DE2832141A1 - Verfahren zur herstellung von strahlenwandlerschirmen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von strahlenwandlerschirmenInfo
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Description
- Verfahren zur Herstellung von Strahlenwandlerschirmen
- Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Strahlenwandlerschirmen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Solche Bildverstärker sind z.B. bekannt aus der DE-OS 27 24 747.
- Bei sog. Röntgen-Platten-Bildverstärkern, d.h. Bildverstärkern, deren Querschnitt größer ist als der Abstand zwischen Eingangs- und Ausgangsschirm, liegen diese genannten Schirme in geringem Abstand parallel einander gegenüber. So ergibt sich für den gesamten Bildverstärker im Gegensatz zu den üblichen elektronischen Vakuumbildverstärkern geringe Bautiefe. Gerade diese konstruktive Lösung, die wegen ihrer den bekannten Fluoreszenzschirmen wenigstens angenähert ähnlichen Dicke und Form offensichtlich ideal sein sollte, hat aber keine Einführung in die Röntgendurchleuchtungsuntersuchungstechnik gefunden, obwohl sie schon wenigstens seit 1940 etwa aus der DE-PS 686 385 bekanntgeworden ist. Zweifel- los bestand gerade an dieser den Ausgangspunkt der Röntgenbildverstärkertechnik bildenden Ausführung ein großer Bedarf, weil sie als bester Ersatz für die vorher schon bekannten Röntgenleuchtschirme gelten konnte.
- Bei den bekannten flachen Bildverstärkern ergaben sich aber entweder zu ungenaue Bilder, d.h. zu geringe Auflösung, oder zu hoher Bedarf an Strahlung. Ersteres ergibt wegen zu geringer Modulationsübertragungsfunktion (MÜF) ungenaue Bilder. Hoher Strahlenbedarf ist andererseits wegen der dadurch entstehenden Belastung des Patienten unbrauchbar.
- Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Verfahren zur Herstellung von Strahlenwandlerschirmen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 einen Ablauf anzugeben, der zur Schirmen führt, die es gestatten, bei geringer Patientenbelastung gute Bilder zu erhalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.
- Die Erfindung geht davon aus, daß für die MijF einerseits die Höhe der angelegten Spannung und andererseits der Abstand der Schirme voneinander ausschlaggebend sind. Bei hoher Spannung sollte die Abbildung der Punkte scharf sein, d.h. es sollte sich gute Fokussierung ergeben, weil durch das starke Feld ein Ausbrechen der geladenen Teilchen verhindert wird. Dem gleichen Ziel dienen kleine Abstände.
- Versuche, die zur Erfindung führten, haben gezeigt, daß dem angestrebten Ziel, kleinen Abstand und hohe Spannung benutzen zu können, die Rauhheit des Eingangsleuchtschirmes entgegensteht. Bei Vakuumbildverstärkern üblicher Bauart, d.h. bei großem Abstand des Eingangsschirmes vom Ausgangs schirm sowie dazwischengeschalteter einer oder mehrerer Elektronenlinse(n), spielte dieses Phänomen höchstens eine Rolle hinsichtlich der Querleitfähigkeit der mit der Fotokathodenschicht belegten Oberfläche des Eingangsschirmes und der bei Rauhigkeit dieser Fläche benötigten Dicke der Fotokathodenschicht (vgl. DE-OS 24 35 629). Die dort behandelten Methoden Pressen, Schmieden etc. haben sich aber bei der Herstellung von Wandlerschichten, d.h. Fotokathodenanordnungen, auch in üblichen Bildverstärkern nicht einführen können. Die erzielbare Verbesserung ist im Hinblick auf die notwendigen Aufwendungen (Druck mehrerer 100 Tonnen bzw. kompliziert gebaute "Schmiede"-Geräte) zu gering.
- Es schien daher schwierig, zu einer erwünscht glatten Oberfläche der Leuchtschicht, die als Grundlage für die Fotokathodenschicht dienen soll, zu kommen. Dies um so mehr, als man davon ausgehen muß, daß diese Fläche sehr rein zu sein hat, um überhaupt eine für den Strahlenumsatz geeignete Fotokathodenschicht zu erhalten. Es war daher überraschend, daß man gemäß der Erfindung durch Polieren und gegebenenfalls vorheriges Schleifen zu einer ausreichend glatten und sauberen Schicht kommen kann, wenn man zwischen dem Poliervorgang und der Formierung der Fotokathodenschicht einen Ausheizvorgang einschaltet, der bei Verwendung üblicher Alkalihalogenidschichten 7 Stunden bei einer Temperatur von 220 bis 2700 c durchgeführt wird. Bei Verwendung von Cäsiumjodid, welches mit Natrium aktiviert ist, hat sich eine Ausheiztemperatur von 250°C als zweckmäßig erwiesen. Diese Temperatur läßt bei der angegebenen Ausheizdauer ohne wesentlichen Verlust an Leuchtstoff (Abdampfung) eine hinreichend saubere glatte Schicht zurück, auf der mit gutem Erfolg eine Fotokathodenschicht aufgebaut werden kann.
- Die Wirksamkeit der erfindungsgemäß auszuführenden Glättung und Reinigung beruht offensichtlich darauf, daß beim Schleifen und/oder Polieren zurückbleibende Verunreinigungen beim Ausheizvorgang in ausreichendem Umfang entfernt werden. Die einander angepaßten Aus-.
- heiztemperaturen und -dauern sind entsprechend eingestellt.
- Das Schleifen kann in einfacher Weise durch ein Schleifmittel feinster Körnung erfolgen. Als zweckmäßig hat sich ein mit Siliziumkarbid (SiC) belegtes Schleifpapier des Körnungsgrades 600 erwiesen, wenn es sich um einen Alkalihalogenidschirm aus Cäsiumjodid handelt.
- Gegebenenfalls kann aber mit einer Körnung von 500 vorgeschliffen werden. Schließlich wird dann fein poliert.
- Eine geeignete Endpolitur wird z.B. mittels Poliertuch erreicht. So wird eine ausreichend glatte Fläche erhalten, auf welcher eine Fotokathodenschicht in bekannter Weise aufgebaut werden kann, indem man Antimon und Cäsium aufdampft. So wird die z.Z. als mit Cäsiumjodid als Leuchtstoff sehr wirksame, mit Cäsium aktivierte Antimonkathode erhalten.
- Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
- In der Fig. 1 ist schematisch der Schnitt durch einen Platten-Bildverstärker mit einem erfindungsgemäß verbesserten Eingangsschirm dargestellt in den Fig. 2 bis 5 in schematischen Figuren die Herstellung eines Wandlerschirmes nach der Erfindung und in der Fig. 6 Bildverstärker, in welchen speziell Schirme verwendet sind, die nach Fig.2 bis 5 ,lergestellt sind.
- In der Fig. 1 ist mit 1 das metallenes aus Aluminium bestehende, 0,5 bis 2 mm, volzugsweise 1 mm, dicke Eingangsfenster eines VakuumkoWoens bezei(hnet, in den ein erfindungsgemäß ausgebildeter Eingangcschirm eingebaut ist. Dem Fenster 1 gegenüber liegt ein aus Glas bestehendes Ausgangsfenster 27 welches E3 bis 12 mm, insbesondere 8 mm, dick ist. An den Rändern sind die beiden Bauteile, welche kappenförmig ausgebildet sind und die Fenster 1 bzw. 2 enthal-ten, miteinander vakuumdicht verbunden. Außer Aluminium kommen für das Eingangsfenster auch andere Röntgenstrahlen leicht durchlässige Materialien, wie Glas und Keramik-, oder leichtatomige Metalle, wie Beryllium, Titan und seine L.egierungen, ebenso wie diejenigen des Aluminiums in Frage.
- Das Ausgangsfenster ist bei allen bekannten Röntgenbildverstärkern im wesentlichen aus Glas, weil es gut durchsichtig ist und gegenüber dem Hochvakuum von El ektronenröhren beständig.
- Der im Inneren des Kolbens untergebrachte Strahlenwandlerschirm 3 umfaßt eine Leuchtschicht 4 aus lit Natrium aktiviertem Cäsiumjodid, die ca. 0,2 mm stark ist und auf einem 0,4 mm dicken Träger 5 aus Aluminium liegt. Sie ist aufgedampft und liegt in einem Abstand von einigen mm vom Fenster 2. An der Innenseite des Fensters 2 befindet sich eine Leuchtschicht 6 aus Zink-Cadmium-Sulfid, welches mit Silber aktiviert ist und einige /Um stark ist. Die Innenseite dieser Leuchtschicht 6 ist mit einer ca. 150 nm starken Aluminiumfolie 7 belegt, die am positiven Pol einer 25kV liefernden Spannungsquelle 9 liegt. Der negative Pol der Quelle ist mit dem Leuchtschirm 3 verbunden, der an seiner der Aluminiumfolie zugewandten-Seite mit einer an sich bekannten, aus Cäsium-Antimon (SbCs3) bestehenden Fotokathodenschicht belegt ist.
- Die Herstellung kann in der in den Fig. 2 bis 5 skizzierten Weise erfolgen, indem der Träger in entsprechender Weise gereinigt und vorbereitet in eine Vakuumglocke 11 gebracht wird, an welcher eine Vakuumpumpe 12 angeschlossen ist. In der Glocke selbst befindet~ sich eine über eine Stromquelle 13 betriebene Verdampferquelle 14, von der aus, wie durch gestrichelte Linien 15 angedeutet, von einem auf dem Verdampfer 14 angeordneten Leuchtstoff 16 auf den Träger 5 aufgedampft wird, welcher an Stützen, von denen die mit 17 und 18 bezeichneten in der Zeichnung sichtbar sind, in Abstand vom Verdampfer 14 gehalten wird.
- Nach Erreichen der gewünschten Dicke der Schicht 6 wird diese mit einem Schleifpapier 19 (Fig. 3), wie durch den Doppelpfeil 20 angedeutet ist, geschliffen.
- Dieses Schleifen wird fortgesetzt, bis eine entsprechende.Glätte der Schicht 6 erreicht ist. Gegebenenfalls wird das Schleifpapier 19, das eine Rauhigkeit von 500 aufweist, durch anderes ersetzt, bis gegebenenfalls stufenweise ein solches von 600 erreicht ist, so daß die Glätte ausreicht, daß entsprechend Fig; 4 mittels eines Polierbausches 21, wie durch den Doppelpfeil, 22 angedeutet, auf höchste Glätte poliert werden kann. Hierauf wird der mit der polierten-Schicht 6 versehene Träger 5 wieder in die Vakuumglocke 11 eingebracht, mit einem Heizkörper 25 (Fig. 5) versehen und 7 Stunden lang auf 270 0C geheizt. Hierauf erfolgt mittels aer Verdampferquelle 14, wie durch die gestrichelten Linien 24 angedeutet, die Formierung der' F'otokatho- denschicht 8 mittels des durch 25 angedeuteten Materials in an sich bekannter Weise.
- Der in den Fig. 5 angedeutete Schritt wird in der Regel in der bei Bildverstärkern bekannten Weise direkt im Kolben des Bildverstärkers selbst durchgeführt, so daß es nicht mehr notwendig ist, die Fotokathode 8 aus dem Vakuum herauszunehmen. Sie kann vielmehr im Vakuum des Bildverstärkers, der bereits dicht abgeschlossen ist, verbleiben und ist dort gegenüber Beschädigungen durch Stoffe aus der Atmosphäre geschützt.
- In der mit Fig. 1 übereinstimmenden Aufbauweise in einen Vakuumkolben eingebracht ergibt ein Schirm, wie er nach Fig. 2 bis 5 erhalten wird, einen Bildverstärker nach Fig. 6, d.h. einen solchen mit gebogenem Strahlenwandlerschirm 3 am Eingang. Lediglich die Dicke des Fensters 2 kann verringert werden auf 2 bis 5 mm, insbesondere 3 mm. Auf diesen kann dann ein ebenso gebogener Mikrokanai-Elektronenvervielfacher, d.h. ein sog.
- Channel-Electron-Multiplier, folgen. In diesem Schirm 26 wird eine Vervielfachung der im Schirm 3 ausgelösten Elektronen der Sekundäremission erreicht. Diese Vervielfacherplatte liegt zwischen der Fotokathode 8 und der Ausgangsleuchtschicht 6. Sie hat von der Kathode 8 einen Abstand von einigen mm, besteht aus schwach elektrisch leitfähigem Glas und ist selbst etwa 4 mm stark.
- Sie liegt gegenüber der Fotokathode 8, wie durch den ersten Teil der Stromquelle 9 angedeutet, an einer positiven Vorspannung von einigen kV. Dadurch wird in bekannter Weise erreicht, daß von der Fotokathode 8 kommende Elektronen auf die Platte 10 zu beschleunigt und in den sie durchziehenden Kanälen durch Ablösung weitere Elektronen vervielfacht werden. Im Abstand zwischen der zusätzlichemPlatte 26 und der Leuchtschicht6 werden diese dann wegen der dort anliegenden (höheren) Spannung von einigen kV an dem Teil 9' der Spannungsquelle beschleunigt und auf die Leuchtschicht 6 zur Einwirkung gebracht.
- Die dargestellten Ausführungsbeispiele werden in der bei Vakuumbildverstärkern bekannten Weise wirksam.
- Durch das Eingangsfenster 1 einfallende Röntgenstrahlen lösen in der Leuchtschicht 4 Licht aus. Dieses bewirkt in der Fotokathode 8 die Emission von Elektronen, welche mittels der aus der Spannungsquelle 9 bzw. den Quellen 9 und 9' auf den Leuchtschirm 6 zu beschleunigt werden. Dort erzeugen die Elektronen Licht. Dieses kann dann durch das Fenster 2 hindurch austreten und beobachtet bzw. fotografisch, fernsehtechnisch etage aufgenommen werden. Andererseits kann der Schirm 6 auch mit einer weiteren Fotokathode entsprechend 8 zu einen an sich bekannten Zwischenumsetzungsschirm kombiniere werden, so daß eine bekannte Vielfachverstärkunde; des Elektronenstroms erhalten wird, bevor er auf den Ausgangsschirm gelangt (zwei- oder mehrstufige Ausbildung, Kaskade).
Claims (2)
- Patentansrüche Verfahren zur Herstellung von Strahlenwandlerschirmen für Vakuum-Röntgenbildverstärker mit einer Fotokathode, an welcher Elektronen ausgelöst und dann auf eine an der Anode angebrachte Leuchtschicht zu beschleunigt werden, wobei der Querschnitt der Anordnung größer ist als der Abstand der Wandlerschicht, die eine Alkalihalogenide als Leuchtstoff enthaltende Leuchtschicht und die Fotokathodenschicht enthält vom Ausgangsleuchtschirm, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß zuerst der Leuchtstoff auf einen Träger (5) zu einer Leuchtschicht (4) aufgedampft wird, daß dann die Oberfläche der Leuchtschicht (4) gegebenenfalls nach Schleifen poliert, bei einer Temperatur über 2000C mehrere Stunden ausgeheizt und schließlich darauf die Fotoathoe (8) aufgebaut wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h ne t , daß der Leuchtstoff der Leuchtschicht (4) Cäsiumjodid ist, die Ausheiztemperatur 220 bis 2700C, insbesondere 2500C, und das Material der Fotokathodenschicht (8) Antimon-Cäsium (SbCs3).
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