DE2605965C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Röntgenbildaufnahme­ röhre entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Röntgenbildaufnahmeröhre dieser Art ist z. B. aus der DE-OS 19 07 649 bekannt.

Eine übliche Auftreffplatte solcher Röntgenbildaufnahme­ röhren, die meistens aus Silicium besteht und als "silicon intensified target" ("SIT") bezeichnet wird, arbeitet mit auffallenden Elektronen, die auf Energien von 2,5 bis 10 kV beschleunigt werden, was Verstärkungen der Auftreff­ platte von etwa 1 bis 2000 entspricht. In der Praxis wird die Photokathode der Röntgenbildaufnahme auf einem negati­ ven Potential gehalten und die Photoelektronen treffen auf die Auftreffplatte auf, die nahezu an Erdpotential liegt. Der Nachteil der üblichen Auftreffplatte besteht darin, daß in dem für eine Röntgenbildaufnahmeröhre mit Photo­ kathodenspannungen zwischen -19 kV und -25 kV erforder­ lichen Bereich die Verstärkung der Auftreffplatte zu hoch ist, so daß der Röntgenstrahlenfluß in den Bildverstärker niedrig gehalten werden muß, um Sättigung des Ausgangs­ signals der Auftreffplatte zu vermeiden. Eine Röntgenbild­ aufnahmeröhre, die auf diese Weise betrieben wird, weist ein niedriges Signal-Rausch-Verhältnis auf.

Bei der Auftreffplatte einer aus der US-PS 37 61 762 be­ kannten Röntgenbildaufnahmeröhre wird dieser Nachteil durch eine metallische Pufferschicht auf der genannten er­ sten Seite der Auftreffplatte vermieden.

Eine derartige Pufferschicht führt aber normalweise zu örtlichen Ungleichmäßigkeiten, die zur Folge haben, daß das erhaltene wiedergegebene Bild fleckig wird, so daß die Wahl des Materials für die Pufferschicht auf sehr spezi­ fische Metalle und Dicken beschränkt ist, um ein solches fleckiges Bild zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe, eine Röntgen­ bildaufnahmeröhre der eingangs genannten Art so auszubil­ den, daß sie beim Betrieb mit einer Photokatho­ denspannung zwischen -19 kV und -25 kV eine veränderbare Verstärkung im Bereich zwi­ schen z. B. 3 und 300 aufweist und daß Ungleichmäßigkeiten im wiedergegebenen Bild weitgehend vermieden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale ge­ löst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Röntgenbildaufnahmeröhre nach der Erfindung,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch einen Teil der durch eine Siliciumdiodenmatrix gebildeten bilderzeugenden Auftreffplatte in der Röhre nach Fig. 1 und

Fig. 3 die Verstärkungs-Photokathodenspannungskurven einer üblichen Röhre und eine Röhre nach der Erfindung.

In Fig. 1 geht ein Röntgenbild durch ein Fenster 2 einer Röntgenbildaufnahmeröhre 1 und erregt einen Szin­ tillationsschirm 3, der seinerseits die Photokathode 4 be­ leuchtet, die sich in unmittelbarer Nähe des Szin­ tillationsschirmes befindet. Von der Photokathode emittierte Elektronen werden von einem Fokussierkegel 5 fokussiert und auf eine Seite einer durch eine Silicium­ diodenmatrix gebildeten bilderzeugenden Auftreffplatte 6 projiziert, wie nachher anhand der Fig. 2 näher erläutert wird. Die gegenüberliegende Seite der Auftreffplatte 6 wird von einem Elektronenstrahl eines Elektronenstrahler­ zeugungssystems 7 abgetastet, das auch eine Kathode und Gitterelektroden 9 enthält. Der emittierte abtastende Elektronenstrahl wird auf übliche Weise von Ablenkmitteln 8 abgelenkt.

Bei der Röntgenbildaufnahmeröhre dieses Typs muß eine im Vergleich zu einer üblichen Röhre erhöhte negative Spannung an die Photokathode angelegt werden, um eine be­ friedigende Auflösung in der Elektronenoptik der Röhre zu erhalten. Um die durch eine Siliciumdiodenmatrix gebildete bilderzeugende Auftreffplatte 6 an die obenstehenden An­ forderungen der Röntgenbildaufnahmeröhre anzupassen, ist es wesentlich, daß die Verstärkung der Auftreffplatte 6 zwischen etwa 3 und 300 einstellbar ist, wenn die Photo­ kathodenspannung zwischen etwa -19 kV und -25 kV geändert wird, (in Abhängigkeit von dem besonderen Entwurf der Elektronenoptik des Verstärkerteiles). Wie in Fig. 2 dargestellt ist, erzeugen diese hochenergetischen auf das n-leitende aus Silicium bestehende Kollektorgebiet 11 auf­ fallenden Elektronen 14 eine Vielzahl von Loch-Elektron- Paaren im Gebiet 11.

Die Löcher diffundieren zu den gesperrten PN-Dioden 15 (Verarmungszone 17) auf der gegenüberliegenden Oberfläche der Auftreffplatte und entladen diese Dioden in der Sperr­ richtung. Die erhaltene auf diesen Dioden gespeicherte La­ dung erzeugt ein dem auffallenden Elektronenbild entspre­ chendes Potentialprofil. Das Potentialprofil wird von dem den Abtaststrahl 18 erzeugenden Elektronenstrahlerzeu­ gungssystem 7 abgetastet und ausgelesen. Auf das Oxid und auf den Dioden 15 befinden sich eine Widerstandsschicht ("resistive sea") 16. Um die Auftreffplatte 6 an die oben­ stehende Anforderung der Röntgenbildaufnahmeröhre anzu­ passen, wobei die Photokathodenspannung zwischen etwa -19 kV und -25 kV geändert wird und die Verstärkung der Auf­ treffplatte zwischen etwa 3 und 300 einstellbar sein muß, wird das aus n-leitendem Silicium bestehende Kollektorge­ biet 11 auf der den einfallenden Elektronen 14 zugekehrten Seite durch starke Diffusion von Phosphor zum Erzeugen ei­ ner tiefen n⁺-leitenden toten Schicht 12 und durch das Überziehen seiner Oberfläche mit einer metallischen Pufferschicht 13 geändert. Die Dicke der toten Schicht 12 ist etwa 0,5 µm und die der metallischen Schicht ist etwa 1 µm. Die Tiefe der toten Rekombinationsschicht 12 kann derart eingestellt werden, daß Fehler und Ungleichmäßig­ keiten einer Auftreffplatte, die durch Unvollkommenheiten in der metallischen Pufferschicht 13 herbeigeführt werden, auf ein Mindestmaß beschränkt werden.

Charakteristische Verstärkungskurven für eine übliche Röh­ re und für eine Röhre nach der Erfindung sind in Fig. 3 dargestellt, wobei der Verstärkungsfaktor als Ordinate und die Photokathodenspannung (in kV) als Abszisse aufgetragen ist.

Die Kurve A bezieht sich auf eine übliche Röhre und die Kurve B auf eine Röhre nach der Erfindung. Die darge­ stellten Kurven zeigen, daß es die erfindungsgemäße Röntgenbildaufnahmeröhre der bedienenden Person ermög­ licht, auf einfache Weise die Verstärkung der Röhre zwi­ schen 3 und 300 einzustellen, damit ein optimales Signal- Rausch-Verhältnis für eine besondere diagnostische Situa­ tion erhalten wird.

Claims (3)

1. Röntgenbildaufnahmeröhre mit einem Bildverstärker­ abschnitt, mit Mitteln zur Umwandlung eines Röntgenbildes in ein Elektronenbild, Mitteln zum Projizieren des Elek­ tronenbildes auf eine erste Seite einer Halbleiterauf­ treffplatte und Mitteln zum Auslesen eines auf der zweiten Seite der Halbleiterauftreffplatte erzeugten Ladungsbil­ des, um das Ladungsbild in elektrische Signale umzuwan­ deln, bei der die Halbleiterauftreffplatte eine Silicium­ scheibe enthält, die im wesentlichen aus einem N-leitenden Kollektorgebiet (11) besteht und auf der zweiten Seite ei­ ne Matrix von P-leitenden Inseln (15) zur Speicherung von Ladungsträgern enthält, die im Kollektorgebiet von auf die erste Seite einfallenden Elektronen (14) erzeugt werden, der auf der ersten Seite der Halbleiterauftreffplatte eine für Elektronen durch­ lässige metallische Pufferschicht (13) vorgesehen ist und die Scheibe auf der ersten Seite eine hochdotierte N-leitende Oberflächenschicht (12) mit einer höheren Dotierung als die des angrenzenden Kollektorgebietes auf­ weist, und bei dem zum Umwandeln des Röntgenbildes in ein Elektro­ nenbild eine Photokathode (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß für den Betrieb der Röntgenbildaufnahmeröhre bei einer Spannung der Photokathode (4) in bezug auf die Auftreffplatte (6) zwischen -19 kV und -25 kV die metallische Pufferschicht (13) eine Dicke von etwa 1 µm und die hochdotierte Oberflächenschicht (12) eine Dicke von etwa 0,5 µm aufweist.

2. Röntgenbildaufnahmeröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochdotierte Schicht (12) mit Phosphor dotiert ist.

3. Röntgenbildaufnahmeröhre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Pufferschicht (13) aus Aluminium besteht.