FR2519179A1

FR2519179A1 - RADIOLOGICAL IMAGE CONVERTER

Info

Publication number: FR2519179A1
Application number: FR8221037A
Authority: FR
Inventors: Heinrich Hans
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1982-12-15
Publication date: 1983-07-01
Also published as: JPS58121874A; DE3151570A1

Abstract

The invention relates to an X-ray image converter with a phosphorescent luminous layer (6) which is sensitive to X-rays and which can be illuminated by scanning with an infrared beam and which is associated with a device (17) for converting the image signal sequence thus obtained into a visible image. To achieve a good signal yield, the invention provides that the fluorescent screen (6) is located on a photosemiconductor layer (7) which is sensitive to the fluorescent light, that this photosemiconductor (7) is located between two electrodes (8, 9) and that the layer associated with the luminescent screen is accessible to the access of the scanning illuminating beam (16) at least from one side. An X-ray image converter according to the invention is particularly suitable for use in medical X-ray diagnostics.

Description

Convertisseur d'image radiologique.X-ray image converter.

L'invention concerne un convertisseur d'image radiologique avec un écran radiologique phosphorescent, auquel sont associés des moyens pour l'illumination par balayage, ainsi qu'un dispositif pour convertir le train de signaux d'image ainsi obtenu en une image visible. Des convertisseurs d'image radiologique de ce genre sont connus par la demande de brevet européenne déposée sous le No. 00 22 564. The invention relates to a radiological image converter with a phosphorescent radiological screen, with which means for scanning illumination are associated, as well as a device for converting the train of image signals thus obtained into a visible image. X-ray image converters of this kind are known from the European patent application filed under No. 00 22 564.

Pour produire des images radiologiques d'une certaine surface et présentant une résolution de contraste élevée et une résolution locale élevée, et qui ne sont essentiellement limitées que du point de vue de la dose, on met actuellement en oeuvre principalement deux procédés. Il s'agit de la radiographie à ordinateur et l'illumination d'un relief de rayonnement mémorisé dans une substance luminescente phosphorescente. Selon le procédé mentionné en premier, l'objet à examiner est irradié avec un faisceau en éventail, et les signaux sont enregistrés avec une rangée linéaire de détecteurs. Mais, à cet effet, on a besoin d'un appareillage particulier. Les moyens à mettre en oeuvre sont, pour cette raison, et en raison du grand nombre de détecteurs et d'amplificateurs allant jusqu'à environ 500 à 1000, très onéreux. In order to produce radiological images of a certain area and having a high contrast resolution and a high local resolution, and which are essentially limited only from the point of view of the dose, two methods are currently implemented. This is computer radiography and the illumination of a relief of radiation memorized in a phosphorescent phosphor. According to the method mentioned first, the object to be examined is irradiated with a fan beam, and the signals are recorded with a linear array of detectors. But, for this purpose, we need special equipment. The means to be used are, for this reason, and because of the large number of detectors and amplifiers ranging up to approximately 500 to 1000, very expensive.

La durée de balayage (10 secondes) de la zone à examiner, est comparativement longue par rapport à des prises de vue normales (plage de ms). Un autre inconvénient réside dans le fait que le tube à rayons
X est très fortement chargé en raison de la durée de balayage importante et dans le fait, qu'en raison du temps qui est nécessaire pour la prise de vue, des flous de mouvements ou flous cinétiques peuvent appa reître dans l'image. De plus, la résolution locale qui doit etre donnée en périodes (noir-blanc) par itrn (Per/mm), c'est-à-dire 0,5 à 1 Per/mm par rapport à 4 à 8 Per/mm de la prise de vue normale, est limitée à des valeurs relativement faibles.The scanning time (10 seconds) of the area to be examined is comparatively long compared to normal shots (ms range). Another disadvantage is that the spoke tube
X is very heavily loaded due to the long scanning time and, in fact, that due to the time which is necessary for the shooting, motion blur or kinetic blur can appear in the image. In addition, the local resolution which must be given in periods (black-white) by itrn (Per / mm), that is to say 0.5 to 1 Per / mm compared to 4 to 8 Per / mm of normal shooting is limited to relatively low values.

Dans le second procédé, qui consiste dans l'illumination d'un écran phosphorescent, intervient, selon le procédé connu par la publication de la demande de brevet ci-dessus, une perte de luminosité importante entre l'écran luminescent et un système d'enregistrement qui lui est relié, et qui, par exemple, peut être constitué par un multiplicateur d'électrons. In the second method, which consists in the illumination of a phosphorescent screen, there occurs, according to the method known by the publication of the above patent application, a significant loss of brightness between the luminescent screen and a system of record which is linked to it, and which, for example, can be constituted by an electron multiplier.

Ceci conduit à un bruit élevé, étant donné que peu de photons par quantum de rayons X sont absorbés à l'entrée du multiplicateur d'électrons si l'on ne déplace ni l'écran luminescent ni le multiplicateur d'électrons et si l'on déplace le faisceau de balayage. Si l'on rapproche très fortement le photomultiplicateur de l'écran luminescent, il faut le déplacer ou déplacer le multiplicateur d'électrons, car, dans le cas contraire, l'angle spatial entre l'élément émetteur et le multiplicateur d'électrons devient très fortement dépendant de l'emplacement, alors que le signal subit un vignettage. Il serait avantageux de déplacer l'écran luminescent. A cet effet, il pourrait être placé sur un tambour qui est entraîné en rotation et qui est déplacé en même temps en direction axiale.Mais, cela conduit à l'inconvénient qui réside dans le fait qu'une partie considérable du signal est perdue et que, de plus, des moyens mécaniques importants sont nécessaires.This leads to high noise, since few photons per quantum of X-rays are absorbed at the input of the electron multiplier if neither the luminescent screen nor the electron multiplier is moved and if the the scanning beam is moved. If the photomultiplier is brought very close to the luminescent screen, it must be moved or the electron multiplier must be moved, because, otherwise, the spatial angle between the emitting element and the electron multiplier becomes very strongly dependent on the location, while the signal undergoes vignetting. It would be advantageous to move the luminescent screen. For this purpose it could be placed on a drum which is rotated and which is moved at the same time in an axial direction, but this leads to the disadvantage which resides in the fact that a considerable part of the signal is lost and that, moreover, significant mechanical means are necessary.

L'invention a pour objet d'indiquer, dans le cadre d'un convertisseur tel que rappelé en tête du présent mémoire, qui soit simple et qui permette un rendement élevé en signaux. Ce problème est résolu grâce au fait que l'écran phosphorescent porte contre une couche à semiconduction photoélectrique sensible à la lumière phosphorescente, que ce semiconducteur photoélectrique se situe entre deux électrodes et que cette disposition par couches associée à l'écran est accessible, au moins sur un côté, à un faisceau de balayage par illumination. The object of the invention is to indicate, in the context of a converter as mentioned at the beginning of this memo, that it is simple and which allows high signal efficiency. This problem is solved by the fact that the phosphorescent screen bears against a photoelectric semiconductor layer sensitive to phosphorescent light, that this photoelectric semiconductor is located between two electrodes and that this layered arrangement associated with the screen is accessible, at least on one side, to an illumination scanning beam.

Suivant une première forme de réalisation, une électrode qui porte contre la couche luminescente est transparente pour la lumière de balayage. According to a first embodiment, an electrode which bears against the luminescent layer is transparent to the scanning light.

Avantageusement, la couche semiconductrice de même que l'électrode qui porte contre sa face extérieure est transparente pour la lumière de balayage. Advantageously, the semiconductor layer as well as the electrode which bears against its outer face is transparent for the scanning light.

Suivant une autre variante, il est prévu, comme disposition par couches du générateur de rayons d'illumination, comportant l'écran luminescent, une rangée de diodes luminescentes. According to another variant, there is provided, as a layered arrangement of the illumination ray generator, comprising the luminescent screen, a row of luminescent diodes.

Grâce à la mise en oeuvre d'une disposition qui est constituée par une électrode transparente aux rayons X, par une couche Rôntgen-phosphorescente déposée sur cette dernière, c' est-à-dire d'une couche qui mémorise des électrons photoniques lors d'une irradiation par rayons X et par une couche à semiconduction photoélectrique déposée sur cette dernière et qui est sensible à la lumière phosphorescente, de même que par une électrode montée sur cette dernière couche, alors qu'au moins une électrode et, e#rentuelle- ment, une couche semiconductrice supplémentaire sont transparentes à une lumière agissant dans le sens de l'illumination sur la couche phosphorescente, on obtient un agencement dans lequel on ne perd pas de lumière luminescente du fait d'une distance entre le dispositif de prise de vue et la couche luminescente, car la couche semiconductrice porte directement sur la couche phosphorescente. Par ailleurs, 1 'associa- tion est simple et sûre, car elle peut déjà être obtenue par de simplesdépôtssuccessifs.Comme matériau pour la couche de mémorisation, on peut utiliser du fluorochlorure de baryum (BaF, Cl : Eu) qui est activé avec de l'Europium. Le semiconducteur photoélectrique peut être choisi dans le groupe des semiconducteurs organiques. Egalement des oxydes, des sulfures, des séléniures de zinc et d'arsenic sont utilisables de même que le silicium et l'arséniure de gallium. Thanks to the implementation of an arrangement which is constituted by an electrode transparent to X-rays, by a Rntnt-phosphorescent layer deposited on the latter, that is to say a layer which stores photonic electrons during '' X-ray irradiation and a photoelectric semiconductor layer deposited on the latter and which is sensitive to phosphorescent light, as well as by an electrode mounted on this last layer, while at least one electrode and, e # costuelle - ment, an additional semiconductor layer are transparent to a light acting in the direction of illumination on the phosphorescent layer, an arrangement is obtained in which no luminescent light is lost due to a distance between the pickup device view and the luminescent layer, because the semiconductor layer bears directly on the phosphorescent layer. Furthermore, the combination is simple and safe, since it can already be obtained by simple successive deposits. As a material for the storage layer, barium fluorochloride (BaF, Cl: Eu) can be used which is activated with the Europium. The photoelectric semiconductor can be chosen from the group of organic semiconductors. Also oxides, sulfides, zinc selenides and arsenic can be used as well as silicon and gallium arsenide.

AlorS que la couche de mémorisation doit avoir une épaisseur de quelques 100 pm pour une conversion suffisante des rayons X, la couche semiconductrice n'a besoin que d'absorber de la lumière et, à cet effet, son épaisseur doit être de 10 à 20 vm. While the storage layer must have a thickness of some 100 μm for sufficient X-ray conversion, the semiconductor layer need only absorb light and, for this purpose, its thickness must be from 10 to 20 vm.

La restitution d'une image radiologique mémorisée dans la couche phosphorescente peut être réalisée à peu près de telle façon que l'écran soit combiné avec un semiconducteur photoélectrique transparent à un rayon infrarouge, par exemple en faisant en sorte que la substance luminescente soit sédimentée avec un liant sur le photoconducteur plan. Cette combinaison est ensuite, après mémorisation de l'image, balayée à l'aide d'un rayon laser. Au niveau des électrodes, on peut alors prélever le train de signaux d'image qui résulte du balayage. Sa visualisation peut avoir lieu dans un dispositif de R#ntgen-télé- vision connu. The restoring of a radiological image stored in the phosphorescent layer can be carried out roughly in such a way that the screen is combined with a photoelectric semiconductor transparent to an infrared ray, for example by ensuring that the luminescent substance is sedimented with a binder on the planar photoconductor. This combination is then, after memorizing the image, scanned using a laser beam. At the level of the electrodes, it is then possible to take the train of image signals which results from the scanning. Its visualization can take place in a known R # ntgen-television device.

Comme substances d'illumination, on peut utiliser, en plus d'un dispositif de balayage au laser, une rangée de diodes luminescentes, appropriée pour le balayage, et dont les diodes luminescentes sont successivement commutées dans leur état permettant le balayage. L'électrode transparente qui est prévue sur le semiconducteur photoélectrique peut également être subdivisée en éléments multiples, par exemple en bandes, si la capacité de ce photoconducteur est importante au point qu'un bruit supplémentaire apparaît. As illumination substances, it is possible to use, in addition to a laser scanning device, a row of light-emitting diodes, suitable for scanning, the light-emitting diodes of which are successively switched to their scanning state. The transparent electrode which is provided on the photoelectric semiconductor can also be subdivided into multiple elements, for example in strips, if the capacity of this photoconductor is so great that additional noise appears.

A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé des exemples d'exécution de l'objet de l'invention. By way of example, there have been described below and shown in the appended drawing examples of execution of the object of the invention.

Dans la figure 1 on a représenté schématiquement une vue d'ensemble d'un dispositif conforme à l'invention, et
dans la figure 2 on a représenté une disposition par couches, dans laquelle le balayage a lieu à l'aide d'un dispositif à diodes luminescentes.In FIG. 1 is shown schematically an overall view of a device according to the invention, and
in Figure 2 there is shown a layered arrangement, in which the scanning takes place using a light-emitting diode device.

Dans la figure 1, on a désigné par la référence 1 une source de rayons X représentée sous la forme d'un tube à rayons X, source de rayons X à partir de laquelle part un faisceau de rayons X 2 qui traverse un patient 3 pour incider ensuite sur une disposition par couches de prise de vue 4. Cette disposition par couches est constituée par une plaque de support 5, transparente aux rayons X, par une couche phosphorescente 6 déposée sur la précédente, et constituée par exemple par du fluorochlorure de baryum (BaF, Cl:Eu) activée à l'Europium et ayant une épaisseur de quelques 100 p, couche fluorescente 6 sur laquelle repose une couche semiconductrice 7 qui porte, sur ses deux côtés, des électrodes 8 et 9 transparentes à la lumière. A l'électrode 9 est en outre associé, à une certaine distance, un dispositif de balayage au laser 10. In FIG. 1, the reference 1 designates an X-ray source represented in the form of an X-ray tube, an X-ray source from which a beam of X-rays 2 passes through which passes through a patient 3 to then to incide on a layering arrangement of shooting 4. This layering arrangement is constituted by a support plate 5, transparent to X-rays, by a phosphorescent layer 6 deposited on the previous one, and constituted for example by barium fluorochloride (BaF, Cl: Eu) activated with Europium and having a thickness of some 100 p, fluorescent layer 6 on which rests a semiconductor layer 7 which carries, on its two sides, electrodes 8 and 9 transparent to light. In addition, a laser scanning device 10 is associated with the electrode 9.

Aux électrodes 8 et 9 sont reliés des conducteurs îîa et llb qui, par l'intermédiaire d'une résistance 12, sont reliés à une source de courant continu 13. Les conducteurs îîa et llb mènent, en outre, à un amplificateur 14 qui est relié à un dispositif de restitution de télévision, qui est symbolisé dans la figure, sous la forme d'un écran 15. To the electrodes 8 and 9 are connected conductors îîa and llb which, via a resistor 12, are connected to a direct current source 13. The conductors îîa and llb also lead to an amplifier 14 which is connected to a television playback device, which is symbolized in the figure, in the form of a screen 15.

A partir de la source 1, le corps du patient 3 est irradié à l'aide d'un faisceau de rayons X 2, et, dans la couche phosphorescente 6 est mémorisé un relief d'énergie qui correspond à la radiographie ainsi obtenue. Ensuite, et par l'intermédiaire des conducteurs lla et llb, la tension de la source de tension 13 est appliquée, en sorte que lors de l'illumination au moyen d'un faisceau 16 issu de la source 10 qui est guidé, en balayage, sur l'électrode 9 qui est transparente pour ce faisceau, un signal puisse être déduit dans les conducteurs îîa et Ilb, signal qui se forme grâce au fait que le faisceau 16 libère sous la forme d'une lumière, l'énergie qui est mémorisée dans la couche 6.Cette lumière produit alors à son tour, en concordance avec son intensité, dans la couche 7, une conductibilité électrique qui conduit au signal, en raison du champ électrique appliqué à partir de 13. Ce signal peut alors être visualisé sur l'écran 15, par l'intermédiaire d'un amplificateur 14, de la façon connue dans les dispositifs de télévision. Dans ce dispositif de télévision, qui est désigné dans la figure 1 par la référence 17, on peut en outre prévoir des moyens connus, non représentés dans leur détail, pour une modification de la luminosite, du contraste, etc., en vue de provoquer une adaptation correspondante de l'image à des conditions préalables déterminées. From the source 1, the patient's body 3 is irradiated using an X-ray beam 2, and, in the phosphorescent layer 6, an energy relief is memorized which corresponds to the radiography thus obtained. Then, and via the conductors 11a and 11b, the voltage of the voltage source 13 is applied, so that during the illumination by means of a beam 16 from the source 10 which is guided, in scanning , on the electrode 9 which is transparent for this beam, a signal can be deduced in the conductors îîa and Ilb, signal which is formed thanks to the fact that the beam 16 releases in the form of light, the energy which is memorized in layer 6.This light then produces in turn, in accordance with its intensity, in layer 7, an electrical conductivity which leads to the signal, due to the electric field applied from 13. This signal can then be viewed on the screen 15, via an amplifier 14, in the manner known in television devices. In this television device, which is designated in FIG. 1 by the reference 17, it is also possible to provide known means, not shown in detail, for a modification of the brightness, of the contrast, etc., in order to cause a corresponding adaptation of the image to specific preconditions.

Dans la figure 2, on a associé à la disposition par couches, à la place de la source lumineuse de balayage 10, une rangée de diodes luminescentes 20 dont les diodes luminescentes individuelles 21 sont attaquées par un générateur d'attaque 23, et par l'intermédiaire de deux systèmes d'électrodes en forme de bandes 22, en vue de leur branchement successif dans leur état de balayage. Pour le reste, le mode de fonctionnement correspond à celui de la figure 1. In FIG. 2, there has been associated with the layering, in place of the scanning light source 10, a row of light-emitting diodes 20 of which the individual light-emitting diodes 21 are driven by a drive generator 23, and by l 'Intermediate two electrode systems in the form of strips 22, for their successive connection in their scanning state. For the rest, the operating mode corresponds to that of FIG. 1.

Claims

1. Radiological image converter with a phosphorescent radiological screen, with which means for scanning illumination are associated, as well as a device for converting the train of image signals thus obtained into a visible image, characterized by the fact that the phosphorescent screen bears against a photoelectric semiconductor layer sensitive to phosphorescent light, that this photoelectric semiconductor is located between two electrodes and that this layered arrangement associated with the screen is accessible, at least on one side, to a beam of scanning by illumination.

2. X-ray image converter according to claim 1, characterized in that the electrode which bears against the luminescent layer is transparent to the scanning light.

3. X-ray image converter according to claim 1, characterized in that the semiconductor layer, as well as the electrode which bears against its outer face, is transparent to the scanning light.

4. X-ray image converter according to claim 1, characterized in that there is provided, as a layered arrangement of the illumination ray generator, comprising the luminescent screen, a row of luminescent diodes.