DE3001983A1

DE3001983A1 - Bildverstaerker vom nahfokus-typ

Info

Publication number: DE3001983A1
Application number: DE19803001983
Authority: DE
Inventors: Johannes Jacobus Houtkamp; Hendrik Mulder
Original assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Current assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Priority date: 1979-02-02
Filing date: 1980-01-21
Publication date: 1980-08-07
Also published as: FR2448222A1; DE3001983C2; JPS55104055A; US4341955A; FR2448222B1; NL183914C; NL7900878A; GB2042255A; GB2042255B; NL183914B; JPH029429B2

Description

Die Erfindung "bezieht sich auf einen Bildverstärker vom Nahfokus-Typ, umfassend mindestens einer Photokathode und mindestens einen gegenüber der Photokathode liegenden Anodenschirm, wobei die Photokathode und der Anodenschirm sich in einem Hohlkörper befinden, in dem Vakuum herrscht, während im Betrieb ein elektrisches Feld zwischen Kathode und Anode herrscht. Bekannte Vorrichtungen vom Nahfokus-Typ umfassen einen Zylindrischen Glaskörper, der an einem Ende mit einem Kathodenfenster versehen ist, auf dem an der Innenseite oder auf einem losen Träger eine z.B. lichtempfindliche Kathode angeordnet ist, und der an dem anderen Ende ein Anodenfenster aufweist mit einer Anode, die unter Einfluss von aus der Kathode durch das auftreffende Licht freigemachten und sodann durch ein zwischen Kathode und Anode vorhandenes elektrisches Feld beschleunigten Elektronen an der Ausgangsseite ein verstärktes Lichtbild erzeugt. In dem Glaskörper herrscht ein Vakuum und der Abstand zwischen Kathode und Anode ist derart gering, dass keine zusätzlichen Fokussierungselektroden notwendig sind. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist daher die Achse des zylindrischen Körpers im wesntlichen parallel zu dem zwischen Kathode und Anode vorhandenen elektrischen Feld.

Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist, dass die Anode und die Kathode normalerweise rund sind, was bei Anwendungen, bei denen nichtrunde Bilder auftreten, zu einer nicht-optimalen Benutzung der Kathoden- und Anodenoberfläche führt. Weiter ist die Abdichtungslänge, die bei der bekannten Voorichtung etwa dem Umfang des Kathodenfensters, vermehrt mit dem Umfang des Anodenfensters, gleich ist, verhältnismässig gross, wodurch die Leckagengefahr gleichfalls verhältnissmässig gross wird. Schliesslich kann der Durchmesser nicht beliebig vergrössert werden, weil die Endfenster dann zu sehr belastet werden.

Der Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der geschilderten Nachteile. Dazu wird gemäss der Erfindung ein Bildverstärker vom Nahfokus-Typ dadurch gekennzeichnet, dass die Kathodenfläche und die Anodenschirmfläche sich im wesentlichen parallel zu der Achse des Hohlkörpers erstrecken.

030032/0619

Im Nachstehenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch in perspektivischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 2 schematisch einen Querschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 schematisch eine Draufsicht der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Vorrichtung;

Fig. k schematisch im Querschnitt eine Zweistufenvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 5 schematisch im Querschnitt eine η-Stufenvorrichtung gemäss der Erfindung;

Fig. 6 schematisch eine spezielle Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, die als Detektor TOn γ-Strahlen besonders geeignet ist; und

Fig. 7 schematisch im Schnitt wieder eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung gemäss der Erfindung;

Fig. 8 in Draufsicht eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung gemäss der Erfindung.

Die Figuren 1, 2 und 3 zeigen schematisch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Die dargestellte Ausführungsform umfasst einen rohrförmigen Körper 1, der aus Glas hergestellt ist und der an den Enden vakuumdicht abgeschlossen ist. Dazu sind an den Enden Röhrensockel 2 und 3 aus geeignetem Material angeordnet, die mit Durchführungsöffnungen für Anschlusskontakte k und 5 versehen sind und mit mindestens einem nicht wiedergegebenen Absaugrohr zum Evakuieren der

030032/0619

BAD ORIGINAL

Röhre und zum Bilden der Photokathode. Der rohrförmige Körper besteht vorzugsweise aus Glas, aber dies ist nicht notwendig, wenn das angewendete Material nur die zu detektierende Strahlung und das an der Anodenseite erzeugte Bild durchlässt. Es ist z.B. möglich, den rohrförmigen Körper aus Metall herzustellen, wobei an den erwünschten Stellen ein die wahrzunehmende Strahlung durchlassendes Fenster angeordnet ist.

Die Röhrensockel 2 und 3 können in verschiedenen Weisen aufgebaut und an dem Rohrkörper befestigt sein. So kann der Rohrkörper z.B. an den Enden um den sich an diesem Ende befindenden Anschlusskontakt zugeschmolzen sein und kann der Röhrensockel auf dem zugeschmolzenen Ende gekittet sein. Dies alles in der Weise, wie das z.B. bei Glühbirnen oder Bildröhren erfolgt. Der Röhrensockel dient dann nur als Schutzorgan und nicht als Abdichtungsorgan. Der Röhrensockel selbst kann dann aus Metall hergestellt sein und gleichfalls als Anschlusskontakt dienen. Es ist auch möglich, den Röhrensockel völlig aus isolierendem Material herzustellen, wobei der Anschlusskontakt durch den isolierenden Röhrensockel hindurch nach aussen geführt ist. In der angebildeten Ausführungsform besteht der Röhrensockel aus einer auf das Ende des Rohrkörpers passenden Hülse 6, die mit einer Platte T aus isolierendem Material abgedichtet ist, welche Platte eine Durchführungsöffnung für den Anschlusskontakt aufweist.

In dem Fall, dass der Rohrkörper an den Enden nicht zugeschmolzen ist, können die Röhrensockel im wesentlichen in gleicher Weise, wie oben beschrieben wurde, aufgebaut sein, wobei jedoch der Abdichtung mehr Aufmerksamkeit gewidmet werden muss, weil m diesem Fall die Rohrensockel gleichfalls die Abdichtung des Rohrkörpers bilden.

Weiter werden im Nachstehenden noch Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung beschrieben, bei denen mehrere Anschlusskontakte durch ein und denselben Röhrensockel hindurch nach aussen geführt werden. In diesem Fall ist der Röhrensockel mit einer entsprechenden

030032/0619

-Z-

Anzahl in bezug aufeinander isolierter Durchf uhrungsÖffnungen versehen. Verschiedene andere Abwandlungen des Röhrensockels sind möglich.

Die Röhrensockel können auch durch an den Enden des Hohlkörpers angeordnete, sich in Flucht damit erstreckende Kupferrohre gebildet werden, von denen mindestens eines zum Evakuieren des Hohlkörpers angewendet wird, und die nach dem Evakuieren und dem Bilden der Photokathode vakuumdicht zugekniffen werden.

Innerhalb des Rohrkörpers erstrecken sich in geringem Abstand voneinander und im wesentlichen parallel zueinander eine streifenförmige Kathode und eine streifenförmige Anode. Die Kathode ist auf einem die zu detektierende Strahlung durchlassenden Träger 8 angeordnet. Wenn die Vorrichtung zur Anwendung als Lichtbildverstärker bestimmt ist, kann der Träger 8 z.B. aus Glas hergestellt sein. Für andersart'xg-e Strahlung, z.B. Röntgenstrahlung, kann der Träger z.B. aus Aluminium hergestellt sein. Auf der der Anode zugekehrten Seite des Trägers 8 befindet sich die Photokathode 9· Die Zusammensetzung der Kathode ist von der gewünschten Anwendung abhängig. Kathodenmaterialien, die sich für bestimmte Anwendungen eignen, sind an sich bekannt, und werden hier also nicht näher beschrieben. In der dargestellten Ausführungsform ist das rechte Ende der Kathode mit dem Anschlusskontakt k eletrisch verbunden.

Gegenüber der Kathode 9 befindet sich in verhältnismässig geringem Abstand die Anode 10, die auf einem Träger 11 angeordnet ist. Die Anode besteht aus einem an sich bekannten und üblichen Material, das unter Einfluss der von der Kathode herrührenden Elektronen Licht ausstrahlt. Der Träger 11 soll dieses Licht durchlassen und kann dazu z-.-B.^aus Glas hergestellt sein.

In der wiedergegebenen Ausführungsform ist die Anode an dem linken Ende mit dem nach aussen geführten Anschlusskontakt 5 elektrisch verbunden. Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass die Anschlusskontakte

03CÖ32/0619

ORIGINAL

für Anode und Kathode, zwischen denen ein Spannungsunterschied von einigen Kilovolt herrschen kann, sich in grossem Abstand voneinander "befinden.

Um zu bewirken, dass Anode und Kathode in bezug aufeinander in der richtigen Stellung bleiben, können zwei oder mehrere Abstandhalter 12 angewendet werden. Diese Abstandhalter sollen aus elektrisch isolierendem Material bestehen, z.B. aus Glas oder keramischem Material.

Weiter ist es möglich, gegebenenfalls in Kombination mit den Abstandhaltern, das von den Anschlusskontakten abgekehrte Ende der Träger 8, 11 mit nicht wiedergegebenen Verlängerungsteilen zu versehen, die isoliert in dem benachbarten Röhrensockel verankert werden, um eine mechanisch und dadurch auch elektrisch zuverlässigere Konstruktion zu erhalten.

Eine Vorrichtung, wie die oben beschriebene, eignet sich insbesondere zur Anwendung beim Bilden eines Tomogramms. Dabei wird ja ein Körper mit einem sehr flachen Röntgenbündel bestrahlt, so dass ein streifenförmiges Röntgenschattenbild, ein sog. Profil, entsteht. Aus einer Anzahl profilen, die je zu einem bestimmten Stand des Körpers in bezug auf das Röntgenbündel gehören, kann in bekannter Weise das erwünschte Tomogramm gebildet werden. Der beschriebene Bildverstärker isx wegen seiner Form sehr geeignet zum Umwandeln solcher Profile in lichtstarke Lichtbilder, die wieder weiterverarbeitet werden können.

Fig. k zeigt schematisch eine&weistufenausführung einer Vorrichtung gemäss der Erfindung. Die Vorrichtung umfasst einen rohrförmigen Körper 30, in dem sich ein streifenförmiger Kathodenträger 31 befindet, der eine Kathode 32 trägt. Gegenüber der Kathode 32 befindet sich eine Anode 33, die auf einem lichtdurchlässigen Träger 3^ angeordnet ist. Auf der von der Kathode 32 abgewandten Seite des Trägers 3^ ist eine zweite, lichtempfindliche Kathode 35 gebildet. Gegenüber der zweiten Kathode 35 befindet sich eine zweite Anode 36 auf einem lichtdurchlässigen Träger 37·

036032/0619

ORIGINAL

Die konstruktive Ausführung und die Materialwahl der Zweistufenausführung können übrigens denen einer Einstufenausführung gleich sein. Dasselbe gilt für die in Fig. 5 wiedergegebene n-Stufenausführung einer Vorrichtung gemäss der Erfindung. In der n-Stufenausführungsform nach Fig. 5 befinden sich in einem rohrförmigen Körper ko ein Kathodenträger, versehen mit einer ersten Kathode U1, und eine Anzahl Anoden-Kathoden-Trägers 1+1 ρ bis hl , versehen mit zugehörigen Anoden und Kathoden, die in ähnlicher Weise aufgebaut sind wie die Träger 3^- mit der Anode 33 und der Kathode 35 nach Fig. k. Gegenüber jeder Kathode befindet sich jeweils eine Anode.

Bei einer Mehrstufenvorrichtung kann es vorteilhaft sein, die Kathoden und Anoden nicht gemäss der in Fig. h wiedergegebenen Konfiguration anzuordnen, sondern eine fächerförmige Konfiguration zu wählen, wie in Fig. 5 dargestellt ist. In dieser Weise kann ein hoher Bildverstärkungsfaktor erhalten werden und kann die Stelle des Ausgangsbildes der Apparatur, in welcher der Detektor angewendet werden soll, angepasst werden. Zwar entsteht durch die fächerförmige Konfiguration in einer einzigen Richtung eine gewisse Ausdehnung des Bildes, aber dies ist meistens, insbesondere bei Tomographie, nicht wichtig.

In der Vorrichtung nach .Fig. 5 befindet sich weiter noch ein Spiegel lj-2, der dazu dient, das Bild der letzten Anode in geeigneter Weise in der mit einem Pfeil ^ 3 angegebenen Richtung wahrnehmen zu können. Ein Pfeil IA gibt die Richtung der auf die erste Kathode einfallende Strahlung an.

Der Spiegel ist nur als Beispiel gezeichnet worden. Nicht in allen Fällen ist ein Spiegel notwendig; dies hängt u.a. von der tatsächlichen Konfiguration von Kathoden und Anoden und von der Apparatur, für welche die Vorrichting bestimmt ist, ab. Auch braucht der Spiegel sich nicht innerhalb des Rohrkörpers zu befinden, oder kann ein gekrümmter Spiegel angewendet werden, der in bestimmten Fällen durch Anordnung eines spiegelnden Streifens auf der Innenseite der Rohrwandung erhalten werden

1983

/11

könnte. Beim Anwenden eines inneren Spiegels, wie dargestellt vorder, ist, kann dieser in gleicher Weise wie die Kathoden und Anoden an den Enden befestigt, werden. Selbstverständlich kann ervünschtenfalls ein solcher Spiegel auch bei einer Einstufenvorrichtung benutzt werden.

Fig. 6 zeigt eine spezielle Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung, die sich insbesondere zur Detektion von γ-Strahlen eignet. In dem rohrförmigen, γ-Strahlen durchlassenden Körper 50 befinden sich in der schon beschriebenen Weise eine streifenförmige Kathode 51 und eine streifenförmige Anode 52. Aus dem Kathodenmaterial werden durch die mit einem Pfeil wiedergegebenen γ-Strahlen Elektronen freigemacht, die durch das zwischen Kathode und Anode herrschende elektrische Feld beschleunigt werden und auf die Anode gegenüber der Einfallsstelle der γ-Strahlen auf die Kathode auftreffen. Oft ist es von Belang, zu wissen, wo die γ-Strahlen auf die Kathode fallen. Dies kann mit der Vorrichtung nach Fig. 6 detektiert werden duch Anwendung eines in Längsrichtung Licht leitenden Anodenträgers, der an den Enden mit Photomultiplizierröhren PM1 und PM2 gekoppelt ist, welche Röhren in den betreffenden Röhrensockeln 53 und ^h befestigt sind. Durch Vergleich der elektrischen Ausgangssignale der Photomultiplizierröhren kann die Einfallsstelle der durch die γ-Strahlen freigemachten Elektronen auf der Anode und daher auch die Einfallssteile der γ-Strahlaxauf der Kathode bestimmt werden. Dazu sind die Ausgangsleitungen der Photomultiplizierröhren mit einer bekannten Vergleichsvorrichtung C verbunden, welche die erwünschte Ausgangsinformation verschafft.

Fig. T zeigt eine besonders einfache Ausführungsform einer Vorrichtung gemäss der Erfindung, bei der die Kathode 60 und die Anode 61 direkt an der Innenseite des rohrförmigen Körpers 62 angeordnet sind. Die Kathode und die Anode sind wieder an den Enden des rohrförmigen Körpers mit nach aussen geführten Anschlusskontakten verbunden.

Die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform ist nur brauchbar in Fällen, bei denen eine Verzerrung des Bildes in (in der Zeichnung betrachtet)

B3GÖ32/0G19
BAD ORIGINAL

1h

Vertikalrichtung nicht von Nachteil ist. Dies ist z.B. der Fall bei
der Verarbeitung von Profilen zur Bildung eines Tomograimns.

Fig. 8 zeigt schliesslich eine Vorrichtung gemäss der Erfindung,
die als Ganzes gekrümmt ausgebildet ist. In einem gekrümmten, vakuumdicht abgeschlossenen rohrförmigen Körper 70 befinden sich eine Kathode 71 auf einem zugehörigen Träger und eine Anode 72 auf einem zugehörigen Träger. Die beiden Träger können durch isolierende Abstandhalter 73 in uniformem Abstand voneinander gehalten werden. Der rohrförmige Körper ist in der viedergegebenen Ausführungsform in ähnlicher Weise, vie die eher beschriebenen Ausführungsform, mit Röhrensockel 75» 76 versehen, durch velche Anschlusskontakte 77 _? 7δ für die Anode bzw. Kathode nach aussen geführt sind. Eine solche gekrümmte Ausfümungsform kann auch
wieder als Mehrstufenvorrichtung ausgebildet sein und für spezielle
Anwendungen, z.B. in Tomographie-Apparatur bestimmte Vorteile bieten.

Es wird bemerkt, dass verschiedene Modifikationen für den Fachmann
naheliegen. Solche Modifikationen werden für in den Rahmen der Erfindung fallen gehalten.

EP/WvdP

G3003?/0619

BAD ORIGINAL

Claims

Ii.V. Optische Industrie "De Oude DeIft", Van Miereveltlaan 9, Delft

Bildverstärker vom Nahfokus-Typ

Pat entansprüc he

!.'Bildverstärker vom Nahfokus-Typ, umfassend mindestens einer Photokathode und mindestens einen gegenüber der Photokathode liegenden Anodenschirm, wobei die Photokathode und der Anodenschirm sich in einem Hohlkörper befinden, in dem Vakuum herrscht, während im Betrieb ein elektrisches Feld zwischen Kathode und Anode herrscht, dadurch gekennzeichnet, dass die Photokathodenfläche und die Anodenschirmfläche sich im wesentlichen parallel zu der Achse des Hohlkörpers erstrecken.
2. Bildverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Photokathode und der Anodenschirm streifenförmig sind.

030032/0C19
BAD ORIGINAL

3001383
3. Bildverstärker nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper die Form einer Röhre hat, die an den Enden vakuumdicht abgedichtet ist, und deren Mantel wenigstens in Höhe der Photokathode und des Anodenschirms für die zu detektierende Strahlung bzw. das wahrzunehmende Bild durchlässig ist.
k. Bildverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung durch auf den Enden der Röhre vakuumdicht angeordnete Röhrensockel erhalten ist.
5· Bildverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhre aus Glas hergestellt ist und dass die Enden zugeschmolzen sind.
6. Bildverstärker nach Anspruch 5₅ dadurch gekennzeichnet, dass die Enden um nach aussen geführte Anschlusskontakte für die Kathode bzw. die Anode zugeschmolzen sind.
J. Bildverstärker nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch an den Enden angeordnete Röhrensockel.
8. Bildverstärker nach Anspruch k oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhrensockel mit isolierten Durchführungsöffnungen versehen sind, über welche die Anschlusskontakte für die Kathode und die Anode nach aussen geführt sind.
9· Bildverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskontakte für die Kathode bzw. die Anode sich an verschiedenen Enden des Hohlkörpers befinden.
10. Bildverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Photokathode und der Anodernschirm auf sich in dem Hohlkörper befindenden Trägern angeordnet sind, die mittels einer Anzahl Abstandshalter in einem im wesentlichen uniformen Abstand voneinander gehalten werden.

030032/0619
11. Bildverstärker nach einem der vorhergehender. Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine zusätzliche Photokathode und einen zusätzlichen Anodenschirm, die "beidseitig auf einem einzigen Träger angeordnet sind.
12. Bildverstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass alle Photokathoden und alle Anodenschirme parallel sind.
13. Bildverstärker nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet;, dass die Photokathoden und die Anodenschirme einander abwechselnd in Fächerform angeordnet sind.
"\k. Bildverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in dem Hohlkörper angeordneten streifenförmigen Spiegel, cLer das Bild des letzten Anodenschirms "bis ausserhalb des Detektors reflektieren kann.
15· Bildverstärker nach Anspruch Ik, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel durch einen verspiegelten Teil der Wand des Hohlkörpers gebildet wird.
16. Bildverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Photokathode und der Anodenschirm auf der Innenwand des Hohlkörpers angeordnet sind.
17. Bildverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper sowie die sich darin befindende Photokathode (die sich darin befindenden Photokathoden) und der (die) Anodenschirm(e) gekrümmt ausgebildet sind.

030032/0 6 19
BAD ORIGINAL
18. Bildverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere geeignet für γ-Strahlen, gekennzeichnet durch einen Anodenträger, der in Längsrichtung Licht leiten kann, und der an jedem Ende mit einem Lichtdetektor gekoppelt ist, wobei die Ausgangssignale der Lichtdetektoren einer Vergleichsvorrichtung zugeführt werden, die ein Ausgangssignal abgibt, das der Einfallsstelle der γ-Strahlen auf die Kathode entspricht.

030032/0619