DE4208540C2 - Röntgenbildverstärker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgenbildverstärker mit einem Gehäuse, einem Eingangsschirm mit Photokathode, einem Aus­ gangsschirm, Beschleunigungs- und Fokussierelektroden für die Elektronenoptik, einer im Bereich des Ausgangsschirmes angeordneten Anode zur Anlegung der Beschleunigungsspannung und mit einem an den Elektroden angeschlossenen Hochspan­ nungsgenerator, wobei die Anode zwei mit dem Hochspannungs­ generator verbundene Anschlüsse für zwei unterschiedliche Spannungen aufweist. Derartige Röntgenbildverstärker dienen zur Umwandlung und Verstärkung von Röntgenstrahlenbildern in ein sichtbares Bild oder eine das Röntgenstrahlenbild reprä­ sentierende elektrische Signalfolge.

In der EP-04 29 694 A1 ist ein Röntgenbildverstärker beschrieben, bei dem das Gehäuse aus mehreren Gehäuse­ teilen besteht. Der dem Ausgangsschirm zugewandte, aus Kera­ mik bestehende Gehäuseteil umschließt die Anode und Elektro­ den mit hoher Spannung. Üblicherweise liegt der auf der Stirnseite befindliche Eingangsleuchtschirm mit Photokathode auf OV bzw. Erdpotential. Am Ausgangsleuchtschirm und der dazugehörigen Elektrode wird die gesamte Betriebsspannung von beispielsweise 30 kV angelegt. Dies hat Auswirkungen auf die Herstellung und Qualität des Betrachtungsschirmes. Die Dicke der Leuchtstoffschicht für die Betrachtungsschirme ist abhängig von der Auftreffenergie der Elektronen auf die Leuchtstoffschicht des Ausgangsschirmes. Ist die Schicht zu dünn, durchdringt ein Großteil der Elektronen die Leucht­ stoffschicht, so daß nur eine geringe Ausbeute erhalten wird. Ist sie zu dick, bedeutet dies einen Auflösungsverlust.

Aus der DE-A-22 30 802 ist ein gattungsgemäßer Röntgenbildverstärker bekannt, bei dem zwei Anoden vorgesehen sind, die durch isolierende Kugeln aneinander befestigt sind. Spannungsangaben sind keine gemacht, so daß davon auszugehen ist, daß die bereits erwähnten Spannungsverhältnisse vorliegen, so daß sich auch deren genannten Nachteile ergeben.

In der DE-C-24 28 341 ist ein Bildverstärker beschrieben, bei dem der Anode eine Elektrode vorgeordnet ist, die zwar mechanisch isoliert miteinander befestigt, über einen Widerstand jedoch elektrisch verbunden sind. Dadurch wird erreicht, daß durch vermehrtes Auftreffen von Elektronen auf den Leuchtschirm bei plötzlich auftretenden, sehr hellen Lichtquellen ein Spannungsabfall entsteht, der eine Verzerrung des Leuchtfleckes bewirkt. Als nachteilig hat sich hiebei erwiesen, daß helle Bildpunkte eine Verzerrung aufweisen. Da aber die Beschleunigungsspannung, wie bereits erwähnt, zweckmäßigerweise wegen der Bildqualität hoch sein muß, ergeben sich auch die bereits genannten Nachteile für einen derartigen Bildverstärker.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, Röntgenbildverstär­ ker der eingangs genannten Art zu schaffen, die sowohl eine hohe Beschleunigungsspannung als auch eine geringe Auftreff­ energie auf den Ausgangsschirm ermöglicht, so daß beispiels­ weise eine geringe Schichtdicke der Leuchtschicht bereits eine hohe Lichtausbeute gewährleistet und somit allen Erfor­ dernissen Genüge getan werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei be­ stimmungsgemäßem Betrieb des Röntgenbildverstärkers die erste im Bereich des Ausgangsschirmes an die Anode angelegte Spannung niedriger ist als die zweite an der der Photokathode zugewandten Seite der Anode angelegte Spannung und daß die erste Spannung veränderlich einstellbar ist. Durch die hohe, an der Anode anliegende Beschleunigungsspannung er­ halten die Elektronen eine hohe Energie, so daß man ein Röntgenbild hoher Qualität erhält. Die Energie der Elek­ tronen wird aber durch die nachfolgende niedrigere Spannung im Bereich des Ausgangsschirmes abgebremst, so daß trotz relativ dünner Leuchtschicht eine hohe Anzahl von Elektronen im Ausgangsschirm absorbiert werden.

Eine Anpassung an unterschiedliche Untersuchungsmethoden und Bildqualitätsanforderung kann erreicht werden, wenn der Hochspannungsgenerator Stellmittel für Einstellungen der er­ sten Spannung aufweist. Dadurch läßt sich der Hochspannungs­ generator derart beeinflussen, daß die gewünschte niedrige Spannung an dem ausgangsschirmseitigen Teil anliegt.

Das Bremspotential kann bei einem Röntgenbildverstärker mit Ausgangsschirm, der eine auf einer Scheibe aufgetragene Leuchtschicht aufweist, die von einer Metallfolie überdeckt ist, erzeugt werden, wenn die Metallfolie des Ausgangsschirmes zur Zufuhr der ersten Spannung mit dem Hochspannungs­ generator verbunden ist. Dies kann in vorteilhafter Weise da­ durch bewerkstelligt werden, daß in der Scheibe des Aus­ gangsschirmes ein Stift eingebracht ist, der mit der Metall­ folie verbunden ist.

Die Spannung kann aber auch angelegt sein, wenn die Anode mehrteilig aufgebaut ist, wenn die einzelnen Anodenteile durch eine Isolierung voneinander getrennt sind und wenn an dem am Ausgangsschirm liegenden Anodenteil die erste Span­ nung anliegt. Eine Aufteilung der Anode kann vorteilhafter­ weise erfolgen, wenn in der Anode ein ringförmiger Isola­ tionskörper angebracht ist, der die Teile der Anode vonein­ ander isoliert oder wenn auf der Anode eine Isolations­ schicht aufgebracht ist, die von einer Leitschicht überdeckt wird. Die Abbremsung wird noch verstärkt, wenn der die erste Spannung führende Anodenteil mit dem Ausgangsschirm verbunden ist. Die Beschleunigungsspannung für die Anode kann zugeführt werden, wenn die Anode mit Spannungsdurchführungen zur Aufnahme des Anschlusses für die zweite Spannung versehen ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Röntgenbildverstärker gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 einen schematisch dargestellten Röntgenbildverstärker mit Spannungsversorgung für die Elektroden und

Fig. 3 und 4 zwei erfindungsgemäße Ausführungsformen des Aus­ gangsteiles des in Fig. 1 dargestellten Röntgenbildverstärkers.

In der Fig. 1 ist ein bekannter Röntgenbildverstärker 1 mit einem Gehäuse dargestellt, das aus zwei keramischen Gehäuse­ teilen 3 und 4 und einem metallischen Gehäuseteil 5 besteht. Das Gehäuse 3 bis 5 des Röntgenbildverstärkers 1 erweitert sich dabei in seinem Durchmesser von dem ersten keramischen Gehäuseteil 3 bis zum metallischen Gehäuseteil 5. Der metal­ lische Gehäuseteil 5 kann aus Edelstahl oder VACON® und die keramischen Gehäuseteile 3 und 4 können aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) bestehen.

An dem metallischen Gehäuseteil 5 ist der Eingangsschirm 6 befestigt, der den eingangsseitigen Abschluß des Röhrenge­ häuses bildet und bei dem in bekannter Weise auf einem Alu­ miniumträger 7 eine Leuchtschicht 8, die beispielsweise aus Cäsiumjodid (CsI) besteht, und eine Photokathode 9 ange­ bracht sind. Auf der gegenüberliegenden Seite ist in die Öffnung des keramischen Gehäuseteiles 3 als Träger für den Ausgangsschirm 11 die Anode 10 eingesetzt, die mit dem Ge­ häuseteil 3 hart verlötet ist. Der Ausgangsschirm 11 weist eine optisch transparente Scheibe 12 auf, auf deren Innen­ seite eine Leuchtschicht 13 angebracht ist. Die Leucht­ schicht 13 ist mit einer Metallfolie 14, beispielsweise aus Aluminium bestehend, abgedeckt. Die Metallfolie 14 ist üblicherweise mit der Anode 10 elektrisch verbunden.

Der erste keramische Gehäuseteil 3 ist im wesentlichen zy­ linderförmig aufgebaut. Auf seiner dem Ausgangsschirm 11 abgewandten Seite ist die erste, aus einer Aluminium-Legie­ rung bestehende Elektrode 16 beispielsweise durch Hartlöten befestigt. Die Elektrode 16 besteht im wesentlichen aus ei­ ner Lochscheibe mit einem zylindrischen Teil.

Der erste keramische Gehäuseteil 3 ist mit einem ringförmi­ gen Flansch 15 versehen, durch den der zweite keramische, rohrförmige Gehäuseteil 4 mit dem ersten Gehäuseteil 3 durch Lötung verbunden ist. Im Bereich außerhalb der ersten Elek­ trode 16 ist der zweite Gehäuseteil 4 innen mit einer zwei­ ten Elektrode 17 beschichtet.

An seiner dem Ausgangsschirm 11 abgewandten Seite ist auf dem zweiten Gehäuseteil 4 außen die dritte Elektrode 18 bei­ spielsweise durch Erwärmung und anschließende Abkühlung auf­ geschrumpft. Diese Elektrode 18 besteht beispielsweise aus einem gegossenem Aluminium-Formteil. Sie ist auf den vorde­ ren Bereich des Gehäuseteiles 4 gesteckt und nach vorne ge­ richtet, wobei sie sich erst konisch erweitert und dann ringförmig ausläuft.

Ebenfalls an dieser Seite des zweiten Gehäuseteiles 4 ist, die dritte Elektrode 18 übergreifend, der metallische Gehäu­ seteil 5 gelötet, der den Eingangsschirm 6 trägt.

Die Gehäuseteile 4 und 5 sind mit Bohrungen versehen, die zur Aufnahme des Pumpanschlusses 19 zur Verbindung mit der Vakuumpumpe und des Getteranschlusses 20 für die Getterpumpe vorgesehen sind.

Die Kontaktierung der Elektroden nach außen erfolgt bei der Elektrode 16 über die Metallisierung der Lötnaht, bei der Elektrode 17 über den Pumpanschluß 19 und bei der Elektrode 18 über eine besondere vakuumdichte Durchführung (nicht dar­ gestellt). Photokathode 9 und Anode 10 erhalten ihren Kon­ takt über die mit ihnen verbundenen Metallteile 5 bzw. 10 des Gehäuses.

In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer Röntgenbildverstärker 1 mit einem Hochspan­ nungsgenerator 2 als Spannungsversorgung schematisch darge­ stellt. Die Photokathode 9, die Anode 10, die Elektroden 16 bis 18 sowie der Ausgangsschirm 11 sind erfindungsgemäß mit dem Hochspannungsgenerator 2 verbunden, der sie mit den ent­ sprechenden Beschleunigungs-, Bremsspannungen und Spannungen für die Elektronenoptik beaufschlagt. Wie bei den Röntgen­ bildverstärkern gemäß dem Stand der Technik befindet sich die Photokathode 9 sowie die metallischen Gehäuseteile 5 des Röntgenbildverstärkers 1 (Verbindung nicht dargestellt) auf Nullpotential. An der dritten Elektrode 18 liegt beispiels­ weise eine Spannung von 80 V, an der zweiten Elektrode 17 eine Spannung von 370 V und an der ersten Elektrode 16 eine Spannung von 3 bis 5 kV. Als Beschleunigungsspannung ist an der Anode 10 beispielsweise eine Spannung von 30 kV ange­ legt. Der Ausgangsschirm 11 wird beispielsweise auf ein Po­ tential von 5 bis 25 kV gelegt, so daß zwischen Anode und Ausgangsschirm 11 eine Abbremsung der Elektronen erfolgt.

In Fig. 3 ist der erfindungsgemäße Ausgangsteil des Röntgen­ bildverstärkers 1 näher erläutert. Die einstückige Anode 10 besteht aus einem zylinderförmigen Teil 21, an dem sich ein Flansch 22 anschließt. Dieser Flansch 22 wird in die Öffnung des Gehäuses des Röntgenbildverstärkers 1 eingesetzt, mit dem Gehäuseteil 3 verbunden und hält somit den Teil 21 der Anode 10 und den Ausgangsschirm 11. Die flanschseitige Öff­ nung der Anode 10 wird dabei vom Ausgangsschirm 11 geschlos­ sen, der aus der Scheibe 12, einer darauf aufgetragenen Leuchtschicht 13 und einer diese Leuchtschicht 13 überdecken­ de Metallfolie 14 besteht. In die Scheibe 12 ist ein Stift 23 durch Einlöten oder Einglasen eingebracht, der auf der einen Seite mit der Metallfolie 14 in Verbindung steht. Zwischen der auf der Scheibe 12 befindlichen Metallfolie 14 und der Anode 10 ist eine Isolierstrecke für die Bremsspan­ nung, die Differenz der beiden Potentiale von Anode 10 zu Ausgangsschirm 11, vorgesehen.

Zur Beaufschlagung der Anode 10 mit dem entsprechenden Po­ tential von beispielsweise 30 bis 40 kV wird der entspre­ chende Spannungsanschluß des Hochspannungsgenerators 2 bei­ spielsweise an dem Flansch 22 der Anode 10 angeschlossen. Das Bremspotential auf der Metallfolie 14 wird durch Anle­ gung einer vom Hochspannungsgenerator 2 gelieferten ein­ stellbaren Spannung an den Stift 23 herbeigeführt. Diese Spannung kann durch symbolisch dargestellte Stellmittel 24 beispielsweise zwischen 5 bis 25 kV eingestellt werden.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des Ausgangsteiles des Röntgenbildverstärkers 1 dargestellt. An dem keramischen Gehäuseteil 3 ist eine Lochscheibe 25 befestigt, deren Öff­ nung durch den Ausgangsschirm 11, bestehend aus Scheibe 12, Leuchtschicht 13 und Metallfolie 14 von außen überdeckt ist. Von innen ist am Rande der Öffnung der Lochscheibe 25 ein Isolationskörper 26 befestigt, an dem der zylinderförmige Teil 27 der Anode 10 angebracht ist. Die Lochscheibe 25 weist eine isolierte Spannungsdurchführung 28 auf, durch die der mit dem Teil 27 der Anode 10 verbundene Anschluß 29 ge­ führt wird. An diesen Anschluß 29 wird das Anodenpotential von beispielsweise 30 kV angelegt, während an der Lochscheibe 25, die im Bereich des Ausgangsschirmes 11 einen Flansch 30 aufweisen kann, auf Bremspotential gelegt wird, so daß die mit der Lochscheibe 25 verbundene Metallfolie 14 eben­ falls auf der durch die Stellmittel des Hochspannungsgene­ rators 2 veränderlichen Spannung von 5 bis 25 kV liegt.

Durch diese Abbremsung der Elektronen im Anodenraum erhält man ein relativ hochwertiges Bild. Aufgrund der hohen Be­ schleunigungsspannung ist die Auflösung gut, während die ho­ he Bremsspannung eine bessere Ausnutzung des Ausgangsschir­ mes und längere Lebensdauer desselben bewirkt. Durch die va­ riable Bremsspannung erhält man eine Anpassung an verschie­ dene Geräte oder Untersuchungsverfahren sowie eine Kosten­ senkung durch eine Anpassung der Übertragungsfunktion für verschiedene Einsatzzwecke und variable Zoomformate für kun­ denangepaßte Lösungen. Auch lassen sich dadurch CCD-Bild­ wandler in Röntgenbildverstärkern einsetzen, die, durch die erfindungsgemäße, veränderliche, auf die unterschiedlichen Wandler einstellbare Bremsspannung, einen hohen Wirkungsgrad und lange Lebensdauer aufweisen.

Claims (8)

1. Röntgenbildverstärker (1) mit einem Gehäuse (3 bis 5), einem Eingangsschirm (6) mit Photokathode (9), einem Aus­ gangsschirm (11), Beschleunigungs- und Fokussierelektroden (16 bis 18) für die Elektronenoptik, einer im Bereich des Ausgangsschirmes (11) angeordneten Anode (10) zur Anlegung der Beschleunigungsspannung und mit einem an den Elektroden (9, 10, 16 bis 18) angeschlossenen Hochspannungsgenerator (2), wobei die Anode (10) zwei mit dem Hochspannungsgene­ rator (2) verbundene Anschlüsse (22, 23, 29, 30) für zwei unterschiedliche Spannungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei bestimmungsgemäßem Betrieb des Röntgenbildverstärkers (1) die erste im Bereich des Ausgangsschirmes (11) an die Anode (10) angelegte Span­ nung niedriger ist als die zweite an der der Photokathode (9) zugewandten Seite der Anode (10) angelegte Spannung und daß die erste Spannung veränderlich einstellbar ist.

2. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsgenerator (2) Stellmittel (24) für Einstellungen der ersten Span­ nung aufweist.

3. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Ausgangsschirm (11) eine auf einer Scheibe (12) aufgetragene Leuchtschicht (13) aufweist, die von einer Metallfolie (14) überdeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie (14) des Ausgangsschirmes (11) zur Zufuhr der ersten Spannung mit dem Hoch­ spannungsgenerator (2) verbunden ist.

4. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Scheibe (12) des Ausgangsschirmes (11) ein Stift (23) eingebracht ist, der mit der Metallfolie (14) verbunden ist.

5. Röntgenbildverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (10) mehrteilig aufgebaut ist, daß die einzelnen Anodenteile (25, 27, 30) durch eine Isolierung (26) vonein­ ander getrennt sind und daß an dem am Ausgangsschirm (11) liegenden Anodenteil (25, 30) die erste Spannung anliegt.

6. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anode (10) ein ringförmiger Isolationskörper (26) angebracht ist, der die Teile (25, 27, 30) der Anode (10) voneinander isoliert.

7. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die erste Spannung führende Anodenteil (25, 30) mit dem Ausgangsschirm (11) verbunden ist.

8. Röntgenbildverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (10) mit Spannungsdurchführungen (28) zur Aufnahme des Anschlusses (29) für die zweite Spannung versehen ist.