DE69313601T2

DE69313601T2 - Elektronische Kassette zur Aufnahme von Röntgenstrahlbildern

Info

Publication number: DE69313601T2
Application number: DE69313601T
Authority: DE
Inventors: Lothar Siegfried Jeromin; Edward Neill Lawrence; Denny Lap Yen Lee
Original assignee: Sterling Diagnostic Imaging Inc
Current assignee: Sterling Diagnostic Imaging Inc
Priority date: 1992-12-23
Filing date: 1993-12-14
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2013-12-15
Also published as: EP0603709A3; EP0603709B1; DE69313601D1; US5661309A; EP0603709A2; JPH06342099A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Aufnahme von Röntgenbildern und insbesondere eine filmiose, in sich abgeschlossene, tragbare elektronische Kassette und einen damit verbundenen Vorgang zur Aufnahme und Speicherung digitaler Darstellungen radiographischer Bilder.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Bekannte medizinische Diagnosevorgänge speichern Röntgenbilder auf Filmen auf Silberhalogenidbasis. Diese Systeme erfordern es im allgemeinen, einen Röntgenstrahl durch das zu untersuchende Objekt zu richten, den Strahl mit einem bildverstärkenden Element aufzufangen, den verstärkten und entsprechend dem Bild modulierten Strahl auf einem Film auf Silberhalogenidbasis zu speichern und dieses aufgenommene latente Bild chemisch in ein permanentes und sichtbares Bild zu konvertieren, das als Radiogramm bezeichnet wird. Vgl. USP 5,070,248 unter dem Titel KASSETTE MIT VERSTÄR- KUNGSSCHIRMEN ZUR VERWENDUNG MIT EINEM RÖNTGENFILM. In diesem Bereich wurde durch verbesserte Effektivität des Verstärkungs schirms zur Verringerung der Bestrahlungsmenge des Patienten, Paketierung des Systems, derart, daß es unter Tageslichtbedingungen einsetzbar ist, und Erzeugung digitalisierter Darstellungen des Bildes, die zur Unterstützung der Interpretation des gespeicherten Bildes auf vielfältige Weise bearbeitet und interpoliert werden können, ein deutlicher Fortschritt erzielt. Es ware wunschenswert, den durch Verwendung von Filmfolien und chemischer Verarbeitung anfallenden Zeit- und Kostenaufwand zu beseitigen.
Bei der Einführung von Systemen, die nicht von herkömmlichen Filmen auf Silberhalogenidbasis abhängen, wurden Fortschritte erzielt. Das xeroradiographieverfahren nimmt ein latentes radiographisches Bild unter Verwendung einer röntgenstrahlungsempfindlichen Schicht auf (L. Jeromin, "Electroradiography", in Encyclopedia of Medical Devices and Instrumentation, herausgegeben von JG Webster, Wiley, New York, 1988). Vor Bestrahlung mit Röntgenstrahlung ist die Fläche der photoleitenden Schicht gleichmäßig geladen; nach der Bestrahlung mit Röntgenstrahlung werden, je nach der Intensität der entsprechend dem Bild modulierten Strahlung, durch die Röntgenstrahlung erzeugte Elektronenlochpaare durch ein elektrisches Feld getrennt, das von den an die Fläche angelegten Ladungen hier einfällt, und sie bewegen sich das Feld entlang, derart, daß sie sich mit der Flächenladung rekombinieren. Nach Bestrahlung mit Röntgenstrahlen verbleibt auf der Plattenfläche ein latentes Bild in Form elektrischer Ladungen unterschiedlicher Stärke, das durch Tönung und Übertragung des Bildes auf eine Aufnahmefohe sichtbar gemacht werden kann.
Bemühungen, den Aufnahmefilm zu beseitigen, gehen auch dahin, eine Schicht stimulierbaren Phosphors zu verwenden, um das durch Strahlung übertragene Bild aufzufangen. Vgl. zum Beispiel US-Patent 4,931,643, AUTORADIOGRAPHIESYSTEM FÜR STIMULIERBARE PHOSPHORFO- LIEN. Der Phosphor wird so ausgewählt, daß er dem darin gespeicherten latenten Bild entsprechend Licht aussendet, wenn er anschließend mit stimulierender Strahlung abgetastet wird. Derartige Systeme verwenden im allgemeinen eine Speichervorrichtung zum Speichern des Bildes in stimulierbarem Phosphor, eine Bildauslesevorrichtung zum Auslesen des auf dem stimulierbaren Phosphor gespeicherten Bildes und häufig eine Bildwiedergabevorrichtung Diese sind in der Regel unabhängig voneinander vorgesehen, derart, daß Größe und Herstellungskosten nach wie vor hoch sind. Eine Verbesserung dieses Ansatzes ist in US-Patent 4,975,580, STRAH- LUNGSBILDAUSLESE- UND WIEDERGABEVORRICHTUNG, beschrieben, wobei der Bildauslesevorgang und die Wiedergabe unter Verwendung desselben Abtastsystems durchgeführt werden. Darüber hinaus gleichen sich Einrichtungen zur Beförderung der stimulierbaren Phosphorfolie zum Auslesen und zur Beförderung der Aufnahmefolie zur Wiedergabe. Die Auflösung des Bildes verschlechtert sich jedoch aufgrund der Lichtstreuung in dem Speicherungsphosphor.
Diese Systeme zur Verwendung von Filmen auf Silberhalogenidbasis, xeroradiographie oder stimulierbarem Phosphor leiden an gleichen Problemen, da. (1) das Bild nicht unmittelbar nach der Bestrahlung zur Verfügung stehen kann, da während des Transports der Kassette zu der Filmverarbeitungsvorrichtung und während der nachfolgenden Filmverarbeitungsvorgänge Zeit verbraucht wird; (2) eine beachtliche Zeit und Ausrüstung zum Laden und Entladen nicht wiederverwendbarer Filme aus Kassetten und zum Entwickeln von Filmen zu Radiogrammen erforderlich ist; und (3) die medizinisch nützlichen Informationen sich nicht in einem Format befinden, das leicht digital ausgegeben werden kann, wenn zur Verbesserung der diagnostischen Analyse eine Bildbearbeitung durchgeführt wird. Es ist daher wünschenswert, Radiogramme direkt in digitalem Format aufzuzeichnen, ohne zusätzliche Verarbeitung kurz nach der Belichtung, und auch, die zum Laden, Entladen und Entwickeln herkömmlicher Systeme auf Röntgenfilmbasis und wiederverwendbarer Phosphorschirmsysteme erforderliche Ausrüstung zu beseitigen.
Bemühungen, diese Nachteile zu überwinden, sind zum Beispiel in US-A-5 168 160 beschrieben und umfassen die Verwendung einer elektrostatischen Tafel mit einer photoleitenden Schicht über einer Isolierschicht auf einer leitenden Unterlage, wobei die photoleitende Schicht auch von einer dielektrischen Schicht bedeckt ist, die mit mehreren Mikroplatten überzogen ist, die eine Mikrokondensatorstruktur bilden. Verbesserungen bei diesem Verfahren unter Verwendung mehrerer Dünnfilmtransistoren, die zur weiteren Steigerung der Auflösung mit einem Netzwerk rechtwinklig zueinander angeordneter Leitungen verbunden sind, sind in einer Parallelanmeldung unter dem Aktenzeichen IM-0817, die ebenfalls auf Du Pont übertragen wurde, beschrieben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung sieht eine einfach zu transportierende elektronische Kassette und ein Verfahren vor, mit der (dem) Radiogramme in Form einer elektronischen Ladungsverteilung aufgenommen werden, die nachfolgend in einer in der elektronischen Kassette enthaltenen Einzelbildaufnahmetafel digitalisiert wird. Die Kassette weist eine integrale Einrichtung sowohl für die Energieversorgung als auch für die Speicherung einer über mehrere Radiogramme gebildeten digitalisierten elektronischen Ladungsverteilung auf, wodurch es möglich ist, daß die Kassette zwischen verschiedenen Orten in einer Radiologieabteilung frei bewegbar ist. Einzigartig an dieser Erfindung ist die Integration mehrerer Elemente, derart, daß digitale Radiogramme ohne Störung des normalen Arbeitsablaufs in Radiologieabteilungen erhalten werden können.
Bei ihrem Anwendungsverfahren empfängt die elektronische Kassette ein erstes bildweise moduliertes Röntgenstrahlenmuster, wodurch die Bildaufnahmetafel durch die Kassette belichtet wird. Eine Bildaufnahmetafel konvertiert die auftreffende Strahlung in elektrische Ladungen, die durch eine Matrix elektrischer Vorrichtungen in mehrere digitalisierte Bildelementwerte konvertiert werden, die in einer vorbestimmten Reihenfolge in einer innerhalb der Kassette angeordneten elektronischen Speichervorrichtung gespeichert werden. Die Bildaufnahmetafel wird gelöscht, und anschließend empfängt die elektronische Kassette ein zweites bildweise moduliertes Röntgenstrahlenmuster in einer zweiten Position relativ zu einem Patienten. Die elektronische Kassette kann zu einem anderen Ort transportiert werden, an dem der Vorgang mit demselben oder einem anderen Patienten wiederholt wird. Diese digitalisierten Bildelementwerte, die mehrere verschiedene Radiogramme darstellen, werden dann von der Speichervorrichtung über eine einstückig mit der Kassette ausgebildete elektronische Verbindung zu irgendeinem von vielen verschiedenen externen Systemen zur Speicherung digitaler Daten, zur Computerverarbeitung der digitalen Daten und zur Umwandlung der digitalisierten Bildelementwerte in sichtbare Bilder übertragen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Perspektivansicht einer elektronischen Kassette gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fign. 2a, 2b und 2c zeigen schematische Seitenansichten eines Aufbaus zur Verwendung einer elektronischen Kassette gemäß der vorliegenden Erfindung zur Aufnahme eines Röntgenbildes.
Fig. 3 zeigt eine schematische Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten elektronischen Kassette
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm eines Aufbaus zur Aufnahme und Darstellung eines Radiogramms unter Verwendung einer elektronischen Kassette gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt eine schematische erhobene Schnittansicht eines Teils einer Röntgenbildaufnahmetafel einer elektronischen Kassette gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 zeigt eine schematische Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten Röntgenbildaufnahmetafel.
Fig. 7 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild einer Röntgenbildaufnahmetafel gemäß der vorliegenden Erfindung nach Anlegen einer Anfangsbetriebsvorspannung und vor Bestrahlung mit Röntgenstrahlung.
Fig. 8 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild einer Röntgenbildaufnahmetafel gemäß der vorliegenden Erfindung nach Bestrahlung mit Röntgenstrahlung und nach Abschalten der Betriebsspannung.
Fig. 9 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild einer Röntgenbildaufnahmetafel gemäß der vorliegenden Erfindung direkt nach Umkehrung und Verringerung der Vorspannung auf ein negatives Potential.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 1 zeigt eine elektronische Kassette 20, die durch vordere und hintere Teile 23 bzw. 24 gebildet ist, die derart miteinander verbunden sind, daß sie einen Behälter bilden, der den Einbau im Inneren positionierter Teile und den Zugriff auf diese ermöglicht und in dem eine Röntgenbildaufnahmetafel 16 vorgesehen ist. Die Röntgenbildaufnahmetafel 16 ist geeignet, zahlreiche elektrische Ladungen aufzunehmen, die bildweise modulierte Strahlung wiedergeben. Wegen ihrer Verwendungsart, bei der sich häufig ein Teil des Körpers eines Patienten auf der Kassette befindet und die Kassette in einem Untersuchungsbereich eines Krankenhauses häufig umherbewegt wird, ist es von Bedeutung, daß die vorderen und hinteren Teile 23 und 24 unter Verwendung von Material gefertigt werden, das geeignet ist, Belastungsdichten von bis zu 5 Pound pro Quadratinch zu widerstehen, wie etwa Kohlefaserlaminate, die im wesentlichen für Röntgenstrahlen durchlässig sind. Gleichermaßen wird eine Ausführung des Aufbaus der Kassette danach ausgewählt, daß sie Schutz vor Handhabungsschäden bei häufigen Bewegungen und möglichen kleinen Unfällen bietet, einschließlich eines Lastverteilungsteils 25, das zum Beispiel aus Polyurethan-Schaum geringer Dichte hergestellt ist. In der Kassette 20 befindet sich eine elektronische Konversionsvorrichtung, die die zahlreichen elektrischen Ladungen in zahlreiche digitalisierte Bildelementwerte konvertiert, die in einer vorbestimmten Reihenfolge in einer innerhalb der Kassette angeordneten elektronischen Speichervorrichtung gespeichert werden. Diese elektronischen Elemente sind Teil eines elektronischen Systems 67, das folgendes aufweist: eine CPU 60, eine Speichervorrichtung 36, eine Ausleseelektronik 31, eine Adreßelektronik 37, einen Sensor 68, der geeignet ist, das Vorhandensein und die Abwesenheit von Röntgenstrahlen zu detektieren, die auftreten, wenn bildweise Strahlung auf die Kassette 20 trifft oder wenn bildweise Strahlung von der Kassette 20 entfernt wird, eine elektronische Verbindung 28 zur Verbindung der Kassette 20 mit externen elektronischen Systemen zur Ausgabe oder Darstellung von gespeicherten Bilddaten, und eine Betriebsbereitschaftslampe 66, die den Benutzer darauf aufmerksam macht, daß die Kassette in einem Zustand ist, in dem sie Röntgenstrahlung aufnehmen kann. Die in der Bildaufnahmetafel 16 aufgenommenen mehreren kleinen elektrischen Ladungen werden gemessen und anschließend von der Bildaufnahmetafel 16 zur Speichervorrichtung 36 übertragen, bevor die Bildaufnahmetafel 16 durch das Anlegen eines Umkehrvorspannungssignals vor einer zweiten Bestrahlung mit bildweise modulierter Strahlung gelöscht oder gleichformig gemacht wird. Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine selbständige batterieartige Stromversorgung 38 innerhalb der Kassette 20, die es der Kassette 20 ermöglicht, unabhängig von externen Stromquellen verwendet und zum Beispiel auch leicht zwischen verschiedenen Orten in einem Krankenhaus transportiert zu werden. Das vordere Teil 23 der Kassette 20 besteht aus Material, das für Röntgenstrahlen durchlässig&sub1; aber für Niedrigenergiestrahlung undurchlässig ist, derart, daß es die Tafel 16 vor Belichtung schützt, ähnlich wie eine herkömmliche medizinische Kassette einen Röntgenfilm schützt. Ein Plastik wie Polymethylmethacrylat ist ein derartiges Material. Niedrigenergiestrahlung bezieht sich bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung auf ultraviolette, infrarote oder sichtbare Strahlung, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung sind hierbei jedoch ausgeschlossen.
Fig. 2a zeigt die elektronische Kassette 20 bei ihrem Anwendungsverfahren. Die elektronische Kassette 20 wird durch einen Benutzer, im allgemeinen einen Medizintechniker, in einer ersten Position angeordnet, ähnlich wie eine herkömmliche Folienfilmkassette verwendet wird, um ein erstes bildweise moduliertes Röntgenstrahlenmuster zu empfangen. Ein Patient 48, d. h., falls ein Bild zur medizinischen Diagnose erstellt wird, wird in einen Röntgenstrahlengang positioniert, der von einer Röntgenstrahlungsquelle 44 emittiert wird. Die auftretende Strahlung 46 wird auf dem Weg durch den Patienten 48 aufgrund der unterschiedlichen Stärke der Röntgenstrahlungsabsorption in dem Patienten 48 intensitätsmoduliert.
Fig. 3 illustriert schematisch die wesentlichen Merkmale der Kassette. Ein außen an der Kassette 20 befindlicher Aktivierungsschalter 64 stellt einen Betriebsstrom bereit, der von einer Stromversorgung 38 an das elektronische System innerhalb der Kassette 20 geliefert wird. Eine CPU 60 bewirkt, daß von der Stromversorgung 38 über eine Leitung 71 der Bildaufnahmetafel 16 Strom zugeführt wird, und aktiviert auch das der Bildaufnahmetafel 16 zugeordnete elektronische System 67, das detaillierter in Fig. 6 gezeigt ist. Die Betriebsbereitschaftslampe 66 wird aktiviert, wenn die Bildaufnahmetafel 16 in einem Zustand ist, in dem sie Röntgenstrahlung aufnehmen kann. Die auftreffende Strahlung wird durch die Bildaufnahmetafel 16 in zahlreiche elektrische Ladungen konvertiert. Wenn der Röntgenstrahlensensor 68 das Vorhandensein von Röntgenstrahlung nach der Abwesenheit von Röntgenstrahlung detektiert, setzt ein Vorgang der Digitalisierung der zahlreichen elektrischen Ladungen ein. Diese zahlreichen Ladungen werden innerhalb der weiter unten in Fig. 6 detaillierter gezeigten Ausleseelektronik 31 derart konvertiert, daß zahlreiche digitalisierte Bildelementwerte erzeugt werden, und diese Werte werden über die Leitung 75 in einer vorbestimmten Ordnung an die elektronische Speichervorrichtung 36 übertragen, die innerhalb der elektronischen Kassette 20 angeordnete Festkörperspeicherschaltungen oder eine magnetische Miniatur- oder optische Digitalaufzeichnungsvorrichtung aufweisen kann. Während dieser Zeit ist die Betriebsbereitschaftslampe 66 inaktiv, da die Kassette nicht in einem Zustand ist, in dem sie Röntgenstrahlung aufnehmen kann. Wenn es erwünscht ist, daß das in der Speichervorrichtung 36 gespeicherte Radiogramm ausgelesen wird, werden die digitalisierten Bildelementwerte über eine Leitung 73 an die CPU 60 und dann über eine Leitung 79 an die Verbindung 28 an der elektronischen Kassette 20 geleitet. Die eigenständige elektronische Speichervorrichtung 36 ist ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung, da sie die freie Bewegung der elektronischen Kassette 20 zwischen verschiedenen Röntgenabbildungspositionen erleichtert und es darüber hinaus dem Benutzer ermöglicht, mehrere Röntgenstrahlungsbelichtungen durchzuführen, ohne zuerst frühere Strahlungsmusterinformationen an externe Quellen zu übermitteln. Nachdem die digitalisierten Bildelementwerte im Speicher gespeichert sind, bewirkt die CPU 60, daß die Bildaufnahmetafel 16 in Vorbereitung auf die Aufnahme eines nachfolgenden Radiogramms unter Verwendung eines hierin an anderer Stelle beschriebenen Verfahrens gelöscht wird. Es ist außerdem notwendig, den Patienten zu identifizieren, was unter Verwendung der Verbindung 28 stattfinden kann, derart, daß den digitalisierten Bildelementwerten des jeweiligen Patienten entsprechende Identifikationsdaten an die Speichervorrichtung 36 übermittelt werden.
Die Betriebsbereitschaftslampe 66 wird durch ein Signal von der CPU 60 über eine Leitung 70 aktiviert, derart, daß sie dem Benutzer anzeigt, daß das erste bildweise modulierte Strahlungsmuster aufgenommen und die Bildaufnahmetafel 16 gelöscht wurde. Der Techniker positioniert dann die elektronische Kassette 20 in eine zweite Position relativ zu dem Patienten 48, wie in Fig. 2b dargestellt, ohne die Bildaufnahmetafel zur Verarbeitung oder zum Auslesen der Daten zu entfernen. Ein Griff 62 ist an der Kassette 20 angebracht, der die Bewegung der Kassette 20 von Hand zwischen Strahlungsbelichtungspositionen erleichtert. Wenn natürlich von dem ersten Ziel keine weiteren medizinischen Informationen erwünscht sind, kann die Kassette gleichermaßen bei einem zweiten Ziel eingesetzt werden, wieder ohne die Notwendigkeit, die Bildaufnahmetafel zur Verarbeitung aus der Kassette zu entfernen. Wenn die elektronische Kassette 20 sich zum Empfang eines zweiten bildweise modulierten Röntgenstrahlenmusters in der zweiten Position befindet, wird der Röntgenbildaufnahmevorgang wiederholt, außer, daß die digitalisierten Bildelementwerte der zweiten Bestrahlung separat von der ersten Gruppe digitalisierter Bildelemente, aber innerhalb derselben Speichervorrichtung 36 gespeichert werden. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis alle gewünschten Belichtungen für ein einzelnes oder mehrere Ziele abgeschlossen sind, wie in Fig. 2c dargestellt, und die Reihe der Bestrahlungsbelichtungen innerhalb der elektronischen Kassette 20 in digitalisierte Bildelementwerte konvertiert worden sind. Da die Bildaufnahmetafel zwischen den Belichtungen keine Verarbeitungsschritte erfordert, und da es möglich ist, verschiedene Typen von Radiogrammen aufzunehmen, ohne den Patienten zwischen verschiedenen Räumen mit verschiedenen radiographischen Verfahren zu bewegen, wird die Effizienz des radiographischen Verfahrens insgesamt gesteigert. Da dieses Anwendungsverfahren es erfordert, daß die Kassette behinderungsfrei umpositioniert werden kann und ohne Unterbrechungen für weitere Verarbeitungsschritte mehrere Radiogramme unter Verwendung der Kassette aufgenommen -werden können, sind die oben beschriebene eigenständige Speichervorrichtung und die Stromvorrichtung wesentliche Elemente der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt, wie die digitalisierten Bildelementwerte von der elektronischen Kassette 20 unter Verwendung einer Verbindung 28 erhalten und an einen Computer 144 weitergeleitet werden. Der Computer 144 übermittelt das Signal unter anderem an die entsprechende Speichervorrichtung, die ein interner RAM-Speicher innerhalb eines Host-Computers, ein Langzeitarchivierungsspeicher 142 oder beides sein kann. Bei diesem Vorgang können die das Radiogramm darstellenden Daten einer Bildbearbeitung unterzogen werden, wie einer Filterung, einer Kontrastverstärkung durch viele verschiedene externe Systeme zur dauerhaften Aufzeichnung digitaler Daten, einer Modifikation der Daten zur Erleichterung der Interpretation und einer Konvertierung der digitalisierten Bildelementwerte in sichtbare Bilder, und sie können auf einem Bildschirmgerät 146 zur unmittelbaren Betrachtung dargestellt werden oder in einem Drucker 148 zur Erzeugung eines Ausdrucks 150 verwendet werden.
Es ist ebenfalls möglich, die durch die Bildaufnahmetafel aufgenommenen mehreren elektrischen Ladungen an eine externe Vorrichtung zur Digitalisierung und Speicherung der Bilddaten zu übermitteln und unter Verwendung der Verbindung 28 Betriebsstrom zuzuführen, wenn zum Beispiel Ausführungen einer Bildaufnahmekassette mit geringeren Kosten erwünscht wären. Bei einer derartigen Ausführung mit geringeren Kosten könnten die Strom- und die Speichervorrichtung unter Verwendung eines in mehreren verschiedenen Räumen in einem Krankenhaus verfügbaren Kabels angeschlossen werden, wobei das Kabel den Zugriff auf gewöhnliche Strom- und Speichervorrichtungen bereitstellt.
Fig. 5 zeigt eine Röntgenbildaufnahmetafel 16 mit einer dielektrischen Substratschicht 12 mit einer Dicke, die der Tafel 16 eine zur Handhabung notwendige Stärke gibt. Ein bevorzugtes Material für die Substratschicht ist Glas. Über der dielektrischen Substratschicht 12 befinden sich erste mehrere diskrete kleine Leitungselektroden 18 (d. h., 18a, 18b, 18c, ... 18n), die hier als äußere Mikroplatten 18n bezeichnet sind. Vorzugsweise bestehen die äußeren Mikroplatten 18n aus Aluminium. Die Technologie zur Herstellung derartiger äußerer Mikroplatten 18n ist in der Technik gut bekannt. Die Abmessungen der äußeren Mikroplatten 18n bestimmen das kleinste Bildelement (Pixel), das durch das Element 16 auf lösbar ist. Sie sind auf der dielektrischen Substratschicht 12 typischerweise, allerdings nicht notwendigerweise, unter Verwendung thermischer Ablagerungs- oder Zerstäubungstechniken aufgetragen und können aus einem sehr dünnen Film aus einem Metall wie Gold, Silber, Kupfer, Chrom, Titan, Platin und ähnlichem bestehen. Als Alternative kann ein leitendes Material wie Indiumzinnoxid verwendet werden. Auf diese ersten mehreren Mikroplatten wird ein dielektrisches Material 19 aufgebracht, das vorzugsweise aus Sihciumdioxid besteht; es können auch andere Materialien wie Siliciumnitrid verwendet werden. Ebenfalls auf der dielektrischen Substratschicht 12 sind mehrere Transistoren 5 mit zwei Elektroden 13 und 14 und einem Gate 11 aufgebracht. Ferner sind in Fig. 5 zweite mehrere Mikroplatten 4 (d. h., 4a, 4b, 4c, ...4n) gezeigt, die hier als innere Mikroplatten 4n bezeichnet sind, die mehrere Kondensatoren 6 mit den äußeren Mikroplatten 18n und dem dielektrischen Material 19 bilden. Sie sind auf der dielektrischen Substratschicht 12 aufgebracht, typischerweise, aber nicht notwendigerweise, unter Verwendung thermischer Ablagerungs- oder Zerstäubungstechniken, und können aus einem sehr dünnen Film aus einem Metall wie Gold, Silber, Kupfer, Chrom, Titan, Platin und ähnlichem bestehen. Vorzugsweise bestehen die äußeren Mikroplatten 18n aus Aluminium oder Indiumzinnoxid.
Fig. 6 zeigt wenigstens einen Transistor 5, der jeden Kondensator 6 mit einer Yn-Leitung 13 verbindet. Jeder Transistor 5, typischerweise ein Feldeffekttransistor, ist über sein Gate mit einer Xn-Leitung 11 und seine Source oder sein Drain mit einer Yn-Leitung 13 verbunden. Ein Ladungsspeicherungskondensator 6 wird durch die inneren Mikroplatten 4n, die äußeren Mikroplatten 18n und das dielektrischen Material 19 gebildet. Jede innere Mikroplatte 4n ist ebenfalls mit der Elektrode 14 des Transistors 5 verbunden. Jede äußere Mikroplatte 18n ist mit einem elektrischen Massepotential verbunden. Jeder Transistor 5 dient als bidirektionaler Schalter, der abhängig davon, ob über Xn-Adreßleitungen eine Vorspannung an sein Gate angelegt ist, einen Stromfluß zwischen den Yn-Abfrageleitungen 13 und dem Ladungsspeicherungskondensator 6 ermöglicht. Der Transistor 5 weist vorzugsweise eine Schicht 15 aus hydriertem amorphem Silicium, eine Isolationsschicht 99, ein leitendes Gate 11 und die beiden leitenden Elektroden auf, wobei eine Elektrode 13 mit den Yn-Abfrageleitungen 13 und die andere Elektrode 14 mit den inneren Mikroplatten 4n verbunden ist, wie schematisch in Fig. 5 abgebildet. Jeder Transistor kann auch kristallines Silicium, polykristallines Silicium oder Cadmiumselenid verwenden. Jeder Transistor 5 ist auch mit einer Passivierungsschicht 98 bedeckt und kann bei Verwendung einer dielektrischen Substratschicht 12 oder bei Verwendung zusätzlicher Schichten vor Niedrigenergiestrahlung abgeschirmt sein. Niedrigenergiestrahlung bezieht sich bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung auf ultraviolette, inf rarote oder sichtbare Strahlung, Röntgenstrahlung und Gammastrahlung sind hierbei jedoch ausgeschlossen. Die Technologie zur Herstellung der Transistoren 5 und der Ladungsspeicherungskondensatoren 6 ist technisch bekannt und kein Bestandteil der vorliegenden Erfindung. Vgl. zum Beispiel "Modular Series on Solid State Devices", Band 5 der Introduction to Microelectronics Fabrication von R. C. Jaeger, verlegt bei Addison-Wesley 1988.
In den Zwischenräumen zwischen den Mikroplatten 4a, 4b, 4c ... 4n sind leitende Elektroden oder X1-, X2-, .. .Xn-Adreßleitungen 11 und leitende Elektroden oder Y1-, Y2, ...Yn-Abfrageleitungen angeordnet. Die Xn-Leitungen 11 und die Yn-Leitungen 13 sind im wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet in den Zwischenräumen zwischen den inneren Mikroplatten 4n dargestellt. Die Ausrichtung der Xn-Leitungen 11 und der Yn-Leitungen 13 ist frei wählbar. Die Xn-Adreßleitungen 11 sind einzeln über in den Zeichnungen nicht gesondert dargestellte Leitungen oder Verbindungen an den Seiten oder Rändern der Tafel 16 ansteuerbar.
Zu Herstellungszwecken können die Xn-Leitungen 11 und die Yn-Leitungen 13 aus derselben Alurniniurnschicht aufgebaut sein, die zur Herstellung der inneren Mikroplatten 4n verwendet wird. Da die Xn- Leitungen 11 und die Yn-Leitungen 13 an ihren Kreuzungspunkten zueinander nicht in elektrischem Kontakt stehen dürfen, können die Yn-Leitungen 13 hergestellt werden, nachdem eine in der Figur nicht dargestellte isolierende Schicht über den Xn-Leitungen 11 angeordnet wurde.
Jede Yn-Leitung 13 ist ebenfalls typischerweise mit der Ausleseelektronik 31 verbunden, die einen Ladungsverstärker 33 aufweisen kann, der derart angeschlossen ist, daß er die Ladung in einer Kondensatorschaltung mißt, zu der die Ladung aus dem Ladungskondensator 6 geleitet wird. Das Ausgangssignal des Ladungsverstärkers 33 kann digitalisiert werden, zum Beispiel unter Verwendung eines A/D-Wandlers, und sequentiell abgetastet werden, um ein Ausgangssignal zu erhalten, und die entsprechende Technologie ist technisch gut bekannt.
Über der oberen Fläche der inneren Mikroplatten 4n ist eine Ladungssperrschicht 10 angeordnet. Die Ladungssperrschicht 10 ist vorzugsweise durch eine auf der Fläche der inneren Mikroplatten 4n gebildete Aluminiumoxidschicht ausgebildet, obwohl auch andere Sperrschnittstellen verwendet werden können. Die nachfolgende Beschichtung mit einer photoleitenden Selenschicht 8 erzeugt eine Röntgenstrahlenabsorptionsschicht. Darüber hinaus verhält sich die Kombination der Schichten 4n, 10 und 8 wie eine Sperrdiode, die einen Ladungsflußtyp in eine Richtung verhindert. Die Ladungssperrschicht 10 muß eine ausreichende Dicke aufweisen, um einen Ladungsabfluß zu verhindern. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sollte die Ladungssperrschicht 10 eine Dicke aufweisen, die mehr als 100 Ångström beträgt.
Die Ladungssperrschicht 10, die Transistoren 5 und die Gate- und Abfrageleitungen sind mit einer photoleitenden Schicht 8 beschichtet, die eine hintere Fläche in Kontakt mit den inneren Mikroplatten 4n und eine vordere Fläche aufweist. Die photoleitende Schicht 8 weist vorzugsweise einen sehr hohen Dunkelwiderstand auf und kann amorphes Selen, Bleioxid, Cadmiumsulfid, Quecksilberdiiodid oder ein anderes derartiges Material aufweisen, einschließlich organischer Materialien wie photoleitenden Polymeren, die vorzugsweise mit Photoleitfähigkeit aufweisenden röntgenabsorbierenden Verbindungen versehen sind.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden ßrf indung bedeutet Photoleitfähigkeit, daß das photoleitende Material bei der Bestrahlung mit Röntgenstrahlung einen verringerten Widerstand im Vergleich zu dem bei fehlender derartiger Bestrahlung aufweist. Der verringerte Widerstand ist in Wirklichkeit der Effekt von in dem Material durch auftreffende Strahlung erzeugten Elektronenlochpaaren. Da die kapazitive Zeitkonstante eines Kondensators proportional zum Widerstand des Kondensators ist, hat der durch ein derartiges photoleitendes Material gebildete Kondensator bei der Bestrahlung eine verringerte Zeitkonstante.
Die ausgewählte photoleitende Schicht 8 sollte eine ausreichende Dicke aufweisen, derart, daß sie die auftreffende Röntgenstrahlung, oder einen wesentlichen Teil davon, absorbiert, um eine hohe Effizienz bei der Strahlungsdetektion zu bieten. Der im Einzelfall ausgewählte Materialtyp hängt ferner von der erwünschten Ladungserzeugungseffizienz und Ladungstransporteigenschaft sowie der erwünschten Einfachheit der Herstellung ab. Ein bevorzugtes Material ist Selen.
Eine dielektrische Schicht 17 wird auf die obere vordere Fläche der photoleitenden Schicht 8 aufgebracht. Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sollte die dielektrische Schicht 17 eine Dicke von über einem Mikrometer aufweisen. Ein Film aus Mylar (d. h., Polyethylenterephthalat) mit einer Dicke von 25 Mikrometer kann für die Schicht 17 verwendet werden, obwohl Schichten mit anderen Dicken ebenfalls geeignet sind. Eine abschließende vordere Schicht 9 aus leitendem Material, wie etwa Indiumzinnoxid, das im wesentlichen für Röntgenstrahlung durchlässig ist, ist über der dielektrischen Schicht 17 ausgebildet.
Die dielektrische Schicht 17, die photoleitende Schicht 8 und die Ladungsspeicherungskondensatoren 6n bilden drei in Reihe geschaltete Mikrokondensatoren. Ein erster Mikrokondensator ist zwischen der vorderen Leitungsschicht 9 und der vorderen Fläche der photoleitenden Schicht 8 ausgebildet, ein zweiter Mikrokondensator ist zwischen dieser photoleitenen Schicht 8 und den inneren Mikroplatten 4n ausgebildet, und der dritte Kondensator, der Ladungsspeicherungskondensator 6n, ist zwischen den inneren Mikroplatten 4n und den äußeren Mikroplatten 18n ausgebildet.
Das Gesamtelement 16 kann durch Auftragen aufeinanderfolgender Schichten von Leitern 18n, Isolator 19, innerer Mikroplatten 4n, Sperrschicht 10, Photoleiter 8, Isolator 17 und Leiter 9 auf eine dielektrische Substratschicht 12 erzeugt werden. Die FETs 5 sind in den Zwischenräumen zwischen den äußeren Mikroplatten 18n auf der dielektrischen Substratschicht 12 vorgesehen. Die Herstellung kann durch plasmaunterstützte chemische Dampfablagerung, Unterdruckablagerung, Laminierung, Zerstäubung oder eine andere bekannte Technik, die zum Auftragen eines Films gleichmäßiger Dicke geeignet ist, erfolgen.
In der Praxis kann bei der Herstellung einer Tafel 16 mit einer im Handel erhältlichen Dünnfilmtransistortafel begonnen werden, die eine dielektrische Substratschicht 12, Transistoren 5, Xn-Leitungen 11 und Yn-Leitungen 13 aufweist. Im Handel erhältliche Tafeln, die zur Herstellung von Flüssigkristallanzeigen verwendet werden, sind ein geeigneter Ausgangspunkt für den Bau der erfindungsgemäßen Tafel 16. Ladungsspeicherungskondensatoren 6 werden durch die inneren und äußeren Mikroplatten 4n und 18n mit einem dazwischenliegenden dielektrischen Material gebildet, wobei all diese Elemente zwischen den Xn-Leitungen 11 und den Yn-Leitungen 13 vorgesehen sind. Die Ladungssperrschicht 10 ist mit der photoleitenden Schicht 8 beschichtet. Die dielektrische Schicht 17 und die obere leitende Schicht 9 sind zur Vervollständigung der Tafel 16 auf der photoleitenden Schicht 8 ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die obere leitende Schicht 9, die dielektrische Schicht 17 und die photoleitende Schicht 8 durchgängige Schichten. Die vorliegende Erfindung berücksichtigt jedoch auch, daß eine oder mehrere der Schichten die äußeren Mikroplatten 18n bedecken, derart, daß mehrere diskrete Teile gebildet werden, wobei sie zum Beispiel durch Ätzung paßgenau ausgebildet sind.
In Fig. 6 enden die Xn-Leitungen 11 in einer Schaltvorrichtung, die erste mehrere Schaltungen 32 aufweist, die es ermöglichen, die Xn-Leitungen 11 in eine erste Position A und eine zweite Position B zu schalten. Vorzugsweise weist die Schaltvorrichtung elektronisch adressierbare Festkörperschalter auf, die entweder extern oder mit dem Element 16 einstückig ausgebildet sind. Eine Vorspannung wird über eine Leitung 40 simultan an alle Xn-Leitungen 11 angelegt, wenn die Xn-Leitungen 11 sich in der ersten Position A befinden. Die Vorspannung auf den Xn-Leitungen 11 wird an die Gates aller Transistoren 5 angelegt, um die Transistoren 5 in einen leitenden Zustand zu versetzen, derart, daß es einem Strom ermöglicht wird, zwischen Source und Drain zu fließen.
Wenn die Schalter 32 sich in der zweiten Position B befinden, sind die Xn-Leitungen 11 über Leitungen 35 einzeln adressierbar und nicht mehr miteinander verbunden. Eine Einrichtung zur Durchführung einer derartigen sequentiellen Schaltung ist nicht dargestellt. Derartige Einrichtungen sind technisch bekannt und für die vorliegende Erfindung nicht von besonderer Bedeutung, da jede geeignete Schaltanordnung gewählt werden kann, ohne den Schutzumf ang der Erfindung zu verändern. Die Schalter 32 können durch eine Leitung 41 gesteuert werden.
In Fig. 6 ist zusätzlich zu den mit der Tafel 16 verbundenen oben beschriebenen Schaltungen, den Xn-Adreßleitungen 11 und den Yn- Abfrageleitungen 13, eine zusätzliche Verbindung zum Zugriff auf die vordere leitende Schicht 9 und die ersten mehreren Mikroplatten 18n vorgesehen, um die vordere leitende Schicht 9 und die ersten mehreren äußeren Mikroplatten 18n mit einer Stromversorgung 38 zu verbinden, die geeignet ist, eine programmierbare Serie veränderlicher Spannungen zu liefern.
In Betrieb werden die Schalter 32 zuerst in die Position A versetzt, in der eine Vorspannung, typischerweise 5 Volt, simultan an alle Xn-Leitungen 11 angelegt wird. Zusätzlich wird eine Spannung von typischerweise 5 Volt an eine Array-Rückstell-Leitung 91 angelegt, die verursacht, daß alle Array-Rückstell-Transistoren 93 in leitenden Zustand versetzt werden. Alle Ladungsspeicherungskondensatoren 6 werden über die Array-Rückstell-Transistoren geerdet. Darüber hinaus werden alle Ladungsverstärker 33 innerhalb der Ausleseelektronik 31 über die Leitung 39 rückgestellt. Eine mitialisierende Betriebsgleichstromspannung, etwa 1000 V, wird mit einer geregelten Rate an die obere leitende Schicht 9 angelegt.
Fig. 7 zeigt ein vereinfachtes elektrisches Ersatzschaltbild der dielektrischen Schicht 17, der photoleitenden Schicht 8 und des Ladungsspeicherungskondensators 6, die drei in Reihe geschaltete Mikrokondensatoren bilden, bevor die auftreffende Strahlung angelegt wird. Ein Schalter 52 und ein Widerstand 51 sind in Parallelschaltung zu dem Photoleiter 8 abgebildet und stellen den Effekt der Erzeugung des Elektronenlochpaars und den Transport in der photoleitenden Schicht 8 auf die Kapazität des im folgenden beschriebenen Kondensators dar. Vor der Bestrahlung ist der Widerstand des photoleitenden Materials effektiv unendlich; schematisch gesehen ist er daher äquivalent zu einem offenen Schalter, und der Entladewiderstand ist unwirksam. Bei der Bestrahlung wird der Widerstand des photoleitenden Materials verringert, was äquivalent zu einem geschlossenen Schalter ist und wobei der Entladewiderstand parallel zu dem photoleitenden Kondensator geschaltet ist. Vorzugsweise sind die sich an der photoleitenden Schicht bewegenden Ladungen direkt proportional zu der Intensität der auftreffenden Strahlung.
Wenn eine initialisierende positive Betriebsspannung das Element 16 in Abwesenheit von Röntgenstrahlung überbrückt, wobei die Transistoren 5 und die Array-Rückstell-Transistoren 93 in einen leitenden Zustand versetzt sind, das Äquivalent eines geschlossenen Schalters 53, wird in den Ladungsspeicherungskondensatoren 6 keine Ladung akkumuliert. Bei der beschriebenen Struktur führt dies zu zwei verschiedenen Spannungen an den Kondensatoren, eine an den Mikrokondensatoren, die die photoleitende Schicht 8 darstellen, und die zweite an den Mikrokondensatoren, die die dielektrische Schicht 17 darstellen. Wenn zum Beispiel die Spannungsquelle 27 wie in Fig. 7 dargestellt 1000 Volt aufweist, können diese an die beiden Kondensatoren als 100 Volt an die dielektrische Schicht 17 und 900 Volt an den Photoleiter 8 verteilt werden. Bei Stabilisierung des elektrischen Feldes wird die Spannung auf den Xn-Leitungen, die die Transistoren 5 vorspannt, zu einer zweiten Betriebsspannung geändert, was bewirkt, daß die Transistoren nichtleitend werden, indem die Schalter 32 in die Position B versetzt werden. Durch einen vergleichbaren Vorgang werden auch die Array-Rückstell-Transistoren 93 in nichtleitenden Zustand versetzt. Dies ist aquivalent zum Öffnen des Schalters 53.
Fig. 8 zeigt den Effekt unterschiedlicher Mengen auftreffender Strahlung auf das Spannungsverteilungsmuster an verschiedenen Pixeln. Bei der Bestrahlung mit Röntgenstrahlen trifft bildweise modulierte Röntgenstrahlung auf die Tafel 16 auf. Die Röntgenstrahlen erzeugen überschüssige Elektronenlochpaare innerhalb der photoleitenden Schicht und in Anwesenheit des durch die Spannungsdifferenz zwischen der vorderen leitenden Schicht 9 und den äußeren Mikroplatten 18n erzeugten elektrischen Feldes wandern Löcher zu der Grenzstelle zwischen der photoleitenden Schicht 8 und der Ladungssperrschicht 10 in dem Bereich über den inneren Mikroplatten 4n. Das Ausmaß der in der ganzen photoleitenden Schicht 8 erzeugten Elektronenlochpaare hängt von der Intensität der bildweise modulierten Röntgenstrahlung ab, die auf die Bildaufnahmetafel 16 trifft. Positive Ladungen akkumulieren an den Mikrospeicherkondensatoren 6 und ändern das Spannungsmuster, zum Beispiel zu den in Fig. 8 dargestellten Spannungen.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die mehreren Ladungsbarriereschichten 10 und dielektrischen Barriereschichten 17 wichtige Merkmale, die einen Ladungsaufbau an den Ladungsspeicherungskondensatoren 6 aufgrund von Kriechstrom während der Bestrahlung mit Röntgenstrahlen verhindern. Wenn die positive Betriebsspannung an die oberen leitenden Schichten 9 angelegt wird, verhindert die dielektrische Barriereschicht 17, daß Löcher von der leitenden Schicht 9 in die photoleitende Schicht injiziert werden, und die Ladungsbarriereschicht 10 verhindert, daß Elektronen von den inneren Mikroplatten 4n in die photoleitende Schicht 8 injiziert werden, und verhindert so, daß eventuell vorhandener Kriechstrom an der photoleitenden Schicht 8 zusätzlichen Ladungsaufbau an den Speicherungskondensatoren 6 verursacht, der nicht auf Röntgenstrahlung zurückzuführen ist. Folglich ist das erzeugte Röntgenbild nicht durch Ladungsaufbau aufgrund von Kriechstrom beeinflußt, und das Signal-Rausch-Verhältnis des Röntgenbildes wird verbessert.
Nach einem vorbestimmten Zeitraum wird der Röntgenstrahlenfluß unterbrochen, und es treffen keine Röntgenstrahlen mehr auf das Element 16 auf. Der an die obere leitende Schicht angelegte anfängliche Betriebsstrom 9 wird dann abgeschaltet, und somit wird ein radiographisches Bild in dem Element 16 in Form von in den Ladungskondensatoren 6 gespeicherten Ladungen aufgenommen.
Im folgenden wird wieder auf Fig. 6 bezug genommen, wobei jede der Xn-Leitungen 11 sequentiell durch Anlegen einer geeigneten Vorspannung an die Leitung und somit an das mit der adressierten Xn- Leitung 11 verbundene Gate der FETs 5 sequentiell adressiert wird. Hierdurch werden die FETs 5 in leitenden Zustand versetzt, und die in den entsprechenden Ladungsspeicherungskondensatoren 6 gespeicherten Ladungen fließen zu den Yn-Leitungen 13 und zu den Eingängen der Ladungsverstärker 33. Die Ladungsverstärker 33 erzeugen ein Spannungsausgangssignal, das proportional zu der von der Yn- Leitung 13 erhaltenen Ladung ist. Das Ausgangssignal der Ladungsverstärker 33 wird in der Ausleseelektronik 31 digitalisiert, zum Beispiel unter Verwendung von A/D-Wandlern, die sequentiell abgetastet werden, um ein elektrisches Signal zu erhalten, das die Ladungsverteilung in den Speicherungskondensatoren 6 darstellt, wobei jeder Wert in jedem Speicherungskondensator 6 einen Bildpunkt darstellt. Nachdem die Signale einer Pixelzeile über eine Xn-Leitung 11 ausgelesen sind, werden die Ladungsverstärker durch die Rückstell-Leitung 39 zurückgestellt. Eine Xn-Leitung 11 wird adressiert und der Vorgang wiederholt, bis alle Ladungsspeicherungskondensatoren abgetastet worden sind und das gesamte Bild ausgelesen worden ist. Das elektrische Ausgangssignal kann gespeichert und/oder abgebildet werden. Da die Kassette gezielt Röntgenstrahlung ausgesetzt wird, ist es wichtig, das elektronische System 67 innerhalb der elektronischen Kassette 20 in Fig. 1 vor derartiger Strahlung abzuschirmen. Dies wird dadurch erzielt, daß die elektronischen Elemente mit Metallfolie 55 mit einer Kernladungszahl von über 50 umgeben sind, wie etwa Bleifolie.
Fig. 9 zeigt, wie die Tafel 16 auf die Aufnahme weiterer Röntgenbilder vorbereitet wird. Nachdem ein Signal zum Beispiel unter Verwendung des oben beschriebenen Vorgangs erhalten wurde, werden Restladungen beseitigt, indem sämtliche Xn-Leitungen 11 miteinander verbunden werden und an die Xn-Leitungen 11 wieder eine Vorspannung angelegt wird, um die Transistoren 5 in leitenden Zustand zu versetzen und so alle Ladungsspeicherungskondensatoren zu entladen. Alle Ladungsverstärker 33 werden über die Rückstell- Leitung 39 zurückgestellt. Die Anfangsbetriebsspannung wird wieder an die vordere leitende Tafel 9 angelegt, und während eines vorbestimmten Zeitraums wird die Betriebsspannung mit einer geregelten Rate von der Betriebsvorspannung zu einer Nullspannung und zu einer weiteren Umkehrspannung reduziert, die kleiner oder gleich der Höhe der ursprünglichen positiven Betriebsvorspannung sein kann. Diese umgekehrte Spannungspolarität ermöglicht es, daß Löcher von den inneren Mikroplatten 4n durch die Ladungsbarriereschicht 10 in die photoleitende Schicht 8 injiziert werden. Diese Bewegung von Löchern durch die photoleitende Schicht 8 setzt sich fort, bis die vorher in der photoleitenden Schicht eingefangenen Elektronen mit Löchern rekombiniert werden, wodurch das vorher verbliebene bildweise modulierte Ladungsverteilungsmuster beseitigt wird. Die Höhe der Betriebsspannung mit umgekehrter Polarität wird über einen zweiten vorbestimmten Zeitraum zurück auf eine Nullspannung abgesenkt. Dieser Löschungsvorgang wird wiederholt, bis alle eingefangenen Ladungen entfernt sind und die Bildaufnahmetafel für nachfolgende Bildaufnahmevorgänge bereit ist.

Claims

1. Tragbare elektronische Kassette zur Aufzeichnung von Röntgenbildern, mit:

einem handtransportierbaren Gehäuse (20), das ein erstes Gehäuseteil (23) mit einer Vertiefung, wobei das erste Gehäuseteil (23) im wesentlichen für Röntgenstrahlung durchlässig und für Niedrigenergiestrahlung undurchlässig ist, und ein zweites Gehäuseteil (24), das mit dem ersten Gehäuseteil (23) verbunden ist, um zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil (23, 24) eine Kammer zu bilden, aufweist;

einer innerhalb der Kammer vorgesehenen Röntgenbildaufnahmetafel (16), um mehrere elektrische Ladungen in einem Muster, das die Intensität der Röntgenstrahlung wiedergibt, zu erzeugen;

einer ebenfalls innerhalb der Kammer vorgesehenen Konversionsvorrichtung (31), die mit der Bildaufnahmetafel (16) verbunden ist, um die mehreren elektrischen Ladungen in mehrere digitalisierte Bildelementwerte zu konvertieren;

einer mit der Konversionsvorrichtung (31) verbundenen Speichervorrichtung (36) zur Aufnahme und Speicherung der mehreren digitalisierten Bildelementwerte, wobei die Speichervorrichtung (36) eine Anschlußvorrichtung (28) aufweist, um Zugriff zur Speichervorrichtung (36) zu ermöglichen, und

einer elektrischen Stromquelle (38), die mit der Röntgenbildaufnahmetafel (16), der Konversionsvorrichtung (31) und der Speichervorrichtung (36) verbunden ist, wobei die elektrischen Stromquelle (38) derart ausgebildet ist, daß sie die Röntgenbildaufnahmetafel (16), die Konversionsvorrichtung (31) und die Speichervorrichtung (36) aktiviert, so daß die elektronische Kassette frei von Hand transportiert werden kann.

2. Kassette nach Anspruch 1, wobei die Röntgenbildaufnahmetafel (16) umfaßt:

eine dielektrische Substratschicht (12) mit einer oberen und einer unteren Fläche;

mehrere Transistoren (5), die angrenzend an die obere Fläche der dielektrischen Schicht (12) angeordnet sind;

mehrere Ladungsspeicherkondensatoren (6), die ebenfalls angrenzend an die obere Fläche der dielektrischen Schicht (12) angeordnet sind, wobei jeder Kondensator (6) eine mit wenigstens einem der Transistoren (5) verbundene leitende innere Mikroplatte (4n) mit einer der dielektrischen Schicht (12) abgewandten Oberfläche aufweist;

eine angrenzend an die obere Fläche der dielektrischen Schicht vorgesehene Vorrichtung zur elektronischen Aktivierung der Transistoren (5) und zum Einzelzugriff auf jeden einzelnen der Kondensatoren (6);

eine photoleitende Schicht (8), die über den Transistoren (5) und der Aktivierungs- und Zugangsvorrichtung vorgesehen ist;

eine obere Leitungsschicht (9), die über der photoleitenden Schicht (8) gegenüber der dielektrischen Schicht (12) vorgesehen ist;

mehrere Leitungsbarriereschichten (19), die jeweils angrenzend an die Oberfläche jeder der inneren Mikroplatten (4n) vorgesehen sind, und

eine dielektrischen Barriereschicht (17) , die zwischen der photoleitenden Schicht (8) und der oberen Leitungsschicht (9) vorgesehen ist und die gleiche Ausdehnung aufweist.

3. Kassette nach Anspruch 2, wobei die Schicht aus photoleitendem Material (8) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Selen, Bleioxid, Cadmiumsulfid und Quecksilberiodid besteht.

4. Kassette nach Anspruch 2, wobei jeder Kondensator (6) ferner eine auf der oberen Fläche der dielektrischen Schicht (12) vorgesehene leitende äußere Mikroplatte (18n) und über der äußeren Mikroplatte (18n) vorgesehenes dielektrisches Material (19) aufweist, wobei die innere Mikroplatte (4n) über dem dielektrischen Material (19) gegenüber der äußeren Mikroplatte (18n) vorgesehen ist.

5. Kassette nach Anspruch 1, ferner mit einer Vorrichtung zur Löschung (39) der mehreren elektrischen Ladungen innerhalb der Bildaufnahmetafel (16).

6. Kassette nach Anspruch 1, ferner mit einem Strahlungsabschirmelement (55), das um die Konversionsvorrichtung (31), die Speichervorrichtung (36), die Ladungslöschvorrichtung (39) und die elektrische Stromversorgung (38) positioniert ist.

7. Kassette nach Anspruch 1, wobei die Speichervorrichtung (36) zur Speicherung mehrerer digitalisierter Bildelementwerte eine Vorrichtung zur Speicherung von wenigstens einer Belichtung der Kassette mit einfallender Strahlung aufweist.

8. Kassette nach Anspruch 1, wobei die Speichervorrichtung (36) aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus einer Direktzugriffsspeichervorrichtung mit integrierten Schaltungen, einer Magnetplattenaufzeichnungsvorrichtung und einer optischen Plattenaufzeichnungsvorrichtung besteht.

9. Kassette nach Anspruch 1, wobei die elektrische Stromquelle (38) ein batteneartiges Element aufweist.

10. Kassette nach Anspruch 1, mit einem auf dem ersten Gehäuseteil (23) angebrachten Röntgenstrahlungssensor (68) zur Detektion des Einsetzens und der Abwesenheit auftreffender Strahlung und zur Aktivierung der Bildaufnahmetafel (16), der Konvertierungsvorrichtung (31) und der Speichervorrichtung (36).

11. Kassette nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Gehäuseteil (23, 24) eine Struktur aufweisen, die einen menschlichen Körper tragen kann.

12. Verfahren zur Aufnahme eines Röntgenradiogramms, mit folgenden Schritten:

Plazieren einer elektronischen Kassette mit einer innerhalb der Kassette vorgesehenen Röntgenbildaufnahmetafel (16) in eine erste Strahlungsabbildungsposition, die sich in großer Nähe zu einem ersten menschlichen Körper (48) befindet;

Bestrahlen der ersten Fläche der elektronischen Kassette mit bildartig modulierter Röntgenstrahlung;

Herstellen eines bildartig modulierten Musters elektrischer Ladungen in der innerhalb der Kassette vorgesehenen Röntgenbildaufnahmetafel (16);

Konvertieren (31) des Musters elektrischer Ladungen in digitalisierte Bildelementwerte, die die Verteilung und Größe der innerhalb der Röntgenbildaufnahmetafel (16) hergestellten elektrischen Ladungen darstellen;

Aufrechterhalten der digitalisierten Bildelementwerte in der Speichervorrichtung (36);

Neutralisieren der innerhalb des Röntgenbildaufnahrneelements verbliebenen elektrischen Ladungen derart, daß das bildmäßig modulierte Muster eliminiert wird, und

Transportieren der elektronischen Kassette von Hand zu einem zweiten Strahlungsabbildungsort in großer Nähe zu einem zweiten menschlichen Körper (48), der sich von dem ersten menschlichen Körper (48) unterscheidet oder nicht.

13. Verfahren zur Aufnahme eines Röntgendiagramms nach Anspruch 12, ferner mit der Wiederholung der Schritte des Plazierens, Bestrahlens, Herstellens, Konvertierens, Aufrechterhaltens, Neutralisierens und Transportierens.