EP0646848B1

EP0646848B1 - Röntgenaufnahmegerät mit einem Photoleiter und mit einer Korona-Aufladeeinrichtung

Info

Publication number: EP0646848B1
Application number: EP94202805A
Authority: EP
Inventors: Waldemar Lumma; Heinz Haarmann
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH; Koninklijke Philips Electronics NV; Philips Electronics NV
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH; Koninklijke Philips NV
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 1997-12-03
Anticipated expiration: 2014-09-28
Also published as: US5467378A; EP0646848A1; JPH07191524A; DE4333325A1; DE59404714D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Röntgenaufnahmegerät mit einem Photoleiter zum Umsetzen von Röntgenstrahlung in ein Ladungsmuster und mit einer Korona-Aufladeeinrichtung zum Aufladen der Oberfläche des Photoleiters vor einer Röntgenaufnahme auf ein definiertes Potential. Ein solches Röntgenaufnahmegerät ist aus der DE-OS 40 15 113 bekannt.
Es hat sich herausgestellt, daß im Laufe der Zeit die mit einem solchen Röntgenaufnahmegerät hergestellten Röntgenaufnahmen Artefakte aufweisen, die mit zunehmendem Alter immer ausgeprägter werden. Bei dem bekannten Röntgenaufnahmegerät, bei dem der Photoleiter auf eine Trommel aufgebracht ist und die Korona-Aufladeeinrichtung sich in axialer Richtung entlang der Oberfläche des Photoleiters erstreckt, wobei die Aufladung bei rotierender Trommel erfolgt, haben diese Artefakte Streifenform.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Artefakte zu beseitigen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Steuereinheit zum Betrieb der Korona-Aufladeeinrichtung in einem ersten Modus und in einem zweiten Modus, wobei im ersten Modus eine erste Spannung und im zweiten Modus eine zweite Spannung mit - zumindest zeitweise - zur Polarität der ersten Spannung entgegengesetzter Polarität an der Korona-Aufladeeinrichtung anliegt.
Die Erfinder haben festgestellt, daß diese Artefakte durch Staub verursacht werden, der sich auf den Teilen der Korona -Aufladeeinrichtung niederschlägt, an denen sich im Betrieb die höchste elektrische Feldstärke ergibt. Durch die Staubablagerung wird in diesem Bereich die Zahl der emittierten Ladungsträger verringert, so daß die Photoleiteroberfläche nicht mehr homogen aufgeladen wird. Diese ungleichmäßige Aufladung der Photoleiteroberfläche ist die Ursache der Artefakte in der Röntgenaufnahme. Erfindungsgemäß ist nun neben dem ersten Modus, durch den der Photoleiter gleichmäßig auf ein definiertes Potential aufgeladen wird, ein zweiter Modus vorgesehen. Im zweiten Modus wird der Korona-Aufladeeinrichtung eine Spannung zugeführt, die die entgegengesetzte Polarität aufweist, wie die Gleichspannung, die ihr im ersten Modus zugeführt wird. Die Staubpartikel, die sich auf der Korona-Aufladeeinrichtung im ersten Modus niederschlagen, werden durch die im zweiten Modus anliegende Spannung elektrostatisch abgestoßen, womit die Ursachen für die Artefakte in der Röntgenaufnahme beseitigt sind. Wegen dieser Funktion wird der zweite Betriebsmodus im folgenden auch als Reinigungs-Modus bezeichnet, während der erste Modus nachfolgend auch als Auflade-Modus bezeichnet wird.
Eine bevorzugte Weiterbildung sieht vor, daß eine erste Gleichspannungsquelle vorgesehen ist, die im ersten Modus mit der Korona-Aufladeeinrichtung verbunden ist und daß eine zweite Spannungsquelle vorgesehen ist, die im zweiten Modus mit der Korona-Aufladeeinrichtung verbunden ist und daß die von der zweiten Spannungsquelle gelieferte Spannung die entgegengesetzte Polarität hat und kleiner ist als die von der ersten Spannungsquelle gelieferte Spannung. Dabei sollte die von der zweiten Spannungsquelle gelieferte Spannung vorzugsweise so klein sein, daß sich im Reinigungs-Modus keine Gasentladung in der Korona-Aufladeeinrichtung ergibt. In weiterer Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, daß der Photoleiter eine Photoleiterschicht auf einem elektrisch leitenden Träger umfaßt, und daß dieser Träger an die zweite Gleichspannungsquelle angeschlossen ist. In diesem Fall wird also für den Reinigungs-Modus eine für den Betrieb der Photoleiteranordnung ohnehin erforderliche Gleichspannungsquelle benutzt, die eine Gleichspannung mit der erforderlichen Polarität liefert.
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht demgegenüber vor, daß die Steuereinheit eine zwischen eine Gleichspannungsquelle und die Korona-Aufladeeinrichtung geschaltete Umschalteinrichtung umfaßt, die der Korona-Aufladeeinrichtung die von der Gleichspannungsquelle gelieferte Spannung im ersten Modus mit einer ersten Polarität zuführt und im zweiten Modus mit einer zur ersten Polarität entgegengesetzten Polarität. Auch hier ist keine zusätzliche Gleichspannungsquelle erforderlich, jedoch ist die im Reinigungs-Modus an der Korona-Aufladeeinrichtung anliegende Spannung so hoch, daß sich auch in diesem Modus eine Gasentladung ergibt, was unerwünscht ist.
Eine andere Weiterbildung der Erfindung sieht schließlich vor, daß eine Gleichspannungsquelle vorgesehen ist, die im ersten Modus mit der Korona-Aufladeeinrichtung verbunden ist und daß eine Wechselspannungsquelle vorgesehen ist, die im zweiten Modus an die Korona -Aufladeeinrichtung angeschlossen ist. Diese Möglichkeit ist insbesondere dann sinnvoll, wenn eine Wechselspannungsquelle ohnehin vorhanden ist. Allerdings ist die hiermit erzielbare Reinigungswirkung nicht so vollständig wie bei der bevorzugten Ausführungsform.
Grundsätzlich würde sich schon eine Verbesserung ergeben, wenn die Anordnung nur von Zeit zu Zeit im Reinigungs-Modus betrieben wird. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht jedoch vor, daß nach jedem Betrieb im ersten Modus ein Betrieb im zweiten Modus folgt. Dadurch kann sich erst gar kein Staub an der Korona-Aufladeeinrichtung absetzen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Betrieb im zweiten Modus etwa die gleiche Dauer hat wie der Betrieb im ersten Modus. Wenn die Dauer des Reinigungs-Modus wesentlich kürzer wäre als die des Auflade-Modus, könnten Staubablagerungen unter Umständen nur unvollständig entfernt werden; dauert der Reinigungs-Modus hingegen wesentlich länger als der Auflade-Modus, dann können in der Reinigungsphase Staubpartikel, die entgegengesetzt aufgeladen sind, wie die Staubpartikel, die sich im Auflade-Modus auf der Korona-Aufladeeinrichtung ablagern, auf die Korona-Aufladeeinrichtung gelangen und deren Funktion beeinträchtigen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Umgebung des Photoleiters außerhalb der Korona-Aufladeeinrichtung wenigstens eine leitende Fläche vorgesehen ist, die mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist. Hierdurch werden die in der Umgebung des Photoleiters schwebenden Staubpartikel zumindest teilweise an die leitenden Flächen gebunden, so daß sie die Korona-Aufladeeinrichtung erst gar nicht verschmutzen können.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: einen Teil eines erfindungsgemäßen Röntgenaufnahmegeräts in schematischer Darstellung,
Fig. 2: die Strom-Spannungs-Kennlinie der darin enthaltenen Korona-Aufladeeinrichtung,
Fig. 3: ein Blockschaltbild der dabei benutzten Steuereinheit,
Fig. 4: ein Schaltbild eines Teils einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Photoleiteranordnung bezeichnet, die einen Zylindermantel-bzw. trommelförmigen Trägerkörper 1a aus Aluminium umfaßt, auf dessen Außenfläche eine Photoleiterschicht 1b aufgebracht ist, beispielsweise eine 0,5 mm dicke Selenschicht. Die Photoleiteranordnung 1 befindet sich in einem Gehäuse 2, das den Photoleiter 1 zwar lichtdicht abschließt, das aber zumindest auf einer Seite, z.B. seiner oberen, für Röntgenstrahlen durchlässig ist. Der Trägerkörper 1a ist an eine Gleichspannungsquelle 5 angeschlossen, die eine negative Gleichspannung U2 von z.B. - 1,5 kV liefert.
Vor einer Röntgenaufnahme wird die Oberfläche der photoleitenden Schicht 1b durch eine Korona-Aufladeeinrichtung 3 gleichmäßig auf ein definiertes Potential, z.B. Null Volt aufgeladen, wobei der Photoleiter 1 um seine Zylinderachse 1c rotiert. Durch ein Röntgenbild wird die elektrische Leitfähigkeit der Schicht 1b in Abhängigkeit von der Intensität der Röntgenstrahlung beeinflußt, so daß sich darauf ein Ladungsmuster ergibt, das dem jeweiligen Röntgenbild entspricht. Nach der Röntgenbelichtung wird das so erzeugte Ladungsmuster mit einer Ausleseeinheit 4 in elektrische Signale umgesetzt, die zwecks Erzeugung eines digitalen Röntgenbildes weiterverarbeitet werden. Insoweit als bisher beschrieben, ist die in Fig. 1 dargestellte Röntgeneinrichtung aus der DE-OS 40 15 113 bekannt.
Die Korona-Aufladeeinrichtung 3 erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 parallel zur Oberfläche des Photoleiters 1. Sie umfaßt ein geerdetes Gehäuse 3a mit U-förmigem Querschnitt, dessen offene Seite zum Photoleiter hin gerichtet ist. In dem Gehäuse 3a befindet sich ein Draht 3b, wobei zwischen diesem Draht und dem Photoleiter zweckmäßigerweise ein Gitter vorgesehen ist, das ebenfalls geerdet ist. Im Verhältnis zu dem Photoleiter 1 ist die Korona-Aufladeeinrichtung 3 nicht maßstabsgerecht dargestellt. Der Abstand der Seitenwände des Gehäuses 3a kann z.B. 13 mm betragen, während der Durchmesser des Drahtes 3b nur 70 µm beträgt.
Während der Aufladung des Photoleiters 1 liegt am Draht 3b der Korona-Aufladeeinrichtung eine positive Spannung von z.B. 4 kV. Dadurch ergibt sich um den Draht 3b herum ein stark inhomogenes elektrisches Feld, das zu einer Gasentladung führt.
Fig. 2 zeigt den Strom durch den Draht 3b als Funktion der Spannung zwischen dem Draht 3b und dem Gehäuse 3a. Man erkennt, daß erst ab einer gewissen Spannung U_k ein Stromfluß einsetzt. Die Spannung U_k hängt von der Bauform der Korona-Aufladeeinrichtung 3 ab und beträgt z.B. 3 kV. Während der Aufladung liegt am Draht 3b von einer Gleichspannungsquelle 7 gelieferte eine Spannung U1 an, die größer ist als die Spannung U_k. Wie schon erwähnt, beträgt diese Spannung 4 kV; sie hat die entgegengesetzte Polarität wie die Spannung U2. Dadurch ergibt sich in dem Bereich um den Draht 3b herum eine Gasentladung, durch die die dort vorhandenen Luftmoleküle ionisiert werden. Die dabei erzeugten positiven Ladungsträger gelangen durch die Maschen des erwähnten Gitters hindurch auf die Oberfläche des Photoleiters 1 und laden diesen auf. Wenn dieser das Potential des geerdeten Gehäuses 3a erreicht hat, gelangen praktisch keine weiteren Ladungsträger mehr zum Photoleiter, sondern nur noch zum Gehäuse 3a bzw. zu dem erwähnten Gitter.
Durch die Entladungsvorgänge werden auch die innerhalb des Gehäuses 2 vorhandenen Staubpartikel elektrisch aufgeladen. Die negativ geladenen Staubpartikel setzen sich auf dem Draht 3b fest. Diese Staubablagerung reduziert die Zahl der pro Zeiteinheit erzeugten Ladungsträger, so daß die Photoleiteroberfläche innerhalb eines bestimmten Zeitraums nur noch unvollständig und ungleichmäßig aufgeladen wird. Dies hat streifenförmige Artefakte in der Röntgenaufnahme zur Folge.
Zur Verhinderung der Staubablagerungen und der Artefakte in den Röntgenaufnahmen ist der Draht 3b der Korona-Aufladeeinrichtung 3 über eine Steuereinheit 6 an eine der beiden Gleichspannungsquellen 5 und 7 anschließbar. Wie Fig. 3 zeigt, enthält die Steuereinheit 6 einen Umschalter 61 und einen Schalter 63, die von einer Steuerschaltung 62 gesteuert werden. Die Steuerschaltung 62 wird ihrerseits durch andere Teile des Röntgenaufnahmegeräts gesteuert.
In einem ersten Betriebs-Modus, dem Auflade-Modus, ist der Schalter 63 geschlossen und der Umschalter 61 verbindet den Draht 3b mit der Spannungsquelle 7. Die Oberfläche des Photoleiters 1 wird dann aufgeladen. Die Aufladung endet bei Beginn der Röntgenaufnahme. Danach wird die Schaltung in einem zweiten Modus, dem Reinigungs-Modus, betrieben, wobei der Umschalter 61 umgeschaltet wird, so daß er die Spannungsquelle 5 mit dem Draht 3b verbindet. Staubpartikel, die sich auf dem Draht abgelagert haben, werden dadurch abgestoßen, bzw. der Draht kann von derartigen Staubpartikeln gar nicht erst erreicht werden. Von Vorteil ist dabei, daß die von der Gleichspannungsquelle 5 gelieferte negative Gleichspannung U2 (- 1,5 kV) dem Betrage nach kleiner ist als die Spannung U_k der KoronaAufladeeinrichtung, und im Reinigungsmodus keine Ladungsträger mehr erzeugen kann.
Es wurde gefunden, daß sich eine besonders günstige Wirkung ergibt, wenn die Dauer des Reinigungs-Modus etwa der Dauer des Auflade-Modus entspricht. Ist der Reinigungs-Modus wesentlich kürzer, werden u.U. nicht alle Staubpartikel entfernt. Ist der Reinigungsmodus hingegen wesentlich länger, können sich an dem Draht positiv geladene Staubpartikel absetzen. Wenn die Dauer des Auflade-Modus konstant ist, muß der Reinigungs-Modus ebenfalls für diese konstante Zeit eingeschaltet werden; ist hingegen die Dauer des Auflade-Modus variabel, dann muß die Steuerschaltung 62 eine Einrichtung zur Messung der Dauer des Auflade-Modus enthalten, und der Reinigungs-Modus muß dann nach dieser gemessenen Zeit beendet werden. Der Reinigungsmodus wird durch Öffnen des Schalters 63 beendet.
Zusätzlich sind in dem Gehäuse zwei Bleche 71 bzw. 51 angeordnet, die an die Gleichspannungsquelle 5 bzw. 7 angeschlossen sind, und an denen sich ein Teil der in dem Gehäuse 2 vagabundierenden Staubpartikel ablagert. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit, daß ein solches Staubpartikel die Korona-Aufladeeinheit erreichen kann, noch weiter verringert.
Wenn eine zweite Gleichspannungsquelle zur Erzeugung einer Gleichspannung mit entgegengesetzter Polarität - wie die Gleichspannungsquelle 5 - nicht zur Verfügung steht, kann stattdessen auch eine Wechselspannungsquelle verwendet werden. Eine Wechselspannungsquelle hat im allgemeinen aber eine weniger gute Reinigungswirkung, weil eine Wechselspannung jeweils nur während einer halben Periode die erforderliche Polarität hat.
Fig. 4 zeigt eine Steuereinheit, die es gestattet, den Auflade-Modus und den Reinigungs-Modus mit nur einer einzigen Gleichspannungsquelle 7 durchzuführen. Die Gleichspannungsquelle 7 ist in diesem Fall über eine Umschalteinrichtung 64 mit der Korona-Aufladeeinrichtung verbunden, die es gestattet, die Gleichspannung U1 den Teilen 3a und 3b der Korona-Aufladeeinrichtung mit umgekehrter Polarität zuzuführen. Nachteilig dabei ist, daß auch während des Reinigungs-Modus eine Gasentladung stattfindet. Außerdem können sich dabei Überschläge zwischen dem Gehäuse 3a und dem Photoleiter einstellen.

Claims

Röntgenaufnahmegerät mit einem Photoleiter (1) zum Umsetzen von Röntgenstrahlung in ein Ladungsmuster und mit einer Korona-Aufladeeinrichtung (3) zum Aufladen der Oberfläche des Photoleiters vor einer Röntgenaufnahme auf ein definiertes Potential,
gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (6) zum Betrieb der Korona-Aufladeeinrichtung (3) in einem ersten Modus und in einem zweiten Modus, wobei im ersten Modus eine erste Spannung (U1) und im zweiten Modus eine zweite Spannung (U2) mit - zumindest zeitweise - zur Polarität der ersten Spannung entgegengesetzter Polarität an der Korona-Aufladeeinrichtung (3) anliegt.
Röntgenaufnahmegerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Gleichspannungsquelle (7) vorgesehen ist, die im ersten Modus mit der Korona-Aufladeeinrichtung (3) verbunden ist, und daß eine zweite Gleichspannungsquelle (5) vorgesehen ist, die im zweiten Modus mit der Korona-Aufladeeinrichtung (3) verbunden ist und daß die von der zweiten Gleichspannungsquelle gelieferte Spannung die entgegengesetzte Polarität hat und kleiner ist als die von der ersten Spannungsquelle gelieferte Spannung.
Röntgenaufnahmegerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Photoleiter (1) eine Photoleiterschicht (1b) auf einem elektrisch leitenden Träger (la) umfaßt, und daß dieser Träger (1a) an die zweite Gleichspannungsquelle (5) angeschlossen ist.
Röntgenaufnahmeeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (6) eine zwischen eine Gleichspannungsquelle (7) und die Korona-Aufladeeinrichtung geschaltete Umschalteinrichtung (64) umfaßt, die der Korona-Aufladeeinrichtung (3) die von der Gleichspannungsquelle gelieferte Spannung im ersten Modus mit einer ersten Polarität zuführt und im zweiten Modus mit einer zur ersten Polarität entgegengesetzten Polarität.
Röntgenaufnahmegerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichspannungsquelle vorgesehen ist, die im ersten Modus mit der Korona-Aufladeeinrichtung verbunden ist und daß eine Wechselspannungsquelle vorgesehen ist, die im zweiten Modus an die Korona-Aufladeeinrichtung angeschlossen ist.
Röntgenaufnahmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Betrieb im ersten Modus ein Betrieb im zweiten Modus folgt.
Röntgenaufnahmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Betrieb im zweiten Modus etwa die gleiche Dauer hat wie der Betrieb im ersten Modus.
Röntgenaufnahmegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Umgebung des Photoleiters (1) außerhalb der Korona-Aufladeeinrichtung wenigstens eine leitende Fläche (51, 71) vorgesehen ist, die mit einer Gleichspannungsquelle verbunden ist.