DE2050253C3 - Festkörperbildwandler für Röntgenstrahlen - Google Patents

Description

200 aufweist, und daß die undurchsichtige Schicht vor, die feine, parallele Metalldrahtelektro-

Schicht einen spezifischen Widerstand von 10⁵ den enthält. Weiterhin muß eine Gleichspannung

bis 10'° Ohm ■ cm besitzt. 45 ebenso wie eine Wechselspannung an dieses Gerät

2. Festkörperbildwandler für Röntgenstrahlen angelegt werden. Dabei ist nachteilig, daß diese mch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Platte große Klarheit, hohe Auflösung und eine hohe die röntgenstrahlendurchlassige Elektrode mit Herstellungsausbeute nicht zeigt, weil sie die feinen, einem Harz bedeckt ist, welches beim Härten um parallelen Metalldrähte in der elektrolumineszieren-0 bis 4 °/o schrumpft. 5<> den Schicht enthält.

Nach dem älteren Vorschlag der deutschen Aus-

legeschrift 1 614 128 wird eine Bildwandlerplatte mit

einer leitenden, elektrolumineszierenden Schicht ver-

Diese Erfindung betrifft einen Festkörperbild- sehen und wird gleichzeitig mit einer Gleich- und

wandler für Röntgenstrahlen, bei dem ein Röntgen- 55 einer Wechselspannung betrieben. Auch diese Platte

bild auf eine photoleitende Schicht einer Bildwandler- zeigt keine große Klarheit und hohe Auflösung

platte eingestrahlt und ein sichtbares Bild von einer wegen des in seitlicher Richtung fließenden Stromes

elektrolumineszierenden Schicht dieser Bildwandler- in der leitenden, elektrolumineszierenden Schicht,

platte abgegeben wird, bei dem die Bildwandlerplatte Weiterhin ist es bei diesem Gerät sehr schwierig, die

aus einer Glasplatte besteht, auf der mindestens die 6o Leitfähigkeit der leitenden, elektrolumineszierenden

folgenden Schichten der Reihe nach von unten nach Schicht auf den für die Klarheit des Bildes richtigen

oben integriert sind: Wert zu bringen. Der Strom in seitlicher Richtung

ist abhängig von der Leitfähigkeit der leitenden,

eine durchsichtige, erste Elektrode, elektrolumineszierenden Schicht. Wenn der seitliche

die elektrolumineszierende Schicht mit der 65 Strom ansteigt, verschlechtert sich die Klarheit des

Schichtdicke d_v Bildes.

eine reflektierende Schicht mit der Schicht- Die britische Patentschrift 1 069 205 offenbart eine

dicke rf_a, Bildwandlerplatte, deren photoleitende Schicht ein

bei Röntgenstrahlen fluoreszierendes Pulver (Zn, hell genug ist, um bei gewöhnlichem Raumlicht be

Cd)S und ein photoleitendes Material (CdS, CdSe) trachtet zu werden, und eine hohe Empfindlichkei

enthält. Dabei ist nachteilig, daß diese Platte keine für ein Strahlungsbild aufweist, wie z. B. von Röntgen

große Klarheit und hohe Auflösung zeigt. Die bei oder j-Strablen, daß der Bereich der Eingangs-Rönt

Röntgenstrahlen fluoreszierenden Teilchen sind ge- 5 genstrahlen-Dosisraten, bei denen die Platte arbeiter

wohnlich Isolatoren und haben eine große Größe, kann, breit ist, daß das auf dieser Platte wieder

so daß, wenn das Verhältnis dieser Teilchen zu den gegebene Bild eine hohe Qualität und einen hoher

photoleitenden Teilchen ansteigt, sich das Verhältnis Kontrast ohne Flackern aufweist, und daß die Platt«

von Klarheit und Kontrast und die Helligkeit des frei ist von Durchbrüchen und Flackern, auch wenr

Bildes verschlechtern. io sie mit einer hohen Wechselspannung versorgt wird

Die britische Patentschrift 1 13« 947 offenbart ein weil eine photoleitende Schicht verwendet wird, die auf Energie ansprechendes, lumineszierendes Fest- eine lineare Beziehung des Dunkelstroms zur Spankörperelement, dessen Arbeitskennlinie über einen nung bis zu mehr als 800 V/mm aufweist Darübei weiten Bereich einstellbar oder veränderlich gemacht hinaus besitzt die Platte eine lange Lebensdauer,
ist mit einem einzigartigen Verfahren, das als photo- 15 Eine Weiterentwicklung der Erfindung liegt darin, elektrische Phasensteuerung bezeichnet werden kann, daß die röntgenstrahlendurchlässige Elektrode mil um die Einstellung und Veränderung des Verhält- Harz bedeckt ist, das beim Härten zwischen 0 und nisses zwischen dem zugeführten elektrischen Be- 4% schrumpft. Dabei ist vorteilhaft, daß die Phototriebssignal und dem einfallenden pulsierenden oder empfindlichkeit durch die Verwendung von Harz und gepulsten Energiesign?! zu ermöglichen. Dieses Gerät *o Wachsen mit geringer Schrumpfung nicht verschlechenthält eine Reihe feiner Metalldrahtelektroden in tert wird.

der photoleitenden Schicht, ohne die Verwendung Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung

von zwei Licht sendenden Elektroden notwendig zu mit den Zeichnungen beschrieben, in denen

machen. Dabei ist jedoch nachteilig, daß das Gerät Fig. 1 ein Querschnitt durch die Bildwand! rr-

hohen Kon'.ost. hohe Auflösung, große Klarheit und as platte ist,

große Helligkeit für ein Strahlungsbild von Röntgen- F i g. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung

oder --Strahlen nicht zeigt wegen der Reihe feiner zwischen der Intensität des Röntgenstrahleneinganges

Metalldrahtelektroden in der photoleitenden Schicht und des l.ichtausganges bei Verwendung der BiId-

und weil die Dicke der photoleitenden Schicht sehr wandlerpiatte ist,

gering ist (etwa 80 μηι). 3« Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung

Die deutsche Auslegeschrift 1 048 645 offenbart zwischen dem Verhältnis der photoleitenden Schicht einen Bildwandler bei Verwendung einer elektro- zu der elektrolumineszierenden Schicht und dem lumineszierenden Schicht und einer dielektrischen Lichtausgang der BUdwandlerplatte ist,
Schicht darauf. Auf der dielektrischen Schicht liegt F i g. 4 eine graphische Darstellung des Verhälteine Licht aussendende Elektrode und darüber eine 35 nisses zwischen dem Dunkelstrom und dem elektriisolierende Schicht. Diese isolierende Schicht wird sehen Wechselfeld von photoleitender. Materialien, dazu verwendet, die Durchbruchseigenschaften der a, b, c und d ist, bei verschiedenen linearen Beziehunelektrolumineszierenden Schicht zu verbessern. Dabei gen zur Spannung, und

ist nachteilig, daß dieser Bildwandler große Hellig- F i g. 5 eine graphische Darstellung des Verhält-

keit, großen Kontrast und große Klarheit nicht zeigt 40 nisses zwischen dem elektrischen Feld, welches die

im Vergleich zu dem Gerät, das die Kombination lineare Beziehung zum Dunkelstrom beibehält, und

einer photoleitenden Schicht und einer elektrolumines- der Mischmenge von CdS zu CdSe ist.

zierenden Schicht verwendet. Die Bildwandlerplatte gemäß dieser Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Festkörperbildwandler wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 für Röntgenstrahlen mit gleichzeitig zufriedenstellen- 45 der Zeichnungen erklärt. Sie besteht aus den folgender Helligkeit, hohem Kontrast, großer Klarheit und den, übereinander integrierten Schichten in der hoher Auflösung. Reihenfolge von unten nach oben, nämlich aus einer

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß mit einem Fest- Glasplatte 1, einer durchsichtigen ersten Elektrode 2,

körperbildwandler erreicht, der dadurch gekenn- einer elektrolumineszierenden Schicht 3, einer reflek-

zeichnet ist, daß 50 tierenden Schicht 4, einer undurchsichtigen Schicht S,

d = 25 bis 80 m einer photoleitenden Schicht 6, einer röntgenstrahlen-

d = 2 5 bis 24 In' durchlässigen zweiten Elektrode 7 und einer Deck-

£ _ 25 bis 24 um'und schicht 8 mit einer hohen Feuchtigkeits-Widerstands-

d. = 75' bis 800 μπι ist, ^fähi8.^keiV -».... _c „. . „ .. , ,

⁴ 55 Fur die Dicken dieser Schichten sollten die folgen-

daß die photoleitende Schicht eine lineare Beziehung den Werte gelten:

von Dunkelstrom zu Spannung bis mindestens

800 V/mm zeigt, der Photoleiter eine Zusammen- d, = 25 bis 80 μπι,

setzung von 40 bis 80 Gewichtsprozent Cadmium- d₂ — 2,5 bis 24 μπι,

selenid und 20 bis 60 Gewichtsprozent Cadmium- 60 d_s = 2,5 bis 24 μπι und

sulfid enthält, daß die elektrolumineszierende Schicht d_t = 75 bis 800 μηι,

eine Dielektrizitätskonstante von 7 bis 40 aufweist, , .

während die reflektierende Schicht eine Dielektri- ^wobei

zitätskonstante von 10 bis 200 aufweist, und daß die d_t die Dicke der elektrolumineszierenden

undurchsichtige Schicht einen spezifischen Widerstand 65 Schicht ist,

von 10⁵ bis 10¹⁰ Ohm · cm besitzt. d₂ die Dicke der reflektierenden Schicht ist,

Diese Erfindung erreicht, daß die Bildwandler- d₃ die Dicke der undurchsichtigen Schicht ist,

platte ein sichtbares Bild erzeugt, welches klar und d_A die Dicke der photoleitenden Schicht ist.

Weiterhin zeigt die photoleitende Schicht Vorzugs- durch können auf die photpleitende Schicht eingeweise eine lineare Beziehung zwischen dem Dunkel- strahlte Röntgenstrahlenmuster in der elektroluminesstrom und der Spannung bis mindestens zu einem zierenden Schicht 3 in ein sichtbares Bild im verelektrischen Wechselfeld von 800 V/mm. Das elek- stärkten Zustand umgewandelt werden,
trische Feld, unterhalb dessen die lineare Beziehung S Die undurchsichtige Schicht 5 verhindert, daß die eingehalten wird, wird der Einfachheit halber das photoleitende Schicht 6 von den auf der elektrokritische elektrische Feld genannt. Eine Wechselspan- lumineszierenden Schicht 3 erzeugten Bildern beeinnüng von einer Quelle 11 wird an die röntgenstrahlen- flußt wird. Die dielektrische Durchbruchsspannung durchlässige Elektrode 7 und die durchsichtige erste der elek trol umineszierenden Schicht 3 kann durch die Elektrode 2 über die Drähte 9 und 10 angelegt. io reflektierende Schicht 4 verbessert werden.

Die neuartige Bildwandlerplatte kann nach An- Die auf der elektrolumineszierenden Schicht 3 er-

strichtechniken hergestellt werden, wie Sprüh- und zeugten Bilder verändern sich in der Helligkeit mit

Siebverfahren, die gut bekannt sind. Eine durchsich- der Spannung und der Frequenz der angelegten

tige erste Elektrode 2 kann ein Zinnoxidfilm sein, der Wechselspannung V₁.

chemisch auf die Glasplatte 1 aufgebracht wird. Der 15 Gemäß F i g. 1 wird die Wechselspannung V₁ an

Zinnoxidfilm kann mit einer elektrolumineszierenden die Drähte 9 und 10 angelegt. Wenn ein Röntgen-

Farbe bedeckt sein, um die Schicht 3 zu bilden. Die Strahleneingang L, mit einer Intensität von 10° bis

Farbe besteht im wesentlichen aus einem elektro- 10* inr/min auf die photoleitende Schicht 6 durch die

lumineszierenden Pulver, wie aktiviertes ZnS, und Deckschicht 8 und die röntgenstrahlendurchlässige

einem Bindemittel, wie Harnstoffharz, in einem ao zweite Elektrode 7 eingestrahlt wird, trägt die elektro-

Lösungsmittel, wie Xylol oder Butanol. Die Dicke lumineszierende Schicht 3 ein sichtbares BiIdL₂ auf

der elektrolumineszierenden Schicht 3 beträgt zwi- der Oberfläche. Der Lichtausgang L₂ wird intensi-

schen 25 und 80 Mikron. viert, wenn die an die Drähte 9 und 10 gelegte

Die reflektierende Schicht 4 wird hergestellt, indem Wechselspannung V₁ von 200 bis 1200 V eine Freauf die Schicht 3 eine Farbe aufgetragen wird, die 25 quenz von 60 Hz bis 10 kHz hat.
Bariumtitanpulver mit einer Teilchengröße von 0,5 Die wiedergegebenen Bilder können mit zufriedenbis 10 Mikron und ein Bindemittel enthält, wie Harn- stellender Helligkeit, Kontrast, Klarheit und Aufstoffharz, in einem Lösungsmittel von z. B. Xylol lösung erzeugt werden, indem die Intensität des oder Butanol. Röntgenstrahleneinganges gemäß der Art und der

Eine Farbe aus Kohlenstoffrußpulver und einem 30 Dicke der zu untersuchenden Materialien eingestellt Bindemittel, wie Epoxyharz, in einem Lösungsmittel, wird. Die oben beschriebenen Dickenbeziehungen sind wie Butanol und Methyläthylketon, wird auf die sehr wichtig zur Verbesserung der Helligkeit und der reflektierende Schicht 4 aufgetragen, um die undurch- Schwärzung des sichtbaren Bildes, das auf der Bildsichtige Schicht 5 zu bilden. Die photoleitende wandlerplatte wiedergegeben wird. Gemäß F i g. 3 Schicht 6 kann unter Verwendung eines photoleiten- 35 ergibt das Verhältnis von djd_l im Bereich von den Pulvers, wie CdS oder CdSe, oder einer festen 3 bis 10 eine große Helligkeit der Bildwandlerplatte. Lösung davon oder einem Gemisch des photoleiten- Wenn das Verhältnis d_i/d₁ größer ist als 10 für den Pulvers, wie CdS oder CdSe, und eines Binde- d_x = 80 Mikron, dann hat die photoleitende Schicht 6 mittels, wie Epoxydharz, in einem Lösungsmittel, wie eine größere Dicke als 800 Mikron. Es ist schwierig. Butanol und Methyläthylketon, hergestellt werden. 40 die dickere Schicht gleichförmig zu trocknen und zu Die photoleitende Schicht 6 kann in einer Dicke von härten. Eine unebene photoleitende Schicht 6 ergibt 75 bis 800 Mikron, z.B. durch Aufpressen, hergesteüt leicht unebene Bilder. Wenn das Verhältnis djd_t werden. kleiner als 3 ist bei d, = 25 Mikron, dann hat die

Die röntgenstrahlendurchlässige zweite Elektrode 7 photoleitende Schicht 6 eine Dicke von weniger als

wird durch Vakuumaufdampfung eines Metalls, wie 45 75 Mikron. Bei einer solchen dünnen Schicht sind

Aluminium oder Indium, auf die photoleitende die photoleitenden Teilchen wegen ihrer Größe nicht

Schicht 6 hergestellt, und das eine Ende der Elek- gleichmäßig verteilt.

trade 7 ist mit einer Kupferelektrode verbunden zum Die reflektierende Schicht 4 und die undurchsich-

elektrischen Anschluß an einen Draht 9. tige Schicht 5 sind vorzugsweise so dünn wie möglich

Die Deckschicht 8 besteht aus haftendem Material, 50 unter Beibehaltung der oben angegebenen Beziehun-

wie Silikonkautschuk oder Silikonharz. gen, um die an die Bildwandlerpimte angelegte Span-

Eine Beschreibeng der Umwandlung der Röntgen- nung zu verringern.

bilder, die auf die Bildwandlerplatte eingestrahlt Der Kontrast der Bilder kann frei eingestellt wer-

werden, wird unter Bezugnahme auf F i g. 1 gegeben. den durch Änderung des Dickenverhältnisses der

Ein RöntgenstrahleJngang L₁, der durch die Deck- 55 photoleitenden Schicht 6 zur elektrolumineszierenden

schicht 8 und die röntgenstrahlendurchlässige Elek- Schicht 3 innerhalb der oben angegebenen Dicken-

trode 7 hindurchtritt, erzeugt ein Impedanzmuster in Verhältnisse.

der photoleitenden Schicht 6. Eine intensivere Strah- Die elektrolumineszierende Schicht 3 hat vorzugs-

lung ergibt eine niedrigere Impedanz. Wenn die weise eine dielektrische Konstante von 7 bis 40. Eine

Wechselspannung V₁ an die zweite Elektrode 7 und 60 Dielektrizitätskonstante unteT 7 vergrößert die Impe-

die durchsichtige erste Elektrode 2 angelegt wird, danz der Schicht?. Deshalb wird auch das Impe-

dann fließt ein elektrischer Strom durch die photo- danzverhältnts der elektrolumineszierenden Schicht 3

leitende Schicht 6, die undurchsichtige Schicht 5 und zur photoleitenden Schicht 6 größer. Infolgedessen

die reflektierende Schicht 4 und erreicht die elektro- haben die wiedergegebenen Bilder auch eine große

lumineszierende Schicht 3. 65 Helligkeit, es schadet jedoch der Klarheit.

Die Teile des Musters mit der niedrigen Impedanz Wenn die Dielektrizitätskonstante der elektro-

eriauben einen hohen elektrischen Strom in die lumineszierenden Schicht 3 größer als 40 ist, dann

elektrolumineszierende Schicht 3 und umgekehrt. Da- wird auch die Impedanz der Schicht 3 kleiner. Das

Impedanzverhältnis der Schicht 3 zur Schicht 6 wird Die photoleitende Schicht allein aus CdSe-Pulver zeigt kleiner. Dadurch sind die wiedergegebenen Bilder eine lineare Beziehung des Dunkelstromes bis zu ausgezeichnet in Hintergrundshelligkeit, Kontrast und einem kritischen elektrischen Feld unter 1000 V/mm. Klarheit, haben jedoch eine schlechtere maximale In einer photoleitenden Schicht 6 allein aus CdSe-

Helligkeit. 5 Pulver steigt der Dunkelstrom plötzlich an bei einer

Die reflektierende Schicht 4 hat vorzugsweise eine niedrigen angelegten Spannung, und die Impedanz Dielektrizitätskonstante von 10 bis 200. Die Schicht 4 sinkt abrupt. Die Hintergrundhelligkeit des wiedermit einer Dielektrizitätskonstanten unter 10 hat eine gegebenen Bildes steigt extrem an, Kontrast und hohe Impedanz, selbst wenn sie ausreichend dünn ist. Klarheit des Bildes werden schlecht. Weiterhin tritt Dadurch wird der Spannungsabfall in der Schicht 4 io ein Flackern auf wegen örtlicher Zusammenbrüche ziemlich groß, und die an die elektrolumineszierende der photoleitenden Schicht 6 und beeinträchtigt die Schicht 3 angelegte Spannung wird geringer. Qualität der Bilder. Wenn die lineare Beziehung des

Wenn die Dielektrizitätskonstante größer als 200 Dunkelstromes zur Spannung bis zum höheren kritiist, dann nimmt die Impedanz der reflektierenden sehen elektrischen Feld beibehalten wird, dann sind Schicht 4 ab, und der elektrische Strom in seitlicher 15 Helligkeit und Qualität der wiedergegebenen Bilder Richtung in der Nähe der Oberfläche der Schicht 4 besser.

steigt an, wodurch das wiedergegebene Bild nicht Die photoleitenden Materialien mit einer ausge-

klar ist. zeichneten linearen Beziehung von Dunkelstrom zu

Die undurchsichtige Schicht S hat einen spezifi- Spannung haben jedoch keine hohe Empfindlichkeit sehen Widerstand von 10^s bis 10¹⁰ Ohm · cm. Wenn 20 und keine hohen Ansprecheigenschaften,
der spezifische Widerstand der undurchsichtigen Um ein bei Raumlicht auf der Platte wiederSchicht 5 größer wird als der spezifische Dunkel- gegebenes Bild zu erzeugen mit der hohen Empfind-Widerstand der photoleitenden Schicht 6, dann fließt lichkeit und der hohen Helligkeit, muß die photoschwer Strom durch die photoleitende Schicht 6; da- leitende Schicht 6 frei sein von Zusammenbrüchen durch sind die wiedergegebenen Bilder nicht zu- as und Flackern selbst bei hoher angelegter Wechselfriedenstellend in der maximalen Helligkeit und im spannung. Ein besseres Ergebnis kann erzielt werden Kontrast verbessert. Die undurchsichtige Schicht 5 mit unter Verwendung einer photoleitenden Schicht mit einem spezifischen Widerstand unter 10¹⁰Ohm-cm einer linearen Beziehung von Dunkelstrom zu Spanbewirkt einen leichten Stromfluß durch die photo- nung bis zu mehr als 800 V/mm. Die photoleitende leitende Schicht 6. Die Impedanz der Schicht 6 unter 30 Schicht mit einer linearen Beziehung von Dunkel-Röntgenbest.ahlung nimmt ab. Dadurch sind die strom zu Spannung bis zu einem elektrischen Feld wiedergegebenen Bilder stark verbessert hinsichtlich unter 800 V/mm kann nicht an eine hohe Spannung maximaler Helligkeit und Kontrast. angeschlossen werden wegen des Flackerns. Die

Der niedrigere spezifische Widerstand der undurch- Helligkeit der Bilder wird schlecht. Die Hintergrundssichtigen Schicht 5 ergibt eine niedrigere Impedanz 35 helligkeit der Bilder nimmt jedoch nicht extrem ab. der seitlichen Richtung in der undurchsichtigen Das wiedergegebene Bild zeigt einen schlechten Kon-Schicht, wodurch die Klarheit der Bilder beeinträch- trast und eine schlechte Klarheit und ist nicht praktigt wird, die auch von der Dicke der undurchsich- tisch brauchbar.

tigen Schicht 5 abhängt. Die Unscharfe der Bilder Eine Verwendung von photoleitendem Material

kann ausgeschlossen werden durch Verringerung der 40 mit einer linearen Beziehung von Dunkelstrom zu Dicke der undurchsichtigen Schicht 5. Spannung bis über 800 V/mm erzeugt kein Flackern

Gewöhnlich setzen sich die photoleitenden Ma- und erhöht die Hintergrundhelligkeit nicht, selbst terialien für eine Bildwandlerplatte aus feinen Pulvern wenn die für die zufriedenstellende Helligkeit notaus CdS oder CdSe, aktiviert durch Cu oder Ag und wendige Spannung an die Platte über die beiden koaktiviert durch Cl und Al, zusammen. Diese Pulver 45 Drähte angelegt wird. Deshalb haben die wiederwerden in einem nicht oxidierenden Gas, wie Stick- gegebenen Bilder eine hohe Helligkeit und hohe Klarstoff und Argon, auf hohe Temperaturen von 500 bis heit sowie einen guten Kontrast.
800° C erhitzt. Beide Photoleiter haben jedoch Vor- Um die Qualität und die Auflösung der wieder-

und Nachteile, und ein Photoleiter mit zufrieden- gegebenen Bilder zu verbessern, besteht die röntgenstellender Leistung wurde bis jetzt noch nicht er- 50 strahlendurchlässige zweite Elektrode 7 aus einem halten. strahlimgsdurchlässigen Metall, wie Indium oder AIu-

Eine Bildwandlerplatte mit photoleitendem Pulver minium, das die gesamte Oberfläche der phototeitenaus CdS ist minderwertig hinsichtlich der Ansprech- den Schicht 6 bedeckt raid durch VakuumaWagezeiteigenschaften. Die Restbilder werden für eine rang hergestellt werden kann. Dadurch kann eine lange Zeit gehalten. Der Photoleiter CdS ist nicht 55 große Platte hergesteih rad die Prodaktionsausbeute geeignet für einen sich bewegenden Röntgenbild- an Platten mit hoher Stabilität end Zuverlässigkeit eingang. verbessert werden.

Eine BiWumwandlerplatte mit photoleitendem Eine undurchsichtige Schicht 5 ist zufriedenstellend

Pulver aas CdSe hat zufriedenstellende Ansprech- m einer Dicke, die die Rückkopplung von Licht von eigenschaften, ist jedoch in anderen Eigenschaften 60 der elektrolumineszierenden Schicht I auf die photominderwertig, leitende Schicht 6 verhindert. Eine reflektierende

Dk alleinige Verwendung von CdS oder CdSe Schicht 4 steht mit der Zusammenbruchsspannung erfüllt nicht alle Wünsche hinsichtlich Helligkeit, der fertigen Platten m Beziehung. Empfindlichkeit und Qualität des wiedergegebenen Eine notwendige Dicke von beiden Schichten be-

BikJes sowie der Ansprecheigeaschaften. Die photo- Gg trägt etwa 10 Mikron. Eine Büdwaadlerplarte gemäß leitende Schiebt altern ans CdS-Pofver zeigt eine der vorliegenden Erfindung kann aaf eine strom-Kneare Beziehung von Dankelstrom ze Spannung bis streuende Schicht verachten, die tendig ist bei zu einem kritischen elektrischen Feld über 2000 V/mm. herkömmlichen Büdwandterplatten, z. B. gemäß

ίο

»Proceedings of the IRE«, 43, No. 3 (1955), S. 1888 bis 1897. Ein Verzicht auf die stromstreuende Schicht ergibt eine dünnere Platte, die gut bei niedriger angelegter Spannung arbeitet. Es ist notwendig, daß die fertige Platte vor Feuchtigkeit und korrodierenden Gasen geschützt wird.

Eine Deckschicht 8 wird auf der röntgenstrahlendurchlässigen zweiten Elektrode 7 gebildet. Ein geeignetes Material für diese Deckschicht 8 ist z. B. Silikonkautschuk, Silikonharz oder Wachs, die Röntgenstrahlen durchlassen. Es ist darauf zu achten, daß die Empfindlichkeit der photoleitenden Schicht 6 nicht verringert wird, da diese schlecht beeinflußt wird von dem Binder in der Deckschicht 8 und dem Schrumpfen beim Härten. Wenn z. B. ein Harz als Deckmaterial verwendet wird, wie Epoxy- oder Harnstoffharz, dann sinkt die Photoempfindlichkeit der photoleitfähigen Schicht 6 stark. Die Photoempfindlichkeit wird jedoch nicht beeinträchtigt du^rch die Verwendung von Harz oder Wachs mit einer geringen Schrumpfung zwischen 0 und 4°/o und Formbarkeit sowie Elastizität nach dem Härten.

Die Photoempfindlichkeit wird auch merkbar beeinflußt durch die Feuchtigkeit. Wenn die Bildwandlerplatte ohne die Deckschicht 8 in einer Atmosphäre mit I00°/o relativer Feuchtigkeit mehrere Stunden lang gehalten wird, dann fällt die Photoempfindlichkeit der Platte stark ab. Weiterhin wird die Verschlechterung gefördert, wenn eine so'che Platte in hoher Feuchtigkeit betrieben wird.

Die Deckschicht 8 muß aus einem Material mit geeigneter Formbarkeit und Elastizität nach dem Härten hergestellt werden, und das Material muß eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit aufweisen, wie Silikonharz, Silikonkautschuk und Wachse.

Eine herkömmliche Bildwandlerplatte besitzt eine Glasplatte 1 aus herkömmlichem Glas oder Farbglas. Diese Glasplatten können jedoch nicht ausreichend vor der Röntgenstrahlung schützen, die aus der elektrolumineszierenden Schicht 3 austritt. Eine Bedienungsperson muß das Bild durch eine durchsichtige Bteiglasplatte beobachten, die vor der Glasplatte 1 angeordnet wird. Dieser Nachteil kann vermieden werden durch Verwendung eines Glases für die Platte, welches Blei in einer Menge enthält, die äquivalent ist einem Bleiwert von 1 bis 10 mm. Darüber hinaus kann die Verwendung von solchem Glas die Reflektion und die Brechung von Bildern herabsetzen.

Gemäß Fig. 1 sind in einer Ausfehrungsform die folgenden Schichten m der Reihenfolge von unten nach oben auf die durchsichtige Glasplatte 1 aufgebracht: die durchsichtige erste Elektrode 2 aus Zinnoxid, die elektrolumineszierende Schicht 3 (60 μΐη) aus einem Pulver aus aktiviertem ZnS und einem

S Zellulosebindemittel, die reflektierende Schicht 4 (lOfim) aus Bariumtitanatpulver und einem Harnstoffharz-Bindemittel, die undurchsichtige Schicht 6 (10 um) aus Kohlenstoff rußpul ver und einem Epoxyharz-Bindemittel, die photoleitende Schicht 6 (320 μπι)

ίο aus einem photoleitenden Pulver aus aktiviertem CdS und einem Epoxyharz-Bindemittel, die röntgenstrahlendurchlässige zweite Elektrode 7 aus einem gleichförmig aufgedampften Aluminiumfilm und die Deckschicht 8 aus Silikonharz. Die photoleitende Schicht 6 zeigt eine lineare Beziehung von Dunkelstrom zu Spannung bis zu 1900 V/mm.

Die Dicken der reflektierenden Schicht 4 und der undurchsichtigen Schicht 5 sind gleich 0,16^₁, und die Dicke der photoleitenden Schicht 6 beträgt 5,3 d_v

ao wobei d_t die Dicke der elektrolumineszierenden Schicht 3 ist.

Eine Kurve c der F i g. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Helligkeit und der Röntgenstrshleneingangsintensität, wenn die Platte mit einer Wechsel-

a5 spannung von 500 V bei 1 kHz betrieben wird.

Die Kurven d, α und b der F i g. 2 entsprechen Platten, die den herkömmlichen fluoreskopischen Schirm, die Nutenelektrode und die Drahtgitterelektrode aus parallelen, dünnen Drähten zurBildverstärkung verwenden. Der fluoreskopische Schirm wird von Dainippon Toryo Co. in Japan hergestellt und ist zusammengesetzt aus einem Fluoreszenzpulver aus Kalciumwolframat und einem Bindemittel aus Nitrocellulose. Seine Dicke beträgt etwa 200 μΐη.

Es ist eindeutig, daß die Bildwandlerplatte dieser Erfindung eine sehr verbesserte Helligkeit aufweist. Das wiedergegebene Bild auf der Platte hat einen Kontrast von 1 zu 1,5 und eine Schwärzung von zwei Stellen für den Röntgenstrahleneingang. Weiterhin hat sie eine hohe Qualität und eine hohe Auflösung von 2 bis 4 Zeilenpaaren/mm.

Die F i g. 4 zeigt, daß verschiedene Photoleiter verschiedene Beziehungen von Dunkelstrom zu elektrischem Feld zeigen. Verschiedene Phototeiter haben verschiedene kritische elektrische Felder gemäß der Tabelle, in der E_d eine kritische Spannung, V₀₁₁₁, eine Wecheslspannung von 1 kHz, die an die fertige Platte angelegt werden kann, ohne ein Flackern auf der Platte zu erzeugen, B_ä eine Helligkeit der fertigen Platte im Dunkeln und B_x eine Helligkeit der fertigen Platte bei Röntgeneinsuahluag sowie R das Verhältnis B_K B_d sind.

Probe	Gewichtsprozent	CdS	(V mm)	<v>	Heltitke* (Rad-Lax)	*<	β.	3,6
No	CdSe	0	570	310	Il	40	6,3
a	100	30	900	430	S	SO	IS
b	70	60	1200	500	4	60	100
C	40	100	1900	620	I	too
d	0

Die höhere E_t erg*« eise niedrigere B₄₁, end die Die Platte gemäfi der Erfindung kam ein skat·

bone V^ hat die höhere B_x zsr Folge. Deshalb wird 65 bares BiM wiedergeben, welches klar und beS geaag

das höhere R, d. h. der gröSere Kostrast des wieder- ist, am bei Rauroikht gesehen ze werden. Die oben

gegebenen Bides, «t erne» Pholatefeer erhalten, der beschriebene Platte verwendet als peototeiteade

<Se höhere E₁, bat Scakfat da CdS-Pahwr, doch kaaa die Verwendung

„ I

photoleitender Materialien, wie aktiviertes CdSe und Sprechzeit gegenüber der Verwendung von aktivier-

CdS, Se, andere Merkmale auf Grund anderer An- tem CdS.

forderungen erzielen. Zum Ausgleich aller dieser Eigenschaften enthält

Eine Bildwandlerplatte, die photoleitende Mate- die photoleitende Schicht vorzugsweise einen Photo-

rialien entsprechend den Kurven B, C und D der 5 leiter mit einer Zusammensetzung von 40 bis 80 Ge-

F i g. 4 oder der Tabelle verwendet, kann mit einer wichtsprozent CdSe und 20 bis 60 Gewichtsprozent

hohen Wechselspannung von 430 bis 620 V bei 1 kHz CdS. Die höheren Gewichtsprozente an CdS ergeben

versorgt werden. eine höhere kritische Spannung, unter der die lineare

Die auf diesen Platten wiedergegebenen Bilder Beziehung eingehalten wird, wie es in der F i g. 5 gesind klar und hell und haben eine Helligkeit von io zeigt wird.

50 bis lOORad-Lux, eine hohe Qualität und einen Der Photoleiter mit weniger als 20 Gewichtsprohohen Kontrast ohne Flackern. Die Platte ist frei von zent CdS hat eine niedrigere E_d, und der Photoleiter örtlichen Entladungen und Zusammenbrüchen und mit mehr als 60 Gewichtsprozent CdS beeinträchtigt hat eine hohe Lebensdauer. Die das photoleitende die Ansprecheigenschaften.

Material gemäß der Kurve α der F i g. 4 verwendende 15 Es wurde oben beschrieben, daß ein Photo-Bildwandlerplatte kann nicht mit einer hohen leiter aus einem Gemisch von CdS und CdSe Wechselspannung wegen des Flackerns versorgt wer- verwendet wird, um Eigenschaften zu erzielen, den. Das von dieser Platte wiedergegebene Bild hat die zwischen denen von CdS- und CdSe-Photoleitern eine Helligkeit von weniger als 40 Rad-Lux und eine liegen. Besonders ein CdS-Photoleiter ist jedoch hohe Hintergrundshelligkeit. Sein Kontrast ist viel ao besser bei einem stillstehenden Bild, und ein schlechter als bei der Bildwandlerplatte, die CdS für CdSe-Photoleiter ist geeignet für ein sich bewegendes die photoleitende Schient 6 verwendet. Außerdem Bild.

entsteht ein Flackern selbst bei niedriger angelegter In der obigen Beschreibung beziehen sich die Aus-Wechselspannung, drücke »Photoempfindlichkeit«, »photoleitendes Ma-

Eine alleinige Anwendung von aktiviertem CdSe 35 terial« und »Bildwandlerplatte« nicht nur auf das für die photoleitende Schicht 6 ist minderwertig hin- Röntgenbild, sondern auch auf alle anderen mögsichtlich der linearen Beziehung von Dunkelstrom zu liehen Strahlungsbilder, wie y-Strahlung und Katho-Spannung, ist jedoch überlegen hinsichtlich der An- denstrahlen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

ι ^ 2 eine undurchsichtige Schicht mit der Schicht-Patentansprüche: dicke <£,, . die photoleitende Schicht mit der Schicht-

1. Festkörperbildwandler für Röntgenstrahlen, dicke d_t, deren Photoleiter aus einem Gemisch bei dem ein Röntgenbild auf eine photoleitende 5 aus Cadmiumselemd und Cadmiumsulfid beSchicht einer Bildwandlerplatte eingestrahlt und steht, . .

ein sichtbares Bild von einer elektrolumineszie- eine röntgenstrahlendurchlassige, zweite tlek-

renden Schicht dieser Bildwandlerplatte ab- trodeund

gegeben wird, bei dem die Bildwandlerplatte aus eine Deckschicht,
einer Glasplatte besteht, auf der mindestens die io

folgenden Schichten der Reihe nacn von unten Die USA.-Patentschrift 3 348056 offenbart einen

«ach oben integriert sind* Bildwandler mit einer lumineszierenden Impedanzschicht, deren Lumineszenzeigenschaft die spektrale

eine durchsichtige, erste Elektrode, Photoleitfähigkeitsverteilung der photoleitenden die elektrolumineszierende Schicht mit der _l5 schicht überlappt und eine Gitterelektrode aus im Schichtdicke d_v Abstand voneinander liegenden Metalldrähten aufeine reflektierende Schicht mit der Schicht- _wej_st, die in die photoleitende Schicht eingebettet dicke d₃, _s;_n£j p_ab_ej j_st nachteilig, daß dieses Gerät nicht die eine undurchsichtige Schicht mit der Schicht- _große Klarheit und hohe Auflösung zeigt, da es eine dicke rf_s, _ao Gitterelektrode enthalten muß, um das Licht der die photoleitende Schicht mit der Schicht- i_umineszierenden Impedanzschicht auf die photodicke d_t, deren Photoleiter aus einem Ge- leitende Schicht zu übertragen,
misch aus Cadmiumselenid und Cadmium- _Die deutsche Offenlegungsschrift 1 564 331 offensulfid besteht, _{bart eme} Bildwandlerplatte mit einer nichtlinearen eine röntgenstrahlendurchlassige, zweite _a5 i_mpedanzschicht, die ein nichtlineares Material wie Elektrode und ^q enthält. Dabei ist nachteilig, daß diese Platte eine Deckschicht, _njcnt ^e _große Klarheit und hohe Auflösung zeigt, dadurch gekennzeichnet, dafi da die Dichte der fluoreszierenden Teilchen je A = ■?<; ' · «n Flächeneinheit abnimmt, auf Grund der Verwen- y _ X < k-^S ύλ 3° dung eines solchen nichtlinearen Materials.
I Z i< Z!^S i_A ^m' α Der Aufsatz in »Solid State Physics«, Bd. 4 (1960), I Z it w βηη ^μΙΠ "t S. 762 bis 775. offenbart eine Bildwandlerplatte mit d_t - η bis 8UU μπι ist, _{ejner mh Ril]en versehenen} photoleitenden Schicht

daß die photoleitende Schicht eine lineare Be- und einer Stromstreuungsschicht. Dabei ist nachteilig,

Ziehung von Dunkelstrom zu Spannung bis min- 35 daß die Platte gemäß diesem Aufsatz keine große

destens 800 V mm zeigt, der Photoleiter eine Zu- Klarheit und hohe Auflösung zeigt wegen der vielen

sammensetzung von 40 bis 80 Gewichtsprozent Rillen in der photoleitenden Schicht und der seit-

Cadmiumselenid und 20 bis 60 Gewichtsprozent liehen Streuung des Stromes in der Stromstreuungs-

Cadmiumsulfid enthält, daß die elektrolumines- schicht.

zierende Schicht eine Dielektrizitätskonstante von 4» Die deutsche Patentanmeldung P 15 64 365.9-33

7 bis 40 aufweist, während die reflektierende schlägt eine Bildwandlerplatte mit einer ferrodielek-

Schicht eine Dielektrizitätskonstante von 10 bis irischen Schicht und einer elektrolumineszierenden