DE3875618T2 - Durchsichtige lichtabnehmplatte zum aufnehmen von bildern aus photostimulierbarem phosphor. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Auslesen einer in einem Abbildungsgerät mit photostimulierbarer Phosphorschicht gespeicherten Abbildung, insbesondere ein Gerät zum Aufnehmen und Detektieren der Strahlung, die von dem photostimulierbaren Phosphor beim Abtasten mit einer stimulierenden Strahlung abgegeben wird.
• Auf die parallele US-Anmeldung Nr. 917,935, angemeldet am 14. Oktober 1986 (US-A-4 743 758) für A. Ellen Chan et al., wird verwiesen.
• Bei einem Abbildungsgerät mit photostimulierbarer Phosphorschicht, wie es in dem wieder erteilten US-Patent Nr. 31,847, wieder erteilt an Luckey am 12. März 1985, beschrieben wird, wird eine photostimulierbare Phosphorplatte einer kurzwelligen Strahlung, zum Beispiel einer Röntgenstrahlung, in einem Bildmuster ausgesetzt, um ein latentes Abbildungsmuster in der photostimulierbaren Phosphorplatte aufzuzeichnen. Die latente Abbildung wird durch Stimulieren des Phosphors mit einer relativ langwelligen stimulierenden Strahlung, z. B. mit Rot- oder Infrarotlicht, ausgelesen. Bei Stimulierung gibt die photostimulierbare Phosphorschicht eine Strahlung einer Zwischen-Wellenlänge, z. B. Blau- oder Violettlicht, im Verhältnis der Menge an empfangener kurzwelliger Strahlung ab. Um ein für die elektronische Bildverarbeitung nutzbares Signal zu erzeugen, wird die photostimulierbare Phosphorschicht von einem Lichtstrahl, der z. B. von einem oszillierenden oder rotierenden Abtastspiegel abgelenkten Laser erzeugt wird, in einem Rastermuster abgetastet, und die abgegebene Strahlung wird von einem Photodetektor, z. B. einer Sekundärelektronenvervielfacher-Röhre, zur Erzeugung des elektronischen Bildsignals abgetastet.
• Bei einer Art von Abtastgeräten ist die photostimulierbare Phosphorplatte auf einer Schiebebühne angeordnet und wird in Seiten-Abtastrichtung an einem Laserstrahl vorbeigeschoben, welcher zur Erzeugung des Abtastrasters mehrfach in Zeilen- Abtastrichtung abgelenkt wird.
• Zur Optimierung des Signal/Rausch-Verhältnisses (S/N) des Abbildungsgerätes ist es wünschenswert, so viel abgegebenes Licht wie möglich aufzunehmen und dem Photodetektor zuzuleiten. Der Lichtaufnehmer kann in unterschiedlichster Weise ausgebildet sein; eine Ausbildungsform des Lichtaufnehmers ist im US-Patent US-A-4,616,129, erteilt am 7. Oktober 1986 an Yamada et al, beschrieben. Der von Yamada et al. vorgeschlagene Lichtaufnehmer weist eine 20 bis 30 mm starke Platte eines lichtdurchlässigen Materials auf. Eine Fläche der Platte ist zum Aufnehmen des abgegebenen Lichts der Abtastzeile benachbart angeordnet. Entlang einer gegenüberliegenden Fläche ist zum Empfangen des aufgenommenen Lichts eine Anordnung von Sekundärelektronenvervielfacher-Röhren mit rechteckiger Oberfläche vorgesehen.
• Versuche haben nun einen Faktor aufgezeigt, der das mit dem mit photostimulierbarer Phosphorplatte arbeitenden Abbildungsgerät erzielbare Signal/Rausch-Verhältnis begrenzt. Beim Abtasten der photostimulierbaren Phosphorplatte mittels des stimulierenden Strahls wird ein hoher Anteil (bis zu 90 %) der stimulierenden Strahlung vom photostimulierbaren Phosphor reflektiert. Wird diese reflektierte stimulierende Strahlung nochmals auf die photostimulierbare Phosphorfläche, jedoch auf einen vom momentanen Abtastpunkt entfernten Punkt zurückgestrahlt, nennt man dies Reflexion, und der Phosphor wird zur Lichtabgabe an diesen anderen Punkten stimuliert. Wird das Licht, das aufgrund der Reflexion abgegeben wird, vom Lichtaufnehmer aufgenommen, erzeugt es ein störendes Hintergrundsignal. Eine derartige Reflexion der stimulierenden Strahlung auf die photostimulierbare Phosphorschicht kann von der Aufnehmerfläche der vorstehend beschriebenen Lichtleiteinrichtung ausgehen. Als Beispiel für die durch Reflexion verursachte Verschlechterung der Abbildungsqualität soll hier die Verminderung des Abbildungskontrastes durch die durch Reflexion verursachte Lichtabgabe stark belichteter Bereiche genannt werden. Beim Abtasten stark belichteter Objekte vor einem schwach belichteten Hintergrund ergeben sich Schatten-Artefakte. Das Signal/ Rausch-Verhältnis verschlechtert sich in allen Bildbereichen. Dadurch, daß ein großer Bereich der Phosphorschicht nur geringer stimulierender Strahlung ausgesetzt ist, ergibt sich eine Verstärkung des Laser-Rauschens; die Lichtabgabe in diesem Bereich ändert sich mit den Schwankungen der Laserleistung, wodurch der Effekt des Laser-Rauschens noch verstärkt wird.
• Ziel der Erfindung ist es daher, einen verbesserten Lichtaufnehmer mit geringerer Reflexion vorzuschlagen.
• Erfindungsgemäß werden diese Ziele erreicht durch einen Lichtaufnehmer mit einer im wesentlichen rechteckigen Platte aus lichtdurchlässigem Material mit einer Dicke von mehr als 20 mm, wobei eine erste Fläche der Platte aus lichtdurchlässigem Material der Abtastzeile auf der photostimulierbaren Phosphorschicht benachbart angeordnet ist und die erste Fläche mit einer Senkrechten zur Oberfläche der photostimulierbaren Phosphorschicht einen Winkel R zwischen 10º und 15º bildet. Mehrere Sekundärelektronenvervielfacher- Röhren sind so angeordnet, daß sie mit einer der ersten Fläche der Platte aus lichtdurchlässigem Material gegenüberliegenden Fläche in optischem Kontakt stehen. Ein langgestreckter Spiegel ist so gegenüber der ersten Fläche angeordnet, daß er das von der Phosphorschicht abgegebene Licht auf die erste Fläche der Platte aus lichtdurchlässigem Material lenkt.
• Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lichtaufnehmers;
• Fig. 2a - 2c zeigen Teil-Seitenansichten des Lichtaufnehmers gemäß Fig. 1, die die Auswirkungen des Winkels a der vorderen Fläche eines Lichtaufnehmers darstellen;
• Fig. 3 zeigt in graphischer Darstellung die Auswirkungen des Winkels e auf Lichtaufnahmeleistung und Reflexion;
• Fig. 4 zeigt in einer Draufsicht eine Weiterentwicklung eines Lichtaufnehmers ähnlich dem der Fig. 1;
• Fig. 5 zeigt in einer Seitenansicht eine Weiterentwicklung eines Lichtaufnehmers ähnlich dem der Fig. 2.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 1 soll nun ein erfindungsgemäßer Lichtaufnehmer beschrieben werden. Der Lichtaufnehmer besteht im wesentlichen aus einer rechteckigen Platte eines lichtdurchlässigen Materials 10 mit einer Dicke t von mehr als 20 mm. Eine Licht empfangende Fläche 12 der Platte 10 ist der Abtastzeile 14 des Laserstrahls 16 benachbart, der zum Abtasten einer photostimulierbaren Phosphorschicht 18 in Richtung des Pfeils A ausgesandt wird. An einer gegenüberliegenden Fläche 19 der Platte 10 sind mehrere Sekundärelektronenvervielfacher-Röhren 20 in optischem Kontakt mit der Fläche 19 der Platte 10 angeordnet. Die Sekundärelektronenvervielfacher-Röhren 20 besitzen rechteckige Lichtempfangsflächen, so daß sie in engem Abstand entlang der Fläche 19 der Platte angeordnet werden können. Zwischen den Lichtempfangsflächen der Sekundärelektronenvervielfacher- Röhren und der lichtdurchlässigen Platte 10 ist in optischem Kontakt mit letzterer ein Filter 22 angeordnet, das für Licht mit der abgegebenen Wellenlänge durchlässig, für solches mit der stimulierenden Wellenlänge aber undurchlässig ist. Gegenüber der Lichtempfangsfläche 12 der lichtdurchlässigen Platte 10 ist ein langgestreckter Reflektor 24 angeordnet, der das abgegebene Licht auf die Lichtempfangsfläche 12 lenkt.
• Erfindungsgemäß ist die Lichtempfangsfläche 12 der Platte 10 in einem Winkel zwischen 10º und 15º zu einer Senkrechten zur Oberfläche der Phosphorschicht angeordnet. In Fig. 2a sind einige Strahlenverläufe wiedergegeben, die sich bei einem Winkel von 4º zwischen der Oberfläche und der Senkrechten ergeben. Der Verlauf der Strahlen 26 und 28 zeigt, daß ein hoher Anteil des abgegebenen Lichts, das auf die Lichtempfangsfläche 12 der Platte 10 gelangt, wegen des sehr flachen Einfallwinkels auf die annähernd vertikale Fläche reflektiert wird und durch den Abtastschlitz zwischen der Oberkante des Spiegels 24 und dem lichtdurchlässigen Lichtaufnehmer entweicht. Wird der Winkel R vergrößert, wie z. B. in Fig. 2b, wo der Winkel R 13º beträgt, wird ein geringerer Anteil des Lichts von der Lichtempfangsfläche der Platte so reflektiert, daß er - wie aus dem Verlauf der Strahlen 26 und 28 ersichtlich ist - durch den oberen Schlitz verloren geht oder - wie der Verlauf des Strahls 29 zeigt - bei der Reflexion durch den Spiegel 24 absorbiert wird, woraus sich eine Verbesserung der Lichtaufnahmeleistung des Lichtaufnehmers ergibt. Mit zunehmendem Winkel R nimmt die Intensität der Strahlen 26, 28 und 29 wegen des steileren Reflexionswinkels ab, so daß ein größerer Anteil des Lichts in den Lichtaufnehmer gelangt, statt von der Fläche 12 reflektiert zu werden. Der größte Teil der von der Lichtempfangsfläche 12 der Platte 10 reflektierten Strahlen gelangt, wie aus dem Verlauf des Strahls 29 ersichtlich ist, ein zweites Mal auf die Oberfläche der Platte. Bei weiterer Vergrößerung des Winkels R, wie dies in Fig. 2c dargestellt ist, wo der dieser Winkel 36º beträgt, ergeben sich keine wesentlichen weiteren Verbesserungen in bezug auf die Reflexionsverluste; vielmehr wird - wie durch den Strahl 29 dargestellt - der größte Teil der von der Lichtempfangsfläche der Platte reflektierten Strahlen direkt der Oberfläche der Phosphorschicht zugeleitet, wodurch sich die Aufnahmeleistung verringert. Da auch reflektierte Strahlen des stimulierenden Lichts direkter auf die Oberfläche der photostimulierbaren Phosphorschicht gelangen, verstärkt sich auch die durch Reflexion bedingte Lichtabgabe der stimulierbaren Phosphorschicht.
• Die graphische Darstellung der Fig. 3 zeigt die Wirkung des Winkels R auf 1.) den Verlust an abgegebenem Licht (gestrichelte Linie 40), 2.) die Reflexion (durchgezogene Linie 42) und 3.) die Gesamtmenge des abgegebenen Lichts (punktierte Linie 44), das vom Lichtaufnehmer aufgenommen wird. Die gestrichelte Linie 40 in Fig. 3 zeigt, daß mit der Vergrößerung des Winkels R, ausgehend von 0º, der Lichtschwächungs-Prozentsatz zunächst schnell, dann langsamer abnimmt. Der Reflexionsanteil, der durch die durchgezogene Linie 42 in Fig. 3 repräsentiert wird, steigt über die ersten 10º langsam und dann schneller an. Der durch die punktierte Linie 44 repräsentierte Anteil des aufgenommenen Lichts steigt zunächst mit der Vergrößerung des Winkels R von 0º ausgehend an und sinkt dann nach Erreichen eines Maximums bei etwa 15º wieder ab.
• Erfindungsgemäß ist es im Hinblick auf die bestmögliche Lichtaufnahmeleistung wünschenswert, die Lichtaufnahmefläche in einem Winkel zwischen 10º und 15º zur Vertikalen anzuordnen. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, kann durch die Einstellung des Winkels R ein Kompromiß zwischen Lichtaufnahmeleistung und Reflexion bewirkt werden. Je nach Anwendungsfall wird der Winkel R, wenn die Aufnahmeleistung wichtiger ist als die Reflexion, näher an 15º eingestellt. Wenn andererseits die Reflexion wichtiger ist, stellt man den Winkel näher an 10º ein.
• Auf Wunsch kann eine weitere Verminderung der auf die Phosphorschicht gelangenden Reflexion sowie eine Verminderung der durch Reflexion bedingten, aufgenommenen Lichtabgabe dadurch erzielt werden, daß zwischen der Unterkante des Lichtaufnehmers und der Unterkante des Spiegels eine Maske vorgesehen wird, die einen Schlitz ausbildet, durch den der Abtaststrahl und abgegebenes Licht hindurchtreten können. Eine solche Maske 30 ist in Fig. 2a - 2c gestrichelt dargestellt. Zusätzlich kann zur weiteren Verminderung der durch Reflexion bedingten Lichtabgabe eine Antireflexschicht auf die Lichtempfangsfläche 12 der Platte 10 aufgebracht werden.
• Gleichbleibendes Verhalten des Lichtaufnehmers entlang der gesamten Abtastzeile kann auf einfache Weise durch entsprechende Einstellung der Verstärkungsfaktoren der einzelnen Sekundärelektronenvervielfacher-Röhren 20 bewirkt werden.
• Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann die Aufnahmeleistung dadurch weiter verbessert werden, daß die Platte 10 an ihrer den Sekundärelektronenvervielfacher- Röhren 20 benachbarten Kante breiter und/oder dicker ausgebildet wird, wodurch sich die durchschnittliche Anzahl von Reflexionen und infolgedessen die durchschnittliche Weglänge der aufgenommenen Strahlen verringert. Durch die verringerte Weglänge werden Absorptionsverluste innerhalb der Platte 10 minimiert. Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf einen derartigen Aufnahmekopf, dessen den Sekundärelektronenvervielfacher- Röhren benachbarte Plattenkante breiter ausgebildet ist, Fig. 5 eine Seitenansicht eines Lichtaufnehmers, bei dem die Platte 10 an ihrer den Sekundärelektronenvervielfacher- Röhren 20 benachbarten Kante dicker ist.
• Der erfindungsgemäße Lichtaufnehmer kann mit Nutzen bei Röntgen-Abbildungsgeräten der Art, die mit einer photostimulierbaren Phosphorschicht arbeitet, eingesetzt werden. Der Lichtaufnehmer ist insofern von Vorteil, als er gegenüber bekannten Lichtaufnehmern verringerte Reflexion und höhere Lichtaufnahmeleistung bietet.

Claims (4)

1. Lichtaufnehmer zum Detektieren von Licht, das in einem Abbildungsgerät von einer zeilenweise abgetasteten photostimulierbaren Phosphorschicht abgegeben wird, mit

a) einer Lichtleiteinrichtung in Form einer im allgemeinen rechteckigen Platte aus lichtdurchlässigem Material, die benachbart der Abtastzeile auf der photostimulierbaren Phosphorschicht eine erste Fläche bildet, und

b) mehreren Sekundärelektronenvervielfacher-(SEV)-Röhren, die so angeordnet sind, daß sie mit einer der ersten Fläche der Platte gegenüberliegenden Fläche in optischem Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, daß

1. die Platte eine Dicke von mehr als 20 mm aufweist,

2. der Winkel, den die erste Fläche mit einer Senkrechten zur Oberfläche der photostimulierbaren Phosphorschicht bildet, zwischen 10 und 15º beträgt, und

3. ein langgestreckter Spiegel so gegenüber der ersten Fläche angeordnet ist, daß er das von der Phosphorschicht abgegebene Licht auf die erste Fläche der Platte lenkt.

2. Lichtaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässige Platte an der nahe den SEV-Röhren gelegenen Fläche dicker und an der der Abtastzeile benachbarten Fläche dünner ist.

3. Lichtaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässige Platte an der den SEV-Röhren benachbarten Fläche breiter ist als an der der Abtastzeile benachbarten Fläche.

4. Lichtaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Maske vorgesehen ist, die sich von der der Phosphorschicht am nächsten liegenden Unterkante der lichtdurchlässigen Platte und von der Unterkante des langgestreckten Spiegels aus erstreckt und einen Schlitz bildet, durch den ein Abtaststrahl auf die photostimulierbare Phosphorschicht gelangen und von dieser abgegebenes Licht in den Lichtaufnehmer fallen kann.