DE2365189C2 - Image chamber for a radiographic facility - Google Patents

Image chamber for a radiographic facility

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DE2365189C2
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Samuel Los Angeles Calif. Murray
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03GELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/054Apparatus for electrographic processes using a charge pattern using X-rays, e.g. electroradiography
    • G03G15/0545Ionography, i.e. X-rays induced liquid or gas discharge

Description

wobei ρ die Lage auf der Elektrodenspaltfläche, Vg der Spannungsabfall am Spalt in der Spaltmitte, D der Abstand von einer Elektrodenspaltfläche zur Röntgenquelle, d der Abstand zwischen den Elektrodenspaltflächen, D'=D+d und χ der Abstand von ρ von der Spaltmitte in Polarkoordinaten für ebene Elektroden und der axiale Abstand von ρ von der Spaltmitte für zylindrische Elektroden istwhere ρ is the position on the electrode gap area, V g is the voltage drop at the gap in the gap center, D is the distance from an electrode gap area to the X-ray source, d is the distance between the electrode gap areas, D '= D + d and χ is the distance from ρ to the gap center in Is polar coordinates for plane electrodes and the axial distance of ρ from the gap center for cylindrical electrodes

3. Bildkammer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten und zweiten Elektroden (24', 21') eine Vielzahl von Abschnitten (40—45, 46—51) aus einem Material geringer Stromleitfähigkeit aufweist, wobei jeder Abschnitt eine unterschiedliche und im wesentlichen gleichförmige Stromleitfähigkeit besitzt3. Image chamber according to claim 1 or 2, characterized in that each of the first and second Electrodes (24 ', 21') a plurality of sections (40-45, 46-51) made of one material less Has electrical conductivity, each section being different and substantially uniform Has electrical conductivity

4. Bildkammer nach einem der Ansprüche 1 — 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (21,24) ebene parallele Spaltflächen und eine mittlere Scheibe aus einem Material hoher Stromleitfähigkeit besitzen.4. Image chamber according to one of claims 1 - 3, characterized in that the electrodes (21,24) flat parallel gap surfaces and a middle disk made of a material with high electrical conductivity own.

5. Bildkammer nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (21,24) konzentrische zylindrische Spaltflächen und einen mittleren gekrümmten Streifen (30') aus einem Material hoher Stromleitfähigkeit besitzen.5. Image chamber according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electrodes (21,24) concentric cylindrical gap surfaces and a central curved strip (30 ') from one Have material with high electrical conductivity.

6. Bildkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (21, 24) aus Metall bestehen, daß eine epste dielektrische Platte (27; 60) an der ersten Elektrode (24) und eine zweite dielektrische Platte (22; 61) an der zweiten Elektrode (21) einen Spalt zwischen den Platten festlegen, und daß jede der Platten eine Dielektrizitätskonstante besitzt, die sich über die Platte hinweg so verändert, daß das elektrostatische Potential an den Spaltflächen gleich dem elektrostatischen Potential für konzentrische, kugelförmige Metallelektroden ist.6. Image chamber according to claim 1, characterized in that the electrodes (21, 24) are made of metal, that an e p ste dielectric plate (27; 60) on the first electrode (24) and a second dielectric plate (22; 61 ) define a gap between the plates on the second electrode (21), and that each of the plates has a dielectric constant which changes across the plate so that the electrostatic potential at the gap surfaces is equal to the electrostatic potential for concentric, spherical metal electrodes .

7. Bildkammer nach Anspruch 6, dadurch gekenn-7. image chamber according to claim 6, characterized

•zeichnet, daß jede Platte eine erste Schicht mit einer ersten Dielektrizitätskonstante und eine zweite Schicht mit einer zweiten Dielektrizitätskonstante aufweist, wobei eine der Schichten eine maximale Dicke hat und die Dicke auf einen minimalen Wert an den Rändern abnimmt, und wobei die andere der Schichten eine komplementäre Dicke aufweist• Draws that each plate has a first layer with a first dielectric constant and a second layer having a second dielectric constant wherein one of the layers has a maximum thickness and the thickness at a minimum value decreases at the edges, and the other of the layers being of complementary thickness

8. Bildkammer nach einem der Ansprüche 1—7, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Stromleitfähigkeit pro Flächeninhalt durch Änderung der Dicke der Elektrode und/oder durch Änderung der Stromleitfähigkeit des Materials der Elektrode von der mittleren Zone zu den Rändern bedingt ist8. Image chamber according to one of claims 1-7, characterized in that the change in the Conductivity per surface area by changing the thickness of the electrode and / or by Change in the conductivity of the material of the electrode from the central zone to the edges is conditional

Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von Röntgenbildern ohne Verwendung herkömmlicher Röntgenfilme, und insbes. auf eine Verbesserung einer Elektrodenkonstruktion für eine Bildkammer, wie sie beispielsweise Gegenstand der DE-OS 22 58 364 ist Bei eine' derartigen radiographischen Einrichtung wird ein für Röntgenstrahlen undurchlässiges Gas zwischen zwei im Abstand zueinander angeordneten Elektroden, die an eine gemeinsame Speisequelle gelegt sind, in einer Bildkam-raer verwendet, um einen fotoelektrischen Strom innerhalb dieser Kammer zu erzeugen, der auf einer dielektrischen Platte gesammelt wird, die auf einer der Elektroden angeordnet ist, wobei ein latentes elektrostatisches Bild entsteht Das latente Bild wird dann nach den Methoden der Xerographie sichtbar gemacht. Das Sammeln der Primär-Fotoelektronen, die durch die Röntgenstrahlen erzeugt werden, welche in den mit Gas gefüllten Spalt zwischen den Elektroden absorbiert werden, und der Sekundärelektronen, die durch Auftreffen der Primärelektronen auf die Gasatome entstehen, wird durch Anwendung einer zwischen den Elektroden angelegten Beschleunigungspotentialdifferenz vorzugsweise in der Größenordnung von einigen bis 10 kV erzieltThe invention relates to the generation of x-ray images without the use of conventional ones X-ray films, and particularly to an improvement in an electrode construction for an imaging chamber such as this For example, the subject of DE-OS 22 58 364 is In such a radiographic device is a X-ray impermeable gas between two spaced electrodes, which are connected to a common supply source, used in a picture camera to produce a photoelectric Generate current within this chamber, which is collected on a dielectric plate, which is on a of the electrodes, forming a latent electrostatic image. The latent image is then made visible by the methods of xerography. Collecting the primary photoelectrons that by which X-rays are generated, which enter the gas-filled gap between the electrodes are absorbed, and the secondary electrons, which are generated by the impact of the primary electrons on the gas atoms is created by applying an acceleration potential difference applied between the electrodes preferably on the order of a few to 10 kV

Bei üen herkömmlichen Anordnungen erfüllt das Gas in dem Zwischenelektrodenspalt zwei maßgebliche Aufgaben, nämlich erstens als möglichst wirksamer Absorber von Röntgenstrahlen, um eine hohe Empfindlichkeit in der Abbildung zu erzieler, und zweitens als Mittel zum Verlangsamen der Primärelektronen und zum Erzeugen von Sekundärelektronen in einem möglichst kurzen Abstand von der Erzeugungsstelle, um die Auflösung des Abbildungssystems zu erhalten. Aus diesen 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 conventional arrangements, the gas in the interelectrode gap fulfills two major requirements Tasks, namely firstly as the most effective absorber of X-rays to ensure high sensitivity in the figure, and secondly as a means of slowing down the primary electrons and to generate secondary electrons in the shortest possible distance from the generation point to maintain the resolution of the imaging system. For these reasons, the chosen gas is a gas higher Ordinal number, e.g. B. krypton or xenon, which is present in the inter-electrode gap at high pressure, preferably 20 atmospheres or more.

Der maximale Gasdruck im Spalt ist im wesentlichenThe maximum gas pressure in the gap is essentially

dadurch begrenzt, 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 Sammelelektrode 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 derlimited by the fact that it becomes more and more difficult with increasing pressure, the gas in a chamber with to include walls permeable to X-rays. For a given gas pressure, a increased absorption can be achieved by increasing the inter-electrode gap width. It this results in a slight increase in the lateral diffusion of electrons when this is up to move the collecting electrode. However, the spot size is due to diffusion for gap pressures of 20 Atmospheres or above, very small even for gap widths of 1 cm or more. The limiting factor in the

Bildauflösung ist nicht die Elektronendiffusion, sondern .die geometrische Unscharfe, die sich aus dem schrägen Einfall von Röntgenstrahlen in den Abbildungsspalt ergibtImage resolution is not the electron diffusion, but the geometric blurring that results from the oblique Incidence of X-rays in the imaging gap results

Dies ist in F i g. 1 dargestellt, die die zunehmende Verringerung des Auflösevermögens nut der Abweichung der Röntgenstrahlen von dem senkrechten Einfallswinkel zeigt Röntgenstrahlen, die längs der Mittenstrahllinie QAA' einfallen, erzeugen Photoe'sktronen längs der Linie AA', 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 AA'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 F i g. 2 gezeigt ist Andererseits durchlaufen Röntgenstrahlen, die längs der Linie OBB' einfallen, das Gas in einem Winkel θ zum senkrechten Vektor der Ebenen der Elektroden, und damit zum Feld E, und die längs der Linie BB' erzeugten Elektronen werden nicht um den Punkt B herum gesammelt, sondern um die Linie ßß"herum, wobei Z?"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 OBB' ist schematisch in Fig.2 gezeigt aus der entnommen werden kann, daß sich ein geometrisch unscharfes Bild aus der Absorption des Strahles OÄB'ergibt, das stärker nach B hin und weniger stark nach ß'hin bewertet wird.This is in FIG. 1, the sign of the growing reduction in the resolving power nut of deviation of the X-rays from the normal angle of incidence X-rays along the center beam line QAA 'occur to produce Photoe'sktronen along the line AA', which are multiplied in the gas (by generation of secondary electrons ) and which are accelerated by the electric field E , which runs perpendicular to the anode and cathode and thus parallel to the line AA 'The electrons are collected on the receiving plate in a spot around the point A , the width of which is small and through the area of the primary photoelectrons and is determined 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 schematically in FIG. 2, on the other hand, X-rays incident along the line OBB ' pass through the gas at an angle θ to the perpendicular vector of the planes of the electrodes, and hence to the field E, and the electrons generated along the line BB' are not around the point B. around collected, but the line "around wherein Z?" ßß the projection of the point B 'on the receiving plate along the direction of e is a result of the attenuation of the x-ray beam is by the gas in passing through the gap along BB' more charges to B as collected to B "and the resulting charge image of the beam OBB 'is can be schematically shown in Figure 2 taken from the that a geometrically blurred picture, OÄB'ergibt from the absorption of the beam by the stronger B to and less strongly to ß'hin is valued.

Für einen nach einem Winkel θ einfallenden Strahl und für eine Zwischenelektrodenspaltbreite d ist die Erstreckung des unscharfen Bildes proportional Qd für praktische Werte der Spaltbreite und den Druck (für welche der mittlere freie Pfad—der Röntgenstrahlabsorption so ist, daß μ<ί< 1 ist, wobei μ der Röntgenstrahldämpfungskoeffizient ist. Somit kann die geometrische Unscharfe entweder dadurch verringert werden, daß θ verkleinert wird, was eine Verringerung der Feldgröße einschließt da das Maximum von Θ gleich dem Verhältnis des maximalen Bildradius zu dem sogenannten Film-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 ergibtFor a beam incident at an angle θ and for an interelectrode gap width d , the extent of the blurred image is proportional to Qd for practical values of the gap width and the pressure (for which the mean free path - of the X-ray absorption is such that μ <ί <1, where μ is the X-ray attenuation coefficient. Thus, the geometric blurring can be reduced either by reducing θ, which includes a reduction in the field size since the maximum of Θ is equal to the ratio of the maximum image radius to the so-called film-focus distance, or by this 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 Mittelpunkt, z. B. die Röntgenquelle, hinzeigen, sollen zur Vermeidung einer geometrischen Unscharfe die elektrischen Feldlinien in dem Gasspalt 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 SollstelleThe fundamental cause of the geometric fuzziness in the case of the electrostatic latent image formed on the recording plate, the absence of the Coincidence between the line along which incident X-rays generate photoelectrons and the Field lines that accelerate these electrons towards the receiving plate. Since the electron generating orbits Are parts of straight lines or rays that all point to a common center, e.g. B. the X-ray source, indicate, to avoid a geometric blurring, the electric field lines in the Gas gap can also be parts of rays that point to the same center. To be more precise this means that the equipotential surfaces of the electrostatic potential in the gas gap parts must be concentric spheres that have their center in the X-ray source. This is then the case when the electrodes of the imaging chambers or the inner (facing the gap) surfaces these electrodes, which form the boundaries of the gas gap, are parts of concentric spherical shells, their midpoints at the assumed target position

ίο einer Röntgenstrahlquelle liegen, so daß das elektrische Feld zwischen den Elektroden radial verläuft wobei alle Feldlinien (oder statt dessen die Verlängerungen der Feldlinien über die Elektroden hinaus) durch den gemeinsamen Mittelpunkt der kugelförmigen Hüllenelektroden verlaufen. Mit einer derartigen Konfiguration, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist und unter der Annahme, daß die Röntgenstrahlquelle in dem gemeinsamen Mittelpunkt der konzentrischen Elektroden angeordnet ist sind alle die Linien AA', BB', längs deren Primärelektronen erzeugt werden, Feldlinien, und die Elektronen werden somit längs der gleichen Linien beschleunigt, entlang weichen sie erzeugt wurden, und zwar mit resultierenden »Punkt«-Bildern mit nur durch den Elektronenbereich festgelegten Dimensionen, die keine geometrische Unscharfe aufweisen.ίο an X-ray source, so that the electric field between the electrodes runs radially with all field lines (or instead the extensions of the field lines beyond the electrodes) run 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 arranged in the common center of the concentric electrodes, all of the lines AA ', BB', along whose primary electrons are generated, are field lines, and the electrons are thus accelerated along the same lines soft they were generated, with resulting "dot" images with 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 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.
Zusammenfassend hat eine Abbildungskammer mit ebenen parallelen Elektroden den Vorteil der einfachen Befestigung der dielektrischen Aufnahmeplatte und ganz allgemein der praktischen Brauchbarkeit 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 kann. 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
While the above solution to the problem of blurring is possible by using concentric, spherical cap electrodes, this solution has significant disadvantages, the most important of which is that it is difficult to produce planar images with spherical electrodes. If the dielectric recording plate which picks up the electrostatic latent image is flat, it is extremely difficult to stretch the image on a spherical surface which is topologically different from a flat or cylindrical surface, so that the surface becomes necessary to be elastic and uneven is stretched to conform to a spherical shape. The difficulty is increased by the fact that this has to be carried out within a pressure vessel with only a few millimeters between the walls. When a permanently attached dielectric is used as the latent image receiving plate on which the visible image is first formed, the difficulty arises in transferring the image obtained on this receiving plate to the end receiving plate, which must be flat. This, in turn, is very difficult to achieve in practice.
In summary, an imaging chamber with planar parallel electrodes has the advantage of simple attachment of the dielectric receiving plate and, more generally, of practical usefulness, but has the disadvantage of geometrical fuzziness. 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 form the electrodes of the imaging chamber cylindrical, because such an arrangement provides additional mechanical strength and the receiving plate can be more easily attached to the electrode surface. A cylindrically curved surface is topologically equivalent to a planar surface so that no stretching of a planar receiving plate is required, while the curvature allows a receiving plate advanced by a roller to contact the curved surface more easily than a planar surface

1010

2020th

2525th

- gezogen wird. Die Elektrodenoberflächen 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.- is pulled. The electrode surfaces at the gap in the cylindrical configuration are common 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 fuzziness similar to that occurs here as well Problem that exists with plane parallel electrodes, also in the case of cylindrical electrodes.

Aufgabe der Erfindung ist es, das bei Bildkammern bekannter Art auftretende Problem der geometrischen Unscharfe durch schrägen Röntgenstrahleneinfall zu lösen und gleichzeitig eine ebene oder zylindrische Oberfläche der dielektrischen Aufnahmeplatte beizubehalten. The object of the invention is to solve the problem of the geometric problem that occurs in image chambers of the known type Solve blurring by oblique X-ray incidence and at the same time a plane or cylindrical To maintain the surface of the dielectric support plate.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved with the characterizing features of claim 1.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further refinements of the invention are the subject of the subclaims.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert Es zeigtThe invention is described below in conjunction with the drawing on the basis of exemplary embodiments explained it shows

F i g. 1 eine schematische Darstellung, aus der die Arbeitsweise einer Abbildungskammer mit ebenen parallelen Elektroden sichtbar wird,F i g. 1 is a schematic illustration showing the operation of an imaging chamber with planar parallel electrodes becomes visible,

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

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

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

F i g. 5 in vergrößerter Darstellung die Abbildungskammer nach F i g. 4, F i g. 5 shows the imaging chamber according to FIG. 5 in an enlarged view. 4,

F i g. 6 schematisch eine äquivalente Stromkreisdarstellung der Abbildungskammer nach F i g. 5,F i g. 6 schematically shows an equivalent circuit diagram of the imaging chamber according to FIG. 5,

F i g. 7 eine perspektivische Ansicht mit Aufsicht auf eine zylindrische Kathode, die eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung darstelltF i g. 7 is a top perspective view of a cylindrical cathode which is a modified Embodiment of the invention represents

F i g. 8 eine Ansicht ähnlich der nach F i g. 5, die eine weitere Ausführungsform zeigtF i g. 8 is a view similar to that of FIG. 5 showing another embodiment

F i g. 9 eine Ansicht ähnlich der nach F i g. 7, die die abgeänderte Ausführungsform nach Fig.8 in Verbindung mit einer zylindrischen Elektrode zeigt undF i g. 9 is a view similar to that of FIG. 7, which the modified embodiment of Fig.8 in connection with a cylindrical electrode shows and

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

Die Anordnung nach F i g. 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 des Tisches angeordnet sein, wobei Röntgenstrahlen von der Quelle 10 durch den Gegenstand 11 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 a table 12 can be arranged. An imaging chamber 13 that can accommodate the receiving plate 14 beneath the table, with x-rays from source 10 passing through object 11 go through and into the gas-filled gap 15 of the imaging chamber 13. The interpretation of the Imaging chamber itself is not the subject of the present invention, and various known ones can be included Imaging chambers including those indicated above in the prior art are used will.

Die Abbildungskammer kann ein Gehäuse 20 mit einer Kathode 21 hohen Widerstandes aufweisen, welche auf einer Isolierplatte 22 aufliegt Die Gehäuseabdeckung 23 kann als elektrische Erde dienen, wobei die Mittel 23 der Anode 24 hohen Widerstandes mit der Abdeckung über einen feinen, stromleitenden (z.B.The imaging chamber may have a housing 20 with a high resistance cathode 21, which rests on an insulating plate 22. The housing cover 23 can serve as electrical ground, wherein the means 23 of the anode 24 of high resistance to the cover via a fine, electrically conductive (e.g.

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60 Aluminium) Draht oder dünnen Streifen 26 verbunden! ist Die Anode ist sonst mit der Gehäuseabdeckung üben 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 60 aluminum) wire or thin strip 26 connected! The anode is otherwise connected to the housing cover practicing a thin adhesive insulator 27 so that they only; is in electrical contact with the cover via the strip or wire 26. Conductive strips 28 and 29 are with the outer edges of the; Anode and cathode so that good electrical contact is obtained all around the edges of the electrodes. The outer edge of the anode is electrically across the strip 28 to the center

30 der Kathode über einen veränderlichen Widerstand^30 of the cathode via a variable resistor ^

31 verbunden. Der äußere Rand der Kathode ist über den Streifen 29 an eine Speisequelle 32 gelegt. Der| andere Anschluß der Speisequelle 32 ist geerdet oder in ί äquivalenter Weise mit der Gehäuseabdeckung 23jf verbunden. |31 connected. The outer edge of the cathode is connected to a supply source 32 via the strip 29. The | other terminal of the power source 32 is grounded or connected in ί equivalent manner with the housing cover 23jf. |

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

Wie bereits erwähnt, ist es zur Ausrichtung der J elektrischen Feldlinien innerhalb des Gasspaltes der; Abdichtungskammer mit den einfallenden Röntgen- \ strahlen 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 beliebi-" gen Bereich, der frei von netzbarer Ladung ist, das [ elektrostatische Potential Φ und der Gradient > £=-νΦ, der der Definition nach der elektrische j Feldvektor ist vollständig innerhalb eines Bereiches) dadurch bestimmt sind, daß der Wert von Φ an den ' Grenzen dieses Bereichs 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 necessary to align the J electric field lines within the gas gap; Seal chamber with the incident X \ rays necessary that the equipotential surfaces; within the gap are parts of spheres, the center of which is the X-ray source. However, from the theory of the electrostatic field, it is known that in an arbitrary area which is free of wettable charge, the [ electrostatic potential and the gradient> £ = -νΦ, which by definition is the electric field vector completely within a range ) are determined by specifying the value of Φ at the limits of this range and that, of course, specifies the change in the dielectric constant E ! 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 F i g. 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 Elektroden- ! oberflächen sind vernachlässigbar), spezifiziert wird, das ] elektrostatische Potential und das elektrische Feld ' innerhalb des Gasspaltes eindeutig und vollständig bestimmt sind.As applied to the problem of the imaging chamber with planar, parallel electrodes in electron radiography as shown in FIGS. 4 and 5, this means that when the potential at the surfaces S \ and; S 2, which define the gas gap (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, the] electrostatic potential and the electric field "within the gas gap clearly and are fully determined.

Falls es deshalb erwünscht ist daß die Äquipotential- ; flächen innerhalb des ebenen Gasspaltes Teile von j Kugeln mit der Mitte in der Röntgenröhre sind, ist es | lediglich erforderlich und ausreichend, daß die elektro- |, statischen Potentiale Φι und Φ2 auf den Oberflächen Si | und S2 so gewählt werden, daß sie solchen Äquipotentia- | Ien entsprechen. Mit anderen Worten heißt dies, daß die g Oberflächen Sj und Si keine Äquipotentialflächen wären (die Äquipotentiale sind kugelförmig), und die Werte von Φ\ und Φ2 an gegebenen Stellen auf 5Ί und Sz Funktionen der Lage dieser Stellen wären. In Wirklichkeit muß, wenn die Lage der Stellen bzw. Punkte Pj und Pi auf S\ und S2 durch die Polarkoordinaten r\ und T2 ausgedrückt würde und die gesuchten Äquipotentiale konzentrische Kugeln mit ihren Mittelpunkten in einem Abstand D und D+dvon den Oberflächen Si und S2 Therefore, if it is desired that the equipotential; surfaces within the plane gas gap are parts of j spheres with the center in the X-ray tube, it is | only necessary and sufficient that the electrical |, static potentials Φι and Φ 2 on the surfaces Si | and S2 are chosen so that they have such equipotentia- | Ien correspond. In other words, this means that the g surfaces Sj and Si would not be equipotential surfaces (the equipotentials are spherical), and the values of Φ \ and Φ2 at given points on 5Ί and Sz would be functions of the position of these points. In reality, if the position of the points Pj and Pi on S \ and S 2 were expressed by the polar coordinates r \ and T 2 and the equipotentials sought must be concentric spheres with their centers at a distance D and D + d from the surfaces Si and S 2

wären, die Änderung der Potentiale auf S\ und Sj als Funktionen von r\ und & the change of the potentials on S \ and Sj as functions of r \ and &

r σ r σ

(D(D

(2)(2)

(3)(3)

sein, wobei V^ der Spannungsabfall am Spalt in der Spaltmitte und £>'= D+ dist where V ^ is the voltage drop across the gap in the middle of the gap and £>'= D + dist

Die gewünschte Änderung des elektrostatischen Potentials längs der Oberflächen Si und S2, wie in den Gleichungen (1) und (2) definiert, kann dadurch erreicht werden, daß Elektroden mit veränderlichem Widerstandswert verwendet werden, die eine Potentialdifferenz zwischen unterschiedlichen Punkten auf ihren Oberflächen aufnehmen können. Natürlich tritt dabei ein Stromfluß längs der Elektroden aufgrund des angelegten Potentials auf.The desired change in electrostatic potential along surfaces Si and S 2 , as defined in equations (1) and (2), can be achieved by using variable resistance electrodes which pick up a potential difference between different points on their surfaces can. Of course, a current will 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 a(r) verwendet, wobei r die radiale Polarkoordinate gemessen vom Mittelpunkt der Scheibe ist. Der Scheibenmittelpunkt ist bis zu einem Radius ro weitgehend ein perfekter Leiter (z. B. aus Aluminium hergestellt). Bei einer typischen Abbildungskammer für eine Aufnahmeplatte von 30 χ 45 cm kann ro in der Größenordnung von 1,25 bis 2,5 cm betragen. Der Ringbereich zwischen r=ro und einem maximalen Radius rm besteht aus einem Material mit verhältnismäßig geringer und sich in radialer Richtung ändernder Stromjeiifahigkeit Aus der Teilgleichung des Stromleiters y=oE und dem Gesetz über die Erhaltung^ der Energie V· y=P, wobei j die Stromdichte und E das elektrische Feld sind, läßt sich leicht nachweisen, daß die Stromleitfähigkeit und die Dicke des Materials angenähert nach der GleichungThe following is a mathematical analysis of the problem: Let a current conductor in the form of a circular disk with variable thickness t (r) and current conductivity a (r) be used, where r is the radial polar coordinate measured from the center of the disk. The center of the disk is largely a perfect conductor up to a radius ro (e.g. made of aluminum). For a typical imaging chamber for a 30 by 45 cm platen, ro can be on the order of 1.25 to 2.5 cm. The annular region between r = ro and a maximum radius r m is composed of a material having relatively small and varying in the radial direction Stromjeiifahigkeit from the partial equation of the current conductor y = oE and the law on the conservation ^ energy V · y = P, wherein j is the current density and E is the electric field, it can easily be shown that the conductivity and the thickness of the material approximate according to the equation

3030th

3535

4040

miteinander in Beziehung stehen, wobei Φ'(ή die Ableitung des Potentials Φ(γ) in bezug auf r und / eine Konstante ist, die gleich ist dem Strom, der über eine geschlossene Kontur auf der Scheibe fließtare related to each other, where Φ '(ή is the derivative of the potential Φ (γ) with respect to r and / is a constant which is equal to the current flowing over a closed contour on the disc

Gleichung (3) zeigt, daß zur Erzielung einer bestimmten Änderung Φ(γ) des Potentials an der Elektrode entweder die Stromleitfälligkeit (r), die Dicke t(r) oder beide einer jeden Elektrode in solcher Weise verändert werden können, daß Gleichung (3) erfüllt ist Es läßt sich auf einfache Weise zeigen, daß die der As Als Beispiel für einen typischen Satz von Parametern seien folgende Größen gewählt: V^=IOOOOVoIt und /= 1 Milliampere; legt man den Fall zugrunde, bei dem die stromleitende Elektrode homogen ist, d. h. a'(r) eine Konstante ist, gilt ofr^=oo=10-5Ohm-1 cm-1; es ändert sich nur die Dicke, und es wird ro=3cm, D= 100 cm und d-1 cm gewählt. Aus Gleichung (3) und (5) ergibt sich, daß die Dicke der stromleitenden Elektrode sich von ifro) = 2OO bis i(rm) = 8 μ ändern muß. Die gesamte Verlustleistung, die aus Gleichung (4) berechnet wird, beträgt etwa 5 Watt, was über eine typische Belichtungsdauer von 1Ao Sekunde einen vernachlässigbaren Wert für die Aufheizung bedeutet.Equation (3) shows that in order to achieve a certain change Φ (γ) in the potential at the electrode, either the conductivity (r), the thickness t (r) or both of each electrode can be changed in such a way that equation (3 ) is fulfilled It can be shown in a simple manner that the As an example for a typical set of parameters the following quantities are chosen: V ^ = IOOOOVoIt and / = 1 milliampere; shall be based on the case in which the current-conducting electrode is homogeneous, ie, a '(r) is a constant that applies ofr = ^ oo = 10- 5 ohm-1 cm- 1; only the thickness changes, and r o = 3cm, D = 100 cm and d- 1 cm are chosen. From equations (3) and (5) it follows that the thickness of the current-conducting electrode must change from ifro) = 2OO to i (r m ) = 8 μ. The total power loss, which is calculated from equation (4), is about 5 watts, which means a negligible value for heating over a typical exposure time of 1 Ao second.

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 μ angenommen, die Stromleitfähigkeit muß von 2 χ 10"6 Ohm-'cm-' bei r0 bis 5xlO~5 Ohm -' cm -' bei rm reichen.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 μ, the conductivity must range from 2 × 10 " 6 ohm-'cm-' at r 0 to 5 × 10 ~ 5 ohm - 'cm -' at r m .

In dem bevorzugten Bereich von Stromleitfähigkeiten zwischen 10-6Ohm-' und 10-4Ohm-' cm-' stehen viele Materialien einschließlich Chalkogenidgläsern (z. B. As45Se5s) und kohlenstoffimprägnierte Kunststoffe (z. B. wärmehärtende Epoxyharze mit Acetylenruß) zur Verfügung, letzteres wird dabei zum einfacheren Passendmachen und Formgeben 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.In the preferred range of current conductivities between 10- 6 ohm 'and 10- 4 ohm' cm- 'are many materials, including chalcogenide glasses (z. B. As45Se5s) and carbon impregnated plastics (for. Example, thermosetting epoxy resins with acetylene black) 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 conductivity can be changed from center to edge by changing their composition (e.g. by changing the conductivity and / or by filling the carbon black filler in the material). When 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 (1) und (2) unterscheiden.The change in the thickness and / or the conductivity along the electrodes would be largely the same for the anode and cathode, since the potentials along the two electrodes have the same shape and are only different by replacing the length (D + d) for the length D between the Differentiate 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 UmfangFor the typical example given above, the change in potential between the center and the circumference is e.g. B. the anode about 5000 volts, and the total resistance R \ between the center of the anode and the periphery is about 5 megohms. The scope

Leistung P, die in dem Stromleiter aufgrund des ihn durchfließenden Stromes verloren geht, dem Produkt entsprichtPower P, which is lost in the conductor due to the current flowing through it, corresponds to the product

dem Mittelpunkt derthe center of the

(4)(4)

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

gilt for die Ableitung oder das ek! Irische Feldapplies to the derivation or the ek! Irish field

Kathode über einen zusätzlichen Widerstand von 5 Megohm (der veränderliche Widerstand 31 aus Fig.6) verbunden sein, und die angelegte Spannung V, die zwischen dem Kathodenumfang und der Mitte der Anode erforderlich ist um eine Spaltspannung von 10 000 Volt an der Spaltmitte zu erzeugen, beträgt 15 000VoItCathode must be connected via an additional resistor of 5 megohms (the variable resistor 31 from Fig. 6), and the applied voltage V, which is required between the cathode circumference and the center of the anode to generate a gap voltage of 10,000 volts at the gap center , is 15,000VoIt

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 zylindri-(5) sehen Kathode ist in F i g. 7 in verkleinertem MaßstabSimilar considerations apply to the case of the coaxial, cylindrically curved electrodes the X-ray source are centered. The radii for the cylindrical electrodes are large, and the figures of the The drawings also show this embodiment in which the cylindrical axis is perpendicular to the plane of the drawing A perspective view of a cylindri- (5) see cathode is in FIG. 7 on a reduced scale

' gezeigt Im Falle einer koaxialen zylindrischen Ausge- ' shown In the case of a coaxial cylindrical configuration

ίοίο

,staltung läßt sich auf einfache Weise zeigen, daß das "elektrische Potential an einer Stelle ρ auf der zylindrischen Oberfläche sich nach der Gleichung, structure can be shown in a simple manner that the "electrical potential at a point ρ on the cylindrical surface is according to the equation

♦i (Pi)♦ i (Pi)

Vf -ξ- Ο + Zl/Ö>Tm Vf -ξ- Ο + Zl / Ö> T m

(6)(6)

(7)(7)

1010

1515th

ändern muß, wobeimust change, whereby

Vg die Spaltspannung, Vg is the gap voltage,

D der Zylinderradius, D is the cylinder radius,

d die Spaltbreite, d is the gap width,

D' die Summe "+ rfur.d D ' the sum "+ rfur.d

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

d. h., die Koordinate, die längs der Zylinderachse von der Mitte der zylindrischen Kappe gemessen wird, die die Elektrode bildet, entsprechend mach Gleichung (1) und (2). Es besteht somit eine axiale Abhängigkeit des Potentials für den Fall zylindrischer Elektroden. Die Gleichung entsprechend Gleichung (3) und die entsprechende Elektrodenstromleitfähigkeit, Dicke und Ableitung des elektrostatischen Potentials für den Fall der zylindrischen Elektroden istd. i.e., the coordinate along the cylinder axis of the center of the cylindrical cap that forms the electrode is measured according to equation (1) and (2). There is thus an axial dependence of the potential in the case of cylindrical electrodes. the Equation according to equation (3) and the corresponding electrode current conductivity, thickness and derivative of the electrostatic potential in the case of the cylindrical electrodes

(8)(8th)

3030th

wobei S die Bogenlänge des zylindrischen Abschnitts ist, der die Elektroden darstellt und die Dicke r sowie die Stromleitfähigkeit σ der Elektrodenfunktionen lediglich der axialen Koordinate Z sind. Die gewünschter. Werte für die Elektrodendicken, die Materialstromleitfähigkeiten und die resultierenden Werte für Strom- und Leistungsverluste sind in der gleichen Größenordnung wie im Falle ebener Elektroden.where S is the arc length of the cylindrical section that represents the electrodes and the thickness r and the conductivity σ of the electrode functions are only of the axial coordinate Z. The desired. Values for the electrode thicknesses, the material flow conductivities 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 sind 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 Fig.7) »vollkommener« Stromleitung mit einigen Zentimetern Breite ersetzt, und die beiden gekrümmten Ränder (29' in F i g. 7) der Elektrode werden elektrisch miteinander verbunden. Die gekrümmten Ränder 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 30cm breiten Elektrode· etwa 1 Millimeter außerhalb der Ebene liegt Der Ausdruck »weitgehend eben« soll eine solche Anordnung umfassen, sowohl bei ebenen als auch zylindrischen Ausführungsformen.The electrical connections with the cylindrical electrodes are basically the same as in the case of flat electrodes: The middle disk of the "perfect" conductor of each electrode is made up of a central, curved strip (30 'in Fig. 7) of "perfect" electrical conduction with a few centimeters Width, and the two curved edges (29 'in Fig. 7) of the electrode are electrically connected to one another. The curved edges of the anode are connected to the central, curved strip on the cathode 21 via the variable resistor 31. The curved edges of the cathode 21 are connected to the central strip of the anode 24 via the supply source 32. In a typical example, D may be on the order of 2 meters so that the edge of a 30 cm wide electrode is about 1 millimeter out of plane. The term "largely planar" is intended to encompass such an arrangement, both in planar and cylindrical embodiments.

Die Verwendung von als virtuell bezeichneten gekrümmten Elektroden schließt auch mit ein, 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, referred to as virtual, also implies that the Field lines and the path of generation of primary photoelectrons in the gas gap are only coincident if 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 entscheidend.The middle zone with uniformly high electrical conductivity per unit area is preferred but is not critical.

Diese Zone ist die Scheibe bei der Ausführungsform mit ebener Elektrode und der Streifen bei der Ausführungsform 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 disk in the embodiment with planar electrode and the strip in the Embodiment with a cylindrical electrode. The problem with the oblique path of the X-rays is extremely little or nonexistent in the central zone. This zone higher Current conductivity results in a good surface for an electrical conductor connection and also simplifies the Process of making the electrode.

Eine Annäherung an die gewünschte, ideale, konzentrische, kugelförmige Potentialänderung 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 v/erden, 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 treppenstufenförmig der gewünschten idealen Potentialänderung nähert.An approximation to the desired, ideal, concentric, spherical potential change can be achieved by Means can be achieved that are other than the continuous change in the conductivity and / or thickness of the electrodes. For example, a plurality of concentric rings, each of which Has constant current conductivity, used to form an electrode v / earth, the current conductivity of each ring from the center to the edge is selected to a value such that the The change in potential along the radial coordinate becomes the desired ideal change in potential in a step-like manner approaching.

Ein Paar von Elektroden 21', 24', die diese Konstruktion aufweisen, ist in F i g. 8 gezeigt, wobei die Elemente entsprechend denen nach F i g. 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—51 besteht aus einem Material niedriger Stromleitfähigkeit, wie bei der Ausführungsform nach Fig.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 F i g. 8 gezeigten Ausführungsform sind der besseren Übersicht wegen nur sechs Ringe gezeigt Eine typische Abbildungskammer kann jedoch 15 Ringe verwenden, deren jeder eine Breite von 1,25 cm besitztA pair of electrodes 21 ', 24' having this construction are shown in FIG. 8, the elements corresponding to those according to FIG. 5 have the same reference numerals. In the electrode 24 'a plurality of concentric rings 40-45 are arranged around the conductive center 25 to the conductive edge 28. A similar construction is provided for the electrode 21' with concentric rings 46-51 . Each of the rings 40-51 is made of a low electrical conductivity material as used in the embodiment of Figure 5. Each ring has a uniform electrical conductivity, but the electrical conductivity varies from ring to ring and approaches the desired relationship discussed above. In the case of the in FIG. 8-8, only six rings are shown for clarity. However, a typical imaging chamber may use 15 rings, each 1.25 cm wide

Die Näherungskonfiguration nach F i g. 8 ist geeignet zur Verwendung bei der zylindrischen Elektrodenkonfiguration nach F i g. 7, und eine entsprechende Anordnung ist in Fig.9 gezeigt. Bei der Elektrode 21' nach F i g. 9 sind Streifen 46'—51' zwischen der Mitte 30' und den Rändern 29' vorgesehen. Jeder der Streifen 46' bis 51' besitzt konstante Stromleitfähigkeit wobei die Stromleitfähigkeit benachbarter Streifen se gewählt ist daß eine treppenstufenförmige Annäherung an die gewünschte, ideale Potentialänderung erzielt wird.The approximate configuration according to 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 30' and the edges 29 '. Each of the strips 46 ' to 51' has a constant electrical conductivity, the electrical 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 Fig. 10 dargestellt wobei die Elemente entsprechend denen nach Fi g. 5 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die dieelektrische Ausführungsform ist auch auf die zylindrische Konfiguration nach F i g. 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 is achieved by using metal electrodes, typically aluminum or beryllium, with dielectric plates of uniform thickness on each electrode surface, each plate containing at least two different dielectric materials. One such configuration shown in Fig. 10, the elements corresponding to those according to Fi g. 5 are provided with the same reference numerals. The dielectric embodiment is also applicable to the cylindrical configuration of FIG. 7 applicable. A dielectric plate 60 is received on electrode 24a and another dielectric plate 61 is received on electrode 21a.

Die gewünschte Änderung des elektrostatischen Potentials längs der Grenzflächen Si und S2 des Gasspaltes kann durch die Verwendung der zusammengesetzten dielektrischen Platten 60, 61 zwischen denThe desired change in the electrostatic potential along the interfaces Si and S 2 of the gas gap can be achieved by using the composite dielectric plates 60, 61 between the

ebenen Elektroden 24a, 21a und den Oberflächen Si, S2 des Gasspaltes erreicht werden. Die dielektrische Platte besteht aus einem Paar von dielektrischen Einsätzen 60a, 606 veränderlicher Dicke und gleichförmiger, aber ungleicher Dielektrizitätskonstanten ei, ^2. Die dielektrische Platte 61 besteht in ähnlicher Weise aus einem Paar dielektrischer Einsätze 61a, %\b veränderlicher Dicke und gleichförmiger, aber ungleicher Dielektrizitätskonstanten β2, &Ϊ. flat electrodes 24a, 21a and the surfaces Si, S 2 of the gas gap can be achieved. The dielectric plate consists of a pair of dielectric inserts 60a, 606 of variable thickness and uniform but unequal dielectric constants ei, ^ 2 . The dielectric plate 61 is similarly composed of a pair of dielectric inserts 61a, % \ b of variable thickness and uniform but unequal dielectric constant β2, & Ϊ.

Die Dielektrizitätskonstanten ei, e\ und C2, ei sind so gewählt, daß die gewünschten elektrostatischen Potentiale an den Oberflächen S1 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 f2 + fe' = 7^ zwischen der Oberfläche Si und der Elektrode 21a. Die dielektrische Piatte 60 besitzt eine Dicke T\ mit Schichten 6öa, 6öü einer Dicke t\, t\. Die dielektrische Platte besitzt eine Dicke T2 mit Schichten 61a, 616 der Dicke t2, t2'. Die individuellen Dicken ti, t\ und f2, ti sind Funktionen von Λ und r2, derart, daß das gewünschte Potential bei Si und S2 realisiert ist. Die Begrenzungen bi und fc zwischen den dielektrischen Schichten sind nicht eben, sondern sind durch die gewünschten Potentialverteilungen bestimmtThe dielectric constants ei, e \ and C2, ei are chosen so that the desired electrostatic potentials are realized at the surfaces S 1 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 f 2 + fe' = 7 ^ between the surface Si and the electrode 21a. The dielectric plate 60 has a thickness T \ with layers 6öa, 6öü of a thickness t \, t \. The dielectric plate has a thickness T 2 with layers 61a, 616 of thickness t 2 , t 2 '. The individual thicknesses ti, t \ and f 2 , ti are functions of Λ and r 2 such that the desired potential is realized for Si and S 2. The boundaries bi and fc between the dielectric layers are not flat, but are determined by the desired potential distributions

Die exakte Form der Begrenzungen b\ und hi oder einfacher die exakten funktionellen Abhängigkeiten fi (i\) und h (r2) der Dicke der dielektrischen Schichten 60a, 61a wie auch die Gesamtdicken T\ und T2 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 Ausführungsform einer inneren Schicht (d. h. benachbart der Elektrode) verhältnismäßig höherer Dielektrizitätskonstante ei maximaler Dicke fi (0) in der Mitte, die bis zu einer minimalen Dicke fi (pi max) am Rand des Betrachtungsteldes abnimmt, und einer äußeren Schicht komplementärer Dicke ti' (derart, daß ti + ti — Ti) und niedrigerer Dielektrizitätskonstante ei' < ei. Der Aufbau zwischen der Elektrode 21a und der Oberfläche S2 wäre ähnlich. Änderungen dieses Aufbaus sind möglich, insbesondere durch Umkehrung der inneren und äußeren dielektrischen Schichten.The exact shape of the boundaries b \ and hi or, more simply, the exact functional dependencies fi (i \) and h (r 2 ) of the thickness of the dielectric layers 60a, 61a as well as the total thicknesses T \ and T 2 can be obtained by numerical calculation ( Resolution according to the limits that give the desired solution to the La Place equation). Qualitatively, however, each composite dielectric plate consists in one embodiment of an inner layer (i.e. adjacent to the electrode) of a relatively higher dielectric constant ei maximum thickness fi (0) in the middle, which decreases to a minimum thickness fi (pi max) at the edge of the viewing area, and an outer layer of complementary thickness ti ' (such that ti + ti - Ti) and lower dielectric constant ei'<ei. The structure between the electrode 21a and the surface S 2 would be similar. Changes to this structure are possible, in particular by reversing the inner and outer dielectric layers.

Andererseits kann die gewünschte Potentialänderung 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 erzeugt wird, durch statische Polarisationsladung ersetzt wird. Die dielektrische Ausführungsform weist einen Nachteil insofern auf, als die Dicke des Dielektrikums, das in den meisten Anwendungsfällen erforderlich ist, groß sein muß, daß ein ziemlich hohes Gegenfeld als die gesammelte Ladung aufgrund des Bildaufbaus aufgebaut wird. Auch ist die Steuerung der Dielektrizitätskonstanten in heutzutage zur Verfügung stehendem Material erheblich schwieriger als die Steuerung der Stromleitfähigkeit.On the other hand, the desired change in potential can be achieved with the help of a single layer in the dielectric Plate can be achieved with a variable dielectric constant. The operation of the embodiment with the dielectric plates is similar to that in the embodiment with the electrodes inferior Conductivity, with the exception that the effective surface charge flowing through the conductor in the conductor Electricity generated is replaced by static polarization charge. The dielectric embodiment has a disadvantage in that the thickness of the dielectric, which is the case in most applications is required, must be large, that a fairly high opposing field than the collected charge due to the Image build-up. Also, dielectric constant control is available in these days standing material considerably more difficult than controlling the electrical conductivity.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Bildkammer für eine radiographische Einrichtung mit einem für Röntgenstrahlen undurchlässigen Gas zwischen zwei im Abstand zueinander angeordneten Elektroden, die an eine gemeinsame Speisequelle gelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisequelle (32) an die Mitte der ersten Elektrode (24, 24') und an entgegengesetzte Ränder der zweiten Elektrode (21, 2V) angeschlossen ist, und daß ein Widerstand (31) zwischen entgegengesetzte Ränder der ersten Elektrode (24) und die Mitte der zweiten Elektrode (21,21') gelegt ist, derart, daß die Stromleitfähigkeit pro Flächeneinheit einer jeden Elektrode sich von einer mittleren Zone zu den Rändern so verändert, daß das elektrostatische Potential an den Spaltflächen der Elektroden dem elektrostatischen Potential für konzentrische kugelförmige Metallelektroden entspricht 1. Image chamber for a radiographic device with a gas impermeable to X-rays between two electrodes which are arranged at a distance from one another and are connected to a common supply source, characterized in that the supply source (32) is connected to the center of the first electrode (24, 24 ') and is connected to opposite edges of the second electrode (21, 2V) , and that a resistor (31) is placed between opposite edges of the first electrode (24) and the center of the second electrode (21,21 '), such that the Current conductivity per unit area of each electrode changes from a central zone to the edges so that the electrostatic potential at the gap surfaces of the electrodes corresponds to the electrostatic potential for concentric spherical metal electrodes 2. Bildkammer nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatischen Potentiale Φ\ und Φ2 an den Spaltflächen der Elektroden betragen2. Image chamber according to claim I 1, characterized in that the electrostatic potentials Φ \ and Φ 2 at the gap surfaces of the electrodes
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