BE1007286A3

BE1007286A3 - Röntgenbeeldversterkerbuis.

Info

Publication number: BE1007286A3
Application number: BE9300721A
Authority: BE
Inventors: Aller Gerardus Van
Original assignee: Philips Electronics Nv
Priority date: 1993-07-13
Filing date: 1993-07-13
Publication date: 1995-05-09
Also published as: EP0634776B1; DE69402367T2; EP0634776A1; JPH0778579A; DE69402367D1; US5466924A

Abstract

In een proximity beeldversterkerbuis die voorzien is van een halfgeleider beelddetectiematrix is een bekende maatregel om te voorkomen dat licht dat door de fosforlaag van het uitgangsscherm in de richting van de fotokathode wordt uitgezonden een bijkomende verstorende elektronenbundel tot gevolg heeft niet toepasbaar. De bekende maatregel omvat het aanbrengen van een reflecterende alumiumlaag op de fosforlaag. Bij het aanbrengen van die aluminiumlaag is het nodig het uitgangscherm aan een hoge temperatuur bloot te stellen waartegen de beelddetectiematrix niet bestand is. In een beeldversterkerbuis volgens de uitvinding wordt een fosforlaagn toegepast die licht uitzendt in een golflengtegebied waarvoor de fotokathode niet gevoelig is.

Description

Röntgenbeeldversterkerbuis
EMI1.1
De uitvinding heeft betrekking op een röntgenbeeldversterkerbuis omvattende, een gasdichte omhulling, een ingangsscherm met een conversielaag en een fotokathode, een elektronen-optisch systeem, en een uitgangsscherm met een fosforlaag en een beelddetectiematrix.

Een dergelijke röntgenbeeldversterkerbuis is bekend uit de Nederlandse Terinzagelegging NL 90 In de bekende röntgenbeeldversterkerbuis wordt een beelddragende röntgenstralenbundel door de conversielaag omgezet in licht dat op de fotokathode valt om een beelddragende elektronenbundel op te wekken. In de gasdichte omhulling is een vacuüm gevormd om verstrooiing van de elektronenbundel zoveel mogelijk tegen te gaan. De beelddragende elektronenbundel wordt door het elektronen-optisch systeem op de fosforlaag afgebeeld. In de fosforlaag wordt licht opgewekt door de daarop invallende electronenbundel die is uitgezonden door de fotokathode. Het in de fosforlaag opgewekte licht wordt door die laag in voorwaartse richting uitgezonden naar de beelddetectiematrix waar de beeldinformatie in een elektronisch beeldsignaal wordt omgezet.

Zonder tegenmaatregelen zendt de fosforlaag ook licht uit in achterwaartse richting nl. in de richting van de fotokathode. Het door de fosforlaag in achterwaartse richting uitgezonden licht dat op de fotokathode valt, wekt een bijkomende verstorende electronenbundel op. Die bijkomende verstorende electronenbundel wordt door de fosforlaag eveneens in licht omgezet dat door de beelddetectiematrix wordt gedetecteerd en een verstoring in het elektronische beeldsignaal tot gevolg heeft.

In het Amerikaanse octrooischrift US 4 140 wordt beschreven dat op de fosforlaag van een röntgenbeeldversterkerbuis een reflecterende aluminiumlaag is aangebracht. Zo'n reflecterende laag belet dat in achterwaartse richting door de fosforlaag uitgezonden licht de fotokathode bereikt. Het aanbrengen van een aluminium

reflectielaag op de fosforlaag wanneer die fosforlaag is aangebracht op en halfgeleider beelddetectiematrix, is echter niet mogelijk volgens bekende technologie. Voor het aanbrengen van zo'n aluminium reflectielaag is een processtap nodig waarbij de fosforlaag met de beelddetectiematrix aan een hoge temperatuur, met name hoger dan
EMI2.1
4000C wordt blootgesteld.

Wanneer een halfgeleider beelddetectiematrix aan een temperatuur hoger dan 2000 blootgesteld wordt heeft dat nadelige effecten voor de werking van de beelddetectiematrix.

Het is onder meer een doel van de uitvinding te voorzien in een röntgenbeeldversterkerbuis met een beelddetectiematrix waarin emissie van elektronen door de fotokathode ten gevolge van licht dat door de fosforlaag in de richting van de fotokathode wordt uitgezonden wezenlijk wordt vermeden.

Dat doel wordt bereikt in een röntgenbeeldversterkerbuis volgens de uitvinding die als kenmerk heeft dat licht dat door de fosforlaag uitgezonden wordt een golflengte heeft in een golflengtebereik van straling waarvoor de fotokathode niet wezenlijk gevoelig is.

Door een fosforlaag toe te passen die na activering door een beelddragende electronenbundel licht uitzendt met een golflengte in een gebied waarvoor de fotokathode niet wezenlijk gevoelig is wordt voorkomen dat de fotokathode een bijkomende verstorende elektronenbundel uitzendt door licht dat afkomstig is van de fosfor. Daardoor wordt ook vermeden dat de fosforlaag geactiveerd wordt door zo'n bijkomende verstorende electronenbundel en zo wordt ook vermeden dat het elektronische beeldsignaal verstoord wordt.

Een uitvoeringsvorm van een röntgenbeeldversterkerbuis volgens de uitvinding heeft als kenmerk dat de fosforlaag is samengesteld uit een fosformateriaal voor het uitzenden van licht met een golflengte van ten minste 550 nm.

Een fotokathode voor gebruik in een röntgenbeeldversterkerbuis heeft veelal een wezenlijke gevoeligheid voor licht met een golflengte in een bereik van ongeveer 300 nm tot ongeveer 500 nm, terwijl de gevoeligheid met de golflengte sterk afneemt voor golflengten groter dan 500 nm. Door een fosforlaag toe te passen met een wezenlijke gevoeligheid voor licht met een golflengte groter dan ongeveer 550 nm wordt bereikt dat wanneer door de fosforlaag uitgezonden licht de fotokathode bereikt

EMI3.1
de fotokathode nauwelijks of zelfs geen elektronen uitzendt in reactie op van de fosforlaag afkomstig licht.

Een verdere uitvoeringsvorm van een röntgenbeeldversterkerbuis volgens de uitvinding heeft als kenmerk dat het fosformateriaal is samengesteld uit yttriumoxyde dat met europium is gedoteerd.

In een fosforlaag met een gevoeligheid voor met name rood licht met een golflengte groter dan ongeveer 550 nm wordt voorzien door het fosformateriaal samen te stellen met yttrium-oxyde dat met europium is gedoteerd.

Een verdere uitvoeringsvorm van een röntgenbeeldversterkerbuis volgens de uitvinding heeft als kenmerk dat het uitgangsscherm een tussenlaag samengesteld uit indium-tin oxyde omvat.

De fosforlaag ontvangt elektronen van de fotokathode met een hoge energie. Die elektronen geven hun energie deels af aan de fosforlaag die als reactie daarop licht uitzendt. Om elektrisch opladen van de fosforlaag door de elektronen te vermijden wordt een elektrisch geleidende en voor het door de fosforlaag uitgezonden licht transparante tussenlaag aangebracht tussen de fosforlaag en een beelddetectiematrix. Die tussenlaag is bij voorkeur samengesteld uit indium-tin oxyde en is verbonden met bijvoorbeeld de omhulling van de röntgenbeeldversterkerbuis om de elektronen af te voeren.

Een verdere uitvoeringsvorm van een röntgenbeeldversterkerbuis heeft als kenmerk dat de beeldversterkerbuis van het proximity-type is waarvan de oppervlakteafmetingen van het ingangsscherm en het uitgangsscherm nagenoeg gelijk zijn.

De röntgenbeeldversterkerbuis volgens de uitvinding is bij voorkeur een beeldversterkerbuis van het proximity-type. Ben beeldversterkerbuis, die op zich bekend is uit het Amerikaanse octrooischrift US 4 140 is in wezen paneelvormig en omvat een ingangscherm en een uitgangsscherm met nagenoeg gelijke afmetingen. Zo'n proximity beeldversterkerbuis heeft een naar verhouding met andere beeldversterkerbuizen een grote openingshoek d. dat eenproximity beeldversterkerbuis gevoelig is voor röntgenstraling die onder een verhoudingsgewijs grote hoek op het ingangssscherm invalt. Verder heeft een proximity beeldversterkerbuis een uitgangsscherm met een vergelijkingsgewijs groot oppervlak.

Daardoor is zo'n beeldversterkerbuis aantrekkelijk voor toepassing met een beelddetectiematrix omdat een beelddetectiematrix een oppervlak kan hebben dat groter is dan dat van bijvoorbeeld een CCD-

proximity-typebeeldsensor.
EMI4.1

Deze en andere aspecten van de uitvinding zullen toegelicht worden aan de hand van de bijgevoegde tekening, waarvan Figuur 1 schematisch een proximity beeldversterkerbuis volgens de uitvinding toont.

Figuur 1 toont een zijaanzicht van een proximity röntgenbeeldversterkerbuis volgens de uitvinding met een ingangsvenster 1, een uitgangswanddeel 2 dat hier de functie van draagplaat heeft en dus een metalen plaat kan zijn. Het ingangsvenster en het uitgangswanddeel worden samengevoegd door een cilindervormig manteldeel 3. Met behulp van verbindingen 4 en 5 vormen het ingangsvenster 1, het uitgangswanddeel 2 en het manteldeel 3 een te evacueren omhulling 6 met een dikte van bijvoorbeeld ongeveer 5cm en een diameter van bijvoorbeeld ongeveer 40 cm. In de omhulling bevinden zich een ingangsscherm 10 met op een drager 11 een conversielaag 12 en een fotokathode 13. De drager is bijvoorbeeld uit aluminium samengesteld en de conversielaag bevat bij voorkeur CsI dat met Na of Tl is gedoteerd.

De fotokathode omvat een op de drager 11 opgedampte antimoon-laag die met alkalimetaal is gedoteerd. Op een afstand van bijvoorbeeld 0. cm van de fotokathode bevinden zieh een uitgangsscherm met een fosforlaag 14 en een halfgeleider beelddetectiematrix 15 die van de fosforlaag gescheiden is door een tussenlaag 16. Bij voorkeur kan de tussenlaag een voor licht transpante en elektrisch geleidende indiumtin-oxidelaag zijn. De beelddetectiematrix kan via doorvoeringen 20 plaatsgevoelig worden uitgelezen.

Beelddragende röntgenstraling wordt door de conversielaag 12 omgezet in beelddragend licht met een golflengte in bijvoorbeeld het bereik van 300 nm tot 500 nm. Door de fotokathode 13 wordt het beelddragend licht omgezet in een beelddragende elektronenbundel die door een elektronen-optisch systeem 21 wordt afgebeeld op de fosforlaag 14. Het op de fosforlaag afgebeelde electronenbeeld wordt omgezet in een lichtbeeld dat door de beelddetectiematrix 15 wordt omgezet in een elektronisch beeldsignaal. De op de fosforlaag invallende elektronen worden, nadat zij tot emissie

EMI5.1
van lichtquanten in de fosforlaag hebben geleid, afgevoerd door de tussenlaag 16.

Om te vermijden dat door licht dat door de fosforlaag in de richting van de fotokathode wordt uitgezonden leidt tot het uitzenden van een bijkomende verstorende elektronenbundel door de fotokathode heeft in een röntgenbeeldversterkerbuis volgens de uitvinding de fosforlaag een golflengtebereik van het door de fosforlaag uitgezonden licht dat wezenlijk verschilt van het golflengtebereik waarvoor de fotokathode gevoelig is.

Daardoor wekt licht dat door de fosforlaag is uitgezonden in de richting van de fotokathode geen wezenlijke emissie van elektronen door de fotokathode op zodat verstoring van het beeldsignaal door een bijkomende verstorende elektronenbundel wordt tegengegaan.

Een gebruikelijke fotokathode, met een antimoonlaag die met een alkalimetaal is gedoteerd, voor gebruik in een röntgenbeeldversterkerbuis is gevoelig voor licht met een golflengte tussen 300 nm en 500 nm. Door een fosforlaag toe te passen die licht opwekt met een golflengte groter dan 550 nm wordt bereikt dat door het door de fosforlaag uitgezonden licht in wezen geen elektronen uit de fotokathode worden vrijgemaakt. Door een fosforlaag toe te passen die yttrium-oxyde dat met europium is gedoteerd bevat wordt voorzien in een fosforlaag met emissie van rood licht waarvoor de fotokathode niet wezenlijk gevoelig is.

Van de beelddetectiematrix 15 zijn in de figuur geen verdere details opgenomen. Een beelddetectiematrix 16 bevat bij voorkeur een orthogonale structuur van bijvoorbeeld ongeveer 2000x2000 beeldelementen, elk met bijvoorbeeld een afmeting van 0. mm x 0. mm met een evenzogroot aantal elementen, bijvoorbeeld fotodioden aan elk waarvan een uitleesschakelaar is toegevoegd, bijvoorbeeld een dunne-film transistor. De beelddetectiematrix is verder opgebouwd met uitleeslijnen en adresseerlijnen waardoor elk beeldelement afzonderlijk beinvloedbaar is. Door de adresseerlijnen te activeren kan de beelddetectiematrix kolomsgewijs uitgelezen worden. Daartoe worden de adresseerlijnen bekrachtigd om de uitleesschakelaars in achtereenvolgende rijen gesloten en de achtereenvolgende ladingen die in fotodioden door belichting zijn gevormd kolomsgewijs aan een uitleesregister toegevoegd.

Claims

5 ä 1. 0Conclusies EMI6.1 1. Een beeldversterkerbuis omvattende, een gasdichte omhulling, een ingangsscherm met een conversielaag en een fotokathode, een elektronen-optisch systeem, en een uitgangsscherm met een fosforlaag en een beelddetectiematrix met het kenmerk dat licht dat door de fosforlaag uitgezonden wordt een golflengte heeft in een golflengtebereik van straling waarvoor de fotokathode niet wezenlijk gevoelig is.
2. Een beeldversterkerbuis volgens Conclusie 1, met het kenmerk dat de fosforlaag is samengesteld uit een fosformateriaal voor het uitzenden van licht met een golflengte van ten minste 550 nm.
3. Een beeldversterkerbuis volgens Conclusie 2, met het kenmerk dat het fosformateriaal is samengesteld uit yttrium-oxyde dat met europium is gedoteerd.
4. Een beeldversterkerbuis volgens een of meer van de voorgaande Conclusies met het kenmerk dat het uitgangsscherm een tussenlaag uit indium-tin oxyde omvat.
5. Een beeldversterkerbuis volgens een of meer van de voorgaande Conclusies, met het kenmerk dat de beeldversterkerbuis van het is waarvan de oppervlakte-afmetingen van het ingangsscherm en het uitgangsscherm nagenoeg gelijk zijn.