DE2307026A1 - Roentgenbildverstaerker-eingangsschirm - Google Patents

Description

Röntgenbildverstärker-Eingangsschirm

Die Erfindung betrifft einen Röntgenbildverstärker-Eingangsschirm mit einer auf einem Träger angebrachten, durch Röntgenstrahlen zum Leuchten anregbaren Schicht und einer dieser zugeordneten Fotokathode. Die in derartigen Schichtungen ausgelösten Elektronen, deren Quantität von der Intensität des leuchtens und damit von der Helligkeitsverteilung in einem Bilde abhängt, werden für gewöhnlich in einem Bildverstärker elektronenoptisch auf einen zweiten für Elektronen empfindlichen Leuchtschirm abgebildet, der dann betrachtet oder fotografiert wird. Er kann aber auch der Ausgangsschirm für Fernsehaufnahmen sein bzw. ein Zwischenschirm für den Anschluß eines Helligkeitsverstärkers. Statt des zweiten Leuchtschirms · sind beim Anschluß weiterer Verstärkungsstufen auch direkt durch Elektronen zur Aussendung von Sekundärelektronen anregbare Schirme in bekannten Anordnungen verwendet worden.

Die Bildqualität einer der vorgenannten Verstärkeranordnungen, die sich in der Moduli.'tlonsübertragungsfunktion ausdrückt, ergibt sich aus den Bildübertragungseigenschaften der einzelnen

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Stufen. Bei einem üblichen Bildverstärker, bei welchem das Bild als Umwandlungsstufen diejenige von Röntgenstrahlen in Elektronen, diejenige der. Abbildung der Elektronen auf dem· Ausgangsschirm und im Ausgangsschirm die Umwandlung der Elektronen in ein sichtbares Bild durchläuft, handelt es sich demnach um drei Stufen. Bei jeder Stufe ist bisher schon versucht worden, alles dafür zu tun, daß möglichst gute Bilder erhalten werden. So hat man z.B. dem Eingangsschirm die Form einer Kalotte mit ungleichmäßigem Radius gegeben und damit die abbildende Elektronenoptik wesentlich verbessert, außerdem ist die mit Leuchtschicht belegte Fläche dieser Kalotte aufgerauht worden, um Reflexionen hintanzuhalten. Auch bei der Ausbildung der übrigen Teile des Bildverstärkers wurden Maßnahmen ergriffen, um die Abbildung zu verbessern.

Es hat sich aber als wünschenswert erwiesen, eine weitere Verbesserung der Bildübertragungseigenschaften anzustreben. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg hierfür zu finden.

Der Gegenstand der Erfindung geht davon aus, daß die Oberfläche des Trägers, an welcher die Leuchtschicht angebracht ist, etwa von der Hälfte des Lumineszenzlichtes getroffen wird, die andere Hälfte wird an der Grenzfläche der Leuchtschicht zur Fotokathodenschicht weitgehend absorbiert. Bei glatter Trägeroberfläche werden die auftreffenden Lichtstrahlen reflektiert. Dies bedeutet, daß die unter größeren Winkeln auftreffenden Lichtstrahlen vielfach zwischen der Trägeroberfläche und der Grenzschicht zwischen der Leuchtschicht und der Fotokathode reflektiert werden. Dies trägt zwar zur allgemeinen Bildhelligkeit bei, nicht aber zur Verbesserurig der übertragenen Information. Diese wird vielmehr beeinträchtigt, weil die Aufhellung den Hintergrund heller macht und nicht mehr an die direkte Übertragung von Bilddetails gebunden ist. Erfindungsgemäß wird die Verbesserung dadurch erzielt, daß der Sin/jangs-

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schirm des Bildverstärkers zwischen der Leuchtschicht und dem Träger mit einer das Licht der Leuchtschicht absorbierenden Schicht versehen ist. Dadurch wird erreicht, daß das nah auf den Träger treffende Lumineszenzlicht wenigstens zu einem großen Teil nicht mehr reflektiert wird und daher auch nicht zur Aufhellung des Hintergrundes beitragen kann. Somit wird eine Verbesserung der Abbildung erreicht.

In Ausgestaltung der Erfindung ist davon auszugehen, daß der Anteil des auf die Trägeroberfläche auftreffenden Lichtes sich aus der Summe der spektralen Intensität der Lumineszenz besagten Leuchtstoffes und der spektral abhängigen Absorption an der Zwischenschicht ergibt. Für einen Leuchtstoff, der aus CäsiumQodid besteht, wenn es mit Natrium aktiviert ist, kommen z.B. Beryllium, Titan, Nickel, Kohlenstoff oder Zirkonium in Frage, weil sie entsprechende Absorption aufweisen. Mit Ausnahme des Kohlenstoffes reagieren die genannten Stoffe jedoch mit einem Röntgenleuchtpigment wie Cäsiumjodid. Für dieses hat sich Gold aus technologischen Gründen, d.h. infolge leichter und reproduzierbarer Beschichtungstechnik, als brauchbare Zwischenschichtsubstanz erwiesen. Weiter, kommen Elemente oder Verbindungen in Betracht, die eine Absorption von neutralgrauem Charakter im sichtbaren Teil des Spektrums besitzen.

Das Emissionsmaximum des Leuchtstoffes liegt dann mit Sicherheit im Absorptionsbereich der Zwischenschicht. Der Grad der Absorption läßt sich über die Belegungsdicke des Zwischenschichtmaterials steuern. Als Beispiele für anwendbare Stoffe sind etwa Chrom, Kohlenstoff, Titanmonoxid zu nennen.

Die Wahl des Materials, aus welchem die Zwischenschicht hergestellt wird, hängt, wie aus obigem hervorgeht, von dem verwendeten Trägermaterial und dem Leuchtstoffmaterial ab. Als Leuchtstoffe kommen solche in Betracht, deren spektrale Emission bei

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Anregung mit Röntgenstrahlen der spektralen Empfindlichkeit der eigentlichen Fotokathodenschicht angepaßt ist. Neben dem obengenannten Cäsiumjodid sind unter anderem auch Zinksulfid und Zinkcadmiumsulfid, die mit Silber aktiviert sind, in Gebrauch. Gelegentlich hat man bei der Verwendung der letztgenannten leuchtstoffe Zwischenschichten verwendet, die zwischen der leuchtschicht und der Fotokathodenschicht angebracht sind und z.B. aus Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder Kieselsäure bestehen, um die beiden Stoffe voneinander zu trennen und sie daran zu hindern, daß sie miteinander reagieren. Als Träger sind alle Stoffe verwendbar, die bei hinreichender mechanischer Festigkeit im Vakuum stabil sind, wie etwa Glas, Titan, Beryllium oder Aluminium. Es kommt nur darauf an, daß sie neben den genannten Eigenschaften auch noch möglichst gute Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen aufweisen. Der Träger, der auch gelegentlich Substrat genannt wird, kann auch zur Verwendung bei der Erfindung an der mit dem Leuchtstoff zu belegenden Seite aufgerauht sein,wobei die Rauhigkeit etwa eine Tiefe von 3 bis 40/um aufweist. Diese Aufrauhung kann mit allen bekannten Methoden durchgeführt werden, etwa durch die Aufschlagung mit Teilchen, die in einem Gas oder Flüssigkeitsstrahl befördert werden, durch Rauhprägen oder durch Ätzen, etwa bei Verwendung von Chlorwasserstoffsäure und Flußsäure oder auch durch Lösungen von Alkali-, Amonium-, Eisen-und'Chromsalzen oder Plasmaspritzen von gefärbten Metalloxiden zur Herstellung einer rauhen Oberfläche, die gleichzeitig aufgrund ihrer Färbung die gewünschte Absorption aufweist. Als Fotokathodenschicht wird etwa eine bekannte Kombination von Antimon und Alkalimetallen, wie Cäsium, Natrium, Kalium, verwendet.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

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In der Fig. 1 ist schematisch der Schnitt durch einen

Bildverstärker dargestellt, dessen Eingangsschirm in erfindungsgemäßer Weise ausgeführt ist,

in der Fig. 2 ein Ausschnitt aus dem Eingangsschirm in vergrößertem Maßstab und

in der Fig. 3 eine Bedampfungseinrichtung zur Anbringung der Zwischenschicht und gegebenenfalls auch der Leuchtschicht etc..

In der Fig. 1 ist mit 1 der vakuumdichte Kolben des Bildverstärkers dargestellt. Die Schichtenkombination, welche den Eingangsschirm 2 darstellt, liegt hinter dem Eingangsfenster 3· Hinter dem Fenster 3 und dem Schirm 2 folgen die Ringelektroden 4, 5 und die ebenfalls ringförmige Anode 6. Der Abschluß der Anordnung bildet die Leuchtschicht 7, die an der dem Eingangsschirm zugewandten Seite mit einer dünnen Aluminiumschicht 8 bedeckt ist. Die gegenüberliegende Begrenzung des Schirmes 7 bildet das Endfenster 9 des Bildverstärkers. Der Eingangsschirm 2 wird an der Innenwand des Kolbens 1 durch Stege gehalten, von denen in der Figur die mit 10 und 11 bezeichneten sichtbar sind, die von der Wand zum Träger 12 reichen. Der Träger 12 ist mit der Schicht 13 aus Gold belegt, auf welche die Leuchtstoffschicht 14 folgt, die ihrerseits mit der Fotokathodenschicht 15 bedeckt ist. Der Träger 12 des Eingangsschirmes 2 besteht aus einer den Forderungen der Elektronenoptik entsprechend gekrümmten Kalotte aus Aluminiumblech. Vor der Belegung mit der Leuchtschicht wird er in einer Reinigungslösung in bekannter Weise gereinigt und entfettet. Nach dem Dekapieren wird gründlich mit Wasser nachgespült und die nach innen gewölbte Seite des Trägers 12 mit einer Ätzlösung beschickt und in ebenfalls an sich bekannter Weise v/ei-

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ter behandelt, bis eine Rauhtiefe von 3 bis 40 /um, hier 20 /um, erreicht ist. Zur Fertigstellung der Aufrauhung wird mit Was-" ser gespült und dann der Träger 12 getrocknet.

Die Aufbringung der Zwischenschicht 13, die aus Gold besteht, geschieht unter der Glocke.16 im Hochvakuum, das mit der Pumpe 17 erzeugt wird. Dazu wird der Träger 12 auf Stützen aufgelegt, von denen in der Figur diejenigen sichtbar sind, die mit 18 und 19 bezeichnet wurden. Die eigentliche Bedampfung mit Gold erfolgt mittels des durch die Stromquelle 20 betriebenen Verdampfers 21, in dessen Verdampfer-Schiffchen 22 sich das aufzudampfende Gut 23, d.h. das Gold, befindet. Dieses wird dann, wie durch die gestrichelten Linien 24 angedeutet, auf den Träger 12 aufgedampft. In dem dargestellten Beispiel wird auf dem Träger 12 von 200 mm Durchmesser durch Verdampfen von 500 mg Gold eine ausreichend absorbierende Schicht erzielt. Der Abstand des Trägers 12 von dem zu verdampfenden Gut 23, der 230 mm beträgt, wird durch die Stützen 18 und 19 gehalten. (Fig. 3). Nach der Zwischenschicht 13 wird auch die Leuchtschicht 14 aufgedampft. Bei der Herstellung des Bildverstärkers wird der Schirm vor dem Aufbringen der Fotokathodenschicht 15, die in bekannter Weise aus Antimon und Cäsium besteht, in den Kolben 1 eingebaut.

Die Menge des als Zwischenschicht aufgebrachten Goldes wird so bemessen, daß eine ausreichend dichte Bedeckung der rauhen Substratoberfläche erreicht wird. In vorliegendem Fall ist dies eine Menge, die man kondensiert, wenn bei einem Verdampfer-Substratabstand von wenigstens etwa I90 mm ca. 400 mg verdampft werden. Als größten Abstand wird man unter Anwendung heute üblicher Technologie in der Regel 230 mm betrachten können. Dabei dürften 50 bis 500 mg Gold ausreichen, um eine genügende Bedeckung des Trägers zu erhalten. Das absorbierende Material der Zwischenschicht, d.h. das Gold, kann auch durch

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andere Methoden, etwa Zerstäubung an der Kathode, aufgebracht werden. Bei Beschichtung außerhalb eines Yakuumraumes, etwa durch Elektrolyse, muß wegen des späteren Einbaus in den abgeschmolzenen Vakuumkolben 1 des Bildverstärkers vor dem Einbau entgast werden.

Eine ausreichende Bedeckung ist auch schon erzielt, wenn, wie in Fig. 2 gezeichnet, die mit der Leuchtschicht 14 zu bedeckende Oberfläche des Trägers 12 durch Aufrauhen mit einer Vielzahl dicht aneinanderliegender Sacklöcher 25 versehen ist, deren Basen 26 mit der absorbierenden Schicht 13 bedeckt sind. Durch diese Verteilung der Schicht 14 auf die Basen 26 der Löcher 25 wird wegen der Zwischenwände 27, die bewirken, daß Lumineszenzlicht bis zur Höhe dieser Zwischenwände 27 nur innerhalb der Aushöhlung geleitet und zurückgeworfen werden kann und dieses Licht auch in der Leuchtstoffschicht 14 über den Zwischenwänden in nur kleinwinkligem Kegel sich ausbreitet, zusätzlich der Vorteil erzielt, daß das durch Röntgenanregung emittierte Licht eine Vorzugsorientierung zur Fotokathode 15 hin erhält.

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   (i^/Röntgenbildverstärker-Eingangsschirm mit einer auf einem Träger angebrachten, durch Röntgenstrahlen zum Leuchten anregbaren Schicht und dieser zugeordneten Fotokathode, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (2) zwischen der Leuchtschicht (14) und dem Träger (12) mit einer das Licht der Leuchtschicht absorbierenden Schicht (13) ver-• sehen ist.
2. 2. Schirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (12) vor der Anbringung der Schicht (13) aufgerauht wird, wobei die Rauhtiefe 3 bis 40 /um, insbesondere 20 /um, beträgt .
3. 3. Schirm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen der Aufrauhung eine Anordnung dicht nebeneinanderliegender Sacklöcher (25) darstellen und daß die Basen (26) dieser Löcher mit der absorbierenden Schicht (13) belegt sind.
4. 4. Schirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die absorbierende Schicht (13) aus Gold und die Leuchtschicht (14) aus Cäsiumjodid besteht und daß die Fotokathodenschicht (15) Antimon und Cäsium enthält.
5. 5. Schirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die absorbierende Schicht (13) aus Titanmonoxid besteht.
6. 6. Schirm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Abstand von 190 bis 2300 mm 50 bis ^00 mg Gold auf die Trägeroberfläche im Hochvakuum aufgedampft werden.

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