DE2365189A1

DE2365189A1 - IMAGE CHAMBER FOR X-RAYS

Info

Publication number: DE2365189A1
Application number: DE2365189A
Authority: DE
Inventors: Teodoro Azzarelli; Andrew P Chatsworth Proudian; Murray Samuel Welkowsky
Original assignee: Xonics Inc
Current assignee: Xonics Inc
Priority date: 1973-01-02
Filing date: 1973-12-29
Publication date: 1974-07-11
Also published as: CA999042A; DE2365189C2; FR2212563A1; GB1419039A; IT1008637B; JPS49102286A; US3859529A; NL7317770A; FR2212563B1

Description

Ρ/ρ 7746 ■ _ 2 - 21.12.1973 W/WgΡ / ρ 7746 ■ _ 2 - 12/21/1973 W / Wg

Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von Röntgenbildern ohne die.Verwendung herkömmlicher Röntgenfilme, und insbesondere auf eine neuartige und verbesserte Elektrodenkonstruktion für eine Abbildungskammer, wie sie beispielsweise in Patent ... (Patentanmeldung P 22 583.64-8) beschrieben und dargestellt ist. Bei einer solchen Röntgenanordnung wird ein für Röntgenstrahlen undurchlässiges Gas zwischen zwei Elektroden in einer Abbildungskammer verwendet, um einen fotoelektrischen Strom innerhalb dieser Kammer zu erzeugen, der auf einer dielektrischen Platte gesammelt wird, die auf der einen oder der anderen der Elektroden angeordnet ist, wobei ein latentes elektrostatisches Bild entsteht. Das- latente Bild wird dann nach den Methoden der Xerographie sichtbar gemacht. Die Sammlung der Primär-Photoelektronen, die durch die Röntgenstrahlen erzeugt werden, welche in den' gasgefüllten Spalt zwischen den Elektroden absorbiert werden, und der Sekundärelektronen, die durch Zusammenstösse der-Primärelektronen mit den Gasatomen entstehen, wird durch Anwendung einer zwischen den Elektroden angelegten Beschleunigungspotentialdifferenz, vorzugsweise in der Grössenordnung von einigen bis 10 Kilovolt, erzielt.The invention relates to the generation of x-ray images without the use of conventional X-ray films, and in particular to a novel and improved electrode design for an imaging chamber such as that disclosed in patent ... (patent application P 22 583.64-8) is described and shown. In such an X-ray arrangement, a for X-rays impermeable gas between two electrodes in an imaging chamber used to generate a photoelectric current inside this chamber that is collected on a dielectric plate that is on one or the other of the Electrodes is arranged, creating a latent electrostatic image. The latent image is then created using the methods of Xerography made visible. The collection of primary photoelectrons, generated by the X-rays absorbed in the 'gas-filled gap between the electrodes, and the secondary electrons generated by the collision of the primary electrons arise with the gas atoms, is achieved by applying an acceleration potential difference applied between the electrodes, preferably in the order of a few to 10 kilovolts.

Bei den herkömmlichen Anordnungen spielt das Gas in dem Zwischenelektrodenspalt zwei hauptsächliche Rollen, nämlich erstens als ein maximal wirksamer Absorber von Röntgenstrahlen, um eine hohe Empfindlichkeit der Abbildungstechnik zu erzielen, und zweitens als Vorrichtung zum Verlangsamen der Primärelektronen und zur Erzeugung von Sekundärelektronen in einem möglichst kurzen Abstand von ihrer Erzeugungsstelle, um die Auflösung des Abbildungssystemes zu bewahren. Aus diesen beiden Gründen ist das gewählte Gas ein Gas hoher Ordnungszahl, z.B. Krypton oder Xenon, das in dem Zwischenelektrodenspalt bei hohem Druck, vorzugsweise 20 Atmosphären oder darüber, aufgenommen ist.In the conventional arrangements, the gas plays in the inter-electrode gap two main roles, namely first as a maximally effective absorber of X-rays to a high level To achieve sensitivity of the imaging technique, and secondly as a device for slowing down the primary electrons and for Generation of secondary electrons as short as possible from their generation point in order to increase the resolution of the imaging system to preserve. For these two reasons, the selected gas is a gas with a high atomic number, e.g. krypton or xenon, which is received in the inter-electrode gap at high pressure, preferably 20 atmospheres or above.

Der maximale Gasdruck im Spalt ist im wesentlichen dadurch be-The maximum gas pressure in the gap is essentially

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Ρ/ρ 7746 - 3 - 21.12.1973 W/WgΡ / ρ 7746 - 3 - December 21, 1973 W / Wg

grenzt, dass es mit zunehmendem Druck immer schwieriger wird, das Gas in einer Kammer mit für Röntgenstrahlen durchlässigen Wandungen einzuschliessen. Für einen gegebenen Gasdruck kann eine erhöhte Absorption dadurch erreicht werden, dass die Zwischenelektrodenspaltbreite vergrössert wird. Es ergibt sich daraus eine geringe Zunahme in der seitlichen Diffusion der Elektronen, wenn diese sich auf die S attun el elektrode zu bewegen. Die Fleckgrösse ist jedoch aufgrund der Diffusion für Spaltdrücke von 20 Atmosphären oder darüber, selbst für Spaltbreiten von 1 cm oder mehr sehr klein. Der Grenzfaktor bei der Bildauflösung ist nicht die Elektronendiffusion, sondern die geometrische Unscharfe, die sich aus dem schragen Einfall von Röntgenstrahlen in den Abbildungsspalt ergibt.borders that it becomes more and more difficult with increasing pressure, to enclose the gas in a chamber with walls permeable to X-rays. For a given gas pressure can increased absorption can be achieved by increasing the width of the inter-electrode gap. It surrenders this results in a slight increase in the lateral diffusion of the electrons when they move towards the sattun el electrode. However, due to diffusion, the spot size is very small for gap pressures of 20 atmospheres or above, even for gap widths of 1 cm or more. The limiting factor in the Image resolution is not the electron diffusion, but the geometric blurring that results from the oblique incidence of X-rays results in the imaging gap.

Dies ist in Figur 1-dargestellt, die die zunehmende Verringerung des Auflösevermögens mit der Abweichung der Röntgenstrahlen von dem senkrechten Einfallswinkel zeigt. Röntgenstrahlen, die längs der Mittenstrahllinie OAA¹ einfallen, erzeugen Photoelektronen längs der Linie AA¹, die in dem Gas vervielfacht werden (durch Erzeugung von Sekundärelektronen) und die durch das elektrische Feld E beschleunigt werden·, das senkrecht zur Anode und Kathode und damit parallel zur Linie AA¹ verläuft. Die Elektronen werden an der Aufnahmeplatte in einem Fleck um den Punkt A gesammelt, dessen-Breite klein ist und durch den Bereich der Primärphotoelektronen und durch Diffusion der Sekundärelektronen bestimmt wird. Der effektive Fleckdurchmesser aufgrund dieser Effekte ist kleiner als 0,1 mm. Die Ladungsverteilung, die um die Stelle A gesammelt wird, hat bei A ein Maximum und fällt mit·zunehmendem Abstand von dem Punkt ab, wie schematisch in Figur 2 gezeigt ist.' Andererseits dUHStf- auf en Röntgenstrahlen, die längs der Linie OBB¹ einfallen, das Gas in einem Winkel 9 zum senkrechten Vektor der Ebenen der Elektroden, und damit zum Feld E, und die längs der Linie BB' erzeugten ElektronenThis is shown in FIG. 1, which shows the increasing reduction in resolving power with the deviation of the X-rays from the normal angle of incidence. X-rays incident along the center beam line OAA ¹ generate photoelectrons along the line AA ¹ , which are multiplied in the gas (by generating secondary electrons) and which are accelerated by the electric field E, which is perpendicular to the anode and cathode and thus parallel runs to line AA ¹ . The electrons are collected on the receiving plate in a spot around the point A, the width of which is small and is determined by the area of the primary photoelectrons and by diffusion of the secondary electrons. The effective spot diameter due to these effects is less than 0.1 mm. The charge distribution that is collected around the point A has a maximum at A and decreases with increasing distance from the point, as is shown schematically in FIG. On the other hand, on the X-rays ^{incident along the line OBB 1} , the gas is at an angle 9 to the vector perpendicular to the planes of the electrodes, and thus to the field E, and the electrons generated along the line BB '

4Ö982S/104Ö4Ö982S / 104Ö

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Ρ/ρ 7746. - 4 - 21.12ο1973 W/WgΡ / ρ 7746. - 4 - December 21, 1973 W / Wg

werden nicht um den Punkt B herum gesammelt, sondern um die Linie BB" herum, wobei B-" die Projektion des Punktes B' auf die Aufnahmeplatte längs der Richtung von E ist. Aufgrund der Dämpfung des Röntgenstrahles durch das Gas beim Durchqueren des Spaltes längs BB' werden mehr Ladungen um B als um B" gesammelt, und das resultierende Ladungsbild des Strahles OBB¹ ist schematisch in Figur 2 gezeigt, aus der entnommen werden kann, dass sich ein geometrisch unscharfes Bild aus der Absorption des Strahles OBB¹ ergibt, das stärker nach B hin und weniger stark nach B¹ hin bewertet wird.are not collected around point B, but around line BB ", where B-" is the projection of point B 'onto the receiving plate along the direction of E. Due to the attenuation of the X-ray beam by the gas when crossing the gap along BB ', more charges are collected around B than around B ", and the resulting charge image of the beam OBB ¹ is shown schematically in FIG geometrically fuzzy image results from the absorption of the beam OBB ¹ , which is assessed more strongly towards B and less strongly towards B ^1.

Für einen nach einem Winkel θ einfallenden Strahl und für eine Zwischenelektrodenspaltbreite d ist die Erstreckung des unscharfen Bildes proportional Qa für praktische Werte der Spaltbreite und den Druck (für welche der mittlere freie Pfad -f der Röntgenstrahl absorption so ist, dass ₍ud<l ist, wobei ,u der Röntgenstrahl dämpfungskoeffizient ist. Somit kann die geometrische Unscharfe entweder dadurch verringert werden, dass θ verkleinert wird, was eine Verringerung der F,eldgrösse einschliesst, da das Maximum von 0 gleich dem Verhältnis des maximalen Bildradius zu dem sogenannten FiIm-Brennpunkt-Abstand ist, oder dadurch, dass die Spaltbreite d verringert wird, was eine geringere Absorption der einfallenden Röntgenstrahlen und damit einen Verlust des Quantenwirkungsgrades oder der Empfindlichkeit der Anordnung ergibt.For an incident beam at an angle θ and for an interelectrode gap width d, the extent of the blurred image is proportional to Qa for practical values of the gap width and the pressure (for which the mean free path -f of the X-ray absorption is such that ₍ ud <l , where u is the X-ray attenuation coefficient. Thus, the geometric blurring can either be reduced by reducing θ, which includes a reduction in the field size, since the maximum of 0 equals the ratio of the maximum image radius to the so-called FiIm focus -Distance is, or by the fact that the gap width d is reduced, which results in a lower absorption of the incident X-rays and thus a loss of the quantum efficiency or the sensitivity of the arrangement.

Die fundamentale Ursache der geometrischen Unscharfe bei dem elektrostatischen latenten Bild, das auf der Aufnahmeplatte gebildet wird, ist das Fehlen der Koinzidenz zwischen der Linie, längs der einfallende Röntgenstrahlen Photoelektronen erzeugen, und den Feldlinien, die diese Elektronen zur Aufnahmeplatte hin beschleunigen. Da die Elektronenerzeugungsbahnen Teile gerader Linien oder Strahlen sind, die alle auf einen gemeinsamen Mittel-The fundamental cause of the geometric fuzziness in the electrostatic latent image that is formed on the recording plate is the lack of coincidence between the line, along which incident X-rays generate photoelectrons, and the field lines that accelerate these electrons towards the receiving plate. Because the electron generating trajectories parts straighter Are lines or rays that all point to a common central

4Ö9828/184Ö4Ö9828 / 184Ö

Ρ/ρ 7746 - 5 - 21.12ol973 W/WgΡ / ρ 7746 - 5 - 21.12ol973 W / Wg

punkt, z.B. die Röntgenquelle, hinzeigen, sollen zur Vermeidung einer geometrischen Unscharfe die elektrischen Feldlinien in dem GasBpalt auch Teile von Strahlen sein, die auf den gleichen Mittelpunkt hinzeigen. Genauer ausgedrückt bedeutet dies, dass die Äquipotentialflächen des elektrostatischen Potentials in dem Gasspalt Teile konzentrischer Kugeln sein müssen, die ihren Mittelpunkt in der Röntgenstrahlquelle haben. Dies ist dann der Fall, wenn die Elektroden der Abbildungskammern oder die inneren (dem Spalt zugewandten) Oberflächen dieser Elektroden, die die Begrenzungen des Gasspaltes bilden, Teile konzentrischer kugelförmiger Hüllen sind, deren Mittelpunkte an der angenommenen Sollstelle einer Röntgenstrahlquelle liegen, so dass das elektrische Feld zwischen den Elektroden radial verläuft, wobei alle Feldlinien (oder stattdessen die Verlängerungen der Feldlinien über die Elektroden hinaus) durch den gemeinsamen Mittelpunkt der kugelförmigen Hüllenelektroden verlaufen. Mit einer derartigen Konfiguration, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, und unter der Annahme, dass die Röntgenstrahlquelle in dem gemeinsamen Mittelpunkt der konzentrischen Elektroden angeordnet .ist, sind alle die Linien AA¹, BB¹, längs deren Primärelektronen erzeugt werden, Feldlinien, und die Elektronen werden somit längs der gleichen Linien beschleunigt, entlang welchen sie erzeugt wurden, und zwar mit resultierenden "Punkt-" Bildern mit nur durch den Elektronenbereich festgelegten Dimensionen, die keine geometrische Unscharfe aufweisen.point, for example the X-ray source, the electric field lines in the gas gap should also be parts of rays that point to the same center point in order to avoid a geometric fuzziness. More precisely, this means that the equipotential surfaces of the electrostatic potential in the gas gap must be parts of concentric spheres which have their center in the X-ray source. This is the case when the electrodes of the imaging chambers or the inner (facing the gap) surfaces of these electrodes, which form the boundaries of the gas gap, are parts of concentric spherical shells, the centers of which lie at the assumed target point of an X-ray source, so that the electrical The field between the electrodes runs radially, with all field lines (or instead the extensions of the field lines beyond the electrodes) running through the common center point of the spherical shell electrodes. With such a configuration as shown in Fig. 3 and assuming that the X-ray source is located in the common center of the concentric electrodes, all the lines AA ¹ , BB ¹ along whose primary electrons are generated are field lines , and the electrons are thus accelerated along the same lines along which they were generated, with resulting "dot" images of dimensions defined only by the electron domain, which have no geometric fuzziness.

Während vorstehende Lösung des Problems der Unscharfe durch Verwendung konzentrischer, kugelförmiger Kappenelektroden möglich ist, hat diese Lösung erhebliche Nachteile, deren wichtigster darin besteht, dass es schwierig ist, ebene Bilder mit kugelförmigen Elektroden herzustellen. Wenn die dielektrische Aufnahmeplatte, die das latente elektrostatische Bild aufnimmt,While above solving the problem of blurring through Use of concentric, spherical cap electrodes is possible, this solution has significant disadvantages, the most important of which is that it is difficult to produce flat images with to manufacture spherical electrodes. When the dielectric recording plate that picks up the electrostatic latent image,

409828/1040409828/1040

Ρ/ρ 7746 - 6 - 21.12.1973 W/WgΡ / ρ 7746 - 6 - December 21, 1973 W / Wg

eben ist, ist es ausserordentlich schwierig, das Bild auf eine kugelförmige Oberfläche zu strecken, die topologisch unterschiedlich von einer ebenen oder zylindrischen Oberfläche ist, so dass es notwendig wird, dass die Oberfläche elastisch und ungleich gestreckt wird, damit sie einer kugelförmigen Gestalt angepasst wird. Die Schwierigkeit wird dadurch erhöht, dass dies innerhalb eines Druckgefässes mit nur einigen wenigen Millimetern zwischen den Wandungen durchgeführt werden muss. Wenn ein permanent befestigtes Dielektrikum als die Aufnahmeplatte für die latenten Bilder verwendet wird, auf denen das sichtbare Bild zuerst ausgebildet wird, tritt die Schwierigkeit auf, das auf dieser Aufnahmeplatte erhaltene Bild auf die Endaufnahmeplatte zu übertragen, die eben sein muss. Dies wiederum ist praktisch sehr schwer zu realisieren.it is extremely difficult to get the picture on a to stretch spherical surface that is topologically different from a flat or cylindrical surface, so that it becomes necessary that the surface is elastic and unevenly stretched so that it conforms to a spherical shape will. The difficulty is increased by the fact that this is done within a pressure vessel with only a few millimeters must be carried out between the walls. If a permanently attached dielectric as the receiving plate for the latent When using images on which the visible image is first formed, the problem arises that on this one To transfer the image received on the receiving plate to the end receiving plate, which must be flat. This in turn is very practical difficult to realize.

Zusammenfassend hat eine Äbbi1dungskammer mit eb&nen parallelen Elektroden den Vorteil der einfachen Befestigung der dielektrischen Aufnahmeplatte und ganz allgemein der praktischen Brauchbakeit, hat jedoch den Nachteil der geometrischen Unscharfe. Andererseits behebt eine Kammer mit sphärischen Elektroden das Problem der geometrischen Unscharfe, ist jedoch in einer praktischen Anordnung schwierig zu verwirklichen. In bestimmten Anwendungsfällen ist es erwünscht, die Elektroden der Abbildungskammer zylindrisch auszubilden, weil eine solche Anordnung eine zusätzliche mechanische Festigkeit ergibt und die Aufnahmeplatte einfacher, auf die Elektrodenoberfläche aufgebracht werden kanne Eine zylindrisch gekrümmte Oberfläche ist topologisch äquivalent einer ebenen Oberfläche, so dass keine Streckung einer ebenen Aufnahmeplatte erforderlich ist, während die Krümmung gestattet, dass eine durch eine Walze vorgeschobene Aufnahmeplatte in Kontakt mit der gekrümmten Oberfläche einfacher als mit einer ebenen Oberfläche gezogen wird. Die Elektrodenober-In summary, a Äbbi1dungskammer with eb & nen parallel electrodes the advantage of easy mounting of the dielectric support plate and in general the practical Brauchbakeit, however, has the disadvantage of the geometric blurring. On the other hand, a chamber with spherical electrodes overcomes the problem of geometric fuzziness, but is difficult to implement in a practical arrangement. In certain applications it is desirable to make the electrodes of the imaging chamber cylindrical, because such an arrangement provides additional mechanical strength and the mounting plate can be more easily attached to the electrode surface flat receiving plate is required, while the curvature allows a receiving plate advanced by a roller to be drawn into contact with the curved surface more easily than with a flat surface. The upper electrode

409828/1Ö4Ö409828 / 1Ö4Ö

Ρ/ρ 7746 - 7 - 21.12.1973 W/WgΡ / ρ 7746 - 7 - 21.12.1973 W / Wg

flächen an dem Spalt bei der zylindrischen Konfiguration sind üblicherweise Teile von koaxialen Zylindern, wobei ihre gemeinsame Achse durch die Röntgenquelle geht. Die Äquipotentialflächen in dem Gasspalt einer Abbildungskammer mit koaxialen, zylindrischen Elektroden sind ebenfalls Teile von koaxialen Zylindern, und deshalb tritt auch hier das Problem der geometrischen Unscharfe ähnlich dem Problem, das bei ebenen parallelen Elektroden vorliegt, auch für den Fall zylindrischer Elektroden auf.areas on the gap are in the cylindrical configuration usually parts of coaxial cylinders with their common axis going through the X-ray source. The equipotential surfaces in the gas gap of an imaging chamber with coaxial, Cylindrical electrodes are also parts of coaxial cylinders, and therefore the problem of geometrical ones also arises here Blurring similar to the problem with plane parallel electrodes, also in the case of cylindrical electrodes on.

Ziel vorliegender Erfindung ist es deshalb, eine Anordnung zu schaffen, die das Problem der geometrischen Unscharfe aufgrund schrägen Röntgenstrahleneinfalles behebt, während gleichzeitig eine ebene oder zylindrische Oberfläche zur Befestigung der das latente Bild aufnehmenden dielektrischen Aufnahmeplatte beibehalten wird.It is therefore the aim of the present invention to provide an arrangement which overcomes the problem of geometric fuzziness corrects oblique x-ray incidence while at the same time maintain a flat or cylindrical surface for mounting the latent image receiving dielectric receiving plate will.

Mit vorliegender Erfindung wird eine Anordnung vorgeschlagen, die eine Abbildungskammer mit physikalisch ebenen oder zylindrischen, elektrisch leitenden Elektroden verwendet, welche ein 'elektrisches Feld in dem Spalt zwischen den Elektroden entsprechend dem konzentrischer, kugelförmiger Elektroden ergeben. Dies wird bei einer ebenen Elektrodenanordnung dadurch erreicht, dass Elektroden geringer Stromleitfähigkeit mit sich in radialer Richtung änderndem Widerstand verwendet werden und eine entsprechende Potentialdifferenz zwischen dem Mittelpunkt und dem äusseren Rand dieser Elektroden an jeder Elektrodenoberfläche aufrechterhalten wird. Bei der entsprechenden zylindrischen Elektrodenanordnung wird der Widerstand in axialer Richtung längs des Spaltes mit einem Potential zwischen dem Mittelpunkt und entgegengesetzten, gekrümmten Rändern, verändert.With the present invention an arrangement is proposed, which uses an imaging chamber with physically planar or cylindrical, electrically conductive electrodes which have a 'Electric field result in the gap between the electrodes corresponding to the concentric, spherical electrodes. In the case of a flat electrode arrangement, this is achieved in that electrodes with a low electrical conductivity move with them in a radial direction Direction changing resistance can be used and a corresponding one Potential difference between the center and the outer edge of these electrodes on each electrode surface is maintained. With the corresponding cylindrical electrode arrangement becomes the resistance in the axial direction along the gap with a potential between the midpoint and opposite, curved edges, changed.

Insbesondere wird im Falle vorliegender Erfindung die Stromleit-In particular, in the case of the present invention, the Stromleit-

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Ρ/ρ 7746 ■" - 8 - 21.12.1973 W/WgΡ / ρ 7746 ■ "- 8 - 21.12.1973 W / Wg

fähigkeit pro Flächeneinheit einer jeden Elektrode von einer mittleren Zone zum Rand der Elektrode verändert, z.B. durch Veränderung der Dicke der Elektrode und/durch Änderung der Stromleitfähigkeit des Elektrodenmaterials.ability per unit area of each electrode changed from a central zone to the edge of the electrode, e.g. by Changing the thickness of the electrode and / by changing the Conductivity of the electrode material.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Annäherung an das gewünschte elektrostatische Potential dadurch erreicht, dass jede Elektrode als eine Vielzahl von konzentrischen Ringen oder parallelen Streifen unterschiedlicher Stromleitfähigkeit ausgebildet wird. Bei einer anderen Ausführungsform werden Metallelektroden angeordnet, wobei die Dielektrizitätskonstan te von der mittleren Zone zum Rand verändert wird.In a further embodiment of the invention, an approximation to the desired electrostatic potential achieved by having each electrode as a plurality of concentric Rings or parallel strips of different electrical conductivity is trained. In another embodiment, metal electrodes are arranged, with the dielectric constant te is changed from the middle zone to the edge.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen?The invention is explained below in conjunction with the drawing on the basis of exemplary embodiments. Show it?

Figur 1 eine schematische Darstellung, aus der die Arbeitsweise einer Abbildungskammer mit ebenen parallelen Elektroden sichtbar wird,Figure 1 is a schematic representation of the operation of an imaging chamber with planar parallel electrodes becomes visible,

Figur 2 eine schematische Darstellung der Ladungsverteilung für die Konfiguration nach Figur 1,FIG. 2 a schematic representation of the charge distribution for the configuration according to FIG. 1,

Figur 3 eine schematische Darstellung ähnlich der nach Figur 1, in der konzentrische, ugelförmige Elektroden dargestellt sind,FIG. 3 shows a schematic representation similar to that of FIG. 1, in which concentric, spherical electrodes are shown are,

Figur 4 eine schematische Darstellung einer Röntgenanordnung mit einer Abbildungskammer, in der die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, FIG. 4 shows a schematic representation of an X-ray arrangement an imaging chamber in which the preferred embodiment of the invention is used,

Figur 5 in vergrösserter Darstellung die Abbildungskammer nach Figur 4,FIG. 5 shows the imaging chamber according to an enlarged representation Figure 4,

Figur 6 schematisch eine äquivalente Stromkreisdarstellung der Abbildungskammer nach Figur 5,FIG. 6 schematically shows an equivalent circuit representation of the Imaging chamber according to Figure 5,

Figur 7 eine perspektivische Ansicht mit Aufsicht auf eine zylindrische Kathode, die eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung darstellt, FIG. 7 is a perspective view with a plan view of a cylindrical one Cathode, which is a modified embodiment of the invention,

Figur 8 eine Ansicht ähnlich der nach Figur 5, die eine weitere Ausführungsform zeigt,FIG. 8 is a view similar to that of FIG. 5, showing a further Embodiment shows

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Ρ/ρ 7746 - 9 - 21.12.1973 W/WgΡ / ρ 7746 - 9 - December 21, 1973 W / Wg

Figur 9 eine Ansicht ähnlich der nach Figur 7, die die abgeänderte Ausführungsform nach Figur 8 in Verbindung mit einer zylindrischen Elektrode zeigt, undFigure 9 is a view similar to that of Figure 7 showing the modified FIG. 8 shows the embodiment in connection with a cylindrical electrode, and

Figur 10 eine Ansicht ähnlich der nach den Figuren 5 und 8 für eine weitere Ausführungsform der Erfindung.FIG. 10 is a view similar to that of FIGS. 5 and 8 for a further embodiment of the invention.

Die Anordnung nach Figur 4 zeigt eine Röntgenröhre 10, die direkt einen Gegenstand 11 bestrahlt, der auf einem Tisch 12 angeordnet sein kann. Eine Abbildungskammer 13, die die Aufnahmeplatte 14 aufnimmt, kann unterhalb desTisches angeordnet sein, wobei Röntgenstrahlen von der Quelle 10 durch den Gegenstand hindurch und in den gasgefüllten Spalt 15 der Abbildungskammer 13 gehen. Die Auslegung der Abbildungskammer selbst ist nicht Gegenstand vorliegender Erfindung, *und es können verschiedene bekannte Abbildungskammern einschliesslich der weiter oben zum Stande der Technik angegebenen verwendet werden.The arrangement according to FIG. 4 shows an X-ray tube 10 which directly irradiates an object 11 which is arranged on a table 12 can be. An imaging chamber 13 containing the receiving plate 14 may be located below the table, with x-rays from source 10 passing through the object go through and into the gas-filled gap 15 of the imaging chamber 13. The design of the imaging chamber itself is not Subject of the present invention, * and various known imaging chambers including those described above for State of the art specified can be used.

Die Abbildungskammer kann., ein Gehäuse 20 mit einer Kathode 21 hohen Widerstandes aufweisen, welche auf einer Isolierplatte aufliegt. Die Gehäuseabdeckung 23 kann als elektrische Erde dienen, wobei d4e Mittel 25 der Anode 24 hohen Widerstandes mit der Abdeckung über einen feinen, stroraleitenden (z.B. Aluminium) Draht oder dünnen Streifen 26 verbunden ist» Die Anode ist sonst mit der Gehäuseabdeckung über einen dünnen Klebeisolator 27 verbunden, so dass sie nur über den Streifen oder Draht 26 in elektrischem Kontakt mit der Abdeckung steht. Stromleitende Streifen 28 und 29 sind mit den äusseren Rändern der Anode und der Kathode befestigt, damit ein guter elektrischer Kontakt ganz um die Ränder der' Elektroden herum erhalten wird. Der äussere Rand der Anode ist elektrisch über den Streifen 28 mit der Mitte 30 der Kathode über einen veränderlichen Widerstand 31 verbunden. Der äussere Rand der Kathode ist über den Streifen 29 - an eine Speisequelle 32 gelegt. Der andere AnschlußThe imaging chamber can., A housing 20 with a cathode 21 have high resistance, which rests on an insulating plate. The housing cover 23 can serve as electrical ground, where d4e means 25 of the anode 24 of high resistance with the cover over a fine, electricity-conducting (e.g. aluminum) Wire or thin strip 26 is connected »The anode is otherwise connected to the housing cover via a thin adhesive insulator 27 connected so that it is in electrical contact with the cover only via the strip or wire 26. Conductive Strips 28 and 29 are attached to the outer edges of the anode and cathode for a good electrical connection Contact is obtained all around the edges of the 'electrodes. The outer edge of the anode is electrical via the strip 28 connected to the center 30 of the cathode via a variable resistor 31. The outer edge of the cathode is over the Strip 29 - placed on a supply source 32. The other connection

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Ρ/ρ 7746 - 10 - 21.12.1973 W/WgΡ / ρ 7746 - 10 - 21.12.1973 W / Wg

der Speisequelle 32 ist geerdet oder in äquivalenter Weise mit der Gehäuseabdeckung 23 verbunden.the supply source 32 is grounded or connected in an equivalent manner to the housing cover 23.

Der elektrische Stromkreis, der durch die obige Anordnung ausgebildet wird, ist schematisch in Figur 6 gezeigt. Die Kammer kann auch eine Vorrichtung (nicht gezeigt) zur Einführung eines Gases unter Druck in den Spalt aufweisen. Die Abbildungskammer nach Figur 4 wird in gleicher Weise wie bei bekannten Anordnungen verwendet, die in dem oben genannten P atenijffoe schrieben sind und unterscheidet sich von bekannten Anordnungen in der Konstruktion der Elektroden,The electrical circuit formed by the above arrangement is shown schematically in FIG. The chamber may also have a device (not shown) for introducing a gas under pressure into the gap. The imaging chamber according to Figure 4 is used in the same way as in known arrangements that wrote in the above-mentioned P atenijffoe are and differs from known arrangements in the construction of the electrodes,

Wie bereits erwähnt, ist es zur Ausrichtung der elektrischen Feldlinien innerhalb des Gasspaltes der Abdichtungskammer mit den einfallenden Röntgenstrahlen erforderlich, dass die Äquipotentialflächen innerhalb des Spaltes Teile von Kugeln sind, deren Mitte die Röntgenquelle ist. Es ist jedoch aus der Theorie des elektrostatischen Feldes bekannt, dass in einem beliebigen Bereich, der frei von nutzbarer Ladung ist, das elektrostatische Potential 0 und der Gradient E «■ -VJ0, der der Definition nach der elektrische Feldvektor ist, vollständig innerhalb eines Bereiches dadurch bestimmt sind, dass der Wert von 0 an den Grenzen dieses Bereiches spezifiziert wird, und dass natürlich die Änderung der Dielektrizitätskonstante E innerhalb dieses Bereiches spezifiziert wird« Die Dielektrizitätskonstante des Gasspaltes ist etwa 1.As already mentioned, it is used to align the electrical field lines within the gas gap of the sealing chamber the incident X-rays require that the equipotential surfaces within the gap are parts of spheres, whose center is the X-ray source. However, it is known from the theory of the electrostatic field that in any Area that is free of usable charge, the electrostatic Potential 0 and the gradient E «■ -VJ0, that of the definition according to the electric field vector, are completely determined within a range by the value of 0 is specified at the limits of this range, and that Of course, the change in the dielectric constant E is specified within this range «The dielectric constant of the gas gap is about 1.

In Anwendung- auf das Problem der Abbildungskammer mit ebenen, parallelen Elektroden in der Elektronenradiographie nach den Figuren 4 und 5 bedeutet dies, dass dann, wenn das Potential an den Oberflächen S. und S₂, die den Gasspalt begrenzen (der . Spalt ist wesentlich kleiner als die Elektrodendimensionen, die Randeffekte aufgrund der begrenzten Dimensionen der Elektrodenoberflächen sind vernachlässigbar), spezifiziert wird,In application- to the problem of imaging chamber with planar parallel electrodes in the Elektronenradiographie of Figures 4 and 5, this means that when the potential at the surfaces S, and S _2, the gas gap limit (the. Gap is substantially smaller than the electrode dimensions, the edge effects due to the limited dimensions of the electrode surfaces are negligible) is specified,

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Ρ/ρ 7746 - 11 - 21.12.1973 . W/WgΡ / ρ 7746 - 11 - December 21, 1973. W / Wg

das elektrostatische Potential und das elektrische Feld innerhalb des Gasspaltes eindeutig und vollständig bestimmt sind.the electrostatic potential and the electric field within of the gas gap are clearly and completely determined.

Falls es deshalb erwünscht ist, dass die Äquipotentialflächen innerhalb des ebenen Gasspaltes Teile von Kugeln mit der Mitte in der Röntgenröhre sind, ist es lediglich erforderlich und ausreichend, dass die elektrostatischen Potentiale 0. und 0_? auf den Oberflächen S. und S„ so gewählt werden, dass sie solchen Äquipotentialen entsprechen. Mit anderen Worten heisst dies, dass die Oberflächen S. und S„ keine Äquipotentialflächen wären (die ÄquipotentJaLe sind kugelförmig), und die Werte von J2L und 0p an gegebenen Stellen auf S. und S„ Funktionen der Lage dieser Stellen wären. In Wirklichkeit muss, wenn die Lage der Stellen bzw. Punkte P^ und P„ auf S. und S_-durch die Polarkoordinaten X. und Ep ausgedrückt würde und die gesuchten Äquipotentiale konzentrische Kugeln mit ihren Mittelpunkten in einem Abstand D und D+d von den Oberflächen S^. und S^ wären, die Änderung der Potentiale auf S. und S^ als Funktionen von r. und r₂ If it is therefore desired that the equipotential surfaces within the planar gas gap are parts of spheres with the center in the X-ray tube, it is only necessary and sufficient that the electrostatic potentials 0 and 0 _? on the surfaces S. and S "are chosen so that they correspond to such equipotentials. In other words, this means that the surfaces S. and S "would not be equipotential surfaces (the equipotent yes are spherical), and the values of J2L and 0p at given locations on S. and S" would be functions of the position of these locations. In reality, if the position of the points or points P ^ and P "on S. and S_- would be expressed by the polar coordinates X. and Ep and the equipotentials sought must be concentric spheres with their centers at a distance D and D + d of the surfaces S ^. and S ^ would be the change in potentials on S. and S ^ as functions of r. and r ₂

^Vg Ϊ ^(1+ri²'°²⁾ ~^1/2 CD ^V g Ϊ ^{(1 + r} i ² '° ²⁾ ~ ^1/2 CD

V TT-Vl+r_o /D¹ ) (2)V TT-Vl + r _o / D ¹ ) (2)

sein, wobei V der Spannungsabfall am Spalt in der Spaltmitte und D¹ * D+d ist. where V is the voltage drop across the gap in the middle of the gap and D ¹ * D + d .

Die gewünschte Änderung des elektrostatischen Potentials längs der Oberflächen S. und Sp, wie in den Gleichungen (1) und (2) definiert, kann dadurch erreicht werden, dass Elektroden mit veränderlichem Widerstan dswert verwendet werden, die eine Potentialdifferenz zwischen unterschiedlichen Punkten auf ihren Ober-The desired change in electrostatic potential along the surfaces S. and Sp, as in equations (1) and (2) defined, can be achieved by using electrodes with variable resistance values that have a potential difference between different points on their upper

8/10408/1040

Ρ/ρ 7746 - 12 - , 21.12.1973 W/WgΡ / ρ 7746 - 12 -, December 21, 1973 W / Wg

flächen aufnehmen können. Natürlich tritt dabei ein Stromfluss längs der Elektroden aufgrund des angelegten -Potentialescan accommodate areas. Of course, there is a current flow along the electrodes due to the applied potential

Nachstehend folgt eine"mathematische Analyse des Problems: Es sei ein Stromleiter in Form einer kreisförmigen Scheibe mit veränderlicher Dicke t(r) und Stromleitfähigkeit r(r) verwendet, wobei r die radiale Pol arko or di na te gemessen vom Mit- '· telpunkt der Scheibe ist. Der Scheibenmittelpunkt ist bis zu einem Radius r weitgehend ein perfekter Leiter (z.B. aus Aluminium hergestellt)ο Bei einer typischen Abbildungskammer für eine Aufnahmeplatte von 30 χ 45 cm kann r in der Grössenordnung von 1,25 bis 2,5 cm betragen. Der Ringbereich zwischen r *■ r und einem maximalen Radius r besteht aus einem • ο mBelow is a "mathematical analysis of the problem: Let it be a conductor in the form of a circular disk with variable thickness t (r) and electrical conductivity r (r) used, where r is the radial polarity measured from the center is the center point of the disc. The center of the disk is up to to a radius r largely a perfect conductor (e.g. made of aluminum) ο with a typical imaging chamber for a mounting plate of 30 χ 45 cm, r can be in the order of magnitude from 1.25 to 2.5 cm. The ring area between r * ■ r and a maximum radius r consists of one • ο m

Material mit verhältnismässig geringer und sich in radialer HLchtUBg ändernder Stromleitfähigkeit. Aus der Teilgleichung des Stromleiters j « 6Έ und dem Gesetz über die Erhaltung der Energie V "J=O, wobei j die Stromdichte und E das elektrische Feld sind,.lässt sich leicht nachweisen, dass die Stromleitfähigkeit und die Dicke des Materiales angenähert nach der Gleichung Material with relatively low and radial HLchtUBg changing electrical conductivity. From the partial equation of the conductor j «6Έ and the law on conservation of energy V "J = O, where j is the current density and E is the electric field can easily be demonstrated that the electrical conductivity and the thickness of the material approximated according to the equation

2lrt(r)6-(r)0'(r)el . (3)2lrt (r) 6- (r) 0 '(r) el. (3)

miteinander in Beziehung stehen, wobei 0'(r) die Ableitung des Potentials 0(r) in Bezug auf r und I eine Konstante ist, die gleich ist dem Strom, der über eine geschlossene Kontur auf der .Scheibe fliesst.are related to each other, where 0 '(r) is the derivative of the potential 0 (r) with respect to r and I is a constant, which is the same as the current that flows over a closed contour on the disk.

Gleichung (3) zeigt, dass zur Erzielung einer bestimmten Änderung 0(r) des Potentiales an der Elektrode entweder die Stromleitfähigkeit (r), die Dicke Hr) oder beide einer jeden Elektrode in solcher Weise verändert werden-können, dass Gleichung (3) erfüllt ist. -■-."■-Equation (3) shows that in order to achieve a certain change 0 (r) of the potential at the electrode either the Conductivity (r), the thickness Hr), or both of each Electrode can be changed in such a way that Equation (3) is satisfied. - ■ -. "■ -

409828/1040-409828 / 1040-

Ρ/ρ 7746 - 13 - 21.12.1973 W/WgΡ / ρ 7746 - 13 - 21.12.1973 W / Wg

Es lässt sich auf einfache Weise zeigen, dass die Leistung P, die in dem Stromleiter aufgrund des ihn durchfliessenden Stromes verloren geht, dem Produkt entsprichtIt can be shown in a simple manner that the power P in the conductor due to the current flowing through it is lost, corresponds to the product

P = l[*Cr_m> - 0 <r_o)] (4).P = l [* Cr _m > - 0 <r _o )] (4).

Für ein Potential der Form nach Gleichung (l) oder (2), nämlich For a potential of the form according to equation (1) or (2), namely

0(r) » V| (l₊r²/D²) "0 (r) »V | (l ₊ r ² / D ² ) "

gilt für die Ableitung oder das elektrische Feldapplies to the discharge or the electric field

(1 + r²/D²) ~^3/2 (5).(1 + r ² / D ² ) ~ ^3/2 (5).

Als Beispiel für einen typischen Satz von Parametern seien folgende Grossen gewählt: V * 10 000 Volt und I *· 1 Milliampere; legt man den Fall zugrunde, bei dem die stromleitende Elektrode homogen ist, d.h. <S"(r) eine Konstante ist, gilt ο (r-) » <Γ β ίο 0hm cm } es ändert sich nur die Dicke, und es wird r « 3cm, D «100 cm und d » lern gewählt. Aus Gleichung (3) und (5)ergibt sich, dass die Dicke der stromleitenden Elektrode sich von t(r ) ^ 200 bis t(r ) — 8Mändern muss. Die gesamte Verlustleistung, die aus Gleichung (4) berechnet wird, beträgt etwa 5 Watt, was über eine typische Belichtungsdauer von 1/10 Sekunde::, einen vernachlässigbaren Wert für die Aufhetzung bedeutet.As an example of a typical set of parameters, the following quantities are chosen: V * 10,000 volts and I * * 1 milliampere; assuming the case in which the conductive electrode is homogeneous, i.e. <S "(r) is a constant, the following applies ο (r-) »<Γ β ίο 0hm cm} only the thickness changes, and r «3cm, D« 100 cm and d »lern are chosen. From equation (3) and (5) it follows that the thickness of the electrically conductive electrode must vary from t (r) ^ 200 to t (r) - 8M. The total power dissipation, which is calculated from equation (4), is about 5 watts, which is over a typical exposure time of 1/10 of a second ::, means a negligible value for incitement.

Andererseits kann eine stromleitende Elektrode gleichförmiger Dicke und mit einem Material veränderlicher Stromleitfähigkeit verwendet werden. Dann sei für das vorstehend gegebene Beispiel die gleichförmige Dicke zu 40 (^ angenommen, die Stromleitfähig-On the other hand, an electrically conductive electrode of uniform thickness and having a material of variable electrical conductivity can be used. Then for the example given above, the uniform thickness is assumed to be 40 (^ , the conductive

6 —1 —Ί —5 —1 —16 - 1 - - 5 - 1 - 1

keit muss von 2 χ 10 0hm cm bei r bis 5x10 Ohm cmThe speed must be from 2 χ 10 0hm cm at r to 5x10 Ohm cm

bei r reichen.at r range.

4098 2 8/10404098 2 8/1040

Ρ/ρ 7746 - 14 - 21ο12.1973 W/WgΡ / ρ 7746 - 14 - 21ο12.1973 W / Wg

In dem bevorzugten Bereich von Stromleitfähigkeiten zwischenIn the preferred range of conductivity between

— 6 —1 —1 —4 —1 —1
10 Ohm cm und 10 Ohm cm stehen viele Materialien einschliesslich Chalkogenidgläsern (z.B. As₄₅Se₅₅) und Kohlenstoffimprägnierte. Kunststoffe (z.B. wärmehärtende Epoxyharze mit Acetylenruß) zur Verfügung, letzteres, wird dabei zum einfacheren Passendmachen und Forgeben und wegen der geringen Temperaturabhängigkeit der Stromleitfähigkeit verwendet. Diese Materialien können in Gießformen gegossen oder auf die gewünschte Dicke bearbeitet werden und ihre Stromleitfähigkeit kann von der Mitte zum Rand durch Änderung ihrer Zusammensetzung (z.B. durch Änderung der Stromleitfähigkeit und/oder durch Füllen des Rußfüllstoffes im Material) verändert werden. Wenn Stromleiter ungleichförmiger Dicke verwendet werden, wird der isolierenden Unterlage, mit der sie verbunden sind, eine umgekehrte Krümmung gegeben, damit gewährleistet ist, dass die Spaltseite der Elektrode eben ist, obgleich geringe Abweichungen von der ebenen Ausgestaltung nicht entscheidend sind.- 6-1-1-4-1-1
10 Ohm cm and 10 Ohm cm are available from many materials including chalcogenide glasses (e.g. As ₄₅ Se ₅₅ ) and carbon impregnated. Plastics (e.g. thermosetting epoxy resins with acetylene black) are available, the latter is used for easier fitting and shaping and because of the low temperature dependence of the electrical conductivity. These materials can be cast in molds or machined to the desired thickness and their electrical conductivity can be changed from the center to the edge by changing their composition (e.g. by changing the electrical conductivity and / or by filling the carbon black filler in the material). If conductors of non-uniform thickness are used, the insulating substrate to which they are connected is given an inverse curvature to ensure that the gap side of the electrode is flat, although slight deviations from the flat configuration are not critical.

Die Veränderung der Dicke und/oder der Stromleitfähigkeit längs der Elektroden wäre weitestgehend für Anode, und Kathode die gleiche , da die Potentiale längs der zwei Elektroden die gleiche Form besitzen und sich nur durch den Ersatz der Länge (D+d) für die Länge D zwischen den Gleichungen (l) und (2) unterscheiden. The change in the thickness and / or the electrical conductivity along the electrodes would be largely for the anode, and the cathode same, since the potentials along the two electrodes have the same shape and can only be changed by replacing the length (D + d) for the length D differentiate between equations (1) and (2).

Für das oben gegebene typische Beispiel beträgt die Potentialänderung zwischen dem Mittelpunkt und dem Umfang z.B. der Anode etwa 5000 Volt,, und der Gesamtwiderstand R^, zwischen der Mitte der Anode und dem Umfang beträgt etwa 5 Megohm. Der Umfang der Anode würde dann mit dem Mittelpunkt'der Kathode über einen zusätzlichen Widerstand von 5 Megohm (der veränderliche Widerstand 31 aus Figur 6) verbunden sein, und die angelegte Spannung V, die zwischen dem Kathodenumfang und der Mitte derFor the typical example given above, the potential change is between the center and the periphery e.g. the anode about 5000 volts ,, and the total resistance R ^, between the The center of the anode and the circumference is about 5 megohms. The circumference of the anode would then overlap with the center of the cathode an additional resistor of 5 megohms (the variable resistor 31 from Figure 6) must be connected, and the applied Voltage V between the circumference of the cathode and the center of the

409828/1040409828/1040

Ρ/ρ 7746 ,.- *. 15 - 21.12.1973 W/WgΡ / ρ 7746, .- *. 15 - 21.12.1973 W / Wg

Anode erforderlich ist, um eine Spaltspannung von 10 DOO Volt an der Spältmitte zu erzeugen, beträgt 15 000 Volt.Anode is required to have a split voltage of 10 DOO volts to generate at the gap center is 15,000 volts.

Ähnliche Überlegungen gelten für den Fall der koaxialen, zylindrisch gekrümmten Elektroden, die an der Röntgenquelle zentriert sind. Die Radien für die zylindrischen Elektroden sind gross und die Figuren der Zeichnung zeigen auch diese Ausführungsform, bei der die zylindrische Achse senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Eine perspektivische Ansicht einer zylindrischen Kathode ist in Figur 7 in verkleinertem Maßstab gezeigt. Im Falle einer koaxialen zylindrischen Ausgestal tung lässt sich auf einfache Weise zeigen, dass das elektrische Potential an einer Stelle ρ auf der zylindrischen Oberfläche sich nach der GleichungSimilar considerations apply to the case of the coaxial, cylindrical curved electrodes centered on the X-ray source. The radii for the cylindrical electrodes are large and the figures of the drawing also show this embodiment in which the cylindrical axis is perpendicular runs to the plane of the drawing. A perspective view of a cylindrical cathode is shown in Figure 7 on a reduced scale shown. In the case of a coaxial cylindrical Ausgestal device can be shown in a simple manner that the electrical Potential at a point ρ on the cylindrical surface is according to the equation

| ²²) ~^1/2 (6)| ²² ) ~ ^1/2 (6)

(7)(7)

ändern muss, wobei Vg die Spaltspannung,must change, where Vg is the gap voltage,

D der· ZylinderradiusD is the cylinder radius

d die Spaltbreite
■ D» die Summe D+d, undd is the gap width
■ D »the sum D + d, and

Z die axiale Koordinate des Punktes ρ ist,Z is the axial coordinate of the point ρ,

d.ho, die Koordinate, die längs der Zylinderachse von der Mitte der zylindrischen Kappe gemessen wird, die die Elektrode bildet, entsprechend r nach Gleichung (l) und (2)_o Es besteht somit eine axiale Abhängigkeit des Potentiales für den Fall zylindrischer Elektroden. Die Gleichung entsprechend Gleichung (3) und die entsprechende Elektrodenstromleitfahigkext, Dicke und Ableitung des elektrostatischen Potentials für den Fall der zylindrischen Elektroden ist ' . ■d.ho, the coordinate that is measured along the cylinder axis from the center of the cylindrical cap that forms the electrode, corresponding to r according to equations (l) and (2) _o There is thus an axial dependence of the potential in the case of cylindrical electrodes . The equation corresponding to equation (3) and the corresponding electrode current conductivity, thickness and derivative of the electrostatic potential for the case of the cylindrical electrodes is'. ■

S t(Z) f (Z) 0'(Z) - I (8)S t (Z) f (Z) 0 '(Z) - I (8)

409828/1040409828/1040

- 16 - 21.12.1973 W/Wg- 16 - 21.12.1973 W / Wg

wobei B die Bogenlänge des zylindrischen Abschnittes ist, der die Elektroden darstellt und die Dicke t sowie die Stromleitfähigkeit '""der ElektrodenFunktionen lediglich der axialen Koordinate Z sind. Die gewünschten Werte für die Elektrodendickenj die Mater!al Stromleitfähigkeiten und die resultierenden Werte für Strom- und LeistungsVerluste sind in der gleichen Grössenordnung wie im Falle ebener Elektroden.where B is the arc length of the cylindrical section which represents the electrodes and the thickness t and the conductivity '"" of the electrode functions are only the axial coordinate Z. The desired values for the electrode thickness, the material conductivity and the resulting values for current and power losses are of the same order of magnitude as in the case of flat electrodes.

Die elektrischen Verbindungen mit den zylindrischen Elektroden ^s grundsätzlich-die gleichen wie im Falle ebener Elektroden: Die mittlere Scheibe des "vollkommenen" Stromleiters einer jeden Elektrode wird durch, einen mittleren, gekrümmten Streifen (30' in Figur ?) "Vollkommener⁵¹ Stromleitung mit einigen Zentimetern Breite ersetzt, und die beiden gekrümmten Ränder (29¹ in Figur 7) der Elektrode werden elektrisch miteinander verbunden. Die gekrümmten Sander der Anode werden über den veränderlichen Widerstand 31 mit- dem mittleren, gekrümmten Streifen auf der Kathode 21 verbunden. Die gekrümmten Ränder der Kathode 21 werden über die Speisequelle 32 mit dem mittleren Streifen der Anode 24 verbunden. Bei einem typischen. Beispiel kann D in der Größenordnung von 2 Metern sein, so daß der Rand einer JO cm breiten Elektrode etwa ι Millimeter außerhalb der Ebene liegt. Der Ausdruck "Veitgeh.end eben" soll eine solche Anordnung umfassen, sowohl bei ebenen als auch zylindrischen Ausführungsformen.The electrical connections to the cylindrical electrodes ^s generally-the same as in the case of planar electrodes: the central disc of the "perfect" conductor of each electrode is carried, an intermediate, curved strip "Perfect ⁵¹ power line with some (30 'in Figure?) Centimeters wide, and the two curved edges (29 ¹ in Figure 7) of the electrode are electrically connected to each other.The curved sanders of the anode are connected via the variable resistor 31 to the central, curved strip on the cathode 21. The curved edges the cathode 21 are connected via the power source 32 to the central strip of the anode 24. in a typical. example D may be in the order of 2 meters, so that the edge of a JO cm wide electrode about ι millimeters outside the plane. the The term "Veitgeh.endeben" is intended to encompass such an arrangement, both in the case of planar and cylindrical embodiments men.

Die Yerwendung von als virtuell bezeichneten gekrümmten Elektroden schließt auch mit ein,¹ daß die Feldlinien und der Pfad der Erzeugung von primären Fotoelektronen im Gasspalt nur koinzident sind_? wenn die Röntgenquelle in die Mitte der virtuellen, konzentrischen Elektroden gesetzt wird«The use of curved electrodes called virtual also includes ¹ that the field lines and the path of the generation of primary photoelectrons in the gas gap are only coincident _? when the X-ray source is placed in the middle of the virtual, concentric electrodes «

Die mittlere Zone mit gleichförmig hoher Stromleitfähigkeit pro Flächeneinheit wird bevorzugt, ist aber nicht entscli@iaen.cSLThe middle zone with uniformly high electrical conductivity per unit area is preferred, but is not entscli@iaen.cSL

40IS40IS

2365Ί892365Ί89

F/υ 7746 -17- 21;12.1975 W/WeF / υ 7746 -17- 21; 12.1975 W / We

Diese Zone ist die Scheibe bei der Ausführungsform mit ebener Elektrode und der Streifen, bei der Ausführungsforra mit zylindrischer Elektrode. Das Problem aufgrund des schrägen Pfades der Röntgenstrahlen ist in der mittleren Zone außerordentlich gering oder überhaupt nicht vorhanden. Diese Zone hoher Stromleitfähigkeit ergibt eine gute Oberfläche für eine elektrische Leiterverbindung und vereinfacht auch den Vorgang der Herstellung der Elektrode.This zone is the disc in the embodiment with planar Electrode and the strip, in the embodiment with cylindrical Electrode. The problem due to the oblique path of the X-rays is extremely small in the central zone or not present at all. This zone of high electrical conductivity provides a good surface for an electrical conductor connection and also simplifies the process of manufacturing the electrode.

Eine Annäherung an die gewünschte, ideale, konzentrische, kugelförmige Potentiäländerung kann durch Mittel erreicht werden, die andere sind, als die kontinuierliche Änderung der Stromleitfähigkeit und/oder Dicke der Elektroden. Beispielsweise kann eine Vielzahl von konzentrischen Ringen, deren jeder konstante Stromleitfähigkeit besitzt, zur Ausbildung einer Elektrode verwendet werden, wobei die Stromleitfähigkeit eines jeden Ringes von dem Mittelpunkt zum Rand zu einem solchen Wert gewählt wird, daß die Potentialänderung längs der radialen Koordinate sich treppenstufenformig der gewünschten idealen Potentialänderung nähert.An approximation to the desired, ideal, concentric, spherical Change in potential can be achieved by means that are other than the continuous change in electrical conductivity and / or thickness of the electrodes. For example, a plurality of concentric rings, each of which is constant Has electrical conductivity, can be used to form an electrode, the electrical conductivity of each ring is chosen from the center to the edge to such a value that the potential change along the radial coordinate the desired ideal change in potential approaching.

Ein Paar von Elektroden 21', 24', die diese Konstruktion aufweisen, ist in Figur 8 gezeigt, wobei die Elemente entsprechend denen nach Figur 5 die gleichen Bezugsziffern tragen. In der Elektrode 24' sind eine Vielzahl von konzentrischen Ringen 40 - 45 um die stromleitende Mitte 25 zum stromleitenden Rand 28 verlaufend angeordnet. Eine ähnliche Konstruktion ist für die Elektrode 21' mit konzentrischen Ringen 46 -- 51 vorgesehen. Jeder der Ringe 40 - 5^ besteht aus einem Material niedriger Stromleitfähigkeit, wie bei der Ausführungsform nach Figur 5 verwendet. Jeder Ring besitzt eine gleichförmige Stromleitfähigkeit, die ■Stromleitfähigkeit ändert sich jedoch von Ring zu Ring und nähert sich der oben erörterten gewünschten Beziehung. Bei der in Fig. 8A pair of electrodes 21 ', 24' having this construction, is shown in Figure 8, the elements corresponding to those of Figure 5 having the same reference numerals. In the Electrode 24 'are a plurality of concentric rings 40-45 around the conductive center 25 to the conductive edge 28 arranged to run. A similar construction is provided for the electrode 21 'with concentric rings 46-51. Everyone the rings 40 - 5 ^ consists of a material of low electrical conductivity, as used in the embodiment according to FIG. Each ring has a uniform electrical conductivity, but the ■ electrical conductivity changes from ring to ring and approaches the desired relationship discussed above. In the case of the FIG

409828/1040409828/1040

F/p 7746 -18- 2^2.^97? W/WeF / p 7746 -18- 2 ^ 2. ^ 97? W / We

gezeigter Ausführungsform sind der besseren Übersicht wegen nur sechs Ringe gezeigt. Eine typische Abbildiinprskaraner kann .jedoch 15 Ringe verwenden, deren jeder eine Breite von 1,25 cm besitzt.The embodiment shown are for the sake of clarity only six rings shown. A typical likeness can but use 15 rings, each one 1.25 cm wide owns.

Die Näherungskonfiguration nach Fig. 8 ist geeignet ^ur Verwendung bei der zylindrischen Elektrodenkönfiguration nach Fig.7, und eine entsprechende Anordnung ist in. Figur 9 gezeigt. Bei der Elektrode 21' nach Figur 9 sind Streifen 46' - 51' zwischen der Mitte 3P¹ und den Rändern 29' vorgesehen. Jeder der Streifen 46' bis $1' besitzt konstante Stromleitfähigkeit, wobei die Stromleitfähigkeit benachbarter Streifen so gewählt ififc, daß eine treppenstufenfönnige Annäherung an die gewünschte, ideale Potentialänderung erzielt wird.The approximate configuration of FIG. 8 is suitable for use with the cylindrical electrode configuration of FIG. 7, and a corresponding arrangement is shown in FIG. In the case of the electrode 21 'according to FIG. 9, strips 46'-51' are provided between the center 3P ¹ and the edges 29 '. Each of the strips 46 'to $ 1' has a constant conductivity, the conductivity of adjacent strips being selected so that a stair-step approximation to the desired, ideal change in potential is achieved.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das gewünschte elektrische Feld dadurch erreicht, daß Metallelektrode!"), in typischer Weise aus Aluminium oder Beryllium, mit dielektrischen Platten gleichförmiger Dicke an jeder Elektrodenoberfläche verwendet werden, wobei jede Platte wenigstens zwei unterschiedliche dielektrische Materialien enthält. Eine solche Konfiguration ist in Figur 10 dargestellt, wobei die Elemente entsprechend denen nach Figur 5 nit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die dielektrische AusführungeforiB ist auch auf die zylindrische Konfiguration nach Figur 7 anwendbar. Eine dielektrische Platte 60 wird auf der Elektrode 24a und. eine weitere dielektrische Platte 61 auf der Elektrode 21a aufgenommen.In a further embodiment of the invention, the desired electric field achieved in that metal electrode! "), typically made of aluminum or beryllium, with dielectric Plates of uniform thickness on each electrode surface can be used, each plate containing at least two different dielectric materials. Such a configuration is shown in FIG. 10, the elements corresponding to those according to FIG. 5 being provided with the same reference numerals. The dielectric shape is also similar to the cylindrical one Configuration according to Figure 7 applicable. A dielectric plate 60 is placed on the electrode 24a and. another dielectric Plate 61 recorded on electrode 21a.

Die gewünschte Änderung des.elektrostatischen Potentials längs der Grenzflächen S^. und Sp des Gasspeltes kann durch die Verwendimg der zusammengesetzten dielektrischen Platten 60, 61 zwischen den ebenen Elektroden 24a, 21a und'den Oberflächen S,., Sp des Gasspaltes erreicht werden. Die dielektrische Platte besteht aus einem Paar von dielektrischen Einsätzen 60a, 60bThe desired change in the electrostatic potential along of the interfaces S ^. and Sp of the gas pelt can by using of the composite dielectric plates 60, 61 between the flat electrodes 24a, 21a und'den surfaces S,., Sp of the gas gap can be achieved. The dielectric plate consists of a pair of dielectric inserts 60a, 60b

40982 8/104040982 8/1040

F/p 7746 -IQ-- 2^Λ »12. ι ^Q17²V W/WeF / p 7746 -IQ-- 2 ^Λ »12. ι ^Q1 7 ² VW / We

veränderlicher Dicke und gleichförmiger, aber ungleicher Dielektrizitätskonstanten e^ ₉ e₂'. Bie dielektrische Platte. 61 besteht in ähnlicher Weise aus einem Peer dielektrischer Einsätze 61a, 61b veränderlicher Dicke und gleichförmiger, aber ungleicher Dielektrizitätskonstantenvariable thickness and uniform but unequal dielectric constant e ^ ₉ e ₂ '. Be dielectric plate. 61 similarly consists of a peer of dielectric inserts 61a, 61b of variable thickness and uniform but unequal dielectric constants

Die Dielektrizitätskonstanten e^,, e^,' und βρ, e_? ^f sind so gewählt, daß die gewünschten elektrostatischen Potentiale an den Oberflächen S^ und S₂ realisiert sind. Die Gesamtdicke des Dielektrikums t^ + t^' » T^ zwischen der Oberfläche S^ und der Elektrode 24a ist konstant, ebenso wie die Dicke tp + t₂" "^p zwischen der Oberfläche Sp und der Elektrode 21a. Die dielektrische Platte 60 besitzt eine Dicke T₁ mit Schichten 60a, 60b einer Dicke t^, ty,' _o Die dielektrische Platte besitzt eine Dicke T₂ mit Schichten 61a, 61b der Dicke t₂, t₂'. Die individuellen Dicken t^ _? t„.' und t₂ > tp¹ sind Funktionen von r^ und Γρ, derart, daß das gewünschte Potential bei Sy. und S₂ realisiert ist. Die Begrenzungen b,- und b₂ zwischen den dielektrischen Schichten sind nicht eben, sondern sind durch die gewünschten Potentialverteiltuagen bestimmt.The dielectric constants e ^ ,, e ^, 'and βρ, e _? ^f are chosen so that the desired electrostatic potentials are realized _{on the surfaces S ^ and S 2.} The total thickness of the dielectric t ^ + t ^ '»T ^ between the surface S ^ and the electrode 24a is constant, as is the thickness tp + t ₂ ""^ p between the surface Sp and the electrode 21a. The dielectric plate 60 has a thickness T ₁ with layers 60a, 60b of a thickness t 1, t y , ' _o The dielectric plate has a thickness T ₂ with layers 61 a, 61 b of thickness t ₂ , t ₂ '. The individual thicknesses t ^ _? t ". ' and t ₂ > tp ¹ are functions of r ^ and Γρ such that the desired potential at Sy. and S _{2 is} realized. The boundaries b ₁ - and b 2 between the dielectric layers are not flat, but are determined by the desired potential distributions.

Die exakte Form der Begrenzungen Ίχ, und h_o oder einfacher die exakten funktionellen Abhängigkeiten t^ (r^) und t₂ O₂).der Dicke der dielektrischen Schichten 60a, 61a wie auch die Gesamtdicken ÜL mnd Tp können durch numerische Berechnung erhalten werden (Auflösung nach den Begrenzungen, die die gewünschte Lösung der La Place-Gleichung ergeben). Qualitativ jedoch besteht jede zusammengesetzte dielektrische Platte in einer Ausfuhrungsform einer inneren Schicht (d.h. benachbart der Elektrode) verhältnismäßig höherer Dielektrizitätskonstante e^ maximaler Dicke ty, (ο) in der Mitte, die bis zu einer minimalen Dicke t^ (p>. max) am Rand des Betrachtungsfeldes abnimmt, und einer äußeren Schicht komplementärer Dicke t^' (derart, daß t^ + t-g'The exact shape of the boundaries Ίχ, and h _o or, more simply, the exact functional dependencies t ^ (r ^) and t ₂ O ₂ ) of the thickness of the dielectric layers 60a, 61a as well as the total thicknesses ÜL and Tp can be obtained by numerical calculation (Solve according to the limits that give the desired solution to the La Place equation). Qualitatively, however, every composite dielectric plate consists in an embodiment of an inner layer (i.e. adjacent to the electrode) of a relatively higher dielectric constant e ^ maximum thickness ty, (ο) in the middle, which extends to a minimum thickness t ^ (p>. Max) am Edge of the field of view decreases, and an outer layer of complementary thickness t ^ '(such that t ^ + tg'

ff'ff '

Ρ/ρ ^746 -20- ?Λ.*2.19¹?* W/WeΡ / ρ ^ 746 -20- ? Λ. * 2. 19 ¹ ? * W / We

und niedrigerer Dielektrizitätskonstante e. ' < e^ . Der Aufbau zwischen der Elektrode 21a und der Oberfläche S~ wäre ähnlich. Änderungen dieses Aufbaus sind möglich, insbesondere durch Umkehrung der inneren und äußeren dielektrischen Schichten.and lower dielectric constant e. ' <e ^. The structure between the electrode 21a and the surface S ~ would be similar. Changes to this structure are possible, especially by reversing the inner and outer dielectric layers.

Andererseits kann die gewünschte Potentialänderur^ mit Hilfe einer einzigen Schicht in der dielektrischen Platte mit einer, veränderlichen Dielektrizitätskonstanten erzielt werden. Die Arbeitsweise der Ausführungsform mit den dielektrischen Platten ist ähnlich der bei der Ausführungsform mit den Elektroden geringer Stromleitfähigkeit, mit der Ausnahme, daß die effektive Oberflächenladung, die durch den im Leiter fließenden Strom er-, zeugt wird, durch statische Polarifcationsladung ersetzt wird. Die dielektrische Ausführungsform weist einen Nachteil insoferne auf, als die Dicke des Dielektriktxnev das in den meisten Anwendungsfällen erforderlich ist, groß sein muß, daß ein ziemlich hohes G-egenfeld als die gesammelte Ladung aufgrund des Bildaufbaues aufgebaut wird. Auch ist die Steuerung der Dielektrizitätskonstanten in heutzutage zur Verfügung stehendem Material erheblich schwieriger als die Steuerung der ßtromleitfähigkeit.On the other hand, the desired change in potential can only be achieved with the help of a single layer in the dielectric plate with one, variable dielectric constant can be achieved. the The mode of operation of the embodiment with the dielectric plates is similar to that of the embodiment with the electrodes Conductivity, with the exception that the effective Surface charge, which is generated by the current flowing in the conductor, is replaced by static polarization charge. The dielectric embodiment has a disadvantage in this respect on than the thickness of the Dielektriktxnev that in most applications is required must be large that a rather high G-egenfield than the collected charge due to the image structure is being built. Also, the control of the dielectric constant in materials available today is significant more difficult than controlling electrical conductivity.

409828/1040409828/1040

Claims

Ρ / τ> 7746 - Xt -? "· ..Τ2.197? W / He

Claims;

Image chamber for a Böntsenanordnnn.g, marked 3 by

first and second planar electrodes,

a device for fastening the electrodes in the chamber at a distance defining a gap between them, a device for connecting a supply element to the electrodes,

und eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten elektrostatischer Potentiale entsprechend den jeweiligen elektrostatischen Potentialen für konzentrische, kugelförmige Metallelektroden längs der Spaltflächen der Elektroder..and means for maintaining electrostatic potentials corresponding to the respective electrostatic potentials for concentric spherical metal electrodes longitudinally the gap surfaces of the electrodes ..

2. Image chamber according to claim 1, characterized in that

daß" die ersten und zweiten Elektroden aus einem Material geringer ßtromleitfähigkeit bestehen,that "the first and second electrodes are made of one material less current conductivity exist,

that the device for connecting a supply source comprises a switching device to connect the supply source to the center of the first electrode and to opposite Rar that of the second electrode, and

daß die Vorrichtung zum Aufrechterhalten der elektrostatischen Potentiale einen Widerstand aufweist, der zwischen entgegengesetzte Ränder <fer ersten Elektrode und die Mitte der zweiten Elektrode eingeschaltet ist und einen Strompfad über die Speisequelle schließt, damit ein elektrostatisches Feld in de« ßpalt erzeugt wird, wobei die Stromleitfähigkeit pro Flächeneinfteit einer ieden Elektrode sich von einer mittleren Zone zu den Räfadern so verändert, daß das elektrostatische Potential an den Spaltflächen der Elektroden gleich dem elektrostatischen Potential für konzentrische kugelförmige Metellelektroden ist.that the device for maintaining the electrostatic potentials has a resistance between opposite edges <fer first electrode and the center of the second Electrode is switched on and closes a current path over the supply source, so that an electrostatic field in the gap is generated, the conductivity per unit area One of the electrodes changes from a central zone to the wheels in such a way that the electrostatic potential at the Gap areas of the electrodes is equal to the electrostatic potential for concentric spherical metal electrodes.

3. Bildkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,3. Image chamber according to claim 1, characterized in that

daß die elektrostatischen Potentiale 0^ und 0₂ an den Spaltflächen der Elektroden betragen 0i (Pi) - V -r (that the electrostatic potentials 0 ^ and 0 ₂ at the gap surfaces of the electrodes are 0i (Pi) - V -r (

4Q9828/10404Q9828 / 1040

Ρ / ρ 774-6 - Zl - ? H2.19? 5 W / He

where ρ is the position a-jf of the electrode gap, V is the voltage drop at the S ^- DaIt in the middle of the gap, D is the distance in front of an electrode gap to the X-ray source, d is the distance between the electrode surfaces, D ¹ «D + d and: ■ : the distance of ρ from the gap center in polar coordinates for flat electrodes and the axial distance of. ρ is from the gap center for cylindrical electrodes.

4. Image chamber according to claim 1, characterized in that

that each of the first and second electrodes has a plurality of Sections of a material having a low electrical conductivity, each section a different and substantially has uniform electrical conductivity,

that the device for connecting a supply source comprises a switching device for connecting the supply source with the center of the first electrode and with opposite edges of the second electrode, and that the device for maintaining the electrostatic potentials has a resistance which between opposite edges of the first electrode and the The middle of the second electrode is switched on and closes a current path across the supply sources in order to generate an electrostatic field in the gap, whereby

the current conductivity per square element in each section of the electrodes changes from - a central zone to the edges so that the electrostatic potential at the gap surfaces of the electrodes gradually corresponds to the electrostatic potential for concentric, spherical metal electrodes.

5 ·· Image chamber according to claim I _9, characterized in that

that the -electrodes are flat, parallel cleavage surfaces and a raitt- 1er © Have disk made of a material with high electrical conductivity.

82 8/10

2365183

Ρ / Ρ 7746 ■ - ^ S-. 21.1P.19? * W / He

β. Image Chamber after. Claim 1, characterized in that

that the electrodes "" are concentric cylindrical gap surfaces and a central curved strip of a material high Electrical conductivity ".

7. image chamber according to claim 1, characterized in that that the electrodes are made of metal ",

that the device for maintaining electrostatic Potentials comprises a first and a second dielectric plate, each of which has a uniform thickness ", where the first plate on the first electrode and the second plate on the second electrode define a gap between the plates, and

that each of the plates has a dielectric constant which varies across the plate so that the electrostatic potential in the gap surfaces is equal to the electrostatic potential for concentric, spherical metal electrodes .

8. Bildkammer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,8. image chamber according to claim 7, characterized in that

that each plate has a first layer with a first dielectric constant and a second layer with a second dielectric constant, one of the layers having a maximum thickness and the thickness decreasing to a minimum value at the edges, and wherein the ends of the layers has a complementary thickness,

9. 'Bildkaramer for an X-ray arrangement, characterized by

erste und zweite ebene Elektroden auä einem Material geringer Btromleitfähigkeit,first and second planar electrodes made of one material less Current conductivity,

eine Vorrichtung zur Befestigung der Elektroden in der Kammer in einem einen Spalt dazwischen definierenden Abstand,a device for securing the electrodes in the chamber at a distance defining a gap between them,

means for connecting a supply source to the center of the first electrode and to the opposite edges

409828/1040409828/1040

Ρ / Ρ 7746 - Z ^ - ? 1. "· Ρ.1? 7 'W / He

the * second electrode and

a resistance that occurs between opposite edges · the first electrode and the middle of the second electrode is switched on and closes a current path via the supply source, so that an electrostatic field is generated in the Saplt, whereby the electrical conductivity per unit area of each of the Electrodes from a central zone to the edges changes so that the electrostatic potential at the gap surfaces of the electrodes is the same as the electrostatic potential for concentric, spherical metal electrodes.

10. Image chamber according to claim 9, characterized in that

that the change in electrical conductivity per unit area by changing the thickness of the electrode of the central zone to the edges is obtained.

11. Image chamber according to claim 9 »characterized in that

that the change 'in the conductivity per unit area is obtained by changing the electrical conductivity of the material of the electrode from the middle zone to the edges,

12. Image chamber according to claim 9 »characterized in that

that the change in electrical conductivity per unit area by changing both the thickness of the electrode and the Conductivity of the material of the electrode from the central zone to the edges is obtained.

13. Image chamber according to claim 9? characterized,

that the electrostatic potentials 0, and 0 ~ at the cleavage surfaces of the electrodes

where ρ is the position on the electrode gap area, V der

409828/1040.

Ρ / ρ 7? 46 - JJS -? 1.13.197? W / He

Voltage drop arc gap in the gap center, D the distance from an electrode gap area to the X-ray source, d the distance between the electrode gap areas, D ¹ »D + d, and χ the distance from ρ from the gap center in polar coordinates for flat electrodes and the axial distance from ρ from the gap center for cylindrical electrodes.

14. Image chamber according to claim 9 »characterized by,

that the electrodes have flat parallel gap surfaces and a central disk made of a material with high electrical conductivity,

15. Image chamber according to claim 9 »characterized in that

that the electrodes have concentric cylindrical gap surfaces and a central, curved strip of a material have high electrical conductivity.

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