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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Bildaufnahmeplatte zum Aufnehmen
direkter röntgenographischer
Bilder. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Beseitigen elektrischer Restladungen, die
sich vor der Aufnahme eines späteren
röntgenographischen
Bildes in der Bildaufnahmeplatte befinden.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Bei
traditionellen medizinischen Diagnoseverfahren werden Röntgenstrahlbildmuster
auf Silberhalogenidfolien aufgezeichnet. Bei diesen Systemen wird
ein zunächst
einheitliches Muster abfragender Röntgenstrahlung durch einen
zu untersuchenden Patienten geleitet, das folglich bildweise modulierte
Röntgenstrahlungsmuster
von einem Röntgenstrahlungsintensivierungsschirm
abgefangen, das intensivierte Muster in einer Silberhalogenidfolie
aufgezeichnet und dieses latente Strahlungsmuster chemisch in ein
permanentes und sichtbares, als Röntgenbild bezeichnetes Bild
umgewandelt.
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Röntgenbilder
wurden auch durch Verwendung von Schichten strahlungsempfindlicher
Materialien zum direkten Aufnehmen röntgenographischer Bilder als
bildweise modulierte Muster elektrischer Ladungen erzeugt. Abhängig von
der Intensität
der einfallenden Röntgenstrahlung
werden entweder elektrisch oder optisch durch die Röntgenstrahlung erzeugte
elektrische Ladungen innerhalb eines pixelierten Bereichs unter
Verwendung einer regelmäßig angeordneten
Anordnung diskreter Festkörperstrahlungssensoren
quantisiert. Das an Lee et al. am 7. Juni 1994 erteilte und an E.
I. du Pont de Nemours and Company abgetretene U.S.-Patent Nr. 5
319 206 beschreibt ein System, das eine Schicht aus photoleitfähigem Material
verwendet, um eine bildweise modulierte Flächenverteilung von Elektron-Loch- Paaren zu schaffen,
die anschließend
mittels elektroempfindlicher Vorrichtungen, wie beispielsweise Dünnfilmtransistoren,
in entsprechende analoge Pixel-(Bildelement-)Werte umgewandelt werden. U.S.-Patent
Nr. 5 262 649 (Antonuk et al.) beschreibt ein System, das eine Schicht
aus Phosphor oder Leuchtstoff verwendet, um eine bildweise modulierte
Verteilung von Photonen zu schaffen, die anschließend mittels
photoempfindlicher Vorrichtungen, wie beispielsweise amorpher Siliziumphotodioden,
in eine entsprechende bildweise modulierte Verteilung elektrischer
Ladungen umgewandelt wird. U.S.-Patent Nr. 5 254 480 (Tran) beschreibt
ein System, das eine lumineszente Schicht zum Erzeugen einer Photonenverteilung
mit einer angrenzenden Schicht aus photoleitfähigem Material kombiniert,
um eine entsprechende bildweise modulierte Verteilung elektrischer
Ladungen zu erzeugen, die anschließend von elektroempfindlichen
Vorrichtungen in entsprechende analoge Pixelwerte für das Bild
umgewandelt werden. Diese Festkörpersysteme
haben den Vorteil der Zweckmäßigkeit
dahingehend, daß sie
der Röntgenstrahlung
wiederholt ausgesetzt werden, ohne daß die Silberhalogenidfolien
verbraucht und chemisch behandelt werden.
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Bei
eine photoleitfähige
Schicht verwendenden Systemen wird der Oberflächenbereich der photoleitfähigen Schicht
in Bezug auf die Einrichtung zum Auslesen elektrischer Ladung durch
Anlegen eines entsprechenden elektrischen Feldes gleichmäßig vorgespannt,
bevor sie der bildweise modulierten Röntgenstrahlung ausgesetzt wird.
Während
die photoleitfähige
Schicht der Röntgenstrahlung
ausgesetzt ist, werden in der photoleitfähigen Schicht in Reaktion auf
die Intensität
des bildweise modulierten Musters der Röntgenstrahlung Elektron-Loch-Paare erzeugt,
und diese werden durch das angelegte elektrische Vorspannfeld getrennt.
Die Elektron-Loch-Paare bewegen sich in entgegengesetzten Richtungen
entlang der elektrischen Feldlinien in Richtung auf gegenüberliegende
Flächen
der photoleitfähigen
Schicht. Nach der Belichtung mit der Röntgenstrahlung wird in der
photoleitfähigen
Schicht ein latentes Bild in Form einer bildweisen Verteilung elektrischer
Ladungen variierender Größe aufgenommen,
das eine latente elektrostatische Röntgenaufnahme darstellt. Mehrere
Ladungsaufnahmeelemente und Schaltvorrichtungen nahe der photoleitfähigen Schicht
sind so ausgebildet, daß sie
die bildweise Verteilung der elektrischen Ladungen auslesen, wodurch
eine pixelierte Röntgenaufnahme
erzeugt wird.
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Ein
Problem bei einem derartigen Schema des Aufnehmens und Auslesens
elektrischer Ladung besteht darin, daß nach Ende der Belichtung
mit Röntgenstrahlung
und Bestimmung der Verteilung der elektronischen Ladung in der photoleitfähigen Schicht
durch Auslesen möglicherweise
ein Teil der in der photoleitfähigen
Schicht induzierten elektrischen Ladungen weiterhin als nicht nur
innerhalb der photoleitfähigen
Schicht, sondern auch an den planaren Grenzflächen zwischen den Flächen der
photoleitfähigen
Schicht und benachbarter Schichten eingeschlossene Ladungen bleiben.
Diese elektrischen Restladungen müssen vor der nächsten Röntgenstrahlbelichtung
vollständig
beseitigt werden. Anderenfalls könnte
den späteren
Röntgenaufnahmen
ein mit dem vorherigen Strahlungsmuster zusammenhängendes
falsches Bildmuster hinzugefügt
werden.
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Das
absichtliche Blitzbelichten einer photoleitfähigen Schicht eines Bildaufnahmeelements
mit einer großen
Dosis aktinischer Strahlung zum Beseitigen von in der photoleitfähigen Schicht
gespeicherten elektrischen Restladungen durch vorübergehendes
Versetzen der photoleitfähigen
Schicht in einen leitfähigen
Zustand, wie dies beispielsweise in dem an Lee et al. am 24. November
1992 erteilten und an E. I. du Pont de Nemours and Company übertragenen
U.S.-Patent Nr. 5 166 524 beschrieben ist, ist bekannt. Ein derartiges
Bildaufnahmeelement muß jedoch
durch physische Trennung einer leitfähigen Kontaktschicht, wie beispielsweise
ein leitfähiger Schaum
oder Gummi, von einer Anordnung Ladungsaufnahmemikroplatten teilweise
auseinandergenommen werden, bevor die Blitzbelichtung erfolgt. Ferner
kann durch die Blitzbelichtung ein starker Neutralisierungsstrom
lokal erzeugt werden und die Stromkapazitäten der nahegelegenen Lesebauteile überschreiten.
Restladungen sind auch durch das Anlegen eines umgekehrten und abnehmenden
elektrischen Feldes, wie beispielsweise in U.S.-Patent Nr. 5 319
206 beschrieben, minimiert worden. Dieses Verfahren beinhaltet jedoch
mehrmaliges Anlegen eines abnehmenden und umgekehrten elektrischen Feldes
zur vollständigen
Neutralisierung von in der photoleitfähigen Schicht verbleibenden
elektrischen Restladungen.
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US 4 954 706 offenbart eine
im wesentlichen dem Oberbegriff von Anspruch 1 entsprechende Bildaufnahmeplatte.
Die Bildaufnahmeplatte weist eine Substratschicht und eine Phosphorplatte
auf. Auf einer photoleitfähigen
Schicht sind eine Vielzahl von Schaltern und Sensorelementen ausgebildet.
Auf der äußeren Elek trodenschicht
sind streifenförmige
Reihen aus lichtemittierendem Material vorgesehen, die eine Erregereinheit
zum gleichmäßigen Induzieren einer
Ladung an der Grenzfläche
zwischen der photoleitfähigen
Schicht und einer Isolierschicht bilden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bildaufnahmeplatte zu
schaffen, die imstande ist, Restladungen zu beseitigen.
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Die
Bildaufnahmeplatte der Erfindung ist durch Anspruch 1 definiert.
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Über den
Sensoren ist eine strahlungsempfindliche Schicht angeordnet. Die
strahlungsempfindliche Schicht ist einem ersten, im wesentlichen
einheitlichen Lichtstrahlungsmuster zum teilweisen Neutralisieren
von innerhalb der Bildaufnahmeplatte eingeschlossenen elektrischen
Restladungen ausgesetzt. Dann wird die strahlungsempfindliche Schicht einem
zweiten, im wesentlichen einheitlichen Lichtstrahlungsmuster ausgesetzt,
das ausreicht, um im wesentlichen alle innerhalb der Bildaufnahmeplatte eingeschlossenen
elektrischen Restladungen zu neutralisieren.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Schnittansicht eines Röntgenstrahlbildaufnahmeelements,
das die vorliegende Erfindung darstellt.
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2 ist
eine schematische Draufsicht auf das in 1 gezeigte
Röntgenstrahlbildaufnahmeelement.
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3 ist
eine andere schematische Draufsicht auf das in 1 gezeigte
Röntgenstrahlbildaufnahmeelement.
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4a, 4b und 4c sind
das vorliegende Verfahren darstellende schematische Ansichten.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DES/DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIEL(E)
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1 zeigt
eine Röntgenstrahlbildaufnahmeplatte 10 zur
Aufnahme eines bildweise modulierten Musters einfallender Strahlung.
Der Begriff Strahlung soll hier hochenergetische elektromagnetische Wellen,
insbesondere Röntgenstrahlen
mit Energiepegeln zwischen ungefähr
20 Kev und ungefähr 150
Kev, umfassen.
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Die
Bildaufnahmeplatte 10 weist eine dielektrische Substratschicht 7 mit
einer Ober- und
einer Unterseite auf. Nahe der Oberseite der Schicht 7 sind mehrere
strahlungsempfindliche Sensoren 12n (d. h. 12a, 12b, 12c,
..., 12n) in einer Matrix aus Reihen und Spalten angeordnet.
Die Sensoren 12n werden von einer geeigneten elektrischen
Leseeinrichtung 5n ausgelesen. Die Leseeinrichtung 5n weist üblicherweise
eine Einrichtung zum individuellen elektronischen Zugreifen auf
jeden der Sensoren 12n sowie eine Einrichtung zum individuellen
Bestimmen der in den Sensoren 12n aufgenommenen elektrischen
Ladung auf. Die Sensoren 12n weisen eine Vielzahl von Schaltvorrichtungen 14n (d.
h. 14a, 14b, 14c, ..., 14n)
sowie eine Vielzahl von Erfassungselementen 16n (d. h. 16a, 16b, 16c,
..., 16n) auf. Die Erfassungselemente 16n weisen
eine erste Vielzahl von leitfähigen
Mikroplatten 24n (d. h. 24a, 24b, 24c,
..., 24n) auf, die auf der Substratschicht 7 aufgebracht und
mit einem kapazitiven dielektrischen Material 15, z. B.
Siliziumdioxid, bedeckt sind. Eine zweite Vielzahl leitfähiger Mikroplatten 26n (d.
h. 26a, 26b, 26c, ..., 26n)
ist über
der Substratschicht 7 aufgebracht. Die Substratschicht 7 weist
vorzugsweise ein Material auf, das im wesentlichen lichtdurchlässig ist,
z. B. Glas. Die leitfähigen
Mikroplatten 24n und 26n weisen eine geringe optische
Dichte, z. B. eine dünne Schicht
aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder eine dünne Schicht, zwischen 50 und
100 Å,
aus Metall, wie beispielsweise Gold oder Aluminium, auf.
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1 zeigt
die Erfassungselemente 16n, die als Ladungsspeicherkondensatoren
fungieren, welche von den Mikroplatten 26n, den Mikroplatten 24n und
dem kapazitiven dielektrischen Material 15 gebildet sind.
Jede Mikroplatte 26n ist mit der benachbarten Schaltvorrichtung 14n verbunden.
Die Schaltvorrichtungen 14n sind vorzugsweise Dünnfilmfeldeffekttransistoren
(FETs), die eine Schicht 13 aus hydriertem amorphem Silizium,
kristallinem Silizium, polykristallinem Silizium oder Kadmiumselenid,
eine Isolierschicht 99, ein leitfähiges Gate 21 und
zwei zwei leitfähige
Elektroden 23 und 25 aufweisen. Jede Elektrode 23 ist
mit einer einer Vielzahl von (in 2 gezeigten)
Leseleitungen 20n verbunden und wirkt als Drainelektrode.
Jede Elektrode 25 ist mit einer der Mikroplatten 26n verbunden
und wirkt als Sourceelektrode. Das Gate 21 jeder Schaltvorrichtung 14n ist mit
einer (in 2 gezeigten) Schaltleitung 18n verbunden
und dient als bidirektionaler Schalter, der in Abhängigkeit
davon, ob durch die Schaltleitung 18n eine Vorspannung
an das Gate 21 angelegt wird, das Fließen von Strom zwischen der
Leseleitung 20n und dem Erfassungselement 16n ermöglicht.
Jede Schaltvorrichtung 14n ist von einer Passivierungsschicht 98 bedeckt.
Die Dicke der Passivierungsschicht 98 ist vorzugsweise
größer als
diejenige der Isolierschicht 99. Die Technologie zur Schaffung
der Schaltvorrichtungen 14n ist auf dem Gebiet bekannt. Siehe
beispielsweise "Modular
Series on Solid State Devices",
Band 5 der Introduction to Microelectronics Fabrication von R. C.
Jaeger, herausgegeben 1988 von Addison-Wesley.
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Die
Erfassungselemente 16n weisen ferner eine Vielzahl leitfähiger Sammelelemente 6n (d.
h. 6a, 6b, 6c, ..., 6n) auf,
die jeweils über
den Mikroplatten 26n und den Schaltvorrichtungen 14n aufgebracht
sind. Über
der Oberseite der Sammelelemente 6n ist eine Ladungssperrschicht 28 angeordnet, deren
Stärke
so gewählt
ist, daß das
Auslecken von Ladung verhindert wird. Außerdem weisen sowohl die leitfähigen Sammelelemente 6n als
auch die Ladungssperrschicht 28 eine geringe optische Dichte auf.
Die Ladungssperrschicht 28 ist vorzugsweise von einer Aluminiumoxidschicht
gebildet, die auf den Sammelelementen 6n ausgebildet ist,
obwohl auch andere Sperrgrenzflächen
verwendet werden können.
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2 zeigt
eine Vielzahl von leitfähigen Schaltleitungen 18n und
leitfähigen
Leseleitungen 20n, die in den Zwischenräumen zwischen den Sensoren 12n angeordnet
sind. Die Schaltvorrichtungen 14n sind in den Zwischenräumen zwischen
den Erfassungselementen 16n, den Schaltleitungen 18n und
den Leseleitungen 20n angeordnet. Die Schaltleitungen 18n sind über eine
Vielzahl von mit einer Multiplexvorrichtung 32 verbundenen
Anschlüssen einzeln
zugänglich.
Wie oben erwähnt,
dient jede Schaltvorrichtung 14n als bidirektionaler Schalter, der
abhängig
davon, ob durch die Schaltleitung 18n eine Vorspannung
an das Gate 21 angelegt ist, das Fließen von Strom zwischen der
Leseleitung 20n und dem Erfassungselement 16n ermöglicht.
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1 zeigt
ferner eine strahlungsempfindliche Schicht 8, vorzugsweise
eine Schicht aus photoleitfähigem
Material, die über
der Ladungssperrschicht 28, den Schaltleitungen 18n und
den Leseleitungen 20n angeordnet ist. Die Kombination aus
den Schichten 6n, 28 und 8 verhält sich
wie eine Sperrdiode, wobei eine Art des Ladungsflusses in einer Richtung
blockiert wird. Die photoleitfähige
Schicht 8 weist vorzugsweise eine sehr hohe Dunkelwiderstandsfähigkeit
auf und kann amorphes Selen, Bleioxid, Thalliumbromid, Kadmiumtellurid,
Kadmiumsulfid, Quecksilberdijodid oder ein beliebiges anderes derartiges
Material aufweisen. Die photoleitfähige Schicht 8 kann
auch organische Materialien, wie photoleitfähige Polymere, aufweisen, die
mit röntgenstrahlabsorbierenden
Verbindungen durchsetzt sind und Photoleitfähigkeit aufweisen. In einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist die photoleitfähige Schicht 8 300
bis 500 Mikrometer amorphes Selen auf, um für eine hohe Effizienz bei der
Röntgenstrahlerkennung
zu sorgen, und die Dicke der Ladungssperrschicht 28 ist
größer als
100 Å.
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Eine
obere dielektrische Schicht 11, deren Dicke größer als
ein Mikrometer ist, ist über
der Oberseite der photoleitfähigen
Schicht 8 angeordnet. Mylar®– (d. h.
Polyethylenterephthalat-)folie mit einer Dicke von 25 Mikrometer
kann als dielektrische Schicht 11 auflaminiert werden oder
vorzugsweise kann ein dielektrisches Material wie Parylene® (d.
h. Poly-Xylylen) zur Bildung der dielektrischen Schicht 11 im
Vakuum aufgebracht werden. Eine abschließende obere leitfähige Schicht 9 mit
einer geringen optischen Dichte, z. B. eine dünne Schicht aus Indium-Zinn-Oxid
(ITO) oder eine dünne
Schicht zwischen 50 und 100 Å aus
Metall wie Chrom, das im wesentlichen lichtdurchlässig ist,
ist gleichmäßig über der
oberen dielektrischen Schicht 11 ausgebildet. Die gesamte
Bildaufnahmeplatte 10 kann durch Aufbringen von Sensoren 12n,
einer Sperrschicht 28, einer photoleitfähigen Schicht 8, einer
oberen dielektrischen Schicht 11 und einer oberen leitfähigen Schicht 9 auf
die dielektrische Substratschicht 7 gebildet werden. Die
Herstellung kann beispielsweise durch plasmagestützte chemische Dampfabscheidung,
Vakuumaufdampfung, Laminierung oder Sputtern erfolgen.
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1 zeigt
die angrenzend an die Bildaufnahmeplatte 10 angeordnete
Belichtungseinrichtung L. Man hat herausgefunden, daß die Belichtungseinrichtung
L elektrische Restladungen, die sich innerhalb der Bildaufnahmeplatte 10 befinden
und bei einem späteren
bildweisen Bestrahlungsvorgang ein falsches Bild erzeugen können, wirksam
beseitigt. Die Belichtungseinrichtung L ist so positioniert, daß sie ein
einheitliches Muster niederenergetischer Lichtstrahlung über der
photoleitfähigen
Schicht 8 bereitstellt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist die Belichtungseinrichtung L eine erste lichtemittierende
Platte 22F auf, die über
der oberen leitfähigen
Schicht 9 positioniert und um eine geringe Strecke, beispielsweise
2 Millimeter, von dieser weg verschoben ist. Die erste Platte 22F ist
so ausgebildet, daß sie
die photoleitfähige
Schicht 8 einem ersten Muster niederenergetischer Lichtstrahlung
aussetzt. Der Ausdruck "Licht" wird hier zur Beschreibung
niederenergetischer elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen im
Bereich von 400 bis 800 Nanometer mit einer Energie im Bereich von
20 bis 1000 Erg/cm2 verwendet. Dieses erste
Muster niederenergetischer Lichtstrahlung wird ausgewählt, damit
Wellenlängen
und Energie dergestalt sind, daß das
Licht imstande ist, die obere leitfähige Schicht 9 und
die obere dielektrische Schicht 11 mit minimaler Absorption
zu durchdringen, aber nahe dem oberen Bereich der photoleitfähigen Schicht 8 im
wesentlichen vollständig
absorbiert zu werden. Die lichtemittierende Platte 22F ist
vorzugsweise eine aus Kunststofflitzen optischer Fasern gewobene
Platte, wie die von Lumitex, Inc., Strongsville, OH, erhältliche.
Die Platte 22F sollte in der Lage sein, für ein im
wesentlichen einheitliches Muster niederenergetischer Lichtstrahlung
zu sorgen, einen breiten Wellenlängenbereich
im Bereich von 400 bis 800 Nanometer haben und Energie pro Flächeneinheit
im Bereich von 20 bis 1000 Erg/cm2, vorzugsweise
etwa 500 Erg/cm2, liefern. Da die Röntgenstrahlen
die erste Platte 22F während
der Patientenbestrahlung durchdringen müssen, ist es notwendig, daß die erste
Platte 22F Material mit sowohl geringer Röntgenstrahldämpfung als
auch gleichmäßiger Röntgenstrahldichte
aufweist. Die gleichmäßige Röntgenstrahldichte
ist wichtig, damit verhindert wird, daß eine interne Struktur der
Platte in dem Röntgenstrahlbild
erscheint. Eine Fernquelle 22L niederenergetischer Lichtstrahlung,
vorzugsweise eine Wolfram-Halogenquelle, ist mittels polierter Faserenden
der lichtemittierenden Platte 22F mit dieser verbunden,
um für
niederenergetische Lichtstrahlung in die lichtemittierende Platte 22F zu
sorgen. In die optischen Fasern gesendetes Licht wird von den Seiten
der Fasern emittiert, passiert die leitfähige Schicht 9 und
die dielektrische Schicht 11 und gelangt dann auf die photoleitfähige Schicht 8.
Die Auswahl mehrerer Schichten Gewebe aus optischen Fasern gestattet
eine effizientere Verwendung der niederenergetischen Lichtstrahlungsquelle 22L und
verbessert die Helligkeit und Einheitlichkeit der auf die obere
leitfähige
Schicht 9 einfallenden niederenergetischen Lichtstrahlung.
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In
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist
die Belichtungseinrichtung L ferner eine zweite lichtemittierende
Platte 22S auf, die unterhalb des Substrats 7 positioniert
und um eine geringe Strecke, beispielsweise 2 Millimeter, von dem
Substrat 7 weg verschoben ist. Die zweite Platte 22S sorgt
für ein zweites
Muster niederenergetischer Lichtstrahlung über dem Substrat 7 und
durch dieses hindurch auf die photoleitfähige Schicht 8. Vorzugsweise
ist die lichtemittierende Platte 22S eine elektrolumineszente niederenergetische
Lichtstrahlungsplatte, wie beispielsweise eine unter der Handelsbezeichnung "Aviation Green N3" von BKL, Inc., King
of Prussia, PA im Handel erhältliche
Platte. Diese Platte 22S besteht aus elektrolumineszentem
Material, das schichtweise zwischen dünnen ITO- und Al-Folien angeordnet und
imstande ist, ein gleichmäßiges Muster
niederenergetischer Lichtstrahlung mit Wellenlängen im Bereich von 400 bis
800 Nanometer und Energie pro Flächeneinheit
im Bereich von 20 bis 1000 Erg/cm2, vorzugsweise
von etwa 400 Erg/cm2, zu liefern. In dieser
zweiten Platte 22S ist die Quelle niederenergetischer Lichtstrahlung
Energieemission aus dem elektrolumineszenten Material in Reaktion
auf der lichtemittierenden Platte 22S zugeführter Energie. Die
lichtemittierende Platte 22S ist so ausgerichtet, daß die ITO-beschichtete
Fläche
an die Bildaufnahmeplatte 10 angrenzt. Dieses zweite Muster
niederenergetischer Lichtstrahlung ist so gewählt, daß Wellenlängen und Energie dergestalt
sind, daß das
Licht imstande ist, das dielektrische Substrat 7, die Mikroplatten 24n und 26n,
die Sammelelemente 6n und die Ladungssperrschicht 28 mit
minimaler Absorption zu durchdringen, nahe dem unteren Bereich der
photoleitfähigen
Schicht 8 jedoch im wesentlichen vollständig absorbiert zu werden.
Wie in 2 gezeigt, erstreckt sich die erste lichtemittierende
Platte 22F mit der Anordnung der Sensoren 12n.
Die zweite lichtemittierende Platte 22S ist gestrichelt
gezeigt und erstreckt sich ebenfalls mit der Anordnung der Sensoren 12n.
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Im
Betrieb fällt
ein bildweise moduliertes Röntgenstrahlungsmuster
auf die Bildaufnahmeplatte 10, die nahe dem Patienten positioniert
ist. Bevor der Patient jedoch einem einheitlichen Röntgenstrahlungsmuster
ausgesetzt wird, werden in der Bildaufnahmeplatte 10 verbliebene
elektrische Ladungen minimiert, um falsche oder Störbildmuster
auszuschließen.
Zunächst
wird die Betriebsvorspannung von der Stromquelle 19P auf
Null reduziert und alle Leseschaltgates 21 werden aktiviert,
um die Sammelelemente 6n und die obere leitfähige Schicht 9 auf
ein gemeinsames Nullpotential zu bringen. Als nächstes wird die erste lichtemittierende
Platte 22F aktiviert, um die photoleitfähige Schicht 8 blitzlichtartig
einem ersten einheitlichen Muster niederenergetischer Lichtstrahlung
auszusetzen. Diese erste Blitzbelichtung wird energiemäßig eingestellt,
um genügend
Träger
elektrischer Ladung in der photoleitfähigen Schicht 8 zu
schaffen, um innerhalb der Masse der photoleitfähigen Schicht 8 und
in der Nähe
der Grenzfläche
zwischen der photoleitfähigen
Schicht 8 und der oberen dielektrischen Schicht 11 verbleibende
elektrische Restladungen teilweise zu neutralisieren. Unter Verwendung
der Wolfram-Halogenlichtquelle 22L, die mit der niederenergetischen
Lichtstrahlungsemissionsplatte 22F verbunden ist, hat sich
eine Energie im Bereich von 20 bis 1000 Erg/cm2 über ein
Zeitintervall von 1 bis 30 Sekunden liefernde Lichtstrahlungsblitzbelichtung
als angemessen erwiesen. Diese erste Schaffung freier elektrischer
Ladungen dient zum teilweisen Ausschließen jeglicher örtlich festgelegten
Ansammlungen elektrischer Ladungen von höherem Pegel, die innerhalb
der Masse der photoleitfähigen
Schicht 8 eingeschlossen sind und in der Nähe der Grenzfläche zwischen
der photoleitfähigen
Schicht 8 und den Sensoren 12n vor der Aktivierung
der zweiten lichtemittierenden Platte 22S verbleiben. Wird
die Intensität
der örtlich
festgelegten Ansammlungen elektrischer Ladungen von höherem Pegel
nicht anfänglich
reduziert, besteht die Möglichkeit,
daß während eines
nachfolgend beschriebenen späteren
Entladevorgangs bestimmte Bereiche der elektrischen Leseeinrichtung 5n,
insbesondere die Schaltvorrichtungen 14n, einen Spannungsstoß in der
Ladestromdichte erfahren, der größer als
die Lastgrenze der elektrischen Leseeinrichtung 5n ist, wodurch
ein Ausfall der Leseeinrichtung 5 verursacht wird.
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Die
zweite lichtemittierende Platte 225 wird als nächste aktiviert,
um die photoleitfähige
Schicht 8 blitzlichtartig einem zweiten einheitlichen Muster
niederenergetischer Lichtstrahlung auszusetzen. Diese zweite Blitzbelichtung
ist so eingestellt, daß sie
eine Energieausspeisung hat, die einen reichen Vorrat an Elektron-Loch-Paaren in der photoleitfähigen Schicht 8 erzeugt,
welcher ausreicht, um sämtliche elektrischen
Restladungen, die entweder in der Masse der photoleitfähigen Schicht 8 oder
nahe der Grenzfläche zwischen
der photoleitfähigen
Schicht 8 und den Sensoren 12n eingeschlossen
sind, effektiv zu neutralisieren oder zu beseitigen. Durch Beseitigung
der elektrischen Restladungen wird das elektrische Feld, das über der
dielektrischen Schicht 11 besteht, beseitigt. Wenn die
oben erwähnte
elektrolumineszente niederenergetische Lichtstrahlungsplatte "Aviation Green N3" verwendet wird,
hat sich eine niederenergetische Lichtstrahlungsblitzbelichtung,
die pro Flächeneinheit
für Energie
im Bereich von 20 bis 1000 Erg/cm2 über ein
Zeitintervall von 1 bis 30 Sekunden sorgt, zur vollständigen Neutralisierung
jeglicher innerhalb der photoleitfähigen Schicht 8 verbleibenden Restladungen
als angemessen erwiesen. Da das erste einheitliche Muster niederenergetischer
Lichtstrahlung die Größe örtlich festgelegter
elektrischer Restladungen teilweise verringerte, wird die gesamte reduzierte
Verteilung bei den Amplituden der elektrischen Restfelder über die
dielektrische Schicht 11 minimiert und die Gefahr der Überschreitung
der Stromkapazitäten
der Leseeinrichtung 5 wird während der anschließenden Beseitigung
dieser Ladungen durch die zweite Blitzbelichtung minimiert.
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3 zeigt
die Funktionsweise der Bildaufnahmeplatte 10 während der
Aufnahme und des Lesens des Bilds. Jede Leseleitung 20n ist
mit einer Leseeinrichtung 34 verbunden, die eine Ladungsintegrationsverstärkervorrichtung 41n und
eine Abtast- und
Halteschaltung 45n aufweist. Der Ausgang der Schaltung 45n kann
sequentiell abgetastet werden, um ein Röntgenstrahlungsbildausgangssignal
zu erhalten, und die Technologie dafür ist auf dem Gebiet hinlänglich bekannt.
Vor oder nach der Bildaufnahme können
zusätzliche,
sich nicht auf die vorliegende Erfindung beziehende elektronische
Manipulationen vorgenommen werden, um die Gesamtqualität des endgültigen Strahlungsbilds
zu verbessern.
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Ein
zu untersuchender Patient wird einem gleichmäßigen Röntgenstrahlungsmuster ausgesetzt,
wobei ein bildweise moduliertes Muster der auf die Bildaufnahmeplatte 10 einfallenden
Röntgenstrahlung
erzeugt wird. Dieses Muster erzeugt ein entsprechendes bildweise
moduliertes Muster elektrischer Ladungen in der Anordnung der Erfassungselemente 16n.
Nach dem Abschluß der
Röntgenstrahlungsbelichtung
veranlaßt
eine Mikroprozessorsteuereinrichtung 38 die Multiplex vorrichtung 32,
ein Muster elektrischer Ladungswerte, das dem Muster der Röntgenstrahlungsabsorption
in dem Patienten entspricht, auszulesen.
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Nach
der Wiedergewinnung des Auslesesignals werden jegliche Restladungen
unter Verwendung der Sequenz der Verringerung der Verteilung in den
Amplituden der nahe der Oberfläche 2 der
photoleitfähigen
Schicht 8 verbleibenden elektrischen Restladungen und anschließender vollständiger Beseitigung
aller elektrischer Restladungen, die nahe der Oberfläche 3 der
Schicht 8 zurückgehalten
werden, unter Verwendung der ersten bzw. zweiten Belichtungsvorrichtungen 22F bzw. 22S in
der hier beschriebenen Form von der Platte 10 gelöscht. Dieser Restladungsverringerungsvorgang
kann erforderlichenfalls wiederholt werden, bis alle eingeschlossenen
Ladungen beseitigt sind und die Bildaufnahmeplatte 10 für einen
späteren
Vorgang einer Bildaufnahme vorbereitet ist.
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Bei
der vorliegenden Erfindung können
sowohl das erste als auch das zweite Lichtstrahlungsmuster von einer
einzigen lichtemittierenden Platte, z. B. der zweiten lichtemittierenden
Platte 22F, geliefert werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die erste lichtemittierende Platte 22F jedoch mit der
zweiten lichtemittierenden Platte 22S mit dieser zusammenwirkend
kombiniert, um sämtliche elektrischen
Restladungen zu beseitigen, ohne die Stromkapazitäten der
Leseeinrichtung 5 zu überschreiten.
Die erste Platte 22F wird zur Verringerung der Gesamtintensität jeglicher
verbleibender eingeschlossener elektrischer Ladungen verwendet,
während
die zweite Platte 22S zur vollständigen Beseitigung aller verbleibenden
elektrischen Ladungen dient.
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4a zeigt
eine vereinfachte elektrische Beschreibung dieser Kombination aus
Intensitätsverringerung örtlich festgelegter
eingeschlossener Ladungen vor der Beseitigung sämtlicher eingeschlossenen elektrischen
Ladungen. Das bevorzugte Verfahren zum Neutralisieren innerhalb
der photoleitfähigen
Schicht 8 verbleibender Restladungen verwendet zwei Quellen 22F und 22S niederenergetischer Lichtstrahlung.
Obwohl die Leseeinrichtung 5 und die obere leitfähige Schicht 9 auf
Masse kurzgeschlossen sind und die Betriebsvorspannung von der Stromquelle 19P auf
Null reduziert ist, kann aufgrund der begrenzten Ladungstransportspanne
des "Minoritätsträgers" des strahlungsinduzierten
Elektron-Loch-Paares eine ungleichmäßige Verteilung elektrischer
Ladungen innerhalb der photoleitfähigen Schicht 8 "eingeschlossen" bleiben. Diese Ladungen sind
in der Masse der photoleitfähigen
Schicht 8 sowie nahe der Grenzfläche zu der dielektrischen Schicht 11 eingeschlossen
und ziehen elektrische Ladungen entgegengesetzter Polarität in den
nahegelegenen, mit Masse verbundenen Schichten an. Somit bilden
die dielektrische Schicht 11 und die strahlungsempfindliche
photoleitfähige
Schicht 8 zwei Reihenkondensatoren, als Cd bzw. Crs bezeichnet,
für jeden
der Sensoren 12n. In 4a ist
die Unterseite der dielektrischen Schicht 11 mit dem Bezugszeichen 1 versehen
und die angrenzende Fläche
der photoleitfähigen
Schicht 8 hat das Bezugszeichen 2. Wenn die photoleitfähige Schicht 8 positiv geladene
Löcher
als "Majoritätsträger", wie z. B. Selen
vom p-Typ, aufweist, haben die in der Schicht 8 durch ein
einfallendes bildweise moduliertes Strahlungsmuster geschaffenen
Minoritätsladungsträger eine
begrenzte Ladungstransportspanne und eine entsprechend kürzere Spanne
innerhalb der Masse der Schicht 8. Folglich sind in der
photoleitfähigen Schicht 8 eingeschlossene
Restladungen, die als "–"-Ladungen gezeigt
sind, im Anschluß an
eine erste Strahlungsbelichtung und einen Lesevorgang, der dem oben
beschriebenen ähnlich
ist, im allgemeinen ungleichmäßig in der
gesamten Bildaufnahmeplatte 10 verteilt.
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4b zeigt
eine vereinfachte elektrische equivalente Schaltung, die die vorliegende
Erfindung veranschaulicht und bei der die erste Blitzbelichtung, die
in 4b durch FR angezeigt ist, durch die obere dielektrische
Schicht 11 und in die photoleitfähige Schicht 8 einfällt. Wie
oben beschrieben, wird diese erste Blitzbelichtung nahe der Oberfläche der
photoleitfähigen
Schicht 8 weitgehend absorbiert, energiemäßig jedoch
angepaßt,
um genügend
Elektron-Loch-Paare innerhalb der photoleitfähigen Schicht 8 zur
Kombination mit eingeschlossenen elektrischen Restladungen und zur
teilweisen Beseitigung von elektrischen Ladungen, die vornehmlich nahe
der Oberfläche 2 der
photoleitfähigen
Schicht 8 zurückgehalten
werden, zu schaffen. Aufgrund der begrenzten Ladungstransportspanne
der Minoritätsladungsträger wird
nur eine begrenzte Zahl der eingeschlossenen elektrischen Restladungen
beseitigt. Durch teilweise Verringerung der Zahl der eingeschlossenen
elektrischen Restladungen erzeugt die erste Blitzbelichtung jedoch
in vorteilhafter Weise eine insgesamt verringerte Maximalamplitude
der elektrischen Restfelder in Cd durchgehend durch die Sensoren 12n innerhalb
der Platte 10.
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4C zeigt
eine vereinfachte äquivalente elektrische
Schaltung, die die vorliegende Erfindung veranschaulicht und bei
der die zweite Blitzbelichtung, durch SR in 4C angezeigt,
durch das dielektrische Substrat 7 und durch die mehreren
Sensoren 12n einfällt.
Wie oben beschrieben, wird diese zweite Blitzbelichtung nahe der
Oberfläche
der photoleitfähigen
Schicht 8 weitgehend absorbiert, energiemäßig jedoch
eingestellt, um innerhalb der photoleitfähigen Schicht 8 ausreichend
Elektron-Loch-Paare
zur Kombination mit den eingeschlossenen elektrischen Restladungen
zu schaffen, wodurch alle elektrischen Restladungen, die innerhalb
der Platte 10 zurückgehalten
werden, vollständig
beseitigt werden. Die zweite Blitzbelichtung SR kann durch Anlegen
des zweiten Musters mit einer Rate im Bereich von 20 bis 800 Erg/cm2 pro Sekunde durchgeführt werden. Vorzugsweise ist
die zweite Blitzbelichtungsrate zeitmäßig eingestellt, so daß die einfallende
Strahlung mit einer sich steigernden Rate von 20 bis 800 Erg/cm2 angelegt wird, wodurch eine langsam zunehmende
Anzahl von Elektron-Loch-Paaren erzeugt wird, während die elektrischen Restladungen
beseitigt werden. Dieses Verfahren, bei dem zunächst die Verteilung bei den
Amplituden der elektrischen Restladungen, die nahe der Oberfläche 2 der
photoleitfähigen
Schicht 8 verbleiben, reduziert wird und danach sämtliche
elektrischen Restladungen, die nahe der oberen leitfähigen Schicht 9 zurückgehalten
werden, vollständig
beseitigt werden, ist wirksam beim Schutz der Leseeinrichtung 5n innerhalb
der Platte 10, weil die Amplituden der elektrischen Felder,
die auf die Restladungen zurückzuführen sind,
welche von der Platte 10 aus durch die Leseeinrichtung 5n entladen
werden, gesenkt werden.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel kann
ein strahlungsempfindliches Material vom N-Typ, wie beispielsweise
Kadmiumselenid, verwendet werden, das negativ aufgeladene Elektronen
als "Majoritätsträger" aufweist. In diesem
Fall sind die Minoritätsladungsträger, die
in der photoleitfähigen Schicht 8 geschaffen
sind und eine begrenzte Ladungstransportspanne aufweisen, positiv
aufgeladen. Das oben beschriebene Verfahren ist wiederum beim Schutz
der Leseeinrichtung 5n innerhalb der Platte 10 wirksam,
obwohl die an die obere leitfähige Schicht 9 angelegte
Betriebsvorspannung umgekehrt ist.