JP2006251690A - Imaging plate, radiological image information recording and reading device using the same, and radiological image information reading method - Google Patents

Imaging plate, radiological image information recording and reading device using the same, and radiological image information reading method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem of low spatial resolution phenomenon and fading (color fading) phenomenon in conventional BaFBr: Eu<SP>2+</SP>based imaging plates. <P>SOLUTION: The imaging plate has a fluorescent layer consisting of crystals or a thin film of lithium fluoride, or consisting of crystals or a thin film obtained by doping lithium fluoride with magnesium ions. The radiological image information recording and reading device, and the radiological image information reading method use this imaging plate. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、イメージングプレート並びにそれを用いた放射線画像情報記録読取装置及び放射線画像情報読取方法に関する。   The present invention relates to an imaging plate, a radiation image information recording / reading apparatus using the imaging plate, and a radiation image information reading method.

近年、例えば、X線回折像等の放射線画像を記録する手段として、従来の写真法に比較してそのダイナミックレンジを大きく取れ、また、読み取った画像のコンピュータ解析も容易である等の利点を有することから、所謂イメージングプレートが用いられるようになった。   In recent years, for example, as a means for recording a radiographic image such as an X-ray diffraction image, the dynamic range can be increased compared to conventional photographic methods, and the computer analysis of the read image is easy. Therefore, so-called imaging plates have been used.

このイメージングプレートは、放射線を吸収・蓄積するとともにその後に励起光が照射されると蓄積した放射線の強弱に応じて発光して記録を消去する性質を有する蛍光体層を表面に備え、該蛍光体層に放射線画像を潜像として記録するようにしたものである。   This imaging plate has a phosphor layer on the surface that absorbs and accumulates radiation, and emits light according to the intensity of the accumulated radiation and erases the recording when irradiated with excitation light thereafter. A radiographic image is recorded as a latent image on the layer.

このイメージングプレートに記録された放射線画像は、放射線画像情報記録読取装置によって読み取られてコンピュータ解析等に供される。この放射線画像情報記録読取装置は、イメージングプレートの蛍光体層の各点を走査しながら励起光を照射し、この照射によって各点で生じた発光光を検出するものである。   The radiographic image recorded on the imaging plate is read by a radiographic image information recording / reading apparatus and used for computer analysis or the like. This radiation image information recording / reading apparatus irradiates excitation light while scanning each point of the phosphor layer of the imaging plate, and detects emitted light generated at each point by this irradiation.

従来、イメージングプレートの蛍光体層にはBaFBr:Eu2+、BaFBr0.850.15:Eu2+等のBaFBr:Eu2+系の輝尽発光蛍光体が用いられており、医療はもとより、バイオサイエンス、考古学、非破壊検査、計測、分析等、広範囲な応用分野で利用されている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, the phosphor layer of the imaging plate BaFBr: Eu 2+, BaFBr 0.85 I 0.15: Eu 2+ or the like of the BaFBr: Eu 2+ based photostimulated luminescence phosphor is used and medical, as well as bio It is used in a wide range of application fields such as science, archeology, nondestructive inspection, measurement and analysis (for example, Patent Document 1).

BaFBr:Eu2+系の輝尽発光蛍光体を用いたイメージングプレートは、従来のX線フィルムと比較すれば、ダイナミックレンジ、バックグラウンドノイズ、検出量子効率等数多くの利点を有し、特に、デジタル量として画像を扱えることで、コンピュータの急速な普及とともに加速度的な進展を示した。 An imaging plate using a BaFBr: Eu 2+ -based photostimulable phosphor has many advantages such as dynamic range, background noise, and detection quantum efficiency compared to conventional X-ray films. As the computer can handle images, it has shown rapid progress with the rapid spread of computers.

一般に、イメージングプレートを用いた放射線像の記録・読み取り・消去・再利用の一連のサイクルを図1に示す。イメージングプレートは、粒径5μm程度のBaFBr:Eu2+系輝尽発光蛍光体の微結晶とバインダーを混ぜた蛍光体層(150μm)はポリエステルフィルム支持体(250μm)上に一様に塗布され、表面保護層(10μm)が取り付けられている(図2)。全体のイメージングプレートの厚さは0.5mm程度のフレキシブルなシート状物である。 In general, a series of cycles of recording, reading, erasing and reusing a radiation image using an imaging plate is shown in FIG. In the imaging plate, a phosphor layer (150 μm) in which fine crystals of BaFBr: Eu 2+ -based stimulable phosphor having a particle diameter of about 5 μm and a binder are mixed is uniformly coated on a polyester film support (250 μm) A protective layer (10 μm) is attached (FIG. 2). The entire imaging plate is a flexible sheet having a thickness of about 0.5 mm.

先ず、X線照射によって生じた電子は、蛍光体中の格子欠陥(Fセンター)と呼ばれる準安定状態に捕獲され、X線照射線量に対応した濃度分布として吸収帯を形成する。次に、集光したレーザ光でイメージングプレート上を走査すると、前記格子欠陥に捕獲された電子は、伝導帯及びBaFBr中にドープされているEu2+不純物の励起状態を経由して、正孔と再結合しそのエネルギーを失う。この時に、そのエネルギー差に相当する光を蛍光として放出する。このように、長い波長で格子欠陥の吸収帯を励起してEu2+の遷移に相当する短い波長の光を放出する過程を輝尽発光(PSL)と呼んでいる。この蛍光をデジタル量に変換して時系列でコンピュータに取り込み、コンピュータ中で元の像を再現する。最後に、使用済みのイメージングプレートは消去用光源を照射することにより、完全に使用前の状態となり、再利用が可能となる。これが、現在用いられているBaFBr:Eu2+系輝尽発光蛍光体を用いたイメージングプレートを用いた測定原理である。 First, electrons generated by X-ray irradiation are captured in a metastable state called a lattice defect (F center) in the phosphor, and an absorption band is formed as a concentration distribution corresponding to the X-ray irradiation dose. Next, when the imaging plate is scanned with the focused laser beam, the electrons trapped in the lattice defects pass through the conduction band and the excited state of Eu 2+ impurities doped in BaFBr, and the holes. Recombine and lose its energy. At this time, light corresponding to the energy difference is emitted as fluorescence. The process of exciting the lattice defect absorption band with a long wavelength and emitting light with a short wavelength corresponding to the Eu 2+ transition is called stimulated light emission (PSL). This fluorescence is converted into a digital quantity and taken into a computer in time series, and the original image is reproduced in the computer. Finally, the used imaging plate is completely in a state before use by irradiating an erasing light source, and can be reused. This is a measurement principle using an imaging plate using a BaFBr: Eu 2+ -based stimulable phosphor currently used.

前記のプロセスでBaFBr:Eu2+系輝尽発光蛍光体を用いたイメージングプレートは再利用されている。この方式の問題点は輝尽発光蛍光体層が、粒径5μm程度のBaFBr:Eu2+系輝尽発光蛍光体の微結晶とバインダーを混ぜて支持体上に塗布されているため、画像読み出し時においてレーザビーム走査により蛍光体層での微結晶とバインダーの屈折率の相違による散乱・拡散等が生じる。これは、画像のコントラストの低下を引き起こし、空間分解能を低下させる要因になっている。 The imaging plate using the BaFBr: Eu 2+ based photostimulable phosphor in the above process is reused. The problem with this method is that the photostimulable phosphor layer is coated on the support with a mixture of fine crystals of BaFBr: Eu 2+ based stimulable phosphor having a particle size of about 5 μm and a binder. In the laser beam scanning, scattering / diffusion or the like occurs due to the difference in refractive index between the microcrystal and the binder in the phosphor layer. This causes a decrease in the contrast of the image, and is a factor that decreases the spatial resolution.

BaFBr:Eu2+系のイメージングプレートの低い空間分解能は、マンモグラフィ(乳房診断)のような高い空間分解能が必要となる分野では深刻な問題である。マンモグラフィでの早期癌発見の確率を高めるためには、BaFBr:Eu2+系のイメージングプレートでの空間分解能(約25μm)では不十分であるため、結局、他の性能が格段に落ちるが、イメージングプレートより分解能の点で優れた特性を示す従来のアナログ的X線フィルムに依存しているのが現状である。更に、マンモグラフィ撮影での乳房への被曝は、1枚撮影毎に1〜3mGy(ミリグレイ)であり、被曝線量の大幅な軽減を可能にするためには、より高感度で、1μm以下の高い空間分解能と、無視できるフェーディング現象を解決する新たな提案が必要となる。 The low spatial resolution of the BaFBr: Eu 2+ imaging plate is a serious problem in fields requiring high spatial resolution, such as mammography (breast diagnosis). In order to increase the probability of early cancer detection by mammography, the spatial resolution (about 25 μm) with the BaFBr: Eu 2+ imaging plate is insufficient, so that the other performances are significantly reduced. The current situation depends on conventional analog X-ray films that exhibit superior characteristics in terms of resolution. Furthermore, exposure to the breast in mammography imaging is 1 to 3 mGy (milli gray) for each imaging, and in order to greatly reduce the exposure dose, higher sensitivity and a high space of 1 μm or less New proposals are needed to resolve resolution and negligible fading phenomena.

特公平6−14233号公報Japanese Examined Patent Publication No. 6-14233

本発明は、従来のBaFBr:Eu2+系のイメージングプレートにおける低い空間分解能及びフェーディング(退色)現象を解決することを課題とする。 An object of the present invention is to solve the low spatial resolution and fading (fading) phenomenon in a conventional BaFBr: Eu 2+ imaging plate.

本発明は以下の発明を包含する。
(1)フッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜からなる蛍光体層を有するイメージングプレート。
(2)支持体上に前記蛍光体層を設けてなる前記(1)に記載のイメージングプレート。
(3)前記蛍光体層上に表面保護層を設けてなる前記(2)に記載のイメージングプレート。
(4)前記(1)〜(3)のいずれかに記載のイメージングプレート、該イメージングプレートの一方の面側に設置された放射線源を有し、該放射線源から該イメージングプレートに被写体を通して放射線を照射することにより、該イメージングプレート上に該被写体の放射線透過画像を蓄積記録する画像記録部、前記放射線画像が蓄積記録されたイメージングプレートを走査する励起光を発する励起光源と、該励起光により走査されたイメージングプレートから発せられた蛍光を読み取って画像信号を得る光電読取手段とを有し、前記イメージングプレートの他方の面側に設置された画像読取部、及び該画像読取部において画像読取が行われた後のイメージングプレートに画像記録がなされるのに先行して該イメージングプレート上の残存放射線エネルギーを放出させる消去手段からなることを特徴とする放射線画像情報記録読取装置。
(5)前記(4)に記載の放射線画像情報記録読取装置を用いて放射線画像情報を読み取る方法において、放射線の照射によりフッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜に形成されるF及び/又はF センターの吸収帯をレーザで走査することにより、イメージングプレートから発せられた蛍光を読み取ることを特徴とする放射線画像情報読取方法。
The present invention includes the following inventions.
(1) An imaging plate having a phosphor layer composed of a crystal or thin film of lithium fluoride or a crystal or thin film formed by doping lithium fluoride with magnesium ions.
(2) The imaging plate according to (1), wherein the phosphor layer is provided on a support.
(3) The imaging plate according to (2), wherein a surface protective layer is provided on the phosphor layer.
(4) The imaging plate according to any one of (1) to (3), a radiation source installed on one surface side of the imaging plate, and radiation passing through the subject from the radiation source to the imaging plate An image recording unit that accumulates and records a radiation transmission image of the subject on the imaging plate by irradiation, an excitation light source that emits excitation light that scans the imaging plate on which the radiation image is accumulated and recorded, and scanning by the excitation light Photoelectric reading means for reading the fluorescence emitted from the imaging plate and obtaining an image signal, and an image reading unit installed on the other surface side of the imaging plate, and image reading is performed in the image reading unit. Remaining on the imaging plate prior to image recording on the imaging plate Radiation image information recording and reading apparatus, comprising the erasing means to release the ray energy.
(5) In the method of reading radiographic image information using the radiographic image information recording / reading apparatus according to (4), a lithium fluoride crystal or thin film, or lithium fluoride is doped with magnesium ions by irradiation with radiation. A radiation image information reading method comprising: reading fluorescence emitted from an imaging plate by scanning an absorption band of F 2 and / or F 3 + center formed in a crystal or a thin film with a laser.

本発明によれば、高い空間分解能を有するとともに、フェーデイング(退色)現象が大幅に改善された放射線画像情報記録読取技術を提供することができる。本発明は、特に、マンモグラフィ(乳房診断)のような高い空間分解能を必要とする分野で有用である。   According to the present invention, it is possible to provide a radiographic image information recording / reading technique that has a high spatial resolution and has greatly improved fading (fading) phenomenon. The present invention is particularly useful in fields requiring high spatial resolution such as mammography (breast diagnosis).

本発明のイメージングプレートは、蛍光体層の材料として、フッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜を用いることを特徴とする。   The imaging plate of the present invention is characterized by using a crystal or thin film of lithium fluoride or a crystal or thin film obtained by doping lithium fluoride with magnesium ions as the material of the phosphor layer.

BaFBr:Eu2+結晶は正方晶系に属し、層状構造となっている(図3)。もちろん、PSL現象を利用するため、BaサイトにEu2+が適当な濃度で置換されている。一方、本発明に用いるフッ化リチウム結晶は、図4に示すように、非常に単純な等軸晶系の岩塩型に属する。また、本発明に用いるフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶は、2価のマグネシウムイオンが1価のリチウムイオンサイトに置換して入り、いわゆる、不純物−カチオン空孔のペアあるいはアニオン空孔を形成するような構造となる。 BaFBr: Eu 2+ crystals belong to the tetragonal system and have a layered structure (FIG. 3). Of course, in order to use the PSL phenomenon, Eu 2+ is substituted at an appropriate concentration on the Ba site. On the other hand, the lithium fluoride crystal used in the present invention belongs to a very simple equiaxed rock salt type as shown in FIG. In addition, the crystal formed by doping magnesium fluoride with lithium fluoride used in the present invention enters a monovalent lithium ion site by replacing divalent magnesium ions, so-called impurity-cation vacancy pairs or anion vacancies. The structure forms a hole.

フッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープすることにより、イメージングプレートの感度が向上する。フッ化リチウムにドープするマグネシウムイオン量は、好ましくは10〜150wtppm、更に好ましくは70〜100wtppmである。フッ化リチウムへのマグネシウムイオンのドーピングは、フッ化リチウムの粉末にフッ化マグネシウム(MgF)の粉末を適量結晶成長前のるつぼに仕込むことにより行うことができる。 By doping magnesium fluoride with lithium fluoride, the sensitivity of the imaging plate is improved. The amount of magnesium ions doped into lithium fluoride is preferably 10 to 150 wtppm, more preferably 70 to 100 wtppm. The doping of magnesium ions into lithium fluoride can be performed by charging an appropriate amount of magnesium fluoride (MgF 2 ) powder into a crucible before crystal growth.

本発明のイメージングプレートに用いる支持体支持体としては各種高分子材料が用いられる。特に情報記録材料としての取り扱い上可撓性のあるシートあるいはウェブに加工できるものが好適であり、この点からセルロースアセテートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、トリアセテートフィルム、ポリカーボネートフィルム等のプラスチックフィルムが好ましい。   Various polymer materials are used as the support used in the imaging plate of the present invention. In particular, a material that can be processed into a flexible sheet or web for handling as an information recording material is suitable. From this point, a cellulose acetate film, a polyester film, a polyethylene terephthalate film, a polyethylene naphthalate film, a polyamide film, a polyimide film, A plastic film such as a triacetate film or a polycarbonate film is preferred.

また、これら支持体の層厚は用いる支持体の材質等によって異なるが、一般的には80〜1000μmであり、取り扱い上の点から、更に好ましくは80〜500μmである。これらの支持体の表面は滑面であってもよいし、蛍光体層との接着性を向上させる目的でマット面としてもよい。更に、これら支持体は、蛍光体層との接着性を向上させる目的で蛍光体層が設けられる面に下引層を設けてもよい。   The layer thickness of these supports varies depending on the material of the support used, but is generally 80 to 1000 μm, and more preferably 80 to 500 μm from the viewpoint of handling. The surface of these supports may be a smooth surface, or may be a mat surface for the purpose of improving the adhesion to the phosphor layer. Further, these supports may be provided with an undercoat layer on the surface on which the phosphor layer is provided for the purpose of improving the adhesion to the phosphor layer.

蛍光体層上に設けられる表面保護層としては、ASTMD−1003に記載の方法により測定したヘイズ率が、5%以上60%未満の励起光吸収層を備えたポリエステルフィルム、ポリメタクリレートフィルム、ニトロセルロースフィルム、セルロースアセテートフィルム等が使用できるが、ポリエチレンテレフタレートフィルムやポリエチレンナフタレートフィルム等の延伸加工されたフィルムが、透明性、強さの面で好ましく、更には、これらのポリエチレンテレフタレートフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルム上に金属酸化物、窒化珪素などの薄膜を蒸着した蒸着フィルムが防湿性の面からより好ましい。   As the surface protective layer provided on the phosphor layer, a polyester film, a polymethacrylate film, a nitrocellulose having an excitation light absorbing layer having a haze ratio measured by the method described in ASTM D-1003 of 5% or more and less than 60% Films, cellulose acetate films and the like can be used, but stretched films such as polyethylene terephthalate films and polyethylene naphthalate films are preferable in terms of transparency and strength. Furthermore, these polyethylene terephthalate films and polyethylene terephthalate films are preferred. From the viewpoint of moisture resistance, a vapor deposition film in which a thin film of metal oxide, silicon nitride or the like is vapor-deposited is more preferable.

表面保護層で用いるフィルムのヘイズ率は、使用する樹脂フィルムのヘイズ率を選択することで容易に調整でき、また任意のヘイズ率を有する樹脂フィルムは工業的に容易に入手することができる。   The haze ratio of the film used in the surface protective layer can be easily adjusted by selecting the haze ratio of the resin film to be used, and a resin film having an arbitrary haze ratio can be easily obtained industrially.

本発明の放射線画像情報記録読取装置は、前記イメージングプレート、該イメージングプレートの一方の面側に設置された放射線源を有し、該放射線源から該イメージングプレートに被写体を通して放射線を照射することにより、該イメージングプレート上に該被写体の放射線透過画像を蓄積記録する画像記録部、前記放射線画像が蓄積記録されたイメージングプレートを走査する励起光を発する励起光源と、該励起光により走査されたイメージングプレートから発せられた蛍光を読み取って画像信号を得る光電読取手段とを有し、前記イメージングプレートの他方の面側に設置された画像読取部、及び該画像読取部において画像読取が行われた後のイメージングプレートに画像記録がなされるのに先行して該イメージングプレート上の残存放射線エネルギーを放出させる消去手段からなることを特徴とする。   The radiographic image information recording / reading apparatus of the present invention has the radiation source installed on one side of the imaging plate and the imaging plate, and irradiates the imaging plate with radiation from the radiation source through the subject. An image recording unit for accumulating and recording a radiation transmission image of the subject on the imaging plate, an excitation light source for emitting excitation light for scanning the imaging plate on which the radiation image is accumulated and recorded, and an imaging plate scanned by the excitation light An image reading unit installed on the other surface side of the imaging plate, and imaging after image reading is performed in the image reading unit. Remaining on the imaging plate prior to image recording on the plate Characterized by comprising the erasing means to release the ray energy.

本発明の装置は、読取操作及びその後の消去までを行うものであるが、読取操作により得られた画像信号は、一旦磁気テープ、磁気ディスク等の記憶媒体に記憶させてもよいし、CRT等のディスプレイに表示させて直ちに観察してもよいし、ハードコピーにして永久記録するようにしてもよい。このための再生装置は、前記装置に直接接合してもよいし、一旦記憶装置を介して、離れたところで再生するようにしてもよいし、或いは離れた場所に置いて、無線で信号を受けて、再生するようにしてもよい。このようにすれば、例えば移動車で撮影した画像を病院の受信再生機で再生し、専門医がこれを観察して診断結果を無線で移動車に報告するというようなことも可能になる。前記のような構成を有する本発明の放射線画像情報記録読取装置においては、放射線画像を記録するイメージングプレートは装置内において記録、読取り、消去が行われて繰り返し使用されるから、ユーザがイメージングプレートを取り扱う必要は全くなく、イメージングプレートの取り扱いの煩雑さが解消されると共に該取り扱いによりイメージングプレートが損傷を受けるおそれもなく、また装置の操作及び移動も容易であり、実用上使い易い。   The apparatus of the present invention performs the reading operation and the subsequent erasing. The image signal obtained by the reading operation may be temporarily stored in a storage medium such as a magnetic tape or a magnetic disk, or may be a CRT or the like. It may be displayed on the display and immediately observed, or a hard copy may be recorded permanently. The playback device for this purpose may be directly joined to the device, or may be played once at a remote location via a storage device, or may be placed at a remote location and receive a signal wirelessly. And may be played back. In this way, for example, it is possible to reproduce an image taken with a mobile vehicle with a reception / reproduction device of a hospital, and a specialist can observe this and report a diagnosis result to the mobile vehicle wirelessly. In the radiographic image information recording / reading apparatus of the present invention having the above-described configuration, the imaging plate for recording the radiographic image is repeatedly used by being recorded, read and erased in the apparatus. The handling of the imaging plate is eliminated, the imaging plate is not damaged by the handling, the apparatus is easily operated and moved, and is easy to use in practice.

また、1枚のイメージングプレートを繰り返し使用するものであるから、再生画像の画質が低下したら使用中のイメージングプレートを新しいものと交換すればよく、イメージングプレートの品質管理が極めて容易である。また、1枚のイメージングプレートを繰り返し使用するものであるから、イメージングプレート毎の特性のバラツキによる品質の不安定もなく、常に一定した画質の画像を得ることができる。   Also, since one imaging plate is used repeatedly, if the quality of the reproduced image is lowered, the imaging plate in use may be replaced with a new one, and the quality control of the imaging plate is extremely easy. In addition, since one imaging plate is repeatedly used, an image with a constant image quality can be obtained without instability of quality due to variations in characteristics of each imaging plate.

また、イメージングプレートは平板状であり、画像記録はこの平板状のイメージングプレートに対して行われるので、画像記録を歪のない状態で容易に高精度で行うことができる。   Further, since the imaging plate has a flat plate shape, and image recording is performed on the flat plate imaging plate, the image recording can be easily performed with high accuracy without distortion.

更に、1枚のイメージングプレートを繰り返し使用して記録を行えるので多数のイメージングプレートを用意することなく多数の連続撮影を容易に行うことができ、また前記のようにユーザがイメージングプレートを取り扱う必要がなく操作も簡単であり、しかも装置全体が極めてコンパクトであるので、例えばX線撮影車に乗せて遠隔地で集団検診を行う場合等において使用する装置として最適である。   Furthermore, since recording can be performed by repeatedly using one imaging plate, a large number of continuous photographing can be easily performed without preparing a large number of imaging plates, and the user needs to handle the imaging plate as described above. In addition, since the entire apparatus is extremely compact, it is optimal as an apparatus to be used, for example, when carrying out a mass examination in a remote place on an X-ray imaging vehicle.

本発明においては、イメージングプレートに放射線(X線、α線、β線、γ線、紫外線等)を照射すると、イメージングプレート中のフッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜にF及びF センターが形成されるので、F及び/又はF センターに起因する吸収帯をレーザで励起することにより、イメージングプレートから発せられた蛍光を読み取ればよい。 In the present invention, when the imaging plate is irradiated with radiation (X-rays, α rays, β rays, γ rays, ultraviolet rays, etc.), the lithium fluoride crystal or thin film in the imaging plate or lithium fluoride is doped with magnesium ions. Since the F 2 and F 3 + centers are formed in the crystal or thin film, the fluorescence emitted from the imaging plate is excited by exciting the absorption band caused by the F 2 and / or F 3 + centers with a laser. Read it.

本発明においては、励起光の波長領域と発光光(蛍光)の波長領域とが重複しないことがS/N比を向上させるために好ましく、このような関係を充足するように励起光源及び蛍光体を選択することが好ましい。本発明に用いるフッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜の発光光(蛍光)の波長は、通常、Fセンターを用いるとすれば、600〜750nmであるので、励起光は、400〜500nmの励起光源を選択することが好ましい。もちろん、最適な蛍光、励起波長は、それぞれ、そのピーク波長となる650nm及び450nm付近の光が好ましい。 In the present invention, it is preferable that the wavelength region of the excitation light and the wavelength region of the emitted light (fluorescence) do not overlap in order to improve the S / N ratio, and the excitation light source and the phosphor are satisfied so as to satisfy such a relationship. Is preferably selected. Wavelength of crystals or thin films of lithium fluoride used in the present invention, or by doping magnesium ions into lithium fluoride crystal or a thin film of a light-emitting light (fluorescence) is usually, if used F 2 Center, 600 Since it is 750 nm, it is preferable to select an excitation light source of 400 to 500 nm as the excitation light. Of course, the optimum fluorescence and excitation wavelengths are preferably light around 650 nm and 450 nm, which are the peak wavelengths, respectively.

以下、実施例をあげて本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to these examples.

[実施例1]イメージングプレートの製造
純粋な(不純物を含まない)LiFの粉末にMgFの粉末を適量加え、アルゴン雰囲気中や真空中で縦型炉を用いて引き上げるか、高出力のエキシマレーザ等をLiF粉末に照射し、熱的な蒸発法により、300℃程度に加熱した基板上にLiF薄膜として蒸着する。
[Example 1] Manufacture of an imaging plate An appropriate amount of MgF 2 powder is added to pure (impurity-free) LiF powder, and it is pulled up using a vertical furnace in an argon atmosphere or vacuum, or a high-power excimer laser Etc. are irradiated to a LiF powder and deposited as a LiF thin film on a substrate heated to about 300 ° C. by a thermal evaporation method.

[実施例2]
(1)図5に示した実験系を用いて、本発明のイメージングプレートとBaFBr:Eu2+系輝尽発光蛍光体を用いたイメージングプレートとの特性を比較した。
[Example 2]
(1) Using the experimental system shown in FIG. 5, the characteristics of the imaging plate of the present invention and an imaging plate using a BaFBr: Eu 2+ -based stimulable phosphor were compared.

試料として、実施例1で製造したMg不純物有・無のLiF結晶、BaFBr:Eu2+結晶、市販のイメージングプレート(BAS−UR)を用いた。これらに対する刺激光は、それぞれArレーザ(457nm)及びHe−Ne(632nm)レーザを用い、X−Y微動装置上の試料に集光した。蛍光(PL)(650nm)、輝尽発光(PSL)(390nm)強度は、フィルター付き光電子増倍管(R928)で検出後、増幅器、データ収集装置を介して、パソコンに取り込んだ。 As samples, the LiF crystals with and without Mg impurities produced in Example 1, BaFBr: Eu 2+ crystals, and a commercially available imaging plate (BAS-UR) were used. The stimulating light for these was condensed on the sample on the XY fine movement device using Ar + laser (457 nm) and He—Ne (632 nm) laser, respectively. The fluorescence (PL) (650 nm) and stimulated emission (PSL) (390 nm) intensities were detected by a photomultiplier tube with a filter (R928), and then taken into a personal computer through an amplifier and a data collection device.

前記の試料に室温でX線(35kV、25mA、試料までの距離125mm、15分)照射後、LiF結晶のF帯及びBaFBr:Eu2+結晶、市販のイメージングプレートのF(Br)帯にそれぞれ7.8W/mmAr+レーザ及び2.1W/mmHe−Neレーザを照射した時の規格化PL、PSL強度の連続刺激光(60分照射)に対する減衰曲線を図6に示す。 After irradiation of the sample at room temperature with X-rays (35 kV, 25 mA, distance to sample 125 mm, 15 minutes), LiF crystal F 2 band and BaFBr: Eu 2+ crystal, commercially available imaging plate F (Br ) band FIG. 6 shows attenuation curves for standardized PL and PSL intensity continuous stimulation light (60-minute irradiation) when irradiated with 7.8 W / mm 2 Ar + laser and 2.1 W / mm 2 He—Ne laser, respectively.

(2)フッ化リチウム結晶のF及びF センターから横成されている波長450nmの吸収帯に相当する波長450nmの光を照射すると、図7に示すように、非常に広い蛍光スペクトルを効率よく(100%)放出する。 (2) When irradiated with light having a wavelength of 450 nm corresponding to an absorption band having a wavelength of 450 nm that is laterally formed from the F 2 and F 3 + centers of the lithium fluoride crystal, as shown in FIG. Efficient (100%) release.

この蛍光スペクトルで530nmのピークはF センターによるものであり、650nmのピークはFセンターに起因するものである。図7において、#1、#2及び#3は、それぞれマグネシウムイオン量1wtppm、10wtppm及び100wtppmの場合を示す。マグネシウムイオンドープにより、結晶作成時に電荷補償のため、より多くの空孔が形成されるため、より大きな吸収帯の形成となり、その結果感度の高いイメージングプレートとなる。本発明は、このように放射線像の読み出しに、PSL過程を用いるのではなく、蛍光過程を用いるものであり、量子効率は非常に高く100%である。 In this fluorescence spectrum, the peak at 530 nm is attributed to the F 3 + center, and the peak at 650 nm is attributed to the F 2 center. In FIG. 7, # 1, # 2, and # 3 indicate cases where the magnesium ion amount is 1 wtppm, 10 wtppm, and 100 wtppm, respectively. With magnesium ion doping, more holes are formed for charge compensation at the time of crystal formation, resulting in the formation of a larger absorption band, resulting in a highly sensitive imaging plate. The present invention uses a fluorescence process instead of a PSL process for reading out a radiation image as described above, and has a very high quantum efficiency of 100%.

(3)図8に、X線照射時間(照射線量に比例)を変化させた時のフッ化リチウム結晶の各センターの吸収強度の変化を示す。Mは、本発明で着目しているF及びF センターを含む吸収帯に相当する。この図から、Mは直線的に変化していることが分かる。更に、図9は、X線を45分間室温でフッ化リチウム結晶に照射した後、暗所で保管し、その吸収強度の変化を記録したものである。他のセンターに比較して、本発明で着目しているF及びF センターはほとんど減衰しない、即ちフェーデイング現象を示さないことがわかる。 (3) FIG. 8 shows the change in absorption intensity at each center of the lithium fluoride crystal when the X-ray irradiation time (proportional to the irradiation dose) is changed. M corresponds to an absorption band including F 2 and F 3 + centers, which are focused in the present invention. From this figure, it can be seen that M changes linearly. Further, FIG. 9 is a graph in which changes in absorption intensity are recorded after irradiating lithium fluoride crystals with X-rays at room temperature for 45 minutes and then storing in a dark place. Compared to other centers, it can be seen that the F 2 and F 3 + centers of interest in the present invention are hardly attenuated, that is, do not exhibit a fading phenomenon.

また、図10からX線照射したフッ化リチウム結晶のF及びF センターの室温での蛍光寿命を堀場製NAES−1100で測定したところ、それぞれ16.8ns及び7.94nsと非常に早く、BaFBr:Eu2+結晶の0.8μsの1/100〜1/50程度である。この値は、大きな画像の読み出し時間の短縮に結びつくファクターである。 Further, from FIG. 10, the fluorescence lifetime at room temperature of the F 2 and F 3 + centers of the lithium fluoride crystal irradiated with X-rays was measured with a NAES-1100 manufactured by Horiba, which was 16.8 ns and 7.94 ns, respectively, very quickly. , BaFBr: Eu 2+ crystal, which is about 1/100 to 1/50 of 0.8 μs. This value is a factor that leads to shortening the readout time of a large image.

以上の実験結果から、本発明では、フッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜を用い、これにX線照射によって形成されるF及びF センター(好ましくは、より感度の高いFセンターを用いる)の吸収帯をレーザで走査することにより、その蛍光のデジタル量を時系列でコンピュータに取り込むことができる。これら一連の処理は、図1と同じサイクルとなるが、異なる点は読み出し時にPSLではなく効率のよいPLを用いることである。更に、この方式では、BaFBr:Eu2+系輝尽発光蛍光体のような微粒子を使用しないため、散乱等を極力除外でき、高い空間分解能で高感度な測定が達成できる。また、フッ化リチウム材料は化学的、物理的、光学的に非常に安定で優れた特性を持つことも優位である。 From the above experimental results, in the present invention, a crystal or thin film of lithium fluoride, or a crystal or thin film obtained by doping lithium fluoride with magnesium ions is used, and F 2 and F 3 are formed by X-ray irradiation on this. + Center (preferably, greater use of high F 2 Center sensitivity) by scanning the absorption band of the laser, can be incorporated into a computer in a time series digital amount of the fluorescence. A series of these processes is the same cycle as in FIG. 1 except that an efficient PL is used instead of PSL at the time of reading. Furthermore, in this method, since fine particles such as BaFBr: Eu 2+ -based stimulable phosphor are not used, scattering and the like can be excluded as much as possible, and high-sensitivity measurement with high spatial resolution can be achieved. It is also advantageous that lithium fluoride materials are very stable chemically and physically and optically and have excellent characteristics.

イメージングプレートを用いた放射線像の記録・読み取り・消去・再利用の一連のサイクルを示す図である。It is a figure which shows a series of cycles of recording / reading / erasing / reusing of a radiation image using an imaging plate. イメージングプレートの断面図である。It is sectional drawing of an imaging plate. BaFBr:Eu2+結晶の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of BaFBr: Eu2 + crystal | crystallization. フッ化リチウム結晶の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of a lithium fluoride crystal. 本発明のイメージングプレートとBaFBr:Eu2+系輝尽発光蛍光体を用いたイメージングプレートとの特性を比較するために実施例で用いた実験系を示す図である。It is a figure which shows the experimental system used in the Example in order to compare the characteristic of the imaging plate of this invention and the imaging plate using BaFBr: Eu2 + type | stimulation light emission fluorescent substance. PL(LiF結晶)及びPSL(BaFBr:Eu2+系イメージングプレート)の時間減衰特性を示す図である。It is a figure which shows the time decay characteristic of PL (LiF crystal) and PSL (BaFBr: Eu2 + type | system | group imaging plate). X線照射したフッ化リチウム結晶に450nm光を照射して得られた室温での蛍光スペクトルを示す図である。#1、#2及び#3は、それぞれマグネシウムイオン量1wtppm、10wtppm及び100wtppmの場合を示す。It is a figure which shows the fluorescence spectrum at room temperature obtained by irradiating 450 nm light to the X-ray irradiated lithium fluoride crystal. # 1, # 2 and # 3 indicate cases where the magnesium ion amount is 1 wtppm, 10 wtppm and 100 wtppm, respectively. X線照射時間(照射線量に比例)を変化させた時のフッ化リチウム結晶の各センターの吸収強度の変化を示す図である。Mは、本発明で着目しているF及びF センターを含む吸収帯に相当する。It is a figure which shows the change of the absorption intensity of each center of a lithium fluoride crystal when X-ray irradiation time (proportional to irradiation dose) is changed. M corresponds to an absorption band including F 2 and F 3 + centers, which are focused in the present invention. X線を45分間室温でフッ化リチウム結晶に照射した後のフッ化リチウム結晶の各センターの吸収強度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the absorption intensity of each center of a lithium fluoride crystal after irradiating a X-ray to a lithium fluoride crystal for 45 minutes at room temperature. X線照射したフッ化リチウム結晶のF及びF センターの室温での蛍光寿命を測定した結果を示す図である。Is a diagram showing a result of the fluorescence lifetime was measured at room temperature of F 2 and F 3 + centers of the X-ray irradiated lithium fluoride crystals.

Claims (5)

フッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜からなる蛍光体層を有するイメージングプレート。   An imaging plate having a phosphor layer composed of a crystal or thin film of lithium fluoride or a crystal or thin film formed by doping lithium fluoride with magnesium ions. 支持体上に前記蛍光体層を設けてなる請求項1記載のイメージングプレート。   The imaging plate according to claim 1, wherein the phosphor layer is provided on a support. 前記蛍光体層上に表面保護層を設けてなる請求項2記載のイメージングプレート。   The imaging plate according to claim 2, wherein a surface protective layer is provided on the phosphor layer. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のイメージングプレート、該イメージングプレートの一方の面側に設置された放射線源を有し、該放射線源から該イメージングプレートに被写体を通して放射線を照射することにより、該イメージングプレート上に該被写体の放射線透過画像を蓄積記録する画像記録部、前記放射線画像が蓄積記録されたイメージングプレートを走査する励起光を発する励起光源と、該励起光により走査されたイメージングプレートから発せられた蛍光を読み取って画像信号を得る光電読取手段とを有し、前記イメージングプレートの他方の面側に設置された画像読取部、及び該画像読取部において画像読取が行われた後のイメージングプレートに画像記録がなされるのに先行して該イメージングプレート上の残存放射線エネルギーを放出させる消去手段からなることを特徴とする放射線画像情報記録読取装置。   The imaging plate according to any one of claims 1 to 3, comprising a radiation source installed on one surface side of the imaging plate, and irradiating radiation from the radiation source to the imaging plate through a subject An image recording unit for accumulating and recording a radiation transmission image of the subject on the imaging plate, an excitation light source for emitting excitation light for scanning the imaging plate on which the radiation image is accumulated and recorded, and an imaging plate scanned by the excitation light Photoelectric reading means for reading the fluorescence emitted from the image reading unit to obtain an image signal, an image reading unit installed on the other surface side of the imaging plate, and after the image reading is performed in the image reading unit Prior to image recording on the imaging plate, residual radiation errors on the imaging plate are recorded. Radiation image information recording and reading apparatus, comprising the erasing means to release Energy. 請求項4記載の放射線画像情報記録読取装置を用いて放射線画像情報を読み取る方法において、放射線の照射によりフッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜に形成されるF及び/又はF センターの吸収帯をレーザで走査することにより、イメージングプレートから発せられた蛍光を読み取ることを特徴とする放射線画像情報読取方法。 5. A method of reading radiation image information using the radiation image information recording / reading apparatus according to claim 4, wherein the crystal is a lithium fluoride crystal or thin film, or a crystal or thin film obtained by doping lithium fluoride with magnesium ions. A radiographic image information reading method comprising: reading fluorescence emitted from an imaging plate by scanning a formed absorption band of F 2 and / or F 3 + center with a laser.
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