NL1021554C2 - Camera voor straling. - Google Patents

Description

Camera voor straling

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een camera voor het maken van een afbeelding van een object, welke camera een plaatsgevoelige lichtsensor omvat en is voorzien van een veelheid van lichtgeleiderorganen vervaardigd 5 uit materiaal voor het omzetten van straling in licht waarvoor de lichtsensor gevoelig is, en de lichtgeleiderorganen zijn ingericht voor het naar de lichtsensor leiden van het licht.

Een dergelijke camera is in het vak bekend. Zo be-10 schrijven Nagarkar V.V. et al. (IEEE Transactions on Nuclear Science (1996), £3(3), blz. 1559-63) de vervaardiging van beeldsensoren met grote oppervlakte, voor beeldvormingstoe-passingen met Röntgenstraling. Als materiaal voor het omzetten van straling in licht wordt gebruik gemaakt van CsI(Tl) 15 scintillatoren met een oppervlakte van 15 x 15 cm. Het scin-tillerende materiaal bestaat een 2.000 pm dikke film met kolomvormige kristallen waarmee een hoge ruimtelijke resolutie wordt bereikt in vergelijking met andere technieken doordat laterale verspreiding van scintillatielicht wordt onder-20 drukt.

De onderhavige uitvinding beoogt een camera te verschaffen met verbeterde gevoeligheid en afbeeldingsscherpte.

Hiertoe wordt de camera volgens de uitvinding gekenmerkt doordat ten minste een deel van de lichtgeleiderorganen 25 onder een hoek van minder dan 90° ten opzichte van het oppervlak van de lichtsensor is geplaatst, zodanig dat de lichtgeleiderorganen aan de objectzijde een scherpe hoek met elkaar maken.

Aldus wordt zonder verlies aan gevoeligheid een ver-30 beterde scherpte (resolutie) bereikt. De lichtgeleiderorganen vormen een een- of tweedimensionaal array van lichtgeleiderorganen. Een eendimensionaal array zal in het algemeen lineair zijn. Een tweedimensionaal array kan elke vorm hebben, maar zal in het algemeen rond, rechthoekig of vierkant zijn. 35 Ten minste de buitenste lichtgeleiderorganen, d.w.z. de lichtgeleiderorganen die zich op een zo groot mogelijke af- η o 1 5 Γλ a W V Wti V * W f J ii WUMVip W*V V Mti t\AV fa UU A * 90° geplaatst. De feitelijke hoek kan, bij voorkeur, geleidelijk variëren en zal in het algemeen groter zijn dan 60°. Indien gebruik wordt gemaakt van een aantal eendimensionale ar-5 rays van lichtgeleiderorganen kan een array als geheel onder een hoek met een ander array worden geplaatst teneinde de lichtgeleiderorganen aan de objectzijde een scherpe hoek met elkaar te laten maken. Daarbij staan, binnen een eendimensionale array, de buitenste lichtgeleiderorganen bij voorkeur 10 ook onder een dergelijke scherpe hoek met elkaar. De lichtsensor is in het algemeen een vlakke lichtsensor. De term "straling" omvat elke vorm van straling welke conversie naar licht met een voor de lichtsensor detecteerbare golflengte behoeft, en in het bijzonder gammastraling en Röntgenstra-15 ling.

Bij voorkeur is het plaatsingspatroon van de lichtgeleiderorganen gekozen uit een waaiervorm en een tweedimensionale waaiervorm.

Onder een waaiervorm wordt verstaan dat een lineaire 20 array lichtgeleiderorganen elk naar hetzelfde punt wijzen (dat niet in het verlengde van de lineaire array ligt). Onder een tweedimensionale waaiervorm wordt verstaan dat de lichtgeleiderorganen van een tweedimensionaal array alle naar een punt (dat buiten het vlak van het tweedimensionale array 25 ligt) wijzen. Aldus wordt over het gehele lichtsensoropper-vlak dat door de lichtgeleiderorganen wordt bediend een optimale scherpte verzekerd.

Volgens een voorkeursuitvoering bezit de camera een element vervaardigd uit materiaal dat straling tegenhoudt, is 30 het element voorzien van een opening voor het doorlaten van straling en zijn de lichtgeleiderorganen naar de opening gericht.

Veelal zal de opening een pinhole zijn, en in dat geval is het plaatsingspatroon van de lichtgeleiderorganen 35 bij voorkeur zodanig dat alle lichtgeleiderorganen naar een punt (de pinhole) zijn gericht. De opening kan ook de vorm hebben van een langwerpige boring, in welk geval de lichtgeleiderorganen naar de betreffende boring wijzen en in hoofd- ' /N * — * - .

Λ „ .

t 3 zaak gelijkmatig rond de hartlijn van de boring zijn gegroepeerd.

Volgens een voorkeursuitvoering bezit het element een veelheid aan openingen in de vorm van boringen, welke bo-5 ringen tezamen een convergerende collimator vormen.

Door het gebruik van verscheidene openingen wordt een collimator verschaft die bijdraagt aan beeldvorming en een zo hoog mogelijke lichtopbrengst. De convergerende collimator is bij voorkeur een fan-beam collimator of een cone-10 beam collimator. Opgemerkt wordt dat in geval van het gebruik van meer openingen, er ook meer arrays van lichtgeleiderorga-nen te onderscheiden zijn, waarbij elke opening ten minste 1 eigen array van lichtgeleiderorganen bedient. De lichtgelei-derorganen van die eigen array(s) zijn dus naar die betref-15 fende opening gericht zoals hiervoor uiteengezet.

Bij voorkeur is de plaatsgevoelige lichtsensor een sensor-array.

Een dergelijk array is bijvoorbeeld gevormd uit CCD, eventueel met een daarvoor geplaatste electronische 20 beeldversterker. Ook kan eventueel een plaatsgevoelige foto-multiplierbuis worden gebruikt.

Desgewenst zijn de lichtgeleiderorganen aan de lichtsensorzijde voorzien van een laag welke straling om kan zetten in licht waarvoor de lichtsensor gevoelig is.

25 Deze scintillatorlaag draagt bij aan de lichtop brengst zonder dat dit ten koste gaat van de resolutie (beeldscherpte).

De uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een geöriënteerde veelheid 30 van lichtgeleiderorganen voor een camera voor het maken van een afbeelding van een object, welke hierdoor wordt gekenmerkt dat een stapel van evenwijdige lichtgeleiderorganen in contact wordt gebracht met een oppervlak dat van een reliëf-patroon is voorzien gekozen uit een eendimensionaal en een 35 twee-dimensionaal reliëfpatroon, waarbij het oppervlak onder een hoek is geplaatst ten opzichte van de longitudinale as van een van de lichtgeleiderorganen, zodanig dat proximale uiteinden van de lichtgeleiderorganen in opeenvolgende uit- , ... ·-. < r" ' i : ,· ·· n a ' ; /1 i ..... _.·.

sparingen van het profieloppervlak vallen, waarna de hoek tussen het profieloppervlak en een centraal gelegen lichtge-leiderorgaan op ca. 90° wordt ingesteld.

Aldus kunnen lichtgeleiderorganen op eenvoudig en 5 doelmatige wijze onder een hoek van minder dan 90° ten opzichte van het oppervlak van de lichtsensor (of daarop aanwezige scintillatorlaag) worden geplaatst. Een eendimensionaal patroon is in het bijzonder geschikt voor de vervaardiging van een waaiervormig array (eendimensionaal of tweedimensio-10 naai) van lichtgeleiderorganen. Het tweedimensionale patroon is in het bijzonder geschikt voor de vervaardiging van een tweedimensionaal array van lichtgeleiderorganen, welke lichtgeleiderorganen een zijn opgesteld met het hiervoor beschreven tweedimensionale waaiervormige plaatsingspatroon.

15 De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrich ting voor het maken van een afbeelding van een object, welke inrichting een stralingsbron en een camera bezit en het object tussen de stralingsbron en de camera kan worden geplaatst, waarbij de camera een camera volgens de uitvinding 20 is.

Aldus wordt een inrichting verschaft waarbij het object zelf geen straling hoeft uit te zenden (bijvoorbeeld radioactieve straling zoals afkomstig van het verval van 99iaTc), doch gebruik kan worden gemaakt van een stralingsbron, zoals 25 Röntgenstraling of een radioactieve puntbron.

De stralingsbron en/of de camera kunnen ten opzichte van elkaar verplaatsbaar en/of draaibaar zijn opgesteld, zoals op zichzelf bekend is voor het maken van tomografische afbeeldingen.

30 Bij voorkeur zijn de lichtgeleiderorganen naar de stralingsbron gericht.

Aldus wordt, indien niet gebruik wordt gemaakt van een element vervaardigd uit materiaal dat straling tegenhoudt en is voorzien van één of meer openingen voor het doorlaten 35 van straling een optimale invang van straling bereikt.

De uitvinding zal thans worden toegelicht aan de hand van het volgende uitvoeringsvoorbeeld en onder verwijzing naar de tekening waarin 5 fig. la-c in drie stappen een werkwijze tonen voor de vervaardiging van een camera met onder een hoek geplaatste lichtgeleiderorganen; en fig. 2 een camera volgens de uitvinding laat zien.

5 Fig. 1 toont een stapel langwerpige lichtgeleideror- ganen 3. De lichtgeleiderorganen 3 zijn bijvoorbeeld verkregen onder gebruikmaking van de werkwijze van Nagarkar V.V. et al. (supra) door de daar beschreven film voorzichtig op te breken. Dit kan bijvoorbeeld geschieden in een vloeistofbad 10 (waarbij de vloeistof in hoofdzaak geen oplosmiddel is) en onder gebruikmaking van geluidsgolven. Desgewenst wordt eerst het substraat waarop de film is aangebracht verwijderd, bijvoorbeeld mechanisch door middel van slijpen of fysisch (oplossen) ed. Gezien de geringe diameter van de afzonderlijke 15 lichtgeleiderorganen 3 kunnen niet verder opgebroken bundels lichtgeleiderorganen 3 worden gebruikt, waarbij een bundel een arrayelement van een lichtsensor zal belichten. Indien een bundel zich over twee arrayelementen van de lichtsensor uitstrekt, heeft dit minder bezwaarlijke gevolgen voor de re-20 solutie dan een enkele lichtgeleider die zich over twee arrayelementen van de lichtsensor uitstrekt.

Fig. la toont tevens een plaat 1, waarvan het oppervlak is voorzien van een twee-dimensionaal patroon 2 onder gebruikmaking van uit de chiptechnologie welbekende technie-25 ken of onder gebruikmaking van bijvoorbeeld lasertechnologie. Daarbij is de periode van het patroon 2 in zowel de X- als de Y-richting (van het plaatoppervlak) iets groter dan de dikte van naar het oppervlak te keren (bundels van) lichtgeleiderorganen 3. De lichtgeleiderorganen 3 kunnen aan het tegen-30 overliggende uiteinde 4 met elkaar worden verbonden, bijvoorbeeld door het aanbrengen van lijm. De van de plaat 1 afgekeerde uiteinden van de lichtgeleiderorganen 3 kunnen met voordeel zijn voorzien van een reflecterende coating, bijvoorbeeld aangebracht in de vorm van reflecterende tape, 35 waarmee de lichtopbrengst op de lichtsensor (niet weergegeven) kan worden verhoogd. Dit is op zich bekend uit Nagarkar (supra).

De door balkjes 8 bijeengehouden lichtgeleiderorga- ' n'y ·- - » i « / ‘ *\ t* w nen 3 worden, in de hier getoonde uitvoeringsvorm, tegen de plaat 1 geschoven (fig. lb). De plaat 1 kan uit willekeurig materiaal zoals glas of kunststof zijn vervaardigd, en, na het fixeren van de lichtgeleiderorganen 3 in een gewenste 5 stand, optioneel weer geheel of gedeeltelijk wordt verwijderd. Dit verwijderen kan bijvoorbeeld door middel van slijpen geschieden. Bij voorkeur zal plaat 1 een plaat uit scin-tillatiemateriaal zijn, welke, eenmaal voorzien van lichtgeleiderorganen 3, weer op een plaatsgevoelige lichtsensor 10 wordt aangebracht.

Bij voorkeur wordt de plaat 1 zover afgeslepen dat de naar de lichtsensor gekeerde uiteinden zich aan het geslepen oppervlak van de plaat 1 bevinden. Aldus worden doelmatig brekingsindexovergangen die de gevoeligheid beperken verme-15 den.

Vervolgens worden alle lichtgeleiderorganen 3 onder een hoek van 90° of iets kleiner op het plaatoppervlak gezet. Ofschoon het mogelijk is de balkjes 8 te kantelen en te verschuiven om het gewenste effect te bereiken, wordt met voor-20 deel gebruik gemaakt van de zwaartekracht en worden ook de plaat 1 en de daartegen geplaatste lichtgeleiderorganen 3 gekanteld, zodanig dat de lichtgeleiderorganen 3 boven op de plaat 1 komen te rusten (fig. lc).

Het patroon 2 op het oppervlak van de plaat 1 kan 25 worden gevormd door een smeltbaar materiaal. Dit kan vervolgens worden thermisch verweekt en weer afgekoeld, waardoor de lichtgeleiderorganen 3 worden gefixeerd. Het materiaal zorgt daarbij ook voor een verbeterde licht-inkoppeling van licht vanuit de lichtgeleiderorganen 3 naar het lichtsensoropper-30 vlak.

De uitvinding kan, zoals voor de gewone terzake kundige, op verscheidene wijzen binnen het kader van de bijgaande conclusies worden gevarieerd. Zo kan in plaats van opbreken de met de werkwijze van Nagarkar gevormde film in plakken 35 worden gezaagd, onder oplevering van langwerpige (quasi- eendimensionale) arrays 5 van lichtgeleiderorganen. Daarmee kan een camera 6 worden vervaardigd zoals afgebeeld in fig.

2. Voor de eenvoud zijn slechts 3 arrays (vanaf een kopse 7 zijde) weergegeven, waarbij de buitenste twee arrays onder een hoek zijn geplaatst ten opzichte van de lichtsensor 9. De camera is in dit geval voorzien van een enkel pinhole 7 dat straling (gesymboliseerd door pijlen) doorlaat, welke stra-5 ling in de lichtgeleiderorganen 3 uit scintillator materiaal in licht wordt omgezet. Deze eenvoudig te vervaardigen camera 6 heeft, in vergelijking met een camera volgens de stand van de techniek en onder behoud van een uitstekende gevoeligheid, in één richting een verhoogde resolutie.

10 ✓· r-. ·' 7 „7 ƒ f ! · j ^

Claims (9)

1. Camera voor het maken van een afbeelding van een object, welke camera een plaatsgevoelige lichtsensor omvat en is voorzien van een veelheid van lichtgeleiderorganen vervaardigd uit materiaal voor het omzetten van straling in 5 licht waarvoor de lichtsensor gevoelig is, en de lichtgeleiderorganen zijn ingericht voor het naar de lichtsensor leiden van het licht, met het kenmerk/ dat ten minste een deel van de lichtgeleiderorganen onder een hoek van minder dan 90° ten opzichte van het oppervlak van de lichtsensor is geplaatst, 10 zodanig dat de lichtgeleiderorganen aan de objectzijde een scherpe hoek met elkaar maken.

2. Camera volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het plaatsingspatroon van de lichtgeleiderorganen is gekozen uit een waaiervorm en een tweedimensionale waaiervorm.

3. Camera volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de camera een element bezit vervaardigd uit materiaal dat straling tegenhoudt, het element is voorzien van een opening voor het doorlaten van straling, en de lichtgeleiderorganen naar de opening zijn gericht.

4. Camera volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het element een veelheid aan openingen bezit in de vorm van boringen, welke boringen tezamen een convergerende collimator vormen.

5. Camera volgens één der voorgaande conclusies, met 25 het kenmerk, dat de lichtsensor een sensorarray is.

6. Camera volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de lichtgeleiderorganen aan de lichtsensor-zijde zijn voorzien van een laag welke straling om kan zetten in licht waarvoor de lichtsensor gevoelig is.

7. Werkwijze voor het vervaardigen van een georiën teerde veelheid van lichtgeleiderorganen voor een camera voor het maken van een afbeelding van een object, met het kenmerk, dat een stapel van evenwijdige lichtgeleiderorganen in contact wordt gebracht met een oppervlak dat van een reliëfpa-35 troon is voorzien gekozen uit een eendimensionaal en een twee-dimensionaal reliëfpatroon, waarbij het oppervlak onder een hoek is geplaatst ten opzichte van de longitudinale as van een van de lichtgeleiderorganen, zodanig dat proximale uiteinden van de lichtgeleiderorganen in opeenvolgende uit-5 sparingen van het profieloppervlak vallen, waarna de hoek tussen het profieloppervlak en een centraal gelegen lichtge-leiderorgaan op ca. 90° wordt ingesteld.

8. Inrichting voor het maken van een afbeelding van een object, welke inrichting een stralingsbron en een camera 10 bezit en het object tussen de stralingsbron en de camera kan worden geplaatst, met het kenmerk, dat de camera een camera volgens één van de conclusies 1 tot 6 is.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de lichtgeleiderorganen naar de stralingsbron zijn ge- 15 richt.