DE1957152A1 - X-ray picture tube - Google Patents
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Description
PATENTANWÄLTE V1 P236 D DR. CLAUS REINLÄNDERPATENTANWÄLTE V1 P236 D DR. CLAUS REINLÄNDER
DIPL- ING. KLAUS BERNHARDT α q γ ί λ γ ο DIPL ING. KLAUS BERNHARDT α q γ ί λ γ ο
D-8 MÖNCHEN 60 ISO/ I 0 £D-8 MONKS 60 ISO / I 0 £
BÄCKERSTRASSE3 .BÄCKERSTRASSE3.
VARIAN ASSOCIATES PaIo Altο/California, USAVARIAN ASSOCIATES PaIo Altο / California, USA
Röntgenbildröhre (Zusatz zu Patent ... (Patentanmeldung P 1614986.3)X-ray picture tube (addendum to patent ... (patent application P 1614986.3)
Priorität: 15.November 1968 - Vereinigte Staaten v. Amerika Serial No. 776,089Priority: November 15, 1968 - United States v. America Serial No. 776,089
Es wird· eine Röntgenbildröhre beschrieben, bei der eine Barriere aus oxydiertem Vanadium zwischen dem Szintillator der Röhre und der Photokathode vorgesehen ist.An X-ray picture tube is described in which one Oxygenated vanadium barrier is provided between the scintillator tube and the photocathode.
Im Hauptpatent wird eine Röntgenbildröhre beschrieben und beansprucht, die aus einem evakuierten Gefäß mit einem röntgenstrahlendurchlässigen Aufnahmefenster, durch das Röntgenstrahlenbilder hindurchtreten können, einer röntgenstrahlenenpfindlichen Fluoreszenzschicht, die einen Auffangschirm innerhalb des Gefäßes bildet, um die Röntgenstrahlenbilder aufzunehmen und in optische Bilder umzuwandeln, einer Photokathode, mit der die optischen Bilder in Elektronenbilder umgewandelt werden, und einer Elektrodenstruktur, mit der die Elektronenbilder beschleunigt und auf einen Fluoreszenzschirm fokussiert werden, um ein verstärktes optisches Bild zur Betrachtung zu erzeugen, das dem Röntgenstrahlenbild entspricht, besteht, deren Besonderheit nachIn the main patent, an X-ray picture tube is described and claimed, which consists of an evacuated vessel with a X-ray transparent recording window through which X-ray images can pass, an X-ray sensitive one Fluorescent layer that forms a collecting screen inside the vessel around the X-ray images and convert them into optical images, one Photocathode, with which the optical images are converted into electron images, and an electrode structure, with which the electron images are accelerated and focused on a fluorescent screen in order to achieve an intensified To generate an optical image for viewing, which corresponds to the X-ray image, is based on its particularity
009838/1372 "%l 2 009838/1372 " % l 2
dem Haupt pat ent darin besteht, daß die Photokathode' als Schicht direkt auf der röntgenstrahlenempfindlichen Fluoreszentschicht gebildet ist, so daß die Empfindlichkeit der Bildverstärkerröhre erhöht wird.the main pat ent is that the photocathode 'as a layer is formed directly on the X-ray sensitive fluorescent layer, so that the sensitivity of the image intensifier tube is increased.
Es ist bekannt, zwischen der röntgenstrahlenempfindlichen Fluoreszenzschicht, die kurz auch als Szintillator bezeichnet wird, und der Photokathode eine Pufferschicht aus Glas vorzusehen, um chemische Reaktionen zwischen der Szintillatorschicht und der Photokathode zu verhindern.It is known between the X-ray sensitive fluorescent layer, which is also known for short as a scintillator and the photocathode to provide a buffer layer made of glass to prevent chemical reactions between the scintillator layer and to prevent the photocathode.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung des Gegenstandes des Hauptpatentes konnte auf diese Pufferschicht zur Verhinderung einer chemischen Reaktion verzichtet werden, dadurch konnte eine v/esentlich höhere Empfindlichkeit der Röntgenbildröhre erreicht werden.According to a particularly advantageous embodiment of the subject matter of the main patent, this buffer layer could be used to prevent a chemical reaction could be dispensed with, which made it possible to achieve a considerably higher sensitivity of the X-ray picture tube will.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei relativ niedrigen RöntgenstraWenbelastungen, beispielsweise 30 Hilliröntgen pro Minute und darüber, sich eine Wechselwirkung zwischen dem getroffenen Szintillator und der Photokathode ergibt, die zu einer progressiven Defokussierung des Elektronenbildes innerhalb der Eingangsschichten führt. Vom Fluoreszenzschirm der Röhre gesehen scheint sich dann das Röntgenbild zu falten, und zu verschwimmen. Der Rand des Bildes bewegt sich einwärts, so daß das Bild als Ganzes zusammengezogen wird.However, it has been shown that at relatively low X-ray exposure, for example 30 Hillir X-rays per minute and moreover, there is an interaction between the scintillator hit and the photocathode, which results in a progressive one Defocusing of the electron image within the input layers leads. Seems as seen from the fluorescent screen of the tube then the x-ray image will fold and become blurred. The edge of the picture moves inward, making the picture as a whole is contracted.
Durch die Erfindung soll dieser Nachteil der bekannten Röhre vermieden werden, wobei jedoch die Nachteile der bisher üblichen gläsernen Pufferschichten vermieden bleiben. 'The invention is intended to avoid this disadvantage of the known tube, but with the disadvantages of the conventional ones vitreous buffer layers are avoided. '
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine ' verbesserte Barriere zwischen dem Szintillator und der Photokathode einer Röntgenbildröhre verwendet wird.According to the invention this object is achieved in that a ' improved barrier is used between the scintillator and the photocathode of an X-ray picture tube.
Insbesondere soll also durch die Erfindung eine Röntgenbildröhre verfügbar gemacht werden, mit der eine RöntgenstrahlenbelastungIn particular, the invention is intended to make available an X-ray picture tube with which an X-ray exposure
.../ 3 009838/1372 ... / 3 009838/1372
von mehr als 30 MillirÖntgen verstärkt und umgewandelt werden kann, wobei eine verbesserte Barriere zwischen einen Alkalihalogenid-Szintillator und einer Alkaliantimonid-Photokathode verwendet wird, die eine merkliche Defokussierung verhindert, ohne daß sich eine merkliche entsprechende Verringerung der Empfindlichkeit ergibt.amplified and transformed by more than 30 millirX-rays can, with an improved barrier between an alkali halide scintillator and an alkali antimonide photocathode is used to prevent noticeable defocusing, without resulting in a noticeable corresponding reduction in sensitivity.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Röntgenbildröhre mit einem Szintillator und einer Photokathode dadurch gelöst, daß eine Barriere zwischen Szintillator und Photokathode geschaltet wird, die gewichtsmäßig überwiegend aus oxydiertem Vanadium besteht.According to the invention, this object is achieved in an X-ray picture tube with a scintillator and a photocathode in that that a barrier is connected between the scintillator and the photocathode, the weight of which is predominantly made of oxidized Vanadium consists.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the drawing; show it:
Fig. 1 schematisch ein Röntgenstrahlensystem mit einer Röntgenbildröhre nach der Erfindung, und1 schematically shows an X-ray system with an X-ray picture tube according to the invention, and
Fig. 2 einen Schnitt durch den in Fig. 1 mit der Linie 2-2 umschlossenen Teil der Röntgenbildröhre.FIG. 2 shows a section through the part of the X-ray picture tube enclosed in FIG. 1 by the line 2-2.
Fig. 1 zeigt eine Röntgenanlage mit einer Röntgenstrahlenquelle, die einen Röntgenstrahl gegen ein Objekt projiziert. Eine Röntgenbildröhre ist hinter dem Objekt angeordnet und nimmt dessen Röntgenbild auf. Eine solche Anlage ist beispielsweise , beschrieben in "X-Ray Image Intensification With A Large Diameter Image Intensifier Tube" American Journal cf Roentgenology Radium Therapy and Nuclear Medicine, Vol. 85, S. 323-341, Februar 1961.Fig. 1 shows an X-ray system with an X-ray source, which projects an X-ray beam against an object. An X-ray picture tube is placed behind the object and takes its X-ray image. Such a system is, for example, described in "X-Ray Image Intensification With A Large Diameter Image Intensifier Tube" American Journal cf Roentgenology Radium Therapy and Nuclear Medicine, Vol. 85, pp. 323-341, February 1961.
Die Röntgenbildröhre besteht aus einem dielektrischen evakuierten Kolben 1, der etwa 43 cm. (17 Soll) lang ist und 25 cm (10 Zoll) Durchmesser hat. Der Stirnteil der Röhre weist eine neuartige Eingangspackung 2 auf, die näher in Fig. 2 dargestellt ist. Die Röhre besteht weiter aus einer Elektrcnen-Fokussierelektröde 3, einer Anode A- und einem Fluoreszenz-BetracMungsschirm 5. Die Eingangspackung besteht aus einen: Teil des Röhrenkolbens, der gleichseitig die Eingangspaclaings-Tragschicnt 6 bildet undThe X-ray picture tube consists of a dielectric evacuated flask 1, which is about 43 cm. (17 nominal) long and 25 cm (10 in) in diameter. The front part of the tube has a novel input packing 2, which is shown in more detail in FIG. The tube also consists of an electrode focusing electrode 3, an anode A and a fluorescent viewing screen 5. The inlet packing consists of one part of the tube piston which forms the inlet packing support layer 6 on the same side
009838/1372 "§/ & 009838/1372 " § / &
aus Aluminium besteht, das für auftreffende Röntgenstrahlen durchlässig ist. Ein Szintillator aus einer Schicht 7 aus Cäsiumjodid und Natrium ist auf der Fläche der Tragschicht 6 niedergeschlagen worden. Gewünschtenfalls kann statt des Natriums Thallium verwendet werden. Eine Barriere besteht aus einer Schicht r die gewichtsmäßig überwiegend aus Vanadiumpentoxyd besteht und eine geringere Gewichtsmenge Phosphorpentoxyd enthält·; diese Schicht ist direkt auf dem Szintillator niedergeschlagen. Schließlich ist auf die Barriere eine Photokathode aus einer Schicht 9 aus· Cäsiumantimonid niedergeschlagen worden. Jeder Niederschlag wird mit Verdampfungstechniken herbeigeführt. consists of aluminum, which is transparent to incident X-rays. A scintillator made of a layer 7 of cesium iodide and sodium has been deposited on the surface of the support layer 6. If desired, thallium can be used instead of the sodium. A barrier consists of a layer r which consists predominantly of vanadium pentoxide by weight and contains a smaller amount of phosphorus pentoxide ·; this layer is deposited directly on the scintillator. Finally, a photocathode made of a layer 9 of cesium antimonide has been deposited on the barrier. Any precipitate is created using evaporation techniques.
Im Betrieb dringen von'der Röntgenstrahlenquelle kommende Röntgenstrahlen durch das zu beobachtende Objekt. Die lokale Dämpfung der Röntgenstrahlen hängt sowohl von der Dicke als auch der Ordnungszahl der Elemente ab, die das betrachtete Objekt bilden. ' Das Intensitätsmuster des Röntgenstrahl nach dem Durchdringen des Objekts enthält also Informationen betreffend die Struktur .des Objekts. Das Röntgenbild tritt dann durch die Stützschicht 6 der Röhreneingangspackung und trifft auf den Szintillator 7» wie symbolisch durch den Pfeil 10 in Fig. 2 angedeutet ist. Innerhalb des Szintillators 7 werden die Röntgenphotonen absorbiert und als optische Photonen reemittiert, typischerweise im blauen Frequenzbereich. Die optischen Photonen treten durch die Barriere 7 mit etwa 75-80$ Transmission hindurch. Die optischen Photonen treffen dann auf diePhotokathode 9 auf, wo sie Elektronen e erzeugen. Die Elektronen werden von der Photokathode in einem Muster oder Bild entsprechend dem anfänglichen auftreffenden Röntgenbild emittiert, Die Elektronen werden dann auf hohe. Geschwindigkeit innerhalb der Röntgenbildröhre beschleunigt und durch die Anode 4 auf den Fluoreszenz-Betrachtungsschirm 5 fokussiert, wo sie mit dem Auge oder einem anderen geeigneten optischen Aufnehmer betrachtet werden. ■During operation, the X-ray source penetrates X-rays through the object being observed. The local attenuation of the X-rays depends on both the thickness and the also the ordinal number of the elements that make up the object under consideration. 'The intensity pattern of the X-ray according to the penetration of the object thus contains information relating to the structure of the object. The x-ray then occurs through the support layer 6 of the tube inlet packing and hits the scintillator 7 "as symbolized by the arrow 10 in FIG Fig. 2 is indicated. Within the scintillator 7, the X-ray photons are absorbed and re-emitted as optical photons, typically in the blue frequency range. The optical photons pass through the barrier 7 at around $ 75-80 Transmission through. The optical photons then hit the photocathode 9 where they generate electrons e. The electrons are captured by the photocathode in a pattern or image emitted according to the initial impinging X-ray image, The electrons are then on high. Speed within the X-ray picture tube accelerated and through the anode 4 on the Fluorescence viewing screen 5 focused where viewed with the eye or other suitable optical pickup will. ■
0098 38/13720098 38/1372
19S71E219S71E2
Der überraschende Erfolg, der sich durch die Verwendung von Vanadiumpentoxyd als Barriere zwischen dem Szintillator und der Photokathode ergibt-, folgte umfangreichen Untersuchungen mit anderen Werkstoffen, beispielsweise Zinnoxydj Wolframtrioxyd, Siliziumoxyd, SiliziumdiKyd, Platin und Aluminium, -Ein solcher Erfolg ist überraschend, weil Vanadiumpentoxyd ein undurchsichtiger, halbleitender Werkstoff und nicht ein transparentes Dielektrikum ist, wie das Glas, das früher als Pufferschicht zwischen Zinksulfidphosphören und Photokathoden verwendet wurde.The surprising success achieved through the use of Vanadium pentoxide as a barrier between the scintillator and the photocathode, extensive investigations followed with other materials, for example tin oxide and tungsten trioxide, Silicon oxide, silicon dioxide, platinum and aluminum - one such Success is surprising because vanadium pentoxide is an opaque, Semiconducting material and not a transparent dielectric, like glass, used to be a buffer layer was used between zinc sulfide phosphors and photocathodes.
Da Vanadiumpentoxyd natürlich rotgelb ist, kann nur eine extrem dünne Schicht aufgebracht werden, wenn nicht die optische Transmission der Barriere unter einen noch zulässigen Wert t fallen soll. Es wurde festgestellt, daß eine Schichtstärke zwischen 20 und 200 AE befriedigende Resultate'-"ergibt, wobei unter befriedigenden Resultaten verstanden wird, daß die optische Transmission ausreicht und sich keine ungünstige Wechselwirkung zwischen dem Szintillator und der Photokathode ergibt, die sich durch elektronische Defokussierung innerhalb der Eingangspäckung bemerkbar macht.Since vanadium pentoxide is naturally red-yellow, only an extremely thin layer can be applied if the optical transmission of the barrier is not to fall below a still permissible value t. It has been found that a layer thickness between 20 and 200 AU gives satisfactory results, whereby satisfactory results are understood to mean that the optical transmission is sufficient and that there is no adverse interaction between the scintillator and the photocathode, which results from electronic defocusing within the incoming parcel noticeable.
009838M372009838M372
Claims (10)
Photokathode aus Cäsiumantimonid "besteht.9. Tube according to claim 8, characterized in that the
Cesium antimonide photocathode ".
009838/1372BATH
009838/1372
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