DE69730687T2

DE69730687T2 - Apparat und verfahren zur bilderzeugung mittels röntgenstrahlen mit einer flachen bildaufnahmeeinheit aus amorphem silizium

Info

Publication number: DE69730687T2
Application number: DE69730687T
Authority: DE
Inventors: L. David GILBLOM
Original assignee: Varian Medical Systems Technologies Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1996-07-19
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2017-07-01
Also published as: EP1475649A8; AU3647797A; RU2181491C2; DE69730687D1; EP0861446A1; JPH11513122A; EP0861446B1; AU717495B2; EP1475649A2; US5949848A; CA2232381A1; WO1998003884A1; US6151382A; CA2232381C; ZA976289B

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bilderzeugung mittels Röntgenstrahlen unter Verwendung eines Röntgendetektors mit einem flachen Bildaufnahmefeld und spezieller auf einen solchen Feld-Bildaufnehmer mit einer Anordnung von lichtempfindlichen Elementen, die ein amorphes Halbleitermaterial wie amorphes Silizium umfassen.
Hintergrund der Erfindung
Angesichts vieler Nachteile, die mit Röngtenbildverstärkern und Röntgenfilmen konventioneller Typen verbunden sind, wie großes Volumen, komplexer Aufbau und Beinhaltung von beweglichen Teilen, legte U.S. Patent 4,672,454 ein flaches Bildaufnahmefeld aus amorphen Silizium offen, das eine Anordnung von lichtempfindlichen Elementen von nur etwa 90 Mikrometer Seitenlänge umfasst und aus einem abgeschiedenen Halbleitematerial wie amorphes Silizium gebildet ist. Um jedoch einen solchen Röntgen-Bildaufnehmer effektiv zu verwenden, werden geeignete Einrichtungen zur Lieferung von Signalen benötigt, um die Röntgendosis, die empfangen wurde darzustellen. Zur Single-Shot-Fluorographie (bei der Momentaufnahmen mit einer elektronischen Vorrichtung aufgenommen werden) wird ein Signal, das die gesamte integrierte Dosis darstellt benötigt. Bei Fluoroskopie andererseits (bei der eine elektronische Vorrichtung zur kontinuierlichen Bilderzeugung verwendet wird), wird ein Signal, das den momentanen Röntgenfluss darstellt benötigt. Auch wenn verschiedene Vorrichtungen zur Belichtungssteuerung verfügbar waren zur Radiographie (oder direkten Bilderzeugung auf einem Film) und zur Fluoroskopie mit Röntgenverstärkern und Fernsehkameras, gab es keine Vorrichtung und kein Verfahren zur geeigneten Belichtungssteuerung zur Verwendung mit einem flachen Bildaufnahmefeld aus amorphem Silizium.
U.S. Patent 3,995,161 zum Beispiel, legte eine Röntgenbelichtungsvorrichtung unter Verwendung einer Ionenkammer mit mehreren Abschnitten mit integrierenden Kondensatoren offen, um Messungen der Dosis in verschiedenen Gebieten eines Films zu liefern, aber Ionenkammern sind inkompatibel mit amorphen Siliziumfeldern, weil sie zu voluminös sind und hohe Spannungen benötigen, die wahrscheinlich mit der Funktionsweise des Feldes interferieren. Darüber hinaus benötigen sie Stromversorgungen, die Rauschen erzeugen, das wahrscheinlich die Signalqualität von dem Feld schädigt. U.S. Patent 4,517,594 legte einen Röntgenaufbau offen, bei dem ein kleiner Prozentsatz an Licht, das von einem Röntgenbildverstärker ausgegeben wird auf einem segmentierten Photodetektor wieder abgebildet wird, aber es gibt weder einen Röntgenverstärker mit einem flachen Feld noch gibt es irgendeine Einrichtung zur Wiederabbildung. U.S. Patent 4,171,484 legte ein Direktansicht-Fluoroskop-Bilderzeugungssystem offen mit einer Bildverstärkerröhre und einer Hochspannung-Vorspannungsversorgung dafür. Dosissignale werden aus den Veränderungen der Ausgabe von einem Phosphoranzeigeschirm abgeleitet. Dieses Schema erlaubt jedoch keine Auswahl eines Bild-Abtastgebiets und amorphe Siliziumfelder besitzen keine äquivalenten Stromversorgungseinrichtungen. U.S. Patent 4,679,217 legte eine Filmkassette mit kleinen Scintillationsschirmen zur Erzeugung von Licht offen, das durch Photodetektoren in dem Kassettenhalter detektiert werden soll. Diese Methode erfordert eine Zusatzausrüstung, um elektrische Signale zur Verwendung durch einen Generator zu erzeugen und verhindert deshalb eine Verwendung der Kassettenbellichtungssteuerung bei jeglichem Filmhalter außer denen, die so ausgelegt sind, dass die Zusatzelektronik enthalten ist. Darüber hinaus repräsentiert die Lichtausgabe der Schirme, wenn sie zusammen mit amorphen Siliziumfeldern verwendet werden nicht wirklich die Feldbelichtung, wie sie wäre, wenn man sie mit einem Film benutzen würde. U.S. Patent 4,442,537 legte ein System offen, das eine Fernsehkameraröhre verwendet, um die Ausgabe eines Röntgenbildverstärkers zu messen. Die Ausgabe der Fernsehkamera wird verwendet, um ein regulierendes Signal für die Steuereinheit zu erzeugen. Wenn ein solches Videosignal von einem amorphen Feld erzeugt wird, wird es nicht erzeugt werden, bevor eine Abtastung auftritt und es wird zu spät sein, um die Röntgendosis für eine fluorographische Verwendung zu steuern.
Wie durch diese begrenzte Anzahl der oben gegebenen Beispiele dargestellt, kann eine Belichtungssteuerungsvorrichtung entsprechend dem Stand der Technik nicht alle Anforderungen bezüglich Größe, Stromverbrauch und Kompatibilität mit den Eigenschaften von amorphen Siliziumfeldern erfüllen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist deshalb ein Ziel dieser Erfindung eine passende Vorrichtung und ein passendes Verfahren zur Bilderzeugung mittels Röntgenstrahlen zur Verwendung mit einem flachen Bildaufnahmefeld mit einer Anordnung von lichtempfindlichen Elementen, die ein amorphes Halbleitermaterial wie amorphes Silizium umfassen zu liefern.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Patenansprüchen definiert.
Eine Vorrichtung zur Bilderzeugung mittels Röntgenstrahlen in Übereinsstimmung mit dieser Erfindung kann ein flaches Bildaufnahmefeld aus amorphem Silizium und eine Lichtdetektoreinheit umfassen. Das Bildaufnahmefeld in den Ausführungen besteht aus einer Mehrlagenstruktur in sequenzieller Reihenfolge mit einer Lichtsperrschicht, die opak für sichtbares Licht aber durchlässig für Röntgenstrahlen ist, einer Umwandlungsschicht aus einem phosphoreszierendem Material zur Umwandlung von darauf einfallenden Röntgenstrahlen in sichtbares Licht und einer zweidimensionalen Anordnung von lichtempfindlichen Elementen, die ein amorphes Halbleitermaterial wie amorphes Silizium, angepasst, um eine detektierbare Veränderung seiner elektrischen Eigenschaft als Antwort auf ein Auftreffen von Licht durchzumachen umfassen.
Die Lichtdetektoreinheit ist hinter diesem Bildaufnahmefeld angebracht, gegenüber seiner Energieeinfallfläche, durch die ein bildtragendes Bündel an Röntgenstrahlen auf das Feld projiziert wird. Die Lichtdetektoreinheit kann ein einfacher Lichtdetektor sein, der das Licht empfängt, das von der Umwandlungsschicht emittiert wird und durch Gebiete zwischen benachbarten Elementen aus der Anordnung von lichtempfindlichen Elementen hindurchtritt. Da die somit detektierte Lichtenergie direkt proportional ist zu der gesamten Lichtenergie, die von der Umwandlungsschicht emittiert wird und somit durch die lichtempfindlichen Elemente empfangen wird, kann das Ausgabesignal aus einer solchen Lichtdetektoreinheit passenderweise für die Belichtungssteuerung des Bildaufnahmefelds verwendet werden. Die Lichtdetektoreinheit kann alternativ ihre eigene Umwandlungsschicht besitzen, die ihre lichtdetektierende Schicht bedeckt, so dass die restlichen Röntgenstrahlen, die durch das Bildaufnahmefeld hindurchgetreten sind ohne durch die Umwandlungsschicht absorbiert worden zu sein detektiert werden können. Wenn zwei oder mehr solcher Lichtdetektoreinheiten von einem oder beiden Typen verwendet werden, können selektiv Detektionssignale davon verwendet werden durch eine Umschalteinrichtung oder in einem spezifischen Verhältnis kombiniert werden durch eine Gewichtungseinrichtung zum Zweck einer Belichtungssteuerung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die beiliegenden Zeichnungen, die in dieser Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil von ihr bilden, stellen Ausführungen der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären. In den Zeichnungen:
1 ist eine Schemazeichnung eines Systems zur Bilderzeugung mittels Röntgenstrahlen, das eine Vorrichtung enthält, welche diese Erfindung beinhaltet;
2 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils einer Vorrichtung zur Bilderzeugung mittels Röntgenstrahlen welche diese Erfindung beinhaltet;
3 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils einer anderen Vorrichtung zur Bilderzeugung mittels Röntgenstrahlen welche diese Erfindung beinhaltet;
4 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils noch einer anderen Vorrichtung zur Bilderzeugung mittels Röntgenstrahlen welche diese Erfindung beinhaltet;
5 ist ein Blockdiagramm einer Belichtungssteuereinrichtung, die mit einer Vorrichtung zur Bilderzeugung mittels Röntgenstrahlen verbunden ist; und
6 ist ein Blockdiagramm einer anderen Belichtungssteuereinrichtung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Ein System zur Bilderzeugung mittels Röntgenstrahlen, das eine Vorrichtung enthält, welche diese Erfindung beinhaltet, ist schematisch in 1 gezeigt. Eine Röntgenstrahlgeneratorröhre 10 erzeugt ein Bündel von Röntgenstrahlen 12, die angepasst sind, um durch ein Objekt wie einen Patienten 14, der geröntgt werden soll hindurchzutreten und durch ein flaches Bildaufnahmefeld 20 aus amorphen Silizium empfangen zu werden. Wie in 2 gezeigt, besteht das Feld 20 aus einer Mehrlagenstruktur mit einer Energieeinfallsfläche 22, durch welche die bildtragenden Röntgenstrahlen 12 empfangen werden und eine lichtdetektierende Fläche 24 gegenüber davon. Da das zuvor erwähnte U.S. Patent 4,672,454, das durch Zitat hierin eingeschlossen ist, ein Detektorfeld dieses Typs im Detail beschreibt, soll 2 nur schematisch die Struktur des Feldes 20 zeigen, wie es eine Lichtsperrschicht 26, eine Röntgenscintillatorschicht 28 und eine zweidimensionale Anordnung von lichtempfindlichen Elementen 30 auf einem Glassubstrat 32 umfasst, wobei Zahlzeichen 31 eine Isolationsschicht, die den Raum dazwischen ausfüllt anzeigt. Die Lichtsperrschicht 26 ist opak gegenüber sichtbarem Licht, aber durchlässig gegenüber Röntgenstrahlen und kann eine dünne Schicht Aluminium umfassen. Die Röntgenscintillatorschicht 28, die kontinuierlich über die gesamte Lichtsperrschicht 26 vorhanden ist, besteht aus einem phosphoreszierenden Material wie dotiertem Cäsiumjodid oder Gadoliniumoxisulfid, angepasst zur Phosphoreszenz, wenn es durch die Röntgenstrahlen 12 getroffen wird, um die Röntgenenergie in Lichtenergie in einem unterschiedlichen Bereich umzuwandeln. Die lichtempfindlichen Elemente 30, die selbst opak sind, umfassen eine amorphe Halbleiterlegierung und vorzugsweise amorphes Silizium, das in der Lage ist eine detektierbare Veränderung seiner elektrischen Eigenschaft als Antwort auf Licht, das von der Röntgenscintillatorschicht 28 empfangen wird durchzumachen. Wenn auch in 2 nicht gezeigt (aber dargestellt und erläutert in dem vorher erwähnten U.S. Patent 4,672,454) enthält Feld 20 ferner eine Einrichtung zur individuellen Detektion der elektrischen Eigenschaft dieser lichtempfindlichen Elemente 30 und zur Ausgabe von Signalen, welche diese anzeigen (wie schematisch in 1 gezeigt). Die lichtempfindlichen Elemente 30 können hergestellt werden mit Abmessungen von nur etwa 90 Mikrometer Seitenlänge und sind somit in der Lage ein Röntgenbild mit einer hohen Auflösung darzustellen. Um die Absorption von Licht von der Röntgenscintillatorschicht 28 zu erhöhen, sind lichtdurchlässige Regionen 34 zwischen benachbarten Paaren der lichtempfindlichen Elemente 30 minimiert, aber noch angepasst, um Licht von der Röntgenscintillatorschicht 28 hierdurch zu der lichtdetektierenden Fläche 24 hindurchzusenden.
Zu Zwecken der automatischen Steuerung der Röntgendosis von der Röntgenstrahlgeneratorröhre 10 können Detektionseinrichtungen verschiedener Art in Übereinstimmung mit dieser Erfindung verwendet werden, abhängig von dem erwarteten Energiebereich und der Durchlässigkeit des Feldes 20 sowohl für Röntgenstrahlen als auch für Licht.
2 zeigt eine einfache Lichtdetektoreinheit 40, die eine Siliziumphotodiode oder ein Phototransistor, eine Avalanche-Photodiode oder ein Miniatur-Photomultiplier sein kann, montiert hinter dem Feld 20 (das heißt entweder auf seiner lichtdetektierenden Fläche 24 oder genügend nahe dazu, dass die Entfernung davon den Betrag an Licht, der von der Röntgenscintillatorschicht 28 gesammelt wird nicht bedeutend beeinflusst. Wie oben beschrieben gibt es lichtdurchlässige Regionen 34 zwischen gegenseitig angrenzenden Elementen bei den lichtempfindlichen Elementen 30, durch die sichtbares Licht, das von der Röntgenscintillatorschicht 28 emittiert wird hindurchtritt, um das Glassubstrat 32 zu erreichen und hierdurch durch die Lichtdetektoreinheit 40 empfangen wird. Da die gesamte Lichtenergie, die übertragen wird sich in einem genauen Verhältnis zu dem, durch die Lichtdetektoreinheit 40 empfangenen und detektierten Betrag an Lichtenergie befindet, kann die Proportionalität leicht im Voraus kalibriert werden und die Röntgendosis aus der Röntgenstrahlgeneratorröhre 10 kann leicht aus der Ladung bestimmt werden, die aus der Lichtdetektoreinheit 40 ausgelesen wird.
Der Typ der zu verwendenden Detektoreinheit wird von dem Betrag an Licht abhängen, das durch das Feld 20, in Abhängigkeit von der Feldtransparenz und Röntgendosisrate hindurchtritt. Bei hohen Pegeln ist eine einfache Photodiode geeignet. Bei sehr niedrigen Dosispegeln können eine Avalanche-Photodiode oder sogar ein Photomultiplier notwendig sein. Da alle diese Vorrichtungen klein sind im Vergleich zu dem Probengebiet das typischerweise erwünscht ist, kann irgendeine Art von geformter Lichtsammelvorrichtung („Großflächenkollektor") notwendig sein. Beispiele einer solchen Sammelvorrichtung schließen eine Platte aus Acrylkunststoff (oder Polymethylmethacrylat) ein.
Ein anderer Typ an Detektoreinheit 42, der verwendet werden kann und in 3 dargestellt ist, wird dadurch gekennzeichnet, dass er angepasst ist, um eher Röntgenstrahlen als sichtbares Licht zu detektieren und umfasst einen Scintillator 45 vor einem Lichtdetektor 46. Das Röntgenstrahlbündel 12, das auf das Feld 20 auftrifft, wird nicht völlig durch die Röntgenscintillatorschicht 28 absorbiert, um in Lichtenergie umgewandelt zu werden. Ein bestimmter Anteil der einfallenden Röntgenstrahlen durchdringt das Feld 20 und erscheint wieder an der gegenüberliegenden Seite. Der Scintillator 45 ist angepasst, um solche übriggebliebenen Röntgenstrahlen einzufangen und die dadurch erzeugte Lichtenergie wird durch den Photosensor 46 empfangen, der ein Detektionssignal (nicht gezeigt) ausgibt, das die dadurch detektierte Energie anzeigt. Eine Detektoreinheit dieses Typs ist weniger genau, weil sie eher die restlichen Röntgenstrahlen misst als die direkt absorbierten Röntgenstrahlen, aber dieser Typ von Detektoreinheit kann notwendig sein, wo die Transparenz des Feldes 20 zu niedrig ist, um eine direkte Detektion des Licht zu erlauben oder wo der Scintillator nicht genügend Licht für einen richtigen Betrieb des Detektors erzeugt. Bei gegebener Spannung der Röntgenstrahlgeneratorröhre 10 und mit Kenntnis der speziellen Technik, die verwendet wird und der Absorptionseigenschaften des Feldes 20 ist es jedoch möglich eine gewisse genäherte Kalibrierung zu erhalten, welche das Detektionssignal mit der Röntgendosis in Beziehung stellt. Man bemerke auch, dass Felder aus amorphen Silizium Belichtungsfehler sehr viel mehr nachsehen als Filme. Da die restlichen Röntgenstrahlen, die durch das Feld 20 hindurchtreten, anders als das phosphoreszierende Licht, das von der Röntgenscintillatorschicht 28 emittiert wird im allgemeinen noch gut kollimiert sind, müssen Detektoreinheiten dieser Sorte zur Messung von übriggebliebenen Röntgenstrahlen nicht direkt auf das Feld 20 montiert werden, wie in 3 gezeigt ist.
Wo die Röntgenenergie relativ hoch (sagen wir über 150 keV) ist, kann es wünschenswert sein, die Lichtdetektoreinheit 40 von dem Röntgenstrahlbündel zu entfernen, um eine Langzeitschädigung der Detektoreinheit zu vermeiden. In einem solchen Fall kann ein Bündel 48 von länglichem nicht kohärenten faseroptischen Kunststoffmaterial verwendet werden, wie in 4 gezeigt, um das Licht von seiner Lichtempfangsfläche zu dem gegenüberliegenden Ende, das mit der Lichtdetektoreinheit 40 verbunden ist zu übertragen. Eine Strahlungsabschirmung (nicht gezeigt) kann, immer wenn nötig, geliefert werden.
Auch wenn es nicht separat dargestellt ist, können faseroptische Bündel verwendet werden, um Proben von entfernten Gebieten auf der lichtdetektierenden Fläche 24 zu einer einzelnen Lichtdetektoreinheit zusammenzubringen oder ein faseroptisches Bündel kann in Verbindung mit einem Großflächenkollektor verwendet werden.
In Situationen, bei denen es erwünscht ist mehrere Teile des Feldes 20 zu überwachen, zum Beispiel zur Anpassung von verschiedenen anatomischen Untersuchungen, können eine Vielzahl von Detektoreinheiten vorgesehen sein, auch wenn sie nicht separat dargestellt sind. Jede aus der Vielzahl dieser Detektoreinheiten kann angepasst werden (wenn sie von dem Typ ist, der in 2 gezeigt ist), um Licht von der Röntgenscintillatorschicht 28 zu detektieren oder (wenn sie von dem Typ ist, der in 3 gezeigt ist), um Licht von ihrem eigenen Scintillator oder die übriggebliebenen Röntgenstrahlen, welche eingedrungen sind und das Feld 20 passiert haben zu detektieren. Bei jeder dieser Anwendungen können faseroptische Bündel, wie in 4 gezeigt, verwendet werden.
5 zeigt ein Beispiel einer Belichtungssteuereinrichtung 50 zur Steuerung der Röntgenstrahlgeneratorröhre 10 (gezeigt in 1) in Übereinstimmung mit den Ausgaben der Lichtdetektoreinheiten 40 oder 42, speziell wo eine Vielzahl von solchen Detektoreinheiten in dem System verwendet werden. Ausgabesignale von den Lichtdetektoreinheiten 40 oder 42 werden von einem Auswahlschalter 52 empfangen, dessen Funktion darin besteht, eine aus der Vielzahl von Detektoreinheiten als Antwort auf Auswahlsteuersignale 53 auszuwählen, die durch den Benutzer eingegeben werden und es zuzulassen, dass nur das Detektionssignal von der ausgewählten Detektoreinheit dort hindurchtritt. Das Detektionssignal, das zugelassen wurde durch den Auswahlschalter 52 hindurchzutreten, wird durch einen Signalverstärker 54 verstärkt Das verstärkte Detektionssignal dient direkt als die momentane Dosisausgabe, um die Röntgendosis aus der Röntgenstrahlgeneratorröhre 10 zur Online-Fluoroskopie zu steuern. Ein Teil des verstärkten Detektionssignals kann durch einen Signalintegrierer 56 empfangen werden, um die Gesamtdosis zu berechnen, die durch die empfangene Dosis über ein spezifiziertes Zeitintervall zwischen einer Startzeit und einer Endzeit repräsentiert ist, das durch ein Start/Stop-Steuersignal 57 eingegeben wird. Die Ausgabe aus dem Signalintegrierer 56 dient als die Gesamtdosisausgabe, um die Röntgenstrahlgeneratorröhre 10 bei der Single-Shot Fluorographie zu steuern.
Ein solches Steuersystem mit einem Schalter genügt, wo nur einfache Untersuchungen auszuführen sind. Da jede Detektoreinheit eine Abtastung eines ausgedehnten Gebiets durch Verwendung von Lichtkollektoren einschließen kann und da überlappende Gebiete vorliegen können, ist ein anatomisches eins-zu-eins Programmierungsverfahren möglich. Dieses Schema erfordert jedoch viel Vorausplanung, so dass ein komplexeres Verfahren und ein komplexeres Schema wünschenswert sein können.
6 zeigt eine anderes Beispiel einer Belichtungssteuereinrichtung 60, die ein proportionales Mischen der verschiedenen Signale nach Anforderung durch die anatomischen Anordnungen erfordert erlaubt. Detektionssignale aus der Vielzahl der Detektoreinheiten werden individuell durch den jeweils Entsprechenden der Signalverstärker 61 verstärkt und durch eine Gewichtungseinrichtung 62 empfangen zur proportionalen Mischung dieser individuell verstärkten Detektionssignale in Übereinstimmung mit dem Gewichtungsschema, das über Gewichtungssteuersignale 63, die durch den Benutzer eingegeben werden übermittelt wird. Im Übrigen ist die Steuereinrichtung 60 aus 6 die gleiche wie die, in 5 Gezeigte und somit sind diese Komponenten, die identisch sein können durch die gleichen Zahlzeichen angezeigt und werden nicht wiederholt beschrieben.
Mit einer Belichtungssteuereinrichtung wie sie in 6 gezeigt ist, kann man grundlegende zusätzliche Flexibilität bei der Steuerung vorsehen. Ein zusätzlicher Schalter (nicht gezeigt) kann vorgesehen werden, um eine Fernbedienungsauswahl der proportionalen oder integnerten Signalausgaben zu erlauben, statt sie über getrennte Leitungen zu liefern.
Die Erfindung wurde oben beschrieben mit Bezug auf nur eine begrenzte Anzahl von Beispielen, aber diese Beispiele sind nur als beschreibend nicht als begrenzend gedacht. Viele Modifikationen und Variationen sind innerhalb des Anwendungsbereichs dieser Erfindung möglich. Zum Beispiel können die Direktlicht-Detektionsschemata dieser Erfindung auch auf irgendwelche Lichtdetektionsanwendungen für Felder angewandt werden, nicht begrenzt auf jene, bei denen Licht durch einen Röntgenscintillator erzeugt wird. Tatsächlich kann irgendeine räumlich verteilte bildtragende Form von elektromagnetischer Strahlungsenergie oder Strahlungsenergie beschleunigter Teilchen (wie Elektronen) innerhalb eines passenden Energiebereichs auf einer passenden Energieumwandlungseinrichtung (wie Halbleiter) verwendet werden, um Licht in einem anderen Energiebereich zu erzeugen. Diese Erfindung besitzt Anwendungsmöglichkeiten für eine Vielzahl von wissenschaftlichen Instrumenten, bei denen eine optimale Leistung von einer Aufnahme eines ausreichenden Betrags an akkumuliertem Licht vor einem Auslesen abhängt.

Claims

Bilderzeugungsvorrichtung, die ein Bildaufnahmefeld mit einer Mehrschichtstruktur umfasst mit einer Energieeinfallsfläche und einer Lichtdetektionsfläche einander gegenüber und eine Detektoreinheit mit einer Energieempfangsfläche, die proximal zu der Lichtdetektionsfläche angeordnet ist, wobei das Bildaufnahmefeld einschließt: eine Lichtsperrschicht, die opak gegen sichtbares Licht und durchlässig für eine einfallende Form von bildtragender Energie ist, die auf die Energieeinfallsfläche projiziert wird; eine Umwandlungsschicht zwischen der Lichtsperrschicht und der Lichtdetektionsfläche zur Umwandlung der einfallenden Form von bildtragender Energie in Lichtenergie; und eine Anordnung von lichtempfindlichen Elementen zwischen der Umwandlungsschicht und der Lichtdetektionsfläche, wobei die Elemente eine detektierbare Veränderung ihrer elektrischer Eigenschaft durchmachen als Antwort auf ein Auftreffen von Licht; wobei die Detektoreinheit angepasst ist, um die Lichtenergie zu empfangen, die durch die Umwandlungsschicht erzeugt wird und um ein Detektionssignal auszugeben, das die Lichtenergie angibt, die damit empfangen wurde.
Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Detektoreinheit angepasst ist, um die Lichtenergie von der Umwandlungsschicht zu empfangen, die zwischen wechselseitig benachbarten Paaren von lichtempfindlichen Elementen hindurchtritt.
Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Detektoreinheit auch angepasst ist, um die bildtragende Energie der einfallenden Form zu empfangen, die in das Bildaufnahmefeld eingetreten ist und es durchdrungen hat.
Bilderzeugungsvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die bildtragende Energie in der einfallenden Form Röntgensstrahlung ist und die Umwandlungsschicht eine Röntgenleuchtschicht ist.
Bilderzeugungsvorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Detektoreinheit einen Lichtdetektor umfasst, der angepasst ist, um darauf auftreffendes Licht zu absorbieren und das Detektionssignal die Lichtenergie anzeigt, die damit empfangen wird.
Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Detektoreinheit ferner einen Scintillator umfasst, der angepasst ist, um Röntgenstrahlen, die damit empfangen werden in Lichtenergie umzuwandeln, wobei der Lichtdetektor an dem Scintillator angebracht ist und angepasst ist, um das Detektionssignal, das damit die von dem Scintillator empfangene Lichtenergie anzeigt auszugeben.
Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Detektoreinheit ferner ein Bündel von länglichem lichtleitenden Material umfasst, mit der Energieempfangsfläche an einem Ende davon und wobei die Detektoreinheit abseits von dem Weg der Röntgenstrahlen angeordnet ist.
Bilderzeugungsvorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Detektoreinheit eine aus einer Vielzahl von ähnlichen Detektoreinheiten, angeordnet an unterschiedlichen Positionen umfasst.
Bilderzeugungsvorrichtung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, die ferner eine Belichtungssteuereinrichtung umfasst zur Ausgabe von momentanen Dosissignalen, welche eine Energie anzeigen, die momentan durch das Bildaufnahmefeld empfangen wird.
Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Belichtungssteuereinrichtung eine Auswahleinrichtung einschließt zur Auswahl von einer aus der Vielzahl der Detektoreinheiten und zur Ausgabe des momentanen Dosissignals aus der ausgewählten Detektoreinheit.
Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Belichtungssteuereinrichtung eine Gewichtungsseinrichtung einschließt zur proportionalen Mischung der Detektionssignale aus den Detektoreinheiten entsprechend einem Gewichtungsschema, das dahin durch Gewichtungssteuersignale eingegeben wird.
Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Belichtungssteuereinrichtung ferner einen Integrierer einschließt zur Akkumulierung der momentanen Dosissignale während einer spezifizierten Zeitperiode und damit zur Ausgabe eines Gesamtdosissignals, welches die gesamte Dosis an Energie anzeigt, welche durch die ausgewählte Detektoreinheit empfangen wird.
Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Belichtungssteuereinrichtung ferner einen Integrierer einschließt zur Akkumulierung der momentanen Dosissignale während einer spezifizierten Zeitperiode und damit zur Ausgabe eines Gesamtdosissignals, welches die gesamte Dosis an Energie anzeigt, welche durch eine Kombination der Detektoreinheiten entsprechend dem Gewichtungssystem empfangen wird.
Bilderzeugungsverfahren, das die Schritte umfasst: Veranlassen, dass eine ausgewählte Form von Energie in ein Zielobjekt eintritt und durch es hindurchdringt, um damit bildtragende Energie zu bilden und um die bildtragende Energie auf eine Energieeinfallsfläche eines Bildaufnahmefelds mit einer Mehrschichtstruktur zu projizieren; Veranlassen, dass die bildtragende Energie durch eine Lichtsperrschicht des Feldes hindurchtritt; danach Umwandlung der bildtragenden Energie in Licht durch eine Umwandlungsschicht des Feldes, wobei das Feld eine Anordnung von lichtempfindlichen Elementen hinter der Umwandlungsschicht besitzt und wobei die Elemente in der Lage sind eine detektierbare Veränderung ihrer elektrischen Eigenschaft durchzumachen als Antwort auf ein Auftreffen von Licht; Ermittlung der Veränderung, um ein Bild des Zielobjekts zu erhalten; Verwendung einer Detektoreinheit außerhalb einer lichtdetektierenden Fläche des Bildaufnahmefelds, die sich gegenüber der Energieeinfallsfläche befindet, um das Licht zu detektieren, das von der Umwandlungsschicht erzeugt wird; und Ausgabe eines Detektionssignals, das die Energie anzeigt, die durch das Bildaufnahmefeld empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Detektoreinheit das Licht von der Umwandlungsschicht empfängt, das zwischen wechselseitig benachbarten Paaren von lichtempfindlichen Elementen hindurchtritt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Detektoreinheit auch die bildtragende Energie detektiert, die in das Bildaufnahmefeld eingetreten ist und es durchdrungen hat.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Energie ein Bündel von Röntgenstrahlen ist.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Detektoreinheit einen Lichtdetektor umfasst, der angepasst ist, um darauf fallendes Licht zu absorbieren und das Detektionssignal zeigt die Lichtenenergie an, die damit empfangen wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Detektoreinheit ferner einen Scintillator umfasst, wobei der Scintillator angepasst ist, um Röntgenstrahlen, die damit empfangen werden in Lichtenergie umzuwandeln, wobei der Lichtdetektor an dem Scintillator angebracht ist und angepasst ist, um das Detektionssignal, welches damit die von dem Scintillator empfangene Lichtenergie anzeigt auszugeben.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die Detektoreinheit eine aus einer Vielzahl von ähnlichen Detektoreinheiten ist, die an unterschiedlichen Positionen angebracht sind, wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst: Auswahl von einer aus der Vielzahl von Detektoreinheiten, und Ausgabe eines momentanen Dosissignals auf der Basis des Detektionssignals von der ausgewählten Detektoreinheit.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 19, wobei die Detektoreinheit eine aus einer Vielzahl von ähnlichen Detektoreinheiten ist, die an unterschiedlichen Positionen angebracht sind, wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst: Eingabe eines Gewichtungsschemas; proportionales Mischen der Detektionssignale aus der Vielzahl von Detektoreinheiten in Übereinstimmung mit dem Gewichtungsschema, um damit ein gemischtes Detektionssignal zu erhalten; und Ausgabe eines momentanen Dosissignals auf der Basis des gemischten Detektionssignals.
Verfahren nach Anspruch 20, das ferner den Schritt der Akkumulation der momentanen Dosissignale über eine spezifizierte Zeitperiode umfasst, um ein Gesamtdosissignal zu erhalten, das die Gesamtdosis an Energie anzeigt, die während der Zeitperiode durch die ausgewählte Detektoreinheit empfangen wurde.
Verfahren nach Anspruch 21, das ferner den Schritt der Akkumulation der momentanen Dosissignale über eine spezifizierte Zeitperiode umfasst, um ein Gesamtdosissignal zu erhalten, das die Gesamtdosis an Energie anzeigt, die während der Zeitperiode durch eine Kombination der Detektoreinheiten in Übereinstimmung mit dem Gewichtungssystem empfangen wurde.