New Phsophor Technology

CaWO₄ के द्वारा अधिकतम स्पीड पा लेने के बाद new phosphor technology से अधिक स्पीड प्राप्त हो पायी | 

Intensifying  Screen Speed

 Thicker Phosphor Layer

Thicker Phosphor Layer, Thin Phosphor Layer की तुलना में अधिक X-ray photon absorb करती है, जिससे स्क्रीन की स्पीड बढ़ती है | 

Par speed CaWO₄ screen का जोड़ा 20% x-ray beam को अवशोषित करता है | 

High speed  CaWO₄ screen का जोड़ा 40% x-ray beam को अवशोषित करता है | 

Thickness ( ↑ )     →   High speed screen = 2.3 X Par speed screen

लेकिन CaWO₄ स्क्रीन की मोटाई एक सीमा से अधिक नहीं बढ़ाई जा सकती है, क्योंकि इससे लाइट डिफ्यूजन के कारण image sharpness बढ़ती है |

Conversion efficiency

Rare Earth intensifying screen सन 1973 से commercially available है | यह रेयर अर्थ मेटल्स से बनी होती है इसलिए इन्हें रेयर अर्थ स्क्रीन कहते हैं | इनमें मुख्यतया Lanthanum (La) तथा Gadolinium (Gd)  रेयर अर्थ फॉस्फर के रूप में उपयोग में लिए जाते हैं |

Rare earth phosphor terbium-activated gadolinium oxysulfide (Gd₂O₂S:Tb) तथा  Thulium activated lanthanum oxybromide (LaOBr :Tm) के crystalline powder से बनायीं जाती है | 

CaWO₄ की तरह Rare earth phosphor अपने प्योर फॉर्म में या शुद्ध रूप में फ्लोरोसेंस गुण नहीं दर्शाते हैं | इसके लिए इनमें बहुत कम मात्रा में अशुद्धि मिलाई जाती है जिन्हें activator कहते हैं | उदाहरण के लिए Gd₂O₂S में 0.3%  Gd atom को Tb atom से प्रतिस्थापित किया जाता है | 

Rare earth phosphor की conversion efficiency, CaWO_{4   से अधिक होती है |} 

 CaWO₄  → 5%

Rare Eearth Phosphor → 20%

LaOBr :Tm → 18%

Gd₂O₂S:Tb → 18%

Y₂O₂S:Tb  → 18% (Yttrium Oxysulfide)

Higher absorption 

CaWO₄  फॉस्फर के लिए X-ray beam के अवशोषण की दर निम्नानुसार होती है | 

Parspeed screen → 20%

High speed screen → 40% → due to increased phosphor layer thickness

Rare earth screen → 60% → Due to improvement in absorption characteristics.

CaWO4 Screen के द्वारा X-ray अवशोषण

Diagnostic energy range में high atomic number atom screen/phosphor में एक्सरे फोटोन का अवशोषण पूरी तरह से photoelectric effect के द्वारा होता है | 

CaWO4 तथा Gd2O2S के द्वारा X-ray अवशोषण

Y2O2S के द्वारा X-ray का अवशोषण

    Intensifying screen का मुख्य कार्य इसमें से गुजरने वाले x-ray photon को लाइट फोटोन में परिवर्तित  करना है | 

Intrinsic Conversion Efficiency : 

    किसी इंटेंसिफाइंग स्क्रीन की वह क्षमता / दर  जिससे की स्क्रीन में काम में लिया गया phosphr, उस पर गिरने वाले एक्स-रे फोटोन को light photon  में कन्वर्ट करता है, Intrinsic Conversion Efficiencyकहलाती है | 

Intrinsic Conversion Efficiency 

            =$Light\; energy\; liberated\; by\; phosphor\; crystal\; / X-ray\; energy\; absorbed\; by\; crystal$

    Calcium tungstate की Intrinsic Conversion Efficiency 5% होती है | अगर अवशोषित एक्स-रे फोटोन की एनर्जी तथा emitted light photon की wavelength तथा phosphor की कन्वर्जन एफिशिएंसी पता हो, तो निकलने वाले लाइट फोटोन की संख्या का पता लगाया जा सकता है | 

Question :  माना किसी कैल्शियम टंगस्टेट इंटेंसिफाइंग स्क्रीन के द्वारा 500 KeV एक्स-रे फोटोन का अवशोषण करके 4300Å wavelength की लाइट फोटोन का उत्सर्जन किया जाता है तो उत्सर्जित लाइट फोटोन की ऊर्जा व संख्या ज्ञात करो | 

Answer : 

                                𝜆 = 12.4 / KeV             यहाँ  𝜆 = 4300Å

                                KeV = 12.4 / 𝜆

                                KeV = 12.4 / 4300Å

                                KeV = 0.003

                                 eV = 3

अतः 4300Å के एक light photon की ऊर्जा 3eV होगी | 

Photon की संख्या = 50000Kev  / 3eV = 17000 फोटोन होगी | 

क्योंकि कैल्शियम टंगस्टेट की conversion efficiency 5 % होती है, अतः वास्तविक रूप से उत्सर्जित लाइट फोटोन 

= 17000X0.05 = 850 photon

आजकल काम में लिए जाने वाले फॉस्फर की conversion efficiency 20% तक होती है,अतः इनसे बनी स्क्रीन की स्पीड अधिक होती है | 

Screen Efficiency : 

किसी फॉस्फर के द्वारा उत्सर्जित लाइट का स्क्रीन से निकलकर फिल्म को एक्सपोज़ करने की क्षमता screen efficiency कहलाती है | एक typical screen में उत्पन्न लाइट फोटोन के आधे ही फिल्म तक पहुंच पाते है, बाकि स्क्रीन में अवशोषित हो जाते है | ऊपर दिए गए प्रश्न में 850 लाइट फोटोन में  से आधे ही X-ray film तक पहुंच पाते है | 

अतः एकसमान ऊर्जा के 1000 X-ray photon से X-ray film को direct expose करने पर 50 latent image center बनते है, तथा film-screen system लेने पर 1700 latent image center बनते है | इस प्रकार intensifying screen में लगभग 34 गुना ज्यादा latent image center बनते है | अतः केवल film से समान मात्रा में latent image center बनाने के लिये  34 गुना ज्यादा exposure या mAs की आवश्यकता होती है | अतः intensifying screen के उपयोग से patient exposure को बहुत अधिक मात्रा में घटाया जा सकता है | 

Intensification Factor

 किसी intensifying screen का intensification factor उसके द्वारा एक्सपोज़र में की गई कमी को बताता है | अतः किसी x-ray film पर intensifying screen के उपयोग तथा बिना उपयोग के एकसमान density उत्पन्न करने के लिये आवश्यक एक्सपोज़र का अनुपात intensification factor कहलाता है | 

    Intensification Factor = 

                Exposure required when screen are not used / Exposure required with screen

Calcium tungstate के लिए kVp के साथ-साथ intensification factor बढ़ता है | 

K-absorption edge of Ag and Br in film emulsion

                                    Ag - 26KeV

                                    Br - 13KeV

K-absorption edge of W is 

                                    W - 69.5KeV

अतः low KVp x-rays का photoelectric absorption film में अधिक होता है, क्योकि Ag व Br का low K-absorption edge होता है | जबकि screen photoelectric effect के कारण high kVp Xrays ज्यादा अवशोषित होती है, क्योकि tungsten का K-edge अधिक होता है |  

इसी कारण से -

• एक ऐसी filtered x-ray beam जिसमे low kVp X-rays कम हो (Heavily filtered X-ray beam) के लिए स्क्रीन का intensification factor अधिक होता है | 
• Thick body part जैसे की lumbar spine की radiography के दौरान intensifying screen ज्यादा fast होती है, क्योकि thick body part ज्यादा low kVp X-rays को हटा देता है | 

Screen -film system पर X-ray beam डालने पर लगभग 3-4% x-ray photon, direct x-ray film के द्वारा अवशोषित हो जाते है | इस direct action से बहुत कम latent image center बनते है जिन्हे ignore किया जा सकता है | 

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       Calcium tungstate के द्वारा spectrum के blue region की लाइट का उत्सर्जन किया जाता है |  इस उत्सर्जित लाइट की तरंगदैर्ध्य 3500Å- 5800Å (350-580nm) तथा peak wavelengh 4300Å (430nm) होती है | यह रेंज आँखों को vilot color के रूप में दिखाई देती है | यधपि मानव की आँखे इस wavelength के प्रति संवेदनशील नहीं होती है, लेकिन X-ray film emulsion इस wavelength range के प्रति अधिकतम संवेदनशीलता (maximun sensitivity)  दर्शाता है  |

इस चित्र से स्पष्ट है की intensifying screen के द्वारा उत्सर्जित  प्रकाश के प्रति film की sensitivity अधिकतम होती है | अतः film maximum photographic effect प्रदर्शित करती है | 

 X-ray Film red light के प्रति संवेदनशीलता (photosensitivity) प्रदर्शित नहीं करती है, अतः red light को darkroom में उपयोग में लाया जाता है  | 

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Film emulsions, heat, humidity तथा कुछ केमिकल के प्रति sensitive होता है | इसलिए unexposed xray film storage के लिए कुछ विशेष सावधानियां रखी जाती है | 

एक्सरे फिल्म का स्टोरेज मेटल बॉक्स या जमीन से दो फुट ऊपर अलमारी की शेल्व्ज़ या double wall के कैबिनेट जिसके बाहरी दिवार में हवा प्रवाहित होती हो, में होनी चाहिये | 

एक्सरे फिल्म को एक ठन्डे (idle temperature 55° F), सूखे (relative  humidity  below  60  percent) स्थान पर रखा जाता है |

एक्सरे फिल्म Gases (जैसे- formaldehyde, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, ammonia, illuminating gas, engine exhaust) तथा vapors (from solvents, mothballs, cleaners, turpentine, mildew and fungus preventives, and mercury) आदि के प्रति सेंसिटिव होती है | ये इमल्शन की सेंसिटिविटी को परिवर्तित कर देते है | अतः एक्सरे फिल्म को इनसे दूर रखा जाना चाहिए | 

अगर फिल्म को 6 महीने से ज्यादा समय तक स्टोर किया जाता है तो इन्हे फ्रीज (-18° C से -23°C )  किया जा सकता है लेकिन इन्हे काम में लेने से पहले इन्हे धीरे धीरे सामान्य तापमान तक  लाया जाता है | जिससे इमल्शन की परतो के रोल होने को रोक देता है |

एक्सरे फिल्म cosmic radiaiton के प्रति सेंसिटिव होती है ये कॉस्मिक रेडिएशन हर जगह पायी जाती है  | ये कॉस्मिक रेडिएशन एक्सरे फिल्म पर fog उत्पन्न करता है | फिल्म फोग कई कारण से हो सकता है जिनमे स्कैटर रेडिएशन, रेडियोग्राफ का लाइट से एक्सपोज़ होना तथा एक्सपोज़र से पहले फिल्म का रेडिएशन से एक्सपोज़ होना शामिल है |  अतः एक्सरे फिल्म को इस natural background radiation से दूर रखा जाता है |

जिस कमरे में एक्सरे फिल्म का स्टोरेज होता है वह कमरा रेडिओग्राफी रूम से दूर होना चाहिए | 

फिल्म इमल्शन प्रेशर के प्रति भी सेंसिटिव होता है अतः फिल्म स्टोरेज के लिए एक्सरे फिल्म के डिब्बों को एक के ऊपर एक नहीं रखा जाना चाहिए बल्कि बुकसेल्फ में बुक की तरह खड़ा रखा जाना चाहिए | 

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