DE2251973A1 - Bildverstaerker fuer ultraviolette und weiche roentgenstrahlen mit hoher zeitlicher und raeumlicher aufloesung - Google Patents

Description

Bildverstärker für ultraviolette und weiche Röntgenstrahlen mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung

Die Erfindung betrifft eine Bildverstärkervorrichtung, die aus einer Elektronenvervielfachungsstufe vom Kanalplattentyp ("channel plate") und einem gegenüberliegenden Szintillator besteht·

Eine solche Vorrichtung ist anwendbar für die Bildaufnahme mittels weicher und ultravioletter Röntgenstrahlen von schnell ablaufenden Ereignissen z. B, solchen wie Entladungen in Gasen und Plasmen thermonuklearer Art. Ein Kanalplattenverstärker besteht aus einer Vielzahl von Elektronenvervielfaehungsröhrchen sehr geringer Abmessung (40 /um ff), was das räumliche Auflösungsvermögen der Vorrichtung bewirkt (lO 1 /mm)· Der Elektroaen-Kanalvervielfacher ist ein Vervielfacher mit kontinuierlicher Dynode, besteht aus Spezialglas und weist Ealbleitereigensohaften auf. An beiden Enden sind Elektroden vorgesehen, so daß eine bestimmte Spannung (d.d.p) aufgebracht werden kann. Die Primärstrahlung induziert eine Sekundäremission von Elektronen, die gegen den inneren Schirm prallen und dadurch weitere Sekundärelektronen erzeugen, welche durch die angelegte Spannung

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in axialer Richtung beschleunigt werden. Der Verstärkungsfaktor ist abhängig von der aufgebrachten Spannung und vom Verhältnis von Länge zu Durohmesser des Kanals (ein kennzeichnender Parameter für die Kanalplatte)} wobei die Dioke der Platte gleich der Länge des Röhrchens ist. Der Durchmesser der Platte beträgt ca. 50 mm und ihre Dioke 1,5 bis 2 mm·

Die Elektroden bestehen aus einem Ni-Cr-Überzug auf den beiden Oberflächen.

Die Emissionscharakteristik der Kanalplatte bezüglich der Primärstrahlung erspart die Verwendung von Fotokathoden;die aus der Kanalplatte austretenden Elektronen werden beschleunigt und treffen auf einen plastischen Szintillator, um das Bild zu enthüllen. Die physikalischen Eigenschaften der Kanalplatte und die Wirksamkeit des Nachbeschleunigungsfeldee stellen die zeitliche und räumliche Auflösung sicher.

Bei bekannten Vorrichtungen werden phosphoreszierende Teile verwendet, die verhindern, daß eine so hohe zeitliche Auflösung erreicht werden kann, um Aufnahmen in Zeitabständen von kleiner oder gleich 10 NanoSekunden aufzunehmen.

Ferner sind Vorrichtungen, bei denen Phosphorteile verwendet werden, meistens versiegelt, was Schwierigkeiten bei Reparaturen, Austausoh von Teilen und bei einer Inspektion bereitet, so daß dieser Umstand einen nicht zu vernachlässigenden wirtschaftlichen und praktischen Nachteil darstellt.

Erfindungsgemäß ist die Elektronenverstärkungsstufe in Form der Kanalplatte zwischen Ringen aus Indium frei gelagert, die ihrerseits von elastischen Befestigungskontakten getragen werden, und der plastische Schnellszintillator ist als ultradünner Überzug auf einem Quarzfenster vorgesehen.

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Bei einem weiteren Ausführimgsbeispiel der Erfindung sind mehrere Elektronenvervielfachungsstufen in Kaskadenschaltung vorgesehen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind nachstehend anhand der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Schnitt durch eine Vorrichtung mit einer einzelnen Kanalplatte,

Fig. 2 den Schnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zwei Kanalplatten in Kaskadenschaltung, und

Fig. 3 die Darstellung einer praktischen Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Beim Ausführungsbeispiel entsprechend Fig_e 1 ist ein Elektronen-Kanalvervielfacher 1 über Ringe 2 aus Indium, die von flexiblen Kontakten h gegen die Elektroden 3 gepreßt werden, elektrisch angeschlossen.

Die Ringe 2 bestehen aus Indium, einerseits wegen der elektrischen Leitungseigenschaften dieses Stoffes, andererseits wegen dessen leichter Verformbarkeit, wodurch sich die Ringe besonders gut an die Oberflächen der Elektroden 3 und der flexiblen Kontakte 4 anschmiegen. Diese Kontakte dienen gleichzeitig als mechanische Lager, welche die Einspannkräfte dank ihrer Flexibilität gleichmäßig verteilen. Die Isolierung 5 besteht aus einem Stoff, der einen sehr hohen Oberflächenwiderstand mit leichter Bearbeitbarkeit verbindet und ferner eine sehr niedrige Permeabilität aufweist, damit das Vakuum nicht beeinträchtigt wird.

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Vie aus Fig, 1 hervorgeht, befindet sich am Ausgang des Elektronen-Kanalvervielfachers 1 ein plastischer sohneller Szintillator 8, der mit einer Dicke von einigen /um auf ein Quarzfenster 10 aufgetragen wurde und anschließend mit einem Aluminiumüberzug 9 von 400 A* Dicke überzogen worden ist· Die Teile 8, 9 und 10 werden von einem ringförmigen Halter 11 getragen, der mittels Schrauben 12 befestigt ist. Der Aluminiumüberzug wird im Vakuumaufdampfungsverfahren hergestellt und dient dem Abfluß der Elektronen, die ihre Energie an den Szintillator abgegeben haben. Dieser leitende für Elektronen halbdurohlässige überzug wird ferner dazu verwendet, um zwlsohen dem Auslaßquersobnitt der Kanalplatte und dem Szintillator ein elektrisches Nachbeschleunigungsfeld herzustellen. Der Szintillator weist wegen seines günstigen Herstellungsverfahrens eine Anstiegzeit von weniger als zwei NanoSekunden auf.

Auf diese Weise gestattet die erfindungsgemäße Vorrichtung die Aufnahme von Bildern in zeitlichen Abständen von höohstens drei NanoSekunden, wobei eine Belichtungszeit von zwei Nanosekunden bei einer theoretischen Höohstauflösung von 10 l_/mm erreicht werden kann.

In Fig. 2 ist ein weiteres AusfUhrungsbeispiel für die Erfindung dargestellt, bei dem zwei Elektronenvervielfacher in Kaskade geschaltet sind. Teile mit der gleiohen Funktion wie in Fig. 1 weisen die gleichen Bezugsziffern auf· Bei dieser Bauart mit zwei Vervielfaohern wird zwischen den beiden Vervielfachern eine Spannung von ca. 1 kV angelegt, um erstens die räumliche Auflösung zu erhalten und um zweitens den Wirkungsgrad der aus dem ersten Vervielfacher austretenden und in den zweiten Vervielfacher eintretenden Elektronen optimal werden zu lassen.

Die Kaskadenschaltung ermöglicht einen höheren Vervielfachungsfaktor und daher eine größere Helligkeit des Bildes.

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D;te Fig* 5 zeigt einen Aufbau mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der die folgenden Einzelheiten aufweist; Die Plasma-* quelle 13, ein Plasma l4_s das die zu fotografierenden Röntgen» strahlen ausstrahlt, das Vakuumgehäuse 15, das die Plasmaquelle 13 umsehließt, und, durch ein vakuumdichtes 25 /um dickes Fenster 16 aus Beryllium getrennt, der Bildverstärker 17 in einer Vakuumkammer 18 mit einem Quarzfenster 19. Bei der vorliegenden Anordnung sichert ein Bildumwandler 20 bekannter Bauart die einwandfreie Funktion des elektronischen Schnellverschlusses. Als Film 21 wird normaler Polaroid 41Q-FiIm eingesetzt·

Die erfindungsgeaäße Vorrichtung kann immer dann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn Hangel an Helligkeit des zu fotografierenden Objektes die Verwendung einer Verstärkerstufe mit großer räumlichen und zeitlichen Auflösung verlangt«

Dank des hohen Auflösungsvermögens der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann sie zur Radiografie mit welchen Röntgenstrahlen eingesetzt werdeHt um leichte Stoffe zu radiografleren, die Bestandteile mit eng benachbarten Atomgewichten aufweisen und die deshalb mit bekannten Mitteln nur schwer auseinandergehalten werden können»

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   i,) Bildverstärkungsvorrichtung für ultraviolette und weiche Röntgenstrahlen, mit einer Elektronenvervielfaohungsstufe -won Kanalplattentyp Cchannel plate") und einen gegenüberliegenden Szintillator, dadurch gekennzeioh net, daß der Vervielfacher zwischen vqn elastischen Befestigungskontakten (4) getragenen Ringen (2) au· Indium frei gelagert ist, und daß der plastische Schnellszintillator als ultradünner Überzug (8) auf einem Quarzfenster (iO) gesehen ist.

   2· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Vervielfacherstufen in Kaskadenschaltung vorgesehen sind·

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