DE1489118C - Festkörper Bildverstärker - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Festkörper- Fluoreszenzstrahlung erneut auf sie einwirkt. Der

Bildverstärker mit einer an einer flächenhaften durch- Bildverstärker ist somit sowohl für Strahlung, die

sichtigen Elektrode anliegenden elektrolumineszie- die photoleitende Schicht unmittelbar beeinflußt, als

renden Schicht und einer mit Vorsprüngen und auch für Strahlung, die die fluoreszierende Schicht

Zwischenräumen "ausgebildeten Zwischenschicht, die 5 zum Leuchten bringt, empfindlich, und es kann ihm

auf ihren Vorsprüngen eine Gitterelektrode trägt und eine spektral breite Eingangsempfindlichkeit gegeben

deren einstrahlungsseitige Oberfläche einschließlich werden.

der Gitterelektrode und der Zwischenräume vollstän- Die durch die Fluoreszenzschicht hindurch-

dig mit einer photoleitenden Schicht bedeckt ist. gehenden Vertiefungen, an deren" Oberfläche die

Es sind Bildverstärker oder Bildschirme bekannt io photoleitende Schicht als Strompfad zwischen der (USA.-Patentschrift 2 975 294), deren photoleitender strahlungseingangsseitigen Elektrode und der elektro-Körper direkt auf die sichtbar zu machende Strah- lumineszierenden Schicht liegt, sind vorteilhaft als lung, beispielsweise Röntgenstrahlung, anspricht. Nuten oder Poren ausgebildet; Vertiefungen dieser Hierbei ist insbesondere auch ein Bildverstärker der Form sind leicht in der nötigen Feinheit herzustellen, eingangs genannten Art bekannt (schweizerische 15 die zur Erzielung einer ausreichenden Feinkörnig-Patentschrift 356 850), bei dem durch die Verlange- keit des Bilds notwendig ist. Eine mechanische Berung des Strompfades in der photoleitenden Schicht arbeitung der photoleitenden Schicht ist nicht erf order Einfluß ihrer Widerstandsänderungen besser aus- derlich; hierdurch wird die wegen der Brüchigkeit genutzt wird. Photoleitende Körper absorbieren je- .der photoleitenden Materialien bestehende Gefahr doch im allgemeinen Strahlungen von hoher Durch- 20 von kleinen Schichtschäden vermieden,
dringungsfähigkeit nur schlecht, so daß solche be- Die photoleitende Schicht und die Fluoreszenzkannten Bildschirme nur einen kleinen Teil der Ein- schicht bestehen aus verschiedenen Werkstoffen, wostrahlung ausnutzen. . durch der Schirm mit einer hohen Dunkelimpedanz

Es sind auch Bildverstärker bekannt (deutsche ausgebildet werden kann. Die photoleitende Schicht, Patentschrift 1 033 812), bei denen diese Schwierig- 25 die etwa zu 8O°/o aus photoleitendem Pulver besteht, keit dadurch umgangen ist, daß die Einstrahlung von kann an sich nur mit einer verhältnismäßig hohen einer Fluoreszenzschicht aufgefangen wird, die mit Dielektrizitätskonstante hergestellt werden, die im ihrer dabei entstehenden Ausgangsstrahlung die allgemeinen höher als 10 ist. Bei der erfindungsgephotoleitenden Körper erregt. Der Bildschirm dieses mäßen Ausbildung trägt.diese hohe Dielektrizitätsbekännten Bildverstärkers zur Sichtbarmachung von 30 konstante jedoch kaum zu einer Erhöhung der Ka-Röntgenstrahlen weist zwischen zwei strahlungs- pazität des Schirms bei, da die Kapazität im wesent-' durchlässigen Schichtelektroden Strahlungseingangs- liehen von den dielektrischen Eigenschaften der seitig die Fluoreszenzschicht und Strahlungsausgangs- Fluoreszenzschicht bestimmt wird, deren Dielektriziseitig die elektrolumineszierende Schicht auf. Die tätskonstante durch entsprechende Bemessung des Fluoreszenzschicht' weist zahlreiche zylinderförmige 35 Volumenanteils an fluoreszierenden Partikeln klein Löcher auf, die sie ihrer ganzen Dicke nach durch- gehalten werden kann. Eine niedrige Schirmkapazisetzen und in denen sich der photoleitende Körper tat führt zu einem niedrigen Leerlaufstrom und trägt befindet, der somit die strahlungseingangsseitige damit zu einer niedrigen Leuchtdichte der Ausgangs-Elektrode mit der elektfolumineszierenden Schicht strahlung an Stellen fehlender Eingangsstrahlung bei. verbindet. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nach- 40 Auch hinsichtlich des ohmschen Widerstandes führt teil, daß bei der Herstellung auf überaus genaue die erfindungsgemäße Ausbildung zu einem guten Maßhaltigkeit des Schichtenschirms und einwand- Schwarz-Weiß-Verhältnis, da die Fluoreszenzpartifreie Kontaktberührung der Elektrode mit jedem kein in der Fluoreszenzschicht mit einem sehr hohen Element des photoleitenden Körpers geachtet wer- spezifischen Widerstand gewählt werden können, den muß, so daß die Herstellung des Bildschirms 45 während die photoleitenden Materialien demgegenverhältnismäßig teuer ist. . . . . . über einen niedrigeren Dunkelwiderstand aufweisen.

Eine Anpassung an Strahlen hoher Durchdrin- Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der

gungsfähigkeit unter Vermeidung dieses Nachteils Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei-

des bekannten Bildverstärkers wird gemäß der Er- .■· bung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispiels-

findung dadurch erzielt, daß zum Sichtbarmachen 50 weise veranschaulicht, und zwar zeigt .

des Bildes einer unsichtbaren Strahlung von hoher Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Bildver-

Durchdringungsfähigkeit die mit Vorsprüngen und stärker gemäß der Erfindung und

Zwischenräumen ausgebildete Zwischenschicht aus F i g. 2 eine perspektivische Ansicht einer weiteren

einem Stoff besteht, der bei Anregung durch die ein- Ausführungsform der Erfindung, deren Innenaufbau

fallende unsichtbare Strahlung eine Fluoreszenzstrah- 55 teilweise freigelegt ist.

lung emittiert, für die die photoleitende Schicht emp- Ein Bildverstärker gemäß Fig. 1 weist eine licht-

findlich ist. Durch diese erfindungsgemäße Ausbil- durchlässige Trägerplatte 1: auf, die z.B. aus blei-

dung ergibt sich ein einwandfreier Kontakt von haltigem Glas, das die eingestrahlten Röntgenstrah-

selbst, da die photoleitende Schicht im Verlauf der len absorbiert, bestehen kann. Weiterhin umfaßt der

Herstellung des Films erst nach der Anbringung der 60 Bildverstärker eine transparente Elektrode 2 aus

gitterartigen Elektrode aufgebracht wird und diese in einem Metalloxydfilm, z.B. Zinnoxyd, der auf die

sich einbettet. Das Aufbringen dieser Schicht erfor- Trägerplatte 1 aufgesprüht ist, sowie eine elektro-

dert keine überdurchschnittliche Sorgfalt. lumineszierende Schicht 3 aus beispielsweise

Die erfindungsgemäße Lösung vermeidet dabei ZnS: Cu, Al-Pulver, das mit einem Bindemittel,

obendrein jeden toten Werkstoff und ergibt eine be- 65 ζ. B. Epoxyharz, vermischt ist und eine Dicke von

sonders gute Ausnutzung der Strahlung, die zuerst ungefähr 40 μπι aufweist; das ZnS: Cu, Al lumines-

unmittelbar auf die photoleitende Schicht einwirkt ziert als Reaktion auf die Änderung des elektrischen

und, soweit sie diese durchdrungen hat, in Form der Feldes grün. An die Schicht 3 schließt sich eine iso-

lierende oder halbleitende opake Schicht 41 aus schwarzer Farbe od. dgl. mit einer Dicke von etwa 5 bis 10 μΐη an, die dazu dient, die elektrolumineszierende Schicht 3 gegenüber einer photoleitenden Schicht 7 optisch zu isolieren, wie nachstehend beschrieben ist. Auf der Schicht 41 liegt eine Schicht 42, die eine Stromdiffusionsschicht ist und dazu dient, die mechanische Bearbeitung von nutenförmigen Vertiefungen 52 einer im folgenden beschriebenen Fluoreszenzschicht 50 zu erleichtern und auch die Diffusion des Photostroms zwecks Vermeidung eines Streifigwerdens des Ausgangsbildes L zu bewirken. Diese Schicht 42 ist aus einem pulverförmigen nichtlinearen Widerstandsmaterial, wie z.B. Cds: Cl, gefertigt, das mit einem Bindemittel, wie z. B. Epoxyharz, vermischt ist und eine Dicke von rund 100 bis 300 um aufweist.

Die Fluoreszenzschicht 50, die bei Strahlungserregung aufleuchtet, ist mit den Vertiefungen 52 in Form V-förmiger paralleler Nuten versehen; an den Oberseiten der verbleibenden Stege sind durch Metallaufdampfung, Silberhaftfarbe .od. dgl. Elektroden 6 angeordnet. Die photoleitende Schicht 7 überdeckt die Fluoreszenzschicht 50 auf der Fläche 51 und steht gleichzeitig in elektrischem Kontakt mit den Elektroden 6.

In der dargestellten Ausführungsform kann die dünne, photoleitende Schicht 7 durch Vakuumaufdampf ung oder durch Aufsprühen eines Gemisches aus einem photoleitenden Pulver und einem Bindemittel, wie Epoxyharz, hergestellt sein, das mit einem Lösungsmittel, wie Diacetonalkohol, verdünnt ist.

Es sei angenommen, daß die photoleitende Schicht 7 aus einem photoleitenden Material der durch Cu, Cl aktivierten CdS-Serie besteht. Diese Materialien sind selbst für Röntgenstrahlen empfindlich und haben auch eine hohe lichtelektrische Empfindlichkeit gegenüber einer Erregung durch optische Strahlung, insbesondere bei einer Wellenlänge im Bereich von 500 bis 900 nm. Die Fluoreszenzschicht 50 wandelt Röntgenstrahlen in optische Strahlen um und erregt die photoleitende Schicht 7, die dabei ihre Impedanz verändert. Folglich sollte die spektrale Verteilung der Ausgangsstrahlung der Fluoreszenzschicht 50 diejenige der Lichtempfindlichkeit der photoleitenden Schicht 7 zumindest teilweise überlappen. Liegt also die spektrale Lichtempfindlichkeitsverteilung im Bereich von 500 bis 900 nm, dann sollte die optische Strahlung der Scfiicht 50 zumindest teilweise im Spektralbereich von 500 bis 900 nm liegen. Im Idealfall liegen die Charakteristiken der Spektralenergieverteilung im Bereich derjenigen der Spektrallichtempfindlichkeitsverteilung, und der maximale Integralwert wird erzielt, wenn das Produkt des jeweiligen Empfindlichkeitswertes (verteilter Wert) für jede Wellenlänge über den Wellenlängen integriert worden ist.

Bei den photoleitenden Materialien der CdS-CuCl-Serie erfüllt ein röntgenstrahlenlumineszierender Phosphor (Cd, Zn)S (feste Lösung aus CdS und ZnS), der mit Ag aktiviert ist, die vorstehende Bedingung. Wenn beispielsweise die Schicht 7 durch Aufsprühen einer Suspension von pulverförmigem CdS: CuCl, das hochempfindlich gegen Orangelicht ist, in einem Bindemittel, wie Epoxyharz usw., gebildet ist, dann kann die Schicht 50 aus einem Pulver des röntgenstrahlenlumineszierenden, orangefarben aufleuchtenden Phosphors (Cd, Zn)S: Ag, das mit einem Klebemittel, wie Epoxyharz, Polystyrolharz usw., vermischt ist, bestehen. Die Schicht .50 muß dick genug sein, um eine hohe Impedanz im Vergleich zu derjenigen der Schicht 3 zu ergeben, so daß deren Ausgangsstrahlung auf einen sehr niedrigen Wert absenkbar · ist und sich ein günstiges Schwarz-Weiß-Verhältnis (Kontrastverhä.ltnis) des Ausgangsbildes L einstellt.

So kann beispielsweise die Schicht 50 eine Dicke von rund 300 bis 400 um aufweisen; auf ihre eine Seite wird ein leitendes Klebemittel in einer Dicke von rund 20 bis 40 μηι aufgebracht. Anschließend werden V-förmige Nuten unter einem Teilungsabstand von rund 600 μία eingeschnitten, so daß Vertiefungen 52 entstehen. Bei einem derartigen Aufbau ist der Raumfaktor der Elektroden 6 niedriger als 1; die Schicht 50 hat auf Grund der Vertiefungen 52 eine hohe Impedanz. Nach einer solchen Fertigung der Fluoreszenzschicht 50 und der Elektroden 6 wird die photoleitende Schicht 7 aufgesprüht.

Die Elektroden 6 sind mit einem Leiter 8 parallel geschaltet, während die transparente Elektrode 2 mit einem Leiter 10 verbunden ist. Die Leiter 8 und 10 sind über eine Wechselstromquelle 9 verbunden. ·

Fällt ein Röntgenstrahlenbild X gemäß den dargestellten Pfeilen auf den Verstärker, dann nimmt der Widerstand der photoleitenden Schicht 7 durch die Röntgenstrahlenerregung ab. Da die Röntgenstrahlen ein hohes Durchdringungsvermögen besitzen, dringen sie durch die Schicht 7 und durch die Seiten 51 und die Elektroden 6 hindurch und erregen die Schicht 50, die ihrerseits Orangelicht L₀ ausstrahlt. Das Licht L₀ erregt die die Seiten 51 überdeckende photoleitende Schicht 7. Da die Schicht 7 eine niedrige Durchlässigkeit für Licht besitzt und die Schicht 50 sich als eine Art Lichtintegrant verhält, werden die in der Schicht 50 erzeugten optischen Strahlen mit Ausnahme derjenigen in der Schicht 50 selbst absorbierten von der Schicht 7 völlig absorbiert. Der Strom fließt von den Elektroden 6 an den Seiten 51 entlang, diffundiert durch die Schicht 42 und bringt die Schicht 3 zum Aufleuchten. Das Röntgenstrahlenbild X ist auf diese Weise in ein sichtbares.Bild L umgewandelt und verstärkt worden.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 weisen die Vertiefungen 52 die Ausbildung von parallelen, unter dem gleichen Abstand angeordneten Nuten auf, können jedoch auch in einer anderen Form ausgebildet sein, wie z. B. als konzentrische Kreise oder Spiralen, und brauchen nicht Unbedingt einen V-förmigen, sondern können ebensogut einen kreisrunden oder rechtwinkligen Querschnitt aufweisen.

Weiterhin liegt-gemäß "Fi*g. 1 die photoleitende Schicht 7 über den Seiten 51 und überdeckt diesen, jedoch können Röntgenstrahlen, '/-Strahlen oder andere Strahlungen von hohem Durchdringungsvermögen die Schicht 7 auch dann durchsetzen, wenn sie recht stark ist; die Vertiefungen 52 können deshalb auch vom photoleitenden Material ausgefüllt sein. Obgleich nach F i g. 1 die photoleitende Schicht 7 die Elektroden 6 überdeckt, ist dies nicht erforderlich; die einzige Vorbedingung ist, daß sie elektrisch mit den Elektroden 6 verbunden ist. Die Elektroden 6 können also über die Schicht 7 hinaus vorstehen.

In F i g. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der die Vertiefungen in Form von Poren ausgebildet sind. In dieser Figur

sind die der Fig. 1 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Hierbei bestehen die Vertiefungen aus regelmäßig verteilten konischen Poren, deren Spitzen in die Stromdiffusionsschicht 42 reichen. Die photoleitende Schicht 7 füllt die konischen Poren aus, überdeckt ihre Seiten 51 und überdeckt auch die Gitterelektrode 6.

Die Form der Poren braucht nicht konisch zu sein, sondern kann auch zylindrisch, prismatisch, halbkugelförmig od. dgl. ausgebildet sein.

In beiden Fällen erstrecken sich die nutenförmigen oder konischen Vertiefungen bis in die Stromdiffusionsschicht 42; dies ist für eine wirksame Ausnutzung des Impedanzwechsels.in der photoleitenden Schicht 7 wünschenswert und auch, um durch die Diffusion des Photostroms ein Streifig- oder Fleckigwerden des Ausgangsbildes zu verhindern. Die Vertiefungen können aber notfalls auch nur bis zu den mittleren Teilen der Fluoreszenzschicht 50 oder zu deren Berührungsebene mit der Schicht 42 reichen. Auch kann die Stromdiffusionsschicht 42 notfalls weggelassen werden.

Vorteilhaft sind die Elektroden 6 für die einfallende Strahlung durchlässig, jedoch ist die Erfindung auch mit undurchlässigen Elektroden ausführbar. In diesem Fall wird nur die durch die photoleitende Schicht 7 hindurchtretende Eingangsstrahlung ausgenutzt. ;

Die photoleitende Schicht 7 kann eine gesinterte Schicht sein, wenn Emailglas oder ein anderes Klebemittel, das gegenüber hohen Temperaturen beständig ist. in der Fluoreszenzschicht verwendet ist.

Auch die Fluoreszenzschicht kann durch Sintern hergestellt werden. Weiterhin kann, falls die z. B. aufgedampfte elektrolumineszierende Schicht durch Gleichstrom zum Leuchten gebracht wird, diese an eine Gleichstromquelle angeschlossen werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Festkörper-Bildverstärker mit einer an einer flächenhaften durchsichtigen Elektrode anliegenden elektrolumineszierenden Schicht und einer mit Vorsprüngen und Zwischenräumen ausgebildeten Zwischenschicht, die auf ihren Vorsprüngen eine Gitterelektrode trägt und deren einstrahlungsseitige Oberfläche einschließlich der Gitterelektrode und der Zwischenräume vollständig mit einer photoleitenden Schicht bedeckt ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß zum Sichtbarmachen des Bildes einer unsichtbaren Strahlung von hoher Durchdringungsfähigkeit die mit Vorsprüngen und Zwischenräumen (52) ausgebildete Zwischenschicht (50) aus einem Stoff besteht, der bei Anregung durch die einfallende unsichtbare Strahlung eine Fluoreszenzstrahlung emittiert, für die die photoleitende Schicht (7)

empfindlich ist.

2. Bildverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehenden Vertiefungen in der Fluoreszenzschicht als Nuten ausgebildet sind.

3. Bildverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehenden Vertiefungen in der Fluoreszenzschicht als Poren ausgebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen