JPH0546531B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は放射線画像システムにおける画像読取
方式に関し、さらに詳しくは蓄積性螢光体材料
（以下単に「螢光体」という）を用いて、これに
放射線画像を記録し、この放射線画像を読み出し
て再生する放射線画像システムにおける画像読取
方式に関するものである。

従来、放射線画像を得るために銀塩を使用し
た、いわゆる放射線写真が利用されているが、近
年、特に地球規模における銀資源の枯渇等の問題
から銀塩を使用しないで放射線像を画像化する方
法が望まれるようになつた。

上述の放射線写真法にかかる方法として、被写
体を透過した放射線を螢光体に吸収せしめ、しか
る後この螢光体をある種のエネルギーで励起して
この螢光体が蓄積している放射線エネルギーを螢
光として放射せしめ、この螢光を検出して画像化
する方法が考えられている。具体的な方法とし
て、例えば英国特許第1462769号および特開昭51
−29889号には螢光体として熱輝尽性螢光体を用
い励起エネルギーとして熱エネルギーを用いて放
射線像を変換する方法が提唱されている。この変
換方法は支持体上に熱輝尽性螢光体層を形成した
パネルを用い、このパネルの熱輝尽性螢光体層に
被写体を透過した放射線を吸収させて放射線の強
弱に対応した放射線エネルギーを蓄積させ、しか
る後この熱輝尽性螢光体層を加熱することによつ
て蓄積された放射線エネルギーを光の信号として
取り出し、この光の強弱によつて画像を得るもの
である。

一方、例えば米国特許第3859527号および特開
昭55−12144号には励起エネルギーとして可視光
線および赤外線から選ばれる電磁放射線を用いる
放射線像変換方法が提唱されている。

さらに、これに関連して特開昭55−12429号に
はＳ／Ｎ比を向上させる方法として前記励起光と
して600〜700nmの波長域の光を用いて螢光体を
励起し、該螢光体の発光光のうち300〜500nmの
波長域の光を光検出器で受光するようにした方法
が提唱されている。これらの方法は、上述の熱輝
尽性螢光体を用いる方法のように蓄積された放射
線エネルギーを光の信号に変える際に加熱しなく
てもよく、従つてパネルは耐熱性を有する必要は
なく、この点からより好ましい放射線像変換方法
と言える。

しかしながら、これらの方法において高いＳ／
Ｎ比を得るためには励起光による螢光体の発光光
と励起光とを完全に分離する必要があり、これに
は、 (1) 励起光カツトフイルターを光検出器の前に入
れ励起光をカツトする。

(2) 励起光と螢光体の発光光との波長域を隔離す
る。

(3) (1)，(2)を組合わせて使用する。

などの方法が用いられている。

しかし、(1)の方法では励起光カツトフイルター
により螢光体の発光光もカツトされてしまうため
発光光の利用効率が著しく低下してしまう。ま
た、励起光波長域と螢光体の発光波長域が近い螢
光体ではフイルターによる励起光のカツトは困難
となるなど応用面で大きな難点がある。一方(2)の
方法においては用いることのできる励起光、螢光
体および光検出器が限定されてしまい、実用に際
して様々な制約が生じるなどの欠点を有してい
る。

本発明者等は、螢光体を用いた放射線画像シス
テムにおける画像読取方式について研究を行なつ
た結果、励起光を螢光体にパルス照射した場合、
螢光体からの発光光の立上がり、立下がりは励起
光の立上がり、立下がりよりも遅れる現象のある
ことを見い出した。

本発明の目的は上記知見を利用して、放射線画
像システムにおける画像読取方式において螢光体
に記録されている画像情報を高いＳ／Ｎ比で読取
るための放射線画像読取方式を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、前記放射線画像システム
における画像読取方式において、励起光と螢光体
発光光との波長域とを隔離する必要のない放射線
画像読取方式を提供することである。

本発明の前記目的は、蓄積性螢光体を有する放
射線像変換パネルに放射線を照射することによつ
て、該変換パネルに放射線像を蓄積し、前記蓄積
された放射線像を励起光で励起して輝尽光に変換
し、該輝尽発光光を光検出器で光電変換して放射
線像を読取るようにした放射線画像読取方式にお
いて、 前記放射線像変換パネルに励起光を照射した
後、前記励起光を遮断し、前記励起光の遮断のタ
イミングに同期して、前記励起光の遮断時に発生
する輝尽発光光を前記光検出器で光電変換して前
記放射線像を読取るようにしたことを特徴とする
放射線画像読取方式によつて達成することができ
る。

尚本発明の態様においては、前記励起光を変調
して照射と遮断を繰返しながら前記放射線像変換
パネルに照射し、前記励起光の照射と遮断のタイ
ミングに同期して、前記励起光の遮断時に発生す
る輝尽光を前記光検出器で光電変換するようにし
てもよい。

本発明において蓄積性螢光体とは、最初の光も
しくは高エネルギー放射線が照射された後に、光
的、熱的、機械的、化学的または電気的等の刺激
により、最初の光もしくは高エネルギー放射線の
照射量に対応した光を再発光せしめる、いわゆる
輝尽性を示す螢光体をいう。（ここで光とは電磁
放射線のうち可視光、紫外光、赤外光を含み、高
エネルギー放射線とはＸ線、ガンマ線、ベータ
線、アルフア線、中性子線等を含む。）このよう
な螢光体としては例えば特開昭48−80487号記載
のBaSO₄；Ax（但しＡはD_y，T_bおよびTmのう
ち少なくとも１種であり、Ｘは、0.001≦Ｘ＜１
モル％である。）で表わされる螢光体、特開昭48
−80488号記載のMgSO₄；Ax（但しＡはH_pおよび
D_yのうちの少なくとも１種であり、Ｘは0.001≦
Ｘ≦１モル％である。）で表わされる螢光体、特
開昭48−80489号記載のSrSO₄；Ax（但しＡは
Tm，TbおよびDyのうちの少なくとも１種であ
り、Ｘは0.001≦Ｘ＜１モル％である。）で表わさ
れる螢光体、特開昭51−29889号記載のNa₂SO₄，
CaSO₄，およびBaSO₄等にMn，Dy，およびT₆
のうち少なくとも１種を添加した螢光体、特開昭
52−30487号記載のBeO，LiF，Mg₂SO₄，および
CaF₂等の螢光体、特開昭53−39277号記載の
Li₂B₄O₇；CuAg等の螢光体、特開昭54−47883号
記載のLi₂O・（B₂O₂）ｘ：Cu（但しＸは２＜Ｘ≦
３）、およびLi₂O（B₂O₃）ｘ：Cu，Ag（但しＸは
２＜Ｘ≦３）等の螢光体、米国特許第3859527号
記載のSrS：Ce，Sm、SrS：Eu，Sm、
La₂O₂S：Eu，Smおよび（Zn，Cd）Ｓ：Mn，
Ｘ（但しＸはハロゲン）で表わせられる螢光体。
特開昭55−12142記載のZnS：Cu，Pb螢光体、一
般式がBaO・XAl₂O₃：Eu（但し0.8≦Ｘ≦10）で
表わされるアルミン酸バリウム螢光体、および一
般式がM〓Ｏ・XSiO₂：Ａ（但しM〓はMg，Ca，
Sr，Zm，Cd，またはBaであり、ＡはCe，Tb，
Eu，Tm，Pb，Tl，Bi，およびMnのうち少なく
とも１種であり、Ｘは0.5≦Ｘ≦2.5である。）で
表わされるアルカリ土類金属珪酸塩系螢光体。特
開昭55−12143号記載の一般式が （Ba₁−ｘ−yMgxCay）FX：aEu²⁺ （但しＸはBrおよびClの中の少なくとも１つ
であり、ｘ，ｙおよびａはそれぞれ０＜ｘ＋ｙ≦
0.6、xy≠０および10^-6≦ａ≦５×10^-2なる条件
を満たす数である。）で表わされるアルカリ士類
弗化ハロゲン化物螢光体、特開昭55−12144号記
載の一般式が LnOX：xA （但しLnはLa，Ｙ，GdおよびLuの少なくと
も１つを、ＸはCl及び／又はBrを、ＡはCe及
び／又はTbを、ｘは０＜ｘ＜0.1を満足する数字
を表わす。）で表わされる螢光体、特開昭55−
12145号記載の一般式が （Ba₁−_xM_x〓）FX：yA （但しM〓はMa，Ca，Sr，ZnおよびCdのうち
の少なくとも１つを、ＸはCl，BrおよびＩのう
ちの少なくとも１つを、ＡはEu，Tb，Ce，Tm，
Dy，Pr，Ho，Nd，Yb及びErのうちの少なくと
も１つを、ｘ及びｙは０≦ｘ≦0.6及び０≦ｙ≦
0.2なる条件を満す数字を表わす。）で表わされる
螢光体、特開昭55−84389号記載の一般式が
BaFX，xCe，yA（但し、ＸはCl，BrおよびＩの
うちの少なくとも１つＡはIm，Tl，Gd，Smお
よびZnのうちの少なくとも１つでありｘおよび
ｙはそれぞれ０＜ｘ≦２×10^-1および０＜ｙ≦５
×10^-2である。）で表わされる螢光体、および特
開昭55−160078号記載の一般式が M〓FXxA：yLn （但しM〓はBa，Ca，Sr，Mg，ZnおよびCd
のうちの少なくとも１種、ＡはBeO，MgO，
CaO，SrO，BaO，ZnO，Al₂O₃，Y₂O₃，
La₂O₃，In₂O₃，SiO₂，TiO₂，ZrO₂，GeO₂，
SnO₂，Nb₂O₅，Ta₂O₅，およびThO₂のうちの少
なくとも１種、LnはEu，Tb，Ce，Tm，Dy，
Pr，Ho，Nd，Yb，Er，SmおよびGdのうちの
少なくとも１種、ＸはCl，BrおよびＩのうちの
少なくとも１種であり、ｘおよびｙはそれぞれ５
×10^-5≦ｘ≦0.5および０＜ｙ≦0.2なる条件を満
たす数である。）で表わされる希土類元素付活２
価金属フルオロハライド螢光体、一般式がZnS：
Ａ，CdS：Ａ；Ｃ，Zn，Cd，）Ｓ：Ａ，ZnS：
Ａ，ＸおよびCdS：Ａ，Ｘ（但しＡはCu，Ag，
Au，またはMnであり、Ｘはハロゲンである。）
で表わされる螢光体等が挙げられる。しかしなが
ら、本発明の放射線画像読取方式に用いられる螢
光体は上述の螢光体に限られるものではなく、放
射線を照射した後励起光を照射した場合に輝尽発
光を示すものであればいかなる螢光体であつても
よいことは言うまでもない。

本発明において励起光とは最初の光もしくは高
エネルギー放射線の照射された後の前記螢光体を
光的および／または熱的に輝尽発光せしめること
のできる300nm以上の波長域の電磁放射線をい
う。

このような励起光としては例えば、He−Cdレ
ーザ、Krレーザ、Arレーザ、，N₂レーザ、He−
Neレーザ、色素レーザ、半導体レーザ、CO₂レ
ーザ、YAGレーザ、および発光ダイオード等が
ある。またクングステンランプXe−ランプは波
長域が近紫外、可視から赤外にまで及ぶが300nm
以下の波長域の光をフイルターによつてカツトす
れば使用することができる。

以下に本発明の実施された放射線画像読取方式
について概略図を用いて具体的に説明する。第１
図において１１は放射線発生装置、１２は被写
体、１３は蓄積性螢光体層を有する放射線像変換
パネル、１４は放射線像変換パネルの放射線潜像
を螢光として放射させるための励起光の光源、１
５は放射線像変換パネルより放射された螢光を検
出する光検出、１６は励起光を変調するための光
変調器、１７は光変調器制御回路、１８は光検出
器制御回路、１９は光変調器と光検出器との動作
を同期させるための同期回路、２０は同期回路を
制御するための制御回路、２１は光検出器からの
光電変換信号の増幅器、および２２は再生された
画像を表示する装置である。２１以降は、１５か
らの光電変換信号を何らかの形として再生できる
ものであればよく、上記に限定されるものではな
い。

第１図に示されるように、被写体１２を放射線
発生装置１１と放射線像変換パネル１３の間に配
置し、放射線を照射すると、放射線は被写体１２
の各部の放射線透過率の変化に従つて透過し、そ
の透過像（すなわち放射線の強弱の像）が放射線
像変換パネル１３に入射する。この入射した透過
像は放射線像変換パネル１３の螢光体層に吸収さ
れ、これによつて螢光体層中に吸収した放射線量
に比例した数の電子または正孔が発生し、これが
螢光体のトラツプレベルに蓄積される。すなわち
放射線透過像の蓄積像が形成される。

次に、励起光源１４から出射された励起光は、
光変調器１６により変調されると同時に、図示し
ない光偏向器により偏向されて、前記放射線像変
換パネル１３の蓄積性蛍光体層を走査する。該励
起光の走査によつて、前記放射線像変換パネル１
３は、蓄積性蛍光体層に吸収された放射線エネル
ギーの強弱に比例した輝尽蛍光を放射する。

同期回路１９は、光変調器１６と光検出器１５
との同器１５によつて光電変換され、増幅器２１
により増幅され、画像表示装置２２により放射線
画像を表示する。

第２図は光変調された励起光、それにより放射
される螢光、および光検出器の感度の時間的変化
を示すグラフ。ａは励起光であり、ｂはそれによ
り放射される螢光、およびｃは光検出器の感度で
ある。ａおよびｂからわかるように励起光に対し
て螢光が放射する発光光には時間的おくれが見ら
れる。またこれら３つの関係からわかるように、
励起光を光変調して励起光がオフの状態で光検出
器１５をオンし、励起光より時間的に遅れて放射
される螢光を検出すれば、フイルターなどで励起
光と螢光を分離することなく高いＳ／Ｎ比で螢光
を光電変換できる。また、励起光と螢光の発光光
の波長域が非常に近くフイルターでの分離が困難
な場合にでもＳ／Ｎ比で螢光を光電変換できる。

第２図において励起光はデジタル変調したが、
かならずしもデジタル変調である必要はなくアナ
ログ変調でもよい。また光検出器についても光検
出器をかならずしもオン−オフする必要はなく感
度を変化させるだけでもよい。光検出器１５の光
変調器１６に対する時間の遅れは、光変調器１６
がオンの状態で光検出器１５がオンとならない範
囲であるならばよく光検出器１５のゲート時間
は、光変調器１６の次のオンの状態と交わらない
範囲であるならばよい。

実際上は、螢光体、励起光強度、読取速度など
によつて異なるが、光検出器１５の光変調器１６
に対する時間の遅れは1n^sec〜100msec、好ましく
は2n^sec〜1m^secであり、光検出器１５のゲート時
間は1n^sec〜500m^sec、好ましくは5n^sec〜10m^secで
ある。

また励起光による励起時間は、1n^sec〜100m^sec、
好ましくは5n^sec〜50m^secである。

第３図は別の放射線画像読取方式を示す。第３
図において２３はスイツチング回路であり、同期
回路１９からの信号により、光検出器１５からの
電気信号を光変調器１６のオフ（即ち励起光オ
フ）に対し一定の位相（時間）だけ遅らせてサン
プリングしている。この方式においては、光検出
器１５の後にスイツチング回路を設けるだけでよ
く、方式としては簡単であるが、光検出器は常に
オンの状態であり、励起光が螢光に対して非常に
強い場合には好ましくない。

第４図は、さらに別の放射線画像読取方式を示
す。第４図において２４はシヤツターであり、２
５はシヤツター制御回路である。同期回路１９は
光変調器１６とシヤツター制御回路２５に同期信
号を与えており、前記シヤツター制御回路２５は
シヤツター２４を光変調器１６のオフ・オンに対
して一定の位相だけ遅らせてオン・オフしてい
る。なお、この方式においても光検出器１５は常
にオンの状態となつている。

次に、実施例および比較例を用いて本発明を説
明する。

実施例 １ 放射線像変換パネルはZnS：Cuの８重量部を、
結着剤としてのニトロセルロース１重量部にアセ
トンと酢酸エチルを等量混合した溶剤を用いて分
散させ、これをポリエチレンテレフタレート基板
上にワイヤバーを用いて塗布して作成した。

この放射線像変換パネルの螢光体層の乾燥膜厚
は、約300μmであつた。

この放射線変換パネルに管電圧80KVのＸ線を
照射した後第１図に示した装置を用いて螢光体層
より放射される発光光を検出した。すなわち、励
起光として1mwのHe−Neレーザ（6328Å）光を
用い、該レーザ光が1μsec間オン−3.2μsec間のオ
フを繰返すように光変調器で変調しながら前記放
射線像変換パネルを走査し、この変調したレーザ
光で螢光体を励起した。光検出器（光電子増倍
管）は、前記光変調器のオン−オフ、すなわちレ
ーザ光のオンーオフに同期して、オフ−オンを繰
返すようになつており、レーザ光遮断後200n sec
遅れて3μsec間前記光検出器がオンするように、
前記光電子増倍管に印加する高圧パルス制御し
た。このようにして、前記放射線像変換パネルの
螢光体層から放射される輝尽発光光（輝尽螢光）
を検出したところ、He−Neレーザ光と分離して
前記発光光を検出できた。

以上のように本発明の放射線画像読取方式を用
いると励起光カツトフイルターなどを使用するこ
となく高いＳ／Ｎ比を得ることができる。

比較例 １ 実施例１と同じ放射線像変換パネルを用いて管
電圧80KVのＸ線を照射した後、He−Neレーザ
（6328Å）光を用い4μsec間螢光体を励起した。光
電子増倍管前面に励起光カツトフイルターを用い
て励起光から発光光を分離して検出しようとここ
ろみたがどのような励起光カツトフイルターを用
いても高いＳ／Ｎ比で検出することができなかつ
た。

以上のように本発明の放射線画像読取方式を用
いると、励起光を螢光体の発光光の波長域が近す
ぎて両者の分離が困難であるような螢光体でも高
いＳ／Ｎ比が得られ十分実用に供することがわか
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の放射線画像変換方式の概略説
明図、第２図は本発明の放射線画像変換方式にお
ける励起光、螢光体より放射される発光光、およ
び光検出器の感度の時間的変化を表わす図、第３
図、第４図は本発明の他の放射線画像変換方式の
概略説明図である。 １１……放射線発生装置、１２……被写体、１
３……放射線像変換パネル、１４……励起光源、
１５……光検出器、１６……光変調器、１７……
光変調器制御回路、１８……光検出器制御回路、
１９……同期回路、２０……制御回路、２１……
電流増幅器、２２……画像表示装置、２３……ス
イツチング回路、２４……シヤツター、２５……
シヤツター制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蓄積性螢光体を有する放射線像変換パネルに
   放射線を照射することによつて、該変換パネルに
   放射線像を蓄積し、前記蓄積された放射線像を励
   起光で走査して励起させ輝尽光に変換し、該輝尽
   光を光検出器で光電変換して放射線像を読取るよ
   うにした放射線画像読取方式において、前記励起
   光を変調して照射と遮断を繰返しながら前記放射
   線像変換パネルに照射し、前記励起光の照射と遮
   断のタイミングに同期して、前記励起光の遮断時
   に発生する輝尽発光光を前記光検出器で光電変換
   するようにしたことを特徴とする放射線画像読取
   方式。