KR940004777B1 - 자극성 인광체 패널 판독장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

자극성 인광체 패널 판독장치

제1도는 본 발명에 따른 장치의 원리를 도식적으로 나타내는 도면.

제2도는 본 발명에 따른 장치의 실시예를 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 자극성 인광체 패널 2 : 타원형 거울

5 : 개구부 6 : 주사선

8 : 도입단부 9 : 섬유광학비임

11 : 배출단부 13 : 레이저광선 발생기

14 : 광선확대기 15 : 회전거울

16 : 평 렌즈 17 : 고정거울

18 : 필터 19 : 광검출기

20 : 패널 이송가이드 21 : 패널구동모우터

S : 레이저 광선

본 발명은, 특히 디지탈 방사선 사진술(radiography)에 사용하기 위한 자극 가능한 인광체 패널(stimulable phosphor panel)의 판독 장치에 관한 것이다.

방사선을 임의로 저장하기 위해 자극성 인광체 패널을 사용하는 원리가 알려져 있다. 다음, 그러한 저장된 방사선은, 저장된 방사선상(image)을 재생시키는 가시광을 방출할 수 있는 자극 방사선(예를들어, 레이저원)에 의해 그 인광체 패널을 주사(스캐닝)함에 의해 소생된다. 적당한 수단들이 상기 광을 광검출기쪽으로 전송하며, 그 광검출기의 출력이 기록된 상을 나타내는 사용된다. 그러한 시스템이 미국 특허 제 3,859,527호에 상세히 기술되어 있다. 방사선학에 사용될 때, 그 시스템은 상을 저장함에 의해, X-선에의 환자의 단시간의 노출을 요한다.

자극성 인광체 패널을 판독하는데 있어서의 문제점은 인광체에 의해 방출되는 광의 검출에 있다. 그러한 검출은 정보의 바람직하지 않은 손실을 방지하도록 효율적이어야 하고 가장높은 신호대 잡음비를 달성하도록 정확해야 한다.

그러한 문제의 한가지 해결책이 미국 특허 제3,859,527호에 보고되어 있고, 그것은, 입사하는 자극광선을 통과시키고 인광체 표면에서 반대방향으로 방출되는 광 비임을 광검출기 쪽으로 수직방향으로 전향시키도록 자극 광선(주사되는 표면에 수직임)에 대하여 45도로 배치된 평평한 반투명 거울을 사용하는 것을 기초로 한 것이다.

그러나, 이러한 공지의 해결책은, 검출된 신호의 양과 질의 관점에서 좋지 못하다. 이것은, 인광체에 의해 방출되는 광 비임이 너무 많이 전향되어 그의 적은 부분만이 실제로 광검출기에 도달하게 된다는 사실에 기인한다. 그 광검축기는 또한, 어떻게 하여든지 그 검출기에 도달하는 저극 방사선의 약간의 부분들을 수용한다. 그러한 상태하에서는, 환자가 노출되는 방사선을 크게 증가시키는 것이 가능하지 않기 때문에, 신호대 잡음비가 피할 수없게 감소되고, 얻어진 정보를 진단목적에 사용하는 것이 어렵다.

미국특허 제4,258,264호에 알려진 다른 해결책에 의해 약간의 개선점이 달성되었다. 신호대 잡음비를 향상시키기 위해, 인광체에 의해 방출되는 광 비임은 자극광선의 것과 다른 파장을 가진다. 그리하여, 자극방사선의 일부분이 광검출기에 도달하기 전에 적당한 필터에 의해 차단될 수 있고, 그 광검출기는 인광체에 의해 방출되는 광비임들만을 검출한다. 그리하여, 신호대 잡음비의 증가와 정보의 양호한 "판독성"이 얻어진다. 그러나, 저장된 방사선의 동일한 강도에서, 그 방사선의 효율을 감소시켜 정보 손실을 야기하는 광비임 분산의 문제가 아직도 존재한다.

그 문제의 해결에 대한 또다른 시도가 미국 특허 제4,346,295호에 제안되어 있으며, 그 특허에서, 자극이 충돌될 때 인광체에 의해 방출되는 광을 전송하는 수단은 자극 광의 주사선에 인접한 직선의 도입 부분으로부터 광검출기의 도입부(통상적으로는 원형 형태로 가짐)와 연결된 환상의 배출부분까지 전진적으로 감긴 투명시이트로 이루어진 광 가이드이다. 부분 타원형의 거울이, 입사하는 자극 방사선을 통과시키도록 하고, 광 가이드에 의한 직접 검출에 적당한 방향과 다른 방향으로 인광체에 의해 방출된 광선들을 광 가이드의 직선 단부쪽으로 전향시키도록 하는 위치에서 광 가이드의 반대측(자극 광에 대하여)부분에서 주사선에 인접히 배치될 수 있다.

광 가이드와 거울을 조합하여 사용하므로써, 방출 광의 가장높은 부분의 검출이 가능하게 되고, 반면에, 반투명 거울을 통과하지 않고 직접 인광체 패널에 부딪치는 자극 방사선은 전향되지 않고 그 방사선의 부분들이 광 가이드 및 광 검출기에 부딪치게 된다. 그리하여, 효율과 신호대 잡음비가 매우 높게된다.

그러나, 이 해결책도 약간의 결함을 가지고 있다. 특히, 광 가이드의 직선 부분은 방출 광의 가장높은 부분을 검출하도록 주사선에 가능한한 가깝게 위치하여야 한다. 이것은, 방출 광 검출의 효율과 직접 관련된 구조의 복잡화를 야기한다.

본 발명의 일 양태는, 간단한 구조이면서도 양호한 효율을 가지고 자극성 인광체 패널의 판독효율을 크게 향상시키는 자극성 인광체 패널 판독 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 그러한 개선은 자극성 인광체 패널에 저장된 상을 판독하기 위한 하기와 같은 장치에 의해 달성되며, 그 장치는, 자극성 인광체 패널을 위치결정시키기 위한 수단과, 자극 방사선을 방출하기 위한 수단과, 자극 방사선에 의해 상기 패널을 주사하기 위한 수단과, 페널에 의해 방출되는 광을 검출하고 그 광을 광 검출기로 전송하기 위한 소단과,상기 패널에 의해 방출된 광을 상기 검출수단 쪽으로 향하게 하기 위한 반사 수단을 포함하는 것에 있어서, 상기 반사 수단은 오목한 부분이 패널 쪽으로 향하여 있고, 자극 방사선의 통과를 위해 거울의 표면에 형성된 개구부를 가진 타원형 거울로 이루어져 있고, 패널의 방출부분이 거울의 초점 세그멘트들중 제1촛점 세그멘트를 통과하고, 상기 검출수단은 거울의 제2촛점 세그먼트상에 위치되는 직선의 도입 단부를 가진 광 가이드로 이루어진 것을 특징으로 한다(여기서 "패널"이란 용어는 거울의 제1촛점 세그멘트의 위치에 관련하여 사용될때, 패널내 인광체 함유 지역들의 모든 부분들을 말하는 것으로 사용되며, 패널의 각 부분은 그의 방출표면 및 방출깊이부를 포함한다). 타원형 거울의 외측에 배치된 자극 방사선 방출수단으로부터 입사되는 자극방사선은 거울을 통과하여 제1촛점 세그멘트를 따라 패널에 부딪치고, 그에 따라 방출된 광은 거울의 제2촛점 세그멘트에 위치된 광 가이드에 부딪친다.

패널을 자극 방사선으로 주사하는 동안, 그 패널은 종방향으로 기계적으로(예를들어, 모우터 구동 가이드들 상에서)미끄럼 이동하고, 자극 방사선 원은 횡방향으로 병진 이동되는 것이 바람직하다. 그러나, 저장된 상을 재생하기 위해 패널과 자극 방사선 원과의 사이의 다른 상대적인 운동이 채택될 수도 있다.

본 발명에 유용한 자극성 인광체는, 예를 들어 미국 특허 제4,236,078호, 제4,239,968호, 제4,261,854호와 유럽 특허 제29,963호에 기술된 것들과 같이 자극이 부여된때 어떤 파장의 광을 방출하는 공지의 것들이다.

상 형상 방사선들(예를 들어 X-선, 알파선, 배타선, 감마선 및 UV선과 같은)에 인광체를 노출시켜 그 인광체를 자극하는데 사용되는 바람직한 자극 방사선은 레이저 비임이다. 자극된대 300-500nm범위의 파장의 광을 방출하는 인광체의 경우, 500-800nm, 바람직하게는 600-700nm 범위의 파장을 가지는 레이저 비임(예를 들어 He-Ne레이저(633nm) 또는 Kr레이저(647nm)와 같은)이 바람직하다.

자극 방사선은 패널 표면에 사실상 수직인 방향으로 자극성 인광체 패널 상으로 입사된다. 그 수직방향으로 부터의 약간의 경사가 사용될 수 있으나 본 발명에서는 바람직하지 않다.

본 발명에서 광 가이드로 표시된, 인광체에 의해 방출된 광 검출기로 전송하기 위한 수단은, 일단부에서 광을 수집하고 그 광을 사실상 손실없이, 광 검출기와의 적절한 연결을 위한 타단부로 전송하는데 적당한 모든 수단들을 포함한다. 유용한 광 가이드들을 예를들어 미국 특허 제4,346,295호에 기술된 것들이다. 그 특허에 기술된 것은, 인광체에 의해 방출되는 광을 투과하고 내측에서 광을 완전 반사하도록 평활한 표면을 가지는 열가소성합성수지 시이트(아크릴수지, 폴리비닐수지, 폴리카보네이트, 폴리에스터, 폴리에폭시드와 같은)또는 유리로 되어 있다.

다른 유용한 광 가이드는 섬유 광학 비임(fiber optic beam)이다. 그러한 광 가이드는 패널의 주사선에서 방출되는 광을 수용하는 사실상 직선의 도입 단부와 광검출기와 양호하게 연결되게 하는데 적합한 형태의 배출 단부를 가지는 형태로 되어 있다. 상기 배출 단부는 일반적으로 원형 단면을 가지며, 따라서 광 가이드 배출 단부는 광검출기 지역을 가능한한 많이 포함하도록 하는 형태인 것이 바람직하다.

열가소성 합성수지 또는 유리 시이트의 경우, 그 시이트는 환상 형태를 제공하도록 배출단부 상에 감긴다.

섬유 광학 비임의 경우, 그 비임들은 도입단부에서는 직선 배치되고, 배출단부에서는 광검출기 표면을 완전히 포함하는데 적당한 원형의 단면으로 집합된다. 그 배출 단부는 환상 또는 원형의 것과 다른 형태의 단면을 가질 수 있으나, 다른 형태는 광검출기 표면에의 광 전송의 효율을 위해서는 덜 바람직하다.

섬유 광학 비임으로 이루어진 광 가이드는 플라스틱 시이트 또는 유리로 이루어진 것들 보다 더 바람직하다. 실제로 전자는 광 전송 효율에 영향을 끼치는 절곡 또는 감김을 요하지 않고, 처음에는 직선으로 배치된 광학 비임을 전진적으로 원형 형태로 집합시키는 것만을 요한다. 따라서, 섬유 광학 비임의 어떤 한정된 폭/길이비를 포함하는 특정 문제가 발생하지 않는다. 단지 비용 또는 칫수의 이유(광 전송 효율의 이유가 아니라)로 길이를 감소시키는 것만이 필요하다(미국 특허 제4,346,295호에 기술된 바와같이 플라스틱시이트 또는 유리의 광 가이드들에서는 중요하지 않을 지라도.)

본 발명에 따라, 패널에 의해 방출된 광을 수용하여 그 광을 광가이드 쪽으로 향하게 하는데 적당한 반사수단은 타원형 거울로 이루어져 있다. 본 발명에서 거울의 타원형단면에 따라 설정된 촛점들이 2개의 촛점 세그멘트(focal segment)들을 형성한다. 자극성 인광체 패널의 광 방출 부분은 상기 촛점 세그멘트들중 제1촛점 세그멘트를 통과하고, 반면에 광 가이드의 직선 도입 단부는 제2촛점 세그멘트의 배치된다. 거울의 오목한 부분은 패널 표면 쪽으로 향하여 있고, 그 거울 표면에는 제1촛점 세그멘트에 평행한 얇은 개구부가 형성되어 있다. 주사 단계중에, 그 개구부를 통하여 자극 방사선이 통과한다. 이 개구부의 폭은 광 수십의 효율에 사실상 영향을 끼치지 않고 자극 광 비임이 통과할 수 있도록 작다. 그 촛점 세그멘트를 지나는 패널면과 양 촛점 세그멘트들을 지나는 면은, 광 가이드가 제2촛점 세그멘트에서 거울에 의해 덮힐 수 있도록 하는 각도를 형성하고, 구조적인 이유로 그러한 각은 가능한한 작은 바람직하다.

광 가이드의 직선 도입 단부가 위치되는 촛점 세그멘트 쪽으로 연장하는 타원형 거울의 유용한 부분은, 광 가이드의 재료와 그의 제조방법에 따라 좌우되는 광 가이드의 수용 각도에 의해 결정된다. 실제로, 그 거울에 의해 반사되어, 상기 수용각도보다 넓은 각도로 광 가이드에 입사되는 광은 광 수집에 포함되지 않는다.

본 발명의 장치의 유효도가 타원형 거울의 편심율(단축과 장축사이의 비)에 있어서의 광 가이드의 광 검출효율(수용 각도에서 섬유광학 비임에 의해 검출된 광자(photon)와 패널에 의해 방출된 광자 사이의 비)에 의해 평가되었다. 섬유 광학 비임의 수용 각도의 한계치가 30도인 것을 고려할때(예를 들어 40도의 넓은 수용각도를 가지는 섬유 광학 비임을 알려져 있다), 0.9의 편심율을 가진 타원형 거울에서의 약 10%로부터 0.1의 편심율을 가진 타원형 거울에서의 약 40%까지의 범위의 효율값들이 얻어졌다. 상기 계산된 값들은 각기 다른 편심율들을 가진 거울들에서 실험적으로 확인 되었다. 실제로, 정규의 광 반사를 방해할 수 있는 어떤 결함없이 낮은 편심율 값을 가지는(즉, 매우 편평한 타원형 단면의)거울들을 제조하는 것은 어렵다. 실제에서 얻어질 수 있는 편심율과 광 검출 백분율을 유용하게 절충한 구조가 약 15-35%(섬유 광학 비임의 광 수용 각도가 30도인 경우)범위의 광검출 백분율을 제공하는 0.8-0.4범위의 편심율을 가진 거울들에서 얻어졌다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부 도면에 일예로 예시된 가능한 실제 예의 하기 상세한 설명에서 더 명백하게 될 것이다.

제1도에서, 번호(1)은, 예를들어 방사선 사진 목적을 위해 환자에 사용되는 저장된 방사선을 함유하는 공지의 타입의 자극가능한 인광체 패널을 나타낸다. 그 패널(1)은, 어떤 공지의 타임의 이동수단에 의해 화살표(F)방향으로 전진 이동된다.

자극성 인광체 패널(1)상에는, 개구부(5)를 표면에 가지고 있는 타원형 거울(2)가 배치된다. 상기 개구부(5)는 레이저 비임이 통과할 수 있게하는 칫수가 가진다. 그 개구부에 의해 거울이 2개의 부분(3)과 (4)로 분할된다. 그 개구부는 도면의 면에 대하여 수직 방향으로 형성되어 있다. 자극 광선(방서선)(S)상기 개구부를 통과하고, 주사선(6)을 따라 인광체 패널 표면을 "판독"하도록 도면 면에 대하여 수직 방향으로 교대로 이동한다. 그 주사선은 화살표(F)방향으로 패널의 이동 때문에 패널(1)을 따라 점진적으로 이동하고, 타원형 거울의 촛점세그멘트들중 하나를 나타낸다.

타원형 거울(2)의 다른 촛점 세그멘트(7)에, 섬유 광학 비임(9)의 도입 단부(8)이 배치된다. 그 비임의 타원부(제1도에서는 도시안됨)는 공지 타입의 광검출기(도시안됨)의 도입부에 연결된다.

본 발명에 따른 판독 장치의 더 상세한 세부들이 제2도에 도시되어 있고, 그 도면에, 개구부(5)를 가진 거울(2)와 섬유 광학 비임(9)의 3차원 구조가 나타내어져 있다. 이 도면에서, 자극 방사선(S)가 레이저 광선 발생기(13)에 의해 발생되고 광선 확대기(widener)(14)와 회전거울(15)를 지나는 것으로 도시되어 있다. 평렌즈(16) 및 고정 거울(17)과 함께 회전 거울(15)는 자극 방사선(레이저 광선(S)가 개구부(5)를 따라 그리고 주사선(6)을 따라 선회운동하게 한다.

패널(1)을 위한 이송 가이드들이 번호(20)으로 나타내어져 있고, 패널 구동 모우터가(21)로 나타내어져 있다.

이러한 구조에 의해, 본 발명에 따른 장치가 다음과 같이 작동하게 된다. 자극 방사선(S)가 주사선(6)을 따라 입사함에 의해, 인광체 패널(1)이 다양하게 분기하는 광선들(L)을 거울의 2개의 촛점 세그멘트둘중 하나(6)로부터 방출하게 된다. 그 광선들(L)은 저장된 방사선의 정보를 함유한다. 타원형 거울(2)가 모든 광선들(L)을 반사하여 동일한 거울의 다른 촛점 세그멘트(7)(섬유 광학 비임(9)의 직선 도입 단부(8)상에 위치하는)상에 집중시킨다.

섬유 광학 요소들이 그에 수용된 광선들을 원형의 배출 단부(114)쪽으로 전송하고 다음, 필터(18)을 지나 광검출기(19)로 전송한다. 그 광검출기는 그 광선을 적절히 처리하여, 이 광체 패널(1)에 저장된 방사선상을 볼 수 있게 하는데 적당한 전기신호를 출력한다.

본 발명의 장치에 대한 하기 2가지 실시예를 들어 상기 설명을 더 보충합니다.

[실시예 1]

도입부 두께 : 0.5mm, 도입부 폭 : 40cm, 길이 : 155cm 배출부 직경 : 1.5cm, 및 수용각도 : 30도의 유리섬유 광학 비임이, 중량비 1 : 1의 부틸 폴리메틸메타크릴레이트와 이소부틸 폴리메타크릴 레이트의 혼합물 내에 분산된 LaOBr : Ce, Pr 인광체(인광체 100g에서 0.2g의 Ce와 10-4파우어의 Pr을 가지는)228g/㎠를 함유하는 98미크론 두께의 발광층으로 만들어진 18×20cm의 자극성 인광체 패널 및 촛점 거리 : 52.8mm, 장축 길이 : 80mm, 전체 길이 : 42cm이고, 40cm 길이와 3.5mm의 폭을 가진 개구부를 표면에 가지고 있는 타원형 거울과 함께 사용되었다. 그 개구부는, 자극 광선의 입사점이 거울의 2개의 촛점 세그멘트들중 하나와 일치하고, 다른 촛점 세그멘트가 섬유광학 비임의 도입 단부와 일치하도록 만들어 졌다. 그 자극 광선은 30mW의 출력을 가지는 632.8nm He-Ne레이저 비임되었다. 분광 감도를 위해 MALLES GRIOT BG 1과 바아 알칼리/Q 타입 THORN EMI 9635 QB광전자중 배관(photomultiplier)이 섬유 광학 비임 배출 단부에 배치되었다. 수용 각도내에서 섬유 공학 비임에 의해 검출된 광과 패널에 의해 방출된 광 사이의 백분비로 표시되는 광수집 효율은 18.5%이었고, 이 값은 중래 시스템들에서 얻어질 수 있는 것들과 비교하여 높은 값이다.

타원형 거울을 제외시키고 하나 또는 2개의 섬유 광학 비임들을 주사선에 가능한한 가깝게 배치하여 시험을 반복하였고, 광 수집 효율을 측정하였다. 단일의 섬유 광학 비임의 경우, 그러한 효율은, 주사선으로부터 섬유 광학 비임의 거리가 각각 1mm, 2mm, 3mm인때 각각 5.5%, 3.1%, 2.2%이었다. 2개의 섬유 광학 비임의 경우, 그 효율은, 주사선으로부터 각 섬유 광학 비임의 거리가 각각 1mm, 2mm, 3mm인때 각각 10.8%, 6.2%, 6.2%, 4.5% 이었다.

[실시예 2]

69.2mm의 촛점거리와 80mm의 장축을 가지는 타원형 거울을 사용하여 실시예 1의 실험을 반복하였다. 타원형 거울과 섬유 광학 비임의 조합에 기인하여 광 검출 효율은 29%이었다.

Claims (8)

1. 자극성 인광체 패널을 위치결정시키기 위한 수단과, 자극 방사선을 방출하기 위한 수단과, 상기 자극방사선에 의해 상기 패널을 주사하기 위한 수단과, 상기 패널에 의해 방출된 광을 검출하고 그 광을 광 검출기에 전송하기 위한 수단과, 상기 패널에 의해 방출된 광을 상기 검출 수단 쪽으로 향하게 하기 위한 반사 수단을 구비한, 자극성 인광체 패널에 저장된 방사선 상을 판독하기 위한 장치에 있어서, (a)상기 반사수단이, 오목한 표면이 상기 패널쪽으로 향하고 표면에 상기 자극 방사선의 통과를 위한 개구부를 가진 타원형 거울로 이루어져 있어, (b)상기 패널이 상기 거울의 촛점 세그멘트들중 제1촛점 세그멘트를 통과하고, (c)상기 검출수단이 상기 거울의 제2촛점 세그멘트상에 배치되는 직선의 도입 단부를 가진 광 가이드로 이루어져 있으며, 거울의 외측에 배치된 자극 방사선 방출 수단으로부터 입사하는 자극 방사선이 거울의 상기 개구부를 통과하여 제1촛점 세그멘트를 따라 패널상에 부딪치고, 그에따라 방출된 광이 제2촛점 세그멘트에서 상기 광 가이드에 부딪치는 것을 특징으로 하는 자극성 인광체 패널판독장치.
2. 제1항에 있어서, 자극성 인광체 패널이 종방향으로 이동되고 자극방사선 원이 패널 주사에 적당하게 횡으로 이동되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
3. 제1항에 있어서, 자극 방사선이 패널 표면에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
4. 제1항에 있어서, 타원형 거울의 편심율이 0.9-1.0의 범위내인 것을 특징으로 하는 상기 장치.
5. 제1항에 있어서, 광 가이드가 광검출기와 연결된 사실상 원형의 배출단부를 가진 것을 특징으로 하는 상기 장치.
6. 제1항에 있어서, 광 가이드가 섬유 광학 비임으로 이루어진 것을 특징으로 하는 상기 장치.
7. 제1항에 있어서, 타원형 거울이, 적어도 광 가이드의 수용 각도만큼 넓은 각도로 제1촛점 세그멘트에 의해 방출된 광을 향하게 하는 그러한 길이만큼 제2촛점 세그멘트 쪽으로 연장된 것을 특징으로 하는 상기 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 자극 방사선이 레이저 비임인 것을 특징으로 하는 상기 장치.

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