JPH0644080B2 - 放射線画像変換方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、放射線画像変換方法、さらに詳しくは蓄積性
螢光体を利用した放射線画像変換方法に関する。

（従来技術） 従来放射線画像を得るために銀塩を使用した、いわゆる
放射線写真法が利用されているが、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った。

上記の放射線写真法にかわる方法として、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蛍光として放射せしめ、この蛍光
を検出して画像化する方法が考えられている。具体的な
方法は螢光体として熱蛍光性螢光体を用い、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（英国特許１，４６２，７６９号お
よび特開昭５１−２９８８９号）。この変換方法は支持
体上に熱蛍光性螢光体層を形成したパネルを用い、この
パネルの熱蛍光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、しかる後この熱蛍光性螢光体層を加熱するこ
とによっ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、この光の強弱によって画像を得るものであ
る。しかしながらこの方法は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するので、パネルが耐熱
性を有し熱によって変形、変質しないことが絶対的に必
要であり、従ってパネルを構成する熱蛍光性螢光体層お
よび支持体の材料等に大きな制約がある。このようにし
て螢光体として熱蛍光性螢光体を用い、励起エネルギー
として熱エネルギーを用いる放射線画像変換方法は応用
面で大きな難点がある。一方、支持体上に蓄積性螢光体
層を形成したパネルを用い、励起エネルギーとして可視
光線および赤外線の一方または両方を用いる放射線画像
変換方法もまた知られている。（米国特許３，８９５，
５２７号）。この方法は上記の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、従っ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画像変換方法と言える。

例えば特開昭５８−１０９８９７号にはその組成式が BaFX・xNaX′：yEu²⁺ （但しＸおよびＸ′はいずれも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０＜ｘ≦
10^-1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２価のユーロピウム付活複合ハロゲン化物
螢光体を含む蓄積性螢光体に被写体を透過した放射線を
吸収せしめ、しかる後この螢光体を450乃至1100nmの波
長領域の電磁波で励起して螢光体が蓄積している放射線
エネルギーを蛍光として放出せしめ、この蛍光を検出す
ることを特徴とする放射線画像変換方法が記載されてい
る。

ところで前記放射線画像変換方法が医療診断を目的とす
るＸ線画像変換に用いられる場合には、患者の被曝線量
を少なくするためにその方法はできるだけ高感度である
ことが望ましく、従ってその方法に用いられる蓄積性螢
光体は輝尽による発光輝度ができるだけ高いのが望まし
い。このような点から、上記BaFX・xNaX′：yEu²⁺の如き
光輝尽性螢光体を使用する放射線画像変換方法について
も螢光体の輝尽による発光輝度の向上等によるその感度
の向上が望まれている。

（発明の目的） 本発明は被写体を透過した放射線を蓄積性螢光体に吸収
せしめ、しかる後この螢光体を可視光線および／または
赤外線の範囲（450〜1100nm）にある電磁波で励起して
この螢光体が蓄積している放射線エネルギーを蛍光とし
て放出せしめ、この蛍光を検出する放射線画像変換方法
において、従来の前記BaFX・xNaX′：yEu₂₊の如き光輝尽
性螢光体より高輝度の輝尽発光を示す螢光体を蓄積性螢
光体として用いた感度の高い放射線画像変換方法を提供
することを目的とする。

（発明の構成） 前記した本発明の目的は、下記一般式〔Ｉ〕で表わされ
る希土類元素付活複合ハロゲン化物螢光体を含有する蓄
積性螢光体に被写体を透過した放射線を吸収せしめ、し
かる後該螢光体に450〜1100nmの波長領域の電磁波を走
査照射し、該螢光体が蓄積している放射線エネルギーを
励起螢光として放出せしめ該励起螢光を検出することを
特徴とする放射線画像変換方法によって達成される。

一般式〔Ｉ〕 BaX₂・aBaX′_２・ｂＭ^ＩＦ・ｄＭ^IIIF₃:eLn 式中、Ｘ及びＸ′は塩素、臭素及び沃素の中の少なくと
も１種であり、且つＸとＸ′は互に異る。

M^IはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓから成る群より選ば
れる少なくとも１種のアルカリ金属である。Ｍ^IIIはＡ
ｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｌａ及びＬｕから成る群より選ばれる少
なくとも１種である。ＬｎはＥｕ、Ｃｅ及びＴｂの中の
小なくとも１種を表わす。また、ａ，ｂ，ｄ及びｅは、
夫々0.6≦ａ≦1.4、０≦ｂ≦３、０≦ｄ≦0.5及び０＜
ｅ≦0.2なる条件を満す数値である。

ただしＬｎがＥｕの場合には、Ｍ^ＩはＬｉ，Ｎａ，Ｒｂ
及びＣｓから成る群より選ばれる少なくとも一種のアル
カリ金属であり、ｂは０＜ｂ≦３なる条件を満す数値で
ある。

本発明に係る螢光体は例えば以下に述べる製造方法によ
って製造される。

まず螢光体原料としては、例えば Ｉ）塩化バリウム（BaCl₂）、 II）臭化バリウム（BaBr₂）および２水和物臭化バリウ
ム（BaBr₂・2H₂O）のうちの少なくとも１種、 III）弗化リチウム（LiF）、弗化ストロンチウム（Sr
F₂）および弗化アルミニウム（AlF₃）および IV）ハロゲン化物、酸化物等の３価ユーロピウムの化合
物、 等の螢光体原料を用いて化学量論的にBaX・aBaX′・ｂＭ
^ＩＦ・ＣＭ^IIＦ_２・ｄＭ^IIIF₃:eLnなる混合組成になる
ようにＸおよびＸ′をCl、BrおよびＩのうち少なくとも
１種から互に違えて選び、ａ、ｂ、ｃ、ｄおよびｅそれ
ぞれの示す0.6≦ａ≦1.4、０≦ｂ≦３、０≦ｃ≦４、０
＜ｄ≦0.5および０≦ｅ≦0.2なる条件を満たすように秤
量し、乳鉢、ボールミル、ミキサーミル等を用いて充分
に混合する。次に得られた螢光体原料混合物を石英ルツ
ボ或はアルミナルツボ等の耐熱性容器に充填して電気炉
中で焼成を行なう。焼成温度は600乃至1000℃が適当で
あり、さらに好ましくは750乃至900℃である。焼成時間
は原料混合物の充填量、焼成温度等によって異なるが、
一般には１乃至６時間が適当である。焼成雰囲気として
は少量の水素ガスを含む窒素ガス雰囲気、少量の一酸化
炭素を含む炭酸ガス雰囲気等の弱還元性雰囲気、あるい
は窒素ガス雰囲気、アルゴンガス雰囲気等の中性雰囲気
が好ましい。なお、上記の焼成条件で一度焼成した後、
焼成物を電気炉から取り出して放冷後粉砕し、しかる後
焼成物粉末を再び耐熱性容器に充填して電気炉に入れ、
上記と同じ焼成条件で再焼成を行えば螢光体の発光輝度
を更に高めることができる。

焼成後得られる螢光体を粉砕し、その後洗浄、乾燥、篩
い分け等の螢光体製造に於いて一般に採用されている各
種操作によって処理して本発明の螢光体を得る。

以上説明した製造方法などによって得られる本発明に係
る螢光体はＸ線等の放射線の照射を受けた後、450乃至1
100nmの範囲の電磁波で励起されると近紫外発光を示
す。そしてその輝尽による発光輝度は特開昭５８−１０
９８９７号に記載されている前記従来の光輝尽性螢光体
よりも強く、従って、本発明に係る螢光体を使用する本
発明の放射線画像変換方法は従来の螢光体を使用する放
射線画像変換方法よりも高感度となる。

第１図は本発明に係る螢光体の輝尽による発光スペクト
ルを例示するものであり、管電圧80KVpのＸ線を照射し
た後、該螢光体をHe-Neレーザー光（633nm）で励起する
ことによって測定した発光スペクトルである。螢光体の
組成によって若干異なるが本発明の放射線画像変換方法
に使用される本発明に係る螢光体は輝尽によって第１図
に示されるような近紫外発光を示す。

第２図は本発明に係る螢光体の輝尽の励起スペクトルを
例示するものであり、管電圧80KVpのＸ線が照射された
試料を用いて測定した本発明の螢光体の励起スペクトル
である。第２図から明らかなように本発明に係る螢光体
の励起可能な波長範囲は螢光体の組成によっても若干異
なるが、一般には第２図に示した結果とほぼ同じ450乃
至900nmであり、最適励起波長は550乃至850nmである。

本発明の方法において螢光体層に蓄積された放射線エネ
ルギーを螢光として放出せしめるための励起光源として
は450乃至900nmの波長領域の光源が使用できるが、第２
図に示す如く上記本発明の螢光体は最適励起波長が550
乃至850nmにあるため、550乃至850nmの光を放射する光
源がより好ましい。

励起光源にレーザ光を用いるとより高い励起エネルギー
を得ることができ、He-Neレーザ（633nm）、ＹＡＧレー
ザ（第２高調波532nm）、ルビーレーザ（694nm）、Ar⁺
レーザ（514.5nm）、半導体レーザ等の単一波長の光を
放射する光源が使用される。本発明の螢光体は、800nm
近傍の励起光にも効率よく発光する為、装置の小型化、
低価格化を図る上で半導体レーザを用いることが好まし
い。

本発明の螢光体は上記の光源を用いて高輝度の輝尽によ
る発光が得られること以外に次に述べるような利点があ
る。

励起光を照射して放射線画像を読み取った後の放射線画
像変換パネルに対しては残存している残像を消去するた
めに光照射や加熱処理が一般に行なわれるが、本発明の
方法では光源として螢光灯の他にハロゲンランプやタン
グステンランプを好ましく使用できる為、残像消去時間
の短縮化が可能である。

本発明の放射線画像変換方法を概略図を用いて具体的に
説明する。

第３図において11は放射線発生装置、12は被写体、13は
前記一般式〔Ｉ〕で示される螢光体を含有する可視ない
し赤外輝尽性螢光体層を有する放射線画像変換パネル、
14は放射線画像変換パネル13の放射線潜像を螢光として
放出させるための励起光源、15は放射線画像変換パネル
13より放出された螢光を検出する光電変換装置、16は光
電変換装置15で検出された光電変換信号を画像として再
生する装置、17は再生された画像を表示する装置、18は
光源14からの反射光をカットし、放射線画像変換パネル
13より放出された光のみを透過させるためのフィルター
である。光電変換装置15以降はパネル13からの光情報を
何らかの形で画像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３図に示されるよう
に、被写体12を放射線発生装置11と放射線画像変換パネ
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って透過し、その透
過像（すなわち放射線の強弱の像）が放射線画像変換パ
ネル13に入射する。この入射した透過像は放射線画像変
換パネル13の螢光体層に吸収され、これによって螢光体
層中に吸収した放射線量に比例した数の電子および／ま
たは正孔が発生し、これが螢光体のトラップレベルに蓄
積される。すなわち放射線透過像の蓄積像（一種の潜
像）が形成される。次にこの潜像を光エネルギーで励起
して顕著化する。すなわち450〜1100nmの光を放射する
光源14によって螢光体層に照射してトラップレベルに蓄
積された電子および／または正孔を追い出し、蓄積像を
螢光として放出せしめる。この放出された螢光の強弱蓄
積された電子および／または正孔の数、すなわち放射線
画像変換パネル13の螢光体層に吸収された放射線エネル
ギーの強弱に比例しており、この光信号を例えば光電子
倍増管等の光電変換装置15で電気信号に変換し、画像処
理装置16によって画像として再生し、画像処理装置17に
よってこの画像を表示する。画像処理装置16は単に電気
信号を画像信号として再生するのみでなく、いわゆる画
像処理や画像の演算、画像の記憶、保存等ができるもの
を使用するとより有効である。

また本発明の方法において光エネルギーで励起する際、
励起光の反射光と螢光体層から放出される螢光とを分離
する必要があることと螢光体層から放出される螢光を受
光する光電変換器は一般に600nm以下の短波長の光エネ
ルギーに対して感度が高くなるという理由から、螢光体
層から放射される螢光はできるだけ短波長領域にスペク
トル分布をもったものが望ましい。本発明に係る方法に
用いられる螢光体の発光波域は350〜450nmであり、一方
励起波長域は450〜1100nmであるので上記の条件を同時
に満たすものである。

すなわち、本発明に用いられる前記螢光体はいずれも45
0nm以下に主ピークを有する発光を示し、励起光との分
離が容易でしかも受光器の分光感度とよく一致するた
め、効率よく受光できる結果、受像系の感度を高めるこ
とができる。

（実施例） 次に実施例によって本発明を説明する。

各蛍光体原料を下記（１）〜（５）に示されるように秤
量した後、ボールミルを用いて充分に混合して５種類の
蛍光体原料混合物を調合し、本発明に係る蛍光体を下記
の通りに調整した。

（１）BaCl₂ 208.3ｇ（１mol） BaBr₂ 297.2ｇ（１mol） LiF 25.9ｇ（１mol） EuCl₃ 0.517ｇ（２×10^-3mol） （２）BaCl₂ 208.3ｇ（１mol） BaBr₂・2H₂O 333.2ｇ（１mol） NaF 42.0ｇ（１mol） Eu₂O₃ 0.352ｇ（１×10^-3mol） （３）BaBr₂・2H₂O 333.2ｇ（１mol） BaI₂ 391.2ｇ（１mol） RbF 104.5ｇ（１mol） Eu₂O₃ 0.352ｇ（１×10^-3mol） （４）BaCl₂ 208.3ｇ（１mol） BaBr₂・2H₂O 333.2ｇ（１mol） CsF 151.9ｇ（１mol） Eu₂O₃ 0.352ｇ（１×10^-3mol) （５）BaCl₂ 208.3ｇ（１mol） BaBr₂・2H₂O 333.2ｇ（１mol） Ce₂O₃ 0.328ｇ（１×10^-3mol） 次に上記５種類の蛍光体原料混合物をそれぞれ石英ボー
トに詰めて電気炉に入れ焼成を行なった。焼成は２容量
％の水素ガスを含む窒素ガスを流速2500cc／分で流しな
がら850℃で２時間行ない、その後室温で放冷した。

得られた焼成物をボールミルを用いて粉砕した後、150
メッシュの篩にかけて粒子径をそろえ、それぞれの下記
５種の蛍光体を得た。

次に上記５種類の蛍光体を用いて放射線画像変換パネル
を製造した。いずれの放射線画像変換パネルも以下のよ
うに製造した。

（１）BaCl₂・BaBr₂・LiBr：２×10^-3Eu （２）BaCl₂・BaBr₂・NaF：２×10^-3Eu （３）BaBr₂・BaI₂・RbF：２×10^-3Eu （４）BaCl₂・BaBr₂・CsF：２×10^-3Eu （５）BaCl₂・BaBr₂：２×10^-4Cl まず蛍光体８重量部をポリビニルブチラール（結着剤）
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、これを水平に置いた白色顔料酸化チタ
ンを練り込んだポリエチレンテレフタレートフィルム
（支持体）上にワイヤーバーを用いて均一に塗布し自然
乾燥させることによって膜厚が約300μｍの放射線画像
変換パネルを作成した。

この５種類の放射線画像変換パネルをＸ線管球焦点から
100cmの距離において管電圧80ＫＶｐ、管電流100ｍＡの
Ｘ線を0.1秒照射した後、これを半導体レーザー光（800
nm）で励起し、その蛍光体層から放射される輝尽による
蛍光を光検出器で測定した。

その結果、これらの放射線画像変換パネルの輝尽による
発光輝度は下記表−１に示した様に本発明に係る蛍光体
は同一条件で測定した従来の蛍光体を用いた放射線画像
変換パネルの輝尽による発光輝度よりも高く、従ってこ
れらの放射線画像変換パネルを使用する本発明の放射線
画像変換方法は、従来の放射線画像変換方法よりも高感
度である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る蛍光体の輝尽発光スペクトル、第
２図は励起波長と輝尽発光強度の関係を示す図である。 また第３図は本発明の放射線画像変換方法を説明する概
略図である。 11…放射線発生装置 12…被写体 13…放射線画像変換パネル 14…輝尽励起光源 15…光電変換装置 18…フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−221483（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記一般式〔Ｉ〕で表される希土類元素付
   活複合ハロゲン化物蛍光体を含有する蓄積性蛍光体に被
   写体を透過した放射線を吸収せしめ、しかる後該蛍光体
   に450〜1100nm波長領域の電磁波を走査照射し、該蛍光
   体が蓄積している放射線エネルギーを励起蛍光として放
   出せしめ該励起蛍光を検出することを特徴とする放射線
   画像変換方法。 一般式〔Ｉ〕 BaX₂・aBaX′_２・ｂＭ^ＩＦ・ｄＭ^IIIＦ_３：ｅＬｎ 〔式中、Ｘ及びＸ′は塩素、臭素及び沃素の中の少なく
   とも１種であり、且つＸとＸ′は互に異る。 M^IはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ及びＣｓから成る群より選ば
   れる少なくとも１種のアルカリ金属であり、Ｍ^IIIはＡ
   ｌ、Ｇａ、Ｙ、Ｌａ及びＬｕから成る群より選ばれる少
   なくとも１種である。ＬｎはＥｕ、Ｃｅ及びＴｂの中の
   少なくとも１種を表わす。 またａ，ｂ，ｄ及びｅは、夫々0.6≦ａ≦1.4、０≦ｂ≦
   ３、０≦ｄ≦0.5及び０＜ｅ≦0.2なる条件を満す数値で
   ある。 ただしＬｎがＥｕの場合には、M^IはＬｉ，Ｎａ，Ｒｂ及
   びＣｓから成る群より選ばれる少なくとも一種のアルカ
   リ金属であり、ｂは０＜ｂ≦３なる条件を満す数値であ
   る。〕