DE1032440B - Strahlungsempfindliche Vorrichtung, besonders fuer Roentgenbildverstaerker - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf strahlungsempfindliche Vorrichtungen, insbesondere auf Röntgenbildverstärker mit nur einer Röhre, die auf ihrem fluoreszierenden· Eingangsschirm ein einfaches Röntgenbild aufnimmt und auf ihrem Ausgangsschirm mit Ausgangsstrahlen eine Wiedergabe dieses Bildes erzeugt.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, für dieses Wiedergabebild auf dem Ausgangsschirm eine um mehrere tausendmal stärkere Helligkeit zu erzielen, wobei der Durchmesser des Ausgangsbildes ausreichend groß sein soll, um die Betrachtung durch eine große Austrittsöffnung zu ermöglichen.

Um eine Helligkeitsverstärkung in dem erwähnten Ausmaß zu erzielen, ohne daß dabei eine so starke Verkleinerung der Bildgröße auf dem Ausgangsschirm gegenüber dem Eingangsschirm eintritt, daß ein binokulares Sehen des Ausgangsbildes mit einer großen Austrittsöffnung undurchführbar wird, werden die Verstärkungseigenschaften ausgenutzt, die mit der als Photoleitfähigkeit bekannten Erscheinung zusammenhängen.

Die Erfindung geht von einer an sich bekannten Ausbildung der strahlungsempfindlichen Vorrichtung aus, bei der in einem vakuumdichten Gefäß ein Eingangsschirm und ein Ausgangsschirm angeordnet sind, wobei der Eingangsschirm je eine Schicht aus photoleitf ähigem und aus photoelektrich emittierendem Material aufweist, von denen die letztere dem Ausgangsschirm zugekehrt und auf ihrer dem Ausgangsschirm zugewendeten Seite einer diese Schicht gleichmäßig erregenden Bestrahlung unterliegt und die photoleitfähige Schicht zwischen je einer Schichteines Werkstoffes guter elektrischer Leitfähigkeit und eines Werkstoffes mit hohem seitlichem elektrischem Widerstand angeordnet ist. Die erstrebte sehr starke Helligkeitsverstärkt ng des Ausgangsbildes wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß an die photoleitfähige Schicht des Eingangsschirmes die Spannung einer Spannungsquelle gelegt ist, die mit der Schicht aus dem Werkstoff mit hohem seitlichem Widerstand und der Schicht aus dem Werkstoff guter elektrischer Leitfähigkeit verbunden ist.

Die Zeichnung zeigt in schmatischer Darstellung ein Beispiel für die Ausführung der Vorrichtung nach der Erfindung, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Röntgenbildröhre und

Fig. 2 einen Schnitt durch den bei dieser Röhre verwendeten Eingangsschirm.

In Fig. 1 ist die Erfindung in Anwendung auf einen Röntgenbildverstärker dargestellt. Die in Fig. 1 gezeigte Röhre besitzt ein vakuumdichtes Gefäß 1, das aus Glas sein kann, in dem eine Kathode angeordnet Strahlungsempfmdliche Vorrichtung,
besonders für Röntgenbildverstärker

Anmelder:

Westinghouse Electric Corporation,
East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. G, Weinhausen, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 46

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. Juli 1954

Joseph Lempert, West Elmira, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

ist, die eine Schicht 2 aus Aluminium oder einem anderen Metall mit einem niedrigen Absorptionsvermögen für Röntgenstrahlen sowie eine zweite Schicht 3 aus einem Material wie kristallines Cadmiumsulfid (CdS), Cadmiumselenid (CdSe), Cadmiumtellurid (CdTe) aufweist, die zeitweilig über ein begrenztes A^olumen, in welchem ein Röntgenquant absorbiert wird, photoleitfähig gemacht wird. An der freien Fläche der Schicht 3 liegt, wie dargestellt, eine Schicht 4 an, die aus einem Material mit einem hohen spezifischen Widerstand besteht und die ferner indifferent gegen einen chemischen Angriff durch die Schicht 3 ist. Ein geeignetes Material für die Schicht4 sind Kohleteilchen. Auf der Schicht 4 befindet sich eine photoemittierende Schicht 5, die für eine auf sie von einer Quelle 6 einfallende rote oder infrarote Bestrahlung empfindlich ist.

Am entgegengesetzten Ende der Röhre 1 befindet sich ein Ausgangsschirm mit einer Schicht 11 aus durch Elektronen erregbaren Leuchtstoffen, wie Zinksulfid, die auf die Glasendwand der Röhre 1 aufgebracht sein kann und die ihrerseits eine Schicht 12 aus Aluminium trägt, deren Dicke jedoch so bemessen ist, daß sie für Elektronen: durchlässig ist, die auf sie von der photoemittierenden Schicht 5 her zur Beaufschlagung beschleunigt werden.

Eine Gleichspannungsquelle 13 beschleunigt die durch die Schicht 5 emittierten Elektronen zur Beaufschlagung der Schichten 12 und 11, so daß diese Elektronen in der Schicht 11 ein Lichtbild erzeugen, welches in seiner räumlichen Verteilung dem Elek-

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tronenbild entspricht, das an der photoemittierenden Schicht 5 in einer nachstehend noch näher beschriebenen Weise erzeugt wird.

Wenn ein Röntgenstrahlenfeld, das in ein Bild verwandelt werden soll, auf die Schirme 2 und 3 gerichtet wird, ruft es eine Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit von Punkt zu Punkt in dem letzteren hervor, die als Leitfähigkeitsbild der Verteilung der Röntgenstrahlen, welche die Schicht 2 beaufschlagen, betrachtet werden kann., Die Bestrahlung von der Quelle 6 her ist vorzugsweise von der Art, daß praktisch keine Leitfähigkeit in der photoleitfähigen Schicht 3 erzeugt wird.; Eine Strahlung von einer Wellenlänge über 6500 Angstrom ist beispielsweise "für Cadmiumsulfid geeignet. Sie soll jedoch eine freie Emission von Elektronen von der photoemittierenden Schicht 5 hervorrufen, was der Fall ist, wenn die letztere aus Cäsium-^-Silberoxyd oder Cäsium— Antimon besteht.

Der Raum innerhalb der Röhre 1 kann mit Mitteln versehen sein, durch die die am Schirm 5 emittierten Elektronen gezwungen werden, zur Achse der Röhre 1 parallelen Wegen zu folgen, was dadurch erreicht werden kann, daß ein durch Wicklungen 15 zu dieser Achse paralleles Magnetfeld errichtet wird.

Die Bestrahlung von der Quelle 6 hat das Bestreben, eine gleichmäßige Elektronenemission von der Oberfläche des Schirmes 5 hervorzurufen, was der Fall ist, wenn keine Röntgenstrahlen auf die Schichten 2 und 3 auftreffen. Diese Elektronen werden durch das elekirische Feld zwischen, dem Schirm 5. und der Aluminiumschicht 12 auf dem Ausgangsschirm weggezogen. Solange jedoch keine Röntgenstrahlen die photoleitfähige Schicht 3 beaufschlagen, verhindert der hohe Widerstand der -Schicht 4 jeden radialen Fluß über deren Oberfläche durch den äußeren Stromkreis zur Ergänzung der emittierten Elektronen in der Oberfläche der photoemittierenden Schicht 5, so daß kein kontinuierlicher- Fluß von Elektronen zur Beaufschlagung der LeuGhtstoffschicht des Ausgangsschirmes stattfindet.

" Wenn jedoch ein Röntgenbild die Schichten 2 und"3 beaufschlagt, ermöglicht-das Leitfähigkeitsbild in der letzteren einen Elektronenfluß zu den Oberflächenmolekülen in der photoemittierenden Schicht 5, welche unmittelbar über den Stellen auf dem Schirm liegen, an welchem die Röntgenstrahlintensität hoch ist, so daß eine kontinuierliche Emission von Elektronen an diesen Stellen die Folge ist. Daher besteht ein Elektronenemissionsbild, das eine Reproduktion der räumliehen Verteilung des Röntgenbildes ist, an der Oberfläche der photoelektrisch emittierenden Schicht 5. Dieses Elektronenbild wird zur Beaufschlagung der Schichten 11 und 12 des Ausgangsschirmes beschleunigt und ruft auf diesem ein entsprechendes Lichtbild hervor.

In der bisher beschriebenen Ausführung sind Bildröhren für strahlungsempfindliche Vorrichtungen an sich bekannt. Nach der Erfindung soll nun auf dem Ausgangsschirm ein Wiedergabebild erzeugt werden, das im Vergleich zu der bisherigen Bildwiedergabe einer derartigen Vorrichtung eine wesentlich stärkere Helligkeit aufweist.

Diese besondere Helligkeitsverstärkung wird dadurch erzielt, daß die photoleitfähige Schicht 3 einem von einer Spannungsquelle 14 zugeleiteten Spannungsunterschied zwischen den Schichten 2 und 4 ausgesetzt wird. Dadurch, daß auf die photoleitfähige Schicht 3 das zwischen den Schichten 2 und 4 befindliche Spannungsgefälle wirksam wird, wird Energie von dieser örtlichen Spannungsquelle für das Auslösen von Elektronen aus den Atomen des photoleitfähigen Materials verfügbar gemacht, und zwar wurde festgestellt, daß hierdurch Energien verfügbar gemacht werden, die mehrere tausendmal stärker sind als die Energie, die in einem die Atome beaufschlagenden Röntgenquant vorhanden ist. Daher ist die Zahl der Elektronen, die zu den Oberflächenatomen des Schirmes 5 an einem Element der Schirmfläche fließen, an dem die Röhrenstrahlendichte hoch ist, mindestens mehrere tausendmal größer als diejenige Elektronenzahl, die die Röntgenstrahlenenergie allein auslösen könnte. Dementsprechend ist die Zahl der Elektronen, welche die Bestrahlung von der Quelle 6 her je Sekunde an einem solchen Oberflächenelement auslösen kann, in einem ähnlichen Ausmaß größer, als es der Fall sein würde, wenn die örtliche Spannungsquelle 14 nicht verwendet wird. Die beschriebene Anordnung hat in der Tat die Eigenschaften eines hochwirksamen Verstärkers und kann Bilder von sehr großer Helligkeit auf dem Ausgangsschirm 11 erzeugen. Dies ergibt in einem Bildverstärker den weiteren Vorteil, daß an der Spannungsquelle keine außerordentlich hohe Spannung vorgesehen sein muß.

Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung nicht auf Röntgenbildverstärker beschränkt, sondern es können auch Strahlungsfelder anderer Art, wie Ultraviolettstrahlen, Alpha- und Betateilchen, das in ein Bild zu verwandelnde Strahlungsfeld bilden.

Die Auflösung, zu der die photoleitfähige Schicht fähig ist, kann durch Verwendung des in Fig. 2 ge^ zeigten Gebildes verstärkt werden, bei welchem Fäden 21 aus photoleitfähigem Material in einer Matrize aus Glas oder einem anderen Isoliermaterial so- eingebettet sind, daß ihre Enden an den beiden Flächen des Schirmes frei liegen. Dieses Gebilde verhindert Elektronenleitung seitlich der Schicht und hält volle Leitung zwischen den Schichten auf seiner den Schichten 2 und 4 in Fig. 1 entsprechenden Fläche aufrecht. Ein Weg zur Bildung einer solchen Schicht besteht darin, feine Teilchen des photoleitfähigen Stoffes in eine dünne Schicht von geschmolzenem Glas oder einem anderen niedrigschmelzenden Isolator einzubetten und diese auf ihren entgegengesetzten Seiten so weit abzuschleifen, daß die Enden der photoleitfähigen Teilchen nach der Abkühlung der Schicht frei liegen.

Wenn die Schicht 4 aus einem Material hergestellt wird,.das für die Strahlung von der Quelle 6 undurchlässig ist, kann die Notwendigkeit vermieden werden, daß die letztere eine Wellenlänge hat, welche die photoleitfähige Schicht 3 nicht beeinflußt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Strahlungsempfindliche, besonders für Röntgenbildverstärker geeignete Vorrichtung, bestehend aus einem mit einem Eingangsschirm (2, 3, 4, 5) und einem Ausgangsschirm (11) versehenen vakuumdichten Gefäß, dessen Eingangsschirm eine Schicht (3) aus photoleitfähigem und eine Schicht (5) aus photoelektrisch emittierendem Material aufweist, von denen die letztere dem Ausgangsschirm zugekehrt ist und auf ihrer dem Ausgangssc'hirm zugekehrten Seite einer diese Schicht gleichmäßig erregenden Bestrahlung unterliegt und die photoleitfälhiige Schicht zwischen je einer Schicht eines Werkstoffes guter elektrischer Leitfähigkeit > und eines Werkstoffes mit hohem seitlichem elekirischem Widerstand angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die photoleitfähige Schicht:

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   (3) die Spannung einer Spannungsquelle (14) ge- In Betracht gezogene Druckschriften:

   legt ist, die mit der Schient (4) aus dem Material Deutsche Patentschrift Nr. 915 963 ;

   mit hohem seitlichem Widerstand und der Schicht USA.-Patentschrift Nr. 2 258 294;

   (2) aus dem Werkstoff guter elektrischer Leit- Görlich, »Photozellen« (1951), S. 62, Abb. 29;

   fähigkeit verbunden ist. 5 Journ. Opt. Soc. Am., 44 (1954), S. 297 bis 299.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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