no ATerinzagelegging nu

Octrooiraad

no ATerinzagelegging nu 7804836 Nederland

[19]

[54]

Inrichting voor het omzetten van straling in zichtbaar licht.

[51]

Int.CI2.: H01J31/50, G01T1/20, G02B23/12.

NL

[71 ] Aanvrager: National Aeronautics and Space Administration (NASA) te Washington D.C. [74]

Gem.: Ir. H.J.G. Lips c.s. Haagsch Octrooibureau Breitnerlaan 146 2596 HG 's-Gravenhage.

[21] Aanvrage Nr. 7804836. [22]

Ingediend 5 mei 1978.

[32] Voorrang vanaf 20 juli 1977. [331 Land van voorrang: Ver. St. v. Am. (US). [31]

Nummer van da voorrangsaanvrage: 817415.

123] -[61]

--

[62]

•-

[43]

Ter inzage gelegd 23 januari 1979.

De aan dit blad gehechte stukken zijn een afdruk van de oorspronkelijk ingediende beschrijving met conclusie(s) en eventuele tekeningfen)..

48 394/dW/MV

1

NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE' ADMINISTRATION (NASA), WASHINGTON. D.C., Ver. Staten v. Amerika.

Inrichting voor het omzetten van straling in zichtbaar

licht.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het omzetten van röntgenstralen en gamma-stralen in zichtbaar licht. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een verbeterde afbeeldingsinrichting

en

werkwijze voor het omzetten van röntgenstralen en gammastralen van geringe intensiteit in beelden van

zichtbaar

licht, die in een klinisch of dergelijke omgeving kunnen worden waargenomen. Eén van de grootste moeilijkheden bij het gebruik van medische diagnose met behulp van röntgen- of gamma-straling vormt de biologische beschadiging, die veroorzaakt wordt door de hoge fluxdichtheid, die nodig is om een goed beeld te verkrijgen bij medische radiologie. Zelfs buiten de medische toepassingen, bijv. voor industriële of bewakingstoepassingen, veroorzaken de vereiste hoge doseringen milieutechnische en gezondheidsproblemen. De voor de werking vereiste hoge doseringen vormen de begrenzingsfaktor bij de toepassing met behulp van een computer ondersteunde tomografie-aftastinrichtingen en het gebruik van Bij tandheelkundige toepassingen, waarbij

fluorescopen.

röntgenbelichtingen

zeer gebruikelijk zijn, kunnen gevoelige organen, zoals de schildklier en speekselklieren toevallig en niet noodzakelijk blootgesteld worden aan hoge stralingsdosis afkomstig van op het ogenblik gebruikte röntgenapparatuur voor diagnose in de mond

(extra-oral-X-ray machines) die ten aanzien van het

getroffen oppervlak niet selectief zijn. Pogingen, die op ogenblik ondernomen worden voor het verlichten van de eisen ten aanzien van hoge doseringen bestaan in wezen uit de volgende inrichtingen en pogingen: Verschillende versterkende schermen, films en combinaties

780 4 8 36

daarvan, die gebruikt zijn voor het verlagen van de eis van hoge doseringen. Fosforschermen met zeldzame aarden, zoals met terbriumgeactiveerd gadolinium-en

lanthanium-

oxysulfide hebben hoge absorptierendementen in het bereik 5

van 60 % van de energieën van 20 tot 60 KeV, die kenmerkend zijn voor medische röntgenstralen. Zij hebben eveneens hoge rendementen in de daarop volgende omzetting van de geabsorbeerde röntgenenergie in grote aantallen

fotonen

van zichtbaar licht. Het op de juiste wijze koppelen van 10

de schermen met films, die een hoge gevoeligheid

hebben

in de band van het geëmitteerde licht, kan gebruikt worden voor het verlagen van de noodzakelijke

belichtingstijd

met een faktor van ongeveer 50 in vergelijking met direkte belichting met röntgenstralen van de film. Voor 15

fluorescopisch

onderzoek wordt evenwel het scherm op zichzelf gebruikt film. In dergelijke gevallen kunnen zelfs op donker

zonder

geadapteer-

de ogen moeilijkheden hebben bij het onderscheiden van details van het beeld bij normale röntgendoseringen.

Deze

faktor, gezamenlijk met de vereiste lange belichtingstijd 20

maakt de stralingsdosering onaanvaardbaar hoog. Beeldversterkers hebben eveneens een rol gespeeld bij het streven naar het verlagen van de vereiste

stralings-

doseringen. Versterking van beelden van röntgenstralen

begon

met een versterkerbuis van het diodetype. In een dergelijke 25

buis worden kinetische energieën van de orde van KeV medegedeeld aan de fotoëlektronen, die hetzij door röntgenstralen worden opgewekt of via

tientallen direkt

fotokathode-

conversie van röntgen in zichtbaar alvorens zij op een uitgangsscherm met een fosfor vallen. Tegelijkertijd 30

wordt

het elektronenbeeld eveneens enige malen verkleind voordat het het uitgangsscherm treft. De verkleining na de hoge kinetische fotoëlektronenergieën leidt tot een versterkt röntgenstralenbeeld. In deze buizen is na de aanvankelijke vorming van de fotoëlektronen het aantal elektronen in

35

het elektronenbeeld constant en wordt niet verveelvoudigd. De elektrische en elektro-optische vereisten van

78 0 4 8 36

stelsels,

die dergelijke buizen gebruiken, maken deze stelsel omvangrijk, ingewikkeld en moeilijk te gebruiken. In de laatste tijd zijn vermenigvuldigers van het microkanaalplaattype gebruikt, en wel direkt als

fotokathode

voor invallende röntgenstralen, gezamenlijk met een uitgangsscherm met een fosfor. Het nadeel van deze benadering

is,

dat de geringe waarschijnlijkheid dat fotoëlektronen in het microkanaalplaatmateriaal gevormd worden bij medische röntgenstralenenergieën

en de lage waarschijnlijkheid,

dat die fotoëlektronen, die diep in het materiaal gevormd worden, daaruit treden en vermenigvuldigd worden,

leidt

tot een kwantumrendement, dat ten hoogste enige procenten bedraagt. Met een dergelijk laag rendement gaat een groot deel van de informatie verloren, die niet in latere stadia herwonnen kan worden. Bovendien veroorzaken die meer dan éên kanaal doordringen voor zij

röntgenstralen, gedetecteerd

worden, beelddegradatie en verlaging van oplossend

vermogen.

In een tweede recente poging, waarbij een microkanaalplaat-vermenigvuldiger werd gebruikt, werd het

fotokathode-

materiaal voor zichtbaar licht direkt op de achterzijde van een fosfor voor röntgenstralen aangebracht. De microkanaalplaatvermenigvuldiger volgt de fotokathode met zijn uitgangsfosfor. Binnenkomende röntgenstralen worden eerst omgezet in zichtbaar licht, het zichtbare licht in fotoelektronen, welke elektronen versterkt worden in de microkanaalplaat-vermenigvuldiger

en weer worden omgezet in

zichtbaar licht door de uitgangsfosfor. Deze tweede poging een microkanaalplaatvermenigvuldiger

te gebruiken

geeft

een veel hoger kwantumrendement dan de eerdergenoemde

poging.

Dit hogere rendement kan direkt worden toegeschreven aan het gebruik van de fosfor voor röntgenstralen, die zeer efficiënt is. Deze tweede benadering heeft evenwel een inherente moeilijkheid. De nabijheid van de fosfor voor röntgenstralen en de zeer gevoelige fotokathode voor

zicht-

baar licht, die aanwezig moet zijn in dezelfde vacuumomhulling om oplossend vermogen te handhaven, veroorzaakt

78 0 4 8 36

verontreiniging van het fotokathodemateriaal en beperkt daardoor op ernstige wijze de levensduur van de versterkingsinrichting. Uiterst belangrijk is dat bij de beide bovenstaande pogingen, waarbij een 5

microkanaalplaatvermenigvul-

diger gebruikt wordt, de röntgenstralen eerst de vacuumomhulling van de versterker moeten binnengaan voordat

zij

gedetecteerd en geïntensiveerd worden. Om deze reden moeten de röntgenstralen door een venstermateriaal gaan, dat de vacuumkamer afdicht. Teneinde een beduidend verlies van 10

kwantumrendement te voorkomen, moet dit

venstermateriaal

zeer dun zijn, zodat het in hoge mate invallende

röntgen-

stralen doorlaat. Anderzijds moet het ook dik genoeg

zijn

om het drukverschil van tenminste één atmosfeer te doorstaan. Deze twee principieel conflicteerde eisen leiden tot ont15

werpcompromissen, zoals een gebogen venster met een dikte in de orde van enige honderden^um hetgeen zelfs bij deze minimale dikte leidt tot verlies van 20 tot 30 % van de invallende röntgenstralen. Bovendien zijn dergelijke vensters hoewel zij bevredigend kunnen zijn voor

20

laboratoriumwerk,

in het algemeen te breekbaar voor operationeel Volgens de uitvinding wordt een

gebruik.

beeldvormingsinrichting

voor röntgen- en gammastralen verschaft, die in staat is tot beeldvorming van hetzij een struktuur, die tussen een bron van geringe intensiteit van röntgenstralen of gamma25

stralen is aangebracht en de inrichting, dan wel van de ruimtelijke verdeling van de bron zelf. De beeldvormende inrichting bevat een inrichting die in staat is geladen of neutrale deeltjes, evenals röntgenstralen of gammastralen om te zetten in zichtbaar licht en vervolgens het

30

zichtbare

licht in aanmerkelijke mate te intensiveren tot een niveau, dat geschikt is voor waarneming ,in een klinische of andere werkomgeving. De omzetter doet dienst als het vooreinde van de inrichting en bestaat uit een laag

luminescerend

materiaal, dat in staat is röntgenstralen of gammastralen 35

in zichtbaar licht om te zetten. De omzetter heeft een lichtkoppeling met een intensiveringsinrichting voor

7804836

zichtbaar

licht,

d i e een m i c r o k a n a a l p l a a t v e r s t e r k e r

De v e r s t e r k i n g s c o m b i n a t i e in zichtbaar

licht

kan

bevatten.

v o o r de o m z e t t i n g v a n

k a n v e r d e r met z i j n e i g e n

straling

stralingsbron

g e c o m b i n e e r d w o r d e n d a n w e l met e e n o n a f h a n k e l i j k e bron g e b r u i k t

stralings-

worden.

De uitvinding wordt in het volgende nader

toegelicht

aan de hand van de tekening, waarin: fig. 1 een blokschema toont van de onderhavige uitvinding, waarvan de hoofdgedachte van het stelsel is weergegeven, waar de uitvinding op gebaseerd is; fig. 2 een blokschema is, waarin functionele

elementen

van de uitvinding zijn weergegeven; fig. 3 een doorsnede is door een inrichting volgens de uitvinding, genomen over de hoofdas van een uitvoeringsvorm; fig. 4 een blokschema is van een energievoeding voor een inrichting volgens de uitvinding; en fig. 5 een zijaanzicht is van de uitvinding waarbij de beeldversterker mechanisch met zijn eigen bron

gekoppeld

is. In de tekening, waarin overeenkomende delen met dezelfde referentie in de verschillende figuren zijn aangegeven, toont fig. 1 het basisintensiveringsstelsel

voor

omzetting van röntgen- en gammastralen in zichtbaar

licht,

waarbij de basisgedachte is toegelicht, waarop de beeldvormingsinrichting op basis van röntgen- en gammastralen van geringe intensiteit gebaseerd is. Het stelsel bestaat in wezen uit een omzetter voor het omzetten van

röntgenstralen

en gammastralen in zichtbaar licht, dat op zijn beurt de aandrijving vormt voor een intensiveringsinrichting

voor

zichtbaar licht. Een uitvoering kan eenvoudig een fosforscherm met zeldzame aarden zijn, dat als omzetter werkt en afgeschermd is voor omgevingslicht, in aanraking met de frontplaat van een bestaande beeldversterkingsbuis zichtbaar licht, een zgn. nachtvisietoestel, zonder de optica daarvan. Deze versie kan worden aangeduid als

78 0 4 8 36

voor

6 LIXI-scoop

(Low Intensity X-ray Image Scope).

Fig. 2 toont de belangrijkste functionele

elementen

van de totale combinatie van een uitvoeringsvorm

20 van de

uitvinding. Een afscherming 21 voor zichtbaar licht is 5

werkzaam om zichtbaar licht uit de omgeving tegen te houden, terwijl praktisch geen afscherming gevormd wordt voor röntgenstralen en gammastralen. De röntgenstralen of gammastralen, die het scherm 21 treffen, gaan er doorheen en treffen de fosforlaag of het scintillatormateriaal

10

22,

dat op zijn beurt zichtbaar licht vormt. De élementen 21 en 22 vormen bijgevolg de omzetinrichting van

röntgenstralen

of gammastralen in zichtbaar licht. Een ingangsplaat

23

met vezeloptiek verhindert spreiding naar opzij van het vanuit het element 22 binnenkomende licht en draagt het 15

licht over op een fotokathode 24. De fotokathode zet het daarop overgedragen licht om in elektronen, die op hun beurt versterkt worden in de microkanaalplaatversterker

25.

De elektronenuitgang van de versterker wordt daarna weer terug omgezet in zichtbaar licht door een uitgangsfosfor 20

26. Het licht, dat door de uitgangsfosfor gevormd wordt, wordt op de waarnemer overgedragen door een uitgangsplaat 27 met vezeloptiek, die gebruikt wordt om zijwaartse strooiïng v a n het licht te voorkomen. Fig. 3 toont een gedetailleerde doorsnede door een

25

uitvinding 20, die eerder functioneel aan de hand van fig. 2 beschreven is, welke doorsnede over de hoofdas genomen is. De elementen 23 t/m 27 bevinden zich in een huis 28, dat rond kan zijn en gevormd zijn uit willekeurige met elkaar verenigbare keramische materialen, gla&soorten of andere

30"

isolerende materialen, die geschikt zijn voor isolatie en vacuumafdichting. De binnenkomende

elektrische straling

treft het lichtscherm 21. Dit scherm kan een dun folie van aluminium of magnesium zijn of een equivalent zichtig materiaal met geringe zetwaarde 35

ondoor-

(low-Z opaque

material) dat geschikt is voor het blokkeren van licht uit de omgeving, maar dat in hoge mate doorlatend is voor

78 0 4 8 36

röntgenstralen en gamma-stralen. Bij wijze van alternatief kan het lichtscherm een zwarte strook

kunststofmateriaal

zijn of een papier, dat vrij is van gaatjes. Het moet het element 22 volledig bedekken. Het element 22 zet elk binnenkomend stralingsdeeltje om in een groot aantal fotonen van zichtbaar licht. Om deze reden bestaat er, zolang nog enige straling door de omzetinrichting geabsorbeerd wordt, weinig kans dat

informatie

verloren gaat. Fosfors op basis van zeldzame aarden,

zoals

een met terbrium geactiveerd mengsel van 90 % gadolinium en 10 % lanthaniumoxydesulfide kan gebruikt worden voor omzetting van röntgenstralen met een hoog

rendement.

Voor de omzetting van gamma-stralen kunnen materialen gebruikt worden, zoals natriumjodlde cesiumjodide

scintillator(NaJ) of

(CsJ) al dan niet met een activerende

stof zoals thalium

(Tl) of natrium

toeslag-

(Na). In het geval van

een fosfor kan deze direkt op de frontplaat 23 met vezeloptiek worden aangebracht of op een aparte plaat met vezeloptiek, die dan met de frontplaat 23 gekoppeld wordt, terwijl in het geval scintillatormateriaal dit in de vorm van dunne plakken kan zijn, die optisch met de ingangsfrontplaat 23 van de vezeloptiek gekoppeld zijn. Voor dosimetriestudies, waarbij de invallende straling magnetisch kan zijn

elektro-

(dat wil zeggen röntgenstralen

of

gammastralen) geladen of neutrale deeltjes, kunnen scintillatoren op kunststofbasis gebruikt worden als omzetmiddelen, dankzij hun eigenschappen die gelijkwaardig

zijn

aan die van weefsel. Men dient in te zien, dat het scherm 21 gevormd kan worden door een"aluminiserend" element 22, hetgeen op zijn beurt de ingangsfrontplaat

23 van de

vezeloptica moet bedekken. Het beeld in zichtbaar

licht

vanuit het element 22 wordt naar de hoogvacuumkamer 29 geleid door de ingangsfrontplaat 23 van de vezeloptica, die bestaat uit vezels met een middellijn van 5^,um. De vezelafmetingen moeten klein genoeg zijn om de oplossingsdegradatie van het stelsel minimaal te maken. De dikte van de

780 4 8 3 6

plaat is niet kritisch, maar de mogelijkheid een dikke plaat te gebruiken zonder de werkkarakteristieken te beinvloeden leidt tot de mogelijkheid van een robuuste inrichting. Verlaging van het oplossend vermogen is op 5

kenmerkende wijze minimaal, dankzij de nauwe koppeling tussen de ingangsfrontplaat voor de vezeloptica en de omzetter. Op het achtervlak, d.w.z. de vacuumzijde, van de ingangsfrontplaat

10

23 voor de vezeloptica wordt een

fotokathode 24 voor zichtbaar licht aangebracht, waarvan het materiaal, bijv. S-20 wordt uigekozen voor een nauwkeurige aanpassing aan de uitgangsgolflengte van het element 22. Elk invallend stralingsdeeltje door de fotokathode in een groot aantal

15

wordt

bijgevolg

fotoëlektronen

omgezet. De fotoëlektronen worden met ongeveer 200 V over de spleet 30 van 0,2 m m naar de ingang van de microkanaalplaatversterker 25 versneld, welke versterker in dit geval kanalen heeft met een inwendige middellijn van 12^um en een verhouding van lengte tot middellijn van bij benadering

20

40. Dankzij de dichte nabijheid van de fotokathode 24 tot de ingangszijde van de microkanaalplaatversterker

25

4

en het sterke elektrische veld

(10

V/cm) waaraan de

elektronen worden blootgesteld, is het verlies aan oplossend vermogen weer minimaal gemaakt. 25

Om een lage ruis bij de werking tot stand te brengen en verontreiniging van de fotokathode te voorkomen wordt het grote oppervlak van de microkanaalplaatversterker

25

met zijn miljoenen kanalen grondig ontgast voordat het intensiveringsdeel wordt afgedicht in een hoog vacuum van -9 30

bi] benadering 10

torr. Nadat de

intensiveringsinrichting

is afgedicht wordt zij slechts als een één geheel vormende eenheid

gebruikt.

De microkanaalplaatversterker

35

25 wordt met 700 tot 1000

V bedreven in de onverzadigde toestand met een gemiddelde 3 elektronenversterking van ruwweg 10 . Het zal duidelijk zi^n, dat wanneer in het onverzadigde gebied gewerkt wordt met

780 4 8 3 6

enkelvoudige elektroneningangen de microkanaalplaatversterker met rechte kanalen een

versterkingsverdeling

heeft, die een nagenoeg exponentiële vorm heeft. Deze vorm van verdeling van de versterking draagt bij tot de ruisfaktor van het verkregen beeld. Aangezien de

ingangen

evenwel uit grote aantallen elektronen bestaan zoals in het geval met werking met de LIXI-scoop, het de versterkingsverdeling de neiging een piek te vormen bij een gemiddelde waarde, hetgeen de kwaliteit van het beeld Bovendien is de waarschijnlijkheid van

verbetert.

informatieverlies

nagenoeg nul na de beginabsorptie in de omzetter, omdat elke röntgen- of gammastraal een groot aantal

fotoëlektronen

vormt. In plaats van een eenvoudige kan de microkanaalplaatversterker microkanaalplaatversterker

microkanaalplaatversterker 25 een dubbele

zijn in een V-configuratie of

een enkelvoudige microkanaalplaatversterker met grote verhoudingen van lengte of middellijn en gebogen kanalen welke beide de elektronenversterkingen opvoeren tot tussen 7 6 10

en 10

met een sterke piekvorming in de versterkings-

verdeling zonder ionenterugkoppeling. Verder kan of kunnen de microkanaalplaatversterker of versterkers vergrote middellijnen hebben of kanalen met conische ingangen om de inactieve oppervlakken te verkleinen, die in feite veroorzaakt worden door de dikte van de kanaalwanden. De uitgangselektronen van de microkanaalplaatversterker 25 worden tot een spanning van bij benadering 5 tot 6 KV versterkt over een spleet 31 van 1,3 m m of een veldsterkte van ongeveer 4,6 x 10^ V/cm, en treffen een gealuminiseerd fosforscherm 26, bijv. met P-20, dat als een laag is aangebracht op de uitgangsfrontplaat 27 met vezeloptiek. De gealuminiseerde fosfor verhindert de koppeling van zichtbaar licht naar de fotokathode

24.

De uitgangsfosfor kan een willekeurige fosfor zijn, die zichtbaar licht emitteert met golflengte- en vervalkarakteristieken, die zijn aangepast aan de desbetreffende

7804836

10 gewenste toepassing, d.w.z. stilstaande of bewegende optekening op film, direkte waarneming met of zonder beweging, of gebruikt met een beeldvormende inrichting. De uitgangsfrontplaat 27 met vezeloptica dient weer als lichtleiding 5

en handhaaft de oplossing van het beeld. Er wordt op gewezen, dat zowel de ingangs- als de uitgangsfrontplaat met vezeloptica eveneens dienst doet als

23 resp. 27

vacuumafdichting.

Bovendien brengt de uitgangsplaat 27 het uiteindelijke geïntensiveerde beeld in een vlak, dat in één vlak ligt met 10

het achteroppervlak v a n de intensiveringsinrichting,

waar-

door de inrichting gemakkelijk gekoppeld kan worden met een willekeurige vorm van beeldoptekeninrichting camera's, lading-gekoppelde inrichtingen,

zoals

televisie-opname

en dergelijke. 15

Er wordt op gewezen, dat hoewel de ingangs- en uitgangsfrontplaten met vezeloptica de voorkeur verdienen, zij voor de werking niet wezenlijk zijn. Dunne vlakke glazen platen kunnen eveneens gebruikt worden, met dit verschil dat zij veel breekbaarder

20

zijn.

Het huis 28 is, zoals is weergegeven,

cilindrisch

waarbij alle elementen eveneens in het algemeen

cilindrisch

zijn. De frontplaten 23, 27 met vezeloptica dienen,

zoals

eerder is opgemerkt, eveneens als afdichtingen voor het huis, dat de fotokathode 24, de microkanaalplaatversterker 25

25

en het fosforscherm 26 in hoog vacuum bevat. De omzetter, die uit het lichtscherm 21 en het fosfor- of materiaal 22 bestaat, bedekt het

scintillatie-

stralingsingangseinde

van het huis. De omzetter bevindt zich evenwel buiten het huis 28, dat het geëvacueerde gebied 29 bevat. Pennen 32, 30

33, 34 en 35 steken vanuit het huis 28 uit om

energievoedings-

aansluitingen met de LIXI-scoop te verschaffen. Op kenmerkende wijze is de fotokathode 24 op -200 V, de ingang van de

35

microkanaalplaatversterker

25 geaard, de uitgang van de

microkanaalplaatversterker

25 tussen 700 en 1000 V en het

fosforscherm 26 tussen 5 kV en 6 kV. Fig. 4 toont een blokschema van een energievoeding

780 48 36

40,

die bij de LIXI-scoop gebruikt kan worden. Er bestaan

twee

aandrijfketens die bestaan uit regelinrichtingen 41, 42, Hartley oscillatoren 43, 44,

omhoog-transformerende

transformators 45, 46 en vermenigvuldigers 47, 48. De energievoeding 70 kan gevoed worden vanuit een bron 49 van 2,0 tot 3,0 volt, die volledig draagbaar gemaakt kan worden. De potentiometer 50 is in serie met het uitgangsfosforscherm aangebracht. Aangezien er een zeer geringe stroomvloeiïng plaatsheeft blijft de spanning van het scherm in wezen constant. Variatie van de spanningsval over de potentiometer wordt evenwel teruggekoppeld naar de Hartley oscillator 43 om de uitgang van de microkanaalplaatversterker te veranderen. Bij de werking wordt, wanneer het uitgangsfosforscherm bijzonder helder wordt, de val over de potentiometer 50 betrekkelijk groot. Deze val wordt teruggekoppeld via de automatische

helderheidsbesturingsketen

51 naar de Hartley-oscillator 43 om het uitgangsniveau daarvan de verlagen. Dit leidt tot verlaging van de uitgangsspanning van de microkanaalplaatversterker,

hetgeen

de versterking daarvan verlaagt. Door verlaging van de versterker van de microkanaalplaatversterker wordt de fosfor gedimpt en het scherm bijgevolg beschermd

tegen

verbranding. De energietoevoer kan worden opgesloten in siliconrubber of een analoog beschermend materiaal, dat rondom de LIXI-scoop is aangebracht. Hoewel de LIXI-scoop voor de verkrijging van de bijbehorende voordelen gebruikt kan worden in combinatie met een gebruikelijke stralingsbron, die is afgesteld op een zeer laag intensiteitsniveau, kan hij eveneens gebruikt worden met zijn eigen kleine stralingsbron. Deze bron kan onafhankelijk van de LIXI-scoop zijn of bij wijze van alternatief mechanisch met de LIXI-scoop zijn gekoppeld. Fig. 5 toont een zijaanzicht van een uitvoeringsvorm 60 van een LIXI-scoop 61, die mechanisch met een stralingsbron 62 is gekoppeld. Zoals is weergegeven is de

stralings-

bron een radioactieve isotoop, maar het zou ook een

78 0 4 8 36

12 stralingsgenerator kunnen zijn. De stralingsbron 62 bevindt zich in een zware metalen cilinder 63 met een open einde waarbij de cilinderas horizontaal is weergegeven, welke cilinder is afgedekt met een draaibaar cilindrisch 5

zwaar

metalen stralingsscherm 64, waarvan de hoofdas vertikaal is aangegeven. Een handvat 65 kan een batterij

bevatten,

een aan-uit-schakelaar en een versterkingsbesturing

voor

de LIXI-scoop. De stralingsbron wordt in een vaste stand gehouden ten opzichte van de LIXI-scoop met behulp van een 10

stijve ondersteuningsarm 66. Een aan-uit-knop 27 geschikt voor bediening door de duim is aangebracht om de stand van het stralingsscherm 64 via een aandrijfsamenstel 68 te besturen. In de aan-stand van de besturing 67 is het

scherm

64 zodanig georiënteerd, dat de opening 69 op één lijn ligt 15

met de LIXI-scoop en het hele stelsel operatief is. In de uit-stand wordt het scherm 64 gedraaid in een zodanige

stand,

dat de opening 69 is weggedraaid van het open einde van de cilinder 63, zodat de uitgangsstraling volledig

geblokkeerd

wordt. Deze configuratie is bijgevolg veilig bij het 20

hanteren, aangezien de straling slechts van zijn scherm ontdaan wordt wanneer dit nodig is en de

stralingsbron

altijd met de LIXI-scoop gealigneerd is, wanneer

zijn

afscherming is opgeheven. Dankzij de hoge kwantumversterker van de LIXI-scoop 25

en de bijbehorende verlaging van de dosering van de patiënt wordt het voor bepaalde toepassingen, zoals fluorescopie en radiografie mogelijk het

tandheelkundige

gebruikelijke

röntgenapparaat te vervangen door radio-actieve bronnen zoals I 1 2 5 30

(halfwaardetijd

1,3 jaar) of S n 1 1 9 m

60 dagen), C d 1 0 9

(halfwaardetijd

(halfwaardetijd 250 dagen). Dit zijn

voorbeelden van bronnen, die röntgenstralen uitzetten in het energiebereik, dat nodig is voor medische en tandheelkundige toepassingen. Dergelijke bronnen, die volledig met de LIXI-scoop verenigbaar zijn, zijn commercieel 35

beschikbaar met activiteiten in het bereik van 10 - 100 mC en een geometrie van een puntvormige bron, zoals in het

78 0 4 8 3 6

13 algemeen in fig. 5 als element 62 is aangegeven. Er wordt op gewezen, dat verschillende

wijzigingen

volgens bekende techniek in de LIXI-scoop kunnen worden aangebracht om daarvan de prestatie verder te verbeteren, bijv. de beeldkwaliteit. Deze wijzigingen kunnen omvatten: (1) het gebruik van een omzetinrichting met hoog oplossend vermogen voor speciale toepassingen, zoals mammografie; (2) het gebruik van fotokathoden, waarvan de gevoeligheid een piek heeft voor aanpassing aan de golflengte van de omzetinrichtingen met hoog oplossend vermogen; (3) het gebruik van uitgangsfosfors met verschillende vervaltijden en golflengten voor speciale toepassingen en (4) het gebruik van verschillende radioactieve

bronnen

voor gebruik met verschillende toepassingen, die aangepast kunnen worden aan een bepaalde vorm van de LIXI-scoop. De in het bovenstaande beschreven LIXI-scoop heeft bijgevolg vele nieuwe eigenschappen en voordelen boven de bekende techniek. De gebruikte omzetters hebben hoge kwantumrendementen, bijv. in het energiebereik van medische röntgenstralen. Dergelijke hoge rendementen en bijgevolg een grote inhoud van de informatie, worden gehandhaafd, dankzij het feit dat de straling direkt op de omzetter valt, zonder dat daartussen een venster aanwezig is. Tegelijkertijd wordt de hoge kwantumversterking van de intensiveringsinrichting eveneens volledig benut. De LIXI-scoop kan gemakkelijk in robuuste uitvoering worden vervaardigd, hetgeen geschikt is voor

toepassingen

in het veld en klinische toepassingen. Dit is mogelijk, omdat de omzetter zich . buiten de


bevindt en deze toch onder hoog vacuum bedreven kan worden zonder breekbare vensters. Bovendien elimineert de intensiveringsinrichting, omdat de omzetter zich daarbuiten bevindt, het probleem van verontreiniging van de fotokathode door materiaal van de omzetinrichting. Verder geeft het buiten de omzetter liggen van de


de mogelijkheid van gemakkelijke verwisseling van omzet-

78 0 4 8 3 6

14 'inrichtingen voor verschillende

toepassingen.

Het gebruik van de ingangs- en uitgangsplaten met vezeloptiek elimineert dunne en breekbare glazen vensters zander dat een verlies aan oplossing optreedt. De vlakke 5

ingangs- en uitgangsoppervlakken van de LIXI-scoop maximaal en onder sommige toepassingen direkt toe met zowel de patiënt als eventuele

staan

contact

beeldoptekeninrichtingen.

Het zal duidelijk zijn dat het uitgangsbeeld van de LIXIscoop verder geïntensiveerd kan worden door 10

aanvullende

intensiveringsinrichtingen, vergroot of verkleind al naar hetgeen men nodig acht. De LIXI-scoop met zijn eigen kleine radioactieve bron geeft de mogelijkheid van draagbare fluorescopie en radiografie-apparatuur van

zakformaat,

waardoor toegang wordt verkregen tot tot dusver moeilijk 15

geachte gebieden. Bovendien kan de LIXI-scoop met

zijn

eigen stralingsbron van geringe dosering bedreven worden op een wijze waarbij onnodige blootstelling aan de straling van andere gevoelige delen van het lichaam die niet van diagnostisch belang zijn beperkt .kan worden. Omdat de 20

LIXI-scoop een zo hoge versterking heeft en bijgevolg het gebruik toestaat van bronnen van buitengewoon lage intensiteit is lange duur fluorescopie, zoals

wortelkanaalwerk

mogelijk zonder dat de grenzen van veilige dosering overschreden worden. Op deze wijze kan 25

ogenblikkelijke

visuele waarneming ter plaatse gehandhaafd worden voor het waarnemen van chirurgische voortgang.

- C o n c l u s i e s -

1.

Inrichting voor het omzetten van straling in zichtbaar

licht, g e k e n m e r k t

d o o r

middelen voor het omzetten van binnenkomende 30

in zichtbaar

straling

licht;

middelen voor het intensiveren van zichtbaar licht, welke middelen een microkanaalplaatversterker bevatten; en

780 4 8 36

"

15

middelen voor het door middel van licht koppelen van de genoemde middelen voor het omzetten van binnenkomende straling met de genoemde middelen voor het

inten-

siveren van zichtbaar licht.

2.

Inrichting volgens conclusie 1, m e t

h e t

k e n m e r k, dat zij mechanisch is gekoppeld met een stralingsbron.

3.


h e t

k e n m e r k,dat de stralingsbron een radioactieve bron is of een

stralingsgenerator.

4.


k e n m e r k ,

h e t

dat de stralingsbron ertoe gebracht kan

worden straling te werpen op de middelen voor het omzetten van binnenkomende

5.

straling.

Inrichting volgens conclusie l , m e t

k e n m e r k ,

h e t

dat de binnenkomende straling uit röntgen-

stralen, gammastralen, geladen deeltjes of neutrale deeltjes

6.

bestaat.


k e n m e r k ,

h e t

dat de middelen voor het omzetten van

binnenkomende straling mechanisch gekoppeld zijn met de middelen voor intensiveren van zichtbaar licht.

7.

Inrichting volgéns conclusie 1, m e t

k e n m e r k ,


binnenkomende straling een fosfor

8.

zijn.


k e n m e r k ,

780 4 8 36

h e t


binnenkomende straling gevormd worden door een materiaal.

h e t

scintillatie-

16 9.


k e n m e r k ,

h e t

dat de fosfor er een is met een hoog

rendement voor het omzetten van röntgenstralen in zichtbaar licht.

5

10. '


k e n m e r k ,

h e t

dat het seintillatiemateriaal een hoog

rendement heeft van de omzetting van gammastralen in zichtbaar

11. 10

licht.


k e n m e r k ,

h e t

dat de fosfor een fosfor op basis van

zeldzaam aarden is, zoals een met terbrium

geactiveerd

mengsel van 90 % gadolinium en 10 % lanthanium-oxysulfide.

12.


k e n m e r k , 15

dat het scintillatiemateriaal

h e t uitgekozen

is uit de groep die bestaat uit natriumjodide en

cesium-

jodide.

13.


k e n m e r k ,

dat het natriumjodide en/of het

h e t cesiumjodide

geactiveerd is met een toeslagstof.

20

14.


k e n m e r k ,

h e t

dat het scintillatiemateriaal een kunststof

is.

15.


k e n m e r k ,


binnenkomende stralen een scherm bevatten voor 25

h e t

zichtbaar

licht, dat doorlatend is voor röntgenstralen en gammastralen.

16.


k e n m e r k ,

h e t

dat de middelen voor het intensiveren van

780 48 36

17 zichtbaar licht zich in een geëvacueerd gebied bevinden en dat de middelen voor het omzetten van binnenkomende straling zich buiten dit geëvacueerde gebied

17.

bevinden.


k e n m e r k ,

h e t

dat de middelen voor het omzetten van binnen-

komende straling een lichtkoppeling hebben met de middelen voor het intensiveren van licht, die bestaat uit een vezeloptiek.

18.


k e n m e r k ,

h e t


binnenkomende stralen een afzetting van een fosforlaag op de genoemde vezeloptiek bevatten.

19.


k e n m e r k ,

h e t


binnenkomende straling mechanisch gekoppeld zijn met de middelen voor het intensiveren van licht op een mechanisch verwisselbare wijze.

20.


k e n m e r k ,

h e t


binnenkomende straling gevormd worden door een

luminescerende

laag, die is aangebracht op een vezeloptische plaat, onafhankelijk van de genoemde middelen voor het van zichtbaar

21.

licht.


k e n m e r k ,

intensiveren

dat de microkanaalplaatversterker

h e t bestaat

uit twee versterkers, die in een V-vormige of chevronconfiguratie zijn aangebracht.

22.


k e n m e r k , kanalen heeft.

780 4 8 3 6


h e t gebogen

18 23.


k e n m e r k ,

h e t


kanalen

heeft met conische ingangen.

24. 5

Werkwijze voor het vormen van een

g e k e n m e r k t

stralingsbeeld,

d o o r :

het aanbrengen van een stralingsbron voor een voorwerp en het aanbrengen van een inrichting voorbij het voorwerp, welke inrichting straling in zichtbaar

licht

omzet en vervolgens zichtbaar licht intensiveert met behulp 10

van een intensiveringsinrichting voor licht, die een microkanaalplaatversterker

25.

bevat.

Werkwijze volgens conclusie 24, m e t

k e n m e r k ,

dat de stralingsbron een lage

h e t intensiteit

heeft en dat de inrichting een hoge versterking

15

26. h e t

heeft.

Werkwijze volgens conclusie 24 of 25, m e t k e n m e r k ,

dat de stralingsbron een röntgen-

stralingsbron, of een gammastralingsbron of een bron van geladen deeltjes, een bron van neutrale deeltjes, een radioactieve bron of een stralingsgenerator

27. 20

Werkwijze volgens conclusie 24, m e t

k e n m e r k ,

h e t

dat de stralingsbron mechanisch met de

genoemde inrichting gekoppeld

28.

is.

is.

Inrichting en werkwijze, in hoofdzaak als beschreven

en/of toegelicht aan de hand van de tekening.

7 8 0 4 8 36

+>

V T< r-i u tS

•

«

&

4J 0 •rt N t* S •H M

> a c

8

®

c •H

H a -P i

h

OH tji «J

a

cu to 4J M Ö

I H O 0 i *

tr- a

HATIOimL AERONAUTICS AMD SPACE ADMINISTRATION {I1ASA) r WASHINGTON, D.C. Ver. Staten v, Amerika

7 8 0 4 8 36

II.

NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION (1IASA) , WASHINGTON Ver. Statenv. Amerika

780 4 8 36

Ill

FIG. 3.

WWVWV—1»»

! I M I 0 S

M . A E B Q H M T I C S BUD SPACE « « n a s r s M i o n

Ver. Staten v. Amerika

7804836

. m S B I W Ï O T .

D.C.

IV

9

NATIONAL AERCSAÜTICS AND SPACE ADMINISTRATION (NASA), WASHINGTON. D.C. Ver. Staten v. Amerika

780 4 8 36

V.

FIG. 5.

NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION (NASA), WASHINGTON. D.C Ver. Staten v. Amerika

780 4 8 3 6

no ATerinzagelegging nu

Recommend Documents