DE3019855A1

DE3019855A1 - Roentgenvidikon

Info

Publication number: DE3019855A1
Application number: DE19803019855
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Haendle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-05-23
Filing date: 1980-05-23
Publication date: 1981-12-03

Description

Röntgenvidikon
Die Erfindung betrifft ein Röntgenvidikon nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Vidikon ist z.B. bekannt aus der US-PS 28 62 126.
Röntg.e'nv-idikons,- bei denen zur Aufnahme des Röntgenbil--des ein Target mit einer Halbleiterschicht verwendet wird,---wei-sen relativ geringe Röntgenempfindlichkeit auf. Daher würden bei derartigen Aufnahmeröhren nur dann ausreichende Bildsignale erhalten, wenn etwa für ein Röntgensofortbild eine Dosis von wenigstens 1OO1uR ---angewandt wird. Nur dann wird im Ausgangssignal das Rauschen des-nachfolgenden Videoverstärkers (insbesondere d-er Eingangsstufe) überdeckt. Außerdem wäre es in der Röntgenbildtechnik vorteilhaft, bei der direkten Umwandlung des Strahlenbildes- di.e Bilddosis variieren -zu können, weil --dann eine dem Untersuchungsobjekt anpaßbare - Bilddosis vom Arzt gewählt werden kann und dadurch eine Reduzierung der redundanten Strahlung für eine. bessere St-rahlenhygiene möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Röntgenvidikon nach-dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 -die Möglichkeit zu schaffen, die Bilddosis variieren zu können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch -die m Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch-die Verwendung eines aus Halbleiterinseln aufgebauten Abtasttargets zur Erzeugung von Fernsehsignalen eines Röntgenbildes wird bei einem großflächigen Abtasttarget das elektrische Rauschen des auf die Abtasteinrichtung folgenden Signalverstärkers durch einen Gittersteuerungsmechanismus von negativ aufgeladenen "Halbleiter-Inseln" gegebenenfalls zusammen mit einer anschließenden Integration in einem Digitalspeicher eliminiert. Die Halbleiter-Inseln brauchen nur fiktiv zu sein. Sie können durch eine z.B. mittels Fotoresisttechnik erzeugte Netzelektrode nachgebildet werden, die auf der freien Oberfläche des Halbleiters z.B. mit der Fotoresisttechnik- erzeugt wird.
Als Halbleiterschicht ist etwa eine solche aus Selen geeignet, wie sie in der Xeroradiografie üblich ist.
Das Selen wird dabei auf einen elektrisch leitfähigen, röntgenstrahlendurchlässigen Träger, z.B. eine Aluminiumplatte od.dgl., in einer für die gewünschte Röntgenempfindlichkeit nötigen Dicke aufgedampft. Im zur Untersuchung von Körpern verwendeten Bereich von Röntgenstrahlen sind dies zwischen 10 und 300/um dicke Schichten-aus Seien. Das Selen kann an sich in der Form einzelner Inseln aufgedampft werden, wobei die vorgesehene Abtastfläche so fein unterteilt wird, daß die im Bild gewünschte örtliche Auflösung noch erreicht wird (Kantenlänge ca. 10 bis 100 bzw. 300/um, insbesondere 50 bis 100/um).
Die Herstellung einer Schicht aus Halbleiter-Inseln, etwa einer solchen aus Selen, kann dadurch vereinfacht werden, daß man zuerst eine einheitlich dicke Schicht herstellt und darauf eine Netzelektrode erzeugt. Letzteres kann mit konventioneller Fotoresisttechnik erfolgen. Die sehr dünnen Elektrodenstege von z.B. 10 bis 100 um Breite und wenige Nanometer (nm) Dicke können so ohne grundlegende Schwierigkeiten hergestellt werden. (Vgl. z.B. POLYMER ENGINEERING AND SCIENCE, September, 1971, Vol. 11, No. 5, Seiten 426 bis- 430). bis Die Netzelektrode bzw. der zwischen den einzelnen Bildelementen des Halbleiters durchschauende Teil des leitenden Trägers dient mit ca. 1000 bis 2000 Maschen bzw.
Stegen pro Bildhöhe als Signalelektrode. Die mit der Netzelektrode bzw. dem Träger versehene Halbleiterschicht wird im Vakuum mit einem Elektronenstrahl in der bei Fernsehaufnahmen üblichen Weise abgetastet, damit die Seleninseln richtig aufgeladen werden. Hierauf wird durch eine kurzzeitige Röntgenstrahlung das Potential der "Inseln" (Flecken der Halbleiterschicht zwischen den leitfähigen Stegen) entsprechend der örtlichen Verteilung der Intensität der Strahlung geändert.
Die Potentiale der Elektroden, d.h. des Elektronenstrahlsystems und der Netzelektroden, werden so eingestellt,- daß sich beim Abtasten gegenüber der Kathode ein negatives Potential auf den Inseln einstellt, so daß sich ein Verlauf der Äquipotentiallinien einstellt, der keine oder nur wenige Elektronen bei nicht belichteten Feldern auf der Netzelektrode landen läßt. Der auf der Netzelektrode landende Signalstrom wird dann durch das negative Potential der Inseln entsprechend der Verteilung der Intensitäten der Röntgenstrahlen moduliert. Das "Lesen" erfolgt so, daß das negative Potential der Inseln möglichst unverändert bleibt.
Der Signalstrom der Netzelektrode bzw. der Unterlage kann über die Dauer mehrerer Abtastperioden (Bildabtastperioden), gegebenenfalls nach Verstärkung in einem Videover-stärker, mittels eines Video speichers, vorzugsweise einem Halbleiterspeicher, integriert werden. Die Integration erfolgt vorzugsweise über ca. 2 bis ca. 100, insbesondere ca. 10, Bildperioden. Dadurch wird das elektrische Rauschen der Eingangsstufe des Videoverstärkers entsprechend der zeitlichen Tinte gration eliminiert, weil in dem Halbleiterspeicher über das elektrische Rauschen gemittelt wird.
Durch die Wahl der zeitlichen Integration, d.h. der Zahl der im Speicher überlagerten Bilder, kann die Bilddosis entsprechend der Integrationszeit verkleinert werden, ohne daß das elektrische Rauschen im Bild relevant wird, weil dieses durch die Integration unterdrückt wird.
Mit der Netzelektrode kann die für eine gute Ladungsträgertrennung im Selen notwendige hohe Feldstärke einfacher als bei dem bisherigen Röntgen-Vidikon-Prinzip (großflächig ohne Netz) eingestellt werden, weil an das Netz von außen direkt beliebige Potentiale angelegt werden können.
Das in einem Speicher über mehrere Bildperioden tinte grierte Bild kann auf einem Fernsehmonitor wiedergegeben bzw. von diesem abfotografiert werden. Die Aufzeichnung des gespeicherten Bildes kann aber auch durch einen Lichtpunktabtaster (bzw. Laserscanner) direkt auf einem großformatigen Transparenzfilm ohne Verlust an Auflösung erfolgen.
Anstelle von Selen können auch andere röntgenstrahlenempfindliche Halbleiter mit hohem Dunkelwiderstand verwendet werden, wie z.B. Bleioxid (PbO) etc.
Durch einen "Prime"-Vorgang, d.h. Abtastung mit Elektronenstrahl, kann wie bei bekannten Speicherröhren mit entsprechenden Elektrodenpotentialverhältnissen das vor der Röntgenbelichtung erforderliche konstante Potential auf den "Inseln" hergestellt werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
In der Figur 1 ist ein schematisches Übersichtsschaubild über eine erfindungsgemäß ausgestaltete Anordnung gezeichnet, in der Figur 2 eine Halbleiter-Inselschicht und -in der Figur 3 eine Halbleiterschicht, die mit einem leitfähigen Netz versehen ist.
In der Figur 1 ist mit 1 eine Röntgen-Vidikon-Röhre bezeichnet, zu deren Betrieb der bei Vidikons übliche elektrische Versorgungsapparat 2 vorgesehen ist. Zur Fokussierung und Ablenkung eines Abtastelektronenstrahls- 3 ist-eine magnetische Spule 4 um den Hals der Röhre 1 gelegt, von deren Kathode Sder Elektronenstrahl 3 ausgeht und- durch ein Feldnetz 6 hindurch auf das Target 7 gelangt. Dieses besteht als Eingangsfenster der Röhre 1- aus einer Trägerplatte aus Aluminiumblech. Die Platte g ist an ihrer dem Vakuumraum der Röhre 1 zugewandten Seite 200/um dick mit einer Schicht 9- aus Selen bedeckt.
Die Schicht 9 trägt an ihrer freien Fläche ein Netz 10 aus aufgedampfter leitender Schicht. Dieses Netz 10 weist z.B -1-000 Ma-s-chen pro Bildhöhe auf und hat eine Stegbreite von z.B. 50 µm. Es ist' im bekannten Fotoresis-tverfahren hergestellt, indem ein metallischer Leiter auf die Selenschicht auf gedampft wird und darauf -ein Fotolack aufgetragen wird und nach Belichtung einer Lochmaske und darauffolgender Ätzung Netzstrukturierung erzeugt wird.-Das Röntgenbild entsteht durch das Eindringen von durch Pfeile 11 -symbolisierten Röntgen-strahlen durch die Platte 8. So werden in der Selenschicht 9 Leitfähigkeitsunterschiede erzeugt, die dann wegen der vor der Bestrali lung mit den Röntgenstrahlen 11 auf die Innenfläche der Schicht 9 aufgetragenen Ladung an dieser Seite ein Ladungsbild entsprechend der Verteilung der Röntgenstrahleu 11 entstehen lassen. Bei der darauffolgenden Abtastung mittels des Elektronenstrahls 3 kann über eine Leitung 12*ein Videosignal abgeleitet werden, das dann in einem Verstärker 13 verstärkt an einen Halbleiterspeicher 14 weitergegeben wird, in welchem eine zeitliche Integration erfolgen kann.
Die Integration wird z.B. durchgeführt, indem mehrere-Bildabtastungen, d.h. Bilder in dem digitalen Speicher, überlagert werden. Das Signal kann dann aus dem Speicher 14 über eine Leitung 15 einem Monitor 16 zugeführt und dort sichtbar gemacht werden. Die Sichtbarmachung kann aber auch über eine Leitung 17 in einer Multiformat-Monitorfotografiereinrichtung 18 erfolgen, indem direkt von einem Monitor auf großformatigen Film das Speicher bild abgebildet wird bzw. über eine Leitung 19 einem Laser-Scanner 20 zugeführt wird, in- welchem ein mit dem Videosignal helligkeitsmodulierter Laserstrahl direkt ein Bild auf einen großformatigen Transparenzfilm aufzeichnet.
In der Figur 2 ist ein Ausschnitt aus dem Target 7 herausgezeichnet, wobei ersichtlich ist, daß das Netz O Maschen aufweist, in welchem Inselbereiche 9' der Selen schicht 9 offen bleiben.
Bei dem Ausführungsbeispiel des Targets 7 nach Figur 3 ist auf die Unterlage 8 aus Aluminium ein Raster aus Inseln 9 1 aus Selen aufgebracht. Dabei übernimmt die Funktion des Gitters-10 nach Figur 2 die Unterlage 8.
3 Figuren 9 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche W Verfahren zur Fernsehaufnahme von Röntgenbildern durch Erzeugung eines Ladungsbildes auf einem Halbleitertarget und Abtastung des Bildes mit einem Elektronenstrahl, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Abtastfläche aus Halbleiterinseln besteht, die durch elektrisch leitfähige Zwischenräume voneinander getrennt sind, daß die Inseln negativ aufgeladen werden, daß dann die Belichtung mit dem Röntgenbild erfolgt und daß schließlich das auf den Inseln befindliche Ladungsbild mittels eines Elektronenstrahls abgetastet wird, wobei die verwendeten Potentiale so gewählt sind, daß sich beim Abtasten gegenüber der Kathode ein negatives Potential auf den Inseln ergibt, welches gewährleistet, daß keine oder nur wenige Elektroden auf nicht belichteten Feldern landen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Signalstrom der Abtastung über mehrere Bildabtastperioden, insbesondere von ca. 2 bis ca. 200, vorzugsweise ca. 10 bis 20, mittels eines Videospeichers integriert wird.
3. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Speicher ein Halbleiterspeicher ist.
4. Gerät zur Durchführung nach Anspruch 1, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Halbleiter Selen ist.
5. Verfahren -zur Herstellung einer Halbleiterinsel-Schicht zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1; da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Halbleiter in Punkten nebeneinander aufgedampft wird, z wobei die Punkte eine Kantenlänge bzw. einen Durchmesser von ca. 10 bis ca. 300/um, insbesondere ca. 50/um, haben und einen Abstand voneinander von 10/um bis 300/um, insbesondere ca. 50/um bis 1001um.
6. Halbleiterschicht zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i ch -n e t , daß die Schicht aufgedampft ist und an der freien Oberfläche ein Netz aus elektrisch leitfähigem Material trägt, wobei die Abmessungen des Netzes mit denjenigen nach Anspruch 5 übereinstimmen, indem die Kantenlängen bzw. Durchmesser den Maschen des Netzes und die Abstände den Breiten des Materials des Netzes entsprechen.
7. Halbleitertarget nach einem der vorhergehenden.Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Träger eine Platte aus Leichtmetall, insbesondere Aluminium, ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Targets nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das leitfähige Netz auf der Halbleiterschicht durch Fotoresistätzung erzeugt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zuerst eine Schicht aus ca. 10 bis 300 nm dick aufgedampft und dann mittels Fotoresistverfahren die überflüssigen Teile der Aufdampfschicht abgeätzt werden.