DE2258364A1 - Radiographisches system mit xerographischem drucken - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE Diving. HAN8 RUSCHKE DipK-lng.HEINZ AGULAR

BKRLiN S3 Auguste-Viktoria-StraS· f ·

Xonics Inc., Van Nuys, California, V.St.v.A.

Radiographisches System mit xerographisohem .Drucken

Die vorliegende Erfindung betrifft ein radiographisches Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Bildern mit einer Röntgens trahlenquelle, die Elektronen erzeugt, um ein zum Druck geeignetes elektrostatisches Bild anstelle des photographischen Films herzustellen.

Herkömmliche Röntgenstrahlendiagnostiken von Objekten oder Gewebe werden durchgeführt, indem ein Silberhalogenid-Emulsionsfilm Röntgenstrahlen ausgesetzt wird, die das zu diagnostizierende Objekt durchquert haben. Die Dichteänderungen in dem Objekt werden in entsprechende Änderungen in der Absorption von Röntgenstrahlen, die verschiedene Teile des Objektes durchqueren, und infolgedessen in entsprechende Änderungen der Belichtung des Films übersetzt. Das "Bild" aes Objektes wird damit von den Röntgenstrahlen in der i'orrfi eines Musters veränderlicher Röntgens trahlenintens it at getragen. Der Film ist der Bildempfänger oder das Bildgebungsmedium i.'.'i Fall vier herkömmlichen Filmradiographie.

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Film hat einige bestimmte Nachteile als Bildempfänger. Er ist ziemlich teuer aufgrund der hohen Kosten des Silbers, und die Bildgebungseigenschaften sind etwas begrenzt. Er liefert keinen starken lokalen Kontrast, so dass kleine isolierte Absorptionselemente, wie Mineralien in weichem Gewebe, nicht leicht feststellbar sind, so dass die Röntgendiagnose z.B. von Brustkrebs schwierig ist. Er ist begrenzt in der Empfindlichkeit, insbesondere bei hohen Röntgenstrahlenenergien, aufgrund verringerter Quantenwirksamkeit durch die reduzierte Absorption von Röntgenstrahlen bei den höheren Energien. Steigerungen der Empfindlichkeit durch Verwendung von Verstärkungsschirmen mit einer hohen Quantenwirksamkeit ergeben einen Verlust in der Auflösung. Darüberhinaus erfordert Film einen nassen Entwicklungsprozess und hat einen ziemlich geringen Belichtungsumfang mit weniger als einer Grössenordnung zwischen Unter- und Überbelichtungsdosierungen .

Andere Verfahren sind vorgeschlagen oder entwickelt worden, bei denen der photographische Film ersetzt ist durch ein Ladungsbild, das auf einer isolierenden oder photoleitenden Oberfläche erzeugt wird, die als Bildempfänger dient, oder bei denen eine Entladung erzeugt wird, die eine empfindliche Oberfläche erregt, woraus eine sichtbare Ermittlung des Röntgenstrahlenflusses entsteht.

Bei der Xeroradiographie wird ein elektrostatisches Bild hergestellt durch Belichtung einer aufgeladenen photoleitenden Platte (z.B. Selen) mit dem Röntgenstrahlen-^HBild" eines Testsubjektes, wodurch Leitfähigkeit in dem Photoleiter erzeugt wird, die umso grosser ist, je grosser der einfallende Röntgenstrahlenfluss ist, und dadurch die ursprüngliche Ladung grob proportional zum Röntgenstrahlenfluss abgeführt wird, so dass ein elektrostatisches LadungsverarmungsbiId auf dem Photoleiter erzeugt wird, das dann entwickelt und auf ein geeignetes Kunststoff- oder Papiermaterial als gewöhnllohe Xerographie übertragen werden kann.

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Bel einem Ionographie genannten Verfahren ist das photOleltenäe Material der Xeroradiographie im .wesentlichen- ersetzt durch einen Luft- oder Gasspalt.," eine isolierende Schicht,, -die photounernpflnd» lieh ist, wird-anfänglieh aufgeladen>- und eine Drahtsiebelektrode wird zwischen der Schicht und dem zu radiographierenden Objekt angeordnet. Die Röntgenstrahlen erzeugen, nachdem sie diff'eren—. tiell von dem zu radiographierenden Objekt absorbiert worden sind., eine differentielle Ionisation des Gasspaltes zwischen der Drahtsiebelektrode und dem Isolator, wodurch eine differentielle Leitfähigkeit in dem Gas erzeugt wird, die das di^fferente^lle ÄbfHessen der Ladung des Isolators erlaubt, wodurch ein elektrostatisches Bild erzeugt wird, das durch xerographisches Drucken oder durch andere Mittel entwickelt werden,kann.

In einem anderen Verfahren wird auch ein i- onisierbares Gas oder ein anderes Medium verwendet, aber in einer andeen Weise.. Es wird keine anfängliche Aufladung eines Isolators oder Photoleiters verwendet. Ein Paar ebener Elektroden oder eine ebene Elektrode, die einer Vielzahl scharfe^nadelartiger Elektroden , ' gegenüber liegt, wird verwendet. Der Bildempfänger, der auf der -ebenen Empfängerelektrode befestigt ist, ist von der gegenüber liegenden Elektrode durch einen gasgefüllten oder mit Flüssigkeit gefüllten Bereich getrennt, der das ionisierbare Medium ist. Der Empfänger kann ein photographischer Film, ein lumineszierender Schirm, ein entladungsempfindliches Papier oder eine 'solche Platte oder irgendein ähnliches, auf Entladung ansprechendes Element sein.

Eine Spannungs- oder Potentialdiffe'enz, die gerade nicht ausreicht, einen Durehbruch im ionisierbaren Medium zu bewirken-, wird zwischen dem Elektrodenpaar hergestellt. Wenn ionisierende Strahlen, wie Röntgenstrahlen, das ionislerbare Medium treffen, lösen sie eine Entladung zwischen den Elektroden aus, indem sie Anfangsionisation liefern, um die Entladung einzuleiten. Der PiIm spricht auf diese so durch die Strahlen ausgelöste Enta^dung an» Der von Lion offenbarte Prozeß ermittelt auf diese Weise Röntgenstrahlen,

indem er sie zur Auslösung einer Gasdurchbruchsentladung verwendet. Die erzeugte Bildtype ist ein "Halbton"-BiId in dem Sinne, dass die Intensität der einfallenden Röntgenstrahlen in der Anzahl von Entά\Ι,dungs punkten je Flächeneinheit erkennbar ist.

In einem weiteren Verfahren (das manchmal auch als Ionographle bzeichnet wird) wird eine Anordnung aus einem Elektrodeppaar, zwischen dem eine Potentialdifferenz angelegt wird, und einem dazwischen liegenden, gasgefüllten Spalt verwendet. Ein dielektrisches Blatt ist auf der Anode befestigt, und die Kathode besteht aus einem schweren, Elektronen absorbierenden Metall, wie Blei, oder ist damit überzogen. Eine typische Spaltbreite oder ein typischer Abstand zwischen den Elektroden beträgt 0,5 mm. Wenn das Gas im Spalt Atmosphärendruck hat, ergibt sich ein Spaltbreiten-Druck-Produkt in der Grössenordnung von 1/2. Im Betrieb durchquert der auf die Anode auftreffende, differentiell absorbierte.Röntgenstrahlenfluss die Anode (die aus einer Röntgenstrahlen durchlassenden Substanz wie Aluminium oder Beryllium besteht), durchquert das Gas mit sehr geringer Dämpfung und trifft auf die Kathode auf, die als Photoemitter arbeitet und einen Strom indas Gas aussendet, wobei die von einer gegebenen Fläche ausgesandte Stromdichte proportional aer einfallenden Röntgenstrahlenflussdichte ist. Das Gas im Spalt arbeitet als gasförmiger Verstärker, wobei der Anfangsstrom verstärkt wird durch Elektroüenvervielfachung und Lawineneffekt in Gegenwart einer beschleunigenden Potentialdifferenz. Auf diese Weise wird der anfangs ausgesandte photoelektrische Strom von der Kathode beträchtlich vergrössert, und zwar um etwa sechs Größenordnungen oder möglicherweise mehr.

Das Blei oder das schwere Metall oder der Metallüberzug der Kathode emittiert beim Absorbieren von Röntgenstrahlen sowohl primäre Photoelektronen (die von den fest gebundenen K- oder L- oder M-Hüllen ausgestossen werden) als auch sekundäre Elektronen, die durch die Ionisierungswirkungen der Primärülektronen im Metall hervorgerufen werden.

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Die Primärelektronen haben eine hohe Energie, typischerweise einige 10 keV, und sie erzeugen viele Sekundärelektronen in der Kathode.und verlieren dabei ihre Energie. Die meisten der Primärelektronen verlieren so viel Energie bei der Sekundärionisation, dass sie in der Kathode gefangen werden. Nur sehr wenige Primärelektronen verlieren nur eine geringe Energiemenge und werden in den gasgefüllten Spalt zwischen der Kathode und der Anode emittiert (wobei das Gas z.B. Argon mit 10 % Äther oder eine 50-50 Freon-Propan-Mischung bei Atmosphärendruck ist). Die in dem Emittermaterial von den Primärelektronen erzeugten Sekundärelektronen sind auch meist nicht in der Lage, aus der Emitteroberfläche auszutreten. Einige der Sekundärelektronen, nämlich einige von denen, die sehr, dicht an der Emitteroberfläche erzeugt werden, treten in das Gas aus.

Das Verhalten der Primär- und Sekundärelektronen im Gass^glt ist ziemlich unterschiedlich. Die hochenergetischen Primärelektronen durchqueren das Gas ohne signifikanten Energieverlust und erzeugen eine Spur von Ionenpaaren in dem Gas. Die in diesem Prozeß erzeugten Elektronen werden dann zu der sammelnden Anode gezogen, und das Reiss-Gerät wird mit ausreichend hoher Hochspannung über dem Spalt betrieben, so dass sie eine Elektronenlawine erzeugen, wodurch das Gas als Elektronenverstärker arbeitet. Die in dem Gas durch'Ionenpaarbildung von den Primärelektronen erzeugten.Elektronen sind nicht brauchbar für die Bilderzeugung, da sie in dem Spalt über Strecken erzeugt werden, die vergleichbar mit oder grosser als die Gasspaltbreite sind (in Abhängigkeit vom Austrittswinkel der erzeugenden Primärelektronen), und sie führen deshalb au einer Bilddiffusion. Die Primärelektronen sind deshalb die Quelle von Hintergrundnebel .

Die Sekundärelektronen mit Energien unter etwa 100 eV haben eine extrem kurze mittlere' freie Weglänge im Gas, und zwar viel kürzer als die Spaltbreite, und sie nehmen in wenigen,Kollisionen Energien an, die vergleichbar sind mit der Ionisationsenergie der Atome und Moleküle des Versfcärkergases. Sie können in Abhängigkeit

von ihrer Energie einige wenige Ionenpaare erzeugen, und sie können im Elektronenlawinenprozeß teilnehmen, der zu dem hohen Verstärkungsverhalten des Gasspaltes führt. Das brauchbare Bild wird durch Sammeln dieser Sekundärelektronen und der von diesen Sekundärelektronen im Lawinenprozeß geschaffenen Elektronen auf dem dielektrischen Empfänger erzeugt, und die erhaltene Bildauflösung ist begrenzt durch seitliche Diffusion dieser Elektronen, die sehr viel geringer als eine Spaltbreite ist.

Bei diesem oben beschriebenen letzteren Verfahren absorbiert das Gas im Spalt einen vernachlässigbaren Bruchteil deseinfallenden Röntgenstrahlenflusses aufgrund der geringen Absorptionsfähigkeit der verwendeten Gase und dank des beinahe Atmosphärendruckes im Gasspalt. Die Elektronenquelle indiesem letzteren Verfahren ist damit die Kathode, und das Gas dient nur als ein Lawinen- -Elektronenvervielfacher. Die ankommenden Elektronen werden auf der nichtleitenden Oberfläche des dielektrischen Blattes an der Anode gespeichert. Wenn einige der Röntgenstrahlen in einem Objekt zwischen der Röntgenstrahlenquelle und dem Emitter absorbiert werden, z.B. in einem Metallgußstück oder im menschlichen Körper, dann variiert der Ladungsaufbau auf der Oberfläche des dielektrischen Blattes mit der Position und bildet ein elektrostatisches Bild des geröntgen Objektes. Dieses Bild kann mit Pulverentwicklungstechniken sichtbar gemacht werden, die denen xerographischer Kopiermaschinen ähnlich sind.

Nachdem das Bild desdielektrischen Blattes fixiert wurde, kann das Röntgenbild in ähnlicher Weise wie ein Silberhalogenidfilm gelesen und gespeichert werden. Hauptvorteile des zuletzt beschriebenen Verfahrens sind die geringen Kosten der Materialien und die ArbeitsVereinfachung mit einer Maschinenbearbeitung des Bildes in einem Schritt im Vergleich zu den Kosten des Sllberhalogenidfilms und den Schwierigkeiten der Filmentwicklung.

Die Grenzen de» zuletzt beschriebenen Verfahrens sind (l) geringe Röntgenstrahlenempfindlichkeit aufgrund der geringen Austrittswahrscheinlichkeit der in der photoemittierenden Kathode erzeugten

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Elektronen und die daraus folgende.· schlechte phot elektrische Quantenwirksamkeit; (ii) sehr strenge. Anforderungen an die · Parallelität der Elektroden, weil das Gerät mit hohen-Verstärkungsiferten im Spalt arbeiten muss;' und (iii) schnelle "Sättigung" des Bildes durch den Aufbau verlangsamender elektrischer Felder im Bereichen hoher Ladungsdichte'auf dem dielektrischen Empfänger, was zu einer drastischen Verringerung der "Geräte-, verstärkung" in diesen Bereichen und damit zu einem begrenzten Kontrast führt. Diese letztere Grenze ergibt sich erstens aus der Notwendigkeit, das Reiss-Gerät, bei sehr hohen Verstärkungswerten betreiben zu müssen, worauf die elektrische Feldstärke einen ziemlichen Einfluss hat, und zweitens aus der Tatsache, dass die Beschleunigungspotantiale im Gerät, das bei atmosphärischen und unteratmosphärischen Drücken betrieben wird, relativ gering sind (ungefähr IQOO V oder weniger), so dass die verlangsamenden Potentiale einen beachtlichen Bruchteil der Anfangspotentiale darstellen. Die bei weitem schwerste Beschränkung des Reiss-Gerätes hinsichtlich SBiner Brauchbarkeit zur Röntgenstrahlenanwendung in der medizinischen Diagnose ist die geringe Empfindlichkeit, die wiederum in direkter Beziehung steht mit der sehr schlechten piezoelektrischen Quantenwirksamkeit aller festen Materialien. .

Es sind Mittel bekannt, um die Begrenzung durch Bildsättigung (Punkt iii) durch die Verwendung kompensierender Ladungen zu überwinden, doch lehrt der Stand der Technik keine Mittel, um die Hauptgrenze des letztgenannten Verfahrens, nämlich die schlechte Quantenwirksamkeit, merkbar zu verbessern. Das Verfahren und die Vorrichtung der ,vorliegenden Erfindung überwinden . alle oben genannten Begrenzungen des zuletzt genannten Verf ahrens gemäss dem Stand der Technik.

Der Ausdruck Quantenwirksamkeit ist definiert als der Bruchteil der Röntgenßtrahlenphotonen, der von einem Element absorbiert wird und zu einem feststellbaren Ereignis führt, wie zu einer Elektronenlawlne oder einer Gasdurehbruchsentladung. Eine geringe

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Quantenwirksamkeit führt zu grossen Quantenfluktuationen, unabhängig von dem Mittel, das zum Ermitteln oder· Verstärken der Signale verwendet wird, die von dem !deinen Bruchteil wirksamer, absorbierte!¹, einfallender Photonen erzeugt werden. 80 erzeugt z.B. jedes in dem Gasspalt absorbierte Rontgenstrahlen^iioton ein grosses Signal (eine Entladung), aber¹ die Fluktuationen in dor Zahl der absorbierten Röntgenstrahlenphotonen führen zu grossen relativen Fluktuationen (Quantenrauschen), die die Empfindlichkeit der Geräte als Bildgerute stark begrenzen.

Obwohl die bekannten Geräte und Verfahren in vieler Hinsicht sich unterscheiden, sind sie in einer Hinsicht alle ähnlich, nämlich dass sie alle eine sehr geringe Quantenwirksamkeit zeigen, insbesondere hinsichtlich Röntgenstrahlen mit Energien im Bereich von j50 bis 100 keV, die sehr wichtig sind für den die Masse der medizinischen Anwendungen der Röntgendiagnostik. Bei den meisten Geräten ist die Quantenwirksamkeit schlecht (in der Grosse von 1 % oder weniger), weil das die Röntgenstrahlen ermittelnde Medium nur einen kleinen Bruchteil der einfallenden Röntgenstrahlenphotonen absorbiert. Bei dem zuletzt beschriebenen Verfahren ist die Quantenwirksamkeit gering, ob- ' wohl praktisch alle Röntgenstrahlenphotonen absorbiert werden, weil der Bruchteil der absorbierten Röntgenstrahlenphotonen,' der zu einem feststellbaren Ereignis führt (Elektroneriawine im Spalt) ziemlich klein ist, denn die meisten erzeugten Elektronen werden von der Photokathode eingefangen.

Im Gegensatz dazu liegt die Quantenwirksamkeit von Film mit verstärkenden Schirmen bei 20 bis 40 fo. Deshalb muss jedes Gerät, das mit Film für die medizinische Diagnose, bei der die Dosen so gering gehalten werden, wie es die Quantenwirksamkeit des Detektors (Film/Schirm) erlaubt, in Konkurrenz tritt, eine vergleichbare Quantenwirksamkeit erreichen.

Hauptziele der vorliegenden Erfindung sind deshalb ein neues und verbessertes elektroradiographisches Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Röntgenbildern, das die Anforderungen von

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Film und Photoleiterplatten ausschliesst und das eine gleiche oaer bessere Quantenwirksarakeit und Empfindlichkeit, verbesserte Auflösung und verbesserten Kontrastbereich des fertigen Druckes liefert, i/eitere Ziele sind ein Verfahren und eine Vorrichtung, b^i ucr.en der Kontrast des Bildes gesteuert werden kann, um einen Kontrast zu erhalten, der dem ähnlich ist, den man mit aera derzeitigen Tages film erreicht, und zwar in Abhängigkeit von den -e beim Entwicklungsvorgang gewählten Parametern.

Diese liocherwünschten Ergebnisse werden erzielt mit dem elektroradiographisehen System der vorliegenden Erfindung, indem die emittierende Katiiociü des zuletzt genannten Verfahrens als Elektronenquelle weggelassen und ersetzt wird durch ein röntgenstrahlenundurchläsclges Gas in dem Spalt, das auch eine sehr kurze'Anhaltestrecke für die erhaltenen Photoelektronen, die Qcirin erzeugt werden, aufweist. Dies geschieht mit einem Gas mit hoher Atomzahl, typischerweise Krypton oder Xenon, als Hauptbestandteil des zwischen den Elektroden liegenden Gases, und durch Verwendung eines ausreichend hohen Gasdruckes in dem 3pa.lt, um vollständige oder sehr wesentliche Absorption der einfallenden Röntgenstrahlen in- dem Spalt sowie einen sehr kurzen mittleren freien Weg für die Elektronen sicherzustellen. Damit ist das Problem der geringen Wahrscheinlichkeit des Austritts von Elektronen aus dem festen Emitter in das Gas, was zu sehr niedrigen photoelektrischen Quantenwirksamkeiten des Emitters und cfmit zu einer geringen Empfindlichkeit des Gerätes führt, vollständig überwunden, da die Elektronen direkt im Gas selbst erzeugt werden. Der Hauptzweck des Gasspaltes ist deshalb der eines Röntgenstrahlenabsorbers, und die Hauptauswahlkriterien für das Gas- ist deshalb die maximale Undurchlässigkeit für Röntgenstrahlen und nicht das Entladungverhalten. Wegen der erhöhten Quantenwirksamkeit und damit der grösseren Zahl primärer Elektronen wird es tatsächlich unnötig und unerwünscht, das Gas im La-vinenbereieh zu betreiben, und der einzige Zweck des beschleunigenüen Potentials ist die Sicherung, dass der gesamte Sekundäri onis at ions elektronen-trorn gesammelt wird»

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Wenn der Gasdruck eine oder nur wenige Atmosphären übersteigt und/oder das Produkt pd von Druck mal Spaltbreite 10 mni-Atmosphären übersteigt, werden Elektronenvervielfachung, Lawinen- und Durchbruchsverhalten des Gases ungünstig hinsichtlich der Erzielung einer hohen Elektronenstromverstärkung. Bei niedrigen Drücken und kleinen Werten von pd kann demnach das Gerät·leicht in einem Lawinenberelch betrieben v/erden (d.h. wo das Feld eine zusätzliche Ionisation induziert, indem es Elektronen zwischen Kollisionen mit Gasmolekülen genügend'Energie verleiht), und damit bei Verstärkungswerten aufgrund des Lawinenbetriebes von biß zu 10 oder sogar darüber, ohne unerwünschte, lokalisierte, spannungsinduzierte, spontane Durchbrüche zu induzieren. Im Gegensatz dazu beginnt das Gas bei höheren Drücken und pd-Werten unannehmbar häufige lokalisierte Entladungen zu zeigen, die das Bild in ihrer Nähe wertlos machen, sobald man versucht, im Lawinenverstärkungsberelch der angelegten Spannung zu arbeiten. · Man sollte deshalb die aufgedrückte Spannung auf den sogenannten Plateau-Bereich der Townsend-Kurve begrenzen, wo praktisch alle anfänglichen Photoelektronen und diejenigen, die durch Ionenpaarbildung von den energiereichen Primärphotoelektronen gebildet werden,, gesammelt werden, aber keine zusätzlichen, durch das Feld induzierten Elektronenlonenpaare erzeugt werden. In dem Plateau-Bereich steigt der gesammelte Strom sehr wenig bei ansteigender Spannung an, und zwar im Gegensatz zu dem Lawinenbereich, wo der gesammfeite Strom sehr scharf mit steigender Spannung ansteigt.

Ein günstiger Nebeneffekt des Betriebes im Plateau-Bereich liegt darin, dass die Bildherstellung unempfindlich ist gegen Ladungsaufbau auf dem Empfänger, da jede auf dem Empfänger■aufgebaute Gegenspannung nur sehr geringen bzw. gar keinen Einfluss auf aen ankommenden Strom hat. Es wird demnach keine Unterdrückung der induzierten Spannung benötigt. Zusätzlich ist die gesamte gesammelte Ladung je Flächeneinheit und Röntgenstrahlbelichtungseinheit beträchtlich geringer beim Betrieb des Gerätes der vorliegenden Erfindung als bei den bekannten Verfahren, so dass die

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induzierte Spannung auf dem Empfänger in jedem Fall ziemlich klein ist. Tatsächlich muss herausgesta.lt werden, dass die Gesamtstromdichte und die gesamte Zahl von Elektronen je Flächeneinheit, die im normalen Betrieb des Reiss-Systems gesammelt werden, grosser sind als die entsprechende Stromdichte und die entsprechende Zahl gesammelter Elektronen bei dem System der vorliegenden Erfindung. Wie jedoch schon vorher angegeben wurde, wird die Geräteempfindlichkeit nicht dadurch bestimmt, wie sehr der Anfangseffekt.eines absorbierten Röntgenstrahls verstärkt wird, sondern durch den Gesamtanteil absorbierter Röntgenstrahlender zu einem beobachtbaren Effekt führt. Mit anderen Worten bestimmt die tatsächliche Quantenwirksamkeit und nicht die nacn--• folgende Verstärkung die Geräteempfindlichkeit. In der Sprache ■ des Elektroingenieurs bestimmt das Rauschen des vorderen Vorverstärkers die Empfindlichkeit, und keine Grosse der Verstärkung hinter dem vorderen Ende kann die Empfindlichkeit oder das durch Schrotrauschen begrenzte Signal gegenüber dem Rauschen verbessern.

Weiterhin ergibt das Gas mit hohem Z bei hohem Druck sehr kurze mjtiblere freie Weglängen der Elektronen im Gas, wodurch die Auflösung des-Systems verbessert wird. Über einen gewissen Druck in dem Spalt hinaus werden die Gewinne in der Röntgenstrahlenabsorption minimal, da man sich der 100 ^'-Absorption nähert, während die Schwierigkeit, das Hochdruckgas zu halten, zunehmend grosser wird. Dementsprechend gibt es einen begrenzten Druckbereich, der für die Zwecke der Erfindung zu bevorzugen ist. Aufgrund der verkürzten mittleren freien Weglänge der Elektronen kann auoh die Spaltgrösse zwischen den Elektroden auf die Werte vergrössert werden, die für eine gesamte oder praktisch vollständige Röntgensiiahlenabsorption erforderlich sind, und zwar ohne merklichen Verlust an Auflösung (der bei dem zuletzt beschriebenen Verfahren auftreten würde), da die Elektronendiffusion Boharf beschnitten wird durch Krypton oder Argon bei hohem Druek, Jenseits eines -bestimmten Punktes verursachen jedoch die Röntgenstrahlen selbst beim Durchqueren des-Spaltes in-einem Win»kel zur senkrechten Linie zu den Elektrodenebenen gelegentlich

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einen diffusen Primärelektronenweg, und dies beschränkt die maximale brauchbare Spaltbreite zusammen mit der Tatsache, dass jenseits einer bestimmten Gasdicke nur wenig zu gewinnen ist hinsichtlich der Röntgenstrahlenabsorptlon mit zusätzlicher Dicke. Der für die in der medizinischen Praxis annehmbaren, relativ geringen Röntgenstrahlendosen am besten geeignete Arbeitsbereich des Gerätes, ausgedrückt als Produkt von Gasdruck und Spaltbreite (wobei die Röntgenstrahlen-Absorptionswirksarnkeit ■ nur von diesem Produkt und nicht von jedem Faktor getrennt· abhängt), liegt zwischen 10 und etwa 200 mm-Atmosphären. Der stärker bevorzugte Bereich liegt etwa bei 20 bis 80 mm-Atmosphären. Zufriedenstellende Bilder werden heutzutage mit Film-Röntgensystemen bei Belichtungen erreicht, die wenige Millirontgen _N an der Filmkassette erzeugen. Die Systeme der vorliegenden Erfindung erzeugen Bilder gleicher Qualität bei diesem Belichtungspegel.

Das Gas in dem Spalt ist für eine hohe Absorption von Röntgenstrahlen je Atom oder Molekül, hohen St^reuungsquerschnitt für Elektronen (je Atom) und niedrige Werte des Energieverlustes je Ionisation ausgewählt. Die geeigneten Gase sind diejenigen mit einem hohen Z, d.h. Atomzahleri₍ von mindestens . ^b₃ und es handelt sich vorzugsweise um Krypton und Xenon, möglicherweise mit kleinen Anteilen von bis zu 10 Jo Irgendeines Löschgases wie Methan, um unerwünschte willkürliche Entladungen zu vermeiden, die auftreten können, sobald ein Beschleunigungspotential (das notwendig ist, um sicherzustellen, dass alle erzeugten Sekundärelektronen eingesammelt werden) angelegt wird.

Die Ziele, Vorteile, Merkmale und Ergebnisse der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich werden, in denen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer elektroradiographischen Vorrichtung ist, die die derzeit bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält,

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Pig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles -des Elektrodenauf baus der Vorrichtung der Fig. 1 zeigt,

Fig. 3, 4· und 4a Ansichten ähnlich der Pig. 2 sind,, die andere, mögliche Elektroden- und Empfängeranordnungen zeigen,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Elektrodeneinheit ist, die eine andere mögliche Ausführungsform der Erfindung zeigt, und

Fig. 6 eine vergrösserte Schnittansicht gemäss der Linie 6-6 der Fig. 5 ist.

Die elektroradiographische Vorrichtung der Fig. 1 enthält eine herkömmliche Rontgenstrahlenquelle 10, eine Hochspannungsversorgung 11 für die Quelle 10, eine Elektrodeneinheit 12, eine weitere Hochspannungsversorgung ±J> für die Elektrodeneinheit und einen Steuerschalter 14 zum Betätigen der Versorgungen 11 und IjJ.

In einer typischen Anordnung wird das zu röntgende Objekt 15 auf einem Tisch 16 von einem Kunststoffblatt oder einem anderen Material getragen, welches eine geringe Dämpfung für die Röntgenstrahlen darstellt, und zwar direkt über der Elektrodeneinheit 12, wobei die Röntgeneinheit typischerweise in einem Abstand von etwa einem Meter von dem Objekt angeordnet ist«,

Die Elektrodeneinheit 12 enthält einen geschlossenen Behälter mit einer Grundplatte 20 und einem Deckel 21, der in die Grundplatte bei 22 eingehängt und bei 23 festgeklemmt werden kann. Eine Kathode 24 wird auf der Grundplatte 20 getragen und ist elektrisch gegen diese durch ein isolierendes Blatt 25 isoliert. Eine Anode 26 wird auf dem Deckel 21 auf Böcken 27 getragen» Eine (nicht gezeigte) Dichtung ist zwischen der Grundplatte und dem Deckel vorgesehen, so dass überatmosphärischer Druck in dem Behälter der Elektrodeneinheit aufrechterhalten werden kann, und eine

Druckquelle 30 ist mit dem Innenraum des Behälters über eine Leitung 3I verbunden.

Ein Empfänger 32 für das Elektronenladungsbild, der ein dielektrisches Blatt wie biegsamer Kunststoff, typischerweise Mylar sein kann, ist entfernbar an der Anode befestigt-* Im Betrieb wird, der Deckel geöffnet, das Empfängerblatt wird auf der Anode angeordnet, wobei es durch gewöhnliche Klammern gehalten wird (nicht gezeigt), der Deckel wird geschlossen und die Elektrodeneinheit wird in die Stellung für die Belichtung gebracht.

Nachdem das Elektronenbild auf dem Empfänger gebildet worden ist, wie später beschrieben werden wird, wird der Deckel geöffnet, und der Empfänger wird in einen xerographischen Drucker 34 überführt, um das Pulverbild in herkömmlicher Weise herzustellen. Um die Elektronenladung auf dem dielektrischen Empfänger zu halten, muss ein Ort für die Spiegelladungen geschaffen werden, wenn der Empfänger von der Anode entfernt wird. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Anode durch eine andere leitende Platte ersetzt wird, dass eine leitende Schicht in oder auf dem Empfänger geschaffen wird oder dass eine flüchtige leitende Flüssigkeit wie Alkohol verwendet wird, um den Empfänger an der Anode anzukleben.

Ein Röntgenstrahlen absorbierender und Elektronen sowie positive Ionen aussendender Emitter ist in dem Spalt zwischen der Anode und der Kathode vorgesehen. Der Elektronen und/oder Ionenausgang liefert das Ladungsbild auf dem dielektrischen Empfänger, wobei die Anziehung zu den entsprechenden Elektroden durch das elektrische Feld zwischen den Elektroden erzeugt wird. Der Absorber und Emitter in dem SäWt ist ein für Röntgenstrahlen undurchlässiges Gas mit hohem Z auf überatmosphärischem Druck. Das Gas mit hohem Z sollte eine Atomzahl von mindestens 36 haben, und bevorzugte Gase sind Xenon und Krypton. Eine kleine Menge eines Löschgases kann verwendet werden zusammen mit dem Gas mit hohem Z, wie z.B. 10 % Methan.

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In der bevorzugten Elektrodenanordnung der Fig. 2 ist die Anode 26 ein dünnes Blatt aus einem Leichtmetall, wie Aluminium, Magnesium oder Beryllium, oder aus Kohlenstoff, wie z.B. ein Kohlenstoff -Faserblatt mit einer geringen Absorption von Röntgenstrahlen. Typischerweise kann die Anode 1/2 mm dick sein. Die Kathode 24 ist ein Blatt oder ein Block aus irgendeinem elektrischen Leiter, typischerweise ein Material mit kleiner oder mittlerer Atomzahl wie Stahl oder Aluminium, da das Gas im Spalt selbst als Medium zum Absorbieren der Röntgenstrahlen und Aussenden der Elektronen verwendet wird. Der Spalt zwischen den Elektroden ist relativ schmal und liegt typischerweise in der Grössenerrdnung von 1/4 bis 5 mm.

Das Gas in dem Spalt wird unter überatmosphärischem Druck gehalten, typischerweise mindestens 10 Atmosphären oder darüber« Das System

kann mit Drücken bis herunter zu 6,3 kg/cm (75 P^sig) betrieben werden, aber .die erforderliche Röntgenstrahlendosis ist normalerweise zu hoch für den medizinischen Gebrauch, und die Auflösung ist herabgesetzt. Der bevorzugte Bereich für den Druck im Spalt liegt etwa zwischen 11,5 und 106 kg/cm (150 bis I500 psig)„ Der wünschenswerte Druck ist eine Funktion der Spaltbreite und das Produkt aus Spaltbreite und Druck liegt, wie oben ausgeführt wurde, vorzugsweise zwischen etwa 10 mm-Atmosphären und etwa 200 mm-Atmosphären. Die angelege Spannung beträgt mindestens 1000 V, und bei höheren Gasdrücken kann die Spannung über den Elektroden grosser gemacht werden. Z.B. kann bei einem Gasdruck

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von 6,3 kg/cm die Elektrodenspannung im Bereich von 2000 bis 3000 Volt liegen, und bei 22 kg/cm (300 psig) kann die Spannung 4000 bis 8000 V betragen. Eine Elektrodenspannung von nur 1000 V ist für einige Anwendungen geeignet, aber der gesammelte Strom ist geringer und das Bild ist schwächer, so dass eine höhere Röntgenstrahlendosis für ein verbessertes Bild erforderlich ist.

Im Betrieb läuft ein Photon von der Rontgenstrahlenquelle durch die Anode und wird von dem Gas im Spalt, absorbiert, wodurch eine Photoelektronenemission von den Gasatomen in dem zwischen den Elektroden liegenden Raum bewirkt wird. Die primären Photoelek-

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tronen erzeugen sekundäre Ion-Elektronen-Paare, Die Sekundärelektronen bewegen sich in Richtung auf die Anode unter dem Einfluss des elektrischen Feldes, und die Ionen belegen sich zur Kathode. Ein Ladungsbild kann auf dem dielektrischen Empfänger auf beiden Elektroden durch die ankommenden Elektronen oder Ionen gebildet werden. In dem vorliegenden System sind Art des Gases und der Gasdruck so, dass die Einfangwahrscheinlichkeit eines Röntgenstrahlenphotons im wichtigen Energiebereich bei medizinischen Diagnosen in der Grössenordnung von eins liegt und die Quantenwirksamkeit des Systems in der Grössenordnung von eins liegt (typisch 50 %).

Im Betrieb treffen die von der Quelle 10 erzeugten Röntgenst^len nach dem Durchqueren eines Objektes 13 und differentieller Dämpfung auf die Einheit 12. Die Röntgenstrahlen durchqueren die .Elektrode 21 und den isolierenden Empfänger j52 mit kleiner (und in jedem Fall gleichförmiger) Dämfipung. Das Gas im Spalt emittiert einen Elektronenstrom proportional der Röntgenstrahlenintensität, und der Empfänger empfangt damit eine Ladungsdichte, die ein "Bild" des Objektes I5, so wie es von den Röntgenstrahlen gesehen wird, ist. Demnach erzeugt ein stark absorbierender Teil des Objektes eine im Verhältnis kleinere Röntgenstrahlenintensität an dem entsprechenden Bildpunkt im Gasspalt, und dieser Strom von Elektronen erzeugt eine kleinere relative Ladungsdichte an dem entsprechenden Bildpunkt auf dem Bildempfänger 32, wogegen ein schwach absorbierender Punkt einen grossen Elektronenstrom von dem Spalt und eine höhere Ladungsdichte an dem entsprechenden Punkt auf dem Empfänger hervorrufen wird. Das Fliessen des Stromes zu dem isolierenden Photoempfanger¹ wird durch die Potentialdifferenz von 1000 V bis zu mehreren Tausend Volt zwischen der Kathode und der Anode von der Versorgung unterstützt.

Der gasgefüllte Spalt zwischen den Elektroden dient mehreren Zwecken: (i) Wenn ein Gas mit hohem Z wie Krypton oder Xenon bei hohem Druck (z.B. 22 kg/cm für einen typischen Spalt) und bei den Rontgenstrahlenenergien der medizinischen Diagnostik verwendet wird, wird das Gas einen merklichen Bruchteil (20 ;£ bis 100 %) der Röntgenstrahlen absorbierten, um Photoelektronen

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zu erzeugen. Die Wahl des Kathodenmaterials ist hinsichtlich der Beeinflussung der Empfindlichkeit des Garätes uninteressant. Jeder Leiter, sogar ein mit einem Isolator überzogener Leiter eignet sich dann als Kathode. Auf Gasatome treffende Röntgenstrahlen bewirken das Ausstossen von Photoelektronen in Winkeln· zwischen Null und ff (relativ zur Richtung des Röntgenstrahls) und bei Energien von typischerweise einigen 10 kV. (ii) Das Gas verstärkt den Elektronenstrom, der von der Kathode zur Anode fliesst, durch die Sekundärionisation, die in dem Gas produziert wird, urn einen gaktor, der etwa gleich der Rate der Primärelektronen und der Diffusion der Sekundärelektronen und Ionen ist, so dass Elektronen, die von einem photoelektrischen Absorptionsvorgang an einem Punkt in dem Gas erzeugt werden, danach streben, den isolierenden Bildempfänger an Punkten in der unmittelbaren Nachbarschaft voneinander zu erreichen, womit die Auflösung und die Schärfe des Bildes verbessert werden, (iii) Das Gas verringert die Elektronenenergien, so dass an dem Emfbänger ankommende Elektronen an der Oberfläche haften und nicht abprallen oder zu weit in die Empfängersubstanz eindringen oder eine unerwünschte Sekundäremission erzeugen.

Die Anforderungen einer erhöhten Empfindlichkeit (aufgrund der starken Rontgenstrahlenabsorption im Gas) und einer gasartigen Elektronenvervielfachung (aufgrund der hohen Zahl dazwischenliegender Moleküle) könnte erreicht werden durch Vergrösserung der Spaltbreite, d.h. des Abstandes zwischen den Elektroden. Die Forderung nach einer hohen Auflösung (durch einen kurzen Elektroäenenergieverlustbereich) kann mit dem Vergrössern der Spaltbreite nicht erfüllt werden. Damit 1st die Verwendung eines dichten Gases mit hohem Z auf Überatmosphärendruck ein wesentliches Merkmal, da die Ausbreitung des Elektronenbildes etwa linear mit dem Spalt wächst für die energetischen Primärelektronen und etwa mit der Quadratwurzel der Spaltbreite für die langsamen "diffundierenden" Sekundärelektronen.

Hs wurde gezeigt, dasc die Verwendung eines Gases mit hohem Z und genügend hohem Druck (zenn Atmosphären oder mehr) im Gas-

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spalt eine hohe Quantenwirksamkeit und eine zugehörige hohe Empfindlichkeit erzielen kann, die mindestens gleich der von' Filmen mit verstärkenden Schirmen sind, ohne einen Verlust an Auflösung zu bedeuten, und ausserdem eine ungeheuer verbesserte Empfindlichkeit und Auflösung gegenüber Spalten erzielt, die mit Gas mit relativ geringem Z bei.Atmosphärendruck gefüllt sind. Etwas von der verbesserten Auflösung kann abgegeben werden für eine verbesserte Absorption, indem der Gasspalt verbreitert wird, z.B. für Röntgenstrahlen sehr hoher Energie, da bei hohem Druck alle Elektronen auf niedrige Energie in einer sehr kurzen Strecke moderiert werden und danach nur diffus gestreut werden, d.h. gemäss der Quadratwurzel des Gasspaltes. (Spalte bis zu 1 cm Breite wurden'verwendet, um Bilder mit angemessener Auflösung von einigen wenigen Linienpaaren je

Millimeter zu erzeugen.)

In der oben beschriebenen Ausführungsformnuß mindestens die Anode ziemlich dünn sein, um eine minimale Röntgenstrahlenabsorption zu bewirken. Auch sollten die Elektroden verhältnisrnässig gross sein in der Fläche, um ein brauchbares endgültiges Bild zu liefern, und sie können typischerweise bis zu 40 cm breit und lang sein. Der Spalt zwischen den Elektroden ist ziemlich klein und sollte einigermassen konfcant gehalten werden* Daduroh ergibt sich ein Problem bei Überatmospharendruck, und die in der Fig. 1 gezeigte Elektrodeneinheit liefert dadurch ein* Lösung, dass der Gasdruck im Spalt und der Gasdruck oberhalb der Anode gleich sind. Bei dieser Konstruktion tragen die Grundplatte 20 und der Deckel 21 des Behälters den Druck, und es gibt keine Diicckbelastung der Elektroden.

Da die Röntgenstrahlen den Deckel durchdringen müssen, sollte der Deckel eine Konstruktion mit dünner Wand sein, und die in der Pig, 1 gezeigte gekrümmte Schale ist die bevorzugte Ausführungsform, um dem Druck ohne Verwerfung oder Ausbeulung au widerstehen· Der gesamte Deckel 21 kann ein dünnes IJleoh aus einem Leichtmetall sein, oder es kann ein Fenster kQ in einem dickeren Desk®! ausgebildet sein, das mit eine« dünnen Blech %1 »«deckt 1st. Z.B* kann

ORtGMNAL INSPECTED

- 19— _Λ , Χ 10

ein Elektrodenpaar'von 4θ mal 4θ cm in einem Bebälter mit einem dünnwandigen Berylliumdeckel von 0,4 cm Dicke und einem Krümmungsradius von 500 cm untergebracht werden bei einer Absorption von typischen Röntgenstrahlen von 50 keV Energie von weniger als 4 %, Die Gesamtdicke des Behälters liegt in der Grössenordnung von 2,5

Wie schon angegeben wurde, kann das elektrostatische Ladungsbild auf dem Empfänger sowohl durch positive Ionen als auch durch Elektronen gebildet werden. Die in der Fig. 3 gezeigte Ausführungsform kann die gleiche wie in den Figuren 1 und 2 sein, mit der Ausnahme, dass das Empfängerblatt J52 auf der Kathode 24 angeordnet ist. Die Arbeitsweise des Systems der Fig. J gleicht¹ der des Systems der Figuren 1 und 2.

Eine andere mögliche Elektrodenanordnung, die verwendet werden kann, die aber derzeit nicht bevorzugt wird, wird in der Fig. 4 gezeigt, wo die den Elementen der Fig. 2 entsprechenden Elemente

mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Bei dieser Konstruktion durchqueren die ankommenden'Röntgenstrahlen die Kathode und erzeugen Elektronen in dem Spalt zwischen den Elektroden, wobei die Elektronen von der Anode angezogen werden. Die Kathode 24 kann ähnlich sein der Anode 26 der Fig. 2, d.h. sie kann ein dünnes Leichtrnetallblech oüer Kohlenstoff mit geringer Röntgenstrahlenabsorption sein, während die Anode der Fig. 4 ein Blech oder ein Block irgendeines elektrischen Leiters äein kann, wie Stahl oder Aluminium. Positive Ionen können in der Elektrodenanordnung der Fig. 4 mit dem Empfänger ys. auf der Kathode 24 verwendet werden, wie es die Fig. 4a zeigt.

Im Betrieb kann die Hochspannung kontinuierlich an die Elektroden geliefert werden, und es wird ein Bild erzeugt, wenn die Röntgen- sträienquelle 10 von der Hochspannungsversorgung 11 gespeist wird, Einrelativ hohes Potential wird zwischen den Elektroden während der RÖnfcgenstrahlbelichtung verwendet. Wenn jedoch an die Elektrodeneinheit die Spannung für einen Zeitraum angelegt wirdjj dann tritt zeitweise ein Durchbruch auf, der unerwünschte Punkte

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auf dem fertigen Bild hervorruft. Dementsprechend wird der

Steuerschalter 14 dazu verwendet, die Hochspannungsversorgung für die Elektroden gleichzeitig mit der Hochspannungsversorgung für die Rontgenstrahlenquelle einzuschalten, so dass die Elektroden nur für einen kurzen Zeitraum erregt werden. In einer anderen möglichen Anordnung können die Elektroden auf einem Potential unter dem gewünschten Betriebspotential, typischerweise 10 '/o darunter, gehalten werden, wobei die Betriebsspannung durch die Betätigung des Schalters auf den gewünschten Wert erhöht wird. Z.B. können der Spalt zwischen den Elektroden und das Gas in dem Spalt sowie der Gasdruck so gewählt werden, dass ■ das gewünschte Elektrodenpotential 5000 V beträgt, das den gewünschten Betrieb ermöglicht, aber auch zu unerwünschten Durchbrüchen im Spalt neigt. Die Spannungsversorgung wird dann auf eine Elektrodenspannung von 4500 V im Wartezustand eingestellt, und wenn der Steuerschalter betätigt wird, dann wird der Ausgang der Versorgung I^ auf 5000 V während der Zeit erhöht, in der die Rontgenstrahlenquelle erregt wird.

Eine andere mögliche Form für den Behälter der Elektrodeneinheit wird in den Figuren 5 und ο gezeigt, wobei die Elektrode gekrümmt ist und die obere Elektrode als Deckel oder Druckschale dient. Eine Grundplatte 20^f besitzt einen an einem Gelenk 22' befestigten Deckel 21*, der im geschlossenen Zustand durch Schrauben 45 festgeklemmt wird. Unter Druck stehendes Gas wird durch die Leitung jil¹ von der Quelle JO über ein Steuerventil 46 geliefert. Eine Auslassleitung 47 kann vorgesehen werden, wenn es erwünscht ist. In Fig. 5 wird die gekrümmte Elektrode mit einer positiven oder nach aussen gerichteten Krümmung gezeigt. Geinäss einer anderen Möglichkeit kann auch eine negativ oder nach innen gekrümmte Schale verwendet werden, und sie hat die gleiche Fest^eit.

In beiden Fällen ist eine Mittelüffnung 48 in dem Deckel 21' vorgesehen, und ein dünnes Leichtmetallbkeh ir,t an der Öffnung festgeklemmt und dient als Anode 26'. Die Anode 26' kann von Schellen 49 gehalten werden, die an dem Peoi öl mit.Schrauben befestigt oind, und eine Dichtung 50 bofÜK^'t ;;ieh untei" o.or

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Anode. Eine weitere Dichtung 51 kann zwischen dem Deckel und der Grundplatte vorgesehen werden. Der Empfänger J2^l in der Form ■ eines Kunststoffblattes wird durch Federklemmen 55 gehalten.

Eine Kathode 24* wird auf der Grundplatte 20* mit einem dazwischen liegenden Isolator 25' getragen. Die elektrische Stromversorgung kann an einen elektrischen Anschluss 56 angeschlossen werden, wjbei die aussere oder Massehülse des Anschlusses mit der Grundplatte, dem Deckel und der Anode verbunden ist, während der isolierte Mittelstift mit oer Kathode verbunden ist. Die Konstruktion und die Arbeitsweise der Elektrodeneinheit der Figuren 5 und 6 sind ansonsten identisch denjenigen der Fig. 1.

Obwohl beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung offenbart und besprochen wurden, ist selbstverständlich, dass andere Anwendungen der Erfindung möglich sind und dass die offenbarten Aus führungsformFisahlr eichen Änderungen unterworfen werden können, ohne dass notwendigerweise der Bereich der folgenden Pa t ent ans prüche verlassen wird.. '

- Patentansprüche -

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Claims (1)

1. — 22 - z-k^rAOP/ -X 10

   Patentans prüche:

   1.j Verfahren zur Herstellung eines elektrostatischen Bildes auf einem dielektrischen Blatt, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Blatt an einer Elektrode in einem Spalt zwischen einer Anoden- und einer Kathodenelektrode angeordnet wird, dass ankommende Röntgenstrahlen in dem Spalt absorbiert werden, indem in dem Spalt ein Gas mit einer Atomzahl von wenigstens 36 auf überatmosphärischem Druck gehalten wird und Elektronen und positive Ionen in dem Gas erzeugt werden, und dass die Elektronen von der Anode und die positiven Ionen von der Kathode angezogen werden, indem ein hohes Potential zwischen den Elektroden angelegt wird, wobei eine Type der geladenen Teilchen auf dem dielektrischen Blatt abgelagert wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus Spaltbreite in der Zone des Röntgenstrahleneinfalls und Gasdruck im Spalt mindestens etwa 10 mm-Atmosphären beträgt.

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus Spaltbreite in der Zone des Röntgenstrahleneinfalls und Gasdruck im Spalt bis etwa 200 mm-Atmosphären reichen kann.

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   4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenpotential für einen Betrieb des Systems in dem Plateau der Townsend-Kurve von Spannung über Strom ausgewählt wird, so dass praktisch keine Elektronenlawinenbildung in dem Spalt eintritt.

   5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, J> oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Blatt an der Anode angeordnet ist.

   6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, J> oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Blatt an der Kathode angeordnet ist.

   7· Radiographische Vorrichtung für den Betrieb mit Röntgenstrahlenquellen, gekennzeichnet durch ein aus einer Anode und einer Kathode bestehenden Elektrodenpaar, ersten Mitteln, die die Elektroden in einem Abstand mit einem kleinen Spalt dazwischen tragen und einen überatmosphärischen Druck in dem Spalt aufrecht erhalten, ein dielektrisches Blatt in dem Spalt an einer der Elektroden, einen Röntgenstrahlabsorber und Emitter von Elektronen und positiven Ionen in dem Spalt zwischen der Anode und der Kathode, um ein Ladungsbild auf dem dielektrischen Blatt zu erzeugen, wobei d.er Emitter aus einem für Röntgenstrahlen undurchlässigen Gas auf überatmosphärischem Druck besteht, das eine Atomzahl von mindestens j56 aufweist, und durch zweite Mittel, um eine elektrische Hochspannungsversorgung über den Elektroden anzuschliessen, damit die Elektronen zur Anode und die positiven Ionen zur "Kathode gezogen werden und eine der Typen geladener Teilchen auf dem Dielektrischen Blatt abgelagert wird, wobei das Gas in dem Spalt die Energie der Elektronen moderiert und deren mittlere freie Weglänge verringert, um die Menge der sich senkrecht zum dielektrischen Blatt in Sichtung auf die Anode bewegenden Elektronen und in Richtung auf die Kathode bewegenden positiven Ionen zu erhöhen und Geren Dispersion zu verringern.

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   JäAD ORIGINAL

   8* Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Mittel ein Mittel enthalten, um das Gas in dem

   2 Spalt auf einem Druck von mindestens 11,5 kg/cm (150 psig) zu halten.

   9. Vorrichtung nach Anspruch J oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Potential über den Elektroden an der Zone des Röntgenstrahleneinfalls so gewählt ist, dass ein Betrieb auf dem Plateau der Townsend-Kurve von Spannung über Strom erreicht wird, damit praktisch keine Elektronenlawinenbildung eintritt.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Blatt an derAnode angeordnet ist und Elektronen darauf abgelagert werden.

   11. Vorrichtung nach Anspruch ¹J, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode aus Leichtmetall oder Kohlenstoff besteht und leicht von den Röntgenstrahlen durchdrungen WLrd und auf der nahe der RöntgenstrahlenqueHe liegenden Seite desSpaltes angeordnet ist.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 7> 8 oder 9* dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Blatt an der Kathode angeordnet ist und positive Ionen darauf abgelagert werden.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8, 9 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode aus Leichtmetall oder Kohlenstoff besteht und leicht von den Röntgenstrahlen durchdrungen wird und auf der nahe der Röntgenstrahlenquelle liegenden Seite des Spaltes angeordnet ist.

   14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 7 bis I3, gekennzeichnet durch eine Steuerung für die elektrische Hochspannungsversorgung des Systems und für die Röntgens tralilcnquelle, um gleichzeitig die Quelle zum Aussenden von Röntgenstrahlen und die Hochspannungsversorgung zum Anlegen einer

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   Spannung an die Elektroden zu, erregen.

   Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Hochspannungsversorgung des Systems eine erste niedrigere Spannung; und eine, zweite höhere Spannung liefert, wobei die Steuerung, die Hochspannungsversei¹ gong von der ersten auf die. zweite Spannung schaltet beim Erregen der Röntgenstrahlenquelle· ,

   16· Vorrichtung; nach einem der vorangehenden Ansprüche 7 bis dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kittel ein Druckgefäss umfassen* In dem die Elektroden angeordnet sind, wobei das Druckgefäss Mittel zum Befestigen und Entfernen des dielektrischen Blattes an bzw. von der einen Elektrode aufvielst, und wobei das Druckgefäss eine gekrümmte., dünne Wand aufweist, die von den Röntgenstrahlen leicht zu durchdringen ist und auf der nahe der Röntgenstrahlenquelle liegenden Seite der Elektroden angeordnet werden kann.

   17. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 7 dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kittel ein Mittel enthalten, um die Spannung über den Elektroden auf mindestens 1000 Volt zu halten.

   Heipa/Br,

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