegt allgemein im Bereich von 0,2 bis 20 µm, vorzugsweise 0,5 bis 5 µm. Der anregbare Leuchtstoff kann eine noch kleinere mittlere Partikelgröße aufweisen.
Beide Leuchtstoffe können eine Partikelgrößenverteilung haben, wie sie in den japanischen vorläufigen Patentveröffentlichungen Nr. 2000-284097, Nr. 2000-192030 und Nr. 58-182600 beschrieben sind.
[Absorptionskoeffizient des Leuchtstoffs]
Aus dem Gesichtspunkt der Verbesserung der Strahlungsbildqualität sollte der Strahlungs-Absorptionskoeffizient der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht sowie der Absorptionskoeffizient beim Absorbieren von Licht (das heißt des primären Anregungslichts), welches von der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht emittiert wird, vorzugsweise folgende Beziehung erfüllen:
Absorptionskoeffizient für das absorbierende Primär-Anregungslicht > Strahlungsabsorptionskoeffizient der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht × 2
Vorzugsweise gilt folgendes:
Absorptionskoeffizient für das absorbierende Primär-Anregungslicht > Strahlungsabsorptionskoeffizient der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht × 5
Der Absorptionskoeffizient für das Primär-Anregungslicht ist ein virtueller Koeffizient (oder scheinbarer Koeffizient), welcher folgendermaßen definiert wird:
Angenommen, die Leuchtstoffschicht besitze eine gleichmäßige Dicke (d), ein Licht-Reflexionsvermögen, wenn die Leuchtstoffschicht unabhängig in einem Raum untergebracht ist, von (r), und eine Lichtdurchlässigkeit (t). Das Licht-Reflexionsvermögen (r) wird mit Hilfe einer weißen Norm-Tafel bestimmt. Die Licht-Reflexionsvermögen (R_w und R_b) eines die Leuchtstoffschicht umgebenden Systems, wenn die Leuchtstoffschicht neben der weißen Tafel plaziert wird (Licht-Reflexionsvermögen r_w) bzw. neben einer schwarzen Platte plaziert wird (Licht-Reflexionsvermögen r_b) unter der Bedingung, daß die weiße oder die schwarze Platte auf der Rückseite der Leuchtstoffschicht plaziert ist, werden mit Hilfe folgender Gleichungen errechnet: Rw = r + rw × t2 Rb = r + rb × t2
Der virtuelle Lichtabsorptionskoeffizient K der Leuchtstoffschicht läßt sich unter der Annahme berechnen, daß der Koeffizient K logarithmisch mit der Dicke (d) der Leuchtstoffschicht abnimmt. K = –(1/d) × ln[t/(1 – r) = –(1/d) × ln[{(Rw – Rb)/(rw – rb)}1/2/{1 – Rw + rw(Rw – Rb)/(rw – rb)}]
Der Strahlungsabsorptionskoeffizient läßt sich berechnen, indem der Massenenergie-Absorptionskoeffizient µ_en/ρ multipliziert wird mit einer Dichte ρ der Leuchtstoffschicht. Die Information ist verfügbar unter der Adresse http://phyics.nist.gov/PhysRefdata/XrayMassCoef/cover.html. Die Dichte ρ der Leuchtstoffschicht wird bestimmt durch Multiplizieren einer Dichte des Leuchtstoffs an sich mit einem Verhältnis des Leuchtstoffanteils in der Schicht.
Um ein Strahlungsbild mit hoher Qualität zu reproduzieren, besitzt der strahlungsabsorbierende Leuchtstoff vorzugsweise eine mittlere Dichte von 6,0 g/cm³ oder mehr, oder die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht besitzt eine Dichte von 4,0 g/cm³ oder mehr.
Wenn der mittlere Partikeldurchmesser des anregbaren Leuchtstoffs nicht klein genug ist im Vergleich zur Dicke der anregbaren Leuchtstoffschicht, beispielsweise unter der Bedingung d/10 < a < d [d = Dicke der Leuchtstoffschicht (µm), a = mittlerer Partikeldurchmesser der Leuchtstoffpartikel (µm)], so kann eine dünne anregbare Leuchtstoffschicht sowie eine dicke strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht mit einer dazwischen liegenden Elektrodenschicht vorzugsweise gleichzeitig unter Anwendung des gleichzeitigen Mehrfachgieß- oder Beschichtungsverfahrens hergestellt werden. Mit dem gleichzeitigen Mehrfachgießverfahren wird eine dünne anregbare Leuchtstoffschicht mit einer Dicke von zum Beispiel 5 bis 20 µm hergestellt.
[Photoelektrische Umwandlungsschicht]
Die photoelektrische Umwandlungsschicht, die einen elektrischen Strom bei Erhalt einer Lichtemission von der anregbaren Leuchtstoffschicht erzeugt, kann aus bekanntem Werkstoff wie beispielsweise amorphem Silicium hergestellt werden. Eine photoelektrische Umwandlungsschicht aus organischem Werkstoff ist ebenfalls bekannt. Diese organische photoelektrische Umwandlungsschicht kann vom Typ mit getrennter Funktion sein, bei dem eine Elektronen erzeugende Schicht auf eine Elektronentransferschicht aufgebracht wird, oder es kann sich um einen Einzeleinheitstyp handeln. Beide Möglichkeiten kommen in Betracht. Elektronen annehmende Stoffe wie beispielsweise Metalle oder deren Verbindungen (zum Beispiel Selen, Silicium, Schwefel, Kadmiumsulfat oder Zinksulfat) und Farbstoffe wie Phthalocyanin-Farbstoffe oder Perylen-Farbstoffe nach den japanischen vorläufigen Patentveröffentlichungen Nr. 2000-298361 und 22-198426, Ultraviolettlicht absorbierende Verbindungen und Oxidationshemmer können enthalten sein. Anschließend kann die photoelektrische Umwandlungsschicht direkt auf der lichtdurchlässigen Elektrodenschicht durch Aufdampfen, Sputtern oder Beschichten aufgebracht werden. Im übrigen kann eine separat ausgebildete photoelektrische Umwandlungsschicht mit der lichtdurchlässigen Elektrodenschicht durch Kalandern kombiniert werden. Die photoelektrische Umwandlungsschicht kann auf einem Zwischenträger hergestellt und dann auf die Elektrodenschicht übertragen werden. Wenn die photoelektrische Umwandlungsschicht sich zwischen der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht und der anregbaren Leuchtstoffschicht befindet, absorbiert die Umwandlungsschicht vorzugsweise die Lichtemission, die von der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht stammt, möglichst wenig, allgemein 50% oder weniger, vorzugsweise 30% oder weniger, noch mehr bevorzugt 10% oder weniger.
Es ist bevorzugt, wenn die photoelektrische Umwandlungsschicht die von der anregbaren Leuchtstoffschicht freigesetzte Lichtemission möglichst wenig absorbiert. Allerdings kann eine photoelektrische Umwandlungsschicht, welche die Lichtemission in einer Höhe von einigen Prozent absorbieren kann, dann eingesetzt werden, wenn die Umwandlungsschicht einen elektrischen Strom mit ausreichendem Pegel bei Anlegen des elektrischen Feldes erzeugen kann.
[Isolierschicht]
Die Isolierschicht, die zum elektrischen Separieren der lichtdurchlässigen Elektrodenschicht von der anregbaren Leuchtstoffschicht oder einer lichtdurchlässigen Elektrodenschicht von der anderen lichtdurchlässigen Elektrodenschicht verwendet werden kann, kann aus einem Isolierstoff wie beispielsweise Siliciumdioxid, Siliciumnitrid oder Aluminiumoxid bestehen, sie kann vorzugsweise auf einer geeigneten Fläche durch Aufdampfen, Sputtern oder dergleichen ausgebildet werden. Alternativ kann die Isolierschicht durch Beschichten oder Sprühtrocknen eines organischen oder anorganischen Isolierstoffs oder eines Kompositmaterials gebildet werden. Auch kann von einem Sol-Gel-Verfahren Gebrauch gemacht werden.
[Optische Lichtsammel-Wellenleiterschicht]
Wie in den 6 und 7 dargestellt ist, kann eine optische Lichtsammel-Wellenleiterschicht in die erfindungsgemäße Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung anstelle der Kombination der photoelektrischen Umwandlungsschicht und der lichtdurchlässigen Elektrodenschicht eingebaut werden. Die Wellenleiterschicht kann beispielsweise dadurch gebildet werden, daß ein Polymer mit niedrigem Brechungsindex (beispielsweise Acrylharz oder Fluorharz) auf einen Zwischenträger als Beschichtung aufgebracht wird, wobei der Zwischenträger eine lösbare Beschichtung zur Bildung eines Mantels aufweist, so daß anschließend auf dem Mantel eine Kernschicht aus einem Polymer mit hohem Brechungsindex (beispielsweise Styrolharz, Epoxyharz oder Acrylharz mit anorganischen Nanopartikeln) gebildet werden kann und ein Leuchtstoff mit Nanopartikeln oder ein organischer Leuchtstoff, der die von dem anregbaren Leuchtstoff freigesetzte Lichtemission absorbiert und Fluoreszenzlicht emittiert, gebildet wird, um anschließend ein lichtreflektierendes Material auf den drei Randbereichen der erhaltenen Komposit-Struktur anzubringen, was eine diffuse Reflexionsstruktur oder eine glänzende Reflexionsstruktur ergibt. Die so erhaltene Struktur wird von dem Zwischenträgerbogen getrennt, und die abgetrennte Struktur wird mit Klebstoff auf die lichtdurchlässige Schicht aufgebracht. Das lichtreflektierende Material kann eine dünne Schicht aus einem ein Licht reflektierendes Material wie zum Beispiel Titandioxid, Yttriumoxid, Zirkonoxid oder Aluminiumoxid (Aluminia) enthaltenden Bindemittel oder ein mit Aluminium beschichteter Film sein. Auf der Außenfläche der Schicht mit niedrigem Brechungsindex (Mantelschicht) kann die unten erläuterte selektive Reflexionsschicht (ein mehrlagiger Film) plaziert werden.
Wenn die optische Lichtsammel-Wellenleiterschicht aus einer großen Anzahl linearer Lichtsammelelemente wie beispielsweise optischen Fasern besteht (vergleiche 26b der 9), so können die optischen Fasern, die eine Leuchtstoffschicht enthalten, welche die von der anregbaren Leuchtstoffschicht freigesetzte Lichtemission absorbieren kann und ein Fluoreszenzlicht emittiert, parallel angeordnet werden, nachdem ein Ende mit dem lichtreflektierenden Material abgeschirmt wurde und mit Hilfe eines Bindemittels kombiniert wurde. Ansonsten wird das Bündel optischer Fasern an der Oberfläche der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht fixiert.
[Selektive Reflexionsschicht]
Zwischen benachbarte Schichten wie zum Beispiel zwischen die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht und die anregbare Leuchtstoffschicht kann eine selektive Reflexionsschicht gebracht werden. Die selektive Reflexionsschicht ermöglicht den Durchgang von Lichtemission, die von der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht freigesetzt wurde, und sie reflektiert de von der anregbaren Leuchtstoffschicht freigegebene Lichtemission.
Die selektive Reflexionsschicht läßt sich herstellen, indem ein aus mehreren Lagen bestehender Film auf einem dünnen Film ausgebildet wird. Der mehrlagige Film (beispielsweise ein mehrlagiger Interferenzfilm) kann hergestellt werden, indem zwei Materialschichten mit unterschiedlichen Brechungsindizes abwechselnd und mit einer Dicke von etwa 1/4λ (etwa 50 bis 200 nm) angeordnet werden, was an sich bekannt ist. Das Material mit niedrigem Brechungsindex kann SiO₂, MgF₂ sein, während der Werkstoff mit hohem Brechungsindex TiO₂, ZrO₂, Ta₂O₅ oder ZnS sein kann.
Die selektive Reflexionsschicht kann auf einem dünnen Polymerfilm ausgebildet sein (Dicke: 4 bis 20 µm) durch Sputtern, Niederschlagen oder Ionen-Plattieren dieser Werkstoffe des mehrlagigen Films übereinander.
[Diffuse Reflexionsschicht]
Eine diffuse Reflexionsschicht befindet sich zwischen dem vorderseitigen Trägerblatt und der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht. Die diffuse Reflexionsschicht reflektiert die Lichtemission, die von der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht freigesetzt wird, wodurch die Menge der Lichtemission gesteigert wird, die in die anregbare Leuchtstoffschicht gelangt. Damit hat die diffuse Reflexionsschicht die Wirkung der Steigerung der Empfindlichkeit der Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung.
Die diffuse Reflexionsschicht enthält ein lichtstreuendes Material wie zum Beispiel Titandioxid, Yttriumoxid, Zirkonoxid oder Aluminiumoxid, und sie reflektiert Licht, welches von der fluoreszierenden Schicht emittiert wird.
Die diffuse Reflexionsschicht, welche Titandioxid enthält, wird vorzugsweise in Verbindung mit einem strahlungsabsorbierenden Leuchtstoff eingesetzt, zum Beispiel Gd₂O₂S:Tb oder Lu₂O₃:Tb oder dergleichen. Wenn der strahlungsabsorbierende Leuchtstoff Licht mit einer kürzeren Wellenlänge von beispielsweise etwa 430 nm oder weniger absorbiert, so wird vorzugsweise Aluminiumoxid, Yttriumoxid oder Zirkonoxid verwendet, welches in diesem Bereich keine Absorption zeigt.
Die diffuse Reflexionsschicht hat die Funktion, bei geringerer Dicke zu einem hohen Reflexionsverhältnis zu führen. Dementsprechend liegt die mittlere Größe der lichtreflektierenden Partikel im Bereich von 0,1 bis 0,5 µm, vorzugsweise 0,1 bis 0,4 µm. Der Füllfaktor der lichtreflektierenden Partikel innerhalb der diffusen Reflexionsschicht liegt etwa im Bereich von 25 bis 75%, vorzugsweise bei nicht weniger als 40%. Die diffuse Reflexionsschicht läßt sich herstellen durch Auftragen einer Dispersion von lichtreflektierenden Partikeln in einer Bindemittellösung auf ein Trägerblatt und Trocknen der aufgetragenen Dispersion.
Anstatt die diffuse Reflexionsschicht vorzusehen, kann der Träger das lichtreflektierende Material enthalten, um als diffuse Reflexionsschicht zu fungieren.
Nach Wunsch kann das Strahlungsbild-Speicherflachstück mit einer Hilfsschicht ausgestattet sein, so zum Beispiel mit einer lichtabsorbierenden Schicht, einer Klebstoffschicht oder einer elektrisch leitenden Schicht.
[Einfärbung]
Eine oder mehrere Schichten der Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung können mit einem Färbemittel eingefärbt sein, welches teilweise zumindest etwas von der Lichtemission absorbiert, die von der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht emittiert wird, und/oder einer Lichtemission, die von der anregbaren Leuchtstoffschicht freigesetzt wird. Derartige Färbungsmittel sind bekannt. Wenn allerdings die Lichtemission seitens der anregbaren Leuchtstoffschicht von einem Photomultiplier erfaßt wird, ist das die Lichtemission absorbierende Färbungsmittel nicht bevorzugt.
[Schutzschicht]
Die Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung gemäß der Erfindung kann auf einer Oberfläche oder auf beiden Oberflächen eine Schutzschicht enthalten. Die Schutzschicht kann im Hinblick auf die Schutzschicht für bekannte Strahlungsbild-Speicherflachstücke hergestellt werden.
[Abdichtung]
Die Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung und die Strahlungsbild-Wiedergabeanordnung gemäß der Erfindung können eine Dichtungsschicht enthalten, so daß die Vorrichtung und die Anordnung eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit haben können. Die feuchtigkeitsbeständige Abdichtungsschicht kann hergestellt werden unter Verwendung eines dünnen Metallfilms, zum Beispiel eines Aluminiumfilms oder eines Films aus einer Magnesiumlegierung; eines Films aus einem anorganischen Material mit mehreren Lagen aus SiC, SiO₂, Si₃N₄, Si-Oxinitrid oder Aluminiumoxid; eines Polymer-Films aus Zelluloseacetat, Nitrozellulose, Polymethylmethacrylat, Polyvinylbutyrat, Polyvinylformal, Polycarbonat, Polyester, Polyethylenterephthalat, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylidenchlorid, Polyamid, Polyethylentetrafluorid, Polyethylentrifluorchlorid, ein Copolymer aus Polyethylentetrafluorid und Polyethylenhexafluorid, ein Copolymer aus Vinylidenchlorid und Vinylchlorid, ein Copolymer aus Vinylidenchlorid und Acrylonitril, ein Polyimid; eines Harzfilms mit einem Niederschlag aus einem Metalloxid, oder Glas. Die feuchtigkeitsdichte Schicht kann auf der Oberseite, der Unterseite und/oder den Umfangsrandbereichen angeordnet werden. Die Randbereiche können mit Silikonharz, Epoxyharz oder Phenolharz bedeckt sein.
[Strahlungsbild-Wiedergabeverfahren]
Das Strahlungsbild-Wiedergabeverfahren gemäß der Erfindung wird im folgenden anhand der 1, 2 beschrieben, wobei eine Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung (Vorrichtung I) mit einer photoelektrischen Umwandlungsschicht vorgesehen ist, in der eine Vorrichtung zur Wiedergabe eines Strahlungsbilds von der Vorrichtung mit Hilfe der punktweisen Abtastung erfolgt.
Eine Strahlungsbildinformation (das heißt Information über die zweidimensionale Verteilung von Strahlung oder räumlicher Energieverteilung von Strahlung) wird in der in 1 dargestellten Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung 10 aufgezeichnet. Im einzelnen wird ein Patient zwischen die Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung und eine Strahlungsquelle, zum Beispiel einen Röntgenstrahlgenerator, gebracht, und es wird Strahlung auf den Patienten aufgebracht. Beispiele für Strahlungen, die bei der Strahlungsbild-Wiedergabe zum Einsatz kommen, beinhalten Ionisationsstrahlungen wie zum Beispiel Röntgenstrahlen, α-Strahlen, β-Strahlen, γ-Strahlen und Ultraviolett-Strahlen sowie Neutronenstrahlen. Bei Neutronenstrahlen enthält der strahlungsabsorbierende Leuchtstoff vorzugsweise Gd, ¹⁰B oder ⁶Li in der Matrix oder in der Form einer Verbindung eines solchen Elements.
Die durch den Patienten hindurchgegangene Strahlung oder die von dem Objekt gestreute oder gebondete Strahlung gelangt auf die Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung 10 auf der Trägerseite. Ein Teil der aufgebrachten Strahlung wird von der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht 12 absorbiert und in Lichtemission umgewandelt (das heißt in spontane Emission, vorzugsweise im ultravioletten bis sichtbaren Bereich). Die Lichtemission gelangt durch die lichtdurchlässige Elektrodenschicht 13 und tritt in die anregbare Leuchtstoffschicht 14 ein, in welcher die Lichtemission absorbiert wird und die Energie der Strahlung in Form eines latenten Strahlungsbilds einer zweidimensionalen Energieverteilung entsprechend dem Patienten gespeichert wird.
Die durch die strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht 12 und die lichtdurchlässige Elektrodenschicht 17 hindurchgegangene Strahlung wird anschließend von dem strahlungsabsorbierenden Leuchtstoff in der strahlungsabsorbierenden Leuchtstoffschicht 18 absorbiert und wiederum umgewandelt in eine Lichtemission (vorzugsweise im ultravioletten bis sichtbaren Bereich). Der größte Teil der Lichtemission läuft durch die photoelektrische Umwandlungsschicht 16 und tritt in die anregbare Leuchtstoffschicht 14 ein, in welcher die Lichtemission absorbiert wird und ihre Energie in Form eines latenten Strahlungsbilds gespeichert wird. Auf diese Weise wird die anregbare Leuchtstoffschicht 14 mit der Lichtemission von der Vorderseite sowie mit der Lichtemission von der Rückseite her belichtet.
Das Aufbringen der Strahlung kann auf der Rückseite der Strahlungsbild-Widergabevorrichtung erfolgen. Wenn das Objekt von sich aus eine Strahlung, beispielsweise β-Strahlen, emittiert, ist keine Strahlungsquelle erforderlich.
Anschließend wird die in der Wiedergabevorrichtung aufgezeichnete zweidimensionale Strahlungsenergieverteilung mit Hilfe der in 14 gezeigten Vorrichtung detektiert.
In 14 ist jeder Elektrodenstreifen der vorderseitigen lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 13 mit einer X-Richtungs-Steuerschaltung 51 der Vorrichtung verbunden, während jeder Elektrodenstreifen der rückseitigen lichtdurchlässigen Elektrodenschicht 15 mit einer Y-Richtungs-Steuerschaltung 52 verbunden ist. Die Elektrode 17 der photoelektrischen Umwandlungsschicht ist mit einer Signalverarbeitungseinheit 55 verbunden.
Wenn eine elektrische Spannung von den Spannungsquellen 53, 54 über die Steuerschaltungen 51, 52 an die anregbare Leuchtstoffschicht 14 gelegt wird, so wird der anregbare Leuchtstoff in der Schicht 14 stimuliert und setzt eine Lichtemission entsprechend dem gespeicherten Strahlungsbild frei (das heißt entsprechend dem latenten Strahlungsbild mit der Strahlungsenergieverteilung). Das Anlegen der elektrischen Spannung kann in der Form eines Wechselstromimpulses oder Gleichstromimpulses erfolgen, außerdem kann die Spannung die Form eines Einzelimpulses oder die Form mehrerer Impulse haben. Da das Anlegen des elektrischen Felds an die anregbare Leuchtstoffschicht 14 von den Steuerschaltungen 51, 52 zweidimensional gesteuert wird (X-Richtung und Y-Richtung), wird nur ein kleiner Flächenbereich der Leuchtstoffschicht, wo sich die Elektrode 13 mit der Elektrode 15 trifft, durch das elektrische Feld angeregt und gibt angeregte Emission frei. Diese stimulierte Emission gelangt anschließend durch die lichtdurchlässige Schicht 15, um in die photoelektrische Umwandlungsschicht 16 einzutreten und dort in einen elektrischen Strom umgewandelt zu werden. Der erzeugte elektrische Strom wird über die Elektrodenschicht (für die Umwandlungsschicht) 17 an die Signalverarbeitungseinheit 55 ausgegeben. Die Steuerschaltungen 51, 52 werden von der Signalverarbeitungseinheit 55 gesteuert. Auf diese Weise wird sukzessive die stimulierte Emission detektiert, um eine Folge elektrischer Signale zu erhalten.
In der Signalverarbeitungseinheit 55 werden die elektrischen Signale gemäß den vorbestimmten Betriebsarten wie zum Beispiel Addition und Subtraktion verarbeitet, um eine Folge von Signalen auszugeben, die einem zu reproduzierenden Strahlungsbild entsprechen. Die Strahlungsbildsignale werden dann in einer (nicht gezeigten) Bildanzeigevorrichtung verarbeitet, um ein sichtbares Strahlungsbild zu erhalten. Die Bildanzeigevorrichtung kann eine Kathodenstrahlröhre, eine Flüssigkristallanzeige, eine Elektrolumineszenzanzeige, eine Feldemissionsanzeige oder eine Plasmaanzeige sein. Im übrigen kann das Strahlungsbild auf einem photographischen Film oder einem thermophotographischen Film reproduziert werden. Die verarbeiteten Strahlungsbildsignale können in einer Speichereinrichtung gespeichert werden, zum Beispiel in einem optischen oder magnetischen Plattenspeicher.
Von den Spannungsquellen 53, 54 wird über die Elektroden 13, 15 an die gesamte Fläche der anregbaren Leuchtstoffschicht 14 der Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung 10 ein elektrisches Feld angelegt, so daß das restliche Strahlungsbild gelöscht werden kann. Auf diese Weise ist die Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung 10 vorbereitet für den nächsten Strahlungsbild-Aufzeichnungsvorgang. Der Löschvorgang kann durch Bestrahlung mit Licht vorgenommen werden, welches von einer Natriumlampe, einer Fluoreszenzlampe, einer Infrarotlampe, Leuchtdioden, einer EL-Platte oder dergleichen abgegeben wird. Eine Kombination aus dem Anlegen eines elektrischen Felds und dem Aufbringen von Licht kann zum Löschen des restlichen Strahlungsbilds in der anregbaren Leuchtstoffschicht angewendet werden.
Für den Fall, daß die in den 1 oder 3 dargestellte Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung für zeilenweise Abtastung ausgelegt ist, kann die Wiedergabe oder das Lesen des latenten Strahlungsbilds aus der anregbaren Leuchtstoffschicht unter Verwendung der in 15 gezeigten Vorrichtung erfolgen.
In 15 ist sowohl die vorderseitige lichtdurchlässige Elektrodenschicht 13 als auch die rückseitige lichtdurchlässige Elektrodenschicht 17 der Wiedergabevorrichtung 10 mit der X-Richtungs-Steuerschaltung 51 und der Y-Richtungs-Steuerschaltung 52 verbunden. Die Elektrode bedeckt die gesamte Oberfläche der photoelektrischen Umwandlungsschicht.
Wenn eine elektrische Spannung von der Spannungsquelle 53 über die Steuerschaltungen 51 an die anregbare Leuchtstoffschicht 14 gelegt wird, so wird der in der Schicht 14 enthaltene anregbare Leuchtstoff stimuliert und setzt eine Lichtemission entsprechend dem gespeicherten Strahlungsbild frei. Somit erfolgt durch die Steuerschaltung 51 lediglich das Anlegen eines elektrischen Felds an die anregbare Leuchtstoffschicht 14 in einer Dimension entlang der X-Richtung. Dementsprechend wird die Leuchtstoffschicht 14 nur in Linienbereichen angeregt, die den Elektrodenstreifen der Elektrodenschicht 13 entsprechen, wodurch eine stimulierte Emission freigesetzt wird. Anschließend gelangt die stimulierte Emission durch die lichtdurchlässige Elektrodenschicht 15 und tritt in die photoelektrische Umwandlungsschicht 16 ein, um dort in einen elektrischen Strom umgewandelt zu werden. Der entstehende elektrische Strom wird unter der Steuerung der Y-Richtungs-Steuerschaltung 52 als Signalfolge über die Elektrodenschichten (für die Um wandlungsschicht) 17 an die Signalverarbeitungseinheit 55 ausgegeben. Die Steuerschaltungen 51, 52 werden von der Signalverarbeitungseinheit 55 gesteuert. Damit wird die stimulierte Emission sukzessive erfaßt, um eine Folge elektrischer Signale zu erhalten.
Falls die in den 6 bis 8 dargestellten Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtungen verwendet werden, die eine optische Lichtsammel-Wellenleiterschicht für die punktweise Abtastung aufweisen, so kann die Strahlungsbild-Wiedergabe oder das Lesen des Strahlungsbilds mit der in 16 dargestellten Vorrichtung bewerkstelligt werden.
In 16 ist die frontseitige lichtdurchlässige Elektrodenschicht 23 der Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung 20 mit der X-Richtungs-Steuerschaltung 61 der Vorrichtung verbunden, während die rückseitige lichtdurchlässige Elektrodenschicht 15 mit der Y-Richtungs-Steuereinheit 62 verbunden ist. Wenn die in den Spannungsquellen 63, 64 erzeugte elektrische Spannung unter der zweidimensionalen Steuerung durch die Steuerschaltung 61 bzw. die Steuerschaltung 62 an die anregbare Leuchtstoffschicht 24 gelegt wird, so erzeugt der anregbare Leuchtstoff in dem kleinen Bereich, an den das elektrische Feld gelangt, eine stimulierte Emission. Diese stimulierte Emission gelangt dann durch die lichtdurchlässige Elektrodenschicht 15 und tritt in die Wellenleiterschicht 26 ein. In der Wellenleiterschicht wird die angeregte Emission absorbiert, um eine Emission zu erzeugen, die durch wiederholte Totalreflexion horizontal zu dem einen Ende 262 geleitet wird. Dann wird die Emission von dem Ende 262 abgegeben und von dem Lichtdetektor 65 aufgenommen. In dem Detektor 65 wird die Emission photoelektrisch umgewandelt in eine zeitliche Folge von Signalen, die an die Signalverarbeitungseinheit 66 gelangen. Der Detektor 65 kann ein Photomultiplier oder eine Photodiode sein und in mehrere Abschnitte unterteilt sein.
Falls es sich bei der Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung um die Vorrichtung nach den 6 oder 9 für die zeilenweise Abtastung handelt, kann die Wiedergabe oder das Lesen der latenten Strahlungsbildinformation aus der anregbaren Leuchtstoffschicht mit Hilfe der in 17 gezeigten Vorrichtung bewerkstelligt werden.
In 17 sind die vorderseitige und die rückseitige lichtdurchlässige Elektrodenschicht 23b bzw. 25 der Wiedergabevorrichtung 20 mit der X-Richtungs-Steuerschaltung 61 verbunden.
Wenn eine elektrische Spannung von der Spannungsquelle 63 über die X-Richtungs-Steuerschaltung 61 an die anregbare Leuchtstoffschicht 24 gelegt wird, so wird der darin enthaltene anregbare Leuchtstoff angeregt und gibt eine Lichtemission entsprechend dem gespeicherten Strahlungsbild frei. Damit wird das Anbringen des elektrischen Felds an die anregbare Leuchtstoffschicht 24 von der Steuerschaltung 51 ausschließlich in X-Richtung eindimensional vorgenommen. Dementsprechend wird die Leuchtstoffschicht 24 nur in den linienförmigen Bereichen angeregt, die den Elektrodenstreifen der Elektrodenschicht entsprechen, um eine stimulierte Emission freizusetzen. Diese stimulierte Emission gelangt anschließend durch die lichtdurchlässige Elektrodenschicht 25 und tritt in das Lichtsammelelement 263 der optischen Lichtsammel-Wellenleiterschicht 26 ein. In dem Lichtsammelelement wird die stimulierte Emission absorbiert, um eine Emission zu erzeugen, die in horizontaler Richtung durch wiederholte Totalreflexion zu dem einen Ende hin geleitet wird. Dann gelangt die Emission aus dem Ende heraus und wird von dem Lichtdetektor 67 aufgenommen, in welchem die Emission photoelektrisch eindimensional umgesetzt wird, um an die Signalverarbeitungseinheit 66 geliefert zu werden. Der eindimensionale Detektor 67 kann ein Zeilensensor mit einer großen Anzahl ausgerichteter Festkörper-Bildsensorelemente sein.
In der in den 14 bis 17 dargestellten Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung ist die zweite Stimulierung zwecks Freisetzung der Emission aus der anregbaren Leuchtstoffschicht sowie der Detektor an der Vorrichtung fixiert. Dementsprechend sind keine beweglichen Teile vorhanden, und man kann eine relativ klein bauende und billige Bildwiedergabevorrichtung erstellen, die tragbar ist. Wenn beispielsweise die Steuerschaltungen und die Signalverarbeitungseinheit der Vorrichtung nach 14 in einer Kassette aufgenommen sind, so lassen sich die dem Strahlungsbild entsprechenden gewünschten digitalen Signale direkt dadurch erhalten, daß man die Kassette an eine Stromquelle anschließt. Wenn die Stromquelle ebenfalls in der Kassette aufgenommen ist, ist keine Ver bindung mit einer äußeren Energiequelle erforderlich. Außerdem können die Signale drahtlos übertragen werden.
Im Rahmen der Erfindung wird wahlweise die punktweise oder die zeilenförmige Abtastung im Hinblick auf den Umstand gewählt, daß die Ansprechgeschwindigkeit des in der Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung verwendeten anregbaren Leuchtstoffs so beschaffen ist, daß die gewünschte Bildinformation in einer in der Praxis zufriedenstellenden Geschwindigkeit gewonnen wird.
Außerdem können die Prozedur zum Aufbringen der Strahlung auf die Vorrichtung und die Prozedur zum Reproduzieren des Strahlungsbilds abwechselnd durchgeführt werden. Weiterhin kann ein sich bewegendes Strahlungsbild dadurch verarbeitet werden, daß intermittierend der Löschvorgang oder der Vergleich der Strahlungsbilddaten in zeitlicher Folge vorgenommen wird.
Wenn die große Fläche der photoelektrischen Umwandlungsschicht Schwierigkeiten beim Signal-Ansprechverhalten im Rahmen der punktweisen Abtastung macht, lassen sich die Elektrodenschichten für die Umwandlungsschicht aufteilen. Wenn die angeregte Emission von der gesamten Oberfläche der Umwandlungsschicht erfaßt wird, so stört möglicherweise deren Nachglühen die Wiedergabe des Strahlungsbilds. In diesem Fall läßt sich die Lesegeschwindigkeit dadurch steigern, daß man abträgliche Effekte beim Nachglühen vermindert.
Die Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung für die punktweise Abtastung besitzt weder eine photographische Umwandlungsschicht noch eine optische Lichtsammel-Wellenleiterschicht (10 und 2) und können in Kombination mit der Vorrichtung nach 18 dazu verwendet werden, das Strahlungsbild zu reproduzieren. In der Vorrichtung nach 18 erfolgt die Bildwiedergabe von der Seite des Trägerblatts (der Schutzschicht) 39 der Vorrichtung 30 her.
In 18 ist die vorderseitige lichtdurchlässige Elektrodenschicht 33 der Vorrichtung 30 mit der X-Richtungs-Steuerschaltung 71 verbunden, während die rückseitige lichtdurchlässige Elektrodenschicht 35 mit der Y-Richtungs-Steuerschaltung 72 verbunden ist. Wenn die in den Spannungsquellen 73, 74 erzeugte elektrische Spannung unter der zweidimensionalen Steuerung durch die Steuerschaltungen für die X- und Y-Richtungen 71, 72 an die anregbare Leuchtstoffschicht 34 gelegt wird, wird der anregbare Leuchtstoff in dem kleinen Bereich der Schicht 34, an den die elektrische Spannung angelegt wird, von dem elektrischen Feld stimuliert und setzt eine stimulierte Emission entsprechend dem gespeicherten Energiepegel frei. Die angeregte Emission gelangt durch die lichtdurchlässige Elektrodenschicht 35 und weiter zu dem Trägerblatt 39. Anschließend wird die stimulierte Emission von der Lichtsammelführung 75 gesammelt, die sich in der Nähe der Vorrichtung 30 befindet, um dann in einer Folge von elektrischen Signalen innerhalb des Photodetektors 76 umgewandelt zu werden, der an die Lichtführung 75 angekoppelt ist. Die elektrischen Signale werden an die Signalverarbeitungseinheit 77 gegeben. Die Kombination aus der Lichtsammelführung 75 und dem Photodetektor 76 bewegt sich in Pfeilrichtung des Bildwiedergabegeräts 30 entsprechend der Geschwindigkeit beim Anlegen des elektrischen Felds, um die gesamte stimulierte Emission zu sammeln, die von der gesamten Fläche der Vorrichtung 30 freigegeben wird.
Die Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung, die für zeilenweise Abtastung ausgelegt ist, jedoch weder eine photoelektrische Umwandlungsschicht noch eine optische Lichtsammel-Wellenleiterschicht enthält (10 und 3), kann in Kombination mit der Vorrichtung nach 19 zum Reproduzieren des Strahlungsbilds verwendet werden. In der Vorrichtung nach 19 erfolgt die Bildwiedergabe von der Seite des Trägerblatts (der Schutzschicht) 39 der Vorrichtung 30 her.
In 19 sind die vorderseitige lichtdurchlässige Elektrodenschicht 33 und die rückseitige lichtdurchlässige Elektrodenschicht 35 der Vorrichtung 30 an die X-Richtungs-Steuerschaltung 71 angeschlossen. Wenn die in der Spannungsquelle 73 erzeugte elektrische Spannung unter der eindimensionalen Steuerung durch die X-Steuerschaltung 71 an die anregbare Leuchtstoffschicht 34 gelangt, so wird der anregbare Leuchtstoff in dem Linienbereich der anregbaren Leuchtstoffschicht 34, wo die elektrische Spannung angelegt wird, mit Hilfe des elektrischen Felds angeregt und setzt eine angeregte Emission entsprechend dem gespeicherten Energiepegel frei. Die linear angeregte Emission läuft durch die lichtdurchlässige Elektrodenschicht 35 und weiter zu dem Trägerblatt 39. Anschließend wird die linear angeregte Emission von einem linearen Detektor 78 (zum Beispiel einem Zeilensensor), der sich in der Nähe der Vorrichtung 30 befindet, detektiert und dort zu einer Folge elektrischer Signale umgewandelt, die an die Signalverarbeitungseinheit 77 gegeben werden. Der lineare Detektor 78 bewegt sich in Pfeilrichtung an der Bildwiedergabevorrichtung 30 entsprechend der Geschwindigkeit des Anlegens des elektrischen Felds, um die gesamte stimulierte Emission zu sammeln, die von der gesamten Oberfläche der Vorrichtung 30 freigegeben wird.
In der Strahlungsbild-Lesevorrichtung nach den 18 und 19 dient die Photomultiplier-Röhre oder der Zeilensensor zum Bewegen der Strahlungsbild-Wiedergabevorrichtung zwecks Erfassung der stimulierten Emission. Es besteht allerdings keine Notwendigkeit, die stimulierte Emission zu trennen von dem stimulierten Licht während des Detektiervorgangs, außerdem wird die stimulierte Emission durch das Anlegen eines elektrischen Felds multipliziert. Aus diesem Grund läßt sich ein reproduziertes Strahlungsbild hoher Qualität gewinnen, die Ausgestaltung der Lesevorrichtung läßt sich vereinfachen.
Wenn die Strahlungsbild-Wiedergabeanordnung 40 nach 11 verwendet wird, werden das Strahlungsbild-Speicherflachstück 40a und ein Fluoreszenz-Blatt 40b unter der Bedingung kombiniert, daß die Schutzschicht 46 in Berührung mit der Schutzschicht 49 gebracht wird. Anschließend wird auf das Strahlungsbild-Speicherflachstück 40a Strahlung aufgebracht, so daß das Strahlungsbild in dem Speicherflachstück gespeichert wird. Diese Prozedur erfolgt vorzugsweise in einer Kassette, um die Kombination aus dem Fluoreszenz-Blatt und dem Speicherflachstück zu fixieren. Insbesondere wird bevorzugt, wenn das Fluoreszenz-Blatt an einer Kassette fixiert ist. Das Aufbringen von Strahlung kann auf der Seite des Fluoreszenz-Blatts 40b erfolgen.
Anschließend wird das Strahlungsbild-Speicherflachstück 40a von dem Fluoreszenzflachstück 40b getrennt und an der Lesevorrichtung gemäß 18 oder 19 angebracht. Das Anbringen erfolgt unter der Bedingung, daß die Schutzschicht 46 des Speicherflachstücks 40a auf der Oberseite liegt, so daß sie dem Photodetektor gegenüberliegt. Der Lesevorgang kann in der gleichen Weise ablaufen, wie er oben geschildert wurde. Wenn das Speicherflachstück 40a zur punktweisen Abtastung ausgelegt ist (2, 13a und 15a), kann die punktweise Abtastung mit dem elektrischen Feld mit Hilfe der Vorrichtung nach 18 erfolgen. Ist das Speicherflachstück 40a für die Linien-Abtastung ausgelegt (3, 13b und 15b), so kann die Linienabtastung mit dem elektrischen Feld mit der in 19 gezeigten Vorrichtung durchgeführt werden.
Wenn das Strahlungsbild-Speicherflachstück keine strahlungsabsorbierende Leuchtstoffschicht enthält, wie in 12 gezeigt ist, läßt sich die angeregte Emission auf beiden Oberflächenseiten erfassen, wenn das Trägerblatt und die Schutzschicht in beiden Fällen transparent sind. Wenn zum Beispiel die Kombination der Lichtsammelführung 75 und des Photodetektors 76 weiter unter dem Strahlungsbild-Speicherflachstück 40a plaziert werden, läßt sich die stimulierte Emission auf beiden Seiten sammeln.

Claims

Vorrichtung zum Erzeugen eines Strahlungsbilds, umfassend mindestens ein strahlungsabsorbierendes Leuchtstoffblatt (12), welches einen Leuchtstoff enthält, der eine Strahlung absorbiert und anschließend Licht emittiert, und ein anregbares Leuchtstoffblatt (14), welches einen anregbaren Leuchtstoff enthält, der das Licht absorbiert und Energie des Lichts in sich speichert, wobei die Energie in Form einer Lichtemission durch Anregen mit einem elektrischen Feld freisetzbar ist, und welches eine Elektrodenschicht (13, 15, 17) auf sowohl einer Oberseite als auch einer Unterseite enthält, wobei mindestens eine der Elektrodenschichten eine Licht transmittierende Elektrodenschicht (13, 15, 17) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Lichtdetektierelement an der Licht transmittierenden Elektrodenschicht angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Licht detektierende Element eine photoelektrische Wandlerschicht, eine erste Elektrodenschicht auf der Oberfläche der Wandlerschicht und eine zweite Elektrodenschicht auf einer anderen Fläche der Wandlerschicht enthält, wobei mindestens die Elektrodenschicht auf der Seite der Licht transmittierenden Elektrodenschicht des anregbaren Leuchtstoffblatts eine Licht transmittierende Elektrodenschicht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Lichtdetektierelement eine optische Lichtsammel-Wellenleiterschicht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die das strahlungsabsorbierende Leuchtstoffblatt, eine erste Licht transmittierende Elektrodenschicht, das anregbare Leuchtstoffblatt, eine zweite Licht transmittierende Elektrodenschicht und das Lichtdetektierelement in dieser Reihenfolge enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die das strahlungsabsorbierende Leuchtstoffblatt, das Lichtdetektierelement, die Licht transmittierende Elektrodenschicht, das anregbare Leuchtstoffblatt, und eine Elektrodenschicht, die lichtdurchlässig oder nicht lichtdurchlässig ist, in dieser Reihenfolge enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die ein erstes strahlungsabsorbierendes Leuchtstoffblatt, eine erste Licht transmittierende Elektrodenschicht, das anregbare Leuchtstoffblatt, eine zweite Licht transmittierende Elektrodenschicht, das Lichtdetektierelement und ein zweites strahlungsabsorbierendes Leuchtstoffblatt in dieser Reihenfolge enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die das strahlungsabsorbierende Leuchtstoffblatt, ein erstes Licht detektierendes Element, eine erste Licht transmittierende Elektrodenschicht, das anregbare Leuchtstoffblatt, eine zweite Licht transmittierende Elektrodenschicht und ein zweites Lichtdetektierelement in dieser Reihenfolge enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 2, die ein erstes strahlungsabsorbierendes Leuchtstoffblatt, ein erstes zweidimensionales Lichtdetektierelement, eine erste Licht transmittierende Elektrodenschicht, das anregbare Leuchtstoffblatt, eine zweite Licht transmittierende Elektrodenschicht, ein zweites zweidimensionales Lichtdetektierelement und ein zweites strahlungsabsorbierendes Leuchtstoffblatt in dieser Reihenfolge enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1, in der eine Elektrodenschicht aus mehreren Elektrodenstreifen zusammengesetzt ist, die regelmäßig parallel zueinander in ei ner Ebene der Elektrodenschicht angeordnet sind, und eine weitere Elektrodenschicht aus mehreren Elektrodenstreifen besteht, die regelmäßig parallel zueinander in einer Ebene der letztgenannten Elektrodenschicht angeordnet sind, oder eine ebene Elektrode ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das strahlungsabsorbierende Leuchtstoffblatt und das anregbare Leuchtstoffblatt voneinander getrennt sind.
Verfahren zum Reproduzieren eines Strahlungsbilds, umfassend folgende Schritte: in eine der Vorrichtungen nach den Ansprüchen 2 bis 9 wird ein Strahlungsbild, welches einen Gegenstand durchsetzt hat, eingebracht, wobei ein Gegenstand ein Strahlungsbild emittiert hat, oder es wird ein Strahlungsbild, welches von einem Gegenstand gestreut oder gebeugt wurde, eingebracht, um den anregbaren Leuchtstoff anzuregen und Energie der in das anregbare Leuchtstoffblatt eingebrachten Strahlung in Form eines zweidimensionalen latenten Energiebilds direkt und nach Umwandlung in das strahlungsabsorbierende Leuchtstoffblatt einzuspeichern; Anlegen eines elektrischen Felds an das anregbare Leuchtstoffblatt, um den Leuchtstoff in dem anregbaren Leuchtstoffblatt erneut anzuregen, damit in dem anregbaren Leuchtstoffblatt in Form eines latenten Bilds gespeicherte Energie in Form von Lichtemission freigesetzt wird; Sammeln der Lichtemission in dem Lichtdetektierelement; Umwandeln der gesammelten Lichtemission in eine Folge elektrischer Signale; und Erzeugen eines Bilds, welches dem latenten Bild entspricht, indem die elektrischen Signale verarbeitet werden.