DE2434557A1

DE2434557A1 - Bildkammer mit kugelsegmentelektroden

Info

Publication number: DE2434557A1
Application number: DE2434557A
Authority: DE
Inventors: Arthur Lee Morsell
Original assignee: Xonics Inc
Current assignee: Xonics Inc
Priority date: 1973-08-31
Filing date: 1974-07-18
Publication date: 1975-03-13
Also published as: BE817995A; GB1428942A; JPS5055287A; FR2242700A1; NL7410164A; IT1018976B; CA1035828A; US3828192A; FR2242700B1

Description

Unser Zeichen
Our Ref.

2/p 7884

Xonics, Inc. 6849 Hayvenhurst Avenue, Van Nuys, Calif.91406, -USA

Bildkammer mit Kugelsegmentelektroden

Zusammenfassung s

Gegenstand der Erfindung ist eine Abbildungskammer für eine Eöntgenanordnung mit im Abstand voneinander angeordneten kugelförmigen Elektroden, die einen Gasspalt dazwischen ausbilden, ferner eine Vorrichtung zur Befestigung der Aufnahmeplatte und zu deren Streckung in eine kugelförmige Gestalt gegen eine der Elektroden» Ferner sind Klemmstreifen um eine Elektrode herum angeordnet und gegen die andere Elektrode federvorgespannt, wobei die andere Elektrode auf die erste Elektrode zu verschiebbar ist, um die Aufnahmeplatte an den Klemmstreifen festzuhalten und dann die Klemmstreifen gegen die Federbelastung zu verschieben, um die festgehaltene Aufnahmeplatte zu strecken.

Die Erfindung bezieht sich auf die Elektronenradiographie und insbesondere auf eine neuartige und verbesserte Bildkammer. Bei

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Konto: Bayerische Vereinsbank (BLZ 75020073) Nr. 5 804248 Postscheckkonto München 893 69 - 801

Gerichtsstand Regensburg

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der Elektronenradiographie und Ionographie wird ein für Röntgenstrahlen undurchlässiges Gas zwischen zwei Elektroden in einer Bildkammer verwendet, damit ein photoelektrischer Strom innerhalb der Kammer erzeugt wird, der an einer dieelektrischen Aufnahmeplatte gesammelt wird, welche auf der einen oder anderen der Elektroden angeordnet ist, so daß ein latentes elektrostatisches Bild entsteht. Das latente Bild wird dann nach der Xerographietechnik sichtbar gemacht.

Eine Röntgenstrahl quelle wird zur Erzeugung von primären Photoelektronen in einem Gas im Spalt zwischen den Elektroden der Bildkammer verwendet, das Gas weist dabei einen erhöhten Druck auf, z.B. in der Größenordnung von 10 bis 20 Atmosphären. Der wesentliche Auflöstmgsverlust in den Bildern, die durch herkömmliche elektronenradiographische Einrichtungen erzeugt werden, ergibt sich aus der Tatsache, daß die Röntgenstrahlen, die in die planare Bildkammer eintreten, zum elektrischen Feld im Gasspalt nur an einer Stelle parallel verlaufen (der Bildmitte, wenn die Röntgenstrahlquelle direkt über der Mitte der Bildkammer angeordnet ist). Der Winkel zwischen den eintretenden Röntgenstrahlen und dem elektrischen Feld kann an den Rändern des Bildes verhältnismäßig groß sein, was dazu führt, daß Elektronen oder Ionen, die in dem Gasspalt längs eines definierten Strahles auftreten, streuen, wenn sie zu der Aufnahmefläche längs der elektrischen Feldlinien wandern. Dieses Problem ist in Patent ... (Patentanmeldung P 23 65 189.0) erörtert. Auf diesen älteren Vorschlag wird zur weiteren Erörterung des Problems und zur Beschreibung einer Lösung, bei der eine komplexe Elektrodenkonstruktion verwendet wird, die ein kugelförmiges elektrisches Feld in einem planaren Gasspalt ergibt, Bezug genommen. Die Höhe des Auflösungsverlustes kann dadurch verringert werden, daß die Spaltdicke verkleinert wird, es tritt jedoch zusätzlich ein Verlust in der Quantenausbeute im Betrieb auf, der unerwünscht ist.

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Die herkömmliche Bildkammer hat ebene oder zylindrische Elektroden, weil die Aufnahmeplatte auf einer der Elektroden während der Belichtung befestigt sein muß. Vorliegende Erfindung sieht kugelförmige Elektroden in der Bidkammer vor sowie eine Anordnung zur Befestigung der normalerweise ebenen Aufnahmeplatte auf einer Elektrode. Das kugelförmige Elektrodensystem beseitigt den Auflösungsverlust, der in dem planaren Elektrodensystem auftritt, während gleichzeitig die Verwendung größerer Gasspalte mit höherer Quantenausbeute erzielt wird. Das System nach vorliegender Erfindung weist auch mechanische Vorteile auf. Es ist eine konkave, kugelförmige Gestalt zweckmäßig und praktisch für die Oberseite der Bildkammer, durch die die Röntgenstrahlen treten. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Bidkammer für eine Tischmddellkassette kann die Oberseite der Kammer einen Krümmungsradius haben, der gleich dem Abstand von Bild zu Quelle (z.B. ein Meter) beträgt, und die Innenfläche dieser Oberseite kann als eine der kugelförmigen Elektroden verwendet werden.

Ziel der Erfindung ist es somit, eine neue und verbesserte Bildkammer für elektronenradiographische Anordnungen vorzusehen, bei der die Nachteile bekannter Bildkammern, z.B. in Hinblick auf den Auflösungsverlust, nicht mehr auftreten.

Gemäß der Erfindung wird eine Bildkammer für eine Eöntgenanordnung vorgeschlagen, bei der erste und zweite Elektroden die Form von Kugelsegmenten aufweisen, bei der eine Vorrichtung zur Befestigung der Elektroden in einem Spalt vorgesehen ist, derart, daß eine Röntgenstrahlquelle im Kugelmittelpunkt der Elektroden angeordnet ist, bei der eine Vorrichtung eine Aufnahmeplatte für geladene Partikel in den Spalt an einer der Elektroden hält, und bei der Mittel vorgesehen sind, um ein Gas unter Druck im Spalt zu halten.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Uhteransprüche.

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Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht einer elektronenradiographischen Anordnung mit einer bevorzugten Ausführungsform der Bildkammer nach vorliegender Erfindung,

Figur 2 eine Aufsicht auf die Bildkammer nach Figur 1,

Figur 3 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie 3-3 der Figur 2,

Figur 4 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie 4—4 der Figur 2, wobei die Bildkammer in der geöffneten Stellung gezeigt ist,

Figur 5 eine Ansicht ähnlich der nach Figur 4, bei der die Bildkammer in der geschlossenen Stellung gezeigt ist,

Figur 6 eine vergrößerte Schnittansicht längs der Linie 6-6 der Figur 2 und

Figur 7 eine Schnittansicht längs der Linie 7-7 der Figur 6.

Die Anordnung nach Figur 1 weist eine Böntgenquelle 10 und eine Bildkammer oder Kassette 11 mit einem Objekt 12^f clas mit Röntgenstrahlen durchstrahlt werden soll und das über der Bildkammer angeordnet ist. Die Bildkammer besitzt ein oberes Gehäuseteil 14, das eine Elektrode 15 aufnimmt, und ein unteres Gehäuseteil 16, das eine weitere Elektrode 17 aufnimmt, sowie eine Isolierplatte 18 dazwischen. Die dielektrische Aufnahmeplatte 20 ist an der Elektrode 15 angeordnet. Ein elektrisches Feld wird im Spalt 21 zwischen den Elektroden mit Hilfe einer Energiequelle 22 aufgebaut, die über die Leitung 23 mit der Elektrode 15 und über die Leitung 24 und die Durchführung durch den Isolator 25 mit

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der Elektrode 17 verbunden ist.Über die Leitung 26 wird Gas unter Druck dem Spalt 21 zugeführt.

Die Anordnung nach Figur 1 wird in der üblichen Weise betätigt, so daß das gewünschte Bild erzeugt wird, und vorliegende Erfindung ist auf die Elektrodenkonfiguration und auf eine Vorrichtung zur Halterung der Aufnahmeplatte an einer Elektrode gerichtet.

Die Elektroden 15 und 17 v/eisen gleichförmig im Abstand angeordnete kugelförmige Oberflächen am Spalt 21 auf, wobei der Mittelpunkt mit der Röntgenstrahlquelle bei 10 zusammenfällt. Mit einer derartigen Konfiguration ist das elektrische Feld im Spalt überall gegen die Röntgenstrahlquelle gerichtet, und die Ionen und Elektronen, die in dem Gasspalt vorhanden sind, bewegen sich entlang Pfaden, die mit den Strahlen aus der Röntgenstrahlquelle zusammenfallen.

Die Bildkammer 11 kann in einem Tisch 30 befestigt sein, wobei der Abschlußrand des oberen Gehäuseteiles 14 auf einem Vorsprung 31 des !Tisches aufliegt.

Die Bildkammer weist eine Vorrichtung auf, um das untere Gehäuseteil 16 auf das obere Gehäuseteil 14 zu und von diesem weg zwischen geöffneten und geschlossenen Stellungen zu bewegen. In der Offenstellung kann eine belichtete Aufnahmeplatte entfernt und die neue Aufnahmeplatte eingesetzt werden. In der Geschlossenstellung ist die Bildkammer zur Belichtung durch Röntgenstrahlen bereit. Eine bevorzugte Anordnung zum öffnen und Schließen der Kammer ist im einzelnen in den Figuren 3 bis 7 gezeigt.

Vier Schrauben 35 sind in das obere Gehäuseteil 14 eingeschraubt und mit Keilen 36 festgelegt. Eine Schraubenmutter 37 ist auf jede der Schrauben 35 aufgeschraubt; ein Drucklager 38 ist beispielsweise um die Schraube zwischen der Schraubenmutter und dem

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unteren Gehäuseteil 16 angeordnet. Mit jeder Schraubenmutter ist ein Kettenrad 39 "befestigt.

Vier Wellen 42 sind in dem unteren Gehäuseteil 16 auf Lagern 43 aufgenommen, die durch Bunde 44 festgelegt werden, wobei Drucklager 45 zwischen den Wellen 42 und dem unteren Gehäuseteil 16 vorgesehen sind. Jede Welle 42 besitzt ein mit Schraubgewinde versehnes oberes Teil 47, das mit einer zugehörigen Öffnung 48 im oberen Gehäuseteil 14 in Eingriff steht. Ein Filzöler 49 kann auf dem oberen Gehäuseteil 14 um jedes der mit Schraubgewinde versehenen Teile : 47 angeordnet sein. Ein Kettenrad 50 wird auf dem unteren Ende einer jeden Welle 42 aufgenommen.

Ein Antriebskettenrad 53 ist auf einer Welle 54· befestigt, die im unteren Gehäuseteil 16 aufgenommen ist. Eine Antriebskette 55 steht in Eingriff mit den Kettenrädern 39 » 50, dem Antriebskettenrad 53 und gegebenenfalls zusätzlichen Leerlaufkettenrädern. Ein Antriebsmotor 56 ist auf dem unteren Gehäuseteil 16 befestigt und steht mit der Welle 54 über einen Riemen 57» eine Rolle 58, eine Schlupfkupplung 59 und einen Sperrmechanismus 60 in Verbindung. Die Bildkammer wird aus der Offenstellung nach den Fig. 3 und 4 in die Geschlossenstellung nach den Figuren 5 "bis 7 6^e~ bracht, indem der Motor 56 eingeschaltet wird, der die Kette 55 antreibt. Die Muttern 42 werden auf den Schrauben 47 gedreht und heben das untere Gehäuseteil 16 an. Wenn das Bauteil 16 sich nach oben in eine Zwischenstellung bewegt, treten die sich drehenden Schrauben 47 in die mit Schraubgewinde versehenen Öffnungen 48 ein. Das untere Bauteil 16 setzt seine nach aufwärts gerichtete Bewegung fort, bis die Kammer geschlossen ist, wobei die acht Schrauben eine starke Klemmkraft um den Umfang der Kammer ergßbeo. Ist die Kammer geschlossen, schlupft die Kupplung 59» und verhindert, daß der Mechanismus beschädigt wird, bis der Antriebsmotor abgeschaltet wird. Der Sperrmechanismus 60 ergibt eine Verriegelung, um die Kammer geschlossen zu halten, nach-dem der An-

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triebsmotor abgeschaltet ist. Die Kammer wird dadurch geöffnet, daß der Sperrmechanismus freigegeben worden ist und daß der Motor 56 in der entgegengesetzten Richtung betrieben wird.

Die Bildkammer nach der Erfindung weist eine Vorrichtung zum Festklemmen oder Festhalten der Aufnahmeplatte gegen eine der Elektroden, im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Elektrode 155 auf, wenn die Kammer geschlossen ist. Bei der bevorzugten, dargestellten Ausführungsform ist ein Rahmen um die Elektrode 17 vorgesehen, der in typischer Weise die Form einer nach oben stehenden Leiste 63 auf dem unteren Gehäusebauteil 16 hat. Die Leiste 63 hat den Umriß des Randes der anderen Elektrode 15, und eine Dichtung 64- wird in einer Nut der oberen Fläche der Leiste aufgenommen.

Um die Elektrode 15 herum ist ein weiterer Rahmen vorgesehen; er weist bei der bevorzugten Ausführungsform nach vorliegender Erfindung vier Klemmstreifen 66, 67, 68, 69 längs der vier Seiten der rechteckförmigen Elektrode auf. Jeder Klemmstreifen besitzt eine Lippe 72, die sich auf einen Punkt zu verjüngt und mit dem Umriß der entsprechenden Kante der Elektrode 15 konform ist. Jeder Klemmstreifen wird auf einer Vielzahl von Federmechanismen 7^- aufgenommen. Jeder dieser Federmechanismen 74-besitzt eine Schraube 75, die in dem oberen Gehäuseteil 14- befestigt ist, eine Hülse 76, die über der Schraube angeordnet ist, und eine Feder 77, <üe um die Hülse in einer Öffnung im oberen Bauteil 14- angeordnet ist. Die Feder 77 kommt in Eingriff mit einem Flansch 78 des Klemmstreifens und drückt den Klemmstreifen nach abwärts gegen den Kopf der Schraube 75 in die in Figur 4- gezeigte Stellung.

Eine Aufnahmeplatte 80, insbesondere eine zu Beginn ebene Platte

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aus einem dielektrischen Kunststoff, z.B. Mylar oder Lexan ist in die offene Bildkammer eingesetzt und ruht auf der Leiste 63. Der Motor 56 wird dann angeschaltet und treibt das untere Gehäusebauteil 16 nach oben in Eingriff mit dem oberen Gehäuseteil 14. Wenn das untere Bauteil sich nach oben bewegt, kommt die Abdichtung 64 zu Beginn in Eingriff mit der unteren Seite der Lippen 72 der Klemmstreifen, wobei die Aufnahmeplatte dazwischen angeordnet ist. Wenn das untere Bauteil die nach oben gerichtete Bewegung fortsetzt, wird die Aufnahmeplatte zwischen den Klemmstreifen und der Leiste festgeklemmt oder erfasst. Wenn das untere Bauteil sich weiter nach oben bewegt, werden die !Federn 77 zusammengepreßt und ergeben eine entsprechende nach oben gerichtete Bewegung der Klemmstreifen, wobei die oberen Flächen der Lippen 72 in Eingriff mit der Elektrode 15 gebracht werden, und die Aufnahmeplatte 80 wird fortschreitend in dem Maße gestreckt, wie sie in Kontakt mit der konvexen Oberfläche der Elektrode kommt. Wenn die Kammer geschlossen ist, wird die Aufnahmeplatte in ihrer Stellung festgeklemmt und in eine kugelförmige Gestalt gegen die Elektrode 15 gestreckt, wie in Fig. 5 gezeigt. In den Spalt zwischen den Elektroden wird über die Leitung 26 und den Kanal 82 im Gehäusebauteil 16 Gas eingeführt, die elektrische Energiequelle wird mit den Elektroden verbunden, und die Belichtung mit Röntgenstrahlen durchgeführt. Die Energiequelle wird abgeschaltet, der Kammer-druck reduziert und die Kammer geöffnet, wodurch die Aufnahmeplatte zur nachfolgenden Entwicklung entfernt werden kann. Eine typische Bildkammer kann in der Größenordnung von 35 mal 42, 5cm betragen und bei Verwendung mit einer Eöntgenstrahlquelle, die etwa 100 cm vom Spalt entfernt ist, wird die Aufnahmeplatte weniger als Λ% gestreckt, damit sie konform zu der kugelförmigen Konfiguration ist. Die heutzutage zur Verfugung stehenden Materialien für die Aufnahmeplatte, beispielsweise die oben erwähnten Materialien, sind ausreichend kräftig und elastisch, damit sie eine solche Streckung aushalten, ohne daß sie reißen oder eine permanente Lage einnehmen.

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Venn die Aufnahmeplatte in der offenen Kammer angeordnet ist, ist sie ziemlich gut der gekrümmten Gestalt der Leiste 6J aufgrund der Schwerkraft angepasst, obgleich sie steif genug ist, damit sie von der unteren Elektrode frei ist. Dabei ist die Platte in der Mitte noch eben und kreisförmig zylindrisch in einigem Abstand nach innen von jeder Ecke. Diese Platte behält diese Form bei, bis die Klemmstreifen in Eingriff stehen und die Mitte der Platte die obere Elektrode 15 berührt.

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Claims

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Patentansprüche

/1.JBildkammer für eine Röntgenanordnung, mit einen mit Gas gefüllten Spalt dazwischen ausbildenden Elektroden, und einer mit einer der Elektroden verbundenen dielektrischen Aufnahmevorrichtung für den in der Bildkammer erzeugten fofcoelektrischen Strom,
dadurch gekennzeichnet, daß

die ersten und zweiten Elektroden (17, 15) die Gestalt von kugelförmigen Segmenten aufweisen,

eine Befestigungsvorrichtung (35, 47, 55 57) die Elektroden (17, 15) in dem den Spalt (21) definierenden Abstand hält, derart, daß eine Röntgenquelle (10) im Hittelpunkt der Elektroden (17, 15) angeordnet ist,

eine Haltevorrichtung (63, 66-69) die Aufnahmeplatte (20; 80) für die geladenen Partikel in dem Spalt (21) an der einen Elektrode (15) aufnimmt, und

eine Vorrichtung (63, 64, 72) ein Gas unter Druck im Spalt (21) aufrecht erhält.
2. Bildkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß'die Befestigungsvorrichtung eine Vorrichtung (35; 47; 55-57) zur Bewegung der ersten Elektrode (17) auf die zweite Elektrode (15) und von ihr weg aufweist, und daß die Haltevorrichtung (63, 66-69) einen ersten Rahmen (63), der um die erste Elektrode (17) angeordnet ist, einen zweiten Rahmen (66-69)» der um die zweite Elektrode (15) herum und auf die zweite Elektrode zu und von ihr.weg verschiebbar ist, und eine Federanordnung (74), die den zweiten Rahmen (66-69) von der zweiten Elektrode (15) weghält, aufweist, und daß die ersten und zweiten Rahmen (63, 66-69) die Aufnahmeplatte (20) dazwischen festklemmen, wenn die erste Elektrode (17) gegen die zweite Elektrode (15) bewegt wird, und fdie Aufnahmeplatte (20) in die Form eines Kugelsegmentes gegen die zweite Elektrode (15) gestreckt wird, wenn der zweite Rahmen auf die zweite Elektrode zu entgegen der Druck- 509811/0971

- ¹ - 15. 7. 1974 W/Sch.

• If.

wirkung der Federanordnung (74) verschoben wird.
3.Bildkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebungsvorrichtung eine Vielzahl von Sehraubgewindeelementen (47), einen Antriebsmotor (56) und eine Vorrichtung (50, 55, 57), die den Uotor mit den Schraubgewindeelementen koppelt, aufweist.
4. Bildkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß. die Verschiebevorrichtung eine Vielzahl von Schrauben (35), die mit einer (15) der Elektroden befestigt sind, eine entsprechende Vielzahl von Schraubenmuttern (37), die mit der

. anderen Elektrode (17) drehbar auf einer Schraube befestigt sind, einen Antriebsmotor (56) und eine Vorrichtung (39,55) zur Kopplung des Antriebsmotors mit den Schraubenmuttern aufweist.
5. Bildkammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einer Elektrode (15) befestigte Vorrichtung eine Vielzahl von mit Schraubgewinde versehenen Öffnungen (48) ausbildet, daß eine entsprechende Vielzahl von zweiten Schrauben (47) in der anderen Elektrode (17) drehbar in den öffnungen befestigt äit-d, wenn die erste Elektrode (17) auf cLie zweite Elektrode (15) zu bewegt wird, und daß eine Vorrichtung (39, 50) den Motor (56) mit dem zweiten Schrauben (47) koppelt.
6. Bildkammer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Rahmen (66-69) eine Vielzahl von Klemmstreifen mit Lippen (72) aufweist, die zu den Rändern der zweiten Elektrode (16) konform ausgebildet sind, wobei eine Oberfläche einer Lippe im Eingriff mit der zweiten Elektrode und die entgegengesetzte Oberfläche der Lippe in Eingriff mit der Aufnahmeplatte (80) kommt.

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- l· - 15.7.1974 W/Sch.
7· Bildkammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eahmen eine vorstehende Leiste (63) aufweist, die konform zu den Rändern der zweiten Elektrode (15) verläuft und starr in "bezug auf die erste Elektrode (17) angeordnet ist.
8. Bildkammer nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (63, 64, 7? )? die das Gas im Spalt unter Druck hält, eine Dichtung (64) aufweist, die in der Leiste (63) aufgenommen ist, und in Eingriff mit der Aufnahmeplatte (80) an den Lippen (72) bringbar ist.

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