DE2230802C2

DE2230802C2 - Verfahrn zum Herstellen eines Leuchtschirmes für das Eingangsfenster einer Röntgenbildverstärkerröhre

Info

Publication number: DE2230802C2
Application number: DE2230802A
Authority: DE
Inventors: Martinus Adrianus Cornelis Ligtenberg; Agnes Desiree Maria De Pauw; Albert Leendert Nicolaas Eindhoven Stevels
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-07-10
Filing date: 1972-06-23
Publication date: 1984-07-12
Also published as: GB1380186A; IT964613B; NL165882B; US3825763A; DE2265503C2; NL165882C; NL7109571A; BE786084A; CA970024A; ES404688A1; JPS5944738B2; FR2145566A1; SE379889B; AU474617B2; ATA585372A; JPS5519029B1; JPS5761240A; CH568652A5; AT332495B; AU4418872A

Description

|ί Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach

W dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Ein solches Ver-

Il fahren ist aus der DE-OS 16 14 986 bekannt. Dabei wird

Kf Cäsiumjodid auf einen erwärmten Träger aufgedampft,

>j anschließend geglüht, um verbliebene plastische Verfor-

t;l mungen und mechanische Spannungen zu beseitigen

i;,' und danach allmählich abgekühlt. Dadurch ergibt sich

:.J eine gleichmäßige, optisch klare Schicht.

jt Weiterhin ist aus der US-PS 34 75 411 ein Verfahren

■:'^; zum Herstellen eines Leuchtschirmes für das Eingangs-

H fenster einer Röntgenbildverstärkerröhre bekannt mit

;;! einer auf einen Träger aufgebrachten Leuchtschicht die

!' aus einer Vielzahl von Cäsiumjodidplättchen mit je ei-

f. nem V₂ cm Kantenlänge besteht. Dadurch soll der Tat-

:'.' sache Rechnung getragen werden, daß Cäsiumjodid

;, oder andere fluoreszierende Alkalimetallhalogenide seinerzeit kommerziell nur in Form ebener Scheiben vorlagen, während das Eingangsfenster einer Röntgenbildverstärkerröhre eine gekrümmte Oberfläche aufweist.

Aus der US-PS 30 41 456 ist es bekannt, daß das Auflösungsvermögen von Röntgenleuchtschirmen mit Zinksulfid als Leuchtstoff durch die seitliche Ausbreitung des durch die Röntgenstrahlung erzeugten Lichtes t in der Leuchtstoffschicht verschlechtert wird. Um das

J₁-ν Auflösungsverfahren zu verbessern, wird der Leucht-

;■";.· Stoff auf einen Träger aufgebracht, auf dem bereits

: ■'? Wände zur Trennung einzelner Leuchtstoffgebiete vor-

! gesehen sind.

Weiterhin ist aus der FR-PS 9 19 699 ein Verfahren zum Herstellen eines Röntgenleuchtschirmes bekannt, ^; bei dem der Leuchtstoff in Form länglicher Kristalle in

einer Suspension enthalten ist. Diese Suspension wird auf einen Träger aufgebracht und anschließend einem senkrecht zur Oberfläche des Trägers gerichteten elektrischen Feld ausgesetzt. Dabei richten sich die in der Suspension befindlichen Kristalle nach den Feldlinien, und dadurch soll erreicht werden, daß das Licht sich im wesentlichen nur senkrecht zur Trägeroberfläche ausbreitet und die Streuung des durch die Röntgenstrahlung erzeugten Lichtes verringert wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß auf einfache Weise zur Verbesserung des Auflösungsvermögens ein Mosaikmuster von räumlich voneinander getrennten Gebieten in der Leuchtstoffschicht erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Maßnahmen gelöst. Dabei entstehen nach dem Abkühlen in der ersten Cäsiumjodid-Teilschicht Risse, die sich nach dem Aufdampfen weiterer Teilschichten in diesen fortsetzen. Durch diese Risse wird in der aus den Teilschichten zusammengesetzten Schicht eine Mosaikstruktur aus räumlich voneinander getrennten Gebieten gebildet die die seitliche Ausbreitung des Lichtes in der Schicht erschweren und damit das Auflösungsvermögen des Röntgenbildverstärkers verbessern. — Risse können zwar auch bei dem Verfahren nach der DE-OS 16 14 986 auftreten, doch ist die dadurch gebildete Mosaikstruktur zu grob, um das Auflösungsvermögen eines Röntgenbildverstärkers positiv beeinflussen zu können. Dies liegt daran, daß nach dem Aufdampfen der Schicht der Träger geglüht wird, was thermische Spannungen verringert und der Rißbildung entgegenwirkt und daran, daß beim Aufdampfen der Cäsiumjodidschicht mit der erforderlichen Stärke (ca. 200 μπι) in einem einzigen Schritt ohnehin nur eine relativ grobe Rißstruktur erzeugt wird. Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Leuchtschirm der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt F i g. 2 eine Draufsicht auf einen solchen Leuchtschirm und

F i g. 3 eine Röntgenbildverstärkersröhre, deren Eingangsfenster nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.

Der in Fig. 1 dargestellte Leuchtschirm enthält eine auf einem Träger 2 vorgesehene Leuchtstoffschicht 1. Der Träger besteht meistens aus Glas, er kann jedoch auch aus Metlal, wie Aluminium oder Titan, zusammengesetzt sein. Ein Metallträger kann beispielsweise als Eingangsfenster für verhältnismäßig harte Röntgenstrahlen und für schnelle Elektronen benutzt werden. Für weichere Röntgenstrahlen kann beispielsweise Beryllium als Trägermaterial verwendet werden.

Der Leuchtstoff — Cäsiumjodid — wird durch Aufdampfen auf den Träger aufgebracht so daß sich eine sehr dichte Leuchtstoffschicht ergibt. Die Dicke dieser Schicht wird durch die Forderung bestimmt, daß auftreffende Röntgenstrahlen zumindest zum größten Teil eingefangen werden müssen. Die Schicht kann beispielsweise 200 μιη dick sein.

In dem in Fig. 1 dargestellten Leuchtschirm ist die Leuchtstoffschicht 1 von einer Trennschicht 3 abgedeckt. Diese Trennschicht hat u. a. die Funktion eine auf der Trennschicht anzubringende, beispielsweise aus Cäsiumantimon bestehende Fotokathode 4 gegen nachteilige chemische Einflüsse vom Leuchtstoff aus zu schützen. Die Trennschicht 3 besteht beispielsweise aus Aluminiumoxid. 1st eine gewisse elektrische Leitung durch die Trennschicht erwünscht, so kann dies dadurch erh5 reicht werden, daß die in Form von Aluminium angebrachte Schicht nur teilweise oxidiert wird.

Die Lcuchtstoffschicht ist durch Risse 5 in kleine Gebiete 6 eingeteilt. In F i g. 2 ist — aus der Richtung der

einfallenden Strahlung gesehen — die Rißstruktur dargestellt Die Flißstruktur wird durch die Temperatur des Trägers beim Aufdampfen des Leuchtstoffes, den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Leuchtstoffes und des Trägermaterials, sowie durch die Schichtdicke bestimmt. Da der Leuchtstoff — Cäsiumjodid — und in der Praxis auch Form und Material des Trägers vorgegeben sind, verbleibt als Parameter, der die Rißstruktur bestimmt, die Temperatur des Trägers beim Aufdampfen des Leuchtstoffes. Obwohl dabei einige Änderungen möglich sind, sind diese in der Praxis eingeschränkt

Eine gute lösung für dieses Problem bietet die Schichtdicke. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Dichte der Risse, auch Rißfrequenz genannt, durch die Schichtdicke des Leuchtstoffes stark beeinflußt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen einer Leuchtstoffschicht mit einer optimalen Rißfrequenz und einer geringen Streuung in den Abmessungen der Gebiete besteht daher darin, daß zunächst eine Teilschicht auf einem T äger angebracht wird. Die Dicke dieser Teilschicht wird derart, daß eine optimale Rißstruktur entsteht. Der Schirm wird dann abgekühlt, wieder erwärmt und mit einer zweiten Teilschicht versehen. Bei der zweiten und ggf. darauffolgenden Abkühlung zeigt sich nun, daß sich die in der ersten Teilschicht vorhandene Rißstruktur in den danach angebrachten Teilschichten fortsetzt Zweckmäßigerweise sind die auf die erste folgenden Teilschichten nicht dicker als jene erste. Insbesondere bei einer Gesamtschichtdicke von 200 μΐη werden durch zwei- oder dreimaliges Aufdampfen Schirme mit einer sehr regelmäßigen Rißstruktur und mithin Gebiete mit der gewünschten Abmessung erhalten.

Das Aufbringen einer Teilschicht kann auf folgende weise erfolgen:

Das Cäsiumjodid wird auf den aus einem Material mit einem Ausdehnungskoeffizienten von etwa 2,0 bis 2,5.10-⁵ bestehenden Träger aufgedampft. Der Träger wird beim Aufdampfen beispielsweise mit infrarotstrahlern auf einer Temperatur von etwa 150 bis 200⁰C gehalten. Nach dem Auftragen der Teilschicht wird der Schirm allmählich abgekühlt. Da die Leuchtstoffschicht einen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 4,5 bis 5,0 ■ 10~⁵ aufweist, schrumpft die Leuchtstoffschicht mehr als der Träger und es treten Risse in der Leuchtstoffschicht auf. Da die dabei auftretenden Zugspannungen lateral gerichtet sind, verlaufen die Risse im wesentlichen senkrecht zur Schicht. Der Brechungsindex des Leuchtstoffes für Licht ist größer als 1, so daß an den durch die Risse gebildeten Übergängen Totalreflexion auftritt und die laterale Lichtstreuung eingeschränkt wird.

Die räumlich getrennten Gebiete einer nach dem erfindungsgemäßen hergestellten Leuchtschicht iind bei einer im Betrieb befindlichen Schicht durch Vakuumbereiche voneinander getrennt. Durch Unterschiede im Brechungsindex tritt Total-Reflexion an den Übergängen auf, und es ergibt sich mithin eine optische Trennung. Das Auflösen der Schicht wird hierdurch vergrößert.

Bei besonderen Anwendungen kann es günstig sein, die Risse zu füllen. Dies läßt sich einfach durchführen, beispielsweise dadurch, daß eine mit Rissen versehene Schicht in einem thermoplastischen Stoff mit den erwünschten Eigenschaften oder einem Binder, in dem Stoffe mit den erwünschten Eigenschaften aufgelöst oder suspendiert sind, warm getränkt wird. Entsprechend diesem Verfahren könncii die Risse beispielsweise völlig lichtundurchlässig oder Röntgenstrahlen absorbierend gemacht werden. Im letztgenannten Fäll werden schräg einfallende Röntgenstrahlen zu einem großen Teil durch die nun gefüllten Risse eingefangen.

Die in Fig.3 schematisch dargestellte Röntgenbildverstärfcerröhre 7 empfängt Röntgenstrahlen 8, die von einer Röntgenquelle 9 herrühren and ein zu untersuchendes Objekt 10 durchstrahlen. Die Röntgenbildverstärkerrönre 7 weist einen Kolben 11 auf, der zum Teil durch em Eingangsfenster 12 und ein Beobachtungsfenster 13 gebildet wird. Der Kolben mit den Fenstern besteht zweckmäßigerweise aus Glas, die Fenster bestehen manchmal aus Faseroptikplatten, aber insbesondere das Eingähgsfenster kann wie bereits erwähnt auch aus Metall bestehen. Die Fenster bilden zweckmäfeigerweise Träger für die darauf anzubringenden Leuchtschichten. Auf dem Eingangsfenster 12 ist eine Leüfchtschicht entsprechend einem der beschriebenen Verfahren nach der Erfindung angebracht. Der Leuchtstoff be-

steht ausCäsiumjodid, und die Schichtdicke beträgt z. B. 200 μιη. Auf der Leuchtstoffschicht 14 befindet sich eine Trennschicht 15 und eine Fotokathode, beide z. B. entsprechend dem in F i g. 1 angegebenen Aufbau. Die elektrisch leitende Fotokathode ist über eine Durehführung 17 nach außen geführt. Zum Beschleunigen und zum Abbilden von aus der Fotokathode 17 ausgelösten Elektronen auf dem Beobachtungsfenster 13 befiri_den sich in der Umhüllung eine Hilfselektrode 18 mit einer Durchführung 19, eine erste Anode 20 mit einer Durchführung 21 und ggf. eine zweite Anode 22 mit einer Durchführung 23. Die zweite Anode 22 ist unter Einfügung von elektrisch isolierenden beispielsweise aus Glasperlen bestehenden Isolatoren 24 auf der ersten Anode montiert.

Auf dem Beobachtungsfenster 13 befindet sich eine Leuchtstoffschicht 25, die beispielsweise aus Cäsiumjodid mit einer Schichtdicke von etwa 5 μπι besteht, lind eine elektrisch leitende beispielsweise lichtreflektierende Schicht 26. Die Schicht ist über einen elektrischen Kontakt 27rnit der ersten Anode verbunden.

Bei dem nach der Erfindung hergestellten Eihgangsleuchtschirrn wird eine Rißfrequenz von etwa 120 bis 125 Linien pro Zentimeter angestrebt. Hierdurch entstehen Gebiete mit einer mittleren lateralen Abmessung von etwa 100 μιη. Einige verhältnismäßig große Gebtete mit beispielsweise einer Abmessung von 500 μπι werden die Bildqualität nicht ernstlich beeinflußen. Wohl aber können diese großen Gebiete örtliche Potentialsprünge verursachen, die die Homogenität in den Fotoelektronen stören können.

Ist der Hingangsschirm mit einer erfindungsgemäßen Leuchtstoffschicht versehen, so kann bei einer guten elektronen-optischen Abbildung in der Röhre der Beobachtungsschirm das Auflösungsvermögen bestimmen.

Es ist dann zweckmäßig, auch die Leuchtstoffschicht des Beobachtungsschirmes mit einer Rißstruktur zu versehen. Die Rißfrequenz muß dann dem Verhältnis der Abmessungen des Eingangsschirmes und des B?obachtungsschirmes angepaßt werden, und sie z. B. etwa um einen Faktor 10 höher sein aus für den Eingangschirm. Dies hat etwa 100 Risse pro Millimeter zur Folge, wodurch Gebiete mit einer mittleren Abmessung von etwa ΙΟμπι entstehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Leuchtschirms für das Eingangsfenster einer Röntgenbildverstärkerröhre mit einer aus Cäsiumjodid bestehenden Leuchtschicht die auf einen erwärmten Träger aufgedampft wird, wonach der Träger abgekühlt wird,dadurch gekennzeichnet, daß die Cäsiumjodidschicht (1) in mehreren Teilschichten aufgedampft wird und daß nach dem Aufdampfen jeder Teilschicht der Träger (2) abgekühlt wird, wobei die Dicke zumindest der ersten Teilschicht und die Temperatur des Trägers beim Aufdampfen so gewählt werden, daß eine feine Rißstruktur entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Cäsiumjodidschicht entstehenden Risse mit einem für Licht undurchlässigen oder Röntgenstrahlung absorbierenden Stoff gefüllt werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Aluminium oder Titan besteht

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Träger auf eine Temperatur von 150⁰C bis 200° C erwärmt wird.