DE2641067A1 - Vorrichtung zur elektroradiographischen aufzeichnung - Google Patents

Vorrichtung zur elektroradiographischen aufzeichnung

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DE2641067A1 DE19762641067 DE2641067A DE2641067A1 DE 2641067 A1 DE2641067 A1 DE 2641067A1 DE 19762641067 DE19762641067 DE 19762641067 DE 2641067 A DE2641067 A DE 2641067A DE 2641067 A1 DE2641067 A1 DE 2641067A1
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Description

PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH, Steindamm 94, 2000 Hamburg 1
Vorrichtung zur elektroradiographischen Aufzeichnung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektroradiographischen Aufzeichnung, bestehend aus einer Röntgenstrahlenquelle, einer für Röntgenstrahlen durchlässigen Elektrode, einem dazwischenliegenden Aufnahmeraum für das abzubildende Objekt, wobei die Elektrode auf der vom Aufnahmeraum äbgewandten Seite mit einer Schicht aus einem dielektrischen Material versehen ist, einer zweiten Elektrode, die mit einer photoleitfähigen Schicht
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versehen ist, wobei die dielektrische und die photoleitfähige Schicht, durch einen Gasspalt getrennt, einander zugewandt sind und der Gasspalt durch eine oder mehrere zwischen den Elektroden angeordnete Seitenwände begrenzt ist* und einer (ILeJch^BrBxngsquelle, über die die Elektroden in elektrischem Kontakt stehen.
Die elektroradiographische Aufzeichnung ist eine Sonderform der elektrophotographischen Aufzeichnung. Während bei der Elektrophotcgraphie Lichtstrahlen zur Aufzeichnung dienen, werden bei der Elektroradiographie Räi^nsirshTaiaia'anfeediEäctia^E'aaje Strahl en verwendet. In beiden Fällen hat die photoleitfähige Schicht im unbestrahlten Zustand einen hohen spezifischen Widerstand (etwa 10 JLcm)i dervährendeiner Bestrahlung ga?ingar ist. Diese hochisolierende Schicht wird im unbestrahlten Zustand elektrostatisch aufgeladen. Bei stellenweiser Belichtung mit ionisierender Strahlung entsprechend dem zu reproduzierenden Motiv werden die Oberflächenladungen an den belichteten Stellen durch Photoleitung abgebaut. Das so entstandene Ladungsbild kann mit Hilfe eines pulverförmigen oder flüssigen Toners auf der photoleitenden Schicht zu einem sichtbaren Bild entwickelt werden. Es ist aber auch bekannt, ein latentes elektrostatisches Bild auf einer isolierenden Bildaufnahmefläche zu erzeugen, indem die isolierende Bildaufnahmefläche sehr nahe an eine photoelektrische Schicht gebracht wird, die photoelektrische Schicht einer bildmäßigen Strahlungsverteilung, z.B. durch Röntgenstrahlen, ausgesetzt wird und zwischen der isolierenden Bildaufnahmefläche und der photoelektrischen Schicht ein elektrisches Feld erzeugt wird
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(DT-AS 10 63 899).
Aus der DT-AS 18 10 757 ist bekannt, daß bei der Herstellung eines Ladungsbildes auf einer dielektrischen Schicht, wobei auf einer photoleitfähigen Schicht ein Ladungsbild hergestellt und dieses auf ein dielektrisches Bildempfangsmaterial übertragen wird, zwischen den beiden Schichten entweder ein genau eingestellter Luftspalt von 50 bis 200/um existiert, oder die Schichten befinden sich im virtuellen (nominellen) Kontakt, oder es wird durch Anwendung hohen mechanischen Drucks ein inniger Kontakt erzeugt.
Der DT-AS 18 10 757 ist ferner zu entnehmen ,daß sich bei Einhaltung eines konstanten Luftspaltes von etwa 50 bis 200/um der Nachteil ergibt, daß ein unscharfes BiLd erhaltai wird, was insbesondere beider VfLedergabe feiaer Details wie kleiner Schriftzeichen gravierend ist. Demgemäß wird denn auch nach der DT-AS 10 63 899 die isolierende Bildaufnahmefläche während der Bilderzeugung in einem Abstand von höchstens 20/um von der photoleitfähigen Schicht gehalten, während in den DT-OS 15 97 905, 16 22 370, 16 22 371 und 16 22 372 teils ein nomineller (virtueller) Kontakt von 10/um, teils die Anwendung von mechanischem Druck zwecks Verkleinerung des Luftspalts beschrieben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur elektroradiographischen Aufzeichnung zu schaffen, mit der das Objekt unter Anwendung geringer Strahlungsintensitäten mit hoher
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Bildqualität wiedergegeben wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der die photoleitfähige Schicht aus einem körnigen photoleitfähigen Material in einem Bindemittel besteht, der Gasspalt zwischen der dielektrischen und der photoleitfähigen Schicht 50 bis 500/um breit ist und die für Röntgenstrahlen durchlässige Elektrode einen Oberflä-
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chenwiderstand von 10 bis 10 -/!aufweist.
Als körniges photoleitfähiges Material wird vorzugsweise tetragonales Bleimonoxid verwendet, insbesondere das in der Patentanmeldung P 26 (internes Aktenzeichen der Anmelderin:
PHD 76-142) vorgeschlagene tetragonale Bleimonoxid mit einer Korngröße von 1 bis 50/um, vorzugsweise 5 bis 20/um. Ein vetteres geeignetes körniges photoleitfähiges Material ist z.B. CacMumaüfid.
Als Bindemittel für das körnige photoleitfähige Material sind Bindemittel aus der Gruppe der Lack-Kunstharze sowie Polyvinylcarbazol verwendbar. Die Lack-Kunstharze sind in Saechtling-Zebrowski "Kunststoff-Taschenbuch" 19. Aufl. (München-Wien 1974) Seiten 445 bis 448 aufgeführt. Die Menge an Bindemittel beträgt z.B. 0,5 bis 5 % des Gesamtgewichts.
Die zweite Elektrode, die als Schichtträger für die photoleitfähige Schicht dient, besteht vorzugsweise aus Aluminium. Weitere
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geeignete Materialien für diese Schicht sind z.B. Edelstahl, Messing, Stahl und goldbedampfte Glas- und Plexiglas-Träger.
Die Dicke der photoleitfähigen Schicht beträgt vorzugsweise 200 bis 300/um, kann aber ohne Schwierigkeiten den Erfordernissen der Strahlenqualität entsprechend bis zu 1 mm und mehr vergrößert werden.
Die dielektrische Schicht, auf der das latente Ladungsbild erzeugt wird, ist von der photoleitfähigen Schicht vorzugsweise durch einen Gasspalt mit einer Dicke von 80 bis 120/um, insbesondere 100 /um, getrennt. Da die erfindungsgemäß verwendete photoleitfähige Schicht eine poröse Bindemittelschicht ist, entstehen bei den oben angegebenen Korngrößen des photoleitfähigen Materials bis zu 50/um Hohlräume, die im Durchmesser das Maß der Korngrößen übertreffen können,, Die Oberflächenrauhtiefe dieser Schichten hat mit etwa 50/um einen nennenswerten Anteil an der Spaltbreite. Diese Zahlenangaben sollen zeigen, daß es bei diesen Verhältnissen nicht angebracht ist, von einer klaren Trennung zwischen Photoleiter und Gasspalt zu sprechen.
Der Gasspalt und somit auch die Poren der Schicht lassen sich mit Gasen und Gasmischungen füllen. Für den Ladungsübertrag besonders günstige Gase sind normale Luft bei üblichen relativen Luftfeuchtigkeiten, Sauerstoff und Schwefelhexafluorid. Weitere geeignete Gase sind z.B.Edelgase mit elektronegativen Gaszusätzen. Diese Gase können bei Drucken zwischen 300 Torr und 5 Atm angewandt werden.
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Als dielektrische Schichten sind z.B. hochisolierende Polytereph-thalatfolien mit einer Dicke von 3 /um bis 50 /um verwendbar. Weitere geeignete Folienmaterialien sind: Polyäthylen, Polycarbonat und Polyester. Aufgrund der elektrischen Eigenschaften der Anordnung beim Aufbau des latenten Ladungsbildes sind besonders dünne Folien vorzuziehen.
Auf der dem Gasspalt abgewandten Seite der Folien ist eine für Röntgenstrahlen durchlässige Elektrode aufgebracht, deren Oberflächenwiderstand bei den Untersuchungen, die zur Erfindung ge-
führt haben, von einigenjibis zu 10 Jl variiert wurde. Dabei wurde gefunden, daß die Beschaffenheit der Elektrode für die Bildqualität des latenten Ladungsbildes nach der bildmäßigen Belichtung von großer Wichtigkeit ist. Es wurde gefunden, daß ein sehr kleiner Oberflächenwiderstand, wie er z.B. durch eine Leitsilberschicht realisiert wird, immer zu Bildern mit ausgeprägten Bildfehlern führt, auch wenn der Elektrode Widerstände vorgeschaltet werden. Bei Oberflächenwiderständen zwischen 10 Jlpro Quadrat und 10 SL pro Quadrat hingegen werden großflächige Bildfehler vermieden und eine Auflösung von bis zu 10 Linienpaaren pro mm erreicht. Bei Oberflächenwiderständen von 10 Ji pro Quadrat wurden Bilder mit hohem Auflösungsvermögen und geringem Rauschen erzielt. Um diese Werte des Oberflächenwiderstands zu erreichen, besteht die Elektrode aus folgenden Materialien: Aufdampfschichten aus Metall bzw. Metalloxyden, z.B. Chrom-Nickel bzw. Indiumoxid; Flüssigkeiten, z.B. Glycerin mit ionogenen Zusätzen; elektrisch leitende Flüssigkeiten, z.B. Alkohole. Die Aufdampfschichten sind z.B. einige Hundert 2. dick, die Flüssigkeitsschichten sind < 1 mm dick.
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Zwischen dieser Elektrode und dem Schichtträger der photoleitfähigen Schicht wird eine Spannung geeigneter Höhe angelegt. Für die Parameterwerte Normalluft, 250/um Photoleiterdicke und 100/um Spaltbreite beträgt die Spannung etwa 2000 V. Bei Verwendung von SFg bei Normaldruck kann die Spannung auf etwa 2500 V erhöht werden. Versuche bei niedrigeren Drucken erfordern niedrigere Spannungen.
Die Spannung über der Anordnung wird so niedrig gewählt, daß keine selbständige Entladung zündet, jedoch so hoch, daß bei Bestrahlung mit Röntgenstrahlung ein unselbständiger möglichst hoher Entladestrom fließt. Einfallende Röntgenstrahlung kann nun zweierlei bewirken:
I) Wenige schnelle Photoelektronen, die durch Absorption von Röntgenquanten in der photoleitfähigen Schicht entstehen, können in den Gasspalt treten. Die dabei durch Thermalisierung entstehenden Elektronen werden im elektrischen Feld beschleunigt und können Elektronenvervielfachung bewirken. Anlagerung an elektronegative Gasbestandteile beendet die Vervielfachung. Die angelagerten negativen Ladungsträger werden im elektrischen Feld zur Folie transportiert. Bis zu diesem Punkt ist der Vorgang prinzipiell der gleiche wie in einer Funkenkammer.
II)Gleichzeitig aber wird die photoleitfähige Schicht durch Absorption von Röntgenstrahlung leitfähig. Dies führt bei konstanter Spannung über der gesamten Anordnung zu einer Erhöhung
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der Spannung über dem Gasspalt. Erhöhte Felder im Spalt aber bedeuten eine Steuerung der Vervielfachungsprozesse von Ladungsträgern .
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht. Darin ist eine Röntgenröhre mit 1 bezeichnet, in deren nicht gezeigtem Strahlengang ein Testobjekt 2 angeordnet ist, das mit Röntgenstrahlen untersucht werden soll. In der Zeichnung ist das Testobjekt als Stufenkeil dargestellt. Eine für Röntgenstrahlen durchlässige Elektrode 3 schließt die Vorrichtung objektseitig ab. An der vom Testobjekt abgewandten Seite der Elektrode 3 ist eine dielektrische Folie 4 angebracht. An die Folie 4 schließt sich ein Gas spalt 5 an, der durch die isoliarendenSsitemiänte6urid7 begrabt ist. Der Folie 4 gegenüber auf der anderen Seite des Gasspalts 5 befindet sich eine photoleitfähige Schicht 8, die auf einer zweiten Elektrode 9 angebracht ist.
Vor der eigentlichenRöntgenbelichtung wird, wie die Figur zeigt, an die beiden Elektroden 3 und 9 eine Gleichspannung Uüb er einen ünschaltar S .ang^Legtmit dar posrtivsi Eblariiätan dsr Elektrode 3. .(Im Gleichstromkreis bedeutet R einen Widerstand). Die entgegengesetzte Polarität ist grundsätzlich ebenfalls möglich, liefert jedoch bei den erfindungsgemäß verwendeten Gasen eine geringere Empfindlichkeit. Bei den vorzugsweise genannten Para-
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meterangaben von 250/um Photoleiterdicke, 100/um Gasspaltdicke und 1 Atm Luft beträgt die Spannung 2000 V«, Unmittelbar nach Anlegen der Gleichspannung von beispielsweise 2000 V geht eine Ladungsmenge über den Gasspalt 5 auf die Folie 4 über. Diese Ladung macht sich bei der Entwicklung als Untergrund bemerkbar. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, diesen Untergrund zu vermeiden:
A) Bei der flüssigen Entwicklung mit Gegenelektrode kann durch eine Vorspannung der Untergrund kompensiert werden.
B) Durch Umpolen der angelegten Spannung kann der Untergrund ladungsmäßig kompensiert werden.
C) Der Ladungsübergang zur dielektrischen Folie 4 nach Anlegen der Spannung ist verbunden mit einer "Formierung" der photoleitenden Schicht 8. Aufgrund dieses im einzelnen noch nicht
.. geklärten Vorganges ist es möglich, die mit der Untergrundladung versehene Folie durch eine neue ungeladene Folie auszutauschen, ohne daß auf diese weitere Ladungen übergehen.
An die Prozeduren B und C schließt sich die bildmäßige Röntgenblichtung an.
Im Anschluß an die Bäichiung wird mittels cfes Unshalters S die Spannung U abgeschattet, die Elektroden 3 und 9 werden kurzgeschlossen und Folie 4 und Photoleiter 8 getrennt. Das Ladungsbild kann entwickelt werden.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß poröse photoleitende Schichten, insbesondere Bleioxid-Bindemittel-Schichten, die gegenüber
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Röntgenstrahlen sehr empfindlich sind, der Erzeugung eines sichtbaren Bildes zugänglich gemacht werden.
Patentansprüche:
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Claims (7)

-X-
1. Vorrichtung zur elektroradiographischen Aufzeichnung, bestehend aus einer Röntgenstrahlenquelle, einer für Röntgenstrahlen durchlässigen Elektrode, einem dazwischenliegenden Aufnahmeraum für das abzubildende Objekt, wobei die Elektrode auf der vom Aufnahmeraum abgewandten Seite mit einer Schicht aus einem dielektrischen Material versehen ist, einer zweiten Elektrode, die mit einer photoleitfähigen Schicht versehen ist, wobei die Schichten, durch einen Gasspalt getrennt, einander zugewandt sind und der Gasspalt durch eine oder mehrere zwischen den Elektroden angeordnete Seitenwände begrenzt ist, und einer Gleichstromquelle, über die die Elektroden in elektrischem Kontakt stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht (8) aus einem körnigen photoleitfähigen Material in einem Bindemittel besteht, der Gasspalt (5) zwischen der dielektrischen Schicht (4) und der photoleitfähigen Schicht (8) 50 bis 500/um breit ist und die für Röntgenstrahlen durchlässige Elektrode (3) einen Oberflächenwiderstand von 10 bis 10 SL·aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitfähige Schicht (8) tetragonales Bleimonoxid mit einer Korngröße von 1 bis 50 /um enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasspalt (5) 80 bis 120/um breit ist.
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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gasspalt (5) mit Luft bei einem Druck von 0,8 bis 1,2 Atm gefüllt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gasspalt (5) mit Schwefelhexafluorid bei einem Druck von 300 Torr bis 1,2 Atm gefüllt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die für Röntgenstrahlen durchlässige Elektrode (3) aus Chrom-Nickel-Aufdampfschichten mit einem Oberflächen-
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widerstand zwischen 10 und 10 SL pro Quadrat besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die für Röntgenstrahlen durchlässige Elektrode (3) aus Glycerin mit einem ionogenen Zusatz mit einem Ober-
4 6 flächenwiderstand zwischen 10 und 10 Jipro Quadrat besteht.
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