x-ray intensifying screens george david associate professor medical college of georgia department of...
TRANSCRIPT
X-Ray X-Ray IntensifyinIntensifying Screensg Screens
George DavidAssociate ProfessorMedical College of GeorgiaDepartment of Radiology
Convert x-rays to light many light photons created per x-
ray photon absorbed in screen Light photons have much less
energy
light from screen exposes film film much more sensitive to light
than to x-rays screens substantially reduce
patient dose Factor of 100’s
screen use virtually universal
Photon
Light
Screen
light tight container for film
holds film in tight contact with screens over entire surface gaps drastically increase
image unsharpnessAll non-mammo
cassettes use two screens One above film One below film
Cassette
Screens
Film
Two screens produce more light
Less radiation required to achieve a given optical density
Requires two emulsions on filmOne above one below
Cassette
Screens
Film
easier to manufactureemulsion shrinks when it driesHaving two emulsions minimizes curling
photographic advantagefaster system
two screens usedeach emulsion optimally captures light
produced by “its” screen
double emulsion film screens
screens require regularly cleaningDust, dirt, paper, hair,etc prevent
screen light from reaching filmCauses white dots on image
Light emitted by crystalsinorganic salts called phosphors
older phosphor materialscalcium tungstate
original phosphor material used in radiology
emits blue lightzinc cadmium sulfide
image tubescesium iodide
• film screens–barium strontium
sulfate
–yttrium
–rare earths» gadolinium
» lanthanum
» tantalates
Advantages over direct film exp.Drastically decreased patient dose (X
100’s)Shorter exposure times
Configurationcassette sandwiches
film between 2 screens
plastic protective coatphosphor layerreflecting layerbase support layer
Onescreen
Protective Layerapplied over phosphormade of plasticapproximately .7 - .8 mils thickFunctions
prevents static electricityprovides physical protectionprovides surface suitable for cleaning
Phosphor Layercontains phosphor crystalsapproximately 1 - 4 mils thick
Reflecting Coatreflects light emitted toward back
of screenphosphors emit light in all directions
not all screens have reflecting coatReduces resolution
made of white substance (titanium dioxide)1 mil thick
Base LayerMechanical supportcardboard or polyester plastic
approximately 7 - 10 mils thick
Photon must be
absorbed by a
screen
Screen must emit
light
Light must
reach film
Light must
expose film
Each step above has an associated efficiency
Efficiency of energy conversion from x-rays to light
5% for calcium tungstate850 light photons per x-ray photon
absorbed
up to 20% for newer phosphors such as rare earth
Can be as high as 45% for direct digital DR systems
ability of light emitted by phosphor to escape screen & expose film
typically half of light emitted by screen does not reach film
exposure required without screen---------------------------------------------exposure required with screen
for calcium tungstate intensification factor increases with kVp thicker body parts cause increase
filtering raises effective kVp
small number of x-ray photons interact directly with film negligible film darkening contribution
phosphor layer thickness thicker screen
fasterpoorer detail because of light spread or diffusion
light produced further from film
size of phosphor crystalspresence or absence of light-absorbing
dye dye reduced lateral light diffusion
better resolutionpoorer efficiency (lower speed)
phosphor efficiency
Thicker phosphor increases absorptionIncreases speedReduces patient exposure
Diffusion of light causes unsharpnesslight travels further from point of origin
in screen to film
Film
Screen
Why use 2 thin emulsions rather than 1 thicker one?light produced closer to emulsion
less light spread
X-Ray X-Ray
light from one screen exposes opposite emulsion
TopScreen
BottomScreen
BottomEmulsion
TopEmulsion
Film
X-Ray
poorer resolutionlight travels further,
spreads morecaused by incomplete
absorption of light by adjacent emulsion
X-Ray
Maximum number of line pairs (line & space) per millimeter resolved by screen-film systemline & space have equal width
Typical valuesFilm
~100 line pairs per mmFilm / screen systems
~ 10 line pairs per mm maximum
درجه در تشدیدکننده فلورسانسصفحات خاصیت. است بیشتر پایین حرارتهای
دارای است ممکن موضوع این باال حرارتهای درجه در. باشد کلینیکی اهمیت
دمای ای 35در دانسیته ایجاد جهت گراد سانتی درجهدمای در که رادیوگرافی یک با سانتی 21مشابه درجه
بایست می را اکسپوژر شرایط است، شده انجام گراد. %25حدود افزایشداد
یک اند، شده نصب کننده تشدید صفحات آن در که کاستی . نماید می ایجاد فیلم برای نور ضد تنگ محفظه
با محکم تماس در سطحش تمامی در را فیلم کاست همچنین. دارد می نگه کننده تشدید صفحات
یک باشد، کامل کننده تشدید صفحه و فیلم بین تماس که هنگامیثبت فیلم روی بر را خود نظیر ای نقطه صفحه، در نوری نقطه
. نماید می از قبل نوری نقطه باشد، ضعیف تماس این که صورتی در
تصویر درنتیجه و شود می منتشر و پراکنده فیلم به رسیدن. گردد می ناواضح آن رادیوگرافیک
وجود صفحه و فیلم تماس آزمایش برای ای ساده روشدارد.
شود می داده قرار کاست روی بر سیمی صفحه از تکه یک. آید می عمل به رادیوگرافی آن از و
هم با فیلم مختلف نواحی در سیمها تصویر وضوح میزانو صفحه بین اتصال آن در که ای ناحیه و گردد می مقایسهتصویر بودن ناواضح طریق از باشد، می ضعیف فیلم
. گردد مشخصمی ناحیه آن در سیمها ،باشند مس یا برنج آهن، جنس از بایستی سیمی صفحه
پرتو کافی میزان به پالستیکی یا آلومینیومی صفحات چونX . کرد نخواهند جذب را
از مانع خون، یا کاغذ مانند صفحه روی بر خارجی ماده هرگونهایجاد خود، شکل و اندازه به بسته و شده نوری فوتونهای عبور
. نماید می فیلم روی بر نشده اکسپوز ناحیه یک صفحات حد از بیش پوسیدگی منابع ترین عمده از مزبور نقاط
. باشند می کننده تشدید آنتی ترکیبات از استفاده با بایست می صفحات نمودن تمیز
با مالششدید بدون و ارامی به چنین هم و کننده پاک و استاتیکدرب آنها شدنم خشک تا و گیرد صورت پرز بدون و نرم پارچه یک
. باشد باز باید کاست
increase thickness of phosphor layerChange to different phosphor material
with higher absorption efficiencyMore absorption for given thickness
Change to different phosphor material with higher conversion efficiencyMore light per absorption
Par Speed Calcium
Tungstate
20%
High Speed Calcium
Tungstate
40% Thicker screen, poorer resolution
Rare Earth 60%
Atomic Numbertungsten of calcium tungstate higher than
rare earth, more photoelectric interactionK-Edge
tungsten: 69.5 keVYttrium: 17 keVBarium: 37 keVLanthanum: 39 keVGadolinium: 50 keVLower K-edge greatly increases
absorption in diagnostic energy rangePhoton Energy
Absorption
Screen’s light spectrum must match film’s color sensitivity
optimize speed by matching film response to screen light
Calcium TungstateSomewhat continuous blue spectrum
(430 nm wavelength)Gd2O2S:Tb
narrower green spectrum(544 nm wavelength)
most but not all rare earth screens emit predominantly green light