JPS62137600A - 放射線画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放射線画像記録装置に関し、特許こ高速読出し
が可能で、高い空間解像度を有する放射線画像記録装置
に関する。

〔従来の技術〕

従来、輝尽蛍光体を利用した放射線画像記録装置におい
ては１例えば、特開昭５５−１２４２９号公報に示され
ている如く、バリウム・フロライド系粉体をバインダー
で固めたイメージプレート（以下「工Ｐ」という）を利
用している。このようなＩＰでは励起レーザ光が蛍光体
層で散乱し、空間分解能の劣化を招くという問題がある
。これを解決する手段として、特開昭５５−１４６４４
７号公報に記載されている如く、白色粉体を混入してレ
ーザ光の拡散を防止する等の配慮が施こされる方法が提
案されている。しかし、この方法によればレーザ光が効
率良＜ＩＦ深部に到達しないため。

輝尽励起効率が低下するという別の問題が生ずる。

すなわち、空間分解能を向上させるとレーザ利用効率が
下がり、レーザ利用率を上げようとすると空間分解能が
低下するというトレードオフの関係がある。

これは、励起レーザ光が拡散される不透明輝尽蛍光膜特
有の現象であり、実用感度で、かつ、従来の増感紙−写
真フィルム系以上の高い空間分解能を有するＩＰはまだ
開発されていない、このような限界を有する（不透明）
粉体塗布膜を用いないＩＰの一例として、特開昭５９−
６０３００号公報に記載されている透明膜を用いるもの
がある。

このＩＰではレーザ光の膜内での散乱が少なくなり、前
記粉体塗布膜に比べて空間分解能の向上が期待される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上述の透明膜を用いるＩＰは、基板として光学
的に透明な材料を用いるため、励起レーザ光の殆んどは
ＩＰを透過してしまい、励起光の有効利用がなされてい
ないという問題がある。その結果、潜像を読出す際のレ
ーザパワーを大きくしたり、レーザ照射時間を長くする
等の配慮が必要である。また、このＩＰでは、輝尽光は
全立体角方向に拡がるので、効率的な輝尽光検出に困戴
が生ずるという問題もある。

本発明の目的は、従来のＩＰを用いる場合における上述
の如き問題を解消し、高い空間分解能を達成したまま、
レーザ利用効率、輝尽光検出効率を高めることにより、
検出信号を増大させることが可能な放射線画像記録装置
を提供すること、および、従来と等しいＳ／Ｎのまま、
レーザ照射時間、すなわち読出し時間を短縮することが
可能な放射線画像記録装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明においては、上記目的を達成するため、輝尽蛍光
体膜を用いた放射線画像記録装置が、励起光入射方向に
関して実質的に透明である輝尽蛍光膜を、少なくとも励
起光波長と検出光波長において光反射率の高い基板に密
着させて形成されているものである。

以下、本発明の原理と実施例を図面を用いて詳細に説明
する。

〔発明の実施例〕

本発明の詳細な説明する前に、本発明の原理を簡単に説
明しておく。

まず、ＩＰからの情報読出し方法の典型的な例を説明す
る。

ＩＰに記録された画像の読出しはレーザ光走査により行
われる。このとき用いられるレーザの出力は１例えば、
５〜３０ｍＷである。出力の上限はＨｅ−Ｎｅレーザの
如きガスレーザ、半導体レーザの最大出力値で決まる。

レーザビーム径は約１００μｍで、この値は空間分解能
としてほぼ５Ｑｐ／ｍｍを保証する。−絵素当りのレー
ザ照射時間は１０〜１００μｓ程度である。レーザ照射
時間は一画像の読込み時間を決定する０例えば、１００
ＯＸ１００Ｏ絵素の画像を、−絵素１０μＳの速さで読
めば画像全体を読込むには１０秒かかることになる。

さて、輝尽蛍光体に照射される読出し用レーザ光の光量
Ｐは、レーザ照射強度をり、−絵素当りの照射時間をｔ
とすれば。

Ｐ＝ＬＸｔ　　　　　　　　　・・・・・・（１）で与
えられる。また、このときの輝尽蛍光の検出量Ｑは、 Ｑ＝Ｓ（Ｐ）Ｘρ　　　　　　・・・・・・（２）とな
る、ここで、５（ｐ）は輝尽蛍光体に励起光を照射した
ときに放出される輝尽光量を示し、ρは輝尽蛍光膜から
放出された輝尽光を検出する際の幾何学的（集光）効率
である。

５（ｐ）の−例として、第２図に７７Ｋに冷却したＣ３
ｌ（Ｎ、ｉ）蛍光体にＸ線を照射した後、７６０ｎｍの
光で励起したときの輝尽光量を示した。この図から明ら
かな如く、読出し率９０％までは輝尽光量が励起光量Ｐ
に強く依存している。特に、読出し率６０％以下では。

Ｓ　（Ｐ）ｃ５Ｐ　　　　　　　　　・−・・−・（３
）となる。このことから、高速読出しくｔが小さい）を
行うとＰが減り（（１）式による）、この結果として５
（ｐ）が減り（（３）式による）、検出光量が減少する
（（２）式による）。このように、読出しを高速化しよ
うとすると検出信号が小さくなり、Ｓ／Ｎの低下を招く
。

これを解決する方法として、レーザパワーＬの増大が挙
げられるが、これは先に述べた如くレーザの性能で決ま
ってしまう。一方、透明輝尽蛍光膜中では励起レーザ光
が拡散しないという特徴に着目した結果１反射率（η）
の高い基板上に透明輝尽蛍光膜を形成する方法が有効で
あることが見出された。

以下、この方法について詳細に説明する。

上記方法によれば、励起光量は直接蛍光体に照射される
分と１反射板に反射された後蛍光体層を再び通過する分
との和となるので。

ｐ＝ＬＸ　ｔ　ｘ（１＋　η）　　　　−（１）’とな
る。ここで、透明輝尽蛍光膜内でのレーザ光の拡散、吸
収は極めて小さいので無視している。

一方、光励起による輝尽発光自体も反射板で反射される
ので、検出幾何効率もρ（１＋η）となり。

検出輝尽光量は Ｑ＝Ｓ（Ｐ）Ｘρｘ（ｉ＋η）・・・・・（２）′と増
大する。

輝尽光が励起光量に強く依存する（３）式の条件下では
、（１）５式と（２）５式の効果が積の形で導入される
。すなわち、 Ｑｃ５ｔ、　ｘ　ｔ　ｘ　ｐ　ｘ（１＋　η）”　−４
２）’となる。こうして透明輝尽蛍光膜と反射率の高い
基板を用いることにより検出光量Ｑは（１＋η）１倍に
増える。従って、レーザ励起強度を変えることなしに検
出信号のＳ／Ｎを向上させることが可能となる。

次に、センサの実際の利用形態を考えると、上記検出信
号のノイズは入射放射線の量子モトルに起因するノイズ
に比べて充分小さければ良い。そのため、必要最小限の
Ｓ／Ｎを満たした後は、検出光量Ｑを更に増加するより
はレーザ励起時間を短縮し、読出しの高速化を図ること
が実用上望ましい、そこで、検出信号Ｑを一定とした場
合の励起時間について考える。（２）式を変形すること
によりｔは ＬＸ４Ｘ　（１＋７７）　２　　　（４）と書けるので
、反射材がない場合（η＝０）に比べて１７（１＋η）
２と短くなり、高速化が可能となる。特に、η≧０．４
の場合には、レーザ励起時間ｔがη≧０のときの１／２
以下になり、効果が大きい。

以上述べた本発明の原理からも明らかな如く、本発明で
はレーザ反射光を利用するので、これに起因する空間分
解能の劣化を防ぐ必要がある。以下、この点に関して説
明する。

（１）先の説明中に述べた如く、空間分解能は励起光（
一般にはレーザ光）のビーム径で決まるので。

反射材により反射したレーザビーム径が拡がると空間分
解能が劣化してしまう。そこで、基板は拡散反射を極力
小さくシ、かつ、正反射率の高い材料を用いることが必
要である。

（２）レーザビームは実質的に輝尽蛍光膜厚の２倍の長
さを通る（反射分を考慮して）ので、この間ビーｌｘ径
が拡がらないことが必要である。しかしながら、従来の
粉体輝尽蛍光体では、励起光の拡散が極めて多かったの
で、この条件は満たされていない。これに対し、本発明
では、輝尽蛍光体層は励起光に対して実質的に透明であ
るので、上記条件を満たしている。この場合、励起光入
射方向に・　ついて透明であれば良いので、霜柱状蒸着
膜の如き形態でも良い。また、透明であれば良いので、
粉末蛍光体と屈折率が等しい結合材で固めた透明シンチ
レータでも良い。

（３）上記（１）、（２）が満たされてもＩＰに励起光
が斜め入射すると空間分解能は劣化する。この程度も、
（２）と同様の理由から２倍となる。そこで励起光はＩ
Ｐに対して極力垂直入射することが望ましい、ガルバー
ミラーのような可動鏡を用いてレーザを走査する場合に
も、Ｆθレンズの焦点距離を極力長くして、ＩＰへの斜
め入射を小さくすることが必要である。

（４）上記（２）、（３）の効果は輝尽蛍光膜厚が厚い
程影響が大きいので、膜厚は極力薄いことが望ましい。

そのためには、輝尽蛍光膜のＸ線吸収能が極力大きいも
のを用いる必要がある。そこで、可能であれば２輝尽蛍
光体層は結合材を含まないことが望ましい。

以上で本発明の原理についての説明を終り、以下５実施
例の説明に移る。

第１図は本発明の一実施例であるＩＰを用いる放射線画
像検出装置の構成例を示すものである。

図において、１は放Ｈ線発生源、２は被写体、３は輝尽
性蛍光膜を有するＩＰ、４は温度制御部。

５は読取り用光ビーム、６は輝尽光検出器、そして７は
画像処理表示部を示している。

上記ＩＰ３の基板は０．５ｍｍ厚のアルミニウム円板の
片面をフライカッティングにより鏡面仕上げしてあり、
その表面粗さは約±０．０３μｍとなっている。また、
蛍光膜については、下記の如き構成となっている。

ＣｓＩ　粉末と０．００３モル％のＮａＩ　粉末とを混
合し、タンタル製ボートに取り、真空蒸着装置内におい
て通電加熱溶融する。一方、上記アルミニウム基板をタ
ンタルボート上部にセットし、４００℃に保持する。ア
ルミニウム基板とタンタルボートとの間に設置したシャ
ッタを開いて基板への蒸着を始め、膜厚が２００μｍに
達したらシャッタを閉じ、室温まで放冷する。

この膜を液体窒素温度（７７°Ｋ）に冷却し、Ｘ線を照
射後、８３０　ｎｍの半導体レーザ光を照射した。レー
ザビームは半値幅約７５μｍでガルバーミラーを用いて
膜面上を一次元走査した。使用したＦθレンズの焦点距
離は２９０ｍｍであった・このときの輝尽光を、８３０
ｎｍの光をカットする光学フィルターを介して光電子増
倍管Ｒ６４７（浜松フォトニクス社製）で検出した。

釦フィルター透過後のＸ線画像プロファイルを撮影した
ところ、２１ｐ／ｍｍにおけるコン１−ラスト比は約７
０％で現行の増感紙−フィルム系と同等程度であり、空
間分解能の低下は認められなかった。

上記実施例において、基板はアルミニウム板を用いてい
るが、これはアルミニウム蒸着膜を有するものであって
も良い、また、他材料であっても良い。更に、輝尽蛍光
膜はＣｓＩ　　に限定されるものではなく、透明化され
たＢａＦＣｌ：Ｅｕの如きものでも良い。

〔発明の効果〕

以上述べた如く、本発明によれば、レーザパワーを大き
くすることなしに、レーザ励起光量および検輝尽光量を
増加させることが可能になり、この結果、検出信号のＳ
／Ｎの良い放射線画像記録装置を実現できるとともに、
検出光量を減少させることなしに高速レーザ走査が可能
になり、高速読出しが可能な放射線画像記録装置を実現
できるという顕著な効果−を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である放射線画像検出装置の
構成図、第２図は励起光量と輝尽光量との関係を示すグ
ラフ、第３図は基板の反射率と励起光量あるいは検出幾
何効率との関係を示すグラフ、第４図は基板の反射率と
励起に必要な時間との関係を示すグラフである。 ■＝放射線発生源、２：被写体、３：ｌ！ｉｆ尽性蛍光
性蛍光膜るＩＰ、４：温度制御部、５：読取り用光ビー
ム、６：Ｉ！！！尽光検出光検出器画像処理表示部・ 第　　　　　１　　　　　図 第　　　　　２　　　　　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）輝尽蛍光体を用いた放射線画像記録装置において
   、励起光入射方向に関して実質的に透明である輝尽蛍光
   膜が、少なくとも励起光波長と検出光波長において光反
   射率の高い基板に密着して形成されたことを特徴とする
   放射線画像記録装置。
2. （２）前記輝尽蛍光膜側の基板の表面が鏡面であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射線画像記
   録装置。
3. （３）前記輝尽蛍光膜が輝尽蛍光物質のみから成ること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射線画像記
   録装置。