DE2839994A1

DE2839994A1 - Vorrichtung zur radiographischen analyse

Info

Publication number: DE2839994A1
Application number: DE19782839994
Authority: DE
Inventors: Jack Dean Kingsley; Kei-Hsiung Yang
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1977-09-19
Filing date: 1978-09-14
Publication date: 1979-03-29
Also published as: US4129779A; JPS5463751A; FR2403578A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur photogesteuerten Ionenstrom-Elektronenradiographie zur Herstellung von Röntgenbildern und mehr im besonderen auf eine neue Vorrichtung zur Ionenstrom-Elektronenradiographie mit einer vielschichtigen Gitter- bzw. Netzstruktur verringerter mechanischer Komplexizität.

Xeroradiographische Abbildungstechniken, wobei eine in einem Gegenstand differenziell absorbierte Röntgenstrahlung das Aufbringen eines elektrostatischen Bildes auf einer isolierenden Folie für die nachfolgende Entwicklung durch xerographische Techniken verursacht,sind als Ersatz für übliche Röntgenbildtechniken unter Verwendung des Raster-Filmsystems bekannt. In der älteren Patentanmeldung P 2 737 052.1 ist ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Herstellen von Röntgenbildern durch photogesteuerte Ionenstrom-Elektronenradiographie vorgeschlagen. Die Vorrichtung nach der vorgenannten Patentanmeldung, auf die hiermit Bezug genommen wird, umfaßt eine Elektrodenstruktur aus einer leitenden Folie, die die differenziell absorbierte Röntgenstrahlung empfängt und eine Kunststoffolie trägt, die die eine Grenze eines Luftspaltes bildet. Eine zweite Elektrode umfaßt ein leitendes Gitter, das auf einer der Kunststoffolie gegenüber liegenden Oberfläche eine Schicht aus photoleitendem Material trägt, das vorgeladen ist, bevor man es der Röntgenstrahlung aussetzt. Eine Leuchtstoffplatte ist während der Röntgenbestrahlung in Berührung mit der vorgeladenen photoleitenden Schicht bewegt und wandelt die Röntgenquanten in Photonen sichtbaren Lichtes um,um die darunterliegenden Teile der photoleitenden Schicht leitend zu machen und von dort Ladung zum leitenden Raster abzuleiten. Nach der Belichtung liefert eine Quelle einen Ionenstrom der gleichen Polarität, wie sie für das Aufladen der photoleitenden Schicht benutzt wurde, wobei sich der Ionenstrom durch das photoleitende Gitter zur Kunststoffolie bewegt. Der Ionenstrom wird durch das auf der photoleitenden Schicht vorhandene elektrische Ladungsmuster moduliert und führt zur Ablagerung eines Ladungs-

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musters auf der Kunststoffolie, das anschließend durch xerographische Techniken entwickelt wird. Da die Leuchtstoffplatte während der Röntgenbestrahlung in Berührung mit der photoleitenden Schicht bewegt und aus dem Spalt entfernt werden muß, um den gesteuerten Ionenstrom die Kunststoffolie erreichen zu lassen, ergibt sich eine.beträchtliche mechanische Komplexizität.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Beibehaltung der Vorteile der photogesteuerten Ionenstrom-Elektronenradiographie, wie einer hohen Verstärkung mit verringerter Rontgenstrahldosis für den Patienten, die mechanische Komplexizität des aufzeichnenden Gerätes zu verringern.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur photogesteuerten Ionenstrom- Elektronenradiographie benutzt eine erste feste Elektrode mit einer leitenden Schicht, auf der die von einem Gegenstand kommenden zu analysierenden, differenziell absorbierten Röntgenstrahlen aufschlagen, durch die hindurch sie zu einer vielschichtigen Gitterstruktur übertragen werden, die nacheinander eine Schicht aus einem photoleitenden Material am nächsten liegend zu der ersten Elektrode, einen dünnen transparenten leitenden Film, eine Schicht aus einem Leuchtstoff material, das Röntgenquanten in Photonen des UV- oder sichtbaren Spektralbereiches umwandeln kann, und ein leitendes Gitter aufweist, das Gitteröffnungen hat, die mit öffnungen durch die darüberliegenden Schichten aus Leuchtstoff, leitendem Film und Photoleiter ausgerichtet sind. Auftreffende differenziell absorbierte Röntgenstrahlung wird in der Leuchtstoffschicht in Lichtphotonen umgewandelt, die durch den dünnen transparenten leitenden Film zum differenziellen Entladen von Teilen der photoleitenden isolierenden Schicht übertragen werden, die man vorher mittels eines Corona-Entladungsgerätes oder einem ähnlichen Gerät mit einer Ladung versehen hat. Auf diese Weise wird ein Ladungsbild des zu analysierenden Gegenstandes auf der photoleitenden Schicht erzeugt. Ein Ionenstrom gleicher Polarität wie der der anfänglich auf die photoleitendenWchicht aufgebrachte Ladung wird durch jede

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öffnung der vielschichtigen Gitterstruktur geführt und durch die benachbarte Nettoladung des Ladungsbildes moduliert und dadurch wird ein Ionenstrom umgekehrt proportional zur auf der Flächeneinheit vorhandenen Größe des Ladungsbildes auf der photoleitenden Schicht differenziell zu einem isolierenden Film übertragen, der auf einer Oberfläche der ersten Elektrode angeordnet ist, die der Gitterstruktur gegenüberliegt. Zwischen der leitenden Schicht der ersten Elektrode und dem dünnen leitenden Film der Gitterstruktur wird eine Potentialquelle angelegt, um ein elektrisches Feld in dem Spalt zwischen Elektrode und Raster einzurichten, mit dem die Ionen zum Film hin beschleunigt werden, wodurch die Größe der pro Flächeneinheit auf dem Film aufgebrachten Ladung durch die Größe des Ionenstromes gesteuert ist und das lonenmuster kann auf dem isolierenden Film mit hoher Verstärkung aufgebracht werden, die nur durch die Dunkelabklingzeit des photoleitenden Materials beschränkt ist, wobei das Ladungsbild anschließend durch bekannte xerographische Techniken entwickelt wird, um eine dauerhafte Röntgenaufnahme herzustellen.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Figur 1 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die deren Betrieb bei der Herstellung einer dauerhaften Röntgenaufnahme veranschaulicht,

Figuren 2a u. 2b Teildraufsichten zweier derzeit bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen mit öffnungen versehenen Vielschichtgitterstrukturen und

Figur 3 eine Teilschnittansicht einer anderen derzeit bevorzugten erfindungsgemäßen vielschichtigen Gitterstruktur.

In Figur 1, in der die Elemente nicht maßstabgetreu dargestellt sind, umfaßt die Vorrichtung 10 für die photogesteuerte lonenstrom-Radiographie eine erste Elektrode 11, mit einer im wesentlichen planaren leitenden Folie 12, die vorzugsweise aus einem

Leichtmetall hergestellt ist, wie Aluminium und die transparent ist für die von einer nicht dargestellten Röntgenstrahlquelle kommende Röntgenstrahlung 13, die durch Teile eines zu analysierenden Gegenstandes 14 dringt. Die Röntgenquanten 13a, die außerhalb des Gegenstandes 14 verlaufen, erleiden vor dem Durchgang durch die Elektrode 11 in Richtung des Pfeiles A keine Schwächung oder Absorption. Die Röntgenquanten 13b, die durch einen relativ dünnen Teil 14a des Gegenstandes dringen, sind gemäß der Dichte und Dicke des durchdrungenen Teiles des Gegenstandes etwas geschwächt. Die Röntgenquanten 13c, die durch einen anderen dickeren Teil 14b des Gegenstandes 14 verlaufen, werden angenommenermaßen auf Grund einer ausreichenden Dichte und Dicke des Gegenstandes in diesem Teil vollständig absorbiert, so daß dort im wesentlichen keine Röntgenquanten 13c auf die erste Elektrode 11 auftreffen, wie durch die gestrichelte Linie 13d veranschaulicht. Die leitende Folie 12 trägt einen Film 16 aus einem isolierenden Material, wie einen Polyesterfilm , auf der von der einfallenden Röntgenstrahlung abgewandten Oberfläche, wobei der Film 16 leicht von der Folie 12 entfernbar ist.

Eine zweite Elektrode 20 befindet sich im Abstand von der den isolierenden Film tragenden Oberfläche der ersten Elektrode 11 und diese zweite Elektrode schließt ein Gittersubstrat 22 aus einem leitenden, vorzugsweise metallischen Material ein. Das leitende Gitter weist eine zweidimensionale Anordnung mikroskopischer durchgehender Öffnungen 23 auf. Eine Schicht 24 aus einem Leuchtstoffmaterial, das Röntgenquanten in Photonen im UV- und/oder sichtbaren Bereich des Spektrums umwandeln kann, befindet sich im wesentlichen nur auf den festen Teilen des Gitterrasters 22. Ein dünner Film 26 aus einer leitenden Substanz, die gegenüber den vom Leuchtstoff 24 ausgesandten Photonen transparent ist, befindet sich nur auf der dem Gitter 22 abgewandten Oberfläche der Leuchtstoffschicht. Eine Schicht 28 aus einem photoleitenden, isolierenden Material befindet sich im wesentlichen nur auf den festen Teilen des darunterliegenden dünnen leitenden und transparenten Films 26. Auf diese Weise ist eine vielschichtige Gitterelektrodenstruktur 20 geschaffen,

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in der sich die mikroskopischen öffnungen 23 ausgerichtet durch alle Schichten und in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche der Gitterelektrode erstrecken. Die Gitterstruktur 20 wird so angeordnet, daß sich die photoleitende Schicht 28 am nächsten und im wesentlichen parallel und im Abstand zu der ersten Elektrode 11 befindet, wodurch ein Spalt 30 zwischen den einander gegenüberstehenden inneren Oberflächen der Gitterstruktur und der ersten Elektrode gebildet wird.

Ein geeignetes metallisches Gittersubstrat 22 kann eine Dicke von etwa 3 bis etwa 25,Um haben und eine geeignete Leuchtstoffschicht 24, wie aus mit Natrium dotiertem Cäsiumjodid, hat eine Dicke von etwa 50 bis etwa 250/Um. Eine geeignete optisch transparente leitende Schicht 26 kann aus Materialien, wie Zinnoxid, Indiumoxid und ähnlichen gebildet werden und eine Dicke von etwa 100 bis etwa 5 000 8 haben, wenn sie zusammen mit einer photoleitenden isolierenden Schicht aus amorphem Selen mit einer Dicke von etwa 10 bis etwa 100/um benutzt wird.

Vor der Bestrahlung mit Röntgenstrahlen wird die Oberfläche der photoleitenden isolierenden Schicht 28 im Dunklen mittels entweder einer positiven oder negativen Corona von der Ladungseinrichtung 35 geladen. Beispielhaft liefert die Ladungseinrichtung 35 eine negative Corona, wodurch viele negative Ladungen 38 im wesentlichen gleichmäßig benachbart des Oberteiles der Oberfläche 28 a der photoleitenden Schicht abgelagert werden. Der Gegenstand 14 wird nun den Röntgenquanten 13 ausgesetzt und die differenziell absorbierten Röntgenstrahlen passieren die erste Elektrode 11 und werden prinzipiell in der Leuchtstoffschicht 24 und der photoleitenden Schicht 28 absorbiert. Die differenziell absorbierten Röntgenquanten, die in der Leuchtstoffschicht 24 absorbiert werden, verursachen die Emission optischer Photonen im UV- oder sichtbaren Bereich des Spektrums, wobei ein Teil dieser optischen Photonen durch die transparente Schicht 26, wie durch den Teil B veranschaulicht, zur photoleitenden Schicht übertragen werden, wo ihre Absorption stattfindet. Ein Teil der optischen Photonen, der durch die transparente leitende Schicht

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26 gelangt, wird in der photoleitenden Schicht 28 absorbiert und erzeugt dort Paare von Löchern 40 und Elektronen 41. Die Elektronen 41 werden,wie durch den Pfeil C veranschaulicht, von der photoleitenden Schicht weg durch die leitende Schicht 26 zum Grundpotential geleitet, während die Löcher 40 zur Oberfläche der photoleitenden Schicht driften und dort eine an der Schichtoberfläche vorhandene entsprechende Zahl negativer Ionen 38 neutralisieren, wobei die Neutralisationsgröße proportional der Intensität der Röntgenstrahlen ist, die auf den Teil der Leuchtstoffschicht 24 benachbart des Teiles der photoleitenden Schicht auftreffen, die die neutralisierten negativen Ionen trägt. Die direkt in der photoleitenden Schicht absorbierten Röntgenquanten erzeugen auch Paare aus Elektronen und Loch, wobei die Elektronen 41a in Richtung des Pfeiles C zum leitenden Film 26 und Grundpotential geleitet werden, während die Löcher 40a zur Neutralisation weiterer negativer Ionen zur Oberfläche 28a der photoleitenden Schicht driften. Nach der Röntgenbestrahlung ähnelt das Ladungsmuster auf der Photoleiteroberfläche dem Röntgenbild, da im wesentlichen ungeschwächte Röntgenstrahlen 13a eine relativ große Anzahl von Elektron/Loch-Paaren erzeugt haben, die zur Neutralisation vieler negativer Ionen 38 führten, während der geschwächte Strom der Röntgenquanten 13b, der durch den Teil 14a des Gegenstandes verlaufen ist, relativ weniger Elektron/Loch-Paare erzeugt, wodurch benachbart der Oberfläche 28 a der photoleitenden Schicht eine größere Anzahl negativer Ionen 38 vorhanden ist. Die totale Absorption der Röntgenquanten 13c im Teil 14b des Gegenstandes verhindert im wesentlichen die Erzeugung von Elektron/Loch-Paaren in den Teilen der photoleitenden Schicht 28, die sich darunter befinden, wodurch im wesentlichen alle nega-tiven Ionen 38 auf diesen Teilen der photoleitenden Schicht 28a verbleiben.

Das Ladungsbild auf der Oberfläche der photoleitenden Schicht ist nun auf die isolierende Folie 16 übertragen. Eine erste Quelle 43 elektrischen Potentials der Größe V wird durch Schliessen eines Schalters 44 zwischen die leitende Folie 12 der ersten Elektrode 11 und den leitenden Film 26 der Gitterstruktur 20 ge-

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legt. Die Polarität der Potentialquelle 43 ist so eingestellt, daß ein primäres elektrisches Feld E in Richtung des Pfeiles E entsteht, um die Ionen 45 (der gleichen Polarität wie die vorher an der photoleitenden Schicht 28 deponierten Ionen 38) zu der ersten Elektrode 11 hin zu beschleunigen. Ein Strom der Ionen· 45, z.B. negativer Polarität und damit identisch zu der negativen Polarität der an der photoleitenden Schicht deponierten Ionen 38, wird durch die lonenprojektionseinrichtung 50 jenseits des Gitters 22 der Gitterstruktur 20 projiziert bzw. ausgesandt. Die Ionen 45 des Stromes passieren die Öffnungen 23 der Gitterstruktur und werden über den Spalt 30 durch Wechselwirkung mit dem primären elektrischen Feld E zur Kunststofffolie 16 hin beschleunigt. Die im wesentlichen gleichförmige Verteilung der projizierten Ionen 45, wenn sie an der Gitterstruktur 20 ankommen, wird durch die Abstoßung der gleichen Ladung mittels des Ladungsbildes an der photoleitenden Schicht moduliert. Da die Teile der photoleitenden Schicht unterhalb des relativ dicken Teiles 14b des Gegenstandes die größte negative Ladung pro Flächeneinheit aufweisen, und damit ein Interferenz bzw. Randfeld F in Richtung des Pfeiles F ausreichender Größe erzeugen, um die Ionen 45 entweder vollkommen abzustoßen oder auf den leitenden Film 26 aufschlagen zu lassen, von dem aus sie vom Spalt 30 weggeleitet werden. Es passieren daher relativ wenige Ionen 45 die öffnungen 23, die mit den "Inseln" der relativ hohen negativen Ladung 38 verbunden sind und es wird daher relativ wenig Ladung auf den damit verbundenen darüber liegenden Bereichen des Filmes niedergeschlagen. In ähnlicher Weise treffen die Elektronen 45 relativ schwache Randfelder in den öffnungen 23, die mit "Inseln" einer relativ geringen Zahl negativer Ionen 38 verbunden sind, wie dem unter dem relativ dünnen Teil 14a des Gegenstandes, wodurch eine relativ größere Anzahl projizierter Ionen durch diese öffnungen gelangen und über den Spalt 30 zur Niederschlagung auf den damit verbundenen Bereichen des Filmes 16 beschleunigt werden. Die Bereiche der photoleitenden Schicht 28, die relativ geringe Mengen negativer Ionen tragen, da dort die verhältnismäßig ungeschwächten Röntgenquanten 13a aufgetroffen sind, erzeugen sehr geringe bis keine Randfelder, wodurch relativ große Zahlen projizierter Ionen 45

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durch die damit verbundenen Löcher 23 gelangen und auf den damit verbundenen Kunststoffolienteilen niedergeschlagen werden. Es wird daher auf der Kunststoffolie ein Ladungsbild gebildet mit Bereichen hoher Ladungsdichte, die verbunden sind mit Bereichen minimaler Röntgenabsorption durch den Gegenstand. Die Folie 16 wird dann entfernt und nach bekannten xerographischen Techniken entwickelt.

Ein relativ großer Strom projizierter Jonen 45 wird durch eine relativ geringere Verteilung von Ionen 38 gesteuert, wodurch eine Röntgenbestrahlung mit relativ geringer Intensität des zu analysierenden Gegenstandes ausreicht, einen relativ großen projizierten Ionenstrom zu steuern und ein Röntgenbild starken Kontrastes zu liefern. Der Kontrast ist mittels einer anderen Potentialquelle 55 der Größe V einstellbar, die durch den Schalter 56 verbunden und mit einer entsprechenden Polarität das leitende Gitter 22 mit Bezug auf den leitenden Film 26 positiv macht, wodurch ein Randfeld der Größe E in jeder der öffnungen 23 vorhanden ist. Da die Richtung des Randfeldes, wie durch die Richtung E gezeigt, derart ist, daß es der Bewegung der projizierten Ionen 45 durch die öffnungen 23 entgegenwirkt, verursachen Variationen der Spannung V Variationen in dem projizierten Ionenstrom. Das Erhöhen des sekundären Potentials V erzeugt daher in jeder öffnung ein stärkeres Feld und vermindert gleichförmig den projizierten lonenstrom und ebenso die Intensität des auf der Folie 16 gebildeten Ladungsbildes, während eine Verringerung der Sekundärspannung V (oder eine Umkehr der Polarität der Quelle 55 für V_) ein schwächeres Sekundärfeld (oder ein Sekundärfeld

umgekehrter Richtung) erzeugt, das einen erhöhten Strom projizierter Ionen erleichtert und somit die Niederschlagung eines stärkeren Ladungsbildes auf der Plastikfolie, womit ein Bild stärkeren Kontrastes erhalten wird.

In den Figuren 2a und b sind Draufsichten derzeit bevorzugter Gitterstrukturen 20' und 20*' dargestellt. Die in der Figur 2a gezeigte erste Gitterstruktur 20' weist eine zweidimensionale Anordnung zylindrischer öffnungen 23' auf, die vorteilhafterwei-

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se dadurch gebildet werden, daß man das Verbundgitter 20' aus vier durchgehenden Schichten herstellt, dem Metallsubstrat 22, der Leuchtstoffschicht 24, dem transparenten leitenden Film 26 und der photoleitenden Schicht 28, die nacheinander aus flachen zusammenhängenden Folien der jeweiligen Materialien bestehen und man dann die zylindrischen Öffnungen mittels Laser-Bohren oder in ähnlicher Weise durch die Schichten hindurch bildet. In der derzeit bevorzugten Ausführungsform hat jedes zylindrische Loch einen durchschnittlichen Lochdurchmesser W von etwa 40 bis etwa 160,um , wobei der durchschnittliche Abstand A der Öffnungen von Zentrum zu Zentrum entsprechend von etwa 50 bis etwa 200 ,um variiert, wodurch das Verhältnis von Öffnungsdurchmesser zu Öffnungsabstand im Bereich zwischen etwa 0,4 und 0,9 liegt.

Die andere Ausführungsform 20'' der Gitterstruktur der Figur 2b wird auf einem flachen metallischen Gitterraster mit im wesentlichen quadratischen Öffnungen 23'' hergestellt, wobei das Gitterraster gebildet ist durch Stränge, die im wesentlichen senkrecht und in Berührung zueinander verlegt sind. Die Leuchtstoffschicht, üblicherweise mit Natrium dotiertes Cäsiumjodid, wird auf den festen Teil 22a des Gitters durch Heißwand- oder Vakuumverdampfung aufgebracht, wobei das Metallgitter während des Verdampf ens auf eine Temperatur von 200 bis 400° C erhitzt wird. Der transparente leitende Film wird aus einem Material, wie Zinnoxid, Indiumoxid, Wolfram, Aluminium und ähnlichen durch Verfahren aufgebracht, wie Sprühen, Vakuumverdampfen, Zerstäuben oder in ähnlicher Weise. Danach stellt man die photoleitende Schicht in ähnlicher Weise auf dem transparenten leitenden Film aus einem Material her, wie amorphem Selen, Polyvinylcarbazol, Zinkoxid, Cadmiumsulfid und ähnlichen Substanzen, Die im wesentlichen quadratischen Öffnungen 23'' haben Seitenabmessungen W und die festen Teile 22a des Gitters weisen Abstände Ä auf, die ähnlich dem Durchmesser und Zentrum zu Zentrum-Abstand der Ausführungsform der Figur 2 a entsprechen, was auch für das Verhältnis von Durchmesser und Abstand gilt.

Ist die Leuchtstoffschicht 24 des Schichtstoffes dicker als et-

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wa 20yum, dann können sich die negativen Ionen, die von einer Corona-Quelle stammen und durch das Feld E beschleunigt werden, auf der Seite der Leuchtstoffschicht 24 innerhalb der öffnungen des Verbundgitters während des Beschießens mit Ionen ansammeln (vergl. Figur 3). Diese Ladungsansammlung wird schließlich den lonenstrom durch die öffnungen 23 unterbrechen und Fehler in das Ladungsbild, das auf der Schicht 16 niedergeschlagen wird, einbringen. Es wurde festgestellt, daß diese lonenansammlung durch Herstellen des leitenden transparenten Filmes mit integralen Teilen 26' vermieden wird, die sich über einen Teil der Oberfläche der Leuchtstoffschicht 24 benachbart dem Film 26 und in jede Öffnung hinein erstrecken und durch Herstellen zusätzlicher Teile 26'', die sich über andere Teile der die öffnungen begrenzenden Oberfläche der Leuchtstoffschicht 24 an dem Ende erstrekken, das am weitesten von dem Film 26 und dem benachbarten leitenden Gitter 22 entfernt ist. Ein Abstand von etwa 50 ,um verbleibt zwischen den am nächsten kommenden Enden der leitenden Filmteile 26" und 26¹¹. Die Vorspannung V_ erzeugt nun das variable stromsteuernde Feld E' zwischen den am nächsten kommenden Enden der leitenden Teile 26" und 26'', wobei dieses Randbzw. Interferenzfeld relativ stark ist und verhindert, daß irgendwelche der projizierten Ionen auf den die öffnungen bildenden Seiten der Leuchtstoffschicht niedergeschlagen werden.

Im Rahmen der beschriebenen Ausführungsformen können viele Variationen und Modifikationen vorgenommen werden. So kann die photoleitende Schicht anfänglich mit positiven Ladungen versehen werden, wobei deren Neutralisation durch die Elektronen der Paare aus Elektron und Loch bewirkt werden kann, und die positiven Ionen durch die Einrichtung 50 projiziert werden, wobei geeignete Änderungen in der Polarität zumindest der Spannungsquelle 43 vorgenommen werden, um die Richtung des Feldes E zur Beschleunigung der positiven Ionen umzukehren. Auch kann das Leuchtstoffmaterial ausgewählt sein aus Thulium-dotierten Lanthanoxibromid, Silber-dotiertem Zink/Cadmium-Sulfid (ZnCd)S: Ag; Calziumwolframat CaWO₄, Terbium-dotiertem Gadoliniumoxisulfid Gd-O₂S:Tb, Bariumfluorchlorid BaFCl, Terbium-dotiertem

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Lanthanoxibromid LaOBr:Tb, Hafniumphosphat HfP₃O₇ und ähnlichen Leuchtstoffen.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung für die radiographische Analyse eines Gegenstandes, der* differenziell Röntgenquanten absorbiert, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile: eine erste Elektrode, die eine Folie aus einem isolierenden Material trägt,

eine Steuernetzstruktur im Abstand von der ersten Elektrode, die einen Spalt dazwischen bildet, wobei diese Kontrollnetzstruktur nacheinander von der ersten Elektrode weg angeordnet eine Schicht aus photoleitendem Isolationsmaterial, einen dünnen Film aus einem transparenten und leitenden Material, eine Schicht aus einem Material für die Umwandlung von Röntgenquanten in Photonen im ultravioletten und sichtbaren Spektralbereich und einen leitenden Netzschirm einschließt, wo-

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bei die Steuernetzstruktur eine durchgehende zweidimensionale Anordnung von Öffnungen aufweist,

eine Einrichtung zum im wesentlichen gleichmäßigen Anordnen einer Menge elektrischer Ladung einer ersten Polarität benachbart einer Oberfläche der photoleitenden Schicht, die dem Spalt zugewandt ist,

eine Einrichtung zum Emittieren eines Ionenstromes der ersten Polarität zur Netzelektrode der Steuernetzstruktur und eine Einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes über den Spalt, um die Elektronen in Richtung auf die isolierende Schicht der ersten Elektrode zu beschleunigen, wobei die Ionen durch die Öffnungen der Steuernetzstruktur übertragen und durch die in den Bereichen der photoleitenden Schicht benachbart jeder Öffnung verbleibende Ladung moduliert werden, nach dem Auftreffen der differenziell absorbierten Röntgenstrahlen, um ein Ladungsbild des Gegenstandes auf der Isolationsfolie zu erzeugen.
2.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das photoleitende Material amorphes Selen, Polyvinylcarbazol, Zinkoxid oder Cadmiumsulfid ist.
3.Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende transparente Material Zinnoxid, Indiumoxid, Wolfram oder Aluminium ist.
4.Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material zum Umwandeln von Röntgenquanten in optische Photonen CsI:Na; LaOBr:Tm; LaOBr: Tb; (ZnCd)S:Ag; CaWO₄; Gd₃O₃S:Tb; BaFCl oder HfP₃O₇ ist.
5.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der zweidimensionalen Anordnung vorhandenen Löcher einen kreisförmigen Querschnitt haben.
6.Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der öffnungen im Be reich von etwa 40 bis etwa 160,um liegt.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Abstand der Öffnungen gemessen von Zentrum zu Zentrum im Bereich von etwa 50 bis etwa 200 ,um liegt und das Verhältnis des Durchmessers der Öffnungen zu dem vorgenannten Abstand im Bereich von etwa 0,4 bis etwa 0,9 liegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in zweidimensionaler Anordnung vorhandenen Öffnungen einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt haben.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenlängen der quadratischen Öffnungen im Bereich von etwa 40 bis etwa 160 ,um liegen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen Abstände, gemessen von Zentrum zu Zentrum, im Bereich von etwa 50 bis etwa 200 ,um haben, wobei das Verhältnis der Seitenlänge zu dem genannten Abstand im Bereich von etwa 0,4 bis etwa 0,9 liegt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzsubstrat eine Dicke im Bereich von etwa 3 bis etwa 25,um hat.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus dem Material zum Umwandeln der Röntgenquanten in optische Photonen eine Dicke im Bereich von etwa 50 bis etwa 250 ,um hat.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzei chnet , daß der leitende und transparente Film eine Dicke im Bereich von etwa 100 bis etwa 5000 hat.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet , daß die photoleitende Schicht eine Dicke im Bereich von etwa 10 bis etwa 100-um hat.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Ladungen der ersten Polarität negative Ladungen sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die ersten Einrichtung ein elektrisches Potential liefert, mit dem die erste Elektrode auf einem positiven Potential mit Bezug auf den dünnen leitenden Film gehalten ist.
17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß die Ladungen der ersten Polarität positive Ladungen sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, ' daß die erste Einrichtung ein elektrisches Potential liefert, das die erste Elektrode mit Bezug auf den dünnen leitenden Film auf einem negativen Potential hält.
19. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiter eine Einrichtung umfaßt, die zwischen dem leitenden dünnen Film und dem leitenden Netz verbunden ist, um ein Interferenz-bzw. Randfeld innerhalb jeder Anordnung von Öffnungen anzulegen zur variablen Steuerung der Größe des die Isolationsfolie erreichenden Ionenstromes.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Einrichtung ein elektrisches Potential liefert, mit dem die Netzelektrode mit Bezug auf den dünnen leitenden Film auf einem positiven Potential gehalten ist.

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21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Einrichtung ein elektrisches Potential liefert, mit dem die Netzelektrode mit Bezug auf den dünnen leitenden Film auf einem negativen Potential gehalten ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung ein Potential variabler Größe liefert.
23. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet , daß sich ein Teil des dünnen leitenden Filmes entlang einem Teil der Oberflächen der Schicht aus die Rontgenquanten umwandelndem Material, die jede der Öffnungen begrenzen,in Richtung auf das Netzteil erstreckt.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß der Film aus leitendem Material Teile aufweist, die sich von dem Netz zu dem dünnen leitenden Film entlang einem Teil der Oberflächen der Schicht aus Rontgenquanten umwandelndem Material erstrecken, die die Öffnungen begrenzen.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß ein Spalt zwischen jeder der Erstreckungen des leitenden Filmes und einer damit verbundenen Teile des leitenden Filmes in der Größenordnung von 50 ,um gebildet ist.

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