DE2451382A1

DE2451382A1 - Aufnahmeroehre

Info

Publication number: DE2451382A1
Application number: DE19742451382
Authority: DE
Inventors: Gordon Peter Davis
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1974-10-21
Filing date: 1974-10-26
Publication date: 1975-05-28
Also published as: US4117366A; GB1490695A

Description

EIKEN-B-ERG S: BRÜMMERSTEDT

PATENTANWÄLTE IN HANNOVER

EMI LIMITED 100/450

Aufnahme r öhre

Die Erfindung "betrifft eine Mehrkanal-Aufnahmeröhre ' mit einer evakuierten Hülle, die ein Fenster enthält, durch das Strahlung zu einem Schirm (Target) gelangen kann. !

Derartige Aufnahmeröhren in Form τοη Fotoverviel-. j fachern sind "beispielsweise für Strahlungsdetektorvorrichtungen geeignet, die in Geräten verwendet werden, mit denen ein zu untersuchender Körper "bestrahlt und die vom Körper durchgelasse-j

ne Strahlung-überwacht wird. Die auf unterschiedlichen Wegen j

ι durch den Körper verlaufenden Strahlen werden korreliert und j verarbeitet, um eine Ermittlung der Absorptions- (oder Durch- j lässigkeits-) Koeffizienten der Elemente einer im Körper ange-j nommenen zweidimensionalen Matrix zu ermöglichen. Ein solches j Gerät ist beispielsweise in der GB-PS 1 283 915 beschrieben. !

Zur Peststellung der Strahlung, die gleichzeitig auf
verschiedenen Wegen den Körper durchdringt, wurde bisher die
Verwendung mehrerer Szintillationskristalle vorgeschlagen, die
jeweils mit. einer Potovervielfacherröhre gekoppelt werden. Hier

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bei wird zwangsläufig eine große Zahl von kleinen Fotovervielfacherröhren benötigt^ was einerseits teuer ist und auch zu
physikalischen Schwierigkeiten führt, weil die Röhren engbenachbart und Seite an Seite angeordnet werden müssen.

Wegen dieser Schwierigkeiten besteht der Wunsch nach
Verwendung einer einzigen Mehrkanal-Bildaufnahmeröhre. Es wäre : zwar denkbar, einen einzigen Fotovervielfacher zum Empfang der
Szintillation von mehreren Szintillatorkristallen zu verwenden ;

- wobei jedem Kristall ein Kanal des Fotovervielfacher zuzu~ ■ ordnen wäre. Bei einer solchen Anordnung ergaben sich jedoch ■ weitere Schwierigkeiten aufgrund der Tatsache, daß eine Mehr- ! kanalröhre größere Abmessungen besitzt und durch das Vakuum ', erhebliche Kräfte auftreten, so daß das Fenster eine beträchtliehe Dicke aufweisen muß, um die erforderliche Festigkeit zu
erzielen. Da die in den Szintillatorkristallen erzeugte Lichtenergie zur Strahlung in allen Richtungen neigt, kann zwischen ; benachbarten Kanälen der Röhre ein Übersprechen auftreten, das j

durch eine dicke Scheibe noch begünstigt wird. I

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer
Mehrkanal-Aufnahmeröhre das Übersprechen zu vermindern. j

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch/

gelöst, daß das Fenster massiv ist und in Richtung seiner Dicke |

verlaufende Bereiche aufweist, die das Fenster in Zonen unter- i

teilen, die jeweils einem Kanal der Röhre zugeordnet sind und · verhindern, daß eine auf eine Zone des Fensters, die einem
Kanal zugeordnet ist, auftreffende Strahlung zu einer einem

anderen Kanal zugeordneten Zone des Schirms gelangt. ^:

Vorzugsweise ist die Bildaufnahmeröhre Teil einer
Strahlungsdetektorvorrichtung, die mehrere Szintillatoren ent- j

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hält, wobei das von den Szintillatoren ausgesandte Licht jeweils durch die im Fenster angeordneten Hindernisse auf einen Kanal beschränkt wird.

Vorzugsweise wird das .Hindernis durch reflektierende Metallstreifen gebildet, die in in das Fenster eingeschnittene Schlitze eingesetzt werden, wobei die Schlitze vergossen werden und nur so tief sind, daß eine ausreichende Dicke des Fensters verbleibt, um dem Druckunterschied der evakuierten Röhre stand zu halten..

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellungvon drei benachbarten Szintillatorkristallen und einem Teil einer Fotovervielfacherröhre zur Yeranschaulichung des Übersprechprob-

lems und |

Fig. 2 in gleicher Darstellung wie in Fig. 1 ein Teil von zwei verschiedenen Ausführungsformen von Fotovervielfachern in einer Anordnung zur Feststellung von Strahlung, die von getrennten Quellen ausgeht.

Gemäß Fig. 1 trifft Strahlung, beispielsweise Röntgen-] strahlung, die durch Pfeile 1 angedeutet ist, auf eine Bank von ! Szintillatorkristallen, von denen nur die drei Kristalle 2, 3 I und 4 dargestellt sind. Die Szintillatorkristalle können von j üblichem Aufbau sein,

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Ein dargestellter Teil 5 einer Mehrkanal-Fotoverviel- ;

facherröhre enthält ein Eintrittsfenster 6, eine auf der ittne- ; ; ren Oberfläche des Fensters 6 aufgebrachte oder anderweitig an-

^! geordnete Fotokathode 7 und Kanaltrennraittel 8. Ein geeigneter ;

Fotovervielfacher ist in der DT-Patentanmeldung P 24 07 424.6 ■ ι

beschrieben. I

: Typische Szintillationen sind in den Kristallen 3 und !

4 durch Kreuze 9 und 10 kenntlich gemacht, und es ist zu er- I

kennen, daß in beiden Fällen vom Kristall ausgestrahltes Licht ■

■ unter mehrfacher Reflexion auf einem Weg 9¹ bzw. 10' verläuft, i

: der aus dem jeweiligen Kristall unter einem solchen Winkel" aus- j

ι tritt, das er unter Berücksichtigung der Dicke des Fensters 6 {

in den benachbarten Kanal des Fotovervielfacher läuft. !Dieses '

Phänomen wird hier als Übersprechen bezeichnet, da es dazu \

führt, daß zu einem Kanal gehörende Information die Information i

in einem benachbarten Kanal verunreinigt. <

Es ist natürlich erwünscht, das Übersprechen zu ver- j mindern, jedoch sind zwei.andere Faktoren relevant. Diese Fak- j toren sind die minimal erforderliche Dicke des Fensters, um dem

Druckunterschied zwischen Innenraum der Röhre und äußerer Um- ; gebung standhalten zu können, und der Abstand zwischen den Lichtquellen (z.B. den Szintillationskristallen) und der Fotokathode.! Außerdem werden die Kanaltrennmittel 8 im Betrieb gegenüber der ! Fotokathode 7 auf einem anderen Potential gehalten, so daß j zwischen ihnen und der Fotokathode ein Zwischenraum verbleiben j muß. '

Gemäß Fig. 2a sind im Glasfenster 6, dessen Rückseite j mit der Fotokathode 71 versehen ist, Metalleinsätze 11 vorge- j sehen. Vorzugsweise wird jede Grenzfläche zwischen Glas und j Metall optisch reflektierend ausgebildet, so daß Licht von einer,

durch, ein Kreuz 12 angedeuteten Szintillation im Kristall 3, das dein Weg 13 folgt und "bei fehlen der Metalleinsätze 11 in den falschen Kanal des Fotovervielfachers 51 geleitet würde, nicht nur daran gehindert wird, in diesen falschen Kanal zu gelangen, J sondern zurück in den richtigen Kanal geführt wird. Diese Maß- j nähme vermindert daher nicht nur das Übersprechen, sondern erhöht auch das Nutzsignal in jedem Kanal.

Das Fenster 61 mit den Einsätzen 11 kann in-der Weise hergestellt werden, daß eine mehrschichtige Sandwich-Anordnung aus Glas und Metall oder einer Metallegierung gebildet wird, wobei alle Werkstoffe einen etwa gleichen thermischen Ausdehnungs-j koeffizienten aufweisen. Beispielsweise können das unter dem Handelsnamen "Kodial" bekannte Glas und die-unter dem Handelsnamen "HiIo-K" bekannteMetallegierung verwendet werden, wobei die Legierung vorzugsweise mit Siliziuranitrid beschichtet werden sollte, um Oxydbildung zu verhindern. Abwechselnde Schichten aus Glas.und Streifen aus beschichteter Legierung werden aneinander gepackt, bis die erforderliche Dicke erreicht ist, und der so gebildete Stapel wird dann Druck und Hitze ausgesetzt, um das Glas und die Legierung zu einem einheitlichen Gebilde zu verschmelzen. Vorzugsweise wird die Erhitzung unter Vakuum vorgenommen, um den Einschluß von Luft beim VerschmelzungsEhprozeß zu verhindern. Erforderlichenfalls kann eine Glasschicht! an der Unterseite des Fensters 61 angebracht werden. Die Glasschichten können an ihren benachbarten Flächen versilbert werden.

Fig. 2b zeigt eine andere Ausführungsform des Fensters.! In ein Glasstück 62, das groß genug ist, um.das gesamte Fenster zu bilden, sind Schlitze 14 eingeschnitten, die parallele Strei-j fen bilden, von denen jeweils einer einem Kanal zugeordnet ist, und die mit den Ausnehmungen fluchten, die durch die Kanaltrennmittel 81 gebildet werden. Die Schlitze können mit einer ·.

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Diamantsäge eingeschnitten werden«, Jeder Schlitz bildet zwei
tJrenzf lachen 15 "bzw«, 16.mit dem "benachbarten Glas. Die Schlitze
sind so angeordnet, daß sie ein Hindernis für Licht "bilden, das

zu Übersprechen führen könnte» Es kann daher in jeden Schlitz i

' ein Metallstreifen (nicht dargestellt) eingefügt und der Schlitz^: dann mit einem Eunstharzkleber vergossen werden, um die ursprüng-

: liehe mechanische Steifigkeit des Fensters wieder herzustellen. ;

^; Die Metallstreifen können poliert oder versilbert werden, so daß,

'■- sie an jeder Grenzfläche eine reflektierende Schicht bilden. j

Fig. 2b zeigt, daß das durch die Schlitze 14 gebildete Hinder- j

; nis ebenfalls das Übersprechen im Eens.ter beseitigt. Nur das j

unter den Schlitzen verbleibende Glas₉ das erforderlich ist, um ;

dem Druckunterschied zwischen Innenvakuum und Außenatmosphäre :

standzuhalten, könnte ein Übersprechen ermöglichen. Da jedoch ,

das Fenster dick ist (etwa 6 bis 10 ram) ist die Übersprechöff- !

nung sehr klein. ;

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. So braucht' beispielsweise das ; Glasfenster nicht mit Metalleinsätzen versehen zu werden,
sondern stattdessen kann es aus zahlreichen Linsen gebildet ; werden, wobei jedem Kanal eine Linse zugeordnet wird. ;

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche :

(1.JMehrkanal-Aufnahmeröhre mit einer evakuierten Hülle, die ·

ein Fenster enthält, durch das Strahlung zu einem Schirm j

gelangen kann, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (6) j

massiv ist und in-Richtung seiner Dicke verlaufende Bereiche j

aufweist, die das Fenster in Zonen unterteilen, die jeweils ;

einem Kanal der Röhre zugeordnet sind und verhindern, daß eine \

auf eine Zone des Fensters, die einem Kanal zugeordnet ist, j auftreffende Strahlung zu einer einem anderen Kanal zugeordneten!

Zone des Schirm (7, 71, 72) gelangt. j
2. Aufnahmeröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bereiche ein Hindernis für sichtbares Licht im Fenster (6)
"bilden.
3. Aufnahmeröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Hindernis in in Richtung der Dicke des Fensters (6) verlaufenden Schlitzen (14) gebildet wird, die von dem Teil des
Fensters abgekehrt sind, auf dem der Druck der evakuierten
Röhre lastet.
4. Aufnahmeröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet« daß |

die Schlitze (14) in das Fenster (6) eingeschnitten sind. ι
5. Aufnahmeröhre nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,{

daß an den Trennflächen (15, 16) zwischen den Schlitzen (14)
und dem Fenster (6) Reflektoren angebracht sind.

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6. Aufnahmeröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektoren aus einer metallischen Schicht bestehen.
7. Aufnahmeröhre nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (14) vergossen sind.

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8. Aufnahmeröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mit den Hindernissen versehene Fenster (6) durch eine Sandwich-Anordnung aus abwechselnden Schichten aus lichtdurchlässigem und lichtundurchlässigem Mate- j rial gebildet wird, die in Richtung der Lichtstrahlung ver- j laufen. I
9. Aufnahmeröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (6) außer den Sandwich-Schichten eine weitere j Schicht aus lichtdurchlässigem Material enthält, die sich quer über alle Schichten auf der der Röhre zugekehrten Seite des Fensters (6) erstreckt.
10. Aufnahmeröhre nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet JI daß die Sandwich-Schichten aus Glas und einer Metallegierung j mit etwa gleichem thermischem Ausdehnungskoeffizienten bestehen, j
11. Aufnahmeröhre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten mit Siliziumnitrid beschichtet sind.
12. Aufnahmeröhre nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtundurchlässige Material eine metallische, reflektierende Schicht ist.
13. Aufnahmeröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teil des Fensters eine Linse zur Konzentration der einfallenden Lichtstrahlung aufweist.

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14. Aufnahmeröhre nach, einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieae Teil einer Strahlungsdetektorvorrichtung ist.
15. Aufnahmeröhre nach Anspruch. 14, dadurch gekennzeichnet« daß die Strahlungsdetektorvorrichtung mehrere Szintillatoren (2, 3, 4) enthält, wobei das von den Szintillatoren ausgesendete Höht jeweils durch die im Fenster angeordneten Hindernisse auf einen Kanal "beschränkt wird.

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