DE69502832T2

DE69502832T2 - Photostimulierbarer phosphorschirm für zweier-strahlenenergien-aufnahme

Info

Publication number: DE69502832T2
Application number: DE69502832T
Authority: DE
Inventors: Paul B-2640 Mortsel Leblans
Original assignee: Agfa Gevaert NV
Current assignee: Agfa Gevaert NV
Priority date: 1994-07-05
Filing date: 1995-03-21
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2015-03-22
Also published as: EP0769192B1; DE69502832D1; WO1996001479A1; US5886354A; JP3220465B2; JP2002022897A; JP2000505886A; US6180949B1; EP0769192A1; JP3390751B2

Description

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine photostimulierbare Einblatt-Leuchtstoffolie, die für die Dualenergie-Aufnahme eines Röntgenstrahlen verschiedener Energieniveaus enthaltenden Röntgenstrahlenmusters geeignet ist.

2. Hintergrund der Erfindung

Substanzen, die unter dem Einfluß von Röntgenstrahlen das Phänomen der Lumineszenz zeigen, werden als Leuchtstoffe bezeichnet.
Nach einem klassischen Verfahren zur Aufnahme und Wiedergabe von Röntgenbildern verwendet man in Leuchtstoffplatten oder -folien Röntgenstahlen absorbierende Leuchtstoffteilchen zur Erzeugung von Radiographieaufnahmen in photographischen Silberhalogenidemulsions-Materialien, die gegenüber dem von den Leuchtstoffen beim Auftreffen von Röntgenstrahlen unverzüglich emittierten Fluoreszenzlicht empfindlich sind.
Bei einem anderen radiographischen Verfahren, dessen Prinzipien in der US-P 3,859,527 dargelegt werden, werden photostimulierbare Leuchtstoffe eingesetzt. Dabei belichtet man eine photostimulierbare Leuchtstoffplatte mit Röntgenstrahlen, wobei der Leuchtstoff die Energie der einfallenden Röntgenstrahlen zumindest teilweise speichert. Einige Zeit nach der Belichtung wird die Platte mit einem Strahl von sichtbarem Licht oder Infrarotlicht abgetastet, wodurch die Freigabe von gespeicherter Energie als Licht stimuliert wird, welches erfaßt und in sequentielle elektrische Signale umgewandelt wird, die sich zur Erzeugung eines sichtbaren Bilds verarbeiten lassen.
Gemäß der Zeitschrift Radiology, September 1983, S. 834, kann man die einen photostimulierbaren Leuchtstoff enthaltende Bilderzeugungsplatte wiederholt zur Speicherung von Röntgenbildern verwenden, indem man sie zur Auslöschung der enthaltenen Restenergie einfach mit Licht flutet.
Auf dem Gebiet der medizinischen Röntgentechnik ist es häufig notwendig, gleichzeitig Informationen über Weichteilstrukturen und knochenartige Strukturen zur Verfügung zu stellen. Hierfür wurden sowohl in der klassischen Schirmfolienverbund-Belichtung als auch bei der Röntgenbilderzeugung mit photostimulierbaren Speicherleuchtstoffolien "Dualenergie"-Techniken verwendet, die bei einer einzigen Röntgenbestrahlung mit einem geringe Energie absorbierenden vorderen Schirm und einen hohe Energie absorbierenden hinteren Schirm, die durch Röntgenstrahl-Härtungsfilter getrennt sind, arbeiten (siehe Dev P. Chakraborty und Gary T. Barnes, Med. Phys. 16(1), Jan./Feb. 1989, S. 7).
Durch die Erzeugung von gleichzeitig aufgenommenen Nieder- und Hochenergie-Bildern wird eine Bilddeckungsungenauigkeit zwischen der Nieder- und Hochenergie-Belichtung vermieden, wie sie sich durch Bewegungen des Patienten ergeben könnte.
Für den vornehmlich die Röntgenphotonen mit geringer Energie absorbierenden vorderen Schirm, der sich zur Erzeugung eines Bilds der Weichteilstruktur eignet, verwendet man Leuchtstoffe mit niedriger Ordnungszahl, wohingegen der höhere Energie aufweisende Teil des Röntgenstrahls, der mehr Informationen über die Knochenstruktur liefert, in einem hinteren Schirm, der einen Leuchtstoff mit höherer Ordnungszahl enthält, absorbiert oder gestoppt wird.
In der obengenannten Zeitschrift Med. Phys. 16(1), S. 7-8, wurde eine energieempfindliche Kassette für die Dualenergie-Mammographie beschrieben, wobei die hintere Bilderzeugungsplatte einen handelsüblichen Bariumfluoridbromid-Leuchtstoff und die vordere Platte einen ähnlichen, aber nicht im Handel erhältlichen Strontiumfluoridbromid-Leuchtstoff enthält. Diese Leuchtstoffe wurden im Hinblick auf die K- Absorptionskante von Ba und Sr gewählt, die bei 37,4 bzw. 16,1 liegt.
Die K-Absorptionskante von Ba gewährleistet eine hohe Absorptionseffizienz des Bariumfluoridbromid- Leuchtstoffs bei über 38 keV, wohingegen das Strontiumfluoridbromid im Röntgenstrahlenbereich mit Energien von 15 bis 25 keV wirksam absorbiert.
Damit die Röntgenstrahlung geringer Energie den Leuchtstoff vom Ba-Typ nicht beeinträchtigt, verwendet man einen Zwischenschirmfilter, der auch als Mittelfilter bezeichnet wird, in Form einer Kupferfolie (siehe Medical Physics, Band 17, Nr. 4, Jul./Aug. 1990, S. 667).
Für klassische Schirmfolien-Dualenergie- Röntgenaufnahmen wurden die folgenden Leuchtstoffkombinationen in Betracht gezogen: SrFBr/BaFBr, Y&sub2;O&sub2;S/Gd&sub2;O&sub2;S und Y&sub2;O&sub2;S/LuTaO&sub4;.
In der US-PS 5,051,589 wird eine stimulierbare Leuchtstoffolie für die Subtraktionsradiographie beschrieben, wobei verschiedene stimulierbare Leuchtstoffe miteinander vermischt sind oder die Form einer Schicht annehmen, wobei mindestens ein erster stimulierbarer Leuchtstoff der Formel GdOCl : Ce und ein zweiter stimulierbarer Leuchtstoff der Formel SrFCl : Eu²&spplus; entspricht. Diese Leuchtstoffe haben unterschiedliche Röntgenstrahlenabsorptionseigenschaften, die hinsichtlich der Energieniveaus von Röntgenstrahlung unterschiedliches Absorptionsvermögen bedeuten, und in bezug auf stimulierende Strahlen, durch die sie entsprechend den gespeicherten Mengen an Röntgenstrahlungsenergie zur Emission von Licht angeregt werden, unterschiedliche Ansprechgeschwindigkeiten.
In der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung 0 112 469, die der US-PS 4,855,598 entspricht, wird ein Röntgenstrahlungsmuster- Subtraktionsverfahren beschrieben, bei dem man:
(i) mindestens zwei Röntgenbilder eines Gegenstands mit einer speziellen Struktur, die von den Strahlungsenergieabsorptionseigenschaften der anderen Struktur des Gegenstands verschiedene Strahlungsenergieabsorptionseigenschaften aufweist, erzeugt, (ii) durch Subtraktion eines der Bilder von dem anderen Bild ein Bild der speziellen Struktur extrahiert, dadurch gekennzeichnet, daß man
(iii) mehrere zu einem Verbundteil übereinandergelegte stimulierbare Leuchtstoffolien (A, B; A, B, B'; A, B, C) mit durch den Gegenstand hindurchgeleiteter Strahlung belichtet, wodurch in den jeweiligen stimulierbaren Leuchtstoffolien (A, B; A, B, B'; A, B, C) Strahlungsbilder gespeichert werden, so daß die Bildinformation in einer weiter vom Gegenstand entfernt angeordneten stimulierbaren Leuchtstoffolie (B; B, B'; B, C) so aufgezeichnet wird, daß mindestens im Bereich der der speziellen Struktur entsprechenden Aufzeichnung eine niederenergetische Komponente der Strahlung mit einer geringeren Intensität aufgezeichnet wird als in einer näher am Gegenstand angeordneten stimulierbaren Leuchtstoffolie (A),
(iv) die jeweiligen stimulierbaren Leuchtstoffolien (A, B; A, B, B'; A, B, C) mit stimulierenden Strahlen abtastet, wodurch die in den stimulierbaren Leuchtstoffolien gespeicherte Strahlungsenergie als Lichtemission nacheinander freigesetzt wird,
(v) das emittierte Licht photoelektrisch erfaßt und es in den jeweiligen Röntgenstrahlungsbildern entsprechende Digitalbildsignale umwandelt,
(vi) mindestens zwei Sätze von Digitalbildsignalen, die mindestens zwei Röntgenstrahlungsbildern entsprechen, zur Verwendung bei der Subtraktionsverarbeitung bereitstellt und
(vii) durch Subtraktionsverarbeitung dieser Signalsätze, d. h. durch Multiplikation der Digitalbildsignale entsprechender Bildelemente mit Wichtungsfaktoren und Subtraktion der gewichteten Signale, ein Bild der speziellen Struktur extrahiert.
Zur Verwendung von Wichtungsfaktoren für Knochen und Weichteile sei auch auf die US-PS 5,049,748 verwiesen.
Wie von John M. Boone, Melvin Tecotzky und Guillermo M. Alexander in dem in der Zeitschrift Radiology im Juni 1992 auf S. 863 erschienenen Aufsatz "Binary Screen Detector System for Singe-Pulse Dual- Energy Radiography" beschrieben, erfolgt das Auslesen und die Digitalisierung von Bildern, die bei der bildmäßigen Röntgenstrahlenbelichtung aus gestapelten Detektorschirmen erhalten wurden, nach der Trennung der gestapelten Elemente. Bei der Trennung und beim getrennten Auslesen kann die räumliche Ausrichtung zwischen den Bildern und den Detektoren verlorengehen.
Die veröffentlichte europäische Patentanmeldung 0 126 564, die der US-PS 4,752,557 entspricht, betrifft eine Strahlungsbildspeicherplatte und deren Herstellung, wobei ein photostimulierbarer Leuchtstoff auf einem Substrat mit Wabenstruktur, das aus einer Reihe von Zellen besteht, die durch Wandelemente getrennt und mit dem stimulierbaren Leuchtstoff gefüllt sind, bereitgestellt wird. Nach den genannten Schriften kann die Strahlungsbildspeicherplatte Bilder mit merklich verbesserter Schärfe ergeben.
Die Verwendung der Platte bei der getrennten Aufnahme eines Musters höherer und niedrigerer Energie aus einem einzigen Röntgenmuster wurde in cer genannten US-PS 4,752,557 weder beschrieben noch nahegelegt.

3. Aufgaben und kurze Darstellung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine photostimulierbare Einblatt-Leuchtstoffolie bereitzustellen, die sich zur Erzeugung eines Musters mit einem höheren und einem niedrigeren Energieniveau aus einem einzigen Röntgenmuster und zur Erzeugung eines Subtraktionsmusters ohne Deckungsungenauigkeit eignet.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer "Dualenergie"- Aufnahmetechnik, die bei einer einzigen Röntgenbestrahlung mit der Einblatt-Leuchtstoffolie arbeitet, wobei die Probleme der Deckungsungenauigkeit bei der Aufnahme von Röntgenmustern höherer und niedrigerer Energieniveaus und deren Auslesen in Form von photostimuliertem Licht vermieden werden.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich ohne weiteres aus der nachfolgenden Beschreibung und der nachfolgenden Zeichnung.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine photostimulierbare Einblatt-Leuchtstoffolie und ein Röntgenstrahlungsaufnahmeverfahren gemäß den beigefügten Ansprüchen.

4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beigefügten Fig. 1 bis 3 zeigen Querschnitte der oben angegebenen Hauptausführungsform bzw. der ersten modifizierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen photostimulierbaren Einblatt-Leuchtstoffolie.
Die beigefügte Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße photostimulierbare Einblatt- Leuchtstoffolie gemäß der oben angegebenen zweiten modifizierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

5. Nähere Beschreibung der Erfindung

Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält eine photostimulierbare Einblatt-Leuchtstoffolie gemäß der Hauptausführungsform der vorliegenden Erfindung einen transparenten Träger 1, der mit einer transparenten Substrierschicht 2 überzogen ist. In einer kontinuierlichen (üblichen) Leuchtstoffschicht 3 liegen photostimulierende Leuchtstoffteilchen 4, die in einem polymeren Bindemittel 5 dispergiert sind, vor. Die Leuchtstoffschicht 3 steht in stetiger Berührung mit einer gitterähnlichen Struktur in Form von parallelen Streifen 6, die von den photostimulierbaren Leuchtstoffteilchen 4 verschiedene photostimulierbare Leuchtstoffteilchen 7 in einem polymeren Bindemittel 8 enthalten. Die Reliefstruktur kann gegebenenfalls mit einer gleichförmig aufgebrachten lichtdurchlässigen Deckschicht 9 überzogen sein, die als Schutzschicht dient und die Freiräume zwischen den Streifen 6 ausfüllt.
Die in der Leuchtstoffschicht 3 und den parallelen Streifen 6 enthaltenen photostimulierbaren Leuchtstoffe haben hinsichtlich der verschiedenen, in einem Röntgenstrahlungsmuster enthaltenen Energieniveaus unterschiedliches Röntgenstrahlungsabsorptionsvermögen.
Wie in Fig. 2 gezeigt, enthält eine erfindungsgemäße Leuchtstoffolie eine transparente selbsttragende Schicht 10, die auf einer Seite mit einem Leuchtstoff-Bindemittel-Gemisch 12 gefüllte parallele Rillen 11 und auf der gegenüberliegenden Seite mit einem anderen Leuchtstoff-Bindemittel-Gemisch 14 gefüllte parallele Rillen 13 aufweist, wobei der Leuchtstoff in den Rillen auf einer Seite der selbsttragenden Schicht von dem Leuchtstoff in den Rillen auf der anderen Seite des selbsttragenden Trägers verschieden ist.
Die Rillen 11 und 13 werden beispielsweise durch Fräsen geformt und überlappen nicht oder nur teilweise (punktweise), indem sie sich kreuzen.
Die in den Rillen 11 und 13 jeweils enthaltenen photostimulierbaren Leuchtstoffe haben hinsichtlich der verschiedenen, in einem Röntgenstrahlungsmuster enthaltenen Energieniveaus unterschiedliches Röntgenstrahlungsabsorptionsvermögen.
Gegebenenfalls können die Innenwände der Rillen (11 und 13), z. B. durch Aufdampfen, mit einem opaken Material, das photostimulierendes Licht (Anregungslicht) absorbiert oder reflektiert, versehen sein. So werden die Innenwände beispielsweise durch aufgedampftes Aluminium mit einer Spiegelausrüstung versehen, die das durch Photostimulation emittierte Licht reflektiert und dadurch die Empfindlichkeit des Systems verbessert.
Wie in Fig. 3 gezeigt, enthält eine erfindungsgemäße Leuchtstoffolie 8 einen mit der Bezugszahl 20 bezeichneten transparenten Träger (i) mit parallelen Rillen 25, die mit einem Leuchtstoff- Bindemittel-Gemisch 22 gefüllt sind, der über eine dünne klare Haftschicht 24 mit einer mit der Bezugszahl 23 bezeichneten transparenten selbsttragenden Schicht (ii), die parallele Rillen 21, die mit einem Leuchtstoff-Bindemittel-Gemisch 26 gefüllt sind, aufweist, laminiert worden ist.
Die in den Rillen 21 und 25 jeweils enthaltenen photostimulierbaren Leuchtstoffe haben hinsichtlich der verschiedenen, in einem Röntgenstrahlungsmuster enthaltenen Energieniveaus unterschiedliches Röntgenstrahlungsabsorptionsvermögen.
Fig. 4 zeigt in Draufsicht eine Ausführungsform einer photostimulierbaren Einblatt- Leuchtstoffolie mit sich kreuzenden Rillen 30 und 31, in denen die photostimulierbaren Leuchtstoffe verschieden sind. Das abtastmäßige Auslesen einer derartigen Folie erfolgt durch Photostimulieren der in den Rillen 30 enthaltenen Leuchtstoffteilchen entlang der Achse der Rillen, wodurch man ein kontiuierliches Signal (vom Linientyp) erhält. Das abtastmäßige Auslesen der in den Rillen 31 enthaltenen Leuchtstoffteilchen in einer zu den Rillen 31 senkrechten Richtung ergibt ein diskontinuierliches Signal (vom Punkttyp).
Nach einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen photostimulierbaren Einblatt- Leuchtstoffolie enthält eine der leuchtstoffhaltigen Schichten einen hauptsächlich Barium als Wirtsmetall enthaltenden photostimulierbaren Leuchtstoff und die andere leuchtstoffhaltige Schicht einen hauptsächlich Strontium als Wirtsmetall enthaltenden photostimulierbaren Leuchtstoff.
Somit werden in einem erfindungsgemäßen "Dualenergie"-Aufnahmeverfahren die Röntgenstrahlen mit höheren Energieniveaus vorzugsweise durch einen hauptsächlich Barium als Wirtsmetall enthaltenden photostimulierbaren Leuchtstoff absorbiert, wohingegen die Röntgenstrahlen mit niedrigeren Energieniveaus durch einen hauptsächlich Barium als Wirtsmetall enthaltenden photostimulierbaren Leuchtstoff absorbiert werden. Bei diesem Leuchtstoff handelt es sich beispielsweise um ein mit Eu²&spplus; dotiertes Bariumfluoridhalogenid, wie es beispielsweise in der US-PS 4,239,968, EP 0 021 342, EP 0 345 903 oder in der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung 0 533 233 beschrieben ist.
Ein bevorzugter hauptsächlich Strontium als Wirtsmetall enthaltender photostimulierbarer Leuchtstoff entspricht der folgenden Summenformel (I):
Sr(1-x-y)MgxCayF(2-a-b)BraClb : zA (I)
worin:
x im Bereich von 0 ≤ x ≤ 0,10, bevorzugt 0 ≤ x ≤ 0,03, liegt;
y im Bereich von 0 ≤ x < 0,10, bevorzugt 0 ≤ 0,03, liegt;
a im Bereich von 0 ≤ a ≤ 1,30, bevorzugt 0,8 ≤ a ≤ 1,20, liegt;
b im Bereich von 0 ≤ b ≤ 1 liegt;
z im Bereich von 10&supmin;&sup7;' ≤ z ≤ 0,15 liegt und
A für Eu²&spplus; oder Eu²&spplus; zusammen mit einem oder mehreren Codotierungsmitteln aus der Gruppe bestehend aus Eu³&spplus;, Y, Tb, Ce, Tm, Dy, Pr, Ho, Nd, Yb, Er, La, Gd und Lu steht.
In diesem Leuchtstoff liegt Fluor stöchiometrisch vorzugsweise in einem größeren Atomprozentanteil als Brom und/oder Chlor alleine oder zusammen vor.
Ein photostimulierbarer Leuchtstoff der Summenformel (I) läßt sich aus den folgenden Ausgangsmaterialien herstellen:
(1) Strontiumfluorid;
(2) Magnesiumhalogenid, gegebenenfalls zusammen mit Calciumhalogenid (das Halogenid kann teilweise Fluorid zusammen mit Chlorid und/oder Bromid sein);
(3) ein Strontiumhalogenid (einschließlich Strontiumchlorid und -bromid);
(4) mindestens eine A-haltige Verbindung aus der Gruppe bestehend aus Europiumhalogenid, Europiumoxid, Europiumnitrat und
Europiumsulfat, gegebenfalls im Gemisch mit mindestens einem Y-, Tb-, Ce-, Tm-, Dy-, Pr-, Ho-, Nd-, Yb- Er-, La-, Gd- oder Lu-oxid oder -salz, vorzugsweise -fluorid.
Die Herstellung erfolgt vorzugsweise unter Verwendung von Ammoniumhalogenid, z. B. NH&sub4;Br, NH&sub4;Cl und/oder NH&sub4;I in der Brennmischung als Coreaktand zur Einführung des Halogenidions des Ammoniumsalzes in den Leuchtstoff.
Die Herstellung dieses Leuchtstoffs kann analog zur Herstellung des Barium(strontium)fluoridhalogenid- Leuchtstoffs gemäß der europäischen Patentschrift 345 903 erfolgen.
Die obigen Halogenide werden vorzugsweise bei Temperaturen von 650 bis 850ºC in reduzierender Atmosphäre gebrannt. Bei der reduzierenden Atmosphäre handelt es sich um ein Gemisch von Wasserstoff mit einem Inertgas, z. B. Argon oder Stickstoff, oder es wird in situ durch Umsetzung von Holzkohle und Wasserdampf zu einem Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid oder Wasserstoff und Kohlendioxid und/oder durch Verwendung eines Ammoniumhalogenids erzeugt.
In der reduzierenden Atmosphäre wird das vorhandene dreiwertige Europium größtenteils oder vollständig zu zweiwertigem Europium reduziert.
Nach Abschluß des Brennens wird das erhaltene Produkt pulverisiert. Das pulverisierte Produkt kann weiter gebrannt werden. Mehrfaches Brennen kann zwecks Verbesserung der Homogenität und der Stimulierungseigenschaften des Leuchtstoffs vorteilhaft sein.
Andere Leuchtstoffe mit einer verhältnismäßig niedrigen K-Absorptionskante sind:
1. MIX : xBi, worin MI = Rb und X = Cl, Br und/oder I;
2. RbX : xTl, worin X = Br und/oder I;
3. YOX : zA, worin X = Cl und/oder Br und A = Ce oder Tb;
4. Sr&sub3; (PO&sub4;)&sub2;: Eu²&spplus;;
5. Sr&sub5; (PO&sub4;)&sub3;X : xEu²&spplus;;
6. Sr&sub2;PO&sub4;X xEu²&spplus;
7. Sr&sub2;MIISi&sub2;O&sub7; xCe³&spplus;;
8. Sr&sub5;SiO&sub4;X&sub6; : Eu²&spplus;, worin X für Halogen Steht;
9. Y&sub2;SiO&sub5; : aTb, bCe;
10. Y&sub2;SiO&sub5; : Ce³&spplus;, Sm³&spplus;;
11. Sr&sub2;BO&sub3;X : xEu²&spplus;, worin X = Cl, Br und/oder I;
12. Sr2-x(B&sub5;O&sub9;)5-y/&sub2;Xy : DX, worin X für Halogen steht und D = Eu²&spplus;, Ce³&spplus;
Die erfindungsgemäß aufgebrachten photostimulierbaren Leuchtstoffteilchen können eine durchschnittliche Korngröße im Bereich von 1 bis 30 um aufweisen, wobei größere Körner eine bessere Empfindlichkeit, aber geringere Bildauflösung bieten. Die Verwendung von Leuchtstoffteilchen mit einer Korngröße, die über der Breite der Linienstrukturen oder über dem Durchmesser der Punktstrukturen liegt, ist nicht bevorzugt.
Bei der Herstellung einer "Dualenergie"- Leuchtstoffplatte setzt man die photostimulierbaren Leuchtstoffe vorzugsweise in dispergierter Form in einem polymeren organischen Bindemittel ein, obgleich einige Leuchtstoffe, wie z. B. die Alkalihalogenid- Leuchtstoffe, wie sie beispielsweise in der (PCT) WO 87 004177 beschrieben werden, durch Vakuumaufdampfen aufgebracht werden können.
Als Bindemittel zur Herstellung einer den photostimulierbaren Leuchtstoff in dispergierter Form enthaltenden Bindemittelschicht eignen sich filmbildende organische Polymere, z. B. ein Celluloseacetatbutyrat, Polyalkyl(meth)acrylate, z. B. Poly(methylmethacrylat), ein Polyvinyl-n-butyral, beispielsweise gemäß der US-PS 3,043,710, ein Vinylacetat-Vinylchlorid- Copolymer und ein Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer oder ein Vinylchlorid-Vinylacetat-Vinylalkohol-Copolymer oder deren Gemische.
Im Hinblick auf die Empfindlichkeit und Schärfe der photostimulierbare Leuchtstoffteilchen in einem Bindemittel dispergiert enthaltenden Strahlungsbild- Speicherplatte sollte das Bindemittel vorzugsweise in einer möglichst geringen Menge vorliegen, jedoch liegt seine Menge üblicherweise im Bereich von 0,03 bis 0,2 Gewichtsteilen, bezogen auf den Bindemittelgehalt.
Das Schichtgewicht des Leuchtstoffs liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 300 bis 1500 g/m². Die Dicke der kontinuierlichen Leuchtstoffschicht und der Reliefstruktur der Leuchtstoffschicht mit Gitterstruktur liegt vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 0,5 mm.
Die Abmessungen der leuchtstoffhaltigen Teile und dazwischenliegender Teile (Linien oder Punkte) der Folienschichten mit Gitterstruktur sind so klein wie möglich, damit man eine hohe Bildauflösung erhält. In der Praxis sind die mit Leuchtstoff oder Leuchtstoff- Bindemittel-Gemisch gefüllten Zellen 30 bis 1000 um tief und vorzugsweise 10 bis 600 um breit, wobei die Breite (Dicke) der Wandtrennelemente vorzugsweise im Bereich von 10 bis 300 um liegt (siehe US-PS 4,752,557).
Die kontinuierliche Leuchtstoffschicht der erfindungsgemäßen photostimulierbaren Dualenergie- Leuchtstoffplatte wird nach dem Fachmann bekannten Beschichtungsverfahren auf ein Trägerblatt aufgetragen.
Die Herstellung der Leuchtstoffschichten mit Gitterstruktur kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen.
Nach einer ersten Ausführungsform wird eine Leuchtstoffschicht mit Gitterstruktur zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen photostimulierbaren Leuchtstoffolie dadurch hergestellt, daß man die Rillen oder Löcher eines transparenten Harzträgers mit einem Leuchtstoff-Bindemittel-Gemisch füllt. Die Rillen oder Löcher kann man herstellen, indem man das Harzmaterial in eine Matrize gießt, z. B. gemäß der europäischen Patentanmeldung 0 126 564 und der entsprechenden US-PS 4,752,557, die wie die DE 4,142,150 durch Gußformen hergestellte Leuchtstoffolien mit Gitterstruktur betreffen. Eine andere Möglichkeit zur Herstellung der Rillen besteht im Fräsen einer kontinuierlichen gehärteten Leuchtstoffschicht, die linienweise mechanisch abgetragen wird, wobei ein Linienrelief der Leuchtstoffschicht zurückbleibt.
Nach einer zweiten Ausführungsform wird eine Leuchtstoffschicht mit Gitterstruktur zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen photostimulierbaren Leuchtstoffolie nach einer in der DE 39 09 450 beschriebenen Technik hergestellt, bei der man ein feines Metallgitter mit Leuchtstoffteilchen oder einer Leuchtstoff-Bindemittel-Masse füllt. Die geträgerten Gitterstrukturen werden mit einer transparenten Schutzfolie, z. B. einer Polyimidfolie, abgedeckt. Derartige Leuchtstoffolien zeichnen sich durch eine sehr gute mechanische Stabilität und Lebensdauer aus. Die Metalltrennwände dieser in Kammern aufgeteilten Leuchtstoffstrukturen sind etwa 5 um dick und etwa 300 um hoch; die mit dem Leuchtstoff gefüllten Mikrokammern haben einen Innendurchmesser von etwa 30 um.
Nach einer dritten Ausführungsform wird eine Leuchtstoffschicht mit Gitterstruktur durch eine Abschäl- oder Abwaschtechnik in Kombination mit einem Leuchtstoff-Harzbindemittel oder einer Leuchtstoff- Harzzusammensetzung, das bzw. die photolöslich oder photohärtbar ist, hergestellt.
Photoresist-Harzbindemittel zur Herstellung pigmentierter Reliefstrukturen sind zur Herstellung von Photopolymer-Druckplatten bekannt, wie z. B. von Kurt I. Jacobson und Ralf E. Jacobson in dem Buch "Imaging Systems", The Focal Press, London und New York (1976), S. 181-222, beschrieben.
Zur Verwendung bei der Herstellung von erfindungsgemäßen Dualenergieplatten geeignete Trägermaterialien bestehen aus einem filmbildenden organischen Harz, z. B. Polyethylenterephthalat, jedoch eignen sich auch gegebenenfalls mit einer Harzschicht, wie z. B. einer alpha-Olefin-Harzschicht, überzogene Papier- und Pappeträger besonders gut. Ferner werden unter bestimmten Umständen Glas- und Metallträger verwendet.
Zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung des photostimulierbaren Leuchtstoffs dispergiert man die Leuchtstoffteilchen gut in einer Lösung von filmbildendem Harzbindemittel in einem organischen Lösungsmittel, z. B. 2-Methoxypropanol oder Essigsäureethylester. Diese Zusammensetzung kann nach jeder üblichen Technik aufgebracht werden, z. B. durch Aufspritzen, Tauchbeschichten oder Rakelbeschichten. Nach der Beschichtung wird bzw. werden das bzw. die Lösungsmittel der Beschichtungsmischung abgedampft, z. B. durch Trocknen in einem heißen (60ºC) Luftstrom.
Eine lösungsmittelfreie Beschichtung kann unter Verwendung von UV- oder EB-härtbaren (EB = electron beam, Elektronenstrahl) Bindemittelzusammensetzungen erfolgen, z. B. gemäß Research Disclosure, Dezember 1977, Eintragung 16435.
Zur Verbesserung der Packungsdichte und zur Durchführung der Entlüftung der Phosphor-Bindemittel- Kombination kann man eine Ultraschallbehandlung durchführen. Vor der gegebenenfalls erfolgenden Aufbringung einer Schutzschicht kann man die Leuchtstoff-Bindemittel-Schicht zur Verbesserung der Packungsdichte (d. h. Leuchtstoff in Gramm pro cm³ trockenem Überzug) kalandrieren.
Gegebenenfalls versieht man den Träger zur Verstärkung der Abgabe von durch Photostimulation emittiertem Licht mit einer lichtreflektierenden Schicht. Eine derartige lichtreflektierende Schicht kann in einem Bindemittel dispergierte Weißpigmentteilchen, z. B. Titandioxidteilchen, enthalten oder aus einer vakuumaufgedampften Metallschicht, z. B. einer Aluminiumschicht, bestehen, es kann sich dabei aber auch um eine Farbpigmentschicht handeln, die stimulierende Strahlung absorbiert, aber das emittierte Licht reflektiert, wie z. B. gemäß US-PS 4,380,702.
Gegebenenfalls wird auf dem Träger oder im Träger selbst zwecks Vermeidung von Reflexion und Lichtstreuung an der Grenzfläche zwischen dem Träger und der nächstliegenden leuchtstoffhaltigen Schicht eine lichtabsorbierende Schicht vorgesehen, wodurch die Bildauflösung der photostimulierbaren Leuchtstoffolie vergrößert wird.
Da in dem oben beschriebenen Röntgenaufnahmesystem mit photostimulierbaren radiographischen Folien die Folien wiederholt verwendet werden, ist es wichtig, sie mit einer zum Schutz der leuchtstoffhaltigen Schichten vor mechanischer und chemischer Schädigung ausreichenden Deckschicht zu versehen. Dies ist besonders für photostimulierbare radiographische Folien wichtig, bei denen üblicherweise nicht jede Folie von einer Kassette umgeben ist.
Zum Aufbringen einer Schutzschicht auf die äußerste leuchtstoffhaltige Schicht oder Reliefstruktur kann man darauf direkt eine Beschichtungslösung, die ein filmbildendes, in organischen Lösungsmitteln lösliches Polymer, wie z. B. Nitrocellulose, Ethylcellulose, Celluloseacetat oder Poly(meth)acrylatharz, enthält, aufbringen und das Lösungsmittel abdampfen. Nach einer anderen Methode gemäß der veröffentlichten EP 00 392 474 wird die Phosphorschicht mit einer klaren, dünnen, zähen, flexiblen, maßhaltigen Polyamidfolie verbunden.
Nach einer weiteren bekannten Methode wird eine schützende Deckschicht mit einer strahlungshärtbaren Zusammensetzung hergestellt. Die Verwendung eines strahlungshärtbaren Überzugs als schützende Deckschicht in einer Röntgenstrahlenumwandlungsfolie wird z. B. in der EP 209 358, JP 86/176900 und US-PS 4,893,021 beschrieben. Beispielsweise enthält die Schutzschicht eine UV-gehärtete Harzzusammensetzung aus Monomeren und/oder Präpolymeren, die durch radikalische Polymerisation mit Hilfe eines Photoinitiators poly merisiert werden. Die monomeren Produkte dienen dabei vorzugsweise als Lösungsmittel für die eingesetzten Präpolymere.
Die Photostimulation des mit Eu²&spplus; dotierten Bariumfluoridhalogenid- oder Strontiumfluoridhalogenid- Leuchtstoffs erfolgt mit guter Röntgenstrahlenumwandlungseffizienz mit Licht im Wellenlängenbereich von 450 bis 650 nm. Das durch Photostimulation erzeugte emittierte Fluoreszenzlicht hat eine Peakwellenlänge bei etwa 390 nm. Besonders gut geeignete photostimulierendes Licht emittierende Lichtquellen zum abtastmäßigen Auslesen der erfindungsgemäßen Dualenergie-Leuchtstoffolien sind z. B. frequenzverdoppelte Nd-YAG-Feststofflaser (532 nm), ein Argonionenlaser, wobei man entweder die 488-nm-Linie oder die 514,5-nm-Emissionslinie verwendet, und ein He- Ne-Gaslaser, der bei 633 nm emittiert.
Die in den photostimulierbaren Leuchtstoffen mit unterschiedlichem Röntgenstrahlenabsorptionsvermögen hinsichtlich der verschiedenen, in dem verwendeten Röntgenstrahlungsmuster enthaltenen Energieniveaus gespeicherte Röntgenstrahlungsenergie werden entweder gleichzeitig oder nacheinander ausgelesen.
Das sequentielle Auslesen der verschiedenen Leuchtstoffschichten der Leuchtstoff-Einzelfolie oder -platte gemäß der vorliegenden Erfindung kann unter Verwendung von Codiermarkierungen auf der Leuchtstoffplatte erfolgen, die dazu dienen, einen ersten Laserstrahl abtastmäßig auf den Bereich der Leuchtstoffolie oder -platte zu lenken, der mit dem Leuchtstoff mit höherem Absorptionsvermögen für Röntgenstrahlen höherer Energie überzogen ist, und danach einen zweiten Laserstrahl auf den Bereich der Leuchtstoffplatte zu lenken, der mit dem Leuchtstoff mit Absorptionsvermögen hauptsächlich für die Röntgenstrahlen des Röntgenbelichtungsmusters mit niedrigeren Energieniveaus überzogen ist.
Nach einer speziellen Ausführungsform enthält somit eine erfindungsgemäße Einblatt-Leuchtstoffolie getrennte Spuren von Codiermarkierungen zur Steuerung der Position eines ersten und zweiten Auslese- Laserstrahls zum getrennten und aufeinanderfolgenden Auslesen der verschiedenen Leuchtstoffe nach deren Belichtung mit einem Röntgenstrahlenmuster.
Das sequentielle Auslesen der verschiedenen Röntgenstrahlungsenergiemuster erfolgt vorzugsweise von der gleichen Seite der Leuchtstoffplatte oder -folie und kann so durchgeführt werden, daß man die Leuchtstoffplatte oder -folie unter Laserstrahl- Abtastoptik und Optik zur photoelektronischen Erfassung hin- und herbewegt.
Bei den Codiermarkierungen, die optisch erfaßbar sind, kann es sich um Perforationen, optische Fenster oder lichtreflektierende Löcher oder Flecken handeln, die in der Platte getrennte Codespuren bilden, die die Position des ersten und des zweiten Auslese- Laserstrahls getrennt steuern. Die Verwendung von Codierspuren zur Positionierung eines Laserstrahls ist aus der Bildplattentechnologie bekannt und wird beispielsweise in der US-PS 4,400,443 beschrieben.
Das abtastmäßige Auslesen einer photostimulierbaren Leuchtstoffolie mit einem Laserstrahl und photoelektronischer Erfassung wird in Fig. 1 der veröffentlichten europäischen Patentanmeldung 0 532 800 dargestellt.
Das gleichzeitige Auslesen einer Leuchtstoffplatte kann z. B. so erfolgen, daß man die in Fig. 1 dargestellte kontinuierliche Leuchtstoffschicht durch den transparenten Träger hindurch von der Rückseite der Platte her und die Leuchtstoffschicht mit Gitterstruktur von der Vorderseite her belichtet, wobei man gegebenenfalls die gleiche Laserquelle und Spiegeloptik zur abtastmäßigen Umlenkung des Laserlichts auf die Vorder- und Rückseite verwendet.
Damit das reflektierte stimulierende Licht nicht zusammen mit emittiertem Fluoreszenzlicht (stimuliertem Licht) in den photoelektronischen Detektor eintritt, werden Filter verwendet, bei denen es sich um Kantenfilter, Transmissions-Bandpaßfilter und Sperrfilter handeln kann. Einen Überblick über Filtertypen und Klassifizierung spektraler Transmission gibt das SPSE Handbook of Photographic Science and Engineering, Herausgeber Woodlief Thomas, Jr., A Wiley Interscience Publication, John Wiley & Sons, New York (1973), S. 264-326.
Kurzwellen-Paßfilter, die kürzere Wellenlängen durchlassen und längere Wellenlängen absorbieren, sind in Tabelle 4.12 des SPSE-Handbooks aufgeführt.
Bandpaßfilter, die nur ein begrenztes Wellenlängenband durchlassen bzw. absorbieren, sind in den Tabellen 4.13 und 4.14 aufgeführt. Tabellen vieler ausgesuchter flüssiger und fester Langwellen-, Kurzwellenpaß- und Bandpaßfilter für Wellenlängen von 150 bis 3500 nm finden sich bei W. Summer, Photo Sensitors, Chapman & Hall, London, 195.7, Kap. 9.
Das durch Photostimulation emittierte Fluoreszenzlicht wird vorzugsweise mit einem Meßwandler erfaßt, der Lichtenergie in elektrische Energie umwandelt, z. B. eine Photozelle (Photovervielfacher), die sequentielle elektrische Signale liefert, die sich digitalisieren und speichern lassen. Nach der Speicherung kann man diese Signale digital verarbeiten. Dazu gehört z. B. Bildkontrastverstärkung, Raumfrequenzverstärkung, Bildsubtraktion, Bildaddition und Konturenschärfung spezieller Bildteile.
Nach einer Ausführungsform zur Wiedergabe des aufgezeichneten Röntgenbilds werden die gegebenenfalls verarbeiteten Signale in Analogsignale umgewandelt, die zur Modulation eines Schreiblaserstrahls verwendet werden, z. B. mit Hilfe eines akustooptischen Modulators. Der modulierte Laserstrahl wird dann zum Abtasten eines photographischen Materials, z. B. eines Silberhalogenidemulsionsfilms, verwendet, auf dem das Röntgenbild gegebenenfalls im bildverarbeiteten Zustand wiedergegeben wird.
Nach einer anderen Ausführungsform werden die aus der Analog-Digital-Umwandlung der dem durch Photostimulation erhaltenen Licht entsprechenden elektrischen Signale erhaltenen Digitalsignale auf einer Kathodenstrahlröhre sichtbar gemacht. Zuvor können sie mit einem Computer verarbeitet werden. Zur Verringerung des Signal-Rausch-Verhältnisses des Bilds und zur Verbesserung der Bildqualität von groben oder feinen Bilddetails der Radiographieaufnahme kann man übliche Bildverarbeitungstechniken anwenden.

Claims

1. Photostimulierbare Einblatt-Leuchtstoffolie, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie nacheinander einen Träger (1), eine erste leuchtstoffhaltige Schicht (3), und eine unmittelbar fest damit verbundene zweite leuchtstoffhaltige Schicht (6), die Gitterstruktur aufweist und einen von dem in der ersten leuchtstoffhaltigen Schicht (1) enthaltenen Leuchtstoff verschiedenen Leuchtstoff enthält, wobei die Schicht mit Gitterstruktur parallele Reihen von leuchtstoffhaltigen Streifen oder Punkten enthält und die verschiedenen Leuchtstoffe hinsichtlich verschiedener Röntgenstrahlungs-Energieniveaus ein unterschiedliches Röntgenstrahlungsabsorptionsvermögen aufweisen.

2. Leuchtstoffolie nach Anspruch 1, wobei es sich bei der ersten leuchtstoffhaltigen Schicht um eine kontinuierliche leuchtstoffhaltige Schicht handelt.

3. Leuchtstoffolie nach Anspruch 1, wobei es sich bei der ersten leuchtstoffhaltigen Schicht um eine leuchtstoffhaltige Schicht mit Gitterstruktur handelt und die erste und zweite Schicht mit Gitterstruktur jeweils parallele Reihen von leuchtstoffhaltigen Streifen oder Punkten aufweisen, die räumlich so angeordnet sind, daß die Reihen der zweiten leuchtstoffhaltigen Schicht nicht mit den Reihen der ersten leuchtstoffhaltigen Schicht überlappen.

4. Leuchtstoffolie nach Anspruch 1, wobei es sich bei der ersten leuchtstoffhaltigen Schicht um eine leuchtstoffhaltige Schicht mit Gitterstruktur handelt und die erste und zweite Schicht mit Gitterstruktur jeweils parallele Reihen von leuchtstoffhaltigen Streifen oder Punkten aufweisen, die räumlich so angeordnet sind, daß die Reihen der zweiten leuchtstoffhaltigen Schicht die Reihen der ersten leuchtstoffhaltigen Schicht kreuzen.

5. Leuchtstoffolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine der leuchtstoffhaltigen Schichten einen hauptsächlich Barium als Wirtsmetall enthaltenden photostimulierbaren Leuchtstoff und die andere leuchtstoffhaltige Schicht einen hauptsächlich Strontium als Wirtsmetall enthaltenden photostimulierbaren Leuchtstoff enthält.

6. Leuchtstoffolie nach Anspruch 5, wobei es sich bei dem Barium als Wirtsmetall enthaltenden Leuchtstoff um ein mit Eu²&spplus; dotiertes Bariumfluoridhalogenid handelt.

7. Leuchtststoffolie nach Anspruch 5 oder 6, wobei der hauptsächlich Strontium als Wirtsmetall enthaltende Leuchtstoff der folgenden Summenformel (I) entspricht:

Sr(1-x-y)MgXCayF(2-a-b)BraClb: zA (I)

worin:

x im Bereich von 0 ≤ x ≤ 0,10 liegt;

y im Bereich von 0 ≤ x ≤ 0,10 liegt;

a im Bereich von 0 ≤ a ≤ 1,30 liegt;

b im Bereich von 0 ≤ b ≤ 1 liegt;

z im Bereich von 10&supmin;&sup7; ≤ z ≤ 0,15 liegt und

A für Eu²&spplus; oder Eu²&spplus; zusammen mit einem oder mehreren Codotierungsmitteln aus der Gruppe bestehend aus Eu³&spplus;, Y, Tb, Ce, Tm, Dy, Pr, Ho, Nd, Yb, Er, La, Gd und Lu steht.

8. Leuchtstoffolie nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Leuchtstoffolie eine transparente selbsttragende Schicht enthält, die auf einer Seite mit einem Leuchtstoff-Bindemittel-Gemisch gefüllte parallele Rillen und auf der gegenüberliegenden Seite mit einem anderen Leuchtstoff-Bindemittel-Gemisch gefüllte parallele Rillen aufweist, wobei der Leuchtstoff in den Rillen auf einer Seite der selbsttragenden Schicht von dem Leuchtstoff in den Rillen auf der anderen Seite des selbsttragenden Trägers verschieden ist.

9. Leuchtstoffolie nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Leuchtstoffolie einen transparenten Träger mit parallelen Rillen, die mit einem Leuchtstoff- Bindemittel-Gemisch gefüllt sind, enthält, der mit einer transparenten selbsttragenden Schicht, die ebenfalls parallele Rillen, die mit einem Leuchtstsoff- Bindemittel-Gemisch gefüllt sind, aufweist, laminiert worden ist, wobei der Leuchtstoff in den Rillen des Trägers von dem Leuchtstoff in den Rillen des selbsttragenden Trägers verschieden ist.

10. Leuchtstoffolie nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Innenwände der Rillen mit einem opaken Material, das photostimulierendes Licht absorbiert oder reflektiert, versehen sind.

11. Leuchtstoffolie nach Anspruch 10, wobei es sich bei dem photostimulierendes Licht reflektierenden opaken Material um vakuumaufgedampftes Aluminium handelt.

12. Leuchtstoffolie nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Folie getrennte Spuren von Codiermarkierungen zur Steuerung der Position eines ersten und zweiten Auslese-Laserstrahls zum getrennten und aufeinanderfolgenden Auslesen der verschiedenen Leuchtstoffe nach deren Belichtung mit einem Röntgenstrahlenmuster enthält.

13. Röntgenstrahlungs-Aufnahmeverfahren, bei dem man nacheinander:

eine Einblatt-Leuchtstoffolie mit einem durch Durchleiten von Röntgenstrahlen verschiedener Energieniveaus durch einen Gegenstand erhaltenen Röntgenstrahlenmuster belichtet, wobei es sich bei der Leuchtstoffolie um eine Einblatt-Leuchtstoffolie nach einem der Ansprüche 1 bis 11 handelt,

die verschiedenen Leuchtstoffe in der Einblatt- Leuchtstoffolie getrennt abtastmäßig photostimuliert,

das von den verschiedenen Leuchtstoffen emittierte Fluoreszenzlicht getrennt photoelektronisch erfaßt und zwei Sätze von Digitalbildsignalen, die den erfaßten Fluoreszenzlichtniveaus entsprechen, bereitstellt, und gegebenenfalls

durch Subtraktionsverarbeitung der Signalsätze ein Bild bestimmter Struktur extrahiert.