DE1514255C3 - Röntgenbildverstärker - Google Patents

Description

3 4

tes Konstruktionsproblem ist. Die Hülle ist mit daß sie einen mit Kanälen versehenen Feststoffkör-

Durchführungsleitern 2,3 und 4 für elektrische Span- per bilden. Die Röhrchen haben eine Wanddicke, so

nungen versehen. daß im Körper der Feststoff zwischen zwei Kanäle

In dem durch die Hülle umschlossenen Raum be- etwa die zweifache Dicke der Wanddicke der Röhrfinden sich der Sekundäremissionsverstärker 5 und 5 chen hat. Wenn in nachstehenden das Wort »Wandein Leuchtschirm 6. Es sei bemerkt, daß eine mög- dicke« benutzt wird, wird diese Abmessung der liehst einfache Anordnung dargestellt ist. Es ist üb- Röhrchen gemeint.

lieh, daß bei Röntgenbildverstärkern das Photoka- An Hand der Beschreibung eines Ausführungsbei-

thodenbild durch elektronenoptische Projektion auf spieles wird jetzt ermittelt, welche die Beschränkun-

dem Bildschirm verkleinert wiedergegeben wird. Alle io gen eines Kanalverstärkers sind, in dessen Material

zu diesem Zweck erforderlichen Mittel können beim Photoelektronen von Röntgenstrahlen angeregt wer-

vorliegenden Bildverstärker angebracht werden, ohne den. Wenn von verhältnismäßig weiten Kanälen mit

daß dadurch von der angegebenen Weise der Um- einem Durchmesser von etwa 200 Mikron und einer

Wandlung der Röntgenstrahlen in die für die Bild- Wanddicke von 30 Mikron ausgegangen wird, ergibt

Wahrnehmung bestimmte Strahlung abgewichen wird. 15 sich ein Raster, in dem die Umwandlung von Rönt-

Auf beiden Seiten ist der Sekundäremissionsver- genstrahlen in Photoelektronen, die am weiteren stärker mit einer leitenden Schicht überzogen, wobei durch die Verstärkung beabsichtigten Ergebnis beteider Belag 7 mit dem Zuführungsleiter 2 und der Be- ligt sind, in geringem Maße erfolgt. Die Ursache dielag 8 mit dem Zufühmngsleiter 3 verbunden sind. ser Beschränkung steht mit der bekannten geringen Der Leuchtschirm 6 ist mit dem Zufühmngsleiter 4 20 Bewegungsfreiheit von Photoelektronen im Zusamverbunden. Durch die Zufühmngsleiter 2,3 und 4 menhang, die in den meisten Materialien keine gröwerden aus den beiden Spannungsquellen 9 und 10 ßere Auslenkung als etwa 10 Mikron erfahren, so ansteigende Spannungen zugeführt. daß die meisten Photoelektronen im Wandmaterial

F i g. 2 zeigt einen kleinen Teil des Sekundäremis- verlorengehen. Einen wirklichen Beitrag an an der

sionsverstärker 5, und zwar zwei Stege 11 und 12 25 Verstärkung beteiligten Photoelektronen liefert somit

zwischen aufeinanderfolgenden Kanälen 13, 14 und nur die an die Durchgänge angrenzende 10 Mikron

15. Der ganze Verstärker besteht aus auf solche dicke Wandschicht.

Weise voneinander getrennten Kanälen. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn dafür gesorgt wird,

Röntgenstrahlen, die das feste Material treffen, daß in dieser 10 Mikron dicken Wandschicht eine

sind durch die Wellenlinien X₁ und X₂ dargestellt. Der 30 möglichst große Röntgenstrahlabsorption auftritt.

Strahl X₁ ist bis zum Punkt D₁ durchgedrungen, in Eines der Mittel zum Herstellen absorbierenden GIa-

dem ein Photoelektron ausgelöst wird. Dieses Elek- ses ist, daß einer der wichtigsten Bestandteile ein

tron bewegt sich im wesentlichen senkrecht zur Rieh- Material großer Dichte, z. B. Bleioxyd, ist wenn je-

tung des einfallenden Strahles längs der Linie PZj₁. doch der Bleioxydgehalt einen bestimmten Wert

Die Entstehungsstelle ist so nahe beim Rand des fe- 35 überschreitet, läßt sich das Glas weniger leicht bear-

sten Stoffes, daß sich keine Gelegenheit ergibt, wei- beiten und ziehen, wodurch die Herstellung des Ver-

tere Sekundärelektronen im Material zu erzeugen. Stärkerkörpers aus gezogenen Röhrchen erschwert

Deshalb bewegt sich das Photoelektron quer durch oder unmöglich gemacht wird. Die Herstellung ist

den Kanal 14 zur gegenüberliegenden Seite, wobei an aber sehr gut möglich, wenn der Bleigehalt weniger

der Auftreffstelle mindestens zwei Sekundärelektro- 40 als 30 Gewichtsprozent beträgt oder das Glas gar

nen ausgelöst werden. Unter der Einwirkung des kein Blei enthält, während die Röhrchen innen mit

von den angelegten Spannungen erzeugten elek- einer Schicht aus ein schweres Element, z. B. Blei

trischen Feldes ist die Bewegung dieser Elektro- oder Wismut, enthaltendem Glasemail verkleidet

nen in der Längsrichtung des Kanals gerichtet. Unter sind. Glasemail kann z. B. die folgenden Bestandteile

der Einwirkung ebenfalls wirksamer Querkomponen- 45 enthalten:

ten der Geschwindigkeit treffen die Elektronen Gewichtsprozent

wiederholt auf die Wand des Kanals, wodurch ihre B.,O„ 25

Zahl ständig zunimmt. P6O 50

Für den Strahl x_z wird angenommen, daß er bis B'A 25

zum Punkt D₂ durchdringt, bevor ein Photoelektron 50

ausgelöst wird. Der längere Weg, den das Photoelek- In Vergleich mit einem 30 % PbO enthaltenden tron im festen Stoff zurücklegt, schafft die Möglich- Material liefert ein solches Glasemail einen um etwa keit zum Auslösen mehrerer Elektronen Sa Sb, und 80 % höheren Beitrag an Photoelektronen bei Be- Sc die sich dann zusammen mit dem ersten Elektron strahlung mit Röntgenstrahlen mit einer für die Diaauf den angegebenen Bahnen bewegen, wobei ihre 55 gnostik üblichen Härte.

Zahl ebenfalls zunimmt. Diese Elektronen werden Außerdem hat ein Überzug aus Bleioxydemail den

teilweise, wie dies bei den mit Sa bezeichneten Elek- weiteren Vorteil, daß die Oberfläche durch Reduk-

tronen der Fall ist, in dem festen Stoff abgebremst tion des Bleioxydes zu Blei etwas leitend gemacht

und gehen verloren. Andere Elektronen, wie Sb und werden kann, wie dies zum Aufrechterhalten einer

Sc, erreichen einen Kanal auf gekrümmten Bahnen, 60 gleichmäßig verteilten Spannung auf der Oberfläche

weil ihre Energie geringer ist als die des Photoelek- gewünscht ist.

trons Ph₂. Die Elektronen tragen zusammen bei zum Beim Aufbringen einer solchen Emailschicht mit

Entstehen von Elektronenströmen aus jedem der Ka- hohem Bleigehalt kann man wie folgt verfahren,

näle, wobei der Querschnitt der Kanäle die Bild- Bleiglas, das die verlangte Zusammensetzung hat,

schärfe bestimmt. 65 wird zerpulvert und trocken in einem mechanischem

Ein Verfahren zum Herstellen eines solchen »Ka- Mörser mit Stampfer gemahlen. Dem Pulver wird

nalverstärkers« kann darin bestehen, daß gezogene eine geringe Menge an mit Methanol denaturiertem

Röhrchen gebündelt und verschmolzen werden, so Spiritus zugesetzt, so daß sich eine Paste ergibt, die in

einer Kugelmühle geknetet wird. Die Fritte wird getrocknet und mit einem aus einer Nitrocelluloselösung in Amylacetat bestehenden Bindemittel gemischt. Das Gemisch wird in einer Kugelmühle zu einer homogenen Masse mit einer derartigen Viskosität verarbeitet, wie sie zum Aufbringen einer Schicht genügender Dicke erforderlich ist.

Das Überziehen der Wand erfolgt dadurch, daß die Röhrchen mit dem flüssigem Email gefüllt und dann geleert werden, wonach das an der Wand haftende Material getrocknet wird. Bevor die Röhrchen dann gezogen werden, wird das Lösemittel durch Erhitzung während einiger Stunden durch Verdampfung entfernt. Durch die beim Ziehen erforderliche Erhitzung erhärtet das Email.

Vor dem Ziehen haben die Röhrchen einen Durchmesser von z.B. 10 mm. Sie sind außen mit einem niedrigschmelzenden Email überzogen und bestehen z. B. aus Bleiglas. Das mit einem hohen Gehalt an Blei hergestellte Email verkleidet die Innenoberfläche. Jedes Röhrchen wird beim Ziehen zu einem Innendurchmesser von 200 Mikron verengt und in z. B. 45 cm lange Stücke geschnitten. Mit solchen Röhrchen wird eine Lehre mit sechseckiger Öffnung gefüllt, wonach die Röhrchen bei einer Temperatur von 600° C, bei welcher das an der Oberfläche angebrachte Email schmilzt, aber das Material der Röhrchen noch fest ist, miteinander verschmolzen. Aus dem Bündel werden dann 1 cm dicke Scheiben

ίο geschnitten, die in einer flachen Ebene zusammengepaßt und durch Erhitzung zu einem größeren Querschnitt verschmolzen werden.

Die elektrische Leitfähigkeit durch Reduktion des Bleioxydes entsteht bei einer Erhitzung der so erhaltenen Platte in einer Wasserstoffatmosphäre bei einer Temperatur von 340° C während 2 Stunden. Selbstverständlich sind die Dauer der Erhitzung und die Temperatur von der verwendeten Zusammensetzung des die Kanalwände überziehenden Glasemails abhängig.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

schirm eine verkleinerte Abbildung des Photokatho- Patentanspruch: denbildes ensteht. Auf ähnliche Weise werden Rönt- genbilder mit einem Röntgenbildverstärker wiederge-

1. Röntgenbildverstärker mit einer evakuierten geben. Dabei ist die photoelektrische Kathode mit Hülle, die einen Sekundäremissionsschirm aus 5 einer Leuchtstoffschicht kombiniert, die von den aufengen Kanälen enthält und einen Leuchtschirm fallenden Röntgenstrahlen getroffen wird, während zum Auffangen der durch Sekundäremission in das in ihr erzeugte Licht die photoelektrische Emisden Kanälen vervielfachten und an der von der sion herbeiführt.

Strahlenauftreffseite abgewendeten Seite unter Für die Umwandlung in Licht in der Leuchtstoff-

der Einwirkung einer elektrischen Spannung aus io schicht werden die Röntgenstrahlen nur teilweise

den Kanälen heraustretenden Elektronen, da- ausgenutzt, weil die Dicke der Schicht gering ist im

durch gekennzeichnet, daß der aus Vergleich zur Dicke, die für eine vollständige Ab-

einem Feststoff bestehende Sekundäremissions- sorption der Röntgenstrahlen erforderlich ist. Die

schirm (5) zum Absorbieren von Röntgenstrahlen maximale Dicke wird durch die zulässige Bildun-

und zur Auslösung von Photoelektronen infolge 15 schärfe bedingt, die durch die diffuse Streuung des

der Strahlenabsorption geeignet ausgebildet ist. Lumineszenzlichtes herbeigeführt wird. Eine weitere

2. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 1, da- Schwierigkeit ist, daß bei der Herstellung der photodurch gekennzeichnet, daß der Feststoff des Se- elektrischen Kathode im Zusammenhang mit einer kundäremissionsschirmes aus Glas besteht, wobei Leuchtstoffschicht besondere Verfahren verwendet die Wände der Kanäle mit einem dünnen Über- 20 werden, wobei große Aufmerksamkeit und gediegene zug aus Röntgenstrahlen absorbierendem Glas Fachkenntnisse erforderlich sind.

versehen sind. Es ist bereits ein Bildverstärker bekannt, bei dem

3. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 2, da- die Photokathode aus nebeneinander angeordneten durch gekennzeichnet, daß der Überzeug der Ka- Kanälen besteht, deren Innenwände mit einem phonalwände ein Bleioxyd enthaltendes Email ist. 25 toelektronenemittierenden Material beschichtet sind

4. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 3, da- und deren Achse parallel zur Achse der Kanäle des durch gekennzeichnet, daß das Email genug re- Sekundäremissionsschirms verlaufen. Es ist verhältduziertes Bleioxyd enthält, um einen Überzug mit nismäßig schwierig, die Kanäle der Photokathode geringer elektrischer Leitfähigkeit zu erhalten. und des Sekundärelektronenvervielfachers genau auf-

5. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 2, 3 3° einander auszurichten, insbesondere bei kleinen Ka- oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug naldurchmessern.

aus Röntgenstrahlen absorbierendem Material Die Erfindung bezieht sich auf einen Röntgenbild-

höchstens 10 Mikron dick ist. verstärker, bei dem die Röntgenstrahlen anders als

sonst üblich zur Erzeugung eines Leuchtbildes ver-35 wendet werden. Die Erfindung geht aus von einem

Röntgenbildverstärker mit einer evakuierten Hülle,

die einen Sekundäremissionsschirm aus engen Kanälen enthält und einen Leuchtschirm zum Auffangen

Es ist bekannt, Elektronenströme durch Sekundär- der durch Sekundäremission in den Kanälen abgeemission zu verstärken. In den Fällen, in den Sekun- 4" wendeten Seite unter der Einwirkung einer elektridäremissionsverstärkung gebündelter Elektronen- sehen Spannung aus den Kanälen heraustretenden ströme stattfindet, läßt sich eine Vergrößerung des Elektronen und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Bündelquerschnittes dadurch vermeiden, daß enge aus einem Feststoff bestehende Sekundäremissions-Röhrchen Verwendung finden, die im Innern Sekun- schirm zum Absorbieren von Röntgenstrahlen und däremissionseigenschaften aufweisen. Auch der Elek- 45 zur Auslösung von Photoelektronen infolge der tronenstrom einer photoelektrischen Kathode kann Strahlenabsorption geeignet ausgebildet ist.
so betrachtet werden. Für Sekundäremissionsverstär- Die Unscharfe des auf dem Bildschirm wiederge-

kung eines solchen Bündels können eine Vielzahl gebenen Bildes wird dabei im wesentlichen durch die nahe beieinander liegender Kanäle Verwendung fin- Feinheit der Verteilung der Sekundäremissionskanäle den, die in einer flachen Platte angebracht oder 50 im Trägermaterial des Verstärkungsschirms bedingt durch Zusammenfügung dünner Röhrchen erhalten und ist unabhängig von der Dicke dieses Materials, werden. Die Begrenzungswände der zum Durchlaß in dem die Röntgenstrahlen absorbiert werden,
der Elektronen bestimmten Kanäle müssen nicht nur Ein Ausführungsbeispiel eines Röntgenbildverstär-

eine Sekundäremissionsoberfläche haben, sondern kers nach der Erfindung ist schematisch im Schnitt in auch etwas elektrisch leitend sein, was durch Bedek- 55 F i g. 1 der Zeichnung dargestellt, während F i g. 2 kung mit Widerstandsmaterial oder durch eine geeig- zur Erläuterung der Weise, in der die Strahlenumnete Wahl des Wandmaterials erzielbar ist. Damit die Wandlung stattfindet, dient.

Sekundärelektronen der ursprünglichen Bewegungs- In einer Hülle 1, die entlüftet und aus Isoliermaterichtung folgen und eine ausreichende Energie behal- rial, ζ. B. Glas oder einem keramischen Material, ten, um wiederholt zur Verstärkung beizutragen, sind 60 oder aus Metall, z. B. Aluminium, hergestellt sein die Oberflächen, in denen die Kanäle münden, je mit kann, ist der flache Wandteil im linken Teil der Ficinem elektrischleitenden Belag zum Anlegen einer gur für Röntgenstrahlen durchlässig, während die elektrischen Beschleunigungsspannung überzogen. flache Wand zur rechten Seite durchsichtig ist, so

Bestimmte Elektronenröhren, die eine photoelek- daß in bestimmten Fällen diese Wandteile mit Fentrische Kathode und einen Leuchtschirm haben, wer- 65 stern versehen sein müssen. Es ist darauf verzichtet, den als Bildverstärker bezeichnet, weil der Photo- in der Zeichnung die Form näher anzugeben, die elektroncnstrom ein beschleunigendes elektrisches diese Wandteile aufweisen müssen, damit ihre me-FeId durchläuft und weil häufig auf dem Leucht- chanische Festigkeit ausreicht, weil dies ein bekann-