DE4213907A1 - X=ray image amplifier - has high voltage battery for supplying positive voltage to anode and negative voltage to photocathode to create high accelerating potential for electron=optics. - Google Patents

X=ray image amplifier - has high voltage battery for supplying positive voltage to anode and negative voltage to photocathode to create high accelerating potential for electron=optics.

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Abstract

The amplifier (1) has a housing (3-5), an input screen (6) with photocathode (7), an output screen (12), electrodes (8-9) for the electron optics, and an anode (13). The amplifier (1) is connected to a high voltage generator. The generator is formed such that a positive voltage between 0V and 40KV is applied to the anode (13) and a negative voltage between -40KV and 0V is applied to the photocathode (7). USE/ADVANTAGE - Converts x-ray images into viewable pictures or representative electric signals. Provides high acceleration potential for only small voltage difference. Produces improved image quality.

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgenbildverstärker mit ei­ nem Gehäuse, einem Eingangsschirm mit Photokathode, einem Ausgangsschirm, Elektroden für die Elektronenoptik und ei­ ner Anode, wobei der Röntgenbildverstärker mit einem Hoch­ spannungsgenerator verbunden ist. Derartige Röntgenbild­ verstärker dienen zur Umwandlung und Verstärkung von Rönt­ genstrahlenbildern in ein sichtbares Bild oder eine das Röntgenstrahlenbild repräsentierende elektrische Signal­ folge. Der Hochspannungsgenerator liefert als Spannungs­ versorgung das Beschleunigungspotential zwischen Kathode und Anode sowie die Spannungen für die Elektronenoptik.The invention relates to an X-ray image intensifier with egg housing, an input screen with a photocathode, a Output screen, electrodes for electron optics and egg ner anode, the X-ray image intensifier with a high voltage generator is connected. Such x-ray amplifiers are used to convert and amplify X-rays ray images into a visible image or that X-ray image representing electrical signal episode. The high voltage generator delivers as voltage supply the acceleration potential between cathode and anode and the voltages for electron optics.

In der US-A-3,683,194 ist ein Röntgenbildverstärker be­ schrieben, bei dem die Kathode auf einem Potential von 0 V, die erste Elektrode auf einem Potential von +240 V, die zweite Elektrode auf einem Potential von +800 V, die dritte Elektrode auf einer Spannung von + 2,5 kV und die Anode auf dem gesamten Beschleunigungspotential von 25 kV liegen. Dadurch treffen im sogenannten Ausgangsbereich von derartigen Röntgenbildverstärkern beschleunigte, fokus­ sierte Elektronen auf eine Konverterschicht beispielsweise eines Betrachtungsschirmes. Die hohe Beschleunigungsspan­ nung von 25 kV stellt besonders hohe Anforderungen an die Konverterschicht bezüglich der angestrebten Bildqualität. Die hohe Potentialdifferenz als Beschleunigungsspannung wird benötigt, um Bilder hochwertiger Qualität zu erzeu­ gen. Der konventionelle Betrieb der Bildverstärkerröhren mit Kathode auf 0 V und Anode auf z. B. 25 kV erschwert eine Nachbearbeitung des auf einer Konverterschicht er­ zeugten Bildes. Die nachfolgenden Bauteile z. B. der Vor­ verstärker eines CCDs oder die im Bildverstärkerausgang integrierte erste Linse eines Optiksystems müßten auf dem Potential der Anode liegen und sind wegen der bei bisheri­ gen Bildverstärkern üblichen Hochspannung schwierig zu be­ herrschen.US-A-3,683,194 discloses an X-ray image intensifier wrote in which the cathode is at a potential of 0 V, the first electrode at a potential of +240 V, the second electrode at a potential of +800 V, the third electrode at a voltage of + 2.5 kV and the Anode at the entire acceleration potential of 25 kV lie. This means that in the so-called exit area of accelerated such X-ray image intensifiers, focus based electrons on a converter layer, for example a viewing screen. The high acceleration chip of 25 kV places particularly high demands on the Converter layer with regard to the desired image quality. The high potential difference as acceleration voltage is needed to create high quality images The conventional operation of the image intensifier tubes with cathode at 0 V and anode at z. B. 25 kV difficult a post-processing on a converter layer witnessed picture. The following components z. B. the front  amplifier of a CCD or in the image intensifier output integrated first lens of an optical system would have to Potential of the anode are and are because of the at Difficult to be used against conventional image intensifiers to rule.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, einen Röntgenbild­ verstärker der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine hohe Beschleunigungsspannung ermöglicht, wobei der Ausgangsschirm gegenüber den nachfolgenden Bauelementen nur eine geringe Spannungsdifferenz aufweist.The invention is based on the task of an x-ray image to create amplifiers of the type mentioned, the enables a high acceleration voltage, the Exit screen opposite the following components has only a small voltage difference.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Hochspannungsgenerator derart ausgebildet ist, daß der Anode eine positive Spannung und der Kathode eine negative Spannung zugeführt wird. Dadurch wird erreicht, daß zwi­ schen Kathode und Anode zwar eine hohe Potentialdifferenz als Beschleunigungsspannung angelegt werden kann, so daß man einen Röntgenbildverstärker mit guter Bildqualität erhält, an der Anode bzw. dem Ausgangsbereich jedoch eine niedrigere absolute Spannung anliegt.The object is achieved in that the High voltage generator is designed such that the Anode has a positive voltage and the cathode has a negative one Voltage is supplied. This ensures that between cathode and anode have a high potential difference can be applied as an acceleration voltage, so that an X-ray image intensifier with good image quality receives, but at the anode or the output area lower absolute voltage is present.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Hochspan­ nungsgenerator derart ausgebildet ist, daß die positive Spannung an der Anode in dem Bereich von < 0 V, beispiels­ weise < 1 kV, bis 40 kV und die negative Spannung an der Kathode entsprechend im Bereich von -40 kV bis < 0 V, bei­ spielsweise < 1 kV, liegt. Der Aufbau des Hochspannungsge­ nerators vereinfacht sich, wenn er derart ausgebildet ist, daß eine der Elektroden, beispielsweise die mittlere Elek­ trode, auf Nullpotential liegt. Ein symmetrischer Aufbau des Hochspannungsgenerators ergibt sich, wenn die Beträge des Potentials an der Kathode und Anode gleich sind. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Ausgangsschirm einen CCD-Wandler oder eine integrierte erste Linse eines nachgeschalteten Optiksystems aufweist.It has proven to be advantageous if the high chip voltage generator is designed such that the positive Voltage at the anode in the range of <0 V, for example example <1 kV, up to 40 kV and the negative voltage at the Correspondingly in the range from -40 kV to <0 V, at for example <1 kV. The construction of the high voltage ge nerators is simplified if it is designed in such a way that one of the electrodes, for example the middle elec trode, is at zero potential. A symmetrical structure of the high voltage generator arises when the amounts of the potential at the cathode and anode are the same. It has proven beneficial when the exit screen a CCD converter or an integrated first lens downstream optical system.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is based on a in the drawing tion illustrated embodiment explained in more detail.

In der Figur ist ein Röntgenbildverstärker 1 mit einem Hochspannungsgenerator 2 dargestellt. Der Röntgenbildver­ stärker 1 besteht dabei aus einem mehrteiligen Gehäuse 3 bis 5, wobei der kathodenseitige Gehäuseteil 3 im Ein­ gangsbereich kalottenförmig ausgebildet ist und wie der zweite Gehäuseteil 4 aus Metall besteht, während der drit­ te Gehäuseteil 5 aus einem Isolierstoff, beispielsweise Glas oder Keramik, bestehen kann. Im Eingangsbereich ist der Eingangsschirm 6 angeordnet, der üblicherweise als Verbund mit einem Aluminiumträger, Leuchtschicht und Pho­ tokathode 7 aufgebaut ist. Nach der Photokathode 7 folgt die Elektronenoptik, die aus drei Elektroden 8 bis 10 be­ steht, die von isolierenden Haltern 11 getragen sind. Der Durchmesser der Elektroden 8 bis 10 reduziert sich dabei in bekannter Weise. Auf der Ausgangsseite des Röntgenbild­ verstärkers 1 ist eine Öffnung des Gehäuseteiles 5 durch einen Konverter als Ausgangsschirm 12 abgedeckt. An dem Ausgangsschirm 12 und dem Gehäuseteil 5 ist eine zylinder­ förmig ausgebildete Anode 13 angebracht.In the figure, an X-ray image intensifier 1 with a high-voltage generator 2 is shown. The X-ray image intensifier 1 consists of a multi-part housing 3 to 5 , the cathode-side housing part 3 being dome-shaped in the input area and like the second housing part 4 consisting of metal, while the third housing part 5 consists of an insulating material, for example glass or ceramic, can exist. In the entrance area, the entrance screen 6 is arranged, which is usually constructed as a composite with an aluminum support, fluorescent layer and photocathode 7 . After the photocathode 7 follows the electron optics, which consists of three electrodes 8 to 10 be, which are supported by insulating holders 11 . The diameter of the electrodes 8 to 10 is reduced in a known manner. On the output side of the X-ray image intensifier 1 , an opening of the housing part 5 is covered by a converter as an output screen 12 . On the output screen 12 and the housing part 5 , a cylindrical anode 13 is attached.

Über Leitungen 14 bis 18 sind die Photokathode 7, die Elektroden 8 bis 10 und die Anode 13 mit dem Hochspan­ nungsgenerator 2 verbunden, der als Zeichen der unter­ schiedlichen Spannungen von einer Batterie 19 mit mehreren Elementen symbolhaft dargestellt ist. Anstelle der darge­ stellten Batterie lassen sich natürlich auch unterschiedliche Anzapfungen eines Hochspannungstransformators oder eines Widerstandnetzwerkes denken.Via lines 14 to 18 , the photocathode 7 , the electrodes 8 to 10 and the anode 13 are connected to the high-voltage generator 2 , which is symbolically represented as a sign of the different voltages from a battery 19 with several elements. Instead of the battery shown, different taps of a high-voltage transformer or a resistor network can of course also be thought of.

Mit dem Minuspol der Batterie 19 ist die Photokathode 7 über die Leitung 14 verbunden, so daß an die Photokathode 7 beispielsweise eine negative Spannung von -10 kV ange­ legt werden kann. An die erste Elektrode 8 wird über die Leitung 15 beispielsweise eine weitere negative Spannung von -9,95 kV angelegt. Die zweite, mittlere Elektrode 9 ist über eine Leitung 16 mit einer weiteren Klemme der Batterie 19 verbunden, die beispielsweise auf Masse gelegt sein kann, so daß an der zweiten Elektrode 9 Nullpotential liegt. Die dritte Elektrode 10 kann über die Leitung 17 beispielsweise mit einer positiven Spannung von 2 kV beauf­ schlagt werden. An die Anode 13 und eventuell den Ausgangs­ leuchtschirm 12 wird über eine Leitung 18 der Pluspol der Batterie 19 angeschlossen, so daß an der Anode eine posi­ tive Spannung von 15 kV liegen kann.With the negative pole of the battery 19 , the photocathode 7 is connected via line 14 , so that, for example, a negative voltage of -10 kV can be applied to the photocathode 7 . A further negative voltage of -9.95 kV is applied to the first electrode 8 via the line 15, for example. The second, middle electrode 9 is connected via a line 16 to a further terminal of the battery 19 , which can be connected to ground, for example, so that the second electrode 9 is at zero potential. The third electrode 10 can be supplied with a positive voltage of 2 kV, for example, via the line 17 . At the anode 13 and possibly the output screen 12 is connected via a line 18, the positive pole of the battery 19 , so that a posi tive voltage of 15 kV can be at the anode.

Die Anschlüsse der Photokathode 7, der Elektroden 8 bis 10 erfolgen in bekannter Weise über isolierte Spannungsdurch­ führungen. Besteht der dritte Gehäuseteil ebenfalls aus Metall, so muß auch für die Anode 13 in bekannter Weise eine isolierte Spannungsdurchführung vorgesehen sein.The connections of the photocathode 7 , the electrodes 8 to 10 are carried out in a known manner via insulated voltage feedthroughs. If the third housing part also consists of metal, an insulated voltage feedthrough must also be provided for the anode 13 in a known manner.

Anstelle der beschriebenen Potentiale auf Photokathode 7, Elektroden 8 bis 10 und Anode 13 können jede beliebigen Potentiale angelegt werden, sofern bei der Photokathode eine negative Spannung von < 0 V, beispielsweise < 1 kV, bzw. bei der Anode 13 eine positive Spannung von < 0 V, beispielsweise < 1 kV, angelegt wird. Eine weitere vor­ teilhafte Spannungszufuhr ist gegeben, wenn der Betrag der Spannung auf Photokathode 7 und Anode 13 gleich ist, so daß in dieser Beziehung der Aufbau symmetrisch ist.Instead of the potentials described on photocathode 7 , electrodes 8 to 10 and anode 13 , any potential can be applied, provided the photocathode has a negative voltage of <0 V, for example <1 kV, or the anode 13 has a positive voltage of < 0 V, for example <1 kV, is applied. Another before geous voltage supply is given when the amount of voltage on the photocathode 7 and anode 13 is the same, so that the structure is symmetrical in this regard.

Durch diesen erfindungsgemäßen Aufbau des Röntgenbildver­ stärkers 1 und des an ihm angeschlossenen Hochspannungsge­ nerators 2 kann man zwischen Photokathode 7 und Anode 13 eine hohe Potentialdifferenz als Beschleunigungsspannung anlegen, so daß man auf den Ausgangsschirm 12 des Rönt­ genbildverstärkers 1 Röntgenbilder hoher Qualität erhält. Dadurch, daß die Photokathode 7 auf negatives Potential gelegt wird, kann entsprechend das Potential der Anode 13 erniedrigt werden, so daß die absolute Spannung an der Anode 13 geringer ist als die Beschleunigungsspannung. Als Konverter für den Ausgangsschirm 12 kann eine Leucht­ schicht zur Umwandlung der Elektronen in sichtbares Licht Verwendung finden, auf die eine Optik zur Abbildung des auf der Leuchtschicht entstehenden sichtbaren Röntgenstrah­ lenbildes auf einen Fernseh-Aufnahmewandler ausgerichtet ist.By this inventive construction of the Röntgenbildver stärkers 1 and connected to it Hochspannungsge nerators 2 can create an acceleration voltage between photo cathode 7 and the anode 13, a high potential difference, so as to obtain genbildverstärkers 1 X-ray images of high quality on the output screen 12 of the Rönt. By placing the photocathode 7 at a negative potential, the potential of the anode 13 can be reduced accordingly, so that the absolute voltage at the anode 13 is lower than the acceleration voltage. As a converter for the output screen 12 , a light-emitting layer for converting the electrons into visible light can be used, onto which an optical system for imaging the visible X-ray beam image formed on the light-emitting layer is aligned with a television recording converter.

Es lassen sich jedoch auch Halbleiter-Bildwandler, bei­ spielsweise CCD-Bildwandler, ohne Probleme einsetzen, da durch die Herabsetzung der Spannung eine problemlose Bild­ verarbeitung möglich ist.However, semiconductor image converters can also be used for example, use CCD imager without problems, because by lowering the tension a hassle-free picture processing is possible.

Claims (8)

1. Röntgenbildverstärker (1) mit einem Gehäuse (3 bis 5), einem Eingangsschirm (6) mit Photokathode (7), einem Aus­ gangsschirm (12), Elektroden (8 bis 10) für die Elektro­ nenoptik und einer Anode (13), wobei der Röntgenbildver­ stärker (1) mit einem Hochspannungsgenerator (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsgenerator (2) derart ausgebildet ist, daß der Anode (13) eine positive Spannung und der Photo­ kathode (7) eine negative Spannung zugeführt wird.1. X-ray image intensifier ( 1 ) with a housing ( 3 to 5 ), an input screen ( 6 ) with photocathode ( 7 ), an output screen ( 12 ), electrodes ( 8 to 10 ) for the electron optics and an anode ( 13 ), wherein the X-ray image intensifier ( 1 ) is connected to a high-voltage generator ( 2 ), characterized in that the high-voltage generator ( 2 ) is designed such that the anode ( 13 ) is supplied with a positive voltage and the photo cathode ( 7 ) with a negative voltage . 2. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsgene­ rator (2) derart ausgebildet ist, daß die positive Span­ nung an der Anode (13) im Bereich von < 0 V bis 40 kV und die negative Spannung an der Photokathode (7) im Bereich von -40 kV bis < 0 V liegt.2. X-ray image intensifier according to claim 1, characterized in that the high voltage generator ( 2 ) is designed such that the positive voltage at the anode ( 13 ) in the range from <0 V to 40 kV and the negative voltage at the photocathode ( 7 ) is in the range from -40 kV to <0 V. 3. Röntgenbildverstärker nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsgenerator (2) derart ausgebildet ist, daß die positive Spannung an der Anode (13) im Bereich von 1 kV bis 40 kV und die negative Spannung an der Photokathode (7) im Bereich von -40 kV bis -1 kV liegt.3. X-ray image intensifier according to claim 1 or 2, characterized in that the high voltage generator ( 2 ) is designed such that the positive voltage at the anode ( 13 ) in the range from 1 kV to 40 kV and the negative voltage at the photocathode ( 7 ) is in the range of -40 kV to -1 kV. 4. Röntgenbildverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsgenerator (2) derart ausgebildet ist, daß eine der Elektroden (8 bis 10) auf Nullpotential liegt.4. X-ray image intensifier according to one of claims 1 to 3, characterized in that the high voltage generator ( 2 ) is designed such that one of the electrodes ( 8 to 10 ) is at zero potential. 5. Röntgenbildverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsgenerator (2) derart ausgebildet ist, daß die mittlere Elektrode (9) auf Nullpotential liegt. 5. X-ray image intensifier according to one of claims 1 to 4, characterized in that the high voltage generator ( 2 ) is designed such that the central electrode ( 9 ) is at zero potential. 6. Röntgenbildverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsgenerator (2) derart ausgebildet ist, daß die Beträge des Potentials an der Photokathode (7) und Anode (13) gleich sind.6. X-ray image intensifier according to one of claims 1 to 5, characterized in that the high-voltage generator ( 2 ) is designed such that the amounts of the potential at the photocathode ( 7 ) and anode ( 13 ) are the same. 7. Röntgenbildverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsschirm (12) einen CCD-Wandler aufweist.7. X-ray image intensifier according to one of claims 1 to 6, characterized in that the output screen ( 12 ) has a CCD converter. 8. Röntgenbildverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsschirm (12) eine integrierte erste Linie eines nachgeschalteten Optiksystems aufweist.8. X-ray image intensifier according to one of claims 1 to 6, characterized in that the output screen ( 12 ) has an integrated first line of a downstream optical system.
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