CN1099275C - X射线影像增强器及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种X射线影像增强器，属于X射线诊断技术领域，它是在转换屏表面制有相同材料的表面层，抛光处理后将光电阴极制于其上，在管壳内的聚焦电极和阳极朝向衬底的表面制有轻金属镀膜，并在陶瓷管壳内壁制有二氧化铬涂层。本发明能提高转换系数、对比度及分辨率，有结构简单、制作容易、成本低、成品率高的优点，使增强器的综合性能指标得到改善，适用于各种X射线诊断仪，应用在无损检测、工业、医疗、海关、公安等方面。
Description
本发明是对X射线影像增强器内部结构的改进，属于X射线诊断技术领域。
X射线影像增强器包括有转换屏、光电阴极、电子光学聚焦系统和荧光屏等组件。转换屏将入射的X射线转换为可见光，该可见光照射光电阴极发射出光电子，光电子经电子光学系统聚焦并加速轰击荧光屏，从而将X射线透视图像转换为可见光图像。现已知的X射线像增强器的结构形式有许多种，从转换系数、分辨率和对比度的性能指标看，有些难以满足实用要求，有此虽然能达到使用要求，但其结构复杂、制作工艺要求严格、成品率低，从而使其成本提高，因此人们开始对提高增强器的综合性能指标着手研究。例如日本专利特开昭62-43046，特开昭59-121733，欧洲专利92202974.9，美国专利4712011以及我国专利9310412.4，这些方案在提高X射线影像增强器的技术性能和降低生产成本方面，采取了不少措施，有些采取加厚CsI(Na)转换屏厚度，同时在转换屏CsI(Na)中引入光吸收物质，以便在提高转换系数和改善对比度的同时，改善分辨率，由于在CsI(Na)晶体层中无论以何种方式引入光吸收物质都会降低转换系数，而且给制造工艺带来更多的困难，还有的采用双层转换屏和复杂的蒸镀技术，这种方式虽然能够使分辨率得到一定提高，但又使其制造工艺复杂化、成品率较低、生产周期更长，而且使用设备也更多，造成制作成本增加。
本发明的目的在于提出一种能够提高转换系数、改善对比度、分辨率高的X射线影像增强器，其具有结构简单、制作容易、成本低、成品率高的优点。
本发明的解决技术方案是这样实现的：所设计的X射线影像增强器的结构为，在金属管壳前端设置有阴极组件，阴极组件前面设有保护窗，金属管壳后端连接有陶瓷管壳，陶瓷管壳的末端设置有可伐盘，可伐盘中设置带有保护玻璃的荧光屏，在整个壳体内设置有由光电阴极、第一、第二聚焦电极，变倍电极和阳极构成的电子聚焦系统，其等位面成同心球分布，所述的阴极组件是在球面Al衬底上设置有CsI(Na)转换屏，在转换屏表面制作光电阴极，本发明的技术特征为，在所述CsI(Na)转换屏与光电阴极之间制作有与转换屏CsI(Na)材料相同的蒸镀表面层，在第一、第二聚焦电极和阳极朝向衬底的表面上制作有轻金属镀膜层，在陶瓷管壳内壁涂刷有二氧化铬涂层。
本发明的特征还有，在转换屏制作前，先将Al衬底表面进行化学砂化处理，再进行CsI(Na)柱状晶体生长，并在晶体层表面蒸镀一层CsI(Na)表面层形成转换屏，在制作光电阴极前对表面层进行抛光处理，再将光电阴极制作在表面层上。所述的轻金属镀膜层可选用铝、铍、钛为材料，其厚度小于500μm。
研究表明，Al衬底的表面态好坏，不仅影响CsI(Na)转换屏在衬底表面的附着力和增强器输出图像的结构噪声，而且严重影响CsI(Na)晶柱层生长的质量，从而使增强器输出图像的分辨率降低，由于本发明采用先将Al衬底表面进行化学砂化处理，再进行CsI(Na)柱状晶体生长的方法，使CsI(Na)转换屏具有好的附着力，小的结构噪声和高质量的柱状晶体。另外在制作光电阴极前，先需对转换屏表面抛光处理，即使Al衬底具有良好的表面态，并使用很好的CsI(Na)柱状晶体生长工艺，但经抛光处理后，CsI(Na)转换屏的对比转递特性有严重恶化现象，而本发明在CsI(Na)柱状晶体层上再蒸镀一层CsI(Na)表面层，当再对这一表面层进行抛光处理时，则整个CsI(Na)转换屏的对比传递特征只有轻度恶化，从而由于未在CsI(Na)中引入光吸收物质使该晶体层在厚度为300μm时可提供高的转换系数，而且其表面层的设置使得其分辨率获得了大幅度的改进。本发明由于用对光电阴极无毒害的软物质来抛光处理CsI(Na)表面层，使其表面光滑而洁净，为制作光电阴极提供了良好的衬底，从而使制作在CsI(Na)表面的光电阴极具有小的横向面电阻率，而使电子得以及时地补充。
透过CsI(Na)转换屏的X射线投射到增强器的内电极上时，将产生X射线的背向散射，而背向散射的X射线再度照射到CsI(Na)层上时，将使输出图像对比度变坏。另外CsI(Na)在受到X射线照射后所发出的可见光透过光电阴极也照射到增强器内电极上，内电极所产生的发射光再度照射到光电阴极上也会使输出图像对比度变坏。根据理论模拟结果背向散射的X射线谱分布取决于内电极材料的特征谱，例如采用不锈钢材料做内电极，大部分背向散射X射线处于6-7Kev的光谱范围内。本发明采用在第一聚焦电极、第二聚焦电极、阳极上附加制有轻金属镀膜层，在陶瓷管壳内壁制有二氧化铬涂层，这样既可大幅度减小X射线的背向散射，一般可减小50％-70％，又可更多地减小可见光反射，从而较好地解决以上3问题，增强了输出图像的对比度。
附图1为本发明所设计的X射线影像增强器的结构示意图，附图2为图1中阴极组件的局部放大图，在图中，1为金属管壳(其内壁制有第一聚焦电极)，2为陶瓷管壳，3为阴极组件，4为保护窗，5为第二聚焦电极，6为变倍电极，7为阳极，8为带有保护玻璃的荧光屏，9为可伐盘，10为轻金属镀膜层，11为二氧化铬涂层，12为球状A1衬底，13为转换屏(CsI(Na)柱状晶体层)，14为CsI(Na)表面层，15为光电阴极。
下面结合附图对本发明所设计的X射线影像增强器作进一步的详细说明：
参见图1和图2，所设计的X射线影像增强器的结构为：在金属管壳1前端设置有阴极组件3，阴极组件3前面设有保护窗4，金属管壳1后端连有陶瓷管壳2，陶瓷管壳2的末端设置有可伐盘9，可伐盘9中设置带有保护玻璃的荧光屏8，在整个壳体内设置有光电阴极3，第一、第二聚焦电极5，变倍电极6及阳极7组成的电子聚焦系统，其等位面成同心球分布，所述的阴极组件是在球面Al衬底12上设置CsI(Na)转换屏13，在转换屏13CsI(Na)柱状晶体层表面制作有CsI(Na)蒸镀表面层14，并将表面层用脱脂纱布进行抛光处理，再在其上制作光电阴极15，而且在第一聚焦电极，第二聚焦电极5和阳极7朝向衬底12的表面制有轻金属镀膜层10，在陶瓷管壳2内壁涂刷有二氧化铬涂层11。
在制作时，先将Al衬底12表面进行化学砂化处理再进行CsI(Na)柱状晶体生长，此技术为已有技术，是本领域技术人员能够完成的，所以不再赘述。另外上述的轻金属镀膜层可选用铝、或铍、或钛为材料，厚度小于500μm。
按本发明所制作的X射线影像增强器的样机进行测试，其转换系数优于250Nt/mR/s，分辨率可达50Lp/cm，对比度为30∶1，边缘畸变小于3％，变倍范围在0.1～0.2之间。
综上所述，由于采用了以上措施，使本发明的结构简单、制作容易、成品率增高、而且造价大大降低。
Claims (3)
1.一种X射线影像增强器，是在金属管壳(1)前端设置有阴极组件(3)，阴极组件(3)前面设置有保护窗(4)，金属管壳(1)后端连有陶瓷管壳(2)，陶瓷管壳(2)的末端设置有可伐盘(9)，可伐盘(9)中设置带有保护玻璃的荧光屏(8)，在整个壳体内设置有由光电阴极(15)、第一聚焦电极、第二聚焦电极(5)、变倍电极(6)和阳极(7)构成的电子聚焦系统，其等位面成同心球分布，所述的阴极组件(3)是在球面Al衬底(12)上设置有CsI(Na)转换屏(13)，在转换屏(13)表面制作有光电阴极，其特征在于：所述的CsI(Na)转换屏(13)与光电阴极(15)之间制有与转换屏(13)CsI(Na)材料相同的蒸镀表面层(14)，在第一聚焦电极、第二聚焦电极(5)和阳极(7)朝向衬底(12)的表面制作有轻金属镀膜层(10)，在陶瓷管壳(2)内壁涂刷有二氧化铬涂层(11)。
2.根据权利要求1所述的X射线影像增强器的制作方法，其特征在于，在转换屏(13)制作前，先将Al衬底(12)表面进行化学砂化处理，在进行CsI(Na)柱状晶体生长，并在CsI(Na)晶体层表面蒸镀CsI(Na)表面层(14)形成转换屏(13)，在制作光电阴极(15)前对表面层(14)进行抛光处理，再将光电阴极(15)制作于表面层(14)上。
3.根据权利要求2所述的X射线影像增强器的制作方法，其特征在于，所述的轻金属镀膜层(10)可选用铝、铍、钛为材料，其厚度小于500μm。
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