DE1614488A1 - Bildverstaerker - Google Patents

Description

• Bildverstärker Die Erfindung betrifft einen Bildverstärker mit zwei an Spannung lugenden, flächenhaften Elektroden, von denen die eine für die in ihrer Intensität verstärkten und/oder Qualität modifizierten Strahlen durchlässig und mit einer elektrolumineszierenden Schicht bedeckt ist, deren Leuchtintensität mittels einer-Schicht gesteuert wird, die unter Einwirkung der zu verstärkendem Bilder in Ab- hängigkeit von der Intensität der auftreffenden Strahlen Ihre elektrischen Eigenschaften ändert und an der anderen, für die zu verstärkenden Strahlen liegt: Derartige Einrichtungen werden bekanntlich, insbesondere zur Sichtbarnachung unsichtbarer Bilder benutzt, insbesondere zur verstärkten Sichtbarmachung von Röntgenbildern: Bei den bekannten Bildverstärkern, be-denen die Elektrolumineszenzschicht zur Erzeugung des sichtbaren Bildes benutzt ist, werden feste Stoffe, insbesondere Halbleiter zur Steuerung der Elektrolumineazenzhellgkeit benutzt® Alle bisher zur Steuerung benutzten Stoffe haben nicht zu einer in der Röntgendiagnostik befriedigenden Lösung geführt-. Störend wirkt nämlich insbesondere, daß die Halbleiter unter Einwirkung energiereicher Strahlen sehr lang anhaltende Veränderungen erfahrene Die entstehenden Bilder bleiben daher sehr lange Zeit stehen, so daß nur unveränderliche Bilder verstärkt und umgewandelt werden können® Erfindungsgemäß sind auch bewegte Bilder veratärkbsr, indem die vorgenannten Schwierigkeiten dadurch überwunden sind. -daß die Steuerschicht eine Gasschicht ist, die wenigstens einen Anteil enthält, der entladungslöschend ist und daß die aas den -Elektrodenliegende Spannung ein elektrisches Feld erzeugt, welches 1 bis 5 96, vorzugsweise 2 % unterhalb der Durchbruchsfeldstärke des Gasen im homogenen elektrischen Feld liegt.
• Die beim erfindungsgemäßen Bildverstärker zur Steuerung benutzte Gasentladung macht Gebrauch von der Tatsache, daß durch Strahlen an den Elektroden z.B. Metallflächen und auch im Gasraum geladene Teilchen (Elektronen) ausgelöst werden. Diese Teilchen werden dann im anliegenden elektrischen Feld auf Geschwindigkeiten beschleunigt, die sie dazu befähigen eine Mehrzahl weiterer Gasteilchen zu ionisieren. Dabei entsteht ein lawinenartiges Anwachsen der Ionisation, so daß für jedes durch Strahlung ausgelöst( Elektron auf der zweiten Elektrode eine Vielzahl von Elektronen ankommen. Dadurch wird ein zur Steuerung und Anregung der Elektrolumineszenz ausreichender Ladungstransport erhalten. Dieser Transport kann bei Vorhandensein von Wechselstrom besonders gut nutzbar gemacht werden, weil die Elektrolumineszenzschicht unter Verwendung der dafür bekannten Leuchtstoffe bei Anregung durch Wechselstrom ergiebiger ist als bei Anregung durch Gleichstrom. Die vorteilhaftere Bedingung wird erhalten, wenn die an den Elektroden liegende Spannung wenigstens einen Anteil an Wechselstrom aufweist, dessen Spitzen eine Gesamtspannung verursachen, die ein elektrisches Feld ergeben, welches l - 5 %, insbesondere 2 y6 unterhalb. der Durchbruchsfeldstärke des Gases im homogenen elektrischen Feld liegt.
• Die elektrolumineszierende Schicht, ebenso wie die Elektroden können in der bei den bekannten Elektrolumineszenzbildwandlern üblichen Weise aufgebaut sein. Als Elektroden können daher etwa auf Glasplatten niedergeschlagene durchsichtige Zinnoxyd- oder andere elektrisch leitfähige Schichten angewandt werden. Bei der Benutzung als Wandler für Bilder, die durch Röntgen- oder ähnlich durchdringende Strahlen erzeugt werden, kann die Elektrode, die an der Strahleneintrittsseite liegt, such für sichtbares Licht undurchlässig nein und etwa aus Aluminium bestehen. Die an die Gasschicht angrenzenden Metallflächen können zur Erhöhung der Ionisierung mit einer dünnen Schwermetllsehcht, z.B. überzogen werden. Lediglich die Strahlenausgangsseite, also die an der Elektrolumineszenzschieht liegende Elektrode, sollte durchsichtig sein, wenn direkte Betrachtung eto. erwünscht ist, bei der sichtbares Licht aus dem Bildwandler austritt.
• Die Elektralumineszenzschicht kann nach den bei der Herstellung von Leuchtschirmen bekannten Regeln hergestellt werden und- etwa aus einem geeigneten Leuchtstoff und einem Bindemittel bestehen. Als Leuchtstoff wird z.B. ein mit Kupfer aktiviertes Zinksulfid ` etc. benutzt, das bei Anregung sichtbares Licht abgibt. Als Bindemittel sind Natur- und Kunststoffe, wie z-.B:: Weich-PVC verwendbar, die in einem Lösungsmittel lösbät und in trockenem Zustand fest sind, oder auch solche Stoffe, die durch Temperaturanwendung geliert werden: In der Steuerschicht werden durch die: einfallenden, das Bild tragenden Strahlen wenigstens teilweise ioniserbare Gase ben -utzt. Für die Anwendung: mit energiereichen-Strahlen, insbesondere zur verstärkten Sichtbarmachung von Röntgenbildern werden. wegen der erhöhten Absorption bevorzugt schweratomige Gase angewandte Eine fair Röntgenstrahlen brauchbare Mischung von Gasen kann aus einem Volumenteil Frigen 12, einem fluorierten Kohlenwasserstoff und _ einem Volumenteil Propan oder aus Frigen C 318 bestehen:, Die anliegende Spannung besteht z.B. aus einer@Gleichspannung bzw. enthält unter Ausnutzung der erhöhten Elektrolumineszenzergiebgkeit in bevorzugter Weise wenigstens einen Wechselspannungsantei.l. Die Frequenz der Wechselspannung, die auch eine _. laufend umgepolte Gleichspannung, eine "Rechteckspannungn :sein kann, wird vor zugeweiss so gewählt, daß sie zur Blektrolumneszenzanregung besonders geeignet ist und in der Größenordnung von etwa 25 bis 1000 Hertz liegt.-Be einem Spannungsgemisch sollte der Weehse Spannungsanteil etwa 1/3 der angelegten Gleichspannung betragen* . Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend in der Figurenbeschreibung dargelegt. Die Figur enthält als Ausführungsbeispiel der Erfindung die schematische Zeichnung einer Anordnung zur Röntgendurchleuchtung, die einen Bildverstärker umfaßt, bei dem die Helligkeitsverteilung einer Elektrolumineszenzschf aht durch Gasentladungen gesteuert ist.
• Bei der Bildverstärkereinheit 1 ist an der Innenseite der Strahleneintrittsfläche, die von der Aluminiumplatte 2 gebildet ist, die Fotokathodenschicht 3 angebracht. Sowohl die oh. 2 mm starke Aluminiumplatte 2 als auch die 1,5 mm starke Potokathodensehicht 3, die aus einer Mischung von Wolframsäurenanhydrid (W205) und Araldit besteht, sind an ihren Rändern abgerundet. Dadurch wird in der Bildfläche ein homogenes elektrisches Feld erhalten. Der ebene, wirksame Teil der Fotokathodenschicht 3 ist nach Art eines Streustrahlenrasters mit einer Vielzahl von Löchern 4 versehen, die auf den Fokus der Röntgenröhre 15 gerichIRt sind. Die Löcher besitzen einen Durchmesser von etwa 0,5 mm und sind so angebracht, daßdie Zwischenwände 5 an ihren dünnsten SteUnn noch eine Stärke von etwa 0,2 mm aufweisen.
• An der Freien Oberfläche der Schicht 3 liegt ein Maschengitter 6 das einen dünnen Schwermetallüberzug besitzt, indem -es mit Gold bedampft ist. Seine Maschenweite beträgt etwa 0,1 mm. In einem Abstand von 1 mm folgt auf das Gitter 6 eine Schicht 8, die einen elektrolumineszierenden Leuchtstoff enthält und die mit einer dünnen 0,1 mm starken halbleitenden Schicht 7 aus Weich-PVC überzogen ist. Der Leuchtstoff besteht aus Zinksulfid, das mit 10-4 Atom % Kupfer aktiviert und auf die Leitschicht 10 aus Zinnoxyd der 4 mm starken Leitglasplatte 9 aus einer Di-Oktylphtalat als Weichmacher und Polyvinylchlorid als Binder enthaltenden Suspen-sion sufgeliert ist.
• Durch die Stutzen 11 und 12 wird der Gasraum zwischen der Elektrode 6 und der Halbleiterschicht 7 mit einem Gas mit Löschzusatz von etwa l ata bei einer DurchflußgeschwindIgkeit von ca: 2 1/min gespült. Das Gas besteht aus Frigen 12, dem als Löschgas 10-Vol Propan zugesetzt sind.-Zwischen der Leitschicht 10,.der Leit.-glasplatte 9 und. dem Netz 6 liegt eine Spannungsquelle`13, die eine Reehteckspannung von 8 KYss liefert. Die Spannung :zwischen, der Aluminiumplatte 2 .Und dem Netz 6 -stammt aus der Batterie 14 und beträgt 80 V, wobei das Netz 6 positiv gegen die,-Aluminiumplatte 2 ist. -Zur Erzeugung eines Durchleuchtungsbildes wird mittels der Zwei= puls-Röntgenröhre 1°5 ein Röntgenstrahlenbtlndel 16 durch den zu untersuchenden Patienten 17 hindurch auf den Bildwandler 1 gerichtet-: Die Phase der Rechteckspannung ist so gewählt:, daß in jede Halbperiode gerade ein Röntgen=Impulsfällt. Die Röntgenstrahlen dringen durch die Aluminiumplatte 2 hindurch: zur Fotokathodenschieht 3. Sie lösen an den freien Oberflächen der Schicht 3-und in den=Üffnungen 4 Elektronen aus, die das Gas ionisieren. Mittels des elektrischen Feldes, das zwischen der, Platte 2' und dem Gitter 6 liegt, werden die entstehenden.. lang-Samen Elektronen durch die Löcher des Netzes 6 hindurehgesaugt. Sie gelangen in-den Raum zwischen dem Netz 6 -und der Hältletersehcht 7die der Elektrolumineszenzschicht 8 anliegt. In diesem Raum herrscht eine so hohe:-elektrische-Feldstärke., daB 1#Townsend-Lawinen" entstehen. Die Gasstrecke zwischen 6 und 7 wird also bei Bestrahlung vorübergehend leitend.-Dadurch wird die Elektrolumineszenzsehcht 8 zum Leuchten@angeregt und zeigt die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlung stark verstärkt und Sichtbar in einem Bild großer Flächenhelligkeit en:. Die vor der Elektrolumneszenzsohight 8 liegende dünne Halbleiterschicht 7 hat die Aufgabe, ein: Aufstauen der Ladungen und damit ein Hochschaukeln der Entladung zu vermeiden und die Helligkeit über mehrere Perioden der Wechselspannung zu erhalten..

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Bildverstärker mit zwei an Spannung liegenden, flächen-haften Elektroden, von denen die- eine für die in ihrer Intensität und/oder Qualität gewandelten Strahlen durchlässig und mit einer elektrolumineszierenden Schicht bedeckt ist, deren Leuchtintensität mittels einer Schicht gesteuert wird, die unter Einwirkung der zu wandelnden Bilder in Abhängigkeit von der Intensität der auftreffenden Strahlen ihre elektrische Eigenschaften ändert und an der anderen, für die zu wandelnden Strahlen durchlässigen, Elektrode liegt, d a d u r c h g e k e ri n z e 1 c h n e t daß die Steuerschicht eine Gasschicht ist, die wenigstens einen Anteil enthält, der entladungslöschend ist und daB: die an dei Elektroden liegende Spannung einelektrisches Feld erzeugt, welches 1 bis 5 %, vorzugsweise 2.% unterhalb der Durchbruchs-feldstärke des Gases im homogenen elektrischen Feld liegt. z. Bildverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, deß die an den Elektroden liegende Spannung mindestens einen An- teil an Wechselspannung aufweist, dessen Spitzen eine Gesamtspannung verursachen, die ein elektrisches Feldergeben, welches 1 bis 5 %, vorzugsweise 2 % unterhalb der Durchbruchsfeldstärke des Gases im homogenen°elektrischen Feld liegt. 3. Bildverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der benutzten.Wecheelspannung bzw. des Wechsel-Spannungsanteils in der zur Anregung der Elektrolumineszenz Ublichen Größenordnung von etwa 25 bis 1000 Hertz liegt und ge-gebenenfalls etwa 1/3 der angelegten Spannung ausmacht.