<Desc/Clms Page number 1>
Beeldversterkerbuis.
De uitvinding heeft betrekking op een beeldversterkerbuis voorzien van een ingangssectie met een conversiescherm en een fotokathode om een beelddragende elektronenbundel te vormen, van een uitgangssectie met een fosforlaag om uit de beelddragende elektronenbundel een lichtbeeld af te leiden, en van een elektronenoptische systeem met een elektronen-optische as, omvattende de fotokathode, een anode met een cilinder-symmetrische mantel en de uitgangssectie.
Een dergelijke beeldversterkerbuis is bekend uit de Europese Octrooiaanvrage EP 201123.
In de genoemde Octrooiaanvrage wordt een röntgenbeeldversterkerbuis beschreven. Doordat een beelddragende röntgenbundel op de ingangssectie invalt wordt op de ingangssectie een röntgenbeeld gevormd en wordt in het conversiescherm lokaal röntgenstraling omgezet in licht met een golflengte in een gebied van golflengten waarvoor de fotokathode gevoelig is. De lokale intensiteiten van het licht dat door het conversiescherm wordt gevormd stemmen overeen met de lokale intensiteiten van het röntgenbeeld. Licht dat door omzetting uit röntgenstraling door het conversiescherm gevormd wordt, wordt door de fotokathode omgezet in een beelddragende elektronenbundel.
Met het elektronen-optische systeem wordt het röntgenbeeld op het conversieschenn door de beelddragende elektronenbundel op de fosforlaag overgebracht en daarop verkleind en met vergrote helderheid afgebeeld. Door de fosforlaag wordt uit het elektronenbeeld een lichtbeeld gevormd met een golflengte waarvoor bijvoorbeeld een videocamera gevoelig is.
Om de beelddragende elektronenbundel op de fosforlaag te richten omvat het elektronen-optische systeem van de bekende beeldversterkerbuis een anode met een cilinder-symmetrische mantel. De mantelwand van die anode is nagenoeg evenwijdig aan de richting van de elektronen-optische as van het elektronen-optische systeem. Van die beelddragende elektronenbundel zullen er elektronen weerkaatsen aan de naar de
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
elektronen-optische as toegekeerde zijnde van de mantelwand en na weerkaatsing de fosforlaag bereiken. De gereflecteerde elektronen wekken in de fosforlaag licht op dat verstorend werkt op het lichtbeeld dat in de fosforlaag uit de beelddragende elektronenbundel wordt gevormd.
Het is onder meer een doel van de uitvinding te voorzien in een beeldversterkerbuis waarin wordt tegengegaan dat aan de anode weerkaatste elektronen het lichtbeeld dat op het uitgangsvenster wordt gevormd verstoren.
Daartoe heeft een beeldversterkerbuis volgens de uitvinding als kenmerk dat een naar de elektronen-optische as toegekeerde mantelwand van de cilinder-symmetriche mantel van de anode voorzien is van een elektronenonderschepping voorzien van ten minste één ringvormig oppervlak dwars op de elektronen-optische as.
Invallende straling, bijvoorbeeld röntgenstraling, wordt door het conversiescherm omgezet in straling met een golflengte waarvoor de fotokathode gevoelig is.
Door de fotokathode wordt een beelddragende elektronenbundel uitgezonden naar de fosforlaag van de uitgangssectie, met het elektronen-optische systeem op de fosforlaag afgebeeld en door de fosforlaag wordt een licht-optisch beeld uit de op de fosforlaag invallende elektronenbundel gevormd.
De cilinder-symmetrische anode is bijvoorbeeld uitgevoerd als een cilindermantel waarvan de wanden evenwijdig aan de elektron-optische as zijn, of als een conische mantel waarvan de wanden een zeer scherpe hoek met de elektronenoptische as maken. Het ringvormig oppervlak staat dwars op met de elektronen-optische as en de mantelwand van de anode is evenwijdig aan, of maakt een zeer scherpe hoek met de elektronen-optische as, dus steekt het ringvormig oppervlak dwars op de mantelwand uit. De longitudinale as van de cilinder-symmetrische anode valt samen met de elektronen-optische as. Het ringvormig oppervlak maakt bij voorkeur een hoek met de elektronen-optische as die in een omgeving van een rechte hoek ligt. Elektronen in de beelddragende elektronen bundel die op de mantelwand af bewegen worden door dat ringvormig oppervlak onderschept voordat zij de mantelwand bereiken.
Het zijn vooral elektronen die bewegen langs banen van de beelddragende elektronenbundel die bij het passeren van de cilinder-symmetriche anode het verst verwijderd zijn van de elektronenoptische as die in de richting van de mantelwand bewegen en niet rechtstreeks in de
<Desc/Clms Page number 3>
richting van de fosforlaag. De elektronen die door het ringvormig oppervlak onderschept worden kunnen ofwel door het ringvormig oppervlak worden geabsorbeerd of door het ringvormig oppervlak in een richting worden gekaatst die niet naar de fosforlaag gericht is. Doordat elektronen door het ringvormig oppervlak worden onderschept wordt vermeden dat die elektronen via de mantelwand naar de fosforlaag gekaatst worden en derhalve wordt vermeden dat die elektronen de fosforlaag bereiken en worden beeldverstoringen door aan de mantelwand gereflecteerde elektronen vermeden.
Een verdere voorkeursuitvoering van een beeldversterkerbuis volgens de uitvinding heeft als kenmerk dat de elektronen-onderschepping met een zaagtandvormige doorsnede heeft.
Door de elektronenonderschepping met zaagtandvormige doorsnede worden aan de steile flanken van de zaagtand van de elektronenonderschepping van de cilinder-symmetrische anode een veelvoud van ringvormige oppervlakken gevormd die aan de mantelwand weerkaatste elektronen onderscheppen en daardoor beletten dat die elektronen de fosforlaag bereiken. Aldus wordt vermeden dat zulke elektronen beeldverstoringen in het licht-optische beeld op het uitgangsvenster veroorzaken.
Een verdere voorkeursuitvoering van een beeldversterkerbuis volgens de uitvinding heeft als kenmerk dat de elektronen-onderschepping is voorzien van een veelvoud van ringvormige uitsteeksels.
Door de elektronenonderschepping met een veelvoud van ringvormige uitsteeksels worden aan de elektronenonderschepping van de cilinder-symmetrische anode een veelvoud van ringvormige oppervlakken gevormd die aan de mantelwand weerkaatste elektronen onderscheppen en daardoor beletten dat die elektronen de fosforlaag bereiken. Aldus wordt vermeden dat zulke elektronen beeldverstoringen in het licht-optische beeld op het uitgangsvenster veroorzaken.
De uitvinding wordt verder toegelicht aan de hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden en de bijgevoegde tekeningen waarvan
Figuur 1 een doorsnede van een beeldversterkerbuis volgens de uitvinding toont,
Figuur 2a een doorsnede van een cilinder-symmetrische anode van een
<Desc/Clms Page number 4>
beeldversterkerbuis volgens de uitvinding voorzien van een elektronenonderschepping met een zaagtandvormige doorsnede, en
Figuur 2b een doorsnede van een cilinder-symmetrische anode van een beeldversterkerbuis volgens de uitvinding voorzien van een elektronenonderschepping met veelvoud van ringvormige uitsteeksels toont.
Figuur l toont een doorsnede van een beeldversterkerbuis volgens de uitvinding. De beeldversterkerbuis omvat een ingangssectie 1 voorzien van een metaalfolie 2 als drager van een conversiescherm 3 waarop een fotokathode 4 is aangebracht. Om te voorzien in een beeldversterkerbuis die dienst doet als röntgenbeeldversterker, bevat het conversiescherm bij voorkeur CsI dat met Na is gedoteerd, is de metaalfolie een aluminiumfolie en is de fotokathode gevormd uit antimoon dat met een alkalimetaal is gedoteerd. De beeldversterkerbuis omvat voorts een uitgangssectie 13 met een uitgangsvenster 5 waarop aan de naar het inwendige van de buis toegekeerde zijde een fosforlaag 6 is aangebracht. De uitgangssectie is verder voorzien van een eindanode 14.
Een elektronen-optisch systeem wordt gevormd door de fotokathode 4, een cilinder-symmetrische anode 7, een ringvormige elektrode 8 en eindanode 14 die deel uitmaakt van de uitgangssectie 13. Al deze onderdelen zijn opgenomen in een vacuümomhulling die gevormd wordt uit een cilindrisch omhulsel 9, een ingangsvenster 10 en het uitgangsvenster 5. Beelddragende röntgenstraling die invalt op het ingangssectie 1 vormt een röntgenbeeld op het conversiescherm. Door het CsI : Na wordt röntgenstraling omgezet in voornamelijk blauw en ultraviolet licht met een golflengte waarvoor het fotokathode-materiaal gevoelig is. Het door de conversiescherm naar de fotokathode gezonden licht wordt door de fotokathode omgezet in elektronen. Aan de fotokathode wordt een negatieve spanning aangelegd.
Aan de cilinder-symmetrische anode 7 wordt een positieve hoogspanning aangelegd zodat door het elektronen-optische systeem een beelddragende elektronenbundel 12 van de fotokathode in de richting van het uitgangsvenster wordt geleid. Elektronen van de beelddragende elektronenbundel treffen de fosforlaag 6 die het door de elektronenbundel gedragen beeld omzet in een lichtoptisch beeld op het uitgangsvenster. Het elektronen-optische systeem omvat een hulpanode 15 waarvan de potentiaal instelbaar is. Het elektronen-optische systeem omvat verder een ringvormige elektrode 8 die functioneert als correctie-ring.
De ringvormige elektrode 8
<Desc/Clms Page number 5>
wordt op de elektrische potentiaal van de vacuümomhulling, dat is bij voorkeur op aardpotentiaal, gehouden en dient om het verloop van de elektrische equipotentiaalvlak- ken zo te bemvloeden dat beeldfouten en beeldverstoring in de elektronen-optische afbeelding door elektronen-optische systeem zoveel mogelijk worden vermeden.
De cilindrische anode 7 heeft een naar de elektronen-optische as 11 toegekeerde mantelwand 20 die voornamelijk evenwijdig aan die elektronen-optische as loopt. De mantelwand 20 van de cilinder-symmetrische anode 7 is voorzien van een elektronenonderschepping 21 met een wigvormige doorsnede. De elektronenonderschepping 21 heeft een ringvormig oppervlak 22 dat zich dwars, d. w. z. in wezen loodrecht, op de mantelwand 20 uitstrekt in de richting van de elektronen-optische as 11. Door de cilindrische anode te voorzien van een elektronenonderschepping wordt bereikt dat elektronen die van de fotokathode in de richting van de cilinder-symmetrische anode 7 bewegen en die aan de mantelwand 20 worden weerkaatst in de richting van de fosforlaag 6, door het ringvormig oppervlak 22 worden onderschept en daardoor de fosforlaag niet bereiken.
Bijvoorbeeld worden elektronen die langs een baan 23 bewegen aan de mantelwand 20 weerkaatst in een naar de fosforlaag gewende richting, maar vervolgens aan het ringvormige oppervlak 22 weerkaatst en daardoor afgeleid in een zodanige richting dat de betreffende elektronen de fosforlaag 6 niet bereiken. Elektronen die bijvoorbeeld langs een andere baan 24 bewegen worden ook aan de mantelwand weerkaatst in een naar de fosforlaag gewende richting, maar worden aan het ringvormige oppervlak geabsorbeerd en bereiken niet de fosforlaag 6. Het zijn vooral elektronen die bewegen langs banen zoals bijvoorbeeld de baan 23 en de baan 24 van de beelddragende elektronenbundel die bij de passage het meest verwijderd zijn van de elektronenoptische as die in de richting van de mantelwand bewegen en niet rechtstreeks in de richting van de fosforlaag.
De elektronenonderschepping verzorgt dat elektronen die aan de mantelwand 20 worden weerkaatst niet via weerkaatsing de fosforlaag bereiken en daardoor wordt bereikt dat beeldverstonngen in het lichtoptische beeld op het uitgangsvenster door zulke elektronen worden vermeden.
Figuur 2a toont een doorsnede van een cilinder-symmetrische anode 7 van een beeldversterkerbuis volgens de uitvinding voorzien van een veelvoud van ringvormige oppervlakken. De cilinder-symmetrische anode is aan de mantelwand 20 die naar de elektronen-optische as 11 toegekeerd is een elektronenonderschepping 21 met een zaagtandvormige doorsnede. Daardoor worden aan de elektronenonderschepping volgens
<Desc/Clms Page number 6>
figuur 2a een veelvoud van ringvormige oppervlakken 311-4 gevormd die zieh dwars op de mantelwand 20 uitstrekken en aan de mantelwand 20 weerkaatste elektronen onderscheppen en daardoor beletten dat die elektronen de fosforlaag 6 bereiken.
Met name treedt effectieve elektronenonderschepping op wanneer het ringvormig oppervlak vanaf de mantelwand uitsteekt en naar de fotokathode gericht is en een hoek maakt met de elektronen-optische as die ten minste de openingshoek a van de divergerende elektronenbundel bedraagt. Effectieve elektronenonderschepping wordt ook bereikt wanneer het ringvormig oppervlak loodrecht op de elektronen-optische as staat.
De effectiviteit van de elektronenonderschepping neemt af wanneer het ringvormig oppervlak een scherpe hoek maakt met de elektronen-optische as, maar naar de fosforlaag gericht is ; in het geval dat het ringvormig oppervlak naar de fosforlaag gericht is wordt aanzienlijke, maar niet optimale elektronenonderschepping bereikt wanneer de hoek die het ringvormig oppervlak met de elektronen-optische as maakt groter is dan een drempelwaarde welke bepaald wordt door de mate van elektronenonderschepping die vereist is voor de gewenste mate van onderdrukking van beeldverstoringen door aan de mantelwand van de cilinder-symmetrische anode weerkaatste elektronen.
Figuur 2b toont een doorsnede van een cilinder-symmetrische anode 7 van een beeldversterkerbuis volgens de uitvinding voorzien van een veelvoud van ringvormige oppervlakken. De cilinder-symmetrische anode is aan de mantelwand 20 die naar de elektronen-optische as 11 toegekeerd is een elektronenonderschepping 21 met een veelvoud van ringvormige uitsteeksels 321-4. Daardoor worden aan de elektronenonderschepping volgens figuur 2a een veelvoud van ringvormige oppervlakken 331-4 gevormd die zieh dwars op de mantelwand 20 uitstrekken en aan de mantelwand 20 weerkaatste elektronen onderscheppen en daardoor beletten dat die elektronen de fosforlaag 6 bereiken.
<Desc / Clms Page number 1>
Image intensifier tube.
The invention relates to an image intensifier tube comprising an input section with a conversion screen and a photocathode to form an image-carrying electron beam, an output section with a phosphor layer for deriving a light image from the image-carrying electron beam, and an electron-optical system with an electron beam. optical axis comprising the photocathode, an anode with a cylindrical-symmetrical jacket and the exit section.
Such an image intensifier tube is known from European Patent Application EP 201123.
In said patent application, an X-ray image intensifier tube is described. Since an image-carrying X-ray beam incident on the input section, an X-ray image is formed on the input section and local X-rays are converted in the conversion screen into light of a wavelength in a range of wavelengths to which the photocathode is sensitive. The local intensities of the light generated by the conversion screen correspond to the local intensities of the X-ray image. Light formed by the conversion screen by X-ray conversion is converted by the photocathode into an image-carrying electron beam.
With the electron-optical system, the X-ray image on the conversion screen is transferred by the image-carrying electron beam to the phosphor layer and is then reduced and imaged with increased brightness. The phosphor layer forms a light image of the electron image with a wavelength to which, for example, a video camera is sensitive.
In order to direct the image-carrying electron beam to the phosphor layer, the electron-optical system of the known image intensifier tube comprises an anode with a cylinder-symmetrical jacket. The mantle wall of that anode is substantially parallel to the direction of the electron-optical axis of the electron-optical system. Electrons will reflect from that image-bearing electron beam to the
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
electron-optical axis facing the mantle wall and reaching the phosphor layer after reflection. The reflected electrons generate light in the phosphor layer which disturbs the light image that is formed in the phosphor layer from the image-carrying electron beam.
It is an object of the invention, inter alia, to provide an image intensifier tube in which electrons reflected at the anode are prevented from disturbing the light image formed on the output window.
To this end, an image intensifier tube according to the invention has the feature that a jacket wall of the cylinder-symmetrical jacket of the anode facing the electron-optical axis is provided with an electron interception provided with at least one annular surface transverse to the electron-optical axis.
Incident radiation, for example X-rays, is converted by the conversion screen into radiation of a wavelength to which the photocathode is sensitive.
By the photocathode, an image-carrying electron beam is emitted to the phosphor layer of the output section, the electron-optical system is imaged on the phosphor layer, and a light-optical image is formed from the electron beam incident on the phosphor layer by the phosphor layer.
The cylindrical-symmetrical anode is, for example, designed as a cylinder jacket whose walls are parallel to the electron-optical axis, or as a conical jacket whose walls form a very acute angle with the electron-optical axis. The annular surface is transverse to the electron-optical axis and the anode jacket wall is parallel to or at a very sharp angle to the electron-optical axis, so the annular surface projects transversely to the jacket wall. The longitudinal axis of the cylindrical symmetrical anode coincides with the electron-optical axis. The annular surface preferably forms an angle with the electron-optical axis which is in a right angle environment. Electrons in the image-carrying electron beam moving towards the shell wall are intercepted by that annular surface before they reach the shell wall.
It is mainly electrons that move along orbits of the image-carrying electron beam that are furthest from the electron-optical axis when they pass the cylindrical-symmetric anode and move in the direction of the mantle wall and not directly into the
<Desc / Clms Page number 3>
direction of the phosphor layer. The electrons intercepted by the annular surface can either be absorbed by the annular surface or reflected by the annular surface in a direction not facing the phosphor layer. Because electrons are intercepted by the annular surface, these electrons are prevented from being reflected from the jacket wall to the phosphor layer, and thus those electrons are prevented from reaching the phosphor layer and image distortions by electrons reflected on the jacket wall are avoided.
A further preferred embodiment of an image intensifier tube according to the invention is characterized in that the electron interception has a sawtooth-shaped cross section.
The saw-tooth cross section electron interception creates a plurality of annular surfaces on the steep edges of the saw tooth of the electron interception of the cylindrical symmetrical anode which intercept reflected electrons on the jacket wall and thereby prevent those electrons from reaching the phosphor layer. Thus, such electrons are prevented from causing image distortions in the light-optical image on the output window.
A further preferred embodiment of an image intensifier tube according to the invention is characterized in that the electron interception is provided with a plurality of annular protrusions.
Due to the electron interception with a plurality of annular protrusions, a plurality of annular surfaces are formed on the electron interception of the cylindrical-symmetrical anode which intercept electrons reflected on the jacket wall and thereby prevent those electrons from reaching the phosphor layer. Thus, such electrons are prevented from causing image distortions in the light-optical image on the output window.
The invention is further elucidated on the basis of some exemplary embodiments and the accompanying drawings, of which
Figure 1 shows a cross-section of an image intensifier tube according to the invention,
Figure 2a shows a cross-section of a cylindrical-symmetrical anode of a
<Desc / Clms Page number 4>
image intensifier tube according to the invention provided with an electron interception with a sawtooth-shaped cross section, and
Figure 2b shows a cross-section of a cylindrical-symmetrical anode of an image intensifier tube according to the invention provided with an electron interception with a plurality of annular protrusions.
Figure 1 shows a cross section of an image intensifier tube according to the invention. The image intensifier tube comprises an input section 1 provided with a metal foil 2 as a support of a conversion screen 3 on which a photocathode 4 is arranged. Preferably, to provide an image intensifier tube serving as an X-ray image intensifier, the conversion screen contains CsI doped with Na, the metal foil is an aluminum foil, and the photocathode is formed from antimony doped with an alkali metal. The image intensifier tube further comprises an exit section 13 with an exit window 5 on which a phosphor layer 6 is applied on the side facing the interior of the tube. The output section is further provided with a terminal anode 14.
An electron optical system is formed by the photocathode 4, a cylindrical symmetrical anode 7, an annular electrode 8 and end anode 14 which is part of the output section 13. All these parts are contained in a vacuum envelope formed from a cylindrical envelope 9 , an input window 10 and the output window 5. Image-bearing X-rays incident on the input section 1 forms an X-ray image on the conversion screen. By the CsI: Na, X-rays are converted to mainly blue and ultraviolet light of a wavelength to which the photocathode material is sensitive. The light sent to the photocathode by the conversion screen is converted into electrons by the photocathode. A negative voltage is applied to the photocathode.
A positive high voltage is applied to the cylinder-symmetrical anode 7 so that an electron-carrying electron beam 12 of the photocathode is guided through the electron-optical system in the direction of the exit window. Electrons from the image-carrying electron beam strike the phosphor layer 6, which converts the image carried by the electron beam into a light-optical image on the output window. The electron-optical system comprises an auxiliary anode 15, the potential of which is adjustable. The electron-optical system further comprises an annular electrode 8 which functions as a correction ring.
The annular electrode 8
<Desc / Clms Page number 5>
is kept on the electrical potential of the vacuum envelope, that is, preferably on earth potential, and serves to influence the course of the electrical equipotential planes in such a way that image errors and image distortion in the electron-optical image by electron-optical system are avoided as much as possible .
The cylindrical anode 7 has a sheath wall 20 facing the electron-optical axis 11, which extends mainly parallel to that electron-optical axis. The jacket wall 20 of the cylindrical-symmetrical anode 7 is provided with an electron interception 21 with a wedge-shaped section. The electron interception 21 has an annular surface 22 extending transversely, d. w. z. substantially perpendicular to the mantle wall 20 in the direction of the electron-optical axis 11. Providing the cylindrical anode with an electron interception achieves that electrons moving from the photocathode in the direction of the cylindrical anode 7 and which are reflected on the jacket wall 20 in the direction of the phosphor layer 6, are intercepted by the annular surface 22 and therefore do not reach the phosphor layer.
For example, electrons moving along a path 23 are reflected off the shell wall 20 in a direction facing the phosphor layer, but are then reflected off the annular surface 22 and thereby diverted in such a direction that the electrons in question do not reach the phosphor layer 6. For example, electrons moving along another trajectory 24 are also reflected off the mantle wall in a direction facing the phosphor layer, but are absorbed at the annular surface and do not reach the phosphor layer 6. These are mainly electrons moving along trajectories such as, for example, the trajectory 23 and the path 24 of the image-carrying electron beam which is most distant from the electron-optical axis in the passage moving in the direction of the mantle wall and not directly in the direction of the phosphor layer.
The electron interception ensures that electrons reflected on the shell wall 20 do not reach the phosphor layer via reflection, thereby achieving image obstructions in the light-optical image on the output window by such electrons.
Figure 2a shows a cross-section of a cylinder-symmetrical anode 7 of an image intensifier tube according to the invention provided with a plurality of annular surfaces. The cylindrical-symmetrical anode has an electron interception 21 with a sawtooth-shaped cross section on the jacket wall 20 which faces the electron-optical axis 11. As a result, the electron interception is determined by
<Desc / Clms Page number 6>
Figure 2a formed a plurality of annular surfaces 311-4 which extend transversely to the shell wall 20 and intercept electrons reflected from the shell wall 20 and thereby prevent those electrons from reaching the phosphor layer 6.
Specifically, effective electron interception occurs when the annular surface protrudes from the mantle wall and faces the photocathode and makes an angle with the electron-optical axis that is at least the aperture angle α of the diverging electron beam. Effective electron interception is also achieved when the annular surface is perpendicular to the electron-optical axis.
The effectiveness of the electron interception decreases when the annular surface makes an acute angle to the electron-optical axis, but faces the phosphor layer; in the case where the annular surface faces the phosphor layer, significant but not optimal electron interception is achieved when the angle of the annular surface with the electron-optical axis is greater than a threshold determined by the degree of electron interception required for the desired degree of suppression of image distortions by electrons reflected on the shell wall of the cylindrical symmetrical anode.
Figure 2b shows a cross-section of a cylinder-symmetrical anode 7 of an image intensifier tube according to the invention provided with a plurality of annular surfaces. The cylindrical-symmetrical anode has an electron interception 21 with a plurality of annular protrusions 321-4 on the jacket wall 20 facing the electron-optical axis 11. As a result, a plurality of annular surfaces 331-4 are formed on the electron interception according to Figure 2a, which extend transversely to the jacket wall 20 and intercept electrons reflected on the jacket wall 20, thereby preventing those electrons from reaching the phosphor layer 6.