DE1169500B - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Erzeugen von elektrischen Bildsignalen auf Grund eines Roentgenbildes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 04 η

Deutsche Kl.: 21 al-32/36

Nummer: 1 169 500

Aktenzeichen: G 32119 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 25. April 1961

Auslegetag: 6. Mai 1964

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen von elektrischen Bildsignalen, bei dem von einer kurzzeitig erregten Röntgenstrahlquelle das Röntgenbild eines Gegenstandes auf einen Speicherschirm geworfen und in ein latentes elektrisches Ladungsbild umgewandelt wird, das rasterförmig von einem Elektronenstrahl abgetastet wird.

Es ist bereits eine Einrichtung zum Erzeugen eines Röntgenbildes auf einem Leuchtschirm bekannt, deren Röntgenröhre nur impulsförmig, also kurzzeitig, betrieben wird; dabei ist die Strahlungsstärke der Röhre im Vergleich zu einem kontinuierlichen Betrieb erhöht, wodurch das Röntgenbild auf dem Leuchtschirm schärfere Kontraste und eine größere Mittlere Helligkeit erhält. Diesem Leuchtschirm ist ein elektronischer Bildwandler nachgeschaltet, der das Leuchtschirmbild verstärkt. Es ist bereits bei dieser Einrichtung bekannt, den elektronischen Bildwandler synchron mit der Röntgenröhre nur kurzzeitig zu betreiben.

Ferner ist ein Röntgenbildwandler mit einer Speicherröhre bekannt, auf deren fluoreszierenden Schirm das Röntgenbild eines Gegenstandes geworfen wird. Dieser Schirm wirkt mit einer photoleitenden Schicht und einem Gitter derart zusammen, daß entsprechend dem Röntgenbild mit Hilfe eines rasterförmig abtastenden Elektronenstrahls elektrische Signale erzeugt werden können, die der Helligkeit des Röntgenbildpunktes proportional sind, der gerade vom Elektronenstrahl abgetastet wird. Hierbei ist die Anwendung einer Quelle bekannt, die synchronisierende Impulse abgibt, welche die Erregung der Röntgenstrahlquelle steuern, und andererseits ein Relais betätigt, von dem ein Schalter in der Rückkopplung zwischen den Ausgangsklemmen der Speicherröhre und deren aufnehmenden Elementen geschlossen wird. Mit Hilfe dieser Quelle wird also einerseits die Röntgenröhre zur Emission von Röntgenstrahlen erregt und andererseits gleichzeitig der Röntgenbildwandler eingeschaltet, damit beide Geräte nur in gewissen Zeitabständen kurzzeitig in Betrieb genommen zu werden brauchen.

Ein Ziel der Erfindung besteht in einem Synchronisierverfahren, bei dem von der Steuervorrichtung des rasterförmig den Speicherschirm abtastenden Elektronenstrahls die Röntgenstrahlquelle zu einer kurzzeitigen Erregung veranlaßt wird, so daß eine zusätzliche, synchronisierende Impulse liefernde Quelle eingespart werden kann. Ferner soll die Erregungsdauer der Röntgenstrahlquelle äußerst kurz bemessen sein, damit auch schnell bewegte Gegenstände noch klar auf dem Speicherschirm abgebildet werden.

Verfahren und Schaltungsanordnung zum
Erzeugen von elektrischen Bildsignalen auf Grund eines Röntgenbildes

Anmelder:

General Electric Company, Schenectady, N. Y.
(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reiche!, Patentanwalt,

Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

John Edward Jacobs, Schenectady, N. Y.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 26. April 1960 (24 694) - -

Bei dem Verfahren der eingangs bezeichneten Art werden gemäß der Erfindung die Abtastung des Speicherschirmes mit dem Elektronenstrahl und die kurzzeitige Erregung der Röntgenstrahlquelle derart synchronisiert, daß die Röntgenstrahlquelle nur dann erregt wird, wenn gerade der rasterförmig abtastende Elektronenstrahl am Ende einer Zeile bzw. am Ende des Rasters gelöscht und auf den Anfang der nächsten Zeile bzw. auf den Anfang des Rasters gerichtet wird.

Dabei kann das Gitter der als Röntgenröhre vorliegenden Röntgenstrahlquelle normalerweise bis zum nichtleitenden Zustand der Röhre vorgespannt werden, und diese Vorspannung kann von den Löschimpulsen für den Elektronenstrahl so beeinflußt werden, daß die Röhre kurzzeitig leitet.

Bei einer Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens steht die Steuereinrichtung der Röntgenröhre mit der elektronischen Abtasteinrichtung in Verbindung und ist von den Löschimpulsen des Elektronenstrahls schaltbar. Zwischen der Steuereinrichtung der Röntgenröhre und der Abtasteinrichtung können eine Differenzierschaltung und ein Multivibrator angeschlossen sein, von dessen Ausgangssignal das Steuergitter beeinflußbar ist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei die Zeichnung näher erläutert.

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In der Zeichnung ist eine für Röntgenstrahlen emp- liehen Abtastpunkt führt. Der Abblendimpuls führt findliche Aufnahmeröhre 11 mit einem Speicher- gewöhnlich diese Funktion dadurch aus, daß er dem schirm 12 zu sehen, der die von einer Röntgenstrahl- Intensitätsgsteuergitter der Röhre zugeführt wird und quelle 31 kommende Strahlung aufnimmt, nachdem so jedes Ausgangssignal unterdrückt. Der Abblendsie durch einen Gegenstand 14 hindurchgegangen ist. 5 impuls stellt damit ein geeignetes Mittel dar, die Von dem Speicherschirm 12 wird das Röntgenbild Röntgenröhre 31 während der vertikalen Rückdes Gegenstandes 14 aufgenommen und in ein elek- führung abzuschalten. Das vertikale Abblenden und trisches Ladungsbild umgewandelt, das vorüber- dafür geeignete Schaltungen sind allgemein bekannt, gehend als latentes Bild festgehalten wird. Der negative Abblendimpuls im Leiter 42 wird In der Aufnahmeröhre 11 ist eine Elektronenstrahl- io einer üblichen Differenzierschaltung 43 zugeführt, die quelle 15 angeordnet, von der ein Abtaststrahl 16 einem Kondensator in Serie und eien parallel liegenerzeugt wird, der unter der Steuerung zweier Kipp- den Widerstand enthalten kann. Wenn eine derartige generatoren 20 und 21 das von der Röntgenstrahlung Schaltung eine Zeitkonstante besitzt, die klein im verursachte, latente elektrische Ladungsbild raster- Vergleich mit der Breite des anregenden Impulses ist, förmig Punkt für Punkt abtastet. Dabei werden von 15 wird bekanntlich der Impuls fast vollkommen diffeder Röhre 11 elektrische Impulse erzeugt, die der renziert und ergibt zwei spitze Impulse entgegenörtlichen Helligkeit des gerade abgetasteten Punktes gesetzten Vorzeichens, die den Anstieg und den Abdes Röntgenbildes entsprechen. Diese elektrischen fall des Eingangsimpulses darstellen. Deshalb tritt im Impulse, die auch als Bildsignal bezeichnet werden Leiter 44 als Ausgang der Differenziereinrichtung 43 können, werden über einen Widerstand 17 und einen 20 eine Impulsform 44« auf, die einen ersten spitzen Kondensator 18 einem Verstärker 19 zugeführt. negativen Impuls enthält, der mit der vorauslaufenden Der Generator 20 bewirkt die vertikale Ablenkung negativen Kante des Eingangsimpulses 41 zusammendes Elektronenstrahls mit einer Frequenz z.B. von fällt, worauf ein spitzer positiver Impuls folgt, der 1 Hz, während der Generator 21 den Elektronenstrahl mit der hinteren Kante des Impulses 41 zusammenhorizontal mit einer Frequenz z. B. von 400 Hz ab- 25 fällt. Diese Impulse werden in einer üblichen Gleichlenkt, damit das gesamte Röntgenbild bzw. das von richterschaltung 45 gleichgerichtet, damit nur der diesem verursachte latente elektrisch Ladungsbild negative Impuls hindurchgehen kann, wie auf der vollständig abgetastet werden kann. Ausgangsleitung der Gleichrichterschaltung 45 gezeigt Um die am Widerstand 17 hervorgerufenen Bild- ist. Folglich führt der Leiter 46 eine Reihe negativer signale beispielsweise aufzuzeichnen, die zum Ver- 30 Impulse 46a weiter, von denen jeder die vordere stärker 19 übertragen werden, sind die Ausgangs- Kante eines Abblendimpulses und so den Anfang klemmen dieses Verstärkers und der Kippgeneratoren einer vertikalen Rückführperiode angibt.
20 und 21 mit einem magnetischen Registriergerät 23 Die negativen Impulse 46« werden dann einem über eine Mischstufe 24 verbunden. monostabilen Multivibrator 47 zugeführt, damit Die Röntgenstrahlquelle 31 liegt vorzugsweise als 35 jedesmal, wenn die Schaltung 47 durch einen negagittergesteuerte Röntgenröhre mit einer Kathode 32, tiven Impuls erregt wird, in ihrer Ausgangsleitung 48 einer Anode 34 und einem Steuergitter 33 vor. Die ein positiver Impuls 48a erscheint. Ein monostabiler Beschleunigungsspannung zwischen der Anode 34 Multivibrator dieser Art ist z. B. in dem »Radio Engi- und der Kathode 32 wird von einer Wechsel- neering Handbook« von Henney, 5. Auflage spannungsquelle 35 aus über einen Transformator 36 40 (McGraw Hill Book Co., Inc.) auf S. 16 bis 54 bezugeführt. Das Anoden-Kathoden-Potential wird von schrieben. Die Breite der positiven Impulse 48a auf einem Abschnitt 37 der Sekundärwicklung geliefert, der Leitung 48 hängt von der Zeitkonstanten des während ein anderer Abschnitt 38 den Heizstrom an Multivibrators 47 ab. Somit kann die Impulsbreite die Kathode 32 abgibt. auf der Leitung 48 so festgelegt werden, daß sie jeden Die Röhre 31 kann parallel zu einer Gleichrichter- 45 gewünschten Bruchteil der Breite des Abblendbrücke (nicht gezeigt) angeschlossen sein, die eine impulses 41 besitzt (oder erforderlichenfalls breiter Vollweggleichrichtung vornimmt. Zwischen der Ka- als der Abblendimpuls ist); es kann jeder erwünschte thode 32 und dem Gitter 33 ist eine Gleichspannungs- Bruchteil der vertikalen Rückführzeit durch geeignete quelle 39 eingeschaltet, von deren Vorspannung die Wahl der Zeitkonstanten der Schaltung 47 gewählt Röhre 31 normalerweise im nichtleitenden Zustand 5° werden. Der positive Impuls betätigt dann das Relais gehalten wird. Andererseits kann die Vorspannungs- 49, dessen Kontakt 40 sich schließt, wodurch die quelle 39 auch überbrückt werden, wenn ein Schalter Vorspannungsquelle 39 des Gitterkreises kurz-40 durch ein Relais 49 geschlossen wird. In diesem geschlossen wird. Nach Entfernung der Vorspannung Fall bricht die als Sperrspannung wirkende Vor- befindet sich die Röntgenröhre in ihrem leitenden spannung zusammen, so daß die Röhre während der 55 Zustand und verbleibt in diesem, bis das Ende des Schließzeit des Relais 49 leitet und Röntgenstrahlen Impulses von dem monostabilen Multivibrator 47 die emittiert. Die Emission der Röntgenstrahlung wird das Relais 49 erregende Spannung unterbricht. Der zeitlich derart gesteuert, daß sie auf den Speicher- Kontakt 40 des Relais 49 öffnet sich dann, wodurch schirm 12 während der vertikalen Rückführung des die Vorspannungsquelle 39 wieder in den Gitterkreis abtastenden Elektronenstrahls 16 einfällt. 60 der Röntgenröhre eingeschaltet wird und die Röhre Der vertikale Kippgenerator 20 führt einen ab- wieder in ihren nichtleitenden Zustand zurückkehrt, blendenden Impuls 41 zu einem Leiter 42. Es ist be- Auf diese Weise setzt die Röntgenstrahlung nur zu kannt, daß der Abblendimpuls ein negativer Recht- Beginn der vertikalen Rückführzeit ein und dauert eckimpuls ist, dessen Hauptfunktion darin besteht, während eines gewünschten Teils der Rückführzeit ein Ausgangssignal der Aufnahmeröhre 11 während 65 an. Obwohl in dem beschriebenen Beispiel der verdieses Teils der Abtastperiode (nachdem ein voll- tikale Abblendimpuls verwandt ist, um die Steuerung ständiges Feld abgetastet wurde) zu verhindern, wenn der Röntgenröhre 31 zu bewirken, können auch ander vertikale Kippvorgang wieder zu dem anfäng- dere Signale verwandt werden, um sicherzustellen,

daß die Röhre 31 einen Impuls während der vertikalen Rückführzeit abgibt. Der Bruchteil der Rückführzeit, während Strahlung emittiert wird, ist durch die Zeitkonstante des Multivibrators 47 bestimmt, die durch Änderung des Werts eines Kopplungskondensators zwischen den beiden Röhren des Multivibrators erreicht werden kann. Daraus folgt, daß beachtliche Möglichkeiten für die Steuerung gegeben sind um zu gewährleisten, daß die Intensität der emittierten Strahlung so groß ist, daß Verzögerungen und Trägheitserscheinungen des Speicherschirmes überwunden werden, und so kurz ist, daß die integrierte Dosis niedrig gehalten und den Sicherheitsvorschriften im Falle eines Menschen als Versuchsobjekt entsprochen werden kann. In dem Ausführungsbeispiel wird eine äußerst niedrige Bildgeschwindigkeit verwandt. Wenn jedoch 15, 30 oder 60 Bilder pro Sekunde mit vertikalen Rückführzeiten, die z. B. 0,5, 1,0 oder 2,0 Millisekunden betragen, Anwendung finden, ist die Wirkung einer Einrichtung wie die des Relais zu langsam, um den Gitterkreis der Röntgenröhre zu schalten. An Stelle des Relais kann dann ein Impulsverstärker das Eingangssignal von dem Ausgang des Multivibrators 47 erhalten. Der Verstärker erregt dann die Primärwicklung eines Transformators, dessen Sekundärwicklung in Reihe mit dem Gitter 33 und der Vorspannungsquelle 39 liegt. Durch Steuerung der positiven Impulsamplitude mit dem Verstärker und dem Transformator, wird die Vorspannung der Quelle 39 überwunden, und die Röntgenröhre wird in ihren leitenden Zustand gebracht. Nach Entfernung des Impulses bewirkt die Vorspannung 39 wiederum, daß die Röhre in ihren nichtleitenden Zustand zurückkehrt.

Bei Bildgeschwindigkeiten von 15, 30 oder 60 BiI-dem pro Sekunde und mit Versuchsobjekten großer Dichte kann die integrierte Dosis ungenügend sein, um ein Bild mit hinreichend genauen Einzelheiten zu registrieren, wenn der Impuls nicht länger als die vertikale Rückführzeit andauert. Die Zeitkonstante des Multivibrators 47 kann dann in der oben beschriebenen Weise geändert werden, so daß die Breite des Impulses sich über die Rückführzeit und einen Teil der Abtastperiode erstreckt.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erzeugen von elektrischen Bildsignalen, bei dem von einer kurzzeitig erregten Röntgenstrahlquelle das Röntgenbild eines Gegenstandes auf einen Speicherschirm geworfen und in ein latentes elektrisches Ladungsbild umgewandelt wird, das rasterförmig von einem Elektronenstrahl abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung des Speicherschirmes (12) und die kurzzeitige Erregung der Röntgenstrahlquelle (31) derart synchronisiert werden, daß die Röntgenstrahlquelle (31) nur dann erregt wird, wenn der rasterförmig abtastende Elektronenstrahl (16) gerade am Ende einer Zeile bzw. am Ende des Rasters gelöscht und auf den Anfang der nächsten Zeile bzw. auf den Anfang des Rasters gerichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (33) der als Röntgenröhre vorliegenden Röntgenstrahlquelle (31) normalerweise bis zum nichtleitenden Zustand der Röhre vorgespannt wird und daß von den Löschimpulsen für den Elektronenstrahl (16) diese Vorspannung so beeinflußt wird, daß die Röhre (31) kurzzeitig leitet.

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (33) der Röntgenröhre (31) mit der elektronischen Abtasteinrichtung (20 bzw. 21) in Verbindung steht und von den Löschimpulsen des Elektronenstrahls (16) schaltbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Steuereinrichtung (33) und der Abtasteinrichtung (20 bzw. 21) eine Differenzierschaltung (43) und ein Multivibrator (47) angeschlossen sind, von dessen Ausgangssignal das Steuergitter (33) beeinflußbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 967 411;
USA.-Patentschrift Nr. 2 775 719.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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