DE2321869A1 - Roentgenbildverstaerker - Google Patents

Description

Röntgenbildverstärker

Die Erfindung betrifft einen Bildverstärker für mit Röntgen- oder ähnlich durchdringenden Strahlen erzeugte Bilder mit einem eine Fluoreszenzschicht, eine Zwischenschicht und eine Elektronen emittierende Schicht umfassenden Eingangsschirm, einer elektronenoptischen Anordnung, mit welcher die Elektronen, die vom vorgenannten Eingangsschirm kommen, auf einem Ausgangsschirm abgebildet werden. Derartige Anordnungen werden bekanntlich zur Sichtbarmachung von Röntgenbildern in der medizinischen Diagnostik verwendet. Sie sind aber unter anderem auch benutzt als Eingangsstufen für weitere Bildverstärkungen bzw. für die Umwandlung etwa in Fernsehsignale. In der Regel wird der Ausgangsschirm als Leuchtschirm ausgebildet. Zur Umwandlung in Fernsehsignale gibt es Bildverstärker, deren Ausgangsschirm als Abtasttarget ausgebildet ist.

Bei bekannten Röntgenbildverstärkern werden Kombinationen als Eingangsschirm verwendet, bei welchen eine Fluoreszenzschicht an der einen Seite eines Trägers aus Glas angebracht ist, an dessen anderer Seite sich die Elektronen emittierende, d.h. die

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sogenannte Fotokathodenschicht befindet. Dabei bewirkt der Träger aus Glas eine Trennung des Szintillators vom Elektronenemitter, was insbesondere bei chemisch einander angreifenden Szintillatoren und Elektronenemittern für dauerhafte Erhaltung der Eigenschaften des Elektronenemitters sehr günstig ist. In vielen Fällen wird jedoch auf diese Glastrennschicht verzichtet und die Fotokathode direkt auf die Leuchtstoffschicht aufgebracht. Der Leuchtstoff befindet sich dabei auf der geeignet geformten Innenwand des Eingangsfensters des Vakuumgefäß es oder eines besonderen Trägers, der auch aus strahlendurchlässigem Metall, z.B. Aluminium, bestehen kann. Bei einem solchen Aufbau der Fotokathode haben sich aber insbesondere bei großen Fotoelektronenströmen elektronenoptische Defokussierungen gezeigt.

Zur Verringerung von Wechselwirkungen zwischen dem Szintillator und der Fotokathode, insbesondere bei relativ hohen Röntgenstrahlenbelastungen, beispielsweise 30 Milliröntgen pro Minute und darüber, wurde zur Verhinderung der dabei beobachteten progressiven Defokussierung des Elektronenbildes eine Barriere zwischen dem Szintillator und der Fotokathode vorgesehen, die gewichtsmäßig überwiegend aus oxidiertem Vanadium besteht. Dabei soll eine verbesserte Barriere zwischen einem Alkalihalogenid-Szintillator und einer Alkaliantimonid-Fotokathode erhalten werden, die eine merkliche Defokussierung des Röntgenbildes verhindert, ohne daß sich eine merkliche entsprechende Verringerung der Empfindlichkeit ergibt. Metalle, wie Platin und Aluminium, haben nicht zu dem gewünschten Erfolg geführt. Andererseits wird ausgeführt, daß das Vanadiumpentoxid natürlich rotgelb ist und deshalb nur in extrem dünnen Schichten von ca. 2 bis 20 nm aufgebracht werden kann, wenn nicht die optische Transmission der Barriere unter einen noch zulässigen Wert fallen soll.

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Die Erfindung hat sich demgegenüber die Aufgabe gestellt, eine Regel anzugeben, nach welcher die Fokussierung, der Elektronen insbesondere bei hohen Röntgenstrahlenleistungen verbessert werden kann.

Die Erfindung geht bei der lösung vorgenannter Aufgabe von der Überlegung aus, daß es für die Abgabe des Elektronenbildes aus dem Eingangsschirm tunlich sein müßte, der Fotokathodenschicht genügend Nachschub an Elektronen zur Verfügung zu stellen, so daß Aufladungen der Emitterschicht und damit elektronische Defokussierungen vermieden werden. Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, daß vor der Anbringung der Fotokathodenschicht des Eingangsschirms auf der Fluoreszenzschicht eine lichtdurchlässige Metallschicht angebracht ist. Durch diese Ausgestaltung, d.h. durch Aufbringen dünner Metallzwischenschichten, wird, wie Ergebnisse gezeigt haben, die Querleitfähigkeit, d.h. der Elektronennachschub, erhöht und zugleich die Fotoelektronenausbeute verbessert.

In einer Ausgestaltung der Erfindung haben sich bei Verwendung von Cäsiumjodid (CsJ) als fluoreszierenden Stoff und von Alkali-, insbesondere Cäsiumantimonid (Csi^Sb),als Fotokathodenstoff als besonders wirksam lichtdurchlässige Schichten aus Chrom oder Wolfram erwiesen. Als günstig hat sich dabei eine Auftragung von Chrom erwiesen, die so dick ist, daß sie durchgehendes Licht in der Größenordnung von 50 % absorbiert. Die Dicke der Chromschicht ist aber nicht sehr kritisch. Ihre Absorption kann etwa zwischen 30 und 70 % schwanken. Es sollte nur darauf geachtet werden, daß mit der Zwischenschicht die Wirkung der Erfindung erzielt wird, daß aber noch nicht zuviel Licht verlorengeht. Trotz des Lichtverlustes bei einer Absorption von ca. 50 % wird bei der oben angegebenen Verwendung von Chrom als Zwischenschicht die Fotoelektronenausbeute wenigstens um 20 % gegenüber Anordnungen ohne der Zwischenschicht er-

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höht. Gleichzeitig ergibt sich dabei die sonst z.B. bei einer Röntgenstrahlenleistung von 2 bis 3 mR/s erreichte Auflösung auch noch bei 16 mR/s. Eine ähnliche Wirkung ist von ¥olfram zu erwarten.

Die Herstellung einer Leuchtschirm-Fotokathodenkombinatioxi, bei der die erfindungsgemäße Zwischenschicht aus einem gegenüber dem Fluoreszenzstoff und dem Elektronenemitter resistenten Metall besteht, kann mit ausreichender Genauigkeit etwa durch schrittweise Aufdampfung erfolgen. Dabei wird die Fluoreszenzschicht zuerst auf einen entsprechenden Träger aufgedampft, dann die lichtdurchlässige Metallschicht und schließlich die Fotokathodenschicht. Bei der Herstellung hat es sich als nützlich herausgestellt, nach der Bedampfung mit dem Metall und vor der Anbringung der Fotoka-thodenschicht die Anordnung im Vakuum einige Zeit zu erhitzen, etwa dadurch, daß die Verdampferanordnung für das Metall weiter geheizt wird oder daß ein zusätzlicher Heizkörper verwendet wird. Eine Erhitzungsdauer von einigen, etwa 2 min, hat sich bei Verwendung von Heizkörpern, die auf 2000° heizbar sind, als ausreichend erwiesen. Falls sich die Bedampfung mit dem Metall der Zwischenschicht nicht unmittelbar an eine Aufdampfung des Leuchtstoffes im Hochvakuum anschließt, kann dazwischen noch ein AusheiζVorgang erforderlich werden, der in bekannter Weise etwa so erfolgt, daß der Leuchtschirm wenigstens 1/2 Stunde lang auf 200 bis 300 C erhitzt wird.

Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles weiter erläutert.

In der Fig. 1 befinden sich im Kolben 1 hinter dem Eingangsfenster 2 die Leuchtschirm-Fotokathodenanordnung 3, die Elektroden 4, 5 und 6 sowie die Anode 7, die mit dem Ausgangs-

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schirm 8 abgeschlossen sind, welcher am Ausgangsfenster 9 liegt. Zwischen der Fotokathode 3 und der Anode 7 liegt eine Spannung von etwa 25 kV an, wobei die ..Spannungsbegrenzungen an den Leitungen 10, 11 anliegen. Die Leitungen 12, 13 und 14 liegen dabei in an'sich bekannter Weise an Zwischenspannungen, die von der Fotokathode 10 aus gesehen jeweils einige 100 Y betragen, während der Hauptteil der Spannung zwischen der Leitung 14 und der Leitung 11 anliegt. Die Elektronen, die von der Fotokathode 3 ausgehen, werden auf dem Endschirm 8 abgebildet, der vom Fenster 9 aus sichtbar ist und aus einem durchsichtigen Träger besteht, auf welchem ein elektronenempfindlicher Leuchtstoff liegt.

Die Leuchtschirm-Fotokathodenanordnung 3 ist in an sich bekannter Weise aufgebaut und besteht aus einer aus 0,5 mm starkem Aluminiumblech bestehenden Kalotte 15, die an ihrer konkaven Seite 0,2 mm stark mit Fluoreszenzstoff bedampft ist, so daß die Schicht 16 aus z.B. Cäsiumjodid erhalten wird, das mit Natrium aktiviert ist. Auf diese Schicht ist dann in der in obigem Verfahren geschilderten Weise Chrom aufgedampft, bis die Schicht 17 erhalten wird. Diese ist anschließend mit der an sich bekannten Fotokathodenschicht 18 belegt, die aus Cäsiumantimonid besteht und ca. 30 nm stark ist.

Beim Einfallen von Röntgenstrahlen durch das Fenster 2 dringen diese durch den Träger 15 aus Aluminium und lösen in der Leuchtstoff schicht 16" Licht aus, welches durch die Schicht 17 hindurch auf die Fotokathodenschicht 18 einwirkt und dort Elektronen auslöst. Diese, deren Intensität von derjenigen der einfallenden Röntgenstrahlen abhängt, werden dann mittels der Elektroden 4 bis 7 auf dem Endschirm 8 abgebildet, wo in dem Leuchtstoff ein sichtbares Bild erzeugt wird, das dann durch das Fenster 9 beobachtet oder anderweitig weiterbehandelt, etwa fotografiert oder mit einer Fernsehkamera aufgenommen werden kann.

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Claims (3)

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   Patentansprüche

   fij Bildverstärker für mit Röntgen- oder ähnlich durchdringenden Strahlen erzeugte Bilder mit einem eine Fluoreszenzschicht, eine Zwischenschicht und eine Elektroden emittierende Schicht umfassenden Eingangs schirm und einer elektronen optischen Anordnung, mit welcher die Elektronen,die vom vorgenannten Eingangsschirm kommen, auf einem Ausgangsschirm abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Anbringung der Fotokathodenschicht des Eingangsschirms auf -der Fluoreszenzschicht eine lichtdurchlässige Metallschicht angebracht ist.
2. 2. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Chrom- oder Wolframschicht besteht und im Durchgang 30 bis 70 % Licht durchläßt, wenn mit Natrium aktiviertes Cäsiumjodid (CsJrNa) als Leuchtstoff verwendet ist und Cäsiumantimonid (Cs ^Sb) als Elektronen emittierender Stoff.
3. 3. "Verfahren zur Herstellung eines Eingangsschirms für einen Bildverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluoreszenzschicht aus Cäsiumjodidleuchtstoff besteht, der auf einen Träger aus Aluminiumblech aufgedampft ist, das gegebenenfalls wenigstens eine halbe Stunde lang bei 200 bis 300 C, insbesondere 25O⁰C, ausgeheizt, wird, daß die Oberfläche der Leuchtstoffscliicht dann mit einer Schicht aus Chrom bedampft wird, die in Durchstrahlung etwa 30 bis 70 %, insbesondere 50 %, Licht absorbiert und nach Abkühlung im Hochvakuum etwa zwei Minuten lang mit der Wärmestrahlung einer in der Größenordnung von 2000⁰C heißen Heizquelle bestrahlt wird.

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