DE4342217C1 - Röntgenbildverstärker und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Röntgenbildverstärker mit einem Vakuumgehäuse, einem Eingangsleuchtschirm, einer Elektronen­ optik und einem Ausgangsleuchtschirm, wobei der Röntgenbild­ verstärker elektrisch isolierende Teile aufweist, deren innenliegenden Oberflächen durch elektrisch leitende Schich­ ten abgedeckt sind. Derartige Röntgenbildverstärker dienen zur Umwandlung des Röntgenstrahlenbildes in ein sichtbares und verstärktes Röntgenbild.

Gelangen elektrische Ladungsträger auf Oberflächen elektrisch isolierender Teile, beispielsweise auf Glas-, Email- oder Keramikoberflächen, können diese nicht abgeleitet werden, so daß sich ein elektrisches Feld aufbaut, das im Extremfall zu Stoßentladungen führt. Bei Röntgenbildverstärkern kann es deshalb zu Störungen der Elektronenoptik oder gar zu Aufhel­ lungen des Röntgenbildes führen. Derartige elektrisch isolie­ render Teile können Gehäuseteile aber auch isolierende Halte­ rungen von Röntgenbildverstärkern sein.

Die isolierenden Oberflächen im Röntgenbildverstärker können durch metallische, hochohmige Beschichtungen leitfähig gemacht und als Elektroden für die Elektronenoptik genutzt werden. Die Beschichtung von Glasoberflächen erfolgt bei­ spielsweise durch eine Bedampfung mit Aluminium, Chrom oder einer Chrom-Nickel-Legierung im Hochvakuum. Die Beschichtung von Keramikoberflächen geschieht durch Einbrennen einer Metallschicht in die Keramikoberfläche.

Die metallischen Beschichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sie Licht stark reflektieren. Im Röntgenbildverstärker kann das Licht entweder vom Eingangsleuchtschirm oder vom Ausgangsleuchtschirm kommen und jeweils wieder auf die Leuchtschirme reflektiert werden. Die Lichtrückkopplung kann zu ringförmigen Fehlern am Röntgenschirm führen und/oder sowohl den "small area contrast" als auch den "large area contrast" erheblich ver­ schlechtern. Die ringförmigem Fehler werden dadurch besei­ tigt, daß die Glas- oder Keramikoberflächen durch Sandstrah­ len oder Bürsten aufgerauht werden. Dadurch wird zwar das Licht diffus reflektiert, diese Maßnahmen führen jedoch nicht zur Kontrastverbesserung des Röntgenbildverstärkers.

Die isolierenden Oberflächen können auch durch massive Elek­ troden aus Aluminium oder Edelstahl abgedeckt werden, so daß Aufladungen dieser Oberflächen die aus der Photokathode aus­ tretenden Elektronen nicht mehr stören. Reflexionen an der Metalloberfläche verschlechtern jedoch den Grobkontrast, die lediglich durch Aufrauhung verhindert werden können.

In der DE-A 24 61 262 ist ein gattungsgemäßer Röntgenbildverstärker beschrieben, bei dem auf einem Isolierteil aus Keramik eine elek­ trisch leitende Schicht dunkler Farbe aufgetragen ist, die eine Ab­ leitung der entstandenen Ladungen bewirkt. Die dort beschriebene Gla­ sur benötigt eine Einbrenntemperatur von mehr als 600°C, so daß eine derartige Schicht nicht im fertig montierten Rönt­ genbildverstärker aufgebracht werden kann, da sonst die Lötung am Betrachtungsschirm, die Schrumpfbefestigungen, die Aluminiumteile sowie der Betrachtungsschirm selbst beschädigt werden.

Aus der DE 31 51 326 A1 ist es bekannt, bei einem Bildverstärker eine zwischen einem elektrisch isolierenden Teil und einer elektrisch leitenen Schicht liegende zusätzliche Sperrschicht durch Aufdampfen, Sputtern oder Abscheiden aus der Dampfphase herzustellen.

Aus der US 4 982 136 ist die Verwendung von Titannitrid im Eingangsleuchtschirm eines Röntgen­ bildverstärkers bekannt.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, einen Röntgenbild­ verstärker der eingangs genannten Art zu schaffen, der iso­ lierende Teile bedeckende Schichten aufweist, die eine gute Entladung von isolierenden Teilen bewirken und gleichzeitig nur geringe Reflexionen aufweisen sowie leicht auch beim fer­ tig montierten Röntgenbildverstärker aufgebracht werden kön­ nen. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Röntgenbildverstärkers angegeben werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elektrisch leitenden Schichten Titannitrid aufweisen. Sie können aber auch erfindungsgemäß vollständig aus Titannitrid bestehen. Dadurch wird erreicht, daß Ladungen von elektrisch isolierenden Gehäuseteilen abgeleitet und aufgrund der Farbe der Titannitrid-Schicht Reflexionen des Lichtes sowohl des Eingangsleuchtschirmes als auch des Ausgangsleuchtschirmes stark reduziert werden. Weiterhin kann Titannitrid im fertig montierten Röntgenbildverstärker leicht aufgetragen werden.

Ein Röntgenbildverstärker mit derartigen elektrisch leitenden Schichten läßt sich in vorteilhafter Weise herstellen, wenn die Titannitrid-Schichten durch ein PVD-Verfahren, beispiels­ weise durch ein reaktives Aufdampfen, aufgetragen werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn Titan in einer Elek­ tronenstrahlquelle bei einem N₂-Druck von 10^-3 mbar bis 10^-5 mbar, vorzugsweise 10^-4 mbar, verdampft wird.

Erfindungsgemäß lassen sich die elektrisch leitenden Schich­ ten auch durch eine Kathodenzerstäubung erzeugen, indem Titan in einem DC-Magnetron abgesputtert wird, während dem Träger­ gas Stickstoff beigefügt ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 den schematischen Aufbau eines bekannten Röntgenbild­ verstärkers und

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Röntgenbildverstärker.

In der Fig. 1 ist ein Röntgenbildverstärker 1 gemäß dem Stand der Technik dargestellt, der ein Vakuumgehäuse 2 auf­ weist, das mit einem Eingangsfenster 3 versehen ist. Das Ein­ gangsfenster 3 kann in bekannter Weise aus Edelstahl oder Aluminium bestehen.

Hinter dem Eingangsfenster 3 ist der Eingangsleuchtschirm 4 angeordnet, der ein Substrat als Träger 5 aufweist, auf dem die Leuchtstoffschicht 6 aufgebracht ist. Die Leuchtstoff­ schicht 6 ist mit einer dünnen Schicht als Photokathode 7 abgedeckt.

Nach der Photokathode 7 folgt die Elektronenoptik, die aus drei Elektroden 8 bis 10 besteht, die von nicht dargestellten Haltern getragen sind. Der Durchmesser der Elektroden 8 bis 10 reduziert sich dabei in bekannter Weise. Auf der Ausgangs­ seite des Röntgenbildverstärkers 1 ist das Ausgangsfenster 11 mit der Anode 12 und dem Ausgangsleuchtschirm 13 angebracht.

Auf den Eingangsleuchtschirm 4 des Röntgenbildverstärker 1 fallen entsprechend der Transparenz eines Untersuchungsob­ jektes geschwächte Röntgenstrahlen, die in der Leuchtstoff­ schicht 6 in sichtbares Licht umgewandelt werden. Entspre­ chend der Helligkeit des Röntgenbildes treten aus der Photo­ kathode 7 Elektronen aus, die aufgrund der an die Anode 12 angelegten Beschleunigungsspannung auf diese hin beschleunigt werden. Durch die Elektronenoptik 8 bis 10 wird eine Abbil­ dung auf dem Ausgangsleuchtschirm 13 erreicht.

Ein Aufbau der Eingangsseite des Röntgenbildverstärker ist anhand Fig. 2 beschrieben, bei dem in die Öffnung des Vaku­ umgehäuses 2 das Eingangsfenster 3 eingebracht ist. Durch eine Lotnaht 14 sind das Vakuumgehäuse 2 und das Eingangsfen­ ster 3 miteinander befestigt. Das Vakuumgehäuse 2 besteht aus einem metallischen Gehäuseteil 15 und zwei elektrisch isolie­ renden, beispielsweise keramischen Gehäuseteilen 16 und 17. Ein derartiger Röntgenbildverstärker ist beispielsweise in der EP-A 0 429 694 beschrieben. Der mit dem Eingangsfenster 3 verbundene metallische Gehäuseteil 15 kann aus Edelstahl, und die keramischen Gehäuseteile 16 und 17 aus Aluminiumoxid bestehen.

Mit dem metallischen Gehäuseteil 15, das sich an der dem Ein­ gangsfenster 3 gegenüberliegenden Seite verjüngt, ist ein erstes keramisches Gehäuseteil 16 verlötet, das im wesentli­ chen rohrförmig ausgebildet ist. Am anderen Ende ist über einen metallischen Flansch 18 der zweite keramische Gehäuse­ teil 17 angebracht, der in bekannter Weise mit dem Ausgangs­ fenster 11 verbunden ist.

Um eine elektrische Aufladung der keramischen Gehäuseteile 16 und 17 zu verhindern, werden deren nach innen gerichteten Oberflächen mit elektrisch leitenden Schichten 19 und 20 ver­ sehen, die Titannitrid enthalten oder aus Titannitrid beste­ hen können. Titannitrid hat einegoldgelbe Farbe und absor­ biert das vom Eingangsleuchtschirm 4 auf die Gehäuseteile 16 und 17 fallende blaue Licht zu 90% und das vom Ausgangs­ leuchtschirm 13 einfallende grüne Licht zu 70%. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme verbessert sich das Grobkontrast­ verhalten des Röntgenbildverstärkers deutlich.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Schichten 19 und 20 kann durch ein PVD-Verfahren Titannitrid auf den Gehäuseteilen 16 und 17 aufgetragen werden. Beim reaktiven Aufdampfen wird Titan in einer Elektronenstrahl­ quelle bei einem N₂-Druck von 10^-3 mbar bis 10^-5 mbar, vor­ zugsweise 10^-4-mbar, verdampft. Durch die Auswahl der Bedamp­ fungsrate werden die goldgelben Schichten 19 und 20 aus Titannitrid auf den Gehäuseteilen 16 und 17 erzeugt.

Bei der Herstellung der elektrisch leitenden Schichten 19 und 20 durch Kathodenzerstäubung wird Titan in einem DC-Magnetron abgesputtert, während Stickstoff dem Trägergas Argon bei­ gefügt ist. Die elektrisch leitenden Schichten 19 und 20 auf den Gehäuseteilen 16 und 17 aus goldgelbem Titannitrid mit einer Schichtdicke von beispielsweise 400 nm werden bei einem Stickstoffpartialdruck von beispielsweise 10^-3 mbar bis 10^-6 mbar, vorzugsweise 5*10^-4 mbar, und einem Argon-Druck von beispielsweise 10^-2 mbar bis 10^-5 mbar, vorzugsweise 6*10^-3 mbar erzeugt.

Die Titannitrid-Schichten 19 und 20 haben eine ausreichende Leitfähigkeit und haften sehr gut auf verschiedenen Substra­ ten, beispielsweise aus Glas, Email, Keramik, Aluminium oder Edelstahl, ohne daß diese vorher aufgerauht werden müssen. Die Schichten sind auch sehr hart, so daß bei der Montage der Röntgenbildverstärker deren Oberfläche nicht beschädigt wer­ den kann.

Gegenüber anderen Schichten, beispielsweise aus Chromoxid oder oxidierten Edelstahloberflächen, die zur Vermeidung von Lichtreflexionen im Röntgenbildverstärker eingesetzt werden, besitzt Titannitrid eine geringere Gasabgaberate. In der Schicht sind keine Lufteinschlüsse vorhanden und auch die Adsorption von Gaskomponenten aus der Luft ist erheblich geringer. Außerdem ist die Freigabe von sauerstoffhaltigen Verbindungen, die die Langzeitstabilität der Photokathode im Röntgenbildverstärker herabsetzen, stark reduziert.

Claims (7)

1. Röntgenbildverstärker (1) mit einem Vakuumgehäuse (2, 3, 11, 15 bis 17), einem Eingangsleuchtschirm (4), einer Elek­ tronenoptik (8 bis 10) und einem Ausgangsleuchtschirm (11), wobei der Röntgenbildverstärker (1) elektrisch isolierende Teile (16, 17) aufweist, deren innenliegenden Oberflächen durch elektrisch leitende Schichten (19, 20) abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Schichten Titannitrid aufweisen.

2. Röntgenbildverstärker (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Schichten (19, 20) aus Titannitrid bestehen.

3. Verfahren zur Herstellung eines Röntgenbildverstärkers (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Schichten (19, 20) durch ein PVD-Verfahren aufgetragen wer­ den.

4. Verfahren zur Herstellung eines Röntgenbildverstärkers (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Schichten (19, 20) durch reaktives Aufdampfen erzeugt werden.

5. Verfahren zur Herstellung eines Röntgenbildverstärkers (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Titan in einer Elektronenstrahl­ quelle bei einem N₂-Druck von 10^-3 mbar bis 10^-5 mbar, vor­ zugsweise 10^-4 mbar, verdampft wird.

6. Verfahren zur Herstellung eines Röntgenbildverstärkers (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Schichten (19, 20) durch eine Kathodenzerstäubung erzeugt werden.

7. Verfahren zur Herstellung eines Röntgenbildverstärkers (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Titan in einem DC-Magnetron abge­ sputtert wird, während dem Trägergas Stickstoff beigefügt ist.