JPS62198800A

JPS62198800A - 放射線像記録プレ−ト

Info

Publication number: JPS62198800A
Application number: JP4083786A
Authority: JP
Inventors: 健一岡島; 哲彦高橋; 剛加納; 阿高　三郎; 梅谷　啓二; 久猛横内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-02-26
Filing date: 1986-02-26
Publication date: 1987-09-02

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】〔発明の利用分野〕本発明は、放射線像記録プレートに関し、特に蓄積性蛍
光体とこれを埋封した光学的に透明な母材からなる空間
分解能の高い放射線像記録プレートに関するものである
。

〔発明の背景〕

蓄積性蛍光体に放射ｉ（例えば、Ｘ線、γ線等の電磁波
、陽子線、中性子線、α線、β線等の粒子線）を照射す
ると、これらの放射線の持つエネルギーの一部が記録さ
れることが知られている。

これらの蛍光体に励起光を照射すると、蓄積エネルギー
の一部が蛍光として取り出され、入射放射線エネルギー
量に関する情報が得られる。

この蓄積性蛍光体を利用して１人体等を透過後のＸ線情
報をその蛍光体に記録し、レーザ光を走査することによ
り蓄積性蛍光体を励起・発光させ、この発光を光検出器
で読み取ることによって、放射線画像を得る装置が提案
されている（例えば、特開昭５５−１２１４５号、特開
昭５５−１２４２９号、特開昭５１−２９８８９号各公
報、および米国特許第３８５９５２７号明細書参照）。

また、特開昭５７−２４９００号公報記載の装置におい
ても、Ｗ積性蛍光体を用いて放射線情報を記録し、これ
に励起光を照射して発光させることにより、放射線像を
得ているが、この装置においては、粉末の蓄積性蛍光体
をその蛍光体より著しく低い屈折率を持つ結合剤で埋封
しているため、次のような問題点がある。すなわち、蓄
積データを読み出すための励起用レーザ光は、イメージ
ングプレートを構成する結合剤と蓄積性蛍光体の境界で
屈折・拡散するという問題である。この屈折・拡散によ
り、所望する空間的領域以上の放射線情報を読み出し、
空間分解能が劣下する。この劣下度は、特開昭５５−１
６３５００号公報の説明から推定することができ、これ
によると、レーザビーム径の約２〜３倍にも及ぶ。この
励起光拡散を防ぐ方法としては、上記特開昭５５−１６
３５００号公報にも記載されているように、結合剤中に
着色剤を混入する方法がある。レーザ光を照射する際に
、蛍光体中でバスの長い拡散励起光は、バスの短い非拡
散励起光に比べ、着色剤で吸収される確率が高まるため
、励起光の拡散領域がせばまり、空間分解能劣下が防止
されることになる。しかし、拡散励起光以外の励起光も
この着色剤による吸収を受けるため、励起光量低下によ
る発生蛍光量が減少し、しかも発生した蛍光の着色剤に
よる吸収で光検出器出力が著しく低下するという問題が
生じる。検出器の出力は、最終画像の画質に関係し、そ
の低下は画質の低下となる。この画質低下は、医療診断
上問題となるため、Ｘ線照射量を増加することにより画
質の低下を防いでいる。

つまり、従来の技術では、空間分解能を高めるために、
被検体の被曝線量を増すという犠牲を払っているのであ
る。しかし、このような犠牲を払ったとしても、その空
間分解能はＸ線フィルム−増感紙系にも達していなかっ
た。

空間分解能劣下の主因は、上述したように、蓄積性蛍光
体と結合剤の屈折率の不整合であり、この整合をとるこ
とが重要である。Ｘ線ＣＴの技術分野において、従来よ
り蛍光体と結合剤の屈折率の整合をとる方法は、種々提
案されていた（例えば、特公昭５９−３７０３９号公報
参照）、シかし、上記公報に記載された方法においては
、励起された蛍光体から発生する蛍光波長領域で１Ｍ合
剤と蛍光体との屈折率の整合をとる方法が示されている
が、励起レーザ光波長域での屈折率の整合をとるもので
はない。蓄積性蛍光体の場合、この両波長域は大きく異
なっているのが普通である。

例えば、　Ｃｓ　Ｉ　（Ｎａ）の場合、発光波長３３０
ｎｍに対して、励起波長は８１０ｎｍである。従って。

上記技術を遍用したとしても、励起光拡散は低減せず、
依然として放射線像の空間分解能は改害されない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、このような従来の問題を改善し、励起
光波長域での蓄積性蛍光体とこの蛍光体を埋封する結合
剤との光学的屈折率を調整して。

励起光のプレート内拡散を低減することができる高い空
間分解能を持った放射線像記録プレートを提供すること
にある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明の放射線像記録プレー
トは、放射線強度分布を蓄積性蛍光膜で蓄積記録する放
射ｉｆＭＩ記録プレートにおいて、蓄積性蛍光体と、該
蛍光体を埋封する結合剤と、該埋封した結合剤全体を支
持する支持体と、該結合体全体を物理的・化学的に保護
するための保護膜とを有し、上記結合剤と上記蓄積性蛍
光体との光学的屈折率の比（ｎ）が、蓄積性蛍光体の励
起波長域で、下記条件を満たすことを特徴とする特許像
記録プレート。

ここで、ｄは放射線像記録プレートの蓄積性蛍光体膜の
膜厚、ａは蓄積情報読取時の励起光スポット半径。

〔発明の実施例〕

以下２本発明の原理および実施例を、図面により詳細に
説明する。第１図は、本発明の原理および効果を示す空
間周波数特性の図である。

完全に透明な蓄積性蛍光体により放射線像記録プレート
を作成した場合、励起光拡散が低下し。

空間分解能が向上する。完全に透明な蓄積蛍光体として
は、例えば、先に提案された特願昭５９−２４４４３５
号明ｍｓ中に示されているＣｓ工（Ｎ　ａ　）がある。

この蓄積蛍光体物質であるＣ、ｓＩ（不純物Ｎａ）を使
用して、空間分解能を評価した結果を、第１図の曲ＭＡ
１に示す。第１図における曲１ｊｆ２．３は、それぞれ
特開昭５５−１６３５００号公報で示された物質を使用
したもので１曲線２は結合剤中に着色剤を混入したイメ
ージングプレートのＭ　Ｔ　Ｆ　（Ｍ　ｏｄｕｒａｔｉ
ｏｎ　　Ｔ　ｒａｎｓｆｅｒ　　Ｆ　ｕｎｃｔｉｏｎ）
特性であり、曲線３は着色剤を混入しないイメージング
プレートのＭＴＦ’特性である。なお、ＭＴＦ特性は光
学でよく使用されるもので、入力がδ関数的に与えられ
、ある測定系を介して出力信号を見ると、ボケが生じる
。いま、このボケを関数ｆ　（ｘ）とすると、これをフ
ーリエ変換したものがＭＴＦであって、測定系を通した
ボケを評価する値である。そして、通常の測定系を通過
することによる空間的変調（ボケ）はこのＭＴＦを用い
ると、高周波成分の低下で表現できる。したがってこの
ボケを防ぐには高い周波数域までＭＴＦ値が低下しない
ようにしなければならない。第１図においては、透明プ
レートの蓄積蛍光体として（、＋Ｉ（Ｎａ）を用いた場
合（特性１）は空間周波数が上がるに伴って徐々に低下
する特性を示すが、特開昭５５−１６３５００号公報に
示された結合剤に着色剤を用いた場合（特性２）および
着色剤を用いない場合（特性３）は空間周波数が上がる
に従い急激に低下する。

透明プレートでは、これまでの議論から予想されるよう
に、高い空間分解能が得られることがわかる。これより
、粉体の蓄積性蛍光体を用いても、励起光波長域で透明
であれば、同じような空間周波数特性が得られることが
期待される。

次に、結合剤と蛍光体との相対屈折率と光拡散の関係を
検討する。結合剤中に半径ｒの蛍光体床が埋封されてい
る場合、入射光の散乱微分断面積σ（θ）は、次式で与
えられる。

・・・・・・・・・・・・（１）なお、ｎ＝ｎ１／ｎ２ｎｌ：蛍光体屈折率ｎｌ：結合剤屈折率また、最大散乱角θｌｌ１ａｘは１次のようになる。

−−−−、、−／ワ＼第２図は、放射線像記録プレート中での励起拡散状況を
示す図である相対屈折率ｎが（ａ）２または０，５の場合。

（ｂ）ｔ、ｉまたは０．９０９１の場合、（ｃ）１．０
１または０．９９０１の場合における散乱微分断面積が
示されている。第２図より明らかなように、ｎが１より
大きくずれた場合に、入射光に対して、広範囲で光拡散
が起る。光の拡散の程度は、近似的にθａ＋ａｘ／　２
で与えられ、膜厚ｄのイメージングプレートに半径ａの
スポット径を持つ励起光が入射した時の励起光照射範囲
Ｂは、近似的に次式で与えられる。

ｎ＝２　　　（ａ＋ｄ　　・しａｎ（θｌ１ａｘ／２）
）　　・　・　・　・　　（３）（ただし、上式（３）
は、１回散乱しか考慮していない。）ここで、励起光拡
散を無視し得る条件として、ａ））ｄｔ、ａｎ（Ｏｍａｘ／２）　　”　”　”　”
　　（４）が得られ、拡散を無視するには、２つの方法
があることがわかる。すなわち。

（ａ）イメージングプレー１・の膜厚ｄをａに比べて十
分に小さくする方法。

（ｂ）結合剤と蛍光体との屈折率の整合をとり、θｍａ
ｘを小さくする方法。

である。さらに、結合剤の屈折率に関する条件は、上式
（２）を上式（４）に代入することにより得られる。

・・・・・・・・・　（５）何故ならば、ａ　）　）　ｄ　ｔａｎ　（θｗａｘ／２
）ここで、ｃｏｓ　（θＩＩＩａｘ／２）＝ｎであるか
ら、Ｆ：］Ｔ＝ｄ− 従って、ａｎ＞＞ａＦ＝］７ｎ２＞＞　Ｃｄ／ａ）　２　（１−ｎ２）［１＋　（ｄ
／ａ）　２）ｎ２＞＞　（ｄ／ａ）　２なお、Ｘ線に対
する検出効率を高めるため、プレートの膜厚は、２００
μｍ程度にとられるのが普通である。さらに、空間分解
能は５１２ｐ／ｍｎ以上を解像する必要があるため、励
起光ビーム直径は１００μｍ以下に選ばれる。このよう
な条件で、励起光拡散を無視し得る条件として、（５）
式から次式が得られる。

０．９７＜＜ｎ＜＜０．３・・・・・・・　（６）この
ように、Ｘ線検出効率を重視してプレート膜厚を厚くし
た場合には、蓄積性蛍光体と結合剤との屈折率の整合が
必要となる。

第３図は、本発明の一実施例を示す放射線像記録プレー
トの構造図である。放射線像記録プレート３０は、支持
体３１．蓄積性蛍光体３２、結合剤３３、および保護膜
３４から成る。蓄積性蛍光体層は、放射線の検出能力を
考慮して、５０μｍ以上が必要であり、好ましくは１０
０〜３００μｍの厚さが必要である。

透明蛍光体を支持体上に１枚で貼り付けるには、単結晶
にしなければならない、また、セラミックスの方法もあ
るが、技術的に困難である。従って、第３図に示すよう
に、蛍光体３２を樹脂等で固めて支持体３１の上に塗り
付ける方法を用いる。

支持体３１としては、一般の紙、およびバライタ紙、レ
ジンコート紙、二酸化チタン等の顔料を含有するピクメ
ント紙、ポリビニルアルコール等をサイジングした紙等
の加工紙、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレ
ンテレフタシー１−等のポリエステルあるいはその他の
高分子材料からなるシート、アルミニウム箔、アルミニ
ウム合金箔等の金属シート等が用いられる。これらの中
でも可とう性を有する高分子材料からなるシートが好ま
しい。

上記保護膜３４は、蓄積性蛍光体層を物理的あるいは化
学的に保護するために設けられるもので、たとえば、酢
酸セルローズ、ニトロセルローズ等のニトロ誘導体、ポ
リメチルメタアクリレ−１へ、ポリビニルブチラール、
ポリビニルホルマール。

ポリカーボネイｌ−１酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビ
ニル共重合等を適当な溶媒に溶解して蓄積性蛍光体層表
面に塗布するか、あるいはポリエチレンテレフタレート
、ポリエチレン、塩化ビニリデン、ナイロン等の薄膜を
蓄積性蛍光体表面に適当な透明接着剤で接着することに
より、設けられる。

保護膜の厚さは、３〜２０μｍ程度が好ましい。

この保護膜は、蓄積性蛍光体から発生した蛍光を効率よ
く透過しなければならず、また蓄積性蛍光体を励起する
ための励起光を透過するものでなければならないことは
勿論である。さらに、励起光を拡散すると、空間分解能
を劣化させるため、励起光入射方向に対して光学的に透
明でなければならない。上記蓄積蛍光体層中に含まれる
蓄積性蛍光体３２としては、ＳｒＳ　：　Ｃｅ、Ｓｎ＋
、ＳｒＳ　：Ｅｕ。

Ｓｍ１Ｌａ２０２　Ｓ　：　Ｅｕ、Ｓ＋ｎ、および（Ｚ
ｎ、Ｃｄ）Ｓ：Ｍｎ、Ｘ　（ただし、又はハロゲン）　
、ＺｎＳ　：　Ｃｕ。

Ｐｂ、　Ｂａ０−ｘ　Ａ　Ｑ　２０３：Ｅｕ（ただし、
Ｘは０゜８≦Ｘ≦１．０）、Ｍ”　Ｏ・ｘｓｉ○２：Ａ
（ただし、ＭＩｒ　　はＭｇ、　Ｃａ、　Ｓ　ｒ、　Ｚ
ｎ、　ＣｄまたはＢａであり、ＡはＣｅ、Ｔｂ、Ｅｕ、
Ｔｍ、Ｐｂ、Ｔ　Ｑ　、　ＢｉまたはＭｎであり、Ｘは
０．５≦Ｘ≦２．５である）。（Ｂａ１−ｘ　−ｙ　、
Ｍｇｘ　＋Ｃａｙ　）Ｆ　Ｘ　：ａＥｕ”　”　（ただ
し、ＸはＣＱ、Ｂｒ、およびＩのうちの少なくとも１つ
であり、Ｘおよびｙは０≦ｘ　＋　ｙ≦０，６であり。

ａは１０−６≦ａ≦５Ｘ１０−２である）、Ｌｎ○Ｘ：
ｘＡ（ただし、ＬｎはＬａ、Ｙ、ＧｄおよびＬｎのうち
の少なくとも１つ、ＸはＣＱ、Ｂｒおよび■のうちの少
なくとも１つ、ＡはＣｅおよびＴｈのうちの少なくとも
１つ、ＸはＯ＜ｘ＜０．１である）、（Ｂａ１−Ｘ　Ｍ
　　ｘ）ＦＸ　：ｙＡ（ただし、ＭｌはＭｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、ＺｎおよびＣｄのうちの少なくとも１つ、ＸはＣＱ
、Ｂｒ、およびＩのうちの少なくとも１つ、ＡはＥｕ、
Ｔｂ、Ｃｅ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｈａ、Ｎｄ。

ｖｂおよびＥｒのうちの少なくとも１つ、Ｘは０≦Ｘ≦
０．６．ｙは０≦ｙ≦０．２である）およびＣｓＩ：Ｎ
ａで代表されるアルカリハライド蛍光体が用いられる。

しかし、本実施例において、放射線像記録プレートに用
いられる蓄積性蛍光体は、上述した蛍光体に限られるも
のではなく、放射線を照射した後、励起光を照射した場
合に輝尽発光を示す蛍光体であれば、いかなる蛍光体で
あってもよい。

第５図は、輝尽蛍光体の説明図である。第５図（ａ）に
示すように、蛍光体にＸ線を照射すると。

通常の蛍光体の場合には、第５図（ｃ）に示すように、
高準位のエネルギー準位に電子が励起されその後低準位
まで降下することにより発光が起る従ってＸ線の記録作
用はもたない。これに対して。

輝尽蛍光体の場合には、第５図（ｂ）に示すように。

エネルギーバンド間の高準位から僅か下ったエネルギー
準位（Ｅｕ）で電子が捕捉されるため、ここに記録が行
われる。この状態でＥｎを越えるエネルギーを持つ励起
光を照射すると、容積エネルギーの一部が高準位まで上
げられた後、低準位まで降下し、このときにＸ線の情報
が蛍光として取り出される（ｈν）。

実用的な面から見た蛍光体は、４５０〜１１００　ｎｍ
、特に４５０〜９００ｎｍの励起光によって、３００〜
６００ｎｍの輝尽光を示す蛍光体であり、かつ結合剤と
の光学的屈折率の整合がとれていなければならない。つ
まり、上式（５）を満た丁結合剤でなければならない。

結合剤３３は、光学的に透明な有機物ポリマーであって
、現在得られる屈折率（ｎＤ）は１．７以下である。こ
のような条件より、蓄積性蛍光体は、ＢａＦ　ＣＱ　：
　Ｅｕ２１で代表される希土類元素付活アルカリ土類金
属フルオロハライド蛍光体や（、＋Ｉ：Ｎａに代表され
るアルカリ付活アルカリハライド蛍光体が最適である。

本実施例において、最も重要な性質は、上述のように、
励起光波長域における蓄積性蛍光体と結合剤との屈折率
との整合性であり、その際、単一のポリマーが好ましい
性質を有していない場合には、１つは屈折率が高く、他
の１つは屈折率の低い２種類のモノマーを使用すること
もできる。

共重合した物質の屈折率は、使用した２種類のコポリマ
ー原料の比率と近似的に比例関係にある。

所望する屈折率を得るために必要な比率で混合したとき
、モノマーの重合ができず、上記屈折率制御方法が制限
を受ける場合には、異なるモノマーの組合せを選択する
。

本実施例として、蓄積性蛍光体をＢａＦＣＱ：Ｅｕ２＋
とし、Ｘ線検出効率を高めるため、その蓄積性蛍光膜厚
を十分厚くした場合（２００μｍ）を次に述べる。膜厚
を厚くした場合、蓄積性蛍光膜を構成する素材の光学的
屈折率の整合が重要な課題となり、上記条件では屈折率
のずれは、両式（６）より３％以下としなければならな
い。蓄積性蛍光体（ＢａＦＣｆｆ）の屈折率（ｎＤ）は
異方性を持つが、Ｃ軸と他軸とで屈折率差０．３％であ
るため、近似的に無視し得る。

第４図は、蓄積性蛍光体と結合剤の屈折率と光波長の関
係を示す図である。屈折率の光波長依存性は、第４図に
示すようになる。上記蛍光体の励起スペクトルを考慮す
ると、＋（ｅ　−Ｎ　ｅレーザー（λ＝６３３ｎｍ）に
よる励起が最適となり、この波長領域での屈折率整合を
行う。単一のポリマーからなる結合剤で上記条件は満た
せないため、２種の千ツマ−（ビニルナフタレン、ビニ
ルメタアクリレート）からなる結合剤を作成する。その
２種のモノマーの量の比を８５％：１５％としたときの
屈折率の波長依存性は、第４図に示す通りに、λ＝６３
３　ｎ　ｍでＢａＣＱ　：　Ｅｕ２＋と同一の屈折率を
持ち、これによりこの励起光散逸による空間分解能劣下
は無視できる。

本発明における結合剤は、上記モノマーに限定されるこ
となく、種々の高分子材料（例えば、参考文献ｒ高分子
材料の工学的性Ｗ（ＴＩ）Ｊ高分子工学講座１３．ｐＰ
２２１〜２２３参照）の中から自由に選択することがで
きる。さらに、ＢａＦＣＱ　：　Ｅｕ２＋以外の蛍光体
においても、最適の高分子や最適な高分子材料の組合せ
が存在する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、励起光波長領域
での粉末状蓄積性蛍光体とその蛍光体を埋封する結合剤
の屈折率を調整することにより、放射線像記録プレート
中での励起光の拡散が低減し、高い空間分解能を持つ放
射線画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す空間周波数特性とその
効果の図、第２図は放射線像記録プレート中での励起拡
散状況を示す図、第３図は本発明の一実施例を示す記録
プレートの構造図、第４図は蓄積性蛍光体と結合剤の屈
折率と光波長の関係図、第５図は輝尽蛍光体の説明図で
ある。３０：記録プレー１へ、３１；支持体、３２：ｉ積性蛍
光体、３３；結合剤。第　　　　　１　　　　　図第　　　　　２　　　　　図第　　　３　　　図第　　　４　　図波長（μｍ）第　　　　　５　　　　　図（ａ）（ｂ）輝尽螢光体（ｃ）螢光体光体

Claims

【特許請求の範囲】

（１）放射線強度分布を蓄積性蛍光膜で蓄積記録する放
射線像記録プレートにおいて、蓄積性蛍光体と、該蛍光
体を埋封する結合剤と、該埋封した結合剤全体を支持す
る支持体と、該結合体全体を物理的・化学的に保護する
ための保護膜とを有し、上記結合剤と上記蓄積性蛍光体
との光学的屈折率の比（ｎ）が、該蓄積性蛍光体の励起
波長域で、下記条件を満たすことを特徴とする放射線像
記録プレート。１／√［１＋（ａ＋ｂ）＾２］≦ｎ＜√［１＋（ａ／ｄ
）＾２］ここで、ｄは放射線像記録プレートの蓄積性蛍
光体膜の膜厚、ａは蓄積情報読取時の励起光スポット半
径。
（２）上記蓄積性蛍光体の層は、５０μｍ以上で好まし
くは１００〜３００μｍの厚さを有することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の放射線像記録プレート。
（３）上記蓄積性蛍光体は、放射線を照射した後、励起
光を照射した場合に、輝尽発光を示す蛍光体であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射線像記録
プレート。
（４）上記保護膜は、３〜２０μｍの厚さを備えている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射線像
記録プレート。