DE3332648A1

DE3332648A1 - Roentgendiagnostikeinrichtung mit einem roentgenkonverter

Info

Publication number: DE3332648A1
Application number: DE19833332648
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Haendle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-09-09
Filing date: 1983-09-09
Publication date: 1985-03-28
Also published as: EP0142645B1; US4886970A; EP0142645A1; JPS6068543U; DE3472352D1

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT ' O- Unser Zeichen Berlin und München VPA 83 P 3 2 9 7 DE

Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Röntgenkonverter

Die Erfindung betrifft eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Röntgenkonverter mit Lumineszenz-Leuchtschirm, der das jeweilige Röntgenstrahlenbild latent speichert und zur Bildwiedergabe durch eine zusätzliche Strahlenquelle zum Leuchten anregbar ist, mit einer Abtastvorrichtung für den Leuchtschirm, einer Optik, einem Detektor und einer Fernseh-Wiedergabevorrichtung. Ein derartiger Leuchtschirm dient in der Röntgendiagnotik der Aufzeichnung und Wiedergabe eines Röntgenstrahlenbildes.

In der DE-OS 29 28 244 ist eine derartige Röntgendiagnostikeinrichtung beschrieben, bei der ein Röntgenstrahlenbild in einer Platte mit einem Leuchtschirm aus einem durch sichtbares Licht oder Infrarotstrahlen anregbarem Leuchtstoff zunächst als latentes Bild gespeichert wird. Die Defektelektronen, die durch die Absorption der Röntgenstrahlen in der Leuchtstoffschicht des Leuchtschirmes erzeugt werden, werden in einer Potentialfalle des Leuchtstoffes, in Traps, festgehalten, so daß das Strahlenbild gespeichert bleibt. Die Anzahl der Defektelektronen hängt von dem Betrag der absorbierenden Bestrahlungsenergie ab. Erst durch eine bildpunktweise Abtastung des Leuchtschirmes, beispielsweise mit einem Infrarot-Laserstrahl, werden diese Defektelektronen ins Leitfähigkeitsband gehoben und geben beim Rückfallen Licht im sichtbaren Bereich ab. Durch die Anregung mit sichtbarem Licht oder Infrarotstrahlen wird das gespeicherte Bestrahlungsbild sichtbar gemacht, wobei die in der Potentialfalle des Leuchtstoffes gespeicherten

Gse 2 Ler / 06.09.1983

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Elektronen freigegeben werden und somit das in dem Leuchtschirm gespeicherte Bestrahlungsbild in Form von Fluoreszenzlicht freigesetzt wird. Durch einen Fotodetektor wird das Fluoreszenzlicht aufgefangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt, das anschließend auf einem Monitor sichtbar gemacht wird.

In der DE-OS 29 28 244 ist darauf hingewiesen, daß die bisher bekannten Leuchtschirme eine zu geringe Empfindlichkeit aufweisen. Durch Wahl des Leuchtstoffes kann zwar die relative Empfindlichkeit erhöht werden. Diese reicht aber in vielen Fällen immer noch nicht aus, Röntgenbilder mit ausreichender Helligkeit zu erzeugen, da beispielsweise die optische Kopplung des Leuchtschirmes an dem Detektor weitere Verluste ergibt, so daß der Rauschanteil des Detektors nicht vernachlässigbar ist.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Röntgendiagnostikeinrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die relative Empfindlichkeit weiter erhöht und das Ausgangsbild des Leuchtschirmes weiter verstärkt werden, so daß Fernsehbilder mit hohem Kontrast und geringem Rauschanteil erhalten werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit dem Lumineszenz-Leuchtschirm ein Bildverstärker zu einer Bildverstärkereinheit gekoppelt ist. Durch diesen angekoppelten Bildverstärker wird das durch anregende Strahlen sichtbare Bild weiter verstärkt, so daß Verluste beispielsweise durch die optische Kopplung nicht störend wirken.

Die Abmessungen können relativ klein gehalten werden, wenn der Bildverstärker ein Flachbildverstärker mit Nahfeld-Fokussierung ist. Ein besonders einfacher Aufbau

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ergibt sich, wenn die Bildverstärkereinheit als Eingangsschirm eine erste Trägerschicht aufweist, auf der ein Eingangsleuchtschirm aufgetragen ist, auf dem eine Fotokathode aufgedampft ist, und wenn auf einer zweiten Trägerschicht in Richtung auf den Eingang ein Ausgangsleuchtschirm aufgetragen ist, der von einer dünnen leitenden Schicht abgedeckt ist. Der Leuchtschirm last sich von der Eingangsseite abtasten, wenn der Eingangsleuchtschirm aus Thermolumineszenz-Material und der Ausgangsleuchtschirm aus Zinksulfid oder Cadmiumsulfid besteht, und wenn die erste Trägerschicht für Infrarotstrahlen durchlässig ist. Eine vorteilhafte Variante ergibt sich, wenn die Abtastung auf der Ausgangsseite der Bildverstärkereinheit erfolgt, wenn der Eingangsleuchtschirm aus Cäsiumjodid und der Ausgangsleuchtschirm aus Thermolumineszenz-Material besteht und wenn die zweite Trägerschicht für Infrarotstrahlen und sichtbares Licht durchlässig ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Aufnahmeteil einer erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung,

Fig. 2 den Wiedergabeteil einer erfindungsgemäßen Röntgendiagnostikeinrichtung, und

Fig. 3 schematisch den Schichtaufbau der in den

Figuren 1 und 2 dargestellten Bildverstärkereinheit.

In der Figur 1 ist ein Hochspannungsgenerator 1 dargestellt, der eine Röntgenröhre 2 speist, die Röntgenstrahl-

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len aussendet, die einen Patienten 3 durchdringen. Auf eine Bildverstärkereinheit 4, die beispielsweise aus einem Leuchtschirm aus Lumineszenz-Material und einem angekoppelten Flachbildverstärker mit Nahfeld-Fokussierung besteht, fallen die Röntgenstrahlen, die durch den Patienten entsprechend seiner Transparenz geschwächt wurden. Dieses auffallende Strahlenbild erzeugt in dem Leuchtschirm der Bildverstärkereinheit 4 Defektelektronen, die in einer Potentialfalle des Leuchtstoffes gespeichert werden, so daß in dem Leuchtschirm der Bildverstärkereinheit 4 ein latentes Bild gespeichert ist.

Zur Wiedergabe des latenten Bildes wird der Leuchtschirm der Bildverstärkereinheit 4 von einem Laserstrahl bildpunktweise abgetastet, der von einem Laser 5 erzeugt und von einer Ablenkvorrichtung 6 über die Fläche des Leuchtschirmes der Bildverstärkereinheit 4 abgelenkt wird. Die Ablenkvorrichtung 6 für.den Laser 5 kann beispielsweise aus einem Ablenkspiegel für die vertikale und einem elektro-optischen Strahlenablenker für die horizontale Ablenkung bestehen. Durch die Abtastung mit dem Laserstrahl werden alle auf dem Leuchtschirm liegenden Bildpunkte nacheinander angeregt und zum Leuchten gebracht. Eine Optik 7 bildet den Ausgangsleuchtschirm der BiId-Verstärkereinheit 4 auf einem Detektor 8 ab, der die Helligkeit der abgetasteten Bildpunkte erfaßt und einer Wiedergabeschaltung 9 zuführt, die aus den einzelnen, analogen Ausgangssignalen des Detektors 8 ein Videosignal zur Darstellung auf einem Monitor 10 erzeugt. Die Wiedergabeschaltung 9 kann Bildspeicher, Verarbeitungsschaltungen und Wandler enthalten. Eine Steuereinrichtung 11 erzeugt die Steuertakte zur Synchronisation der Ablenkvorrichtung 6, der Wiedergabeschaltung 9 und des Monitors 10.

Anhand der Figur 3, in der der Schichtaufbau der Bild-

Verstärkereinheit 4 dargestellt ist, wird die Funktionsweise dieser Bildverstärkereinheit 4 näher erläutert. Sie besteht auf der der Röntgenröhre 2 zugewandten Eingangsseite aus einer ersten Trägerschicht 12, auf der ein Eingangsleuchtschirm 13 aufgetragen ist. Auf dem Eingangsleuchtschirm 13 ist eine Fotokathode 14 aufgedampft, die mit dem einen Pol einer Spannungsquelle 15 verbunden ist. Nach dem Eingangsschirm 12 bis 14 folgt als Beschleunigungsstrecke ein Vakuum 16, das beispielsweise zwölf Millimeter dick sein kann. Der daran anschließende Ausgangschirm der Bildverstärkereinheit 4, der dem Detektor 8 zugewandt ist, besteht aus einer zweiten Trägerschicht 19, auf der ein Ausgangsleuchtschirm 18 aufgetragen ist. Auf dem Ausgangsleuchtschirm 18 ist zur Abgrenzung an das Vakuum 16 eine dünne leitende Schicht 17 aufgetragen, an der der zweite Pol der Spannungsquelle 15 angeschlossen ist.

Die Bildverstärkereinheit 4 kann zwei Ausführungen aufweisen. Bei der ersten besteht der Eingangsleuchtschirm 13 aus Lumineszenz-Material und der Ausgangsleuchtschirm 18 aus Zinksulfid oder Cadmiumsulfid. Die Trägerschichten 12 und 19 können hierbei aus Glas bestehen, wobei die Trägerschicht 12 bei Verwendung eines Infrarotlasers beispielsweise für Infrarotstrahlen durchlässig sein muß.

Die Fotokathode 14 kann beispielsweise aus einer Antimon-Cäsium-Verbindung und die Schicht 16 aus Aluminium bestehen. Wird nun bei dieser Anordnung das Röntgenstrahlenbild auf dem Eingangsleuchtschirm 13 abgebildet, so werden entsprechend der Energie der einzelnen Bildpunkte Defektelektronen erzeugt, die in Potentialfallen des Leuchtstoffes gespeichert werden. Wird nun anschießend von der Eingangsseite der Eingangsleuchtschirm 13 durch einen durch den Laser 5 erzeugten Infrarot-Laserstrahl bildpunktweise abgetastet, so werden die Defektelektronen

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freigesetzt, die durch die an der Fotokathode 14 angelegte Beschleunigungsspannung von z. B. mehr als 5 kV auf den Ausgangsleuchtschirm 18 beschleunigt werden, der von der dünnen Schicht 17 abgedeckt ist. Auf dem Ausgangsleuchtschirm 18 wird somit ein helligkeitsverstärktes Bild (Faktor 50 bis 100) abgegeben. Durch den abschließenden Glasträger wird das in dem Ausgangsleuchtschirm 18 erzeugte Licht über die Optik 7 auf dem Fotodetektor 8 abgebildet.

In einem zweiten möglichen Aufbau der Bildverstärkereinheit 4 besteht der Eingangsleuchtschirm 13 aus Cäsiumjodid und der Ausgangsleuchtschirm 18 aus Thermolumineszenz-Material. Die erste Trägerschicht 12 kann, wie in

15" der Bildverstärkertechnik üblich, aus Aluminium bestehen, während die zweite Trägerschicht für Infrarotstrahlen und sichtbare Strahlung durchlässig sein muß. Sie kann in diesem Falle auch aus infrarotdurchlässigem Glas bestehen. Durch die auffallende Röntgenstrahlung werden in dem Eingangsleuchtschirm 13 Fotoelektronen erzeugt, die in dem Vakuum 16 beschleunigt werden, auf den Ausgangsleuchtschirm 18 fallen und Defektelektronen erzeugen. Dort werden sie wieder in den Traps gespeichert. Anschließend können sie von der Ausgangsseite her durch den Infrarot-Laserstrahl abgetastet werden, wobei bildpunktweise wiederum ein sichtbares Bild entsteht, das auf dem Detektor 8 abgebildet wird. Durch diese. Anregung des Ausgangsleuchtschirmes 18 können additive Schirmstörstrukturen besser unterdrückt werden. Bei dieser Ausführungsform muß aber darauf geachtet werden, daß die Sättigungsgrenze des LumineszenzMaterials nicht überschritten wird.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird erreicht, daß selbst bei geringen Bilddosiswerten der Detektor 8

noch genügend ausgesteuert wird, so daß das Rauschen des Detektors vernachlässigbar ist.

5 Patentansprüche
3 Figuren

wc-

- Leerseite -

Claims

Patentansprüche

Π..)Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Röntgenkonverter mit Lumineszenz-Leuchtschirm (13), der das jeweilige Röntgenstrahlenbild latent speichert und zur Bildwiedergabe durch eine zusätzliche Strahlenquelle (5) zum Leuchten anregbar ist, mit einer Abtastvorrichtung (5, 6).für den Leuchtschirm, einer Optik (7), einem Detektor (8)
und einer Fernseh-Wiedergabevorrichtung (9, 10), d a durch gekennzeichnet, daß mit dem Lumineszenz-Leuchtschirm ein Bildverstärker zu einer
Bildverstärkereinheit (4) gekoppelt ist.
2. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1, d a durch gekennzeichnet, daß der

Bildverstärker ein Flachbildverstärker mit Nahfeld-Fokussierung ist.
3. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverstärkereinheit (4) als Eingangsschirm (12 bis 14) eine erste Trägerschicht (12) aufweist, auf der ein Eingangsleuchtschirm (13) aufgetragen ist, auf dem eine Fotokathode (14) aufgedampft ist, und daß auf einer zweiten Trägerschicht (19) in Richtung auf den Eingang ein
Ausgangsleuchtschirm (18) aufgetragen ist, der von einer dünnen leitenden Schicht (17) abgedeckt ist.
4. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 3, d a durch gekennzeichnet, daß der Eingangsleuchtschirm (13) aus Thermolumineszenz-Material
und der Ausgangsleuchtschirm (18) aus Zinksulfid oder
Cadmiumsulfid besteht, und daß die erste Trägerschicht
(12) für Infrarotstrahlen durchlässig ist.

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5. Röntgendiagnostikeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsleuchtschirm (13) aus Cäsiumjodid und der Ausgangsleuchtschirm (18) aus Thermolumineszenz-Material besteht, und daß die zweite Trägerschicht (19) für Infrarotstrahlen und sichtbares Licht durchlässig ist.