DE1439096A1 - Elektronenoptischer Roentgenbildwandler - Google Patents

Description

• Elektronenoptischer Röntgenbildwandler Die Erfindung betrifft einen elektronenoptischen Röntgenbild-Wandler, der als Eingangselement einen Röntgenleuchtschirm enthält, der mit einer Fotokathode kombiniert ist. Die Wesentlichen Teile eines Bildwandlers der obengenannten Art, dessen Schnittbild in der fig. 1 wiedergegeben ist-, sind in einem vakuumdichten, in der Regel -aus Glas bestehenden Kolben 1 untergebracht. Die Röntgenstrahlen 2 fallen durch die Stirnseite 3 des Xolbens 1 auf den Röntgenleuchtschirm 4, der auch als Eingangsleucht schirm bezeichnet Wird. Dieser ist auf der einen Seite des dfinnen transparenten `rägers 5, der etwa aus Glas oder Glimmer bestehen 'tann, befestigt. Auf der anderen Seite des Trägers 5 ist die E otoküthode 6 angebracht, aus welcher-von dem Licht, das von ¢ ausgeht -und durch 5 hindurchtritt, Elektronen ausgelöst werden. Diese wiederuia Werden durch die ringförmigen Elektroden 7, 8 und 9 elektronenoptisch und im .inne einer Beschleunigung beeinflußt, so. daß sie auf den sog. Ausgangs- oder Betrachtungsleuchtschirm 10 verkleinert abgebildet werden. Die Verkleinerung, die auch zur THelligkeitssteigerung des Bildes beiträgt, kann in bekannter Weise etwa durch Verwendung einer hupe wieder ausgeglichen Werden. Bei derartigen Bild",:andlern ist es nachteilig, daB der wiedergegebene Bildkontrast nur gering ist. Eine Verbesserung konnte dadurch erzielt worden, ;-[.aß die Inneniijände des Kolbens sowie die-OberflIchen der Elektroden mit lichtabsorbierenden I.litteln ausgestattet, etwa durch Belegen mit Graphit schwärz gefärbt worden sind. Dies wirkt sich als Kontrastverbesserung aus, weil vermieden ist, daß reflektierte Lichtstrahlen aus der Fotokathode Elektronen auslösen und eine unbeabsichtigte Aufhellung des Untergrundes bewirken. Es ve.cbleibt aber immer noch eine Verminderung des wiedergegebenen Kontrastes. Die Erfindung geht davon aus, daß dies auf. die Wirkung der Röntgenstrahlen zurückzuführen ist, =die durch die Kombination R6ntgenleuchtschirm-Träger-Fotokathode hindurch weiter in den Röhrenkolben eindringen, insbesondere auf die hierauf beruhende Auslösung von Elek® tronen aus den Wänden des Kolbens und den Elektroden und die durch diese Elektronen sowie durch die direkte Einwirkung der Röntgenstrahlen hervorgerufene Aufhellung des Betrachtungsleuchtschirniso Erfindungsgemäß ist ein Röntgenbildwandler mit verbessertem Kontrast dadurch gekennzejehnet, daß' die Röntgenstrahlen am Durchdringen der Leuchtschirm-Fotokathoden-Kombination weitestgehend gehindert sind, indem zwischen dem Leuchtschirm und` der Fotokathode und in optischem ,Kontakt mit diesen eine Vielzahl nebeneinanderliegender Lichtleitungsbahnen angeordnet sind. Als Lichtleitungsbahnen dienen bekanntlich in der Regel transparente, etwa 10 bis 1000fu dicke Fasern aus Glas oder Kunststoff, die mit einer dünnere Schicht eines Stoffes überzogen sind,- der einen kleineren Brechungsindex hat als= sie selbst. Die Vielzahl der Llchtletungsbahnen.stellt also etwa ein Bündel von Glasfasern dar, das zwischen dem Röntgenleuchtschirm und der Fotokathode liegt. Dieses Bündel ist aber ein Absorptionskörper, der die Röntgenstrahlen am Durchdringen der Leuchtschirm-Fotokathoden-Kombination hindert. Andererseits kann man bei gekrümmter Ausbildung des Lichtleiterbündels den Vakuumkolben ganz aus dem Röntgenstrahlenkegel herausnehmen. Durch die erfindungsgemäße Benutzung eines Bündels von Zichtleitungsbahnen ist es also möglich, das Eindringen von Röntgenstrahlen in die Kathode und in den Raum hinter der Fotokathode weitestgehend zu vermeiden. Damit wird aber eine Kontrastverbesserung erzielt, die auf der Zurückdrängung der Untergrundhelligket.berüht Außerdem wird noch weitergehend als bisher die direkte Einwirkung der Röntgenstrahlen auf den Betrachtungsleuchtschirm, , sowie auf den Beträchter des Leuchtschirmes verhindert. Von weiteren, bei der VerwendLm, von gebündelten Lichtleitungsbahnen teilweise an sich bekannten, unten angeführten Vorteilen kann überdies noch Gebrauch Üe.mächt werden.
• T@ie Benutzung von gebündelten Lichtleitern ist als-Kupplungselement--. zwischen den einzelnen Verstärkern eines-.zweistufgen Röntgenbildverstärkers bekannt. iHierbei sind. die - Lichtleiter aber nur als starre Übertrager des Bildes .,vom.Ausgangsleuchtschirm des ersten-Bildverstärkers auf die Fotokathode des zweiten:Bildverstärkers verwendet,-und nicht.wie,-bei der Erfindung zwischen dem .Röntgenleuchtschirm und der Fotokathode, die bei der bekannten Anordnung am Eingang des ersten Bildverstärkers liegen.
• Bei bekannten Bildverstärkerrehren für die Sichtbarmachung von Szintillationsbildern von nuclear events ist der Szintillator mit dem Verstärker über Lichtleiter verbunden. Der Szintllator ist dabei aber so dick, daß er alle einfallenden Teilchen absorbiert. Bei diesen Anordnungen treten daher ohne Anwendung der Lichtleiter schon keine Teilchen in die Verstär'I"erröhre ein. Der vorliegend bei Röntgenbildwandfern beseitigte Nachteil, daß die sichtbar zu machenden Strahlenin den Verstärker eindringen und den Kontrast vermindern, tritt daher dort nicht auf, Es ist auch bekannt, daß man eine Mehrzahl von Lichtleitungsbahnen als optischen Röntgenbildverstärker benutzen kann, wenn man ihre einen Enden mit kleinen Reflektoren versieht und diese nebeneinander auf einem Röntgenleuchtschirm anbringt, Die anderen Enden dieser Lichtleiter sollen dann gebündelt werden, so daß an ihren nebeneinanderliegenden Enden ein zwar verkleinertes aber lichtstärkeres Bild erhalten wird. Aus diesen Benutzungsarten ist somit nicht die erfindungsgemäße Erkenntnis abzuleiten, daß die Benutzung gebündelter Lichtleiter gerade bei elektronenoptischen Röntgenbildverstärkern den großen Vorteil hat, daß eine Erhöhung des Bildkontrastes erhalten wird, wenn man die Lichtleiter zwiechen dem Röntgenleuchtschirm und der Fotokathode anbringt. Die als lichtleitungsbahnen benutzten Fasern, z.B. Glasfasern, können in bekannter Weise etwa durch ein als Bindemittel benutztes Schmelzglas vakuumdicht miteinander verschmolzen sein und einen dichten Träger für den Röntgenleuchtschirm, sowie die Fotokathode darstellen. Dieser Träger kann sowohl innerhalb des Kolbens angeordnet sein als auch die Stirnwand des Kolbens bilden. Um auch eventuell nicht vollständig dichtE Lichtleiterplatten benutzen zu. können, kann man über die Stirnplatte des Vakuumkolbens noch eine vakuumdichte Kappe ziehen, so daß auch der Röntgenleuchtschirm für sich nochmals in einem Vakuumraum liegt. Dabei besteht der Vorteil, daß der Leuchtstoff nicht schon beim Aufbau und beim Evakuieren des ersten Vakuumraumes im Kolben enthalten sein muß. Hieraus ergibt sich nämlich, daß man auch Leuchtstoffe verwenden kann, die das im ersten Vakuumraum unumgänglich notwendige Ausheizen nicht aushalten. Die Verwendung derartiger Leuchtstoffe i@::t auch dann möglich, wenn das Lichtleitungsbündel Glicht ist und. die endgültige Stirnwand des Vakuumkolbens bil-

  deti, an dessen Außenseite der 2Ünt@enleuolxtac?iebracht sto

  Der Röntgenleuchtschirm fauch. als Bauelement- S°-

  tau-scll@jar und in optischem Kontakt mit den iintrittsflwchen -der

  _

  Lchtleitungsbah@aen angeordnet sein.

  ,berdies kann in. an sich bekannter .--jclse ein --bergaaag von cinor.

  Leuchtschirm mit beetrwater Oberflächenform auf -eine fotolcathode

  riit anderer Oberflächenforr;i geschaffen werden, etwa von eine.-7. flachen

  _und daher leicht herstellbaren Leuchtschi= zu einer gewölbten Poto-

  .:-thode'- indem man die einen !finden der Lichtleiter in -einer .Ebene

  und die anderen "Enden gewölbt u -- ordnet. Es ist u.aer euch mögliche

  'neide, nämlich sowohl den höntgerLleuchtschirm als auch die Foto®

  kathoäe' durch entsprechende @!.ncrdnun; .der ;nden der Lichtleiter ge-

  wölbt auszubilden. .

  Die Benutzung der Lichtleiter ergibt den weiteren- an sich b akaMznten

  i%rteil' daß die yichtleitungsbahnen auch konisc fit: Ges halt haben

  hönnen und es so .möglich ist g das Bild von einem großen Röntgen-

  leuchtschirm in einen Bildcrandler rit kleiner Kathode und keiner

  elektronenoptischer Anordnungen zu verstärken, :,eil in dieser An-

  Ordnung das Bild-verkleinert wird. Die einen, dera Leuchtschirm zu-

  gewandten- Enden. der konischen Lichtleitungsbahnen besitzen namlich

  eine größere rläche als die anderen 'Unieng die zu einer wesentlich

  kleineren. Fläche zuscmmengefagt sein können« Das Grienverhältnis

  der einen _ndfläahe zur anderen kann dabei etwa .n dem Bereich

  zwischen 2:1 und 1Ö:1 lie;,len

  :gis ist überdies auch ml*j;@@licli, bei eiaetz t@ntex@eldverstö:rker die-.'

  Stirnfläche aus einem Bündel parallel zueinander laufender Licht=- -°

  Leiter zu bilden. An der Innenseite des Bündels die entsprechend:

  den elektronenoptisch gegebenen Notwendigkeiten gewöl'at ist, hei-

  findet sich die Fotokathode.: Die ::ußense,ite :des- Bändels ist voll-

  kommen flach, so däß an ihr-'direkt ein ebe:ler Röntgenleuchtschirm -au

  tauschbar angebracht -werden kann. Es -ist -aber auch möglich. anders.

  geformte Leuchtschirme unter Zwischen achaltung von Lchtleiterhl un®

  zuschließeng etwa einen gröberen Leuchtschirm mittels eines Bündels

  konischer oder gebogener und konischer Lichtleitunsbahnen, dessen

  kleinere Fläche oben ist und mit der Größe der Stirnfläche des Xol-

  Lers Üb#Dreinstirjü.t.

  ::eitere i:«.inzellieitan und Vorteile der werden nachfolgend

  azi -Hand der in den Figuren 2 bis 5 dar°estellte z .#usfUhrunZabei- .

  spiele geschildert.

  .Bei dem in der Fig. 2 in. einer beispielsweisen Ausführung der ':r

  fizz':zng dargeatallten ii.dv@r,@t,räer ist der höntgenleuchtschirm

  ,@Jer parallel zuziiaizder lic@ude Lic.,xtleitune>-.sbahnen mit der 7 oto-

  L.thode ver'@unde£l. -

  1ii -der Pig. 3 ist ei" husfü,lxruzx_,s beispiel gezeichnet # bei welchem

  ü.c:r Leuchtschi= über koni.:u::x

  ldete @icztletun;s"nahnen mit

  eixier wesentlich kleineren -.:-otokat.,kode verbunden-in t.

  Bei dem in der Fig. 4 dargestellten erfindungsgemäß ausgestalteten

  Bildverstärker ist die Fotokathode - über gebogene Lichtieitungsbahnen

  mit dem. Zeuchtscb:irm verbunden.

  In der Fig. ä ist ein Ausschnitt aus einer Röntgenbildverstärker-

  einriChtuüL dargestellt, bei: welcher ein Bündel von hichtleitungs-

  bühnen zusammen mit einem Le:achtschirm benutzt st# der eine ge-

  bogene Oberfläche besitzt derartp daß an allen Stellen des leucht-

  schirms gleiche Röntgenstrahlungsstärke herrscht.

  Lutsprechend Pig. 2 treffen die Röntgenstrahlen 20 auf den Röntgen-

  leuchtschirm 21 auf. Dieser besteht aus einer Kunststofftragschicht

  22 und der durch Bindemittel zusammengehaltenen Zink-Cadmium-Sülfid-

  Leuchtschicht 23. Diese 'Gesicht 23-schließt sich in optischem Kon-

  takt an die -reden der gläsernen :c.htletut;sbaixn@ 24 an. Die

  -einzelnen Bahnen, 24 sind luü P dick. Der Leuchtschirm 21 ist aus-

  viachselbar gegen andere meuchtseiirme, et=wa solche mit -gröberem oder

  solche z;it feinerem Korn. .ija anderen Lude der vakuumdicht mitein-

  z4"xder verbundenen Lichtleitungabatxnen 24, d.h. an der Innenwand der -

  durch sie gebildeten Stirnplatte des Kolbens 26 befindet sich die ge-

  krUuate Fotokathode 25, im Inneren des Röhrenkolbens 26! in welchem

  auch die Ringelektroden 27: 28 und 29 untergebracht sind. Auch bei

  dieser Röhre ist, wie-bei der bekannten, ein Betruchtungsleuchtsehi=

  30 vorgesehen.

  3ci de. j@1 igO- 3 dargestellten AusfUhrangsbe'ispiel fallen die-

  ;=3:1' ,@eih=trahlex 31 bei ecra ',c;,;c@tscr e$Liä`E:1'P@,'lli'1BBOf-

  tr,- -caicht 33- hindurch auf die Y:e=jch-sch.ie'rit 34m Die Leuchtschicht

  >-. is t -unter Z@eor@d Toxla 12uw#odie :*elcherI mit Thallium akti-

  ?@"z°#- ist, in :@kan:@ter .2i!30 a:@@fe_:@zt@ Dis: in der i,e,zehtsebicht -

  3 ` -_u:;elöv te Lic'I.t wir(? tz_39L'-..z d.; @ral-u==tcicht aneinnider befebtit-

  te;x; "Uichtleitui23übah11en 359 welche die Stirnwand des iiolbens 37 bi1--

  dcaI auf die Fotokatode 36 ='.'r±r -.--ez.@ Die @:-.chtloitungsbahnen be-

  @': :--ien aus zonxsche tränsa@°nute x !:unststcffgt*-hen$ deren beide

  ein ^uer ac'.ü_tt:.,vo@°h.il+,:z; s @=o_ 5;1 besit äel. Dicaet Verhältnis

  e..s @:rcht vu@aeiclä. . das; tir i @niitreZ''1tilt#li zwischen T' .Z,#e:@.Zeucht- .öxzt:'

  s .*-s-a. und oto1-Lr:thode. hei (Fieser Anordnung befindet neh die

  ,i ta okc:thode Sur' 1.XLYIts7.'hi.@h1 @E° : i?#'T =RT:=T;ü henS :J'7 7 in !#r#s1 L1#1gT11 -c`.ucrl die

  -_i1_ ;elektrodes 38, 39 und 40. sc'.'-=ie der =3r-tr:acl-_tja11 #- s.euchtschr:; 47

  ui:tergebracht sind.

  De RöntgenstraMen 42 treffen bei de" n der Fä 4 dargestellten

  >usf.Wirungsbeispiel z@:izf den. "#:nucgltse'zirit 43, dir Aue einer firr#-

  sc',icht 44 und einer heta-cht~c'-.cht 45 besteht, auf und lösen in der

  Leuchtschicht 45 Fluoreszenzlicht azis. Dieses licht wird denn durch

  die lichtleitunz sbalmen 46, .die Üebogen sind, auf die "e"-enüber dem

  Leuchtschirm 43 um. 90® gedrehte -rdfl;'Lche 47 des Bündels der Bahnen

  46 i-eleitet: An die 47 schließen qich' abtrennbar die

  weiteren Lichtleitunt- sbahnen 48 an, welche die rfontplatte der

  _Bildverstürkerröhre 49 bilden. Das übertragene nicht wirkt-auf die

  Totokathode 50 iu- Sinne der Auslösung von Elektronen eins die dann

  in der oben bereits mehrnah beschriebenen Art lies ct@leun3@;t und

  auf elektronenoptischer.! Wege .auf dem Betr"cht;zngsleucht ciirn 51

  sichtbar geraucht worden. An der Fluche 47 kana das hündel de----Licht-

  leitungebahnen 46 abgenommen und durch z.B. einen Leuchtachirbi er-

  setzt werden. Es ist auch lediglch das Bündel der Licht-

  leiter 46.- gei;-en eire anderes, etwa ein solchen mit koniselen- Bahnen,

  a:szutauschen.=-

  '?ie von der Anode 52 der 1,c--itzjenrUhre 52a aus: elend er_ strahlen,: von

  . üc:,zn die beider 5>, 5¢ und der Zentralstra:=-31 53 aus- .

  z--zoen :sind, trofc#a be:: de.-. Z YZ5e@Te c@:@.eterE@uafü:lrun,s-

  bei spiel auf den l( tchtscliiri-@-. 56 a@i. "isnr Leuchtsehirr,: 56 besitzt

  ia._ nach irineri -ew'vlz)te übez#fl'.zcL- derirt, da'- alle :Ton der ;iode 52

  ausgehenden Strahlen den gleichen leg zuräckgele-t habe. und damit

  gleiche Köntgenstruhlunf;sstärke besitzen. An diesen Leuchtschirms., der

  aus einem Träger 5'T und der Leuchtschicht 58 besteht# schließen sich

  die Lichtleitungsbahnen 59 an. fliese sind an der GrOnzfläche 60 mit

  den zu dem Bildverstarker 61 führenden Lichtleitungebahnen 62 lös-

  bar verbunden. Das Bündel der Lichtleitungsbahnen 62 bildet die

  Frontplatte des Bildverstärkern 67g@an deren gebogener Innenwand die

  gebogene Fotokathode 63-angebracht ist. Auch bei dieser Anordnung

  ergibt sich beim Auftreffen von Röntgen'- oder ähnlich durchdringenden

  Strahlen auf den Leuchtschirm 56 in der Schicht 6'3 eine Auslösung

  von Blektronen, die beschleunigt und-auf elektronenoptischem "ege

  auf einem Betraehtungsleuchtechirm 64 abgebildet werden können. Außer-

  dem ist bei diesem Ausführungsbeiopiel das System von Lichtleitern

  59 durch ein anderes

  etwa ein solches mit kani®chen Licht-

  leitern (tgl. 35 Fig* 3) ersetzbar, indem die Verbindung bei 60 ge-

  löst und an dieser Stelle das'gewünschte System angesetzt wird. Da-

  bei kann auch ein fjystem verendet sein, bei dem das Ende der Licht-

  leiten ale Träger für die Leuchtschicht dient, eo daß sich die Be-

  nutzung eines bamonderen Trägers (z.B. -5'l, Fig. 5) erübrigt.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Elektronenoptischer Röntgenbildwandler, der als Eingangselement einen Röntgenleuchtschirm enthält9 der mit einer Fotokathode kombiniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Röntgenstrahlen am Durchdringen der Leuchtschirm-Fotokathoden-Kombination weitestgehend gehindert sind, indem zwischen dem Leuchtschirm und der Fotokathode und in optischem Kontakt mit diesen eine Vielzahl nebeneinanderliegender Lichtleitungsbahnen angeordnet sindö 20 Röntgenbildwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnwand: des Vakuumkolbens durch die Lichtleitungsbahnen gebildet ist, anderen innerer Oberfläche die -Fotokathode und an deren äußerer Oberfläche der Leuchtschirm angebracht sind. 30 Höntgenbildwandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnplatte der Bildverstärkerröhre, an deren Innenseite die Potokathode angebracht ist, aus einem. Bündel von Lichtleitungsbahnen besteht, der Röntgenleuchtschirm an einem anderen Bündel. von Eichtleitungsbähnen befestigt ist und daß die freien Enden der beiden lichtleitungsbündel in optischen Kontakt miteinander gebracht sind. q-. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitungsbahne-n gekrümmt verlaufene 5. Röntgenbildwandler nach-Anspruch 19 dadurch gekennzeichnet, daß die eine aus den Enden der Lichtleiter gebildete Fläche, an welcher der Röntgenleuchtschirm angebracht ist, eine andere Form besitzt als diejenige, an der die Fotokathode angebracht ist. 6. Röntgenbildwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche, an welcher der Röntgenleuchtschirm angebracht ist, eine derart gewölbte Form besitzt, dass seine Oberfläche an allen Stellen gleiche Röntgenstrahlungsstärke hat und dass die Fotokathode entsprechend der sich aus der Elektronenoptik ergebenden Notwendigkeit gewölbt ist. 7. Röntgenbildwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endfläche, an welcher der Röntgenleuchtschirm angebracht ist, grässer ist als die Fotokathode und dass die Lieht.leitungsbahnen konisch sind. B. Röntgenbildwandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtleitungsbahnen die Trennwand zwischen zwei Vakuumräumen bilden, wobei der Röntgenleuchtschirm in dem einen und die Fotokathode in dem anderen Vakuumraum liegen.