DE1035473B - Xeroradiographie - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren und Gerät zum Röntgen von Objekten oder für die Untersuchung ihres inneren Aufbaus mittels Röntgenstrahlen.

Röntgenbilder wurden bisher normalerweise auf chemisch entwickeltem Film gemacht. Verfahren, die solchen Film verwenden, sind teuer und zeitraubend. Weiterhin ist es bei der Verwendung derartiger Filme nötig, zum Entwickeln und zur Herstellung der Abzüge nasse Behandlungsverfahren zu verwenden. Es dauert oft einige Stunden, bis ein gebrauchsfertiges Positivbild der Röntgenaufnahme vorliegt. Normalerweise wird deshalb zur Zeitersparnis das belichtete Negativ untersucht. Dieses Negativ, das das umgekehrte Bild darstellt, also weiß anstatt schwarz, ist viel mühevoller zu deuten als ein Positivbild, wie es durch die vorliegende Erfindung geliefert wird.

Es ist ferner bereits bekannt, Röntgenbilder mittels photoleitfähiger Stoffe, wie Selen, Anthracen oder Schwefel herzustellen, die auf eine Metallplatte aufgeschmolzen sind. Die so präparierte Platte wird dann in der bei elektrostatischen Verfahren an sich bekannten Weise mit einer Flächenladung versehen, mit der Röntgenstrahlung belichtet und mittels eines Pulvers entwickelt. Das Pulverbild muß dann von der Metallplatte auf Papier übertragen und fixiert werden. Auch dieses Verfahren hat verschiedene Nachteile. Die präparierten Metallplatten sind relativ teuer und vor allem äußerst empfindlich gegen die schwächsten mechanischen Einwirkungen, und der photoleitende Belag blättert leicht ab. Die Übertragung des Pulverbildes ist umständlich und bringt einen Verlust der feinen Einzelheiten mit sich.

Durch die Erfindung sollen eine Einrichtung und ein Verfahren angegeben werden, die die schnelle und wirtschaftliche Herstellung von gebrauchsfähigen Röntgenbildern ermöglicht.

Ferner soll durch die Erfindung ein Verfahren und eine Einrichtung angegeben werden, die es ermöglichen, gebrauchsfertige Röntgenbilder direkt auf dem durchleuchteten Gegenstand selbst auch im Serienverfahren herzustellen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung von Röntgenbildern auf xerographischem Wege, bei welchem ein photoleitfähiger Stoff den Röntgenstrahlen nach Durchgang durch das zu untersuchende Objekt ausgesetzt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Stoff in einer Schicht eines elektrisch isolierenden Bindemittels fein verteilt wird. Vorzugsweise besteht der feinverteilte, photoleitfähige Stoff aus Zinkoxyd, Bleioxyd, Kadmiumsulfid oder aus Mischungen dieser Stoffe.
In den Zeichnungen bedeutet
Fig. IA eine Aufsicht eines montierten, mit Ge-Xeroradiographie

Anmelder:

Radio Corporation of America,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing, E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. Juni 1955

Meyer L. Sugarman, Princeton, N. J. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

häuse versehenen Flächentransistors, der geröntgt werden soll;

Fig. 1B ist die Aufsicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gerätes im Schnitt und zeigt die Durchleuchtung des in Fig. IA gezeigten Transistors ;

Fig. 1 C stellt ein entwickeltes Röntgenbild dar, das

nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit dem erfindungsgemäßen Gerät hergestellt wurde; es zeigt die innere Struktur des in Fig. IA gezeichneten Transistors;

Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 3 A zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei ein Röntgenbild eines menschlichen Armes erzeugt werden soll;

Fig. 3 B zeigt das entwickelte Elektroradiogramm, das die Knochenstruktur des menschlichen Armes nach Fig. 3 A wiedergibt;

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gerätes zur kontinuierlichen Herstellung von Röntgenbildern einer Serie von Gegenständen;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform, die ebenfalls zur Herstellung von Röntgenbildern in einem kontinuierlichen Arbeitsverfahren dient;

Fig. 6 ist wieder eine andere Ausführungsform eines Gerätes zur fortlaufenden Herstellung von Röntgenbildern.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Es ist bekannt, daß gewisse Photoleiter zur Herstellung von sichtbaren Bildern verwendet werden

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können, indem man die elektrische Empfindlichkeit solcher Materialien in bezug auf Strahlung, wie z. B. sichtbares Licht, ausnutzt. Diese Stoffe können derart elektrostatisch aufgeladen werden, daß sie eine gleichförmige Ladungsverteilung besitzen. Eine geladene Schicht eines solchen Materials verliert ihre Ladung an den Stellen, wo sie Licht ausgesetzt wird, da die Stellen, auf die Licht auffällt, eine größere Leitfähigkeit annehmen. Auf diese Weise entsteht auf der elektrostatisch geladenen Schicht ein »Ladungsbild«, das dem auffallenden Lichtbild entspricht. Der Betrag der abgeflossenen Ladung an den verschiedenen Stellen des Ladungsbildes ist proportional der Lichtmenge, die von den entsprechenden Stellen des Lichtbildes herrührt. Dieses unsichtbare Ladungsbild kann durch Entwickeln sichtbar gemacht werden, und zwar mit einem elektrisch geladenen elektroskopischen Pulver, das von dem Ladungsbild angezogen und festgehalten wird. Dieses Pulverbild kann dauerhaft auf dem Überzug fixiert werden, z. B. durch Erhitzen, einen Lösungsvorgang, durch zusätzliche Klebmittel oder andere Verfahren.

Es hat sich gezeigt, daß feinverteilte photoleitfähige Stoffe, wenn sie in einem elektrisch isolierenden, filmbildenden Trägerstoff verteilt sind, zusätzlich zu ihrer Eigenschaft, elektrostatische Lichtempfindlichkeit zu besitzen, auch auf Röntgenstrahlen ansprechen und sich dadurch ausgezeichnet zur Herstellung von praktisch sofort verfügbaren Röntgenbildern eignen. Ein Beispiel eines solchen Stoffes ist feinverteiltes Zinkoxyd (ZnO), das in einem Silikonharzbindemittel fein verteilt ist.

Das photoleitfähige Material kann auf eine geeignete Unterlage aufgebracht werden, z. B. Papier in Blatt- oder Rollenform, Metall- oder Kunststoffolien, Glasplatten oder beliebige andere mechanisch geeignete Oberflächen, an denen der Überzug haftet. Vorzugsweise wird jedoch infolge seiner Billigkeit Papier verwendet. Andererseits kann der röntgenstrahlenempfindliche Photoleiter auch direkt auf den zu untersuchenden Gegenstand aufgebracht werden.

Die Mischung zur Herstellung des photoleitfähigen Überzugs kann ein Lösemittel enthalten oder thermoplastisch sein. Die Mischung kann durch irgendeine geeignete Weise, z. B. durch Aufwalzen mit einer Rolle, durch Absieben mit einem Seiden- oder Metallsieb, durch Bürsten, durch Schleudern, durch Sprühen oder durch Drucken aufgebracht werden. Nachdem der Überzug aufgetragen ist, wird er getrocknet, z. B. durch Verdampfung des Lösungsmittels, oder er wird abgekühlt, wenn die Mischung thermoplastisch ist. Wenn der Überzug durch Verdampfen getrocknet werden soll, kann zur Beschleunigung des Trockenprozesses Hitze angewandt werden. Entsprechend kann der heiß aufgetragene thermoplastische Überzug einer zusätzlichen Kühlung unterworfen werden.

Wenn die Unterlage für den Photoleiter aus einem gut isolierenden Material, wie z. B. Glas oder Kunststoffen mit hohem Widerstand, besteht, kann sie so behandelt werden, daß ihre Oberfläche eine gewisse Leitfähigkeit bekommt. Dadurch wird direkt unterhalb der Überzugsschicht eine leitende Ebene erzeugt, die auf ein gewünschtes, z. B. Erdpotential geladen werden kann und die es erleichtert, vor der Belichtung eine gleichmäßige elektrostatische Flächenladung aufzubringen. Diese Ebene kann während aller anderen Verfahrensschritte außerhalb der Ladung »schwimmen«, d. h., ihr Potential kann isoliert sein. In vielen Fällen ist eine doppelte Koronaentladung vorteilhaft, wodurch Ionen entgegengesetzten Vorzeichens auf den gegenüberliegenden Seiten des überzogenen, isolierenden Trägers entstehen, so daß die Notwendigkeit entfällt, eine Oberfläche der isolierenden Unterlage leitfähig zu machen.

Fig. IA zeigt das normale Aussehen eines gekapselten Flächentransistors. Solche Geräte werden normalerweise vergossen oder mit einem Gehäuse versehen. Die inneren Bestandteile und ihr Zustand können dann mit optischen Methoden nicht mehr festgestellt werden. Es ist jedoch möglich, einen derartigen Transistor in der folgenden Art und Weise zu durchleuchten:

Der Transistor wird auf oder vor ein röntgenstrahlenempfindliches Aufnahmematerial der beschriebenen Art gelegt, und ein Röntgenstrahlenbild wird auf die gleichmäßig geladenen Flächen der photoleitfähigen Schicht geworfen. Die auffallenden Röntgenstrahlen bewirken, daß die photoleitfähige Schicht entsprechend der Strahlungsintensität mehr oder weniger leitfähig wird, wodurch ein latentes Ladungsbild auf der Schicht entsteht. An den stärker leitfähigen Stellen verschwindet die Aufladung in stärkerem Maße, und die zurückbleibende Flächenladung (d. h. die »dunklen« Flächen, auf die keine Röntgenstrahlen gefallen sind) enthalten ein elektrostatisches Bild umgekehrt proportional der aufgefallenen Röntgenstrahlenintensität. Dieses elektrostatische Bild wird dann durch Auftragen eines feinverteilten, dunkelgefärbten Puders entwickelt. Der Puder schlägt sich in einer Dichte nieder, die abhängig ist von der Stärke des Ladungsbildes, und kann durch eine geeignete Methode, z. B. durch Erhitzen, festgelegt oder fixiert werden.

Fig. 1B zeigt den Transistor 6, wie er auf der gleichmäßig geladenen, röntgenstrahlenempfindlichen Halbleiterschicht 3, die auf eine Platte bzw. Unterlage 4 aufgetragen ist, liegt. Nach Bestrahlung mit Röntgenstrahlen aus der Apparatur 1 und nach der Entwicklung und Fixierung des elektrostatischen Bildes, das durch die innere Struktur des Transistors bestimmt ist, erhält man ein positives Röntgenbild, wie es in Fig. 1 C dargestellt ist. Die gesamte Zeit, die nach der Belichtung nötig ist, um ein gebrauchsfertiges Röntgenbild zu bekommen, beträgt nur ein paar Sekunden. Wie in Fig. 1C gezeigt, kann ein Sprung in der Germaniumscheibe auf diese Weise schnell und wirtschaftlich festgestellt werden.

Ganz allgemein wird durch den Abstand des Gegenstandes von einer punktförmigen Röntgenstrahlungsquelle und der Bildebene nur die Vergrößerung des Bildes in bezug auf das durchstrahlte Objekt beeinflußt. Deshalb kann der Gegenstand mit Röntgenstrahlen durchleuchtet werden sowohl, wenn er einen gewissen Abstand von der mit photoleitfähigem Überzug versehenen Platte 4 hat, als auch, wenn er direkt auf dieser Platte liegt, wie in Fig. 1B gezeigt.

Es ist nun auch möglich, ein Röntgenbild vom inneren Aufbau des Gegenstandes direkt auf dessen Gehäuse anzubringen und herzustellen. Wegen der niedrigen Kosten der benötigten Materialien und des einfachen und schnellen Verfahrens ist es zum ersten Male möglich, am Ende eines Herstellungsprozesses Röntgenaufnahmen jedes einzelnen fertig montierten Artikels der laufenden Produktion zu machen und so etwaige Fehler festzustellen.

In Fig. 2 wird ein Verfahren erläutert, bei dem der mit Röntgenstrahlen zu untersuchende Gegenstand selbst mit dem Photoleiter überzogen wird. Das Röntgenbild des Gegenstandes wird hierbei direkt auf dem Gegenstand selbst erzeugt. Dazu wird ein Über-

zug eines photoleitfähigen Materials 3 auf die von der Röntgenstrahlenquelle 1 abgewandte Seite des Gegenstandes 2 aufgetragen und derselben dann eine Flächenladung erteilt. Der Gegenstand liegt dadurch zwischen der Röntgenstrahlenquelle und der photoleitfähigen Schicht. Wie beschrieben, wird durch das Röntgenstrahlenbild, das durch die Durchleuchtung des Gegenstandes entsteht, ein latentes elektrostatisches Bild auf dem Überzug erzeugt, und das elektrostatische Bild wird seinerseits durch Entwickeln sichtbar gemacht. Das entwickelte Bild kann dann z. B. durch Erhitzen in seiner Lage fixiert werden. Andererseits ist es möglich, die Fixierung zu unterlassen. Das Bild kann dann z. B. durch Blasen oder durch Abbürsten mit einer magnetischen Bürste wieder entfernt werden, nachdem die das Pulverbild haltende Ladung durch Bestrahlung mit sichtbarem Licht entfernt wurde.

Durch das Verfahren, den Gegenstand selber mit einer photoleitfähigen Schicht zu überziehen, wie in Fig. 2 dargestellt, können viele Fortschritte verwirklicht werden. Ein Röntgenbild des Inhalts irgendeines undurchsichtigen Behälters kann auf der Oberfläche des Behälters aufgebracht werden, wobei das Bild nicht nur den Aufbau oder die Form des Inhalts, sondern auch die Größe und die Lage desselben zeigt. Das Überziehen des Gegenstandes selber hat auch für andere Anwendungsgebiete große Vorteile, z. B. zur Feststellung von Rissen in Metallteilen, die gegossen oder bearbeitet worden sind. Das Röntgenbild kann direkt auf dem Metallteil selber erzeugt werden und zeigt dadurch, wo der Riß liegt. Natürlich kann das Röntgenbild anstatt auf dem Gegenstand selber auch auf seinem undurchsichtigen Gehäuse, wie z. B. auf dem Gehäuse des Transistors, im Laufe des Herstellungsvorganges aufgebracht werden.

Ein anderes wichtiges Anwendungsgebiet des Verfahrens, die röntgenstrahlenempfindliche Photoleitschicht direkt auf dem zu durchleuchtenden Gegenstand anzubringen, liegt auf dem Gebiet der Medizin. In Fig. 3 A ist ein menschlicher Arm dargestellt, der z. B. einen Knochenbruch haben möge. Bisher war es nötig, vor der Einrichtung des Bruches eine Röntgenaufnahme unter Zuhilfenahme eines chemisch entwickelten Films zu machen. Erst nach der Entwicklung des Films, die Stunden dauern kann, können die Knochen, indem man den Film zu Rate zieht, eingerichtet werden. Oft ist es auch wünschenswert, die Angaben, die die Richtung und die Lage des Bruches angeben, direkt auf dem Glied selber zu besitzen.

Der photoleitfähige Überzug kann nun direkt auf dem Arm oder auf der Oberfläche eines angelegten Gipsverbandes auf der Seite, die den Röntgenstrahlen abgewandt ist, angebracht werden. Um die photoleitfähige Schicht 3 aufzuladen, ist es notwendig, unmittelbar unter der photoleitfähigen Schicht eine leitende Verbindung zur Erde vorzusehen. Die Haut selbst ist im allgemeinen leitfähig genug, um diese Erdverbindung zu liefern. Andererseits kann eine zusätzliche Erdverbindung leicht und billig durch einen vorherigen Überzug der Haut mit einem dünnen Film 7 einer kolloidalen Graphitdispersion (z. B. »Hydrocollag«) geschaffen werden. In ähnlicher Weise können Emulsionen von Silberflittern oder anderen leitenden Stoffen Anwendung finden. Das Röntgenstrahlenbild, das auf die photoleitfähige Schicht fällt, bewirkt eine entsprechende elektrostatische Ladungsverteilung und kann dann direkt auf dem Arm selber oder auf dem Gipsverband entwickelt und fixiert werden. Wie in Fig. 3 B gezeigt, kann man dadurch direkt auf dem Glied, das durchleuchtet worden ist, ein Röntgenbild 5 anbringen, das nicht nur das Ausmaß des Bruches, sondern auch seine Richtung und Lage angibt. Ein derartiges Röntgenbild ist innerhalb weniger Sekunden nach der Durchleuchtung verfügbar. Wenn gewünscht wird, die Fläche für weitere Röntgenaufnahmen verfügbar zu halten, kann die Fixierung unterbleiben, und nach der Einrichtung des Bruches kann die photoleitfähige ίο Schicht mit ihrem sichtbaren Bild, wie in Verbindung mit Fig. 2 erwähnt, entfernt werden.

In Fig. 4 wird nun ein fortlaufend arbeitendes Verfahren gezeigt, das dazu dient, Röntgenbilder einer Reihe von Gegenständen 10 herzustellen. Bei diesem Beispiel werden die Röntgenaufnahmen auf einem röntgenstrahlenempfindlichen, photoleitfähigen Band 12, das die zu durchleuchtenden Gegenstände trägt, erzeugt. Das Papier, das mit einer photoleitfähigen Schicht überzogen ist, wird von der Rolle 14 geliefert. Es kann von beliebiger Art und geeigneter Stärke sein. Wie beschrieben, enthält der Überzug feinverteilten Photoleiter in einem elektrisch isolierenden, filmbildenden Trägerstoff.

Zuerst wird mit Hilfe der Koronaentladungseinrichtung 20 und der geerdeten Metallplatte 22 eine elektrostatische Flächenladung auf dem photoleitfähigen Material erzeugt. Die geerdete Platte hilft dabei, das elektrische Feld für die Koronaentladung aufzubauen. An Stelle der Platte 22 kann auch eine geerdete, leitende Walze Verwendung finden. Die Koronaentladungseinrichtung kann aus drei Drähten mit einem Durchmesser von 0,075 mm bestehen, die voneinander und von der zu beladenden Oberfläche jeweils etwa 1,25 cm entfernt sind.

Die zu durchleuchtenden Gegenstände 10 werden dann auf die geladene photoleitfähige Schicht des Papiers 12 gelegt und durchleuchtet, während sie und das Papier unter der Röntgenstrahlenquelle 1 vorbeilaufen. Das Röntgenstrahlenbild der Gegenstände, das auf die photoleitfähige Schicht fällt, bildet seinerseits ein entsprechendes latentes elektrostatisches Bild.

Nach der Durchleuchtung können die Gegenstände entfernt werden, während das Papier zur Entwicklungsvorrichtung weiterläuft. Die latenten elektrostatischen Bilder auf der Oberfläche werden von einer rotierenden magnetischen Bürste 24 bestrichen. Die magnetische Bürste kann aus einem drehbaren runden Magnet bestehen, an dem eine Mischung von feinverteilten magnetischen Trägerteilchen und feinverteiltem Entwicklungspulver hängt. Wenn die Bürste das elektrostatische Bild berührt, bleiben Pulverteilchen an diesem hängen und bilden ein dem elektrostatischen Bild entsprechendes Muster. Vorzugsweise wird hierfür das beschriebene thermoplastische Entwicklerpulver verwendet.

Nach der Entwicklung wird das Papier mit den entwickelten Pulverbildern unter einer Wärmequelle 26 vorbeigeführt, die ihm so viel Wärme zuführt, daß das Pulver schmilzt und dadurch auf der photoleitfähigen Schicht unverwischbar festhaftet. Auf diese Weise werden die entwickelten Bilder auf dem Papier 12 fixiert. Die Hitzequelle 26 kann aus einer Widerstandsheizung oder aus einer Infrarotlampe bestehen. Danach wird das Papier auf der Rolle 28 aufgewickelt. Auf diese Weise erhält man von jedem Gegenstand, der vom Fließband kommt, ein dauerhaftes Röntgenbild. Um die Zugehörigkeit der einzelnen Gegenstände zu den entsprechenden Röntgenbildern festzustellen, können für Röntgenstrahlen 7" undurchlässige Merkzeichen auf oder neben den

Gegenständen angebracht werden, die aber das Bild ihres Aufbaues nicht abschattieren sollen. Eine andere Methode zur Markierung benutzt die Tatsache, daß das photoleitfähige Material gleichzeitig lichtempfindlich ist. Es kann deshalb das Merkzeichen dadurch aufgebracht werden, daß die photoleitfähige Schicht an einer geeigneten Stelle sichtbarem Licht ausgesetzt wird, indem man eine geeignete optische Anordnung verwendet.

In Fig. 5 wird ein anderes Ausführungsbeispiel beschrieben, in dem ebenfalls von einer ununterbrochenen Folge von Gegenständen 10 Röntgenbilder auf einem röntgenstrahlenempfindlichen, photoleitfähigen Band 12 hergestellt werden. Bei dieser Ausführungsform werden die Gegenstände nicht von dem strahlungsempfindlichen Band selber getragen, sondern sie werden durch ein röntgenstrahlendurchlässiges Band 30 transportiert. Während die Gegenstände 10 unter der Strahlenquelle 1 hindurchbewegt werden, fallen die Röntgenstrahlenbilder auf das strahlungsempfindliehe Papier, das direkt unterhalb des strahlungsdurchlässigen Bandes 30 läuft. Wie beim vorherigen Beispiel kann das schon überzogene röntgenstrahlenempfindliche Papier von einer Rolle 14 geliefert werden. Andererseits kann Papier ohne Schicht zuerst durch eine Vorrichtung 16 laufen, in der die Schicht aufgetragen wird, welche anschließend von der Wärmequelle 18 getrocknet wird. Als Wärmequelle kann eine Infrarotlampe oder Widerstandsheizung dienen. Selbstverständlich können auch andere Einrichtungen zur schnellen Trocknung Verwendung finden. Die Ladung kann mit Hilfe eines geerdeten metallischen Zylinders 22 aufgebracht werden, der an die Stelle der geerdeten Platte in Fig. 4 treten kann und dieselbe Funktion wie diese ausübt. Nach der Bildung des dem Röntgenstrahlenbild entsprechenden elektrostatischen Bildes wird das Papier unter der Entwicklungsvorrichtung 24 und der Fixiervorrichtung 26 vorbeigeführt. Diese Ausführungsform hat spezielle Vorteile, wenn das Gewicht der zu durchleuchtenden Gegenstände zu groß ist, um von dem strahlungsempfindlichen Papier selbst getragen werden zu können. Damit scharfe Röntgenbilder entstehen, muß die Geschwindigkeit des Transportbandes 30 der des Papiers 12 gleich sein. Der Gleichlauf zwischen dem Band 30 und dem Papier 12 kann auf irgendeine geeignete Weise erreicht werden. Er ist schematisch dadurch dargestellt, daß derselbe Motor 32 sowohl das Antriebsrad 28 für das Papier als auch das Antriebsrad 34 für das Transportband antreibt.

Das strahlungsdurchlässige Transportband 39 kann aus einem Material bestehen, das für Röntgenstrahlen durchlässig ist und genügende Festigkeit zur Aufnahme der Gegenstände eines vorgegebenen Gewichtes besitzt. Ein Beispiel eines solchen Materials ist elastischer, mit Glasfasern oder Gewebe armierter Kunststoff oder ein dünnes Band aus Aluminium oder rostfreiem Stahl. Dann müssen Röntgenstrahlen genügender Intensität verwendet werden, um das Band vollständig zu durchdringen.

Die Kennzeichnung der einzelnen Gegenstände in bezug auf die entsprechenden Bilder kann auf dieselbe Art und Weise erfolgen, wie in Verbindung mit Fig. 4 ausgeführt wurde.

In Fig. 6 ist ein Verfahren gezeigt, das dazu dient, fortlaufend Röntgenbilder direkt auf den zu durchleuchtenden Gegenständen anzubringen. Die Gegenstände 10 werden von einem endlosen, strahlungsdurchlässigen Band 30 getragen, das auf geeignete Weise, wie bereits beschrieben, ausgebildet ist. Das Transportband 30 bringt die Gegenstände zuerst unter eine Spritzdüse 16, die einen photoleitfähigen Überzug, wie beschrieben, auf die Oberfläche der Gegenstände aufsprüht. Die überzogenen Gegenstände werden dann unter einer Infrarotlampe 18 vorbeigeführt, die den Überzug trocknet. Der nächste Verfahrensschritt ist das Aufbringen einer elektrostatischen Flächenladung auf die auf jedem Gegenstand befindliche Photoleiterschicht mit Hilfe von Koronaentladungseinrichtungen 20 und 22. Die Einrichtung 20 kann von der bereits beschriebenen Art sein. Wenn die Gegenstände selber elektrisch leiten, genügt eine einzelne Koronaentladungseinrichtung. Wenn jedoch die Gegenstände verhältnismäßig flach und dünn sind und nicht elektrisch leiten, ist es zweckmäßig, gegenüber der Koronaentladungseinrichtung 20 eine zweite Koronaentladungseinrichtung 22 anzubringen, die eine Ladung entgegengesetzten Vorzeichens auf der Unterseite der Gegenstände erzeugt. Die Gegenstände 10 wandern dann zwischen den Koronaentladungseinrichtungen 20 und 22 hindurch.

Anschließend wandern die Gegenstände über die Röntgenstrahlungsquelle 1, die in diesem Fall unterhalb des Transportbandes liegt, und werden von dieser mit Röntgenstrahlen durchleuchtet.

Das latente elektrostatische Bild, das von jedem Gegenstand auf dem Überzug gebildet wurde, wird mit einer sich drehenden magnetischen Bürste 24, wie bereits beschrieben, oder auf eine andere bereits vorstehend beschriebene Art und Weise entwickelt.

Das Transportband 30 bringt die Gegenstände mit ihren darauf befindlichen entwickelten Bildern dann unter eine Infrarotlampe 26, die die Bilder schmilzt und so ein Haften auf der photoleitfähigen Schicht, die sich auf jedem Gegenstand befindet, bewirkt. Die entwickelten Bilder werden dadurch dauerhaft auf den Gegenständen selber fixiert.

Es hat sich herausgestellt, daß die Belichtungszeit für röntgenstrahlenempfindliche, photoleitfähige Materialien, wie Zinkoxyd oder Bleijodid. von derselben Größenordnung ist wie die Belichtungszeit von Röntgenfilm für Materialuntersuchungen, z. B. Typ M der Firma Eastman Kodak Company.

Die verschiedenen Verfahren zum Aufbringen der Ladungen sind untereinander austauschbar und hängen in erster Linie von den elektrischen Eigenschaften des Materials ab, das mit der photoleitfähigen Schicht überzogen werden soll. Im allgemeinen ist die im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebene doppelte Koronaentladungseinrichtung vorzuziehen, wenn die zu durchleuchtenden Gegenstände dünn sind und elektrisch nicht leiten.

Im folgenden werden einige geeignete Mischungen zur Herstellung von röntgenstrahlungsempfindlichen, photoleitfähigen Überzügen aufgeführt:

Beispiel 1

Eine Mischung von 80 g einer 60°/oigen Lösung von Silikonharz, z.B. GE-SR-82, in Xylol, 106g Toluol und 120 g von photoleitfähigem weißem Zinkoxyd wird ungefähr 3 Stunden in einer Kugelmühle gemahlen und dann auf das Papier oder eine andere Unterlage oder auch direkt auf das zu durchleuchtende Objekt, wie bereits beschrieben, aufgebracht.

Beispiel 2

Eine Mischung aus 100 g gepulvertem, photoleitfähigem Bleijodid, 100 ml Toluol und 60 ml einer 6O°/oigen Lösung des oben angeführten Silikonharzes S R-82 in Xylol wird in einer Kugelmühle gemahlen,

bis das Bleijodid gleichmäßig in der kunststoffhaltigen Mischung dispergiert ist, und wird anschließend in der oben beschriebenen Weise aufgetragen.

Beispiel 3

Eine Mischung aus 100 g feingemahlenem, photoleitfähigem Cadmiumsulfid und 150 g einer 35%igen Polystyrollösung in Toluol wird ungefähr 5 Minuten in einem schnell laufenden Mischer gründlich verquirlt und anschließend in der beschriebenen Weise aufgetragen.

Beispiel 4

Eine Mischung aus 60 g einer 36%igen Lösung von Polyvinylazetatharz in Methanol, 40g chemisch reinem, trocken hergestelltem weißem Zinkoxyd und 20 ml Azeton werden ungefähr 1 Stunde in einer Kugelmühle gemahlen und dann aufgetragen.

Beispiel 5

Gleiche Gewichtsteile chemisch reines, photoleitfähiges Zinkoxyd und geschmolzenes Paraffin werden innig miteinander gemischt. Die geschmolzene Mischung trägt man wie beschrieben auf und läßt sie dann abkühlen.

Beispiel 6

Eine Mischung von 3 Gewichtsteilen chemisch reines, photoleitfähiges Zinkoxyd und 1 Gewichtsteil Carnaubawachs werden zusammengeschmolzen, anschließend trägt man die Mischung auf und läßt sie erkalten.

Beispiel 7

Das Oxyd und Wachs nach Beispiel 6 werden in Toluol gelöst und dann aufgetragen.

Beispiel 8

2 Gewichtsteile chemisch reines, photoleitfähiges Zinkoxyd und 1 Gewichtsteil Methylzellulose werden in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst und dann in der oben beschriebenen Weise aufgetragen.

Beispiel 9

7 Gewichtsteile chemisch reines, photoleitfähiges Zinkoxyd werden mit 10 Gewichtsteilen einer 10°/oigen Lösung eines «»polymeren Harzes aus Vinylchlorid und Vinylazetat in Azeton gründlich gemischt. Die Mischung wird bis zur gewünschten Konsistenz mit Azeton verdünnt und dann als Überzugsmaterial verwendet.

Beispiel 10

10 g trockener Schellack werden in 180 cm³ Methylalkohol und 20 cm³ Azeton gelöst. 100 g dieser Lösung werden mit 50 g chemisch reinem, photoleitfähigem, weißem Zinkoxyd gemischt und dann in der beschriebenen Weise aufgetragen.

Es hat sich herausgestellt, daß eine Mischung von Zinkoxyd und Bleijodid eine größere Empfindlichkeit in bezug auf Röntgenstrahlen besitzt als die beiden Materialien allein entsprechend den oben angeführten Beispielen. Diese Mischung enthält ungefähr 10 g PbJ₂ auf 9OgZnO.

Der elektrische, isolierende, filmbildende Trägerstoff bzw. das Bindemittel ist ein wesentlicher Bestandteil der Mischung und kann wahlweise aus einer Reihe von Substanzen ausgewählt werden. Ein vorzugsweise zu verwendender filmbildender Trägerstoff soll eine hohe Dielektrizitätskonstante und hohe Durchschlagsfestigkeit besitzen. Diese Stoffe können natürliche oder synthetische Harze oder Wachse sein. Beispiele dafür sind Vinylharze, Silikonharze, Phenol-Formaldehyd-Verbindungen, Zelluloseester und Zelluloseäther. Schellack ist ein Beispiel eines natürlichen Materials. Beispiele brauchbarer Wachse sind Paraffin, Carnaubawachs und Bienenwachs. Anorganische Bindemittel, wie Natriumsilikat, können ebenso verwendet werden. Mischungen mehrerer Trägerstoffe

ίο sind ebenso geeignet.

Der Photoleiter kann auf irgendeine geeignete Weise in dem Trägerstoff suspendiert werden. Ein einfaches Verfahren ist, den filmbildenden Stoff in einem organischen Lösungsmittel aufzulösen, das hierfür geeignet ist, und dann den gepulverten Photoleiter darin zu dispergieren. Andererseits kann der Photoleiter auch trocken mit dem filmbildenden Träger durch Kneten gemischt und anschließend auf eine genügend hohe Temperatur erhitzt werden, so daß er plastisch wird. Bei Verwendung von Wachsen können diese geschmolzen und der Photoleiter unter die Schmelze gemischt werden.

Der Anteil des gepulverten Photoleiters im filmbildenden Träger kann im endgültigen Überzug innerhalb eines weiten Bereichs schwanken. Vorzugsweise bestehen 50 bis 90% des Überzugs aus Photoleiter und 50 bis 10% aus filmbildendem Trägerstoff. Die am besten geeigneten Mischungsverhältnisse hängen von der Art des Photoleiters, des filmbildenden Träger-Stoffs und von den gewünschten Resultaten ab.

Die Ansprechgeschwindigkeit des photoleitfähigen Überzugs hängt zum Teil von der Art des photoleitfähigen Materials sowie des filmbildenden Trägers und ferner von deren gewichtsmäßigem Mischungsverhältnis ab. Da die Ansprechempfindlichkeit von einem Zusammenwirken dieser Faktoren abhängt, kann praktisch jede gewünschte Art des Ansprechens durch eine entsprechende Wahl der Materialien und ihrer Zusammensetzung erreicht werden.

Eine zweckmäßige Wahl der Materialien und der Zusammensetzung bestimmt ebenso, wie lange ein elektrostatisches Ladungsbild gespeichert werden kann, da diese Zeitdauer, zumindest teilweise, vom Widerstand des Überzugs abhängt.

Das Entwicklerpulver kann auf vielfache Weise, wie z. B. durch Aufsprühen, Einstäuben oder Bürsten, aufgetragen werden. Beim Auftragen durch Bürsten verwendet man eine Mischung von magnetischen Trägerteilchen, wie z. B. von gepulvertem Eisen, und dem Entwicklungspulver. Diese Mischung wird durch ein magnetisches Feld zusammengehalten und bildet dadurch die Entwicklerbürste. Eine Kamelhaarbürste oder eine Bürste aus anderen Borsten mit geeigneten reibungselektrischen Eigenschaften zur Erteilung der gewünschten Ladung an das Entwicklungspulver kann ebenso Verwendung finden.

Ein für das magnetische Entwicklersystem vorzugsweise zu verwendendes Trägermaterial der Entwicklermischung besteht aus »alkoholisiertem Eisen«, d. h.

Eisenteilchen frei von Fett und anderen in Alkohol löslichen Unreinheiten. Diese Eisenteilchen sollen relativ klein sein, d. h., ihre größten Abmessungen sollen etwa 0,05 bis 0,2 mm betragen. Zufriedenstellende Ergebnisse werden aber auch mit einem Träger erreicht, der Eisenteilchen eines etwas weiteren Größenbereichs, nämlich von etwa 0,025 bis 0,5 mm, enthält.

Es sind auch andere Entwicklungsmöglichkeiten gebräuchlich und können gut in irgendeinem der beschriebenen Ausführungsbeispiele Anwendung finden.

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Im einzelnen kann aber einem bestimmten Verfahren der Vorzug gegeben werden, da durch dieses besonders scharf gezeichnete Bilder herzustellen sind. Bei diesem Verfahren, das als »Kaskadenentwicklung« bekannt ist, wird eine Entwicklermischung, die aus feinen Pigmentpartikeln und einem gröberen granulierten Trägermaterial besteht, über die Oberfläche der belichteten Platte aus einem hin- und herbewegten Entwicklertrog über die belichtete, photoleitfähige Schacht heruntergeschüttet. Die durch dieses Verfahren erzeugten Bilder besitzen im Gegensatz zu großen Flächen nahezu konstanter Dichte hohen Kontrast und scharfe Linien.

Ein anderes Verfahren, das zum Entwickeln des latenten elektrostatischen Bildes Verwendung finden kann, besteht darin, den belichteten Photoleiter in eine Atmosphäre zu bringen, die eine Wolke von elektrisch geladenen Puderteilchen enthält.

Ein geeignetes Entwicklungspulver kann auf folgende Weise hergestellt werden:

Eine Mischung aus 200 g durch ein 200-Maschensieb gesiebtem »Piccolastikharz 4358« (eine elastische, thermoplastische Kunststoff mischung, die aus Polymeren von Styrol, substituierten Styrolen und deren Homologen besteht), ferner aus 12 g »Carbonschwarz 6«, weiterhin 12 g Nigrosingeist S. S. B., 8 g Iosolschwarz wird in einem Becher aus rostfreiem Stahl bei ungefähr 200° C innig gemischt. Das Mischen und Erhitzen sollte in einer Zeit, die so kurz als möglich ist, vorgenommen werden. Die Schmelze wird in einen Messingtrog gegossen, wo man sie abkühlen und erstarren läßt. Die erstarrte Mischung wird zerkleinert und 20 Stunden in einer Kugelmühle gemahlen. Das Pulver wird durch ein 200-Maschensieb geschüttet und ist dann gebrauchsfertig. Dieses Pulver nimmt eine positive elektrostatische Ladung an, wenn es mit Glaskugeln oder Eisenpulver gemischt wird. Es entwickelt deshalb Ladungsbilder, die aus negativen Ladungen bestehen.

2 bis 4 g des Entwicklerpulvers und 100 g Trägermaterial werden für die endgültige Entwicklermischung zusammengegeben. Ebenso können auch andere Mischungsverhältnisse benutzt werden.

Das Entwicklerpulver kann aus einer großen Reihe von Materialien ausgewählt werden. Zur Erleichterung der Entwicklung des elektrostatischen Bildes soll es vorzugsweise geladen sein. Die Ladung des Pulvers kann erstens davon herrühren, daß es elektroskopisch ist, zweitens kann es mit Teilchen, mit denen es den triboelektrischen Effekt zeigt, in Wechselwirkung treten, oder schließlich kann es drittens auch durch eine Ladungsquelle, wie z. B. eine Koronaentladung, aufgeladen werden. Beispiele geeigneter Entwicklerpulver sind Schwefel, natürliche und synthetische Harze oder deren Mischungen.

Im vorstehenden ist ein schnelles und billiges Verfahren zur Herstellung von Röntgenbildern, sei es auf einem getrennten Medium oder direkt auf dem zu untersuchenden Gegenstand selbst, beschrieben worden. Auf Grund des vielseitigen, für Röntgenstrahlen empfindlichen Aufnahmematerials eröffnen sich weite Anwendungsgebiete, die vorher unmöglich oder nur sehr umständlich zu verwirklichen waren.

Claims (15)

PATENTANSPRÜCHE: 65

1. Verfahren zur Herstellung von Röntgenbildern auf radiographischem Wege, bei welchem ein photoleitfähiger Stoff den Röntgenstrahlen nach Durchgang durch das zu untersuchende Objekt ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein photoleitfähiger Stoff verwendet wird, der in einer Schicht eines elektrisch isolierenden Bindemittels fein verteilt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht verwendet wird, die als photoleitfähigen Stoff feinverteiltes Zinkoxyd, Bleioxyd, Kadmiumsulfid oder Mischungen dieser Stoffe enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das entwickelte, elektrostatisch erzeugte Bild auf der Schicht bzw. dem Überzug unverwischbar fixiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht bestrahlt wird, die direkt auf die Oberfläche des zu durchleuchtenden Gegenstandes aufgebracht ist oder auf eine Umhüllung oder einen Behälter, der diesen Gegenstand enthält, und auch die Entwicklung des elektrostatischen Bildes auf dem aufgebrachten Überzug erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug auf der Oberfläche des Gegenstandes durch Auftragen eines schichtbildenden Materials in flüssiger Form oder als Suspension erzeugt und anschließend getrocknet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht des betreffenden photoleitfähigen Materials bestrahlt wird, die auf Papier oder eine ähnliche Unterlage aufgebracht ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte, zum mindesten eine Fläche des zu untersuchenden Gegenstandes mit einem in einem elektrisch isolierenden, filmbildenden Trägerstoff feinverteilten Photoleiter zu überziehen, dann diesen Überzug mit einer elektrostatischen Flächenladung zu versehen, weiterhin auf diejenige Seite des Gegenstandes, die ohne Schicht ist und der überzogenen Seite gegenüberliegt, Röntgenstrahlen einwirken zu lassen und das dort entstandene latente elektrostatische Bild zu entwickeln.

8. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine röntgenstrahlenempfmdliche Schicht, die aus feinverteiltem photoleitfähigem, in einem elektrisch isolierenden Trägerstoff dispergiertem Material besteht, weiterhin einer Vorrichtung zur Aufladung dieser röntgenstrahlenempfindlichen Schicht, ferner einer Röntgenstrahlenquelle, die so angeordnet ist, daß auf der strahlenempfindlichen Schicht ein Röntgenstrahlenbild entsteht und schließlich einer Vorrichtung, um das entstehende elektrostatische Bild zu entwickeln.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektrostatischen Aufladung der Schicht eine Koronaentladungseinrichtung vorgesehen ist und daß die Einrichtung zur Entwicklung des elektrostatischen Bildes feinverteiltes Entwicklerpulver enthält.

10. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Fixierung des entwickelten Bildes vorgesehen ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9 zur Durchleuchtung einer Mehrzahl von Gegenständen in einem fortlaufenden Verfahren, gekennzeichnet durch einen Streifen bzw. ein Transportband, das die Gegenstände nacheinander an Vorrichtungen vorbeiführt, wo die strahlungsempfindliche Schicht

elektrostatisch geladen, das Röntgenbild erzeugt und das entstehende latente Bild entwickelt wird.

12. Einrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, die zumindest eine Seite oder einen Teil der Oberfläche jedes Gegen-Standes mit einer Emulsion von feinverteiltem, photoleitfähigem Material und elektrisch isolierendem Trägerstoff überzieht, und eine weitere Vorrichtung, um diesen Überzug zu trocknen, bevor der so überzogene Gegenstand die Vorrichtung zur elektrostatischen Aufladung des getrockneten Überzugs erreicht.

13. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen oder das Transportband, das die zu durchleuchtenden Gegenstände befördert, selbst mit dem Überzug versehen ist

und so das röntgenstrahlenempfmdliche Material bildet.

14. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich das die Gegenstände befördernde Transportband im Gleichlauf mit einem zweiten Band befindet, welches mit dem röntgenstrahlenempfindlichen Material überzogen ist.

15. Strahlungsempfindliche Schicht zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie unmittelbar auf den zu untersuchenden Stoff aufgetragen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentanmeldung B 16058 IV a/57 b (bekanntgemacht am 6. 8. 1953).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 809 579/406 7.58