DE3001983C2

DE3001983C2 -

Info

Publication number: DE3001983C2
Application number: DE3001983A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Mulder; Johannes Jacobus Delft Nl Houtkamp
Original assignee: Nv Optische Industrie "de Oude Delft" Delft Nl
Current assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Priority date: 1979-02-02
Filing date: 1980-01-21
Publication date: 1990-05-17
Also published as: US4341955A; NL183914B; DE3001983A1; GB2042255B; JPS55104055A; FR2448222B1; NL183914C; NL7900878A; JPH029429B2; GB2042255A; FR2448222A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Bildverstärker vom Nahfokus-Typ, insbesondere einen Röntgenbildverstärker.

Aus der GB-PS 4 79 617 ist ein Bildverstärker für Fernseher und andere Anwendungszwecke bekannt mit einem länglichen, rohrförmigen, evakuierten Gehäuse, einer parallel zu dessen Längsachse sich erstreckenden, länglichen Kathode, die bei Auftreffen einer Strahlung Elektronen emittiert, und einem parallel zur und in einem Abstand von der Kathode angeordneten, länglichen Anodenschirm, wobei zwischen der Kathode und dem Anodenschirm ein elektrisches Feld besteht. Dabei sind die Kathode und der Anodenschirm auf sich gegenüberliegenden Abschnitten der gewölbten Innenflächen des im Querschnitt kreisförmigen Rohres angeordnet. Infolge der entgegengesetzt gerichteten zylindrischen Wölbung von Kathode und Anodenschirm besteht hierbei die Gefahr von Bildverzerrungen, zumal der Abstand zwischen Kathode und Anodenschirm durch die Geometrie der Innenfläche des rohrförmigen Gehäuses vorgegeben und nicht einstellbar ist.

Aus der US 23 16 999 ist es bekannt, bei Lampen oder elektrischen Entladungseinrichtungen mit einem länglichen, rohrförmigen Gehäuse elektrische Leiter durch dessen stirnseitige Abschlußwände vakuumdicht hindurchzuführen.

Aus der Zeitschrift "Nuclear Instruments and Methods", Bd. 128 (1975), Seiten 49 bis 51, ist ein Szintillationszähler mit einer Vergleichsvorrichtung bekannt zum Vergleich von gewonnenen Ausgangssignalen.

Schließlich ist aus der DE-OS 20 13 922 ein Bildverstärkungssystem bekannt, bei dem mehrere Bildwandlerröhren kaskadenartig hintereinander angeordnet sind. Dabei besitzen die Bildwandlerröhren an ihren jeweils gegenüberliegenden Enden jeweils senkrecht zur Röhrenachse angeordnete faseroptische Schirmträger, die auf der zum Inneren der jeweiligen Röhre weisenden Fläche mit einer lichtempfindlichen Kathodenschicht versehen sind, und lichtabgebende faseroptische Schirmträger, die mit einer Leuchtstoffschicht versehen sind. Dieses System ist in seinem Aufbau und in seinem Betrieb äußerst kompliziert und aufwendig.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Bildverstärker vom Nahfokus-Typ und insbesondere einen Röntgenbildverstärker zu schaffen, der bei einfacher Herstellbarkeit ein verzerrungsfreies Bild zu liefern vermag.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Bildverstärker mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bildverstärkers schematisch in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 den Gegenstand von Fig. 1 im Querschnitt,

Fig. 3 den Gegenstand von Fig. 1 und 2 in der Draufsicht,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bildverstärkers in zweistufiger Ausbildung im Querschnitt,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bildverstärkers in der Draufsicht und

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bildverstärkers, insbesondere für die Detektierung von γ-Strahlen, im Schnitt.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bildverstärkers. 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 Durch führungsöffnungen für Anschlußkontakte 4 und 5 versehen sind und mit mindestens einem nicht wiedergegebenen Absaugrohr zum Evakuieren der Röhre und zum Bilden der Photokathode. Der rohrförmige Körper besteht vorzugsweise aus Glas, aber dies ist nicht notwendig, wenn das ver wendete Material nur die zu detektierende Strahlung und das an der Anodenseite erzeugte Bild durchläßt. Es ist z. B. möglich, den rohr förmigen Körper aus Metall herzustellen, wobei an den erwünschten Stellen ein die wahrzunehmende Strahlung durchlassendes Fenster ange ordnet ist.

Die Röhrensockel 2 und 3 können auf verschiedene Weise aufgebaut und an dem Rohrkörper befestigt sein. So kann der Rohrkörper z. B. an den Enden um den sich an diesem Ende befindenden Anschlußkontakt zuge schmolzen sein und kann der Röhrensockel an das zugeschmolzene 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 Röhren sockel hindurch nach außen geführt ist. In der angebildeten Aus führungsform besteht der Röhrensockel aus einer auf das Ende des Rohr körpers passenden Hülse 6, die mit einer Platte 7 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 in diesem Fall die Röhren sockel gleichfalls die Abdichtung des Rohrkörpers bilden.

Weiter werden im nachstehenden noch Ausführungsformen der erfindungs gemäßen 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 Anzahl in bezug aufeinander isolierter Durchführungsöffnungen ver sehen. Verschiedene andere Abwandlungen des Röhrensockels sind möglich.

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

Innerhalb des Rohrkörpers erstrecken sich in geringem Abstand vonein ander 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 andersartige 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 4 elektrisch ver bunden.

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 ver bunden. Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß die Anschlußkontakte 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 verwendet werden. Diese Abstandhalter sollen aus elektrisch isolieren dem Material bestehen, z. B. aus Glas oder keramischem Material.

Weiter ist es möglich, gegebenenfalls in Kombination mit den Abstand haltern, das von den Anschlußkontakten abgekehrte Ende der Träger 8, 11 mit nicht wiedergegebenen Verlängerungsteilen zu versehen, die iso liert 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 streifen förmiges Röntgenschattenbild, ein sog. Profil, entsteht. Aus einer Anzahl von 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 ist wegen seiner Form sehr geeignet zum Umwandeln solcher Profile in lichtstarke Lichtbilder, die wieder weiterverarbeitet werden können.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Zweistufenausführung 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 34 angeordnet ist. Auf der von der Kathode 32 abgewandten Seite des Trägers 34 ist eine zweite, lichtempfindliche Kathode 35 gebildet. Gegenüber der zweiten Kathode 35 befindet sich eine zweite Anode 36 auf einem lichtdurch lässigen Träger 37.

Die konstruktive Ausführung und die Materialwahl der Zweistufenaus führung können übrigens denen einer Einstufenausführung gleich sein. Dasselbe gilt für eine n-Stufenausführung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung. Dabei befinden sich in einem rohrförmigen Körper ein Kathoden träger, versehen mit einer ersten Kathode, und eine Anzahl Anoden- Kathoden-Träger, versehen mit zugehörigen Anoden und Kathoden, die in ähnlicher Weise aufgebaut sind wie der Träger 34 mit der Anode 33 und der Kathode 35 nach Fig. 4. Gegenüber jeder Kathode befindet sich jeweils eine Anode.

Beim Anwenden eines inneren Spiegels kann dieser in gleicher Weise wie die Kathoden und Anoden befestigt werden. Selbstverständlich kann erwünschtenfalls ein solcher Spiegel auch bei einer Einstufenvorrichtung benutzt werden.

Fig. 5 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 be schleunigt werden und auf die Anode gegenüber der Einfallsstelle der γ-Strahlen auf der Kathode auftreffen. Oft ist es von Belang zu wissen, wo die γ-Strahlen auf die Kathode fallen. Dies kann mit der Vorrichtung nach Fig. 5 detektiert werden durch Anwendung eines in Längsrichtung Licht leitenden Anodenträgers, der an den Enden mit Photomultiplier röhren PM 1 und PM 2 gekoppelt ist, welche Röhren in den betreffenden Röhrensockeln 53 und 54 befestigt sind. Durch Vergleich der elektri schen Ausgangssignale der Photomultiplierröhren kann die Einfalls stelle der durch die γ-Strahlen freigemachten Elektronen auf der Anode und daher auch die Einfallsstelle der γ-Strahlen auf der Kathode bestimmt werden. Dazu sind die Ausgangsleitungen der Photomultiplier röhren mit einer bekannten Vergleichsvorrichtung C verbunden, welche die erwünschte Ausgangsinformation verschafft.

Fig. 6 zeigt schließlich eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, die als Ganzes gekrümmt ausgebildet ist. In einem gekrümmten, vakuum dicht 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 wiedergegebenen Ausführungsform in ähnlicher Weise, wie die eher beschriebenen Ausführungsform, mit Röhrensockel 75, 76 versehen, durch welche Anschlußkontakte 77, 78 für die Anode bzw. Kathode nach außen geführt sind. Eine solche gekrümmte Ausführungsform kann auch wieder als Mehrstufenvorrichtung ausgebildet sein und für spezielle Anwendungen, z. B. in Tomographie-Apparatur bestimmte Vorteile bieten.

Claims

1. Bildverstärker vom Nahfokus-Typ, insbesondere ein Röntgenbildverstärker, mit

(a) einem länglichen, rohrförmigen, evakuierten Gehäuse (1; 30; 50; 70),
(b) wenigstens einer im Gehäuse angeordneten, parallel zu dessen Längsachse sich erstreckenden länglichen Kathode (9; 32, 35; 51; 71), die bei Auftreffen einer Strahlung Elektronen emittiert, und
(c) wenigstens einem im Gehäuse ebenfalls parallel zu dessen Längsachse in einem Abstand von der Kathode angeordneten länglichen Anodenschirm (10; 33, 36; 52, 72), wobei zwischen der wenigstens einen Kathode und dem wenigstens einen Anodenschirm ein elektrisches Feld besteht und
(d) die wenigstens eine Kathode (9; 32, 35; 51; 71) auf einem eigenen, im Gehäuse in einem Abstand von dessen Längswänden befestigten, strahlungsdurchlässigen Träger (8; 31, 34) angeordnet ist und
(e) der wenigstens eine Anodenschirm (10; 33, 36; 52; 72) auf einem strahlungsdurchlässigen Träger (11; 34, 37) angeordnet ist und
(f) die wenigstens eine Kathode (9; 32, 35; 51; 71) wie auch der wenigstens eine Anodenschirm (10; 33, 36; 52; 72) im Schnitt quer zu ihrer Längsausdehnung planparallel sind.

2. Bildverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch der wenigstens eine Anodenschirm (10; 33, 36; 52; 72) auf einem eigenen, im Gehäuse in einem Abstand von dessen Längswänden befestigten Träger (11; 34, 37) angeordnet ist.

3. Bildverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Kathode (9; 32, 35; 51) und der wenigstens eine Anodenschirm (10; 33, 36; 52) in ihrer Längsausdehnung planparallele Streifen sind.

4. Bildverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung des rohrförmigen Gehäuses (1; 30; 50; 70) durch auf den Enden vakuumdicht angeordnete Röhrensockel (2, 3; 53, 54) gewährleistet ist.

5. Bildverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Gehäuse (1; 30; 50; 70) aus Glas hergestellt ist und daß die Enden zugeschmolzen sind.

6. Bildverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des rohrförmigen Gehäuses (1; 30; 50; 70) um nach außen geführte Anschlußkontakte (4, 5) für die wenigstens eine Kathode (9; 32, 35; 51, 71) bzw. den wenigstens einen Anodenschirm (10; 33, 36; 52; 72) zugeschmolzen sind.

7. Bildverstärker nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch an den Enden des rohrförmigen Gehäuses (1; 30; 50; 70) angeordnete Röhrensockel (2, 3; 53, 54).

8. Bildverstärker nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhrensockel (2, 3; 53, 54) mit isolierten Durchführungsöffnungen versehen sind, über welche die Anschlußkontakte (4, 5) nach außen geführt sind.

9. Bildverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anschlußkontakte (4, 5) an verschiedenen Enden des Hohlkörpers (1; 50) befinden.

10. Bildverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (8, 11; 31, 34, 37) durch Abstandshalter (12) in einem uniformen Abstand voneinander gehalten werden.

11. Bildverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kathode (35) und wenigstens ein Anodenschirm (33) auf gegenüberliegenden Seiten eines Trägers (34) angeordnet sind.

12. Bildverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Gehäuse (70) sowie die sich darin befindende wenigstens eine Kathode (71) und der wenigstens eine Anodenschirm (72) gekrümmt sind.

13. Bildverstärker nach einem der vorangehenden Ansprüche für γ-Strahlen, gekennzeichnet durch einen Anodenträger, der in Längsrichtung Licht leiten kann und der an jedem Ende mit einem Lichtdetektor (PM ₁, PM ₂) gekoppelt ist, wobei die Ausgangssignale der Lichtdetektoren (PM ₁, PM ₂) einer Vergleichsvorrichtung (C) zugeführt werden, die ein Ausgangssignal abgibt, das die Einfallsstelle der γ-Strahlen auf der Kathode (51) kennzeichnet.