DE3325035C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgenleuchtschirm bestehend aus einer Lochrasterplatte, deren Löcher mit Leuchtstoff gefüllt sind. Derartige Leuchtschirme sind beispielsweise in der US-PS 27 39 243 und der US-PS 37 83 299 beschrieben.

An Röntgenleuchtschirme, die beispielsweise als Verstärkerfo­ lien bei der Belichtung von Röntgenfilmen oder in Kombination mit einer Fotokathodenschicht in Röntgenbildverstärkern ver­ wendet werden, stellt man einander widersprechende Forderun­ gen. Einmal soll eine sehr hohe effektive Quantenabsorption erreicht werden, für die eine dicke Leuchtstoffbelegung not­ wendig ist. Andererseits wird eine hohe räumliche Auflösung verlangt, für die aber nur dünne Belegungen mit Leuchtstoff geeignet sind.

Es wurde daher in den oben genannten US-Patentschriften vor­ geschlagen, den Leuchtstoff solcher Leuchtschirme in die Lö­ cher einer Rasterplatte einzubringen, um optisch voneinander isolierte Leuchtstoffelemente zu erhalten, die in Strahlen­ richtung 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 ge­ bildet werden, einen erheblichen Anteil der gesamten Schirm­ oberfläche einnimmt, so daß ein nicht vernächlässigbarer Teil der Leuchtschirmfläche für die Bildgebung verloren geht. Mit optisch getrennten Leuchtstoffelementen kommt man bei bekann­ ten Schirmen nicht wesentlich über eine Flächenbedeckung mit Leuchtstoff von etwas 50% hinaus.

Aus der US-PS 28 06 958 ist eine Lochrasterplatte mit geneig­ ten Löchern bekannt, die mit einem für Röntgenstrahlen trans­ parenten Material gefüllt sind. Die Neigung der Löcher ändert sich dabei über die gesamte Fläche der als Streustrahlenraster dienenden Lochrasterplatte derart, daß die Richtung der Löcher auf einen gemeinsamen Punkt weisen, so daß auch hier die Rönt­ genstrahlen absorbierenden Stegwände die gesamte für die Bild­ gebung zur Verfügung stehende Fläche reduzieren.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, einen Röntgenleucht­ schirm der oben genannten Art zu schaffen, bei dem in Richtung der Röntgenstrahlen mehr Leuchtstoff angeordnet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß bei einem Röntgenleucht­ schirm der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Löcher gegenüber einer die Platte senkrecht zu ihrer großen Oberfläche durchdringenden Geraden so geneigt sind, daß die Endflächen der Löcher um die Dicke der Zwischenwände zwischen den Löchern gegeneinander versetzt sind.

Durch die Verwendung einer Lochrasterplatte, bei welcher die Löcher quadratischen Querschnitt haben und in Richtung bei­ spielsweise der Flächendiagonalen so geneigt sind, daß ihre eine Stegbreite versetzt ist (Seitenlänge : Stegbreite = 4 : 1), be­ findet sich auch dort Leuchtstoff, wo bei bekannten Raster­ leuchtschirmen Wandmaterial liegt. In der bei der Verwendung mit Röntgenstrahlen auftretenden Vertikalprojektion bleiben dann bei Verwendung von Löchern mit quadratischem Querschnitt nur noch 4% der Gesamtfläche von Leuchtstoff frei. 36% der Fläche sind in voller Höhe der Löcher und 60% in einem mehr oder weniger großen Teil der Gesamthöhe mit Leuchtstoff belegt.

Rasterplatten mit im Sinne vorliegender Erfindung schräg ge­ stellten Löchern, die in ausreichender Feinheit eingebracht sind (4 bis 20 Rasterelemente pro mm) und ein ausreichend hohes Schachtverhältnis aufweisen, wie z. B. von 4 bis 40, ins­ besondere 5 bis 10, lassen sich in an sich bekannter Weise durch Fotoätzen herstellen. Zuerst werden Gläser, wie sie etwa in der oben genannten 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 ge­ wünschter Weise voranschreiten lassen, so daß nach dem Ätzvor­ gang entsprechend der Belichtung geneigte Löcher erhalten werden.

Die so erhaltenen geätzten Lochplatten lassen sich durch Erhitzen in Glaskeramik umwandeln und dadurch lichtundurchlässig machen. Sie sind andererseits ge­ nügend transparent für Röntgenstrahlen, um als Matrix für einen Leuchtschirm nach der Erfindung verwendet werden zu können. Wird keine Wärmebehandlung durchge­ führt und das Raster in lichtdurchlässigem Zustand be­ lassen, so können die Rasterelemente auch durch Ver­ spiegeln der Innenwänder der Löcher optisch voneinan­ der 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 Leuchtele­ mente pro mm, ausschlaggebend, nicht aber die Tatsa­ che, daß der Bedeckungsgrad der Fläche auf der Licht­ ausgangsseite des Rasters weniger als 100% beträgt. Für die effektive Absorption von Röntgenquanten ist hingegen der in Richtung der Röntgenstrahlen projizier­ te 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 gesteigert. Die Löcher können be­ liebigen Querschnitt haben.

Sie können etwa quadratische Grundfläche haben. Dann wird durch Schrägstellung der Löcher erreicht, daß der Bedeckungsgrad der Fläche mit Leuchtstoff z. B. 96% 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%, 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 ha­ ben und damit das Raster die Form einer Bienenwabe er­ hält. Auch hier kann durch Schrägstellung der sechs­ eckigen Löcher der für die Absorption von Röntgenquan­ ten ausschlaggebende projizierte Bedeckungsgrad mit Röntgenleuchtstoff erheblich gesteigert werden.

Die Rasterlöcher können mit den üblichen Röntgenleucht­ stoffen gefüllt werden. Gegebenenfalls können die Flä­ chen des Rasterschirms zur Verbesserung der Handhabbar­ keit als Verstärkerfolien oder zum Schutz vor atmosphä­ rischen Einwirkungen mit Schutzschichten versehen sein. Auch bei Fotokathoden kann es zweckmäßig sein, eine Schutzschicht anzubringen, um eine Einwirkung der Stof­ fe der Fotokathode auf den Leuchtschirm zu verhindern. Als Beschichtung kann auch eine Verfestigung eines Leuchtschirmes herangezogen werden, dessen Rasterplat­ te aus Glas besteht. Der Leuchtschirm kann bei Verwen­ dung als Röntgenbildverstärker auch in eine Röntgen­ filmkassette eingeklebt und damit mechanisch gestützt werden. Durch Einbau in eine Röntgenbildverstärkerröhre, insbesondere von Flach-Bildverstärkern, oder durch Ver­ bindung 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.

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen Flachbildverstärker gezeichnet, der auf der Strahleneingangsseite einen erfindungsgemäß aufgebauten Leucht­ schirm enthält,

Fig. 2 die Draufsicht auf eine erfin­ dungsgemäß verwendbare Raster­ platte mit quadratischen Löchern,

Fig. 3 ein Ausschnitt aus einem Quer­ schnitt durch einen in Fig. 1 verwendbaren Rasterschirm und

Fig. 4 eine Fig. 2 entsprechende Drauf­ sicht auf eine Rasterplatte mit sechseckigen Löchern.

In der Fig. 1 ist mit 1 das vakuumdichte Gehäuse eines Röntgenbildverstärkers bezeichnet, dessen Umwandlungs­ schichtung einen erfindungsgemäß aufgebauten Raster­ schirm 2 aufweist, der an seiner der Innenseite des Gehäuses 1 zugewandten Fläche mit einer Fotokathoden­ schicht 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 be­ findet sich am Ausgangsfenster 11 des Kolbens 1 eine Leuchtschicht 12, die an ihrer der Fotokathode 10 zu­ gewandten Seite mit einer dünnen Aluminiumschicht be­ dampft ist.

In bekannter Weise wird beim Einfall von Röntgenstrah­ len 14 durch ein aus Stahl- oder Titanblech bestehendes Eingangsfenster 24 in den Leuchtstoffelementen des Leuchtschirms 2 Licht erzeugt, welches in der Fotokatho­ denschicht 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 ent­ steht dementsprechend Licht, das durch den transparen­ ten Träger hindurch auf die Fotokathode 10 Elektronen auslösend einwirkt. Auch diese Elektronen werden dann beschleunigt, indem ein elektrisches Feld mittels ei­ ner 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 Fern­ seh- 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 Bodenflä­ che 28, die waagerecht schraffiert ist, um die Breite der Wände 29 und 30 verschoben ist (vgl. auch die in Fig. 3 gestrichelt eingezeichnete Gerade 26.2, welche senkrecht den Schirm 2 zu seinen beiden großen Flä­ chen durchdringt) . Insgesamt bleiben dann in einem solchen Leuchtschirm lediglich die schräg schraffier­ ten kleinen Dreiecke 31, bezüglich senkrecht zur Ober­ fläche 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 Fig. 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 an­ greift. Bei Verwendung eines Leuchtschirms gemäß Fig. 3 als Röntgenverstärkerfolie wird das mit Leucht­ stoff 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 Fig. 3 erscheinen, weist in der Regel höchstens eine Neigung von 3° gegenüber der Lochachse auf. Die geätz­ ten 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 Röntgen­ schirme 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 Fig. 1 verwendet wird, der Fall, der nur eine Dicke von größenordnungsmäßig 0,4 mm aufweist.

In der Fig. 4 ist die Draufsicht auf ein Raster 2.1 gezeichnet, dessen Löcher sechseckigen Querschnitt ha­ ben. Der Aufbau stimmt ansonsten mit demjenigen nach Fig. 2 überein. Die schraffiert angedeutete Bodenflä­ che 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 Erfin­ dung ergibt.

Claims (8)

1. Röntgenleuchtschirm, bestehend aus einer Lochraster­ platte, deren Löcher mit Leuchtstoff gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher gegenüber einer die Platte senkrecht zu ihrer großen Oberfläche durchdringenden Geraden so geneigt sind, daß die Endflächen der Löcher um die Dicke der Zwischenwände zwischen den Löchern gegeneinander versetzt sind.

2. Röntgenleuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Rasteröffnungen quadratisch sind.

3. Röntgenleuchtschirm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher in Rich­ tung einer Flächendiagonalen geneigt sind.

4. Röntgenleuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Längen der Seiten der quadratischen Öffnungen zur Breite der zwi­ schen ihnen liegenden Stege wie 4 : 1 verhalten.

5. Röntgenleuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnitte der Rasteröffnungen sechseckig sind.

6. Röntgenleuchtschirm nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher in Querrich­ tung zu einer Seite des Sechseckes geneigt sind.

7. Verwendung eines Röntgenleuchtschirms nach Anspruch 1 als Röntgenverstärkerfolie, wobei sowohl die Strahlen­ eingangsseite als auch die Lichtausgangsseite mit einer Schutzschicht versehen sein kann.

8. Verwendung eines Röntgenleuchtschirms nach Anspruch 1 als Eingangsleuchtschirms eines Röntgenbild­ verstärkers.