DE69109390T2

DE69109390T2 - Röntgenuntersuchungsapparat mit Röntgenbildverstärkerröhre.

Info

Publication number: DE69109390T2
Application number: DE69109390T
Authority: DE
Inventors: Johannes Wilhelmus Scheuermann; Rudolf Maria Snoeren
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1990-07-25
Filing date: 1991-07-15
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2011-07-16
Also published as: EP0468570A1; NL9001687A; EP0468570B1; JPH05110948A; DE69109390D1; US5150396A

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgenuntersuchungsgerät mit einer Röntgenblldverstärkerröhre, die einen Eintrittsschirm, einen Austrittsabschnitt mit einem Austrittsschirm und ein Austrittsfenster hat, wobei der Austrittsschirm mit einer Leuchtstoffschicht versehen ist, mit einem optischen Abbildungssystem und mit einer lichtemp findlichen Detektionseinrichtung.
Ein Röntgenuntersuchungsgerät dieser Art ist aus der Patentschrift US-A 4.809.309 (EP-A-0 217 456) bekannt.
In einem dort beschriebenen Gerät verläßt das in dem Austrittsschirm erzeugte Lichtbündel die Röntgenbildverstärkerröhre über ein Austrittsfenster. Infolge wiederholter Reflexionen an Oberflächen des Austrittsfensters, wird ein auf das Austrittsfenster treffender Lichtfleck nach Durchlaufen des Fensters von dem Abbildungssystem als ein von einem Lichthof umgebener Lichtfleck abgebildet. Dies führt zu einer mäßigen Bildqualität.
Der vorliegenden Erfindung gemaß wird ein Röntgenuntersuchungsgerät, so wie in Anspruch 1 definiert, verschafft. In einer Faseroptikplatte wird Licht durch eine Faser geleitet und bleibt auch bei Reflexion an der Austrittsfläche innerhalb der betreffenden Faser. In Kombination mit einer Faseroptikplatte wird ein die Raumfrequenz selektiv anhebendes Element verwendet, so daß die in dem Ausgangssignal vorhandene Information über die Struktur der Faseroptikplatte von der Bildinformation eines zu untersuchenden Objektes getrennt wird. Die in dem Lichtbündel vorhandene Information über die Struktur der Faseroptikplatte kann nämlich zusammen mit einem hinter der Röntgenbildverstärkerröhre liegenden optischen Abbildungssystem zu einem Ringmuster in dem erzeugten Bild führen.
Es sei bemerkt, daß eine Faseroptikplatte aus GB 1.470.889 an sich bekannt ist.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgeräts ist dadurch gekennzeichnet, daß das die Raumfrequenz selektiv anhebende Element ein doppelbrechender Kristall ist. Optimale Wirkung kann erreicht werden, indem aus einem Kristall Scheiben entlang parallel zu zwei den Grad der Doppelbrechung bestimmender Kristallachsen unterschiedlicher Länge verlaufender Ebenen geschnitten werden. Die in dem Ausgangssignal vorhandene Information über die Faseroptikplatte kann als periodisches unerwünschtes Signal betrachtet werden. Durch Frequenzverdopplung eines solchen Signals kommt dieses außerhalb des Auflösungsvermögen des optischen Abbildungssystems zu liegen. Das Auftreten störender Linienmuster infolge von Bildfeldkrümmung des Abbildungssystems bei der Erzeugung eines lichtoptischen Bildes wird somit verhindert.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemaßen Röntgenuntersuchungsgeräts ist dadurch gekennzeichnet, daß der doppelbrechende Kristall ein Quarzkristall ist. Da der herkömmliche Austrittsabschnitt jetzt eine Faseroptikplatte umfaßt, wird eine Differenz in der optischen Weglänge zwischen dem Austrittsabschnitt und dem optischen Abbildungssystem hergestellt. Diese Differenz in der optischen Wellenlänge kann jedoch durch einen Quarzkristall genau kompensiert werden. Die notwendige Dicke des Quarzkristalls stimmt nämlich gut mit der Dicke überein, die zum Erhalten der gewünschten Verschiebung durch Doppelbrechung notwendig ist. Außerdem ist Quarz ein Material, das verhältnismäßig einfach hergestellt und verarbeitet werden kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgeräts ist dadurch gekennzeichnet, daß das die Raumfrequenz selektiv anhebende Element gegen das Austrittsfenster anliegt. Falls gewünscht kann eine von der Faseroptikplatte abgewandte Seite des die Raumfrequenz selektiv anhebenden Elements mit einer Antireflexionsschicht versehen werden. Optische Aberrationen werden so verhindert
Eine andere bevorzugte Ausführungsform des Röntgenuntersuchungsgeräts ist dadurch gekennzeichnet, daß für die Doppelbrechung wesenfliche Kristallachsen des doppelbrechenden Kristalls mit einer orthogonalen Faserstruktur der Faseroptikplatte einen Winkel von etwa 45º bilden. Somit tritt für beide zueinander senkrecht stehende Linien der Faseroptikplattenstruktur eine ungefhhr gleiche Verschiebung auf, so daß Frequenzverdopplung in beide Richtungen erhalten wird.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgeräts ist dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Detektionseinrichtung eine Filmaufnahmeeinrichtung ist. Wegen der Nichtlinearität der Kontrastverstärkung des Films tritt ein Unterschied zwischen der Dichte der Aufnahme und dem Kontrast in dem aufgenommenen Bild auf. Infolge der Verwendung eines frequenzanhebenden Elements können jetzt auch Einrichtungen für die optische Detektion verwendet werden, für die der Richtungskoeffrzient der Gammakurve von 1 abweicht.
Eine Variante der letzteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgeräts ist dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Detektionseinrichtung eine Fernsehkameraröhre ist. Für eine Kameraröhre kann der Richtungskoeffizient der Gammakurve ungefähr gleich 1 sein, aber Kameraröhren mit einem anderen Richtungskoeffizienten sind auch bekannt.
Eine alternative bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgeräts ist dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindllche Detektionseinrichtung eine CCD-Matrix ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgeräts ist dadurch gekennzeichnet, daß der doppelbrechende Kristall mit einer sich zwischen der Faseroptikplatte und der CCD-Matrix, die zueinander einen Winkel von ungefähr 45º bilden, befindenden orthogonalen Faserstruktur der Faseroptikplatte einen Winkel von etwa 45º bildet.
Für eine CCD-Matrix kann der Richtungskoeffizient gleich oder etwas kleiner als 1 sein, so daß das Bild weniger empfindlich gegenüber aus der Struktur der Faseroptikplatte stammenden unerwünschten Dichtemustern ist. Es bleibt jedoch günstig, einen doppelbrechenden Kristall zu verwenden, da dieser auch das Auftreten von Moiré-Mustern verhindern kann, die beim Abbilden einer regelmäßigen Struktur auf eine Einrichtung mit einer regelmäßigen Struktur im allgemeinen sichtbar werden.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die einzige Figur 1 der Zeichnung zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Röntgenuntersuchungsgeräts.
Ein Röntgengerät 1, wie in der Figur gezeigt, umfaßt eine Röntgenröhre 3 mit einer Stromversorgungsquelle 5 zur Erzeugung eines Röntgenstrahlenbündels 7 zum Durchstrahlen eines auf einem Träger 9 liegenden Objekts 11. Das Röntgenuntersuchungsgerät 1 umfaßt weiterhin eine Röntgenblendeneinrichtung 13 mit einem Steuerungsmechanismus 15 zur automatischen Anpassung der für die Abbildung gewünschten Menge Röntgenstrahlung. Das das Objekt 11 verlassende Röntgenstrahlenbündel 17 wird von einer Röntgenbildverstärkerröhre 19 eingefangen, die einen Eintrittsschirm 21, ein Elektronenoptiksystem 23 und einen Austrittsabschnitt 24 mit einem mit einer Austrittsleuchtstoffschicht 26 versehenen Austrittsschirm 25 und einem Austrittsfenster 27 hat. Das in dem Austrittsschirm 25 erzeugte Lichtbündel 29 verläßt die Röntgenbildverstärkerröhre 19 über das Austrittsfenster 27. Das Austrittsfenster 27 kann als Faseroptikplatte ausgeführt sein. Um die Funktionen des Einfangens von Licht und des Transports eines in der Austrittsleuchtstoffschicht 26 gebildeten lichtoptischen Bildes und die Vakuumüberbrückung des Austrittsfensters 27 voneinander zu trennen, kann die Faseroptikplatte auch a's Träger für die Austrittsleuchtstoffschicht 26 dienen und kann das Austrittsfenster 27 aus normalem Glas bestehen. Nach Durchlaufen der Faseroptikplatte fällt das bildtragende Lichtbündel auf ein die Raumfrequenz selektiv anhebendes Element 31, das im vorliegenden Fall gegen das Austrittsfenster 27 anliegt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Element 31 von einem doppelbrechenden Kristall gebildet, insbesondere von einem Quarzkristall, dessen unterschiedlich lange Kristallachsen bezüglich der orthogonalen Faserstruktur der Faseroptikplatte unter einem Winkel von 45º liegen. Das Röntgenuntersuchungsgerät 1 umfaßt weiterhin ein optisches Abbildungssystem 32, das eine erste Linse 33 enthält. Wenn das Austrittsfenster 27 die Faseroptikplatte umfaßt, kann die somit auftretende Weglängendifferenz durch die Verwendung von Quarz genau kompensiert werden. Quarz stellt nämlich bei einer zur Aufhebung der auftretenden Weglängendifferenz erforderlichen Dicke durch Doppelbrechung den gewünschten Verschiebungsgrad her. Folglich wird das optische System wieder hinsichtlich sphärischer Aberration korrigiert. Die Bildbrennebene einer zweiten Linse 37 fällt mit dem Target 39 einer lichtempfindlichen Detektionseinrichtung 41 zusammen. Für die gewählte Anordnung der Linse 33 ist das in dem Austrittsschirm 25 erzeugte und durch das Austrittsfenster 27 austretende Lichtbündel 29 zwischen den Linsen 33 und 37 ein paralleles Strahlenbündel. Ein Bildübertragungssystem 43 kann in dem Strahlenbündel 29 angeordnet sein, so daß die Information des Lichtbündels 29 sowohl auf einer Filmkamera 45 als auch auf einer Videokamera 47 abgebildet werden kann. Die Videokamera 47 kann beispielsweise eine herkömmliche Fernsehkamera oder eine CCD-Kamera mit einer CCD-Matrix sein, die bezüglich der Faseroptikplatte vorzugsweise unter einem Winkel von 45º angeordnet ist. Das Bildübertragungssystem 39 kann beispielsweise ein teildurchlässiger und/oder schwenkbarer Spiegel sein. Zum Vermeiden störender Einflüsse von beispielsweise elektromagnetischen Feldern auf ein Elektronenstrahlenbündel 49, das Photoelektronen des Eintrittsschirms 21 auf den Austrittsschirm 25 abbildet, ist die Röntgenbildverstärkerröhre 19 in einem Gehäuse 51 untergebracht, das beispielsweise ein stäbeförmiges Eintrittsgitter 53 umfaßt, das beispielsweise gemäß US 4.220.890 die Funktionen eines Streustrahlengitters und magnetischer Abschirmung kombiniert. Das Röntgenuntersuchungsgerät 1 umfaßt weiterhin eine zentrale Steuerungseinrichtung 55. Die Einrichtung 55 kann einen Generator 57 für die Röntgenröhre 3, eine Videosignalverarbeitungseinrichtung 59 der Fernsehkette des Geräts, die Filmkamera 45 und beispielsweise eine Einrichtung 61 mit einem A/D-Umsetzer 63 für die digitale Bildveraieitung steuern. Zur Bildwiedergabe ist ein Monitor 65 enthalten. Es können auch zwei Monitore verwendet werden, wobei ein erster Monitor beispielsweise immer das momentane Bild darstellt, während der zweite Monitor ein verarbeitetes Bild wiedergibt. Ein Bild beider Monitore, aber insbesondere des letzteren Monitors, kann dann eventuell in einer Druckprotokoll-Einheit 67 aufgezeichnet werden.

Claims

1. Röntgenuntersuchungsgerät (1) mit einer Röntgenbildverstärkerröhre (19), die einen Eintrittsschirm (21), einen Austrittsabschnitt (24) mit einem Austrittsschirm (25) und ein Austrittsfenster (27) hat, wobei der Austrittsschirm (25) mit einer Leuchtstoffschicht (26) versehen ist, mit einem optischen Abbildungssystem (32) und mit einer lichtempfindlichen Detektionseinrichtung (41), dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittsabschnitt (24) eine Faseroptikplatte umfaßt, daß ein die Raumfrequenz selektiv anhebendes Element (31) zwischen der Faseroptikplatte und dem optischen Abbildungssystem (32) angeordnet ist, um dafür zu sorgen, daß in dem Ausgangssignal der Faseroptikplatte vorhandene Information über die Struktur der Faseroptikplatte außerhalb des Auflösungsvermögens des optischen Abbildungssystems liegt, und daß die Faseroptikplatte zwischen der Leuchtstoffschicht (26) und dem Element (31) angeordnet ist und daß der Austrittsschirm (25) und das Austrittsfenster (27) durch Vakuum getrennt sind.

2 Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Raumfrequenz selektiv anhebende Element ein doppelbrechender Kristall ist.

3. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelbrechende Kristall ein Quarzkristall ist.

4. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Raumfrequenz selektiv anhebende Element gegen das Austrittsfenster anliegt.

5. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Doppelbrechung wesentliche Kristallachsen des doppelbrechenden Kristalls mit einer orthogonalen Faserstruktur der Faseroptikplatte einen Winkel von etwa 45º bilden.

6. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Detektionseinrichtung eine Filmaufhahmeeinrichtung ist.

7. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Detektionseinrichtung eine Fernsehkameraröhre umfaßt.

8. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Detektionseinrichtung eine CCD-Matrix umfaßt.

9. Röntgenuntersuchungsgerät nach Anspruch 8, sofern abhängig von Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelbrechende Kristall mit einer sich zwischen der Faseroptikplatte und der CCD-Matrix, die zueinander einen Winkel von ungefähr 45º bilden, befindenden orthogonalen Faserstruktur der Faseroptikplatte einen Winkel von etwa 45º bildet.