DE3325035A1

DE3325035A1 - Roentgenleuchtschirm

Info

Publication number: DE3325035A1
Application number: DE19833325035
Authority: DE
Inventors: Fritz Walter Dr. 8520 Buckenhof Hofmann
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1983-07-11
Filing date: 1983-07-11
Publication date: 1985-01-24
Also published as: DE3325035C2

Description

Röntsenleuchtschirm
Die Erfindung betrifft einen Röntgenleuchtschirm nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiger Leuchtschirm ist etwa beschrieben in der US-PS 27 39 245.
An Röntgenleuchtschirme, insbesondere solche, die als Verstärkerfolien bei der Belichtung von Rdntgenfilmen oder solchen, die in Kombination mit einer Fotokathoden schicht in Röntgenbildverstärkern verwendet werden, stellt man einander widersprechende Forderungen. Einmal soll sehr hohe eifektive Quantenabsorption erreicht werden, für die eine dicke Leuchtstoffbelegung notwendig ist, und andererseits wird hohe räumliche Auflösung verlangt, für die aber nur dünne Belegungen mit Leuchtstoff geeignet sind.
Es wurde daher versucht, den Leuchtstoff solcher Leuchtschirme in die Löcher einer Rasterplatte einzubringen, um optisch voneinander isolierte Leuchtstoffelemente zu erhalten, die in Strahlenrichtung beliebige Dicke erhalten können, ohne daß störende seitliche Lichtausbreitung auftreten kann. Gegen derartige gerasterte Röntgenleuchtschirme besteht aber der Einwand, daß der Körper der Rasterplatte, von welchem die Zwischenwände gebildet werden, einen erheblichen Anteil der gesamten Schirmoberfläche einnimmt, so daß viel der Leuchtschirmfläche dafür verloren geht. Mit optisch getrennten Leuchtstoffelementen kommt man bei bekannten Schirmen nicht wesentlich über eine Flächenbede<cktig mit Leuchtstoff von etwa 50 % hinaus.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Röntgenleuchtschirm nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, bei welchem in Richtung der Röntgenstrahlen mehr Leuchtstoff angeordnet ist. Diese Aufgabe wird von einem Röntgenleuchtschirm mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die Verwendung einer Lochrasterplatte, bei welcher die Löcher quadratischen Querschnitt haben und in Richtung der Flächendiagonale so geneigt sind, daß ihre eine Ausgangsfläche gegenüber der Eingangsfläche gerade um eine Stegbreite versetzt ist (Seitenlänge: Stegbreite = 4:1), befindet sich auch dort Leuchtstoff, wo bei bekannten Rasterleuchtschirmen Wandmaterial liegt. In der bei der Verwendung mit Röntgenstrahlen auftretenden Vertikalprojektion bleiben dann bei Verwendung von Löchern mit quadratischem Querschnitt nur noch 4 56 der Gesamtfläche von Leuchtstoff frei. 36 Y0 der Fläche sind in voller Höhe der Löcher und 60 56 in einem mehr oder weniger großen Teil der Gesamthöhe mit Leuchtstoff belegt.
Rasterplatten mit im Sinne vorliegender Erfindung schräg gestellten Löchern, die in ausreichender Feinheit eingebracht sind (4 bis 20 Rasterelemente pro mm) und ausreichend hohem Schachtverhältnis, wie z.B. von 4 bis 40, insbesondere 5 bis 10, lassen sich in an sich bekannter Weise durch Fotoätzen herstellen. Dazu werden Gläser, wie sie etwa in der US-PS 28 06 958 beschrieben sind, hinter einer Maske belichtet. Dazu wird paralleles Licht verwendet, das schräg zur Oberfläche der Glasplatte auf diese einfällt. So entstehen in der Platte Veränderungen, die das Ätzen in gewünschter Weise voranschreiten lassen, so daß nach dem Ätzvorgang entsprechend dem Belichten geneigte Löcher erhalten werden.
Die so erhaltenen geätzten Lochplatten lassen sich durch Erhitzen in Glaskeramik umwandeln und dadurch lichtundurchlässig machen. Sie sind andererseits genügend transparent für Röntgenstrahlen, um als Matrix für einen Leuchtschirm nach der Erfindung verwendet werden zu können. Wird keine Wärmebehandlung durchgeführt und das Raster in lichtdurchlässigem Zustand belassen, so können die Rasterelemente auch durch Verspiegeln der Innenwänder der Löcher optisch voneinander getrennt werden. Bei lichtdurchlässigem Material kann dadurch die Lichtausbeute erhöht werden, weil das auf die Wände treffende Licht zurückgeworfen wird.
Für das Auflösungsvermögen des Leuchtschirms ist nur die Rasterkonstante, d.h. die Anzahl der Leuchtelemente pro mm, ausschlaggebend, nicht aber die Tatsache, daß der Bedeckungsgrad der Fläche auf der Lichtausgangsseite des Rasters weniger als 100 56 beträgt.
Für die effektive Absorption von Röntgenquanten ist hingegen der in Richtung der Röntgenstrahlen proSizierte Bedeckungsgrad der Fläche mit Röntgenleuchtstoff entscheidend. Dieser wird durch die Schrägstellung der Löcher, d.h. durch den eingefüllten Leuchtstoff, der dann zur Oberfläche schräggestellte Leuchtstoffsäulen darstellt, erheblich geste»rt. Die Löcher können beliebigen Querschnitt haben.
Sie können etwa quadratische Grund<sche haben. Dann wird durch Schrägstellung der Löcher erreicht, daß der Bedeckungsgrad der Fläche mit Leuchtstoff z.B. 96 56 beträgt, wenn das Verhältnis Quadrat-Seitenlänge zur Breite der Stege 4:1 beträgt und somit das Verhältnis der Oberfläche der Löcher zur Gesamtfläche 16:25, d.h.
nur 64 56, ist. Ein Raster mit diesem Verhältnis der Flächen der Stege zu den Flächen der Löcher ist mit der Fotoätztechnik im Glas ohne weiteres erreichbar.
Günstiger wird das Verhältnis von der Oberfläche der Löcher zur gesamten Oberfläche bei vorgegebener Breite der Stege, wenn die Löcher sechseckigen Querschnitt haben und damit das Raster die Form einer Bienenwabe erhält. Auch hier kann durch Schrägstellung der sechseckigen Löcher der für die Absorption von Röntgenquanten ausschlaggebende projizierte Bedeckungsgrad mit Röntgenleuchtstoff erheblich gesteigert werden.
Die Rasterlöcher können mit den üblichen Röntgenleuchtstoffen gefüllt werden. Gegebenenfalls können die Flächen des Rasterschirms zur Verbesserung der Handhabbarkeit als Verstärkerfolien oder zum Schutz vor atmosphärischen Einwirkungen mit Schutzschichten versehen sein.
Auch bei Fotokathoden kann es zweckmäßig sein, eine Schutzschicht anzubringen, um eine Einwirkung der Stoffe der Fotokathode auf den Leuchtschirm zu verhindern.
Als Beschichtung kann auch eine Verfestigung eines Leuchtschirmes herangezogen werden, dessen Rasterplatte aus Glas besteht. Der Leuchtschirm kann bei Verwendung als Röntgenbildverstärker auch in eine Röntgenfilmkassette eingeklebt und damit mechanisch gestützt werden. Durch Einbau in eine Röntgenbildverstärkerröhre, insbesondere von Flach-Bildverstärkern, oder durch Verbindung mit einer Bleiglasscheibe bei der Verwendung als Röntgenbetrachtungsschirm kann eine ausreichende Verfestigung erreicht werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert.
In der Figur 1 ist ein Querschnitt durch einen Flachbildverstärker gezeichnet, der auf der Strahleneingangsseite einen erfindungsgemäß aufgebauten Leuchtschirm enthält, in der Figur 2 die Draufsicht auf eine erfindungsgemäß verwendbare Rasterplatte mit quadratischen Löchern, in der Figur 3 ein Ausschnitt aus einem Querschnitt durch einen in Figur 1 verwendbaren Rasterschirm und in der Figur 4 eine Figur 2 entsprechende Draufsicht auf eine Rasterplatte mit sechseckigen Löchern.
In der Figur 1 ist mit 1 das vakuumdichte Gehäuse eines Röntgenbildverstärkers bezeichnet, dessen Umwandlungsschichtung einen erfindungsgemäß aufgebauten Rasterschirm 2 aufweist, der an seiner der Innenseite des Gehäuses 1 zugewandten Fläche mit einer Fotokathodenschicht 3 belegt ist. Im Inneren des Gehäuses 1 folgt in Abstand auf die Fotokathode 3 ein Zwischenschirm 5, der einen Träger aufweist, der durchsichtig ist und an einer Seite mit einer Leuchtstoffschicht 7 belegt ist, die an ihrer freien Oberfläche mit einer dünnen Schicht aus Aluminium bedampft ist. An der gegenüberliegenden Seite des durchsichtigen Trägers 6 befindet sich die Fotokathodenschicht 10. In einem weiteren Abstand befindet sich am Ausgangsfenster 11 des Kolbens 1 eine Leuchtschicht 12, die an ihrer der Fotokathode 10 zugewandten Seite mit einer dünnen Aluminiumschicht bedampft ist.
In bekannter Weise wird beim Einfall von Röntgenstrahlen 14 durch ein aus Stahl- oder Titanblech besteherdes Eingangsfenster 24 in den Leuchtstoffelementen des Leuchtschirms 2 Licht erzeugt, welches in der Fotolcathodenschicht 3 Elektronen auslöst. Diese werden dann durch Anlegen eines elektrischen Feldes von 5 bis 20 kV mit tels einer Gleichstromquelle 15 über Leitungen 16 und 17 beschleunigt. Die Elektronen treffen dann durch die Belegung 8 hindurch auf den Leuchtschirm 7. Dort entsteht dementsprechend Licht, das durch den transparenten Träger hindurch auf die Fotokathode 10 Elektronen auslösend einwirkt. Auch diese Elektronen werden dann beschleunigt, indem ein elektrisches Feld mittels einer Gleichstromquelle 18 über die Leitungen 17 und 19 zwischen dem Zwischenschirm 9 und dem Ausgangsschirm 13 angelegt wird. Die Elektronen dringen dann durch die Belegung 13 hindurch in den Leuchtstoffschirm 12 ein und lösen dort Licht aus, welches in bekannter Weise entweder direkt betrachtet oder zur Aufnahme von Fernseh- oder Fotobildern dienen kann.
Der Leuchtschirm 2 besteht aus einem Glasraster 25, welches Wände 26 aufweist, die eine Stärke von 0,01 bis 0,1 mm haben, während die Länge der Seiten 27 der quadratischen Querschnitte der Löcher 0,04 bis 0,2 mm beträgt. Die Löcher sind in Richtung der Diagonale der quadratischen Löcher so verschoben, daß die Bodenfläche 28, die waagrecht schraffiert ist, um die Breite der Wände 29 und 30 verschoben ist (vgl. auch die in Figur 3 gestrichelt eingezeichnete Gerade 26.2, welche senkrecht den Schirm 2 zu seinen beiden großen Flächen durchdringt). Insgesamt bleiben dann in einem solchen Leuchtschirm lediglich die schräg schraffierten kleinen Dreiecke 31, bezüglich senkrecht zur Oberfläche des Schirmes 2 einfallender Röntgenstrahlen 14, ohne Bedeckung mit Leuchtstoff. Dies ergibt aber die obengenannte, gegenüber bekannten Lochrasterschirmen verbesserte Belegung mit Leuchtstoff.
Bei dem vergrößert gezeichneten Querschnitt durch den Rasterschirm 2, der in Figur 3 dargestellt ist, kann erkannt werden, daß die Zwischenwände 26.1 von der je- weiligen Oberfläche her eine konische Dickenverteilung aufweisen. Dies beruht darauf, daß die Wirkung der Ätzung von den seitlichen Flächen der Platte her angreift. Bei Verwendung eines Leuchtschirms gemäß Figur 3 als Röntgenverstärkerfolie wird das mit Leuchtstoff gefüllte Raster an seinen beiden großen Flächen mit einer 0,01 bis 0,05 mm starken Schicht 35 und 36 (Schutzschichten) abgedeckt, die einen Schutz für den Schirm darstellt.
Die leicht konische Form der Ätzlöcher, wie sie in der Figur 3 erscheinen, weist in der Regel höchstens eine Neigung von 30 gegenüber der Lochachse auf. Die geätzten Löcher verengen sich von den beiden Oberflächen zur Mittelebene der Platte hin, weil die Ätzdauer an den äußeren Bereichen länger ist als an den Bereichen, die erst zuletzt erreicht werden. Bei den für Röntgenschirme bzw. Verstärkerfolien benötigten Dicken von Rasterplatten, die einige Zehntel Millimeter betragen, bleibt dieser Effekt aber in Grenzen, die hingenommen werden können. Es ist insbesondere bei einem Schirm, wie er in der Figur 1 verwendet wird, der Fall, der nur eine Dicke von größenordnungsmäßig 0,4 mm aufweist.
In der Figur 4 ist die Draufsicht auf ein Raster 2.1 gezeichnet, dessen Löcher sechseckigen Querschnitt haben. Der Aufbau stimmt ansonsten mit demjenigen nach Figur 2 überein. Die schraffiert angedeutete Bodenfläche 28.1 ist dabei aber nicht diagonal über eine Ecke, sondern in Richtung einer der Wände 26.3 verschoben, so daß sich günstige Wirkung im Sinne vorliegender Erfindung ergibt.
8 Patentansprüche 4 Figuren - Leerseite -

Claims

Patentansrüche 1. Röntgenleuchtschirm, bestehend aus einer Lochrasterplatte, deren Löcher mit Leuchtstoff gefüllt sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Löcher gegenüber einer die Platte senkrecht zu ihrer großen Oberfläche durchdringenden Geraden so geneigt sind, daß die Endflächen der Löcher ian die Dicke der Zwischenwände (Stegbreite) gegeneinander versetzt sind.
2. Röntgenleuchtschirm 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 die Querschnitte der Rasteröffnungen quadratisch sind.
3. Röntgenleuchtschirm 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 die Löcher in Richtung einer Flächendiagonalen geneigt sind.
4. Röntgenleuchtschirm 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 sich die Längen der Seiten der quadratischen Öffnungen zur Breite der zwischen ihnen liegenden Stege wie 4:1 verhalten.
5. Röntgenleuchtschirm 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 die Querschnitte der Rasteröffnungen sechseckig sind.
6. Röntgenleuchtschirm nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Löcher in Richtung einer Seite des Sechseckes geneigt sind.
7. Verwendung eines Röntgenleuchtschirms nach Anspruch 1 als Röntgenverstärkerfolle, wobei sowohl die Strahleneingangsseite als auch die Lichtausgangsseite mit eine Schutzschicht versehen sein kann.
8. Verwendung eines Röntgenleuchtschirms nach Anspruch 1 als Eingangsleuchtschirm eines Röntgenbildverstärkers.