DE3150257A1

DE3150257A1 - Image intensifier

Info

Publication number: DE3150257A1
Application number: DE19813150257
Authority: DE
Inventors: Heinz 8552 Höchstadt Röhrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-12-18
Filing date: 1981-12-18
Publication date: 1983-06-30

Abstract

The invention relates to an image intensifier having a vacuum bulb (1) which contains, one behind the other, a photocathode (6) and electron multiplier stage (10) consisting of a plurality of grids which are coated in an insulating manner and are connected one behind the other, and having an output fluorescent screen (8) which is connected to an electrically conducted anode layer (9). It has been found to be unfavourable in such image intensifiers that, even with precise alignment and fixed mounting on the edge, the individual grids (11) can start to oscillate, especially in the case of relatively large surfaces, for example in the case of a shock, resulting in interference in the imaging. To prevent this disadvantage, the invention provides for the grids (11) which are coated (12) in an insulating manner to be arranged in layers directly one on top of the other, so that a compact grid stack is produced as the multiplier (10). An image intensifier equipped according to the invention is especially suitable for use in medical X-ray diagnosis. <IMAGE>

Description

Bil dverstärkerImage intensifier

Die Erfindung betrifft einen Bildverstärker nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige, insbesondere zur verstärkten Sichtbarmachung unsichtbarer, etwa UV-, Gammastrahlen- oder Röntgenbilder zu verwendende Verstärker sind z. B. aus der US-PS 28 71 368 bekannt.The invention relates to an image intensifier according to the preamble of Patent claim 1. Such, in particular for the increased visualization of invisible, about UV, gamma ray or X-ray images to be used amplifiers are z. B. from US-PS 28 71 368 known.

Die von der Erfindung betroffenen Bildverstarker sind in der Regel als sogenannte Flachbildverstärker ausgebildet, bei denen keine bzw. keine wesentliche Verkleinerung des Bildes durchgeführt wird. Zur Verstärkung wird bei diesen Flachbildverstärkern häufig eine Elektronenvervielfachung herangezogen. Dazu befindet sich in einem Vakuumkolben zwischen dem Eintrittsfenster und dem Austrittsfenster eine Potokathode und eine Leuchtschirmanordnuüg, die als Anode geschaltet ist. Zwischen der Kathode und der Anode sind mehrere sogenannte Dynoden gelagert. Diese sind meistens Gitter, deren Maschen zur Bildung elektronenvervielfachender Kanäle ausgerichtet sind, aus deren Ausgang ein gegenüber ihrem Eingang verstärkter Elektronenstrom austritt und dann auf den Leuchtschienen der Anode ein verstärktes Bild sichtbar erscheinen läßt.The image intensifiers affected by the invention are as a rule designed as a so-called flat panel amplifier, in which no or no essential Reduction of the image is performed. These flat-panel amplifiers are used for amplification an electron multiplication is often used. This is located in a vacuum flask between the entry window and the exit window a potocathode and a Leuchtschirmanordnuüg, which is connected as an anode. Between the cathode and the Several so-called dynodes are stored in the anode. These are mostly grids, their Meshes are aligned to form electron-multiplying channels from their Exit an electron stream that is stronger than its entrance and then exits makes an intensified image appear visible on the light rails of the anode.

Nach obengenannter US-PS werden Dynoden parallel zueinan-.According to the US-PS mentioned above, dynodes are parallel to one another.

der und zur Kathode sowie Anode aufgestellt, wobei dazwischen immer freie Räume offen bleiben. Eine solche Konstruktion setzt aber recht genaue und feste Montage voraus.the and to the cathode and anode set up, always in between free spaces remain open. Such a construction, however, is quite precise and fixed assembly ahead.

Selbst bei genauer Ausrichtung und fester Montage am Rand ist insbesondere bei großflächigen Bildverstärkern nur unvollkommene Festigkeit der einzelnen Dynoden zu erreichen, insbesondere Stoßbeanspruchungen rufen ein Schwingen . der Gitter, die sogenannte Mikrofonie, hervor, die Störungen der Abbildung erscheinen lassen.Even with precise alignment and fixed mounting on the edge is special in the case of large-area image intensifiers, only imperfect strength of the individual dynodes to achieve, in particular shock loads cause oscillation. the Grid, the so-called microphonics, which cause disturbances in the image to appear.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei Bildverstärkern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 Mittel anzugeben, die eine Mikrofonie verhindernde Verfestigung der Elektronenvervielfachergitter ergeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.The invention has set itself the task of using image intensifiers the preamble of claim 1 to specify means that prevent microphony Solidification of the electron multiplier lattice result. This object is achieved according to the invention solved by the measures specified in the characterizing part of claim 1.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es möglich ist, die Gitter der Elektronenvervielfacherstufe eines Plachbildverstärkers durch Aneinanderlegen zu einem stabilen Stapel zu vereinigen, wenn man es erreicht, zwischen den Gittern eine hinreichende elektrische Isolierung zu bewirken, ohne das Durchtreten von Elektronen durch die Uffnungen der Gitter wesentlich zu behindern. Dies kann erreicht werden durch Belegung wenigstens einer der jeweils aneinanderzulegenden Flächen mit einer dünnen Schicht aus isolierendem Stoff. So wird ein Stapel erhalten, bei dem an jedes Gitter eine getrennte Spannung zur Erzeugung einer Sekundärelektronenvervielfachung möglich ist.The invention is based on the knowledge that it is possible that Grid of the electron multiplier stage of a plan image intensifier by placing them next to one another to unite into a stable stack when you reach it, between the grids to achieve adequate electrical insulation without the passage of electrons to significantly obstruct by the openings of the grille. This can be achieved by occupying at least one of the adjacent surfaces with one thin layer of insulating material. In this way a stack is obtained in which each Grid a separate voltage to generate a secondary electron multiplication is possible.

Als Gitter sind Lochbleche vorzuziehen, deren Grundmaterial Kupfer-Beryllium (Cu-Be) ist. die Einbringung der Löcher kann etwa durch ätzen erfolgen, wobei eine gleichmäßige Verteilung der Löcher, d. h. der Gittermaschen, anzustreben ist, um in einem Stapel auf einfache Weise durch Ausrichten der Oeffnungen Kanäle erhalten zu können, Bei ei-2 ner Anzahl von 15 bis 30 Oeffnungen pro cm ist eine optimale Auflösung erreichbar. Die öffnungen selbst können durch Fotoätztechnik so geätzt werden, daß sie konisch sind. Die Ausrichtung erfolgt dann so, daß die größeren Oeffnungen der Maschen nach der Kathode hin weisen. Dadurch wird erreicht, daß die Elektronen wie bei einem Multiplier auf die nächste Verstärkerstufe treffen.Perforated sheets, whose basic material is copper-beryllium, are preferable for the grid (Cu-Be) is. the holes can be made by etching, for example, with a uniform distribution of the holes, d. H. the grid mesh, is to be aimed at can be obtained in a stack in a simple manner by aligning the openings To be able to, with a number of 15 to 30 openings per cm is an optimal one Resolution achievable. The openings themselves can be etched in this way using photo-etching technology become that they are conical. The alignment is then done so that the larger Point out openings in the mesh towards the cathode. This ensures that the Electrons hit the next amplifier stage like a multiplier.

Für den isolierenden Belag sind Stoffe einsetzbar, aie einerseits im Hochvakuum bei den in Bildverstärkern auftretenden Bedingungen beständig sind und elektrisch isolieren. Diese Voraussetzung erfüllt z. B. Cäsiumjodid CCsJ). Die Aufbringung der Schicht kann in dem verwendeten Isolierstoff in angepaßter Weise etwa durch Aufdampfung, Kathodenzerstäubung bzw. Tauchen etc. erfolgen. Bei Verwendung von Cäsiumjodid ohne bzw. mit einer in Cäsiumjodidleuchtstoffen üblichen Aktivierung hat sich die Auf dampfung als besonders günstig erwiesen, weil dabei ein Aufwachen des Cäsiumjodids nur in Richtung der Senkrechten auf den Basisflächen erfolgt, indem das Gitter auf Zimmertemperatur (ZT) bzw. einer Temperatur bis ca. 300es gehalten wird. Die Uffnungen bleiben voll erhalten. Bei Verwendung eines Lochbleches aus Cu-Be,welches 100 dick ist, hat sich eine 50 dicke Bedampfung mit Cäsiumjodid, welches mit Natrium aktiviert ist, als günstig erwiesen. Für den Einbau in einen Bildverstärker war es lediglich erforderlich, auf trockenen Einbau des Stapels zu achten.Substances can be used for the insulating covering, on the one hand are stable in a high vacuum under the conditions occurring in image intensifiers and electrically isolate. This requirement is fulfilled e.g. B. Cesium iodide CCsJ). the Application of the layer can be adapted to the insulating material used for example by vapor deposition, cathode sputtering or immersion, etc. Using of cesium iodide without or with an activation common in cesium iodide phosphors vapor deposition has proven to be particularly beneficial because it wakes you up of the cesium iodide takes place only in the direction of the vertical on the base surfaces by the grid kept at room temperature (ZT) or a temperature up to approx. 300es will. The openings are fully preserved. When using a perforated sheet Cu-Be, which is 100 thick, has a 50 thick vapor deposition with cesium iodide, which activated with sodium has proven beneficial. For installation in an image intensifier it was only necessary to ensure that the stack was installed dry.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert: In Fig. 1 ist schematisch der Querschnitt durch einen erfindungsgemäß verbesserten Flachbildyerstärker gezeichnet und In Fig. 2 ausschnittsweise ein einzelnes beschichtetes Gitterblecfr der in Fig. 1 verwendeten Elektronenvervielfacherstufe.Further details and advantages of the invention are provided below explained on the basis of the exemplary embodiments shown in the figures: In Fig. 1 is a schematic cross-section through a flat screen amplifier improved according to the invention drawn and in Fig. 2, a section of a single coated grid sheet metal the electron multiplier stage used in FIG.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein aus Glas bestehender Vakuumkolben bezeichnet, hinter dessen Eingangsfenster 2 eine Fotokathodenanordnung 3 liegt, die aus einer Trägerfolie 4 aus 0,5 mm dickem Aluminiumblech besteht, die aus ihrer, dem Kolben innenraum zugewandten Seite eine Leuchtschicht 5 trägt, die 150 dick ist und aus mit Natrium aktiviertem Cäsiunjodid besteht. Die freie Fläche der Leuchtschicht 5 ist mit einer Fotokathode 6 belegt, die aus Antimon und Cäsium (Sb Cs3) besteht und 30 mm dick ist. Vor dem Ausgangsfenster 7 des Kolbens 1 liegt eine auf Elektronen empfindliche Leuchtschicht 8, die an ihrer, dem Innenraum des Kolbens zugewandten Fläche mit einer dünnen elektronendurchlässigen Schicht 9 aus Aluminium belegt ist, deren Dicke 1000 A beträgt. Zwischen der Fotokathode 6 und der Leitschicht 9 befindet sich parallel zu diesen beiden und in Abstand von ihnen eine Elektronenvervielfacheranordnung 10, die aus Lochblechen 11 besteht, die unter Zwischenlegung von Isolierschichten 12 aneinandergelegt sind. Die verwendeten Lochbleche 11 tragen an den beiden Außenseiten jeweils eine Schicht 12 aus Cäsiumjodid, das auf die beiden großen Flächen der aus Cu-Be bestehenden 100 dicken Lochbleche 11 aufgedampft ist. Dies ist insbesondere durch den in Fig. 2 aus der Fig. 1 herausgezeichneten Ausschnitt ersichtlich.In Fig. 1, 1 denotes a vacuum flask made of glass, behind the entrance window 2 is a photocathode assembly 3, which consists of a Carrier film 4 consists of 0.5 mm thick aluminum sheet, which consists of its, to the Piston interior facing side carries a luminous layer 5, which is 150 thick and consists of sodium activated cesium iodide. The free area of the luminescent layer 5 is covered with a photocathode 6, which consists of antimony and cesium (Sb Cs3) and is 30 mm thick. In front of the exit window 7 of the piston 1 there is one on electrons sensitive luminescent layer 8, which is facing the interior of the bulb Surface is covered with a thin electron-permeable layer 9 made of aluminum, whose thickness is 1000 Å. Located between the photocathode 6 and the conductive layer 9 parallel to these two and at a distance from them an electron multiplier arrangement 10, which consists of perforated sheets 11, with the interposition of insulating layers 12 are placed against each other. The perforated sheets 11 used carry on the two outer sides in each case a layer 12 of cesium iodide, which is applied to the two large surfaces of the Cu-Be existing 100 thick perforated sheets 11 is vapor-deposited. This is particular can be seen from the detail drawn from FIG. 1 in FIG. 2.

Zum Betrieb des Bildverstärkers wird zwischen der Fotokathodenschicht 6 und dem ersten Blech 11 mittels einer Gleichspannungsquelle 15 eine Spannung von 500 V angelegt, zwischen dem ersten Blech und dem zweiten mittels einer Quelle 6 eine Spannung von 200 V und zu den jeweils nächsten Blechen aus Gleichspannungsquellen 17 und 18 jeweils die gleiche Spannung. Zwischen dem letzten Blech 11 und der Belegung 9 der Anode ist durch eine Gleichspannungsquellc 19 eine Spannung von 4 kV angelegt. So werden in der Fotokathodenschicht 6 ausgelöstc Elektronen durch Kanäle 20, die durch Hintereinanderlegen der Bleche erhalten werden, vervielfachend auf die aus den Schichten 8 und 9 bestehende Anode zu beschleunigt. Sie lösen dann in der Leuchtschicht'8, die ca. 10 dick ist und aus Zinkcadmiumsulfid (ZnCdS) best-eht, Photonen aus, die durch das Aus- trittsfenster 7 hindurch beobachtet und etwa fotografisch oder per Pernsehen aufgenommen werden können.The image intensifier is operated between the photocathode layer 6 and the first sheet 11 by means of a DC voltage source 15, a voltage of 500 V is applied between the first sheet and the second by means of a source 6 a voltage of 200 V and to the next sheet metal from DC voltage sources 17 and 18 each have the same voltage. Between the last sheet 11 and the assignment A voltage of 4 kV is applied to the anode by a DC voltage source 19. Electrons are thus triggered in the photocathode layer 6 through channels 20 which can be obtained by placing the sheets one behind the other, multiplying on the off the layers 8 and 9 existing anode to accelerate. You then solve in the luminous layer'8, which is approx. 10 thick and consists of zinc cadmium sulfide (ZnCdS), photons from the through the entrance window 7 observed through and approximately photographically or can be recorded on TV.

6 Patentansprüche 2 Figuren Leerseite6 claims 2 figures Blank page

Claims

Claims 012 Image intensifier with a photocathode, an electron multiplier stage from the series connection of a plurality of with an insulating substance coated grids, which are electrically isolated from one another and are connected to voltage an output fluorescent screen connected to an electrically conductive anode layer, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the grids are stacked directly on top of one another are.

2. Image intensifier according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the grids are vaporized with electrically insulating material.

3+ image intensifier according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h e t that the electrically insulating material is cesium iodide (CsI), in particular that which is activated with sodium to form cesium iodide phosphor (CsI: Na).

4. Image intensifier according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n n n z e i c h n e t that for use as an X-ray image intensifier an approx. 150 µm thick on an X-ray permeable carrier made of approx. 0.5 mm thick aluminum sheet, vapor-deposited input screen made of CsI: Na fluorescent material is used is, which carries a photocathode layer made of SbCs3 on its free surface, that a stack of at least 1-10 at a distance of approx. 1 mm from the photocathode 100 μm thick sheets of Cu-Be vaporized with cesium iodide follow the approx. 16 openings per cm; contain, which occupy 80 - 90 Co of the surface dn sheets, and that at a distance of approx. 5 mm from the stack, an output fluorescent screen forming the anode which is a 100 nm thick conductive layer of aluminum has, and is about 10 µm thick and that is on the other side of the exit window of the vacuum piston is assigned

5. Image intensifier according to claim 1, d a d u r c it is noted that the grids are perforated with perforated plates are.

6. Image intensifier according to claim 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i n e t that the holes are conical and have their tapers on the anode point.