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DE2954341C2 - - Google Patents

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DE2954341C2
DE2954341C2 DE2954341A DE2954341A DE2954341C2 DE 2954341 C2 DE2954341 C2 DE 2954341C2 DE 2954341 A DE2954341 A DE 2954341A DE 2954341 A DE2954341 A DE 2954341A DE 2954341 C2 DE2954341 C2 DE 2954341C2
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DE
Germany
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phosphor
radiation
radiation image
plate
light
Prior art date
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DE2954341A
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Noburo Kotera
Syusaku Odawara Kanagawa Jp Eguchi
Junji Miyahara
Seiji Minami-Ashigara Kanagawa Jp Matsumoto
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Priority claimed from JP53084743A external-priority patent/JPS5944339B2/ja
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Strahlungsbildes, bei dem
  • a) eine ein Objekt durchdringende Strahlung von einem Leuchtstoff absorbiert wird, der ein zweiwertiges Metall enthält, durch mindestens ein weiteres Element aktiviert ist und der durch sichtbare Strahlen oder Infrarotstrahlen einer Wellenlänge von mindestens 500 nm lichtanregbar ist,
  • b) der Leuchtstoff durch die sichtbaren Strahlen oder Infrarotstrahlen einer Wellenlänge von mindestens 500 nm angeregt wird, um die in ihm gespeicherte Strahlungsenergie als Fluoreszenzlicht freizusetzen, und
  • c) das Fluoreszenzlicht weiterverarbeitet wird, wie es aus der US-PS 38 59 527 bekannt ist.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Zur Aufzeichnung eines Strahlungsbildes ist es allgemein bekannt, ein photographisches Aufzeichnungsmaterial unter Verwendung eines Silbersalzes einzusetzen. In jüngerer Zeit jedoch entwickelte sich wegen Problemen, wie zum Beispiel Verknappung der Silberquellen, ein Bedürfnis für ein Verfahren zur Aufzeichnung von Strahlungsbildern, die ohne ein Silbersalz arbeiten.
Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem das oben erwähnte photographische Aufzeichnungsmaterial ersetzt wird. Dieses Verfahren besteht darin, daß man (i) eine durch ein Objekt hindurchdringende Strahlung durch einen anregbaren Leuchtstoff absorbieren läßt, (ii) den Leuchtstoff durch eine bestimmte Art Energie anregt, um die in ihm gespeicherte Strahlungsenergie als Fluoreszenzlicht freizusetzen, und (iii) das Fluoreszenzlicht auffängt. Beispielsweise offenbart die DE-OS 24 51 978 ein derartiges Verfahren, bei dem ein durch Wärme anregbarer Leuchtstoff, nämlich ein Thermolumineszenzleuchtstoff, und thermische Energie als Anregungsenergie verwendet werden. Bei dem Verfahren der oben beschriebenen Veröffentlichung wird eine Strahlungsbild-Speicherplatte aus einer Trägerbasis und einer darauf befindlichen Thermolumineszenzleuchtstoff-Schicht verwendet. Ein Strahlungsbild wird aufgezeichnet und reproduziert, indem man eine ein Objekt durchdringende Strahlung durch die Thermolumineszenzleuchtstoff-Schicht der Platte absorbieren läßt, um die Strahlungsenergie entsprechend der Strahlungsintensität darin zu speichern, die gespeicherte Strahlungsenergie in Form eines Lichtsignales durch Erhitzen der Thermolumineszenzleuchtstoff-Schicht freisetzt und anschließend das Lichtsignal auffängt. Jedoch ist die Art der Materialien, die in der Thermolumineszenzleuchtstoff-Schicht und in der Trägerbasis der Platte verwendet werden können, außerordentlich beschränkt, da die Platte zur Umsetzung des gespeicherten Strahlungbildes in ein Lichtsignal erhitzt werden muß und es somit absolut notwendig ist, daß die Platte hitzebeständig ist (hitzebeständig bezüglich Verformung oder Alterung bzw. Zerstörung). In Anbetracht dieser Einschränkungen ist es somit schwierig, das in der oben genannten Veröffentlichung offenbarte Verfahren in der Praxis zu verwenden.
Die US-PS 38 59 527 offenbart ein anderes Verfahren der oben beschriebenen Art und eine dafür geeignete Vorrichtung, wobei ein Leuchtstoff, der durch sichtbares Licht oder Infrarotstrahlen anregbar ist, und somit sichtbares Licht oder Infrarotstrahlen als Anregungsenergie verwendet werden. Das in dieser US-Patentschrift offenbarte Verfahren erscheint geeigneter als das in der oben genannten Veröffentlichung offenbarte Verfahren, da die in dem Verfahren der US-Patentschrift verwendete Platte zur Umsetzung der darin gespeicherten Strahlungsenergie in ein Lichtsignal nicht der Hitze ausgesetzt werden muß, sondern mit sichtbarem Licht oder Infrarotstrahlung bestrahlt wird und die Platte somit nicht hitzebeständig sein muß. Als Leuchtstoffe, die durch sichtbares Licht oder Infrarotstrahlung angeregt und somit in diesem Verfahren verwendet werden können, sind nur einige Leuchtstoffe bekannt wie zum Beispiel ein durch Cer und Samarium aktivierter Strontiumsulfidleuchtstoff (SrS : Ce, Sm) ein durch Europium und Samarium aktivierter Strontiumsulfid-Leuchtstoff (SrS : Eu, Sm), ein durch Europium und Samarium aktivierter Lanthanoxysulfidleuchtstoff (La₂O₂S : Eu, Sm) und ein durch Mangan und Halogen aktivierter Zinkcadmiumsufidleuchtstoff [(Zn, Cd)S : Mn, X, wobei X Halogen bedeutet]. Darüber hinaus ist die Empfindlichkeit des Verfahrens, bei dem diese Leuchtstoffe verwendet werden, sehr niedrig, da die Anregbarkeit dieser Leuchtstoffe sehr gering ist. Im Hinblick auf die praktische Verwendung dieses Verfahrens ist es daher wünschenswert, die Empfindlichkeit zu verbessern.
Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Strahlungsbildes unter Verwendung eines Leuchtstoffes, der durch sichtbare Strahlung oder Infrarotstrahlung anregbar ist, zu schaffen, wobei die Aufzeichnung und die Wiedergabe durch eine hohe Empfindlichkeit gekennzeichnet sind. Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Verfügung gestellt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß
  • (d) als Leuchtstoff wenigstens ein Metallsilikat-Leuchtstoff der allgemeinen Formel MIIO · y SiO₂ : Aeingesetzt wird, worinMIIwenigstens ein Element aus der Gruppe Mg, Ca, Sr, Zn und Ba, Awenigstens ein Element aus der Gruppe Ce, Tb, Eu, Tm, Pb, Tl, Bi und Mn bedeuten und yeine Zahl ist, die der Bedingung 0,5 y 2,5 genügt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Strahlungsbild-Speicherplatte, die den oben genannten Leuchtstoff enthält.
In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 schematisch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Bestrahlungsbildes,
Fig. 2A und Fig. 2B jeweils einen Längsschnitt durch verschiedene Ausführungsformen einer Bestrahlungsbild-Speicherplatte, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden können,
Fig. 3 die graphische Darstellung des angeregten Emissionsspektrums eines erfindungsgemäß verwendeten Leuchtstoffes.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.
Zur Durchführung des Verfahrens werden folgende, in Fig. 1 dargestellte Teile angeordnet: eine Strahlungsquelle 11, ein Objekt 12, eine Strahlungsbild-Speicherplatte 13 mit einer Leuchtstoffschicht aus dem oben beschriebenen Metallsilikat-Leuchtstoff, eine Lichtquelle 14, die sichtbares Licht mit einer Wellenlänge nicht unter 500 nm oder Infrarotstrahlung emittiert, welches bzw. welche die Leuchtstoffschicht anregt und damit die darin gespeicherte Strahlungsenergie in Form von Fluoreszenzlicht freisetzt, ein Photosensor 15 zum Auffangen des von der Platte 13 emittierten Lichtes, eine Reproduktionsvorrichtung 16 zur Umwandlung des von dem Photosensor 15 erhaltenen elektrischen Signales in ein dem Strahlungsbild entsprechendes Bild, eine Sichtanzeigevorrichtung 17 zur Sichtbarmachung des Bildes und ein Filter 18, der die von der Lichtquelle 14 emittierte und von der Platte 13 reflektierte Anregungsstrahlung abtrennt und nur das von der Platte 13 emittierte Fluoreszenzlicht hindurchläßt. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird der Photosensor 15 als Detektor zum Auffangen des Fluoreszenzlichtes verwendet und die Reproduktion bzw. Wiedergabe des Strahlungsbildes wird mit Hilfe des Photosensors 15, der Reproduktionsvorrichtung 16 und der Sichtanzeigevorrichtung 17 durchgeführt.
Wie in Fig. 1 dargestellt, wird das Objekt 12 zwischen der Strahlungsquelle 11 und der Strahlungsbild-Speicherplatte aufgestellt. Wenn das Objekt 12 einer Strahlung durch die Quelle 11 ausgesetzt wird, durchdringt diese Strahlung das Objekt 12. Die Intensität der Strahlung, die durch das Objekt 12 hindurchgelangt ist, ist ein Maß für die Durchlässigkeit des Objektes 12. Durch die auf der Strahlungsbild-Speicherplatte auftreffende Strahlung wird daher ein Bild erhalten, das ein Muster der Durchlässigkeit des Objektes 12 darstellt. Die Strahlung in Form des Bildes, welches das Muster der Durchlässigkeit des Objektes 12 darstellt, wird von der Leuchtstoffschicht der Platte 13 absorbiert, wobei in der Leuchtstoffschicht Elektronen oder Defektelektronen bzw. Lochelektronen erzeugt werden. Die Menge der erzeugten Elektronen oder Defektelektronen hängt von dem Betrag an absorbierter Strahlungsenergie ab. Die Elektronen oder Defektelektronen werden in einer Potentialfalle bzw. -mulde des Leuchtstoffes gespeichert und somit wird das Strahlungsbild in der Strahlungsbild-Speicherplatte 13 gespeichert.
Durch Anregung mit sichtbarem Licht oder Infrarotstrahlen, die von einer Lichtquelle 14 emittiert werden, wird dann das in der Platte 13 gespeicherte Strahlungsbild sichtbar gemacht. Das heißt, die Leuchtstoffschicht der Platte 13 wird sichtbarer Strahlung mit einer Wellenlänge nicht unterhalb 500 nm oder Infrarotstrahlung ausgesetzt, welches bzw. welche von einer Lichtquelle 14 emittiert wird, wobei die in der Potentialfalle des Leuchtstoffes gespeicherten Elektronen oder Defektelektronen befreit werden und somit das in der Platte 13 gespeicherte Strahlungsbild in Form von Fluoreszenzlicht freigesetzt wird. Die Leuchtdichte des von der Platte 13 emittierten Fluoreszenzlichtes hängt von der Anzahl der in der Leuchtstoffschicht gespeicherten Elektronen oder Defektelektronen ab, das heißt von dem dabei absorbierten Betrag an Strahlungsenergie. Das Fluoreszenzlicht (Lichtsignal) wird durch einen Photosensor 15, zum Beispiel einen Sekundärelektronen-Vervielfacher, aufgefangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das erhaltene elektrische Signal wird durch eine Reproduktionsvorrichtung 16 in ein dem Strahlungsbild entsprechendes Bild umgewandelt und das Bild wird auf der Sichtanzeigevorrichtung 17 sichtbar gemacht. Auf diese Weise wird das Strahlungsbild reproduziert.
Die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Strahlungsbildes verwendete Strahlungsbild-Speicherplatte 13 und die Lichtquelle 14 werden nachfolgend näher beschrieben.
Wie in Fig. 2A dargestellt, besteht die Strahlungsbild-Speicherplatte aus einer Trägerbasis 21 und einer darauf befindlichen Leuchtstoffschicht 22. Die Leuchtstoffschicht 22 besteht aus dem oben genannten Metallsilikat-Leuchtstoff.
Bei den oben erwähnten MIIO · y SiO₂ : A-Leuchtstoffen beträgt die Menge an Aktivator (A) vorzugsweise nicht mehr als 0,2 Grammatom. Vorzugsweise liegt sie in einem Bereich von 10-6 bis 5 × 10-3 Grammatom pro 1 mol an Matrix (MIIO · SiO₂).
Beispielsweise kann die in Fig. 2A dargestellte Strahlungsbild-Speicherplatte wie folgt hergestellt werden:
Es wird eine Überzugsdispersion mit einer Viskosität von 50 cm²/s hergestellt, indem man 8 Gewichtsteile des oben erwähnten Leuchtstoffes mit einem Gewichtsteil einer Nitrozellulose unter Verwendung eines Lösungsmittels (eine Mischung aus Aceton, Äthylacetat und Butylacetat) mischt. Anschließend wird die Überzugsdispersion gleichmäßig auf einen horizontal angeordneten Polyäthylenterephthalatfilm (Trägerbasis) aufgebracht und einen Tag lang auf natürliche Weise getrocknet, so daß man eine Leuchtstoffschicht mit einer Stärke von etwa 300µm erhält. Als Trägerbasis kann ebenso eine transparente Glasplatte oder eine Metallfolie, zum Beispiel eine Aluminiumfolie verwendet werden.
Auf die gleiche Weise kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Strahlungsbild-Speicherplatte der in Fig. 2B dargestellten Struktur verwendet werden. Die Strahlungsbild-Speicherplatte von Fig. 2B besteht aus zwei transparenten Trägerbasen 23 und 24 und einer dazwischen angeordneten Leuchtstoffschicht 22. Die Leuchtstoffschicht 22 besteht aus dem bzw. enthält den oben beschriebenen Leuchtstoff. Beispielsweise kann die Strahlungsbild-Speicherplatte hergestellt werden, indem man eine Leuchtstoffschicht einer geeigneten Stärke sandwichartig zwischen zwei Glasplatten anordnet und dann die Kanten der Leuchtstoffschicht versiegelt.
Als Lichtquelle für die Anregungsstrahlung kann eine solche Lichtquelle verwendet werden, die Licht einer einzigen Wellenlänge emittiert, wie zum Beispiel ein He-Ne-Laserstrahl (633 nm), ein YAG-Laserstrahl (1064 nm) und ein Rubinlaserstrahl (694 nm).
Es kann ebenso gut eine Lichtquelle verwendet werden, die Licht mit einem Bandspektrum in einem Bereich des sichtbaren Lichts mit einer Wellenlänge von nicht weniger als 500 nm oder Infrarotstrahlen emittiert. Eine hohe Anregungsenergie kann insbesondere unter Verwendung eines Laserstrahls erhalten werden. Unter den Laserstrahlen wird der He-Ne-Laserstrahl bevorzugt.
Der Wellenlängenbereich der Anregungsstrahlung für die erfindungsgemäß verwendeten Metallsilikat-Leuchtstoffe liegt bei 500 bis 1100 nm; wobei der optimale Wellenlängenbereich zwischen etwa 500 und 700 nm liegt.
Bei dem Verfahren ist es günstiger, einen durch sichtbares Licht anregbaren Leuchtstoff zu verwenden als einen durch Infrarotstrahlen anregbaren Leuchtstoff. Da die Potentialfalle bzw. Potentialmulde des durch Infrarotstrahlen anregbaren Leuchtstoffes flacher ist als die des durch sichtbares Licht anregbaren Leuchtstoffes, weist eine Strahlungsbild-Speicherplatte aus einem durch Infrarotstrahlen anregbaren Leuchtstoff ein deutliches Verblassen auf, wodurch die Speicherzeit des Strahlungsbildes kurz ist. Wenn beispielsweise die Platte, die den durch Infrarotstrahlen anregbaren Leuchtstoff enthält, mit Infrarotstrahlung abgetastet wird und das von diesem emittierte Fluoreszenzlicht in Elektrizität umgewandelt wird, wird eine gewisse Zeit benötigt, um die gesamte Fläche der Platte abzutasten, und es besteht somit die Möglichkeit, daß ein Unterschied entsteht zwischen der Anfangsaussendung und der Endaussendung, obwohl der zunächst abgetastete Bereich der Platte eine ebenso große Menge an vorausgegangener Strahlung absorbiert hat wie der gegen Ende abgetastete Bereich der Platte.
Aus den oben geschilderten Gründen ist es günstiger, einen solchen anregbaren Leuchtstoff zu verwenden, der eine tiefstmögliche Potentialmulde aufweist und somit wirksam durch Strahlung hoher Energie, das heißt durch Strahlen einer kurzen Wellenlänge, angeregt wird. Hierbei zeigt die Strahlungsbild-Speicherplatte ein nur geringes Verblassen und eine hohe Bewahrungsfähigkeit. Weiterhin ist es günstig beim erfindungsgemäßen Verfahren, einen solchen anregbaren Leuchtstoff zu verwenden, der angeregtes Licht kürzestmöglicher Wellenlänge emittiert. Dafür sprechen die folgenden Gründe:
  • (i) Beim Auffangen bzw. Aufzeichnen des von der Platte emittierten, angeregten Lichtes ist es notwendig, das angeregte Licht von den durch die Platte reflektierten Anregungsstrahlen zu trennen.
  • (ii) Der Photosensor, der die von der Platte emittierte, angeregte Strahlung aufnimmt bzw. auffängt, hat im allgemeinen eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Strahlen, die eine Wellenlänge von weniger als 600 nm aufweisen.
Die erfindungsgemäß verwendeten Metallsilikat-Leuchtstoffe erfüllen die oben beschriebene Bedingung. Das heißt jeder dieser Leuchtstoffe zeigt eine angeregte Emission mit einem Hauptbandenmaximum in einem Wellenlängenbereich, der unterhalb 500 nm liegt. Somit kann das von den Leuchtstoffen emittierte, angeregte Licht leicht von der Anregungsstrahlung getrennt werden. Weiterhin kann die angeregte Strahlung in wirksamer Weise von dem Photosensor aufgenommen werden, da das Spektrum der angeregten Strahlung in guter Übereinstimmung mit der spektralen Empfindlichkeit des Photosensors steht. In Fig. 3 ist das angeregte Emissionsspektrum des BaO · SiO₂ : Ce-Leuchtstoffes (Bandenmaximum bei etwa 425 nm) dargestellt, gemessen durch Anregung dieses Leuchtstoffes mit einem He-Ne-Laserstrahl, nachdem er einer Röntgenstrahlung ausgesetzt worden war.
Tabelle 1 zeigt die Empfindlichkeit der Strahlungsbild-Speicherplatte, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wurde (Nr. 2) im Vergleich zu einer herkömmlichen Strahlungsbild-Speicherplatte unter Verwendung eines SrS : Eu, Sm-Leuchtstoffes (Nr. 1). Die Empfindlichkeit wird repräsentiert durch die relative Leuchtdichte des von der Platte emittierten angeregten Lichtes, bezogen auf die Leuchtdichte von angeregtem Licht, welches von einer herkömmlichen Platte emittiert wird, und welche auf 1 normiert wurde. Die Leuchtdichte wurde gemessen, indem man die Leuchtstoffschicht der Platte einer Röntgenstrahlung aussetzte, die Leuchtstoffschicht mit einem He-Ne-Laserstrahl anregte und das von der Leuchtstoffschicht emittierte Fluoreszenzlicht (angeregtes Licht) mit einem Photosensor (ein Sekundärelektronen-Vervielfacher auffing.
Tabelle 1
Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendete Strahlungsbild-Speicherplatte (Nr. 2) eine beträchtlich höhere Empfindlichkeit aufweist als die herkömmliche Strahlungsbild-Speicherplatte (Nr. 1). Demzufolge kann die Aufzeichnung und Wiedergabe eines Strahlungsbildes unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit beträchtlich höherer Empfindlichkeit durchgeführt werden, als unter Verwendung des herkömmlichen Verfahrens und der herkömmlichen Vorrichtung.

Claims (3)

1. Verfahren zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Strahlungsbildes, bei dem
  • a) eine ein Objekt durchdringende Strahlung von einem Leuchtstoff absorbiert wird, der ein zweiwertiges Metall enthält, durch mindestens ein weiteres Element aktiviert ist und der durch sichtbare Strahlen oder Infrarotstrahlen einer Wellenlänge von mindestens 500 nm lichtanregbar ist,
  • b) der Leuchtstoff durch die sichtbaren Strahlen oder Infrarotstrahlen einer Wellenlänge von mindestens 500 nm angeregt wird, um die in ihm gespeicherte Strahlungsenergie als Floureszenzlicht freizusetzen, und
  • c) das Fluoreszenzlicht weiterverarbeitet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
  • d) als Leuchtstoff mindestens ein Metallsilikat-Leuchtstoff der allgemeinen Formel MIIO · y SiO₂ : Aeingesetzt wird, worinMIIwenigstens ein Element aus der Gruppe Mg, Ca, Sr, Zn und Ba, Awenigstens ein Element aus der Gruppe Ce, Tb, Eu, Tm, Pb, Tl, Bi und Mn bedeuten und yeine Zahl ist, die der Bedingung 0,5 y 2,5 genügt.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Strahlungsbild-Speicherplatte, die den Leuchtstoff enthält.
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