(57)【要約】【課題】  従来のＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋系のイメージングプレートにおける低い空間分解能及びフェーデイング（退色）現象を解決する。【解決手段】  フッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜からなる蛍光体層を有するイメージングプレート；並びにそれを用いた放射線画像情報記録読取装置及び放射線画像情報読取方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜からなる蛍光体層を有するイメージングプレート。
【請求項２】
支持体上に前記蛍光体層を設けてなる請求項１記載のイメージングプレート。
【請求項３】
前記蛍光体層上に表面保護層を設けてなる請求項２記載のイメージングプレート。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のイメージングプレート、該イメージングプレートの一方の面側に設置された放射線源を有し、該放射線源から該イメージングプレートに被写体を通して放射線を照射することにより、該イメージングプレート上に該被写体の放射線透過画像を蓄積記録する画像記録部、前記放射線画像が蓄積記録されたイメージングプレートを走査する励起光を発する励起光源と、該励起光により走査されたイメージングプレートから発せられた蛍光を読み取って画像信号を得る光電読取手段とを有し、前記イメージングプレートの他方の面側に設置された画像読取部、及び該画像読取部において画像読取が行われた後のイメージングプレートに画像記録がなされるのに先行して該イメージングプレート上の残存放射線エネルギーを放出させる消去手段からなることを特徴とする放射線画像情報記録読取装置。
【請求項５】
請求項４記載の放射線画像情報記録読取装置を用いて放射線画像情報を読み取る方法において、放射線の照射によりフッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜に形成されるＦ２及び／又はＦ３＋センターの吸収帯をレーザで走査することにより、イメージングプレートから発せられた蛍光を読み取ることを特徴とする放射線画像情報読取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージングプレート並びにそれを用いた放射線画像情報記録読取装置及び放射線画像情報読取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば、Ｘ線回折像等の放射線画像を記録する手段として、従来の写真法に比較してそのダイナミックレンジを大きく取れ、また、読み取った画像のコンピュータ解析も容易である等の利点を有することから、所謂イメージングプレートが用いられるようになった。
【０００３】
このイメージングプレートは、放射線を吸収・蓄積するとともにその後に励起光が照射されると蓄積した放射線の強弱に応じて発光して記録を消去する性質を有する蛍光体層を表面に備え、該蛍光体層に放射線画像を潜像として記録するようにしたものである。
【０００４】
このイメージングプレートに記録された放射線画像は、放射線画像情報記録読取装置によって読み取られてコンピュータ解析等に供される。この放射線画像情報記録読取装置は、イメージングプレートの蛍光体層の各点を走査しながら励起光を照射し、この照射によって各点で生じた発光光を検出するものである。
【０００５】
従来、イメージングプレートの蛍光体層にはＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋、ＢａＦＢｒ０．８５Ｉ０．１５：Ｅｕ２＋等のＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋系の輝尽発光蛍光体が用いられており、医療はもとより、バイオサイエンス、考古学、非破壊検査、計測、分析等、広範囲な応用分野で利用されている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
ＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋系の輝尽発光蛍光体を用いたイメージングプレートは、従来のＸ線フィルムと比較すれば、ダイナミックレンジ、バックグラウンドノイズ、検出量子効率等数多くの利点を有し、特に、デジタル量として画像を扱えることで、コンピュータの急速な普及とともに加速度的な進展を示した。
【０００７】
一般に、イメージングプレートを用いた放射線像の記録・読み取り・消去・再利用の一連のサイクルを図１に示す。イメージングプレートは、粒径５μｍ程度のＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋系輝尽発光蛍光体の微結晶とバインダーを混ぜた蛍光体層（１５０μｍ）はポリエステルフィルム支持体（２５０μｍ）上に一様に塗布され、表面保護層（１０μｍ）が取り付けられている（図２）。全体のイメージングプレートの厚さは０．５ｍｍ程度のフレキシブルなシート状物である。
【０００８】
先ず、Ｘ線照射によって生じた電子は、蛍光体中の格子欠陥（Ｆセンター）と呼ばれる準安定状態に捕獲され、Ｘ線照射線量に対応した濃度分布として吸収帯を形成する。次に、集光したレーザ光でイメージングプレート上を走査すると、前記格子欠陥に捕獲された電子は、伝導帯及びＢａＦＢｒ中にドープされているＥｕ２＋不純物の励起状態を経由して、正孔と再結合しそのエネルギーを失う。この時に、そのエネルギー差に相当する光を蛍光として放出する。このように、長い波長で格子欠陥の吸収帯を励起してＥｕ２＋の遷移に相当する短い波長の光を放出する過程を輝尽発光（ＰＳＬ）と呼んでいる。この蛍光をデジタル量に変換して時系列でコンピュータに取り込み、コンピュータ中で元の像を再現する。最後に、使用済みのイメージングプレートは消去用光源を照射することにより、完全に使用前の状態となり、再利用が可能となる。これが、現在用いられているＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋系輝尽発光蛍光体を用いたイメージングプレートを用いた測定原理である。
【０００９】
前記のプロセスでＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋系輝尽発光蛍光体を用いたイメージングプレートは再利用されている。この方式の問題点は輝尽発光蛍光体層が、粒径５μｍ程度のＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋系輝尽発光蛍光体の微結晶とバインダーを混ぜて支持体上に塗布されているため、画像読み出し時においてレーザビーム走査により蛍光体層での微結晶とバインダーの屈折率の相違による散乱・拡散等が生じる。これは、画像のコントラストの低下を引き起こし、空間分解能を低下させる要因になっている。
【００１０】
ＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋系のイメージングプレートの低い空間分解能は、マンモグラフィ（乳房診断）のような高い空間分解能が必要となる分野では深刻な問題である。マンモグラフィでの早期癌発見の確率を高めるためには、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋系のイメージングプレートでの空間分解能（約２５μｍ）では不十分であるため、結局、他の性能が格段に落ちるが、イメージングプレートより分解能の点で優れた特性を示す従来のアナログ的Ｘ線フィルムに依存しているのが現状である。更に、マンモグラフィ撮影での乳房への被曝は、１枚撮影毎に１〜３ｍＧｙ（ミリグレイ）であり、被曝線量の大幅な軽減を可能にするためには、より高感度で、１μｍ以下の高い空間分解能と、無視できるフェーディング現象を解決する新たな提案が必要となる。
【００１１】
【特許文献１】特公平６−１４２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、従来のＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋系のイメージングプレートにおける低い空間分解能及びフェーディング（退色）現象を解決することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は以下の発明を包含する。
（１）フッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜からなる蛍光体層を有するイメージングプレート。
（２）支持体上に前記蛍光体層を設けてなる前記（１）に記載のイメージングプレート。
（３）前記蛍光体層上に表面保護層を設けてなる前記（２）に記載のイメージングプレート。
（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載のイメージングプレート、該イメージングプレートの一方の面側に設置された放射線源を有し、該放射線源から該イメージングプレートに被写体を通して放射線を照射することにより、該イメージングプレート上に該被写体の放射線透過画像を蓄積記録する画像記録部、前記放射線画像が蓄積記録されたイメージングプレートを走査する励起光を発する励起光源と、該励起光により走査されたイメージングプレートから発せられた蛍光を読み取って画像信号を得る光電読取手段とを有し、前記イメージングプレートの他方の面側に設置された画像読取部、及び該画像読取部において画像読取が行われた後のイメージングプレートに画像記録がなされるのに先行して該イメージングプレート上の残存放射線エネルギーを放出させる消去手段からなることを特徴とする放射線画像情報記録読取装置。
（５）前記（４）に記載の放射線画像情報記録読取装置を用いて放射線画像情報を読み取る方法において、放射線の照射によりフッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜に形成されるＦ２及び／又はＦ３＋センターの吸収帯をレーザで走査することにより、イメージングプレートから発せられた蛍光を読み取ることを特徴とする放射線画像情報読取方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高い空間分解能を有するとともに、フェーデイング（退色）現象が大幅に改善された放射線画像情報記録読取技術を提供することができる。本発明は、特に、マンモグラフィ（乳房診断）のような高い空間分解能を必要とする分野で有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のイメージングプレートは、蛍光体層の材料として、フッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜を用いることを特徴とする。
【００１６】
ＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋結晶は正方晶系に属し、層状構造となっている（図３）。もちろん、ＰＳＬ現象を利用するため、ＢａサイトにＥｕ２＋が適当な濃度で置換されている。一方、本発明に用いるフッ化リチウム結晶は、図４に示すように、非常に単純な等軸晶系の岩塩型に属する。また、本発明に用いるフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶は、２価のマグネシウムイオンが１価のリチウムイオンサイトに置換して入り、いわゆる、不純物−カチオン空孔のペアあるいはアニオン空孔を形成するような構造となる。
【００１７】
フッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープすることにより、イメージングプレートの感度が向上する。フッ化リチウムにドープするマグネシウムイオン量は、好ましくは１０〜１５０ｗｔｐｐｍ、更に好ましくは７０〜１００ｗｔｐｐｍである。フッ化リチウムへのマグネシウムイオンのドーピングは、フッ化リチウムの粉末にフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）の粉末を適量結晶成長前のるつぼに仕込むことにより行うことができる。
【００１８】
本発明のイメージングプレートに用いる支持体支持体としては各種高分子材料が用いられる。特に情報記録材料としての取り扱い上可撓性のあるシートあるいはウェブに加工できるものが好適であり、この点からセルロースアセテートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリアミドフィルム、ポリイミドフィルム、トリアセテートフィルム、ポリカーボネートフィルム等のプラスチックフィルムが好ましい。
【００１９】
また、これら支持体の層厚は用いる支持体の材質等によって異なるが、一般的には８０〜１０００μｍであり、取り扱い上の点から、更に好ましくは８０〜５００μｍである。これらの支持体の表面は滑面であってもよいし、蛍光体層との接着性を向上させる目的でマット面としてもよい。更に、これら支持体は、蛍光体層との接着性を向上させる目的で蛍光体層が設けられる面に下引層を設けてもよい。
【００２０】
蛍光体層上に設けられる表面保護層としては、ＡＳＴＭＤ−１００３に記載の方法により測定したヘイズ率が、５％以上６０％未満の励起光吸収層を備えたポリエステルフィルム、ポリメタクリレートフィルム、ニトロセルロースフィルム、セルロースアセテートフィルム等が使用できるが、ポリエチレンテレフタレートフィルムやポリエチレンナフタレートフィルム等の延伸加工されたフィルムが、透明性、強さの面で好ましく、更には、これらのポリエチレンテレフタレートフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルム上に金属酸化物、窒化珪素などの薄膜を蒸着した蒸着フィルムが防湿性の面からより好ましい。
【００２１】
表面保護層で用いるフィルムのヘイズ率は、使用する樹脂フィルムのヘイズ率を選択することで容易に調整でき、また任意のヘイズ率を有する樹脂フィルムは工業的に容易に入手することができる。
【００２２】
本発明の放射線画像情報記録読取装置は、前記イメージングプレート、該イメージングプレートの一方の面側に設置された放射線源を有し、該放射線源から該イメージングプレートに被写体を通して放射線を照射することにより、該イメージングプレート上に該被写体の放射線透過画像を蓄積記録する画像記録部、前記放射線画像が蓄積記録されたイメージングプレートを走査する励起光を発する励起光源と、該励起光により走査されたイメージングプレートから発せられた蛍光を読み取って画像信号を得る光電読取手段とを有し、前記イメージングプレートの他方の面側に設置された画像読取部、及び該画像読取部において画像読取が行われた後のイメージングプレートに画像記録がなされるのに先行して該イメージングプレート上の残存放射線エネルギーを放出させる消去手段からなることを特徴とする。
【００２３】
本発明の装置は、読取操作及びその後の消去までを行うものであるが、読取操作により得られた画像信号は、一旦磁気テープ、磁気ディスク等の記憶媒体に記憶させてもよいし、ＣＲＴ等のディスプレイに表示させて直ちに観察してもよいし、ハードコピーにして永久記録するようにしてもよい。このための再生装置は、前記装置に直接接合してもよいし、一旦記憶装置を介して、離れたところで再生するようにしてもよいし、或いは離れた場所に置いて、無線で信号を受けて、再生するようにしてもよい。このようにすれば、例えば移動車で撮影した画像を病院の受信再生機で再生し、専門医がこれを観察して診断結果を無線で移動車に報告するというようなことも可能になる。前記のような構成を有する本発明の放射線画像情報記録読取装置においては、放射線画像を記録するイメージングプレートは装置内において記録、読取り、消去が行われて繰り返し使用されるから、ユーザがイメージングプレートを取り扱う必要は全くなく、イメージングプレートの取り扱いの煩雑さが解消されると共に該取り扱いによりイメージングプレートが損傷を受けるおそれもなく、また装置の操作及び移動も容易であり、実用上使い易い。
【００２４】
また、１枚のイメージングプレートを繰り返し使用するものであるから、再生画像の画質が低下したら使用中のイメージングプレートを新しいものと交換すればよく、イメージングプレートの品質管理が極めて容易である。また、１枚のイメージングプレートを繰り返し使用するものであるから、イメージングプレート毎の特性のバラツキによる品質の不安定もなく、常に一定した画質の画像を得ることができる。
【００２５】
また、イメージングプレートは平板状であり、画像記録はこの平板状のイメージングプレートに対して行われるので、画像記録を歪のない状態で容易に高精度で行うことができる。
【００２６】
更に、１枚のイメージングプレートを繰り返し使用して記録を行えるので多数のイメージングプレートを用意することなく多数の連続撮影を容易に行うことができ、また前記のようにユーザがイメージングプレートを取り扱う必要がなく操作も簡単であり、しかも装置全体が極めてコンパクトであるので、例えばＸ線撮影車に乗せて遠隔地で集団検診を行う場合等において使用する装置として最適である。
【００２７】
本発明においては、イメージングプレートに放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、紫外線等）を照射すると、イメージングプレート中のフッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜にＦ２及びＦ３＋センターが形成されるので、Ｆ２及び／又はＦ３＋センターに起因する吸収帯をレーザで励起することにより、イメージングプレートから発せられた蛍光を読み取ればよい。
【００２８】
本発明においては、励起光の波長領域と発光光（蛍光）の波長領域とが重複しないことがＳ／Ｎ比を向上させるために好ましく、このような関係を充足するように励起光源及び蛍光体を選択することが好ましい。本発明に用いるフッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜の発光光（蛍光）の波長は、通常、Ｆ２センターを用いるとすれば、６００〜７５０ｎｍであるので、励起光は、４００〜５００ｎｍの励起光源を選択することが好ましい。もちろん、最適な蛍光、励起波長は、それぞれ、そのピーク波長となる６５０ｎｍ及び４５０ｎｍ付近の光が好ましい。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例をあげて本発明を更に具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
［実施例１］イメージングプレートの製造
純粋な（不純物を含まない）ＬｉＦの粉末にＭｇＦ２の粉末を適量加え、アルゴン雰囲気中や真空中で縦型炉を用いて引き上げるか、高出力のエキシマレーザ等をＬｉＦ粉末に照射し、熱的な蒸発法により、３００℃程度に加熱した基板上にＬｉＦ薄膜として蒸着する。
【００３１】
［実施例２］
（１）図５に示した実験系を用いて、本発明のイメージングプレートとＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋系輝尽発光蛍光体を用いたイメージングプレートとの特性を比較した。
【００３２】
試料として、実施例１で製造したＭｇ不純物有・無のＬｉＦ結晶、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋結晶、市販のイメージングプレート（ＢＡＳ−ＵＲ）を用いた。これらに対する刺激光は、それぞれＡｒ＋レーザ（４５７ｎｍ）及びＨｅ−Ｎｅ（６３２ｎｍ）レーザを用い、Ｘ−Ｙ微動装置上の試料に集光した。蛍光（ＰＬ）（６５０ｎｍ）、輝尽発光（ＰＳＬ）（３９０ｎｍ）強度は、フィルター付き光電子増倍管（Ｒ９２８）で検出後、増幅器、データ収集装置を介して、パソコンに取り込んだ。
【００３３】
前記の試料に室温でＸ線（３５ｋＶ、２５ｍＡ、試料までの距離１２５ｍｍ、１５分）照射後、ＬｉＦ結晶のＦ２帯及びＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋結晶、市販のイメージングプレートのＦ（Ｂｒ−）帯にそれぞれ７．８Ｗ／ｍｍ２Ａｒ＋レーザ及び２．１Ｗ／ｍｍ２Ｈｅ−Ｎｅレーザを照射した時の規格化ＰＬ、ＰＳＬ強度の連続刺激光（６０分照射）に対する減衰曲線を図６に示す。
【００３４】
（２）フッ化リチウム結晶のＦ２及びＦ３＋センターから横成されている波長４５０ｎｍの吸収帯に相当する波長４５０ｎｍの光を照射すると、図７に示すように、非常に広い蛍光スペクトルを効率よく（１００％）放出する。
【００３５】
この蛍光スペクトルで５３０ｎｍのピークはＦ３＋センターによるものであり、６５０ｎｍのピークはＦ２センターに起因するものである。図７において、＃１、＃２及び＃３は、それぞれマグネシウムイオン量１ｗｔｐｐｍ、１０ｗｔｐｐｍ及び１００ｗｔｐｐｍの場合を示す。マグネシウムイオンドープにより、結晶作成時に電荷補償のため、より多くの空孔が形成されるため、より大きな吸収帯の形成となり、その結果感度の高いイメージングプレートとなる。本発明は、このように放射線像の読み出しに、ＰＳＬ過程を用いるのではなく、蛍光過程を用いるものであり、量子効率は非常に高く１００％である。
【００３６】
（３）図８に、Ｘ線照射時間（照射線量に比例）を変化させた時のフッ化リチウム結晶の各センターの吸収強度の変化を示す。Ｍは、本発明で着目しているＦ２及びＦ３＋センターを含む吸収帯に相当する。この図から、Ｍは直線的に変化していることが分かる。更に、図９は、Ｘ線を４５分間室温でフッ化リチウム結晶に照射した後、暗所で保管し、その吸収強度の変化を記録したものである。他のセンターに比較して、本発明で着目しているＦ２及びＦ３＋センターはほとんど減衰しない、即ちフェーデイング現象を示さないことがわかる。
【００３７】
また、図１０からＸ線照射したフッ化リチウム結晶のＦ２及びＦ３＋センターの室温での蛍光寿命を堀場製ＮＡＥＳ−１１００で測定したところ、それぞれ１６．８ｎｓ及び７．９４ｎｓと非常に早く、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋結晶の０．８μｓの１／１００〜１／５０程度である。この値は、大きな画像の読み出し時間の短縮に結びつくファクターである。
【００３８】
以上の実験結果から、本発明では、フッ化リチウムの結晶もしくは薄膜、又はフッ化リチウムにマグネシウムイオンをドープしてなる結晶もしくは薄膜を用い、これにＸ線照射によって形成されるＦ２及びＦ３＋センター（好ましくは、より感度の高いＦ２センターを用いる）の吸収帯をレーザで走査することにより、その蛍光のデジタル量を時系列でコンピュータに取り込むことができる。これら一連の処理は、図１と同じサイクルとなるが、異なる点は読み出し時にＰＳＬではなく効率のよいＰＬを用いることである。更に、この方式では、ＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋系輝尽発光蛍光体のような微粒子を使用しないため、散乱等を極力除外でき、高い空間分解能で高感度な測定が達成できる。また、フッ化リチウム材料は化学的、物理的、光学的に非常に安定で優れた特性を持つことも優位である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】イメージングプレートを用いた放射線像の記録・読み取り・消去・再利用の一連のサイクルを示す図である。
【図２】イメージングプレートの断面図である。
【図３】ＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋結晶の構造を示す図である。
【図４】フッ化リチウム結晶の構造を示す図である。
【図５】本発明のイメージングプレートとＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋系輝尽発光蛍光体を用いたイメージングプレートとの特性を比較するために実施例で用いた実験系を示す図である。
【図６】ＰＬ（ＬｉＦ結晶）及びＰＳＬ（ＢａＦＢｒ：Ｅｕ２＋系イメージングプレート）の時間減衰特性を示す図である。
【図７】Ｘ線照射したフッ化リチウム結晶に４５０ｎｍ光を照射して得られた室温での蛍光スペクトルを示す図である。＃１、＃２及び＃３は、それぞれマグネシウムイオン量１ｗｔｐｐｍ、１０ｗｔｐｐｍ及び１００ｗｔｐｐｍの場合を示す。
【図８】Ｘ線照射時間（照射線量に比例）を変化させた時のフッ化リチウム結晶の各センターの吸収強度の変化を示す図である。Ｍは、本発明で着目しているＦ２及びＦ３＋センターを含む吸収帯に相当する。
【図９】Ｘ線を４５分間室温でフッ化リチウム結晶に照射した後のフッ化リチウム結晶の各センターの吸収強度の変化を示す図である。
【図１０】Ｘ線照射したフッ化リチウム結晶のＦ２及びＦ３＋センターの室温での蛍光寿命を測定した結果を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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