DE658295C

DE658295C - Verfahren zur Herstellung von Lumineszenzbildern mittels Roentgendurchleuchtung

Info

Publication number: DE658295C
Application number: DESCH103876D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1934-03-28
Filing date: 1934-03-28
Publication date: 1938-03-28

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren

zur Steigerung der effektiven Leuchtdichte und damit der okularen Deutlichkeit eines Röntgenleuchtschirmbildes während der Dauer seiner beliebig langen Beobachtung.

Die Erfindung macht von der bekannten Tatsache Gebrauch, daß zur Lumineszenz angeregte Phosphore die von ihnen gespeicherte Lichtsumme (im Sinne Lenards) durch sog.

Ausleuchtung blitzartig abgeben, wenn sie von langwelligen Wärmestrahlen getroffen oder der Wirkung starker elektrischer oder magnetischer Felder ausgesetzt werden. Diese Erscheinung ist bisher nur zur einmaligen Wiedererweckung des auf einem Leuchtschirm nachwirkenden Röntgenbildes, nicht aber im Sinne der Erfindung für Dauerbeobachtungen des lebenden Leuchtschirmbildes ausgenutzt worden.

Unter dem Einfluß von Röntgenstrahlen nimmt das Leuchtpräparat einen Teil der speicherbaren Lichtsummenenergie innerhalb eines äußerst kurzen Zeitraumes auf. Diesen Umstand nutzt die Erfindung aus, um Speicherung 'und Ausleuchtung einander mit genügender Frequenz, und zwar je nach den Anforderungen "und der Art der Phosphore etwa 25 bis 100 000 mal in der Sekunde, abwechseln zu lassen. Dadurch, daß nunmehr eine gewisse Lichtsumme in der Zeiteinheit fast beliebig oft von neuem akkumuliert und als Aufhellungsimpuls ausgenutzt werden kann, ergibt sich nach dem Talbotschen Gesetz eine Summierung der einzelnen Lichteindrücke im Auge, mithin die Steigerung der effektiven Intensität und der Erkennbarkeit des Durchleuchtungsbildes. Die mindestens 25malige Wiederholung des Ausleuchtblitzes in der Sekunde bewirkt die kinematographische Verschmelzung der Einzelbilder zu einem dauernden okularen Eindruck, der alle Bewegungen scharf erkennbar wiedergibt und durch verschleierndes Nachleuchten, nicht mehr getrübt wird. ;

Während man nämlich bisher für die unmittelbare Leuchtschirmbeobachtung mit Rücksicht auf die Bewegungen der inneren Organe eine möglichst geringe Nachleuchtdauer, d. h. Speicherfähigkeit, des Schirmpräparates anstrebte, um Verwischungen, der bewegten Konturen durch Überlagerung von Einzelbildern zu verhindern, eignen sich für den Zweck der Erfindung bevorzugt gerade solche Stoffe, die in kürzester Zeit große Lichtsummen aufzunehmen und unter gewöhnliehen Verhältnissen lange nachzuleuchten vermögen, z. B. metallaktiviertes Zinksulfid, Zinkcadmiumsulfid und andere anorganische oder organische Luminophore mit ausgesprochener Phosphoreszenzneigung, sof ern sie durch Röntgenstrahlen erregbar sind. Da nämlich infolge des hochfrequenten Wechsels von Speicherung und Ausleuchtung der typische Dauerprozeß solcher Stoffe gar nicht zur Entwicklung kommt, gestatten sie die unvermindert scharfe stroboskopische Darstellung und Beobachtung

bewegter Organe bei einer entsprechend ihrer Speicherfähigkeit gesteigerten Helligkeit des Schirmbildes.

Zur Ausleuchtung eignen sich infrarote Strahlen, die periodisch auf den Durchleucn;» tungsschirm fallen. Zweckmäßiger ist jedoca· die Anwendung starker elektrischer Felder, weil die hierfür notwendige hohe Spannung bei einer Röntgenapparatur bereits zur Verfügung steht. Man schließt z. B-. das Schirmpräparat zwischen zwei Glasplatten ein. Diese haben Metallbelegungen, 'und zwar auf der Betrachtungsseite in Form von feinen Drahtnetzen oder äußerst dünnen, durchsichtigen Niederschlagen, auf der Erregerseite möglichst in etwas stärkerer, jedoch die Röntgenstrahlen noch nicht merklich schwächender Dicke. Man verbindet die Belegungen intermittierend mit den Hochspannungsklemmen der Röntgenapparatur. Da Potentialdifferenzen von io⁴ bis io⁵ Volt zur Verfügung stehen und wegen der erzielten Helligkeitssteigerung mit viel geringeren Dicken des Leuchtpräparates gearbeitet werden kann als bisher, erreicht man schon mit kleinen Bruchteilen der genannten Spannungen hohe, für intensive Ausleuchtung genügende Feldstärken. Mit der Dünnschichtigkeit des Leuchtpräparates ist ferner die Abnahme der Lichtstreuung durch die Kristallkörner verbunden, d. h. das Bild wird dadurch gleichfalls schärfer. Die Körner können durch, ein gut isolierendes Z\vischenmedium verbunden sein, sie können sich aber auch ohne jedes Bindemittel zwischen den metallbelegten Glasplatten eingepreßt befinden. Da die meisten lumineszierenden Phosphore, z. B. Zinksulfid, ausgesprochene Nichtleiter sind, lassen sich so Feldstärken bis hinauf zur Größenordnung 1 o⁵ Volt/cm durchschlagssicher zur Anwendung bringen, insbesondere im Falle sehr dünner Schichten und hochfrequenter, während der Ausleuchtung - unterbrochener Erregung, wobei die Scheitelspannung immer nur kurzzeitig vorhanden ist. Die Kurvenform der für die Durchführung der Erfindung zur Verfügung stehenden, die Röntgenröhre erregenden Spannung ist im allgemeinen die einer Gleichspannung mit einem Rest überlagerter Wechselspannung, deren Amplitude davon abhängt, ob mit Einphasen- oder Mehrphasengleichrichtung gearbeitet wird. Es ist mitunter zweckmäßig, diese Kurvenform durch elektrische Einflüsse in einem für die Durchführung der Erfindung günstigen Sinne zu verzerren, z.B. in Gestalt scharfer, sehr kurz dauernder Spannungsspitzen, die mittels eines Resonanzkreises hervorgerufen werden. Ferner kann man eine zeitweilige Feldumkehrung (Polweehsel) vornehmen.

Um im Falle eines Gegentaktes von Röntgenerregung und Anlegung des ausleuchtenden Feldes bzw, Infrarotbestrahlung den .Wechsel beider Vorgänge herbeizuführen, sind Schaltmittel für die Anlegung der Betriebs-Spannung an die Röntgenröhre vorgesehen, die im Gegentakt mit den die Ausleuchtung steuernden Schaltorganen arbeiten. Das geeignetste Mittel hierfür ist die trägheits- und leistungslos mittels Gitter gesteuerte Elektronenröhre. Wird sowohl die Röntgenröhre als auch das zur Schirmatisleuchtung dienende elektrostatische Feld über 'eine solche: Elektronenröhre an die Hochspannungsquelle angelegt, so läßt sich der Wechsel von Erregung des Präparates und. Austreibung der Lichtsumme aus ihm in einfachster Weise dadurch erzielen, daß die zugeordneten Steuergitter von einem kleinen Frequenzgenerator im Gegentakt geöffnet und gesperrt werden.

Bei der Anwendung von Phosphoren mit besonders großer Speicherfähigkeit und Isolierfestigkeit genügt eine relativ niedrige Frequenz der Ausleuchtung. In solchem Falle arbeitet man unmittelbar mit der Frequenz des Wechselstrom- oder Drehstromnetzes, an welchem die Röntgenapparatur betrieben wird, und schaltet einen Hochspannungstransformator kleiner Leistung hinzu, dessen sekundäre Wechselspannung durch eine Phasenschieberanordnung den die Röntgenröhre erregenden gleichgerichteten Spannungshalbwellen nacheilend gemacht wird. Die phasenverschobene Wechselspannung wird dem Leuchtschirmkondensator zugeführt und dient dazu, nach jeder Erregung des Präparates die Ausleuchtfeldstärke im richtigen Augenblick an. dasselbe anzulegen. Es kann vorteilhaft sein, diese Ausleuchtspannung vorher gleichzurichten oder sie im Sinne der vorsufgehenden Ausführungen zu verzerren.

Bei höheren Ausleuchtfrequenzen kann man am So-Perioden-Netz einen Frequenzumformer betreiben, der die gesamte vorstehend beschriebene Anlage speist.

In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nur schematisch und unter Weglassung aller die Übersicht erschwerenden Teile dargestellt. Es ist hierbei angenommen, daß die Röntgenapparatur an no einem Wechselstromnetz normaler Frequenz arbeitet und daß diese Frequenz, z.B. 50Perioden, zur Durchführung der Erfindung ausreicht. Unter dieser" Voraussetzung ist eine besonders einfache Anordnung möglich, bei welcher die eine Halbwelle der Wechselhochspannung zum Betriebe der Röntgenröhre, die zweite Halbwelle im Gegentakt dazu für die Ausleuchtung benutzt wird. 1 und 2 stellen den. Anschluß des Hochspannungstransformators 3 auf der Priinärseite dar. Die eine Sekundärklemme ist bei 4 geerdet. 5 und 6

sind Hochspannungsventile, 7 bedeutet die Röntgenröhre, 8 einen Serienwiderstand, 9 die zwischen den Belegungen 10 und 11 eingeschlossene Schicht des Leuchtschirmmaterials. Durch Abgreifen an 8 kann die Ausleuchtspannung geregelt werden. Wie ohne weiteres ersichtlich, fließt die eine Halbwelle der Wechselhochspannung von der Hochspanmmgsklemme über die Röntgenröhre 7 und die Gleichrichterröhre 5, die entgegengesetzte Halbwelle von der geerdeten Sekundärklemme über den Potentiometerwiderstand 8 und die Gleichrichterröhre 6. Auf diese Weise wird der Gegentakt zwischen Röntgenerregung und Ausleuchtung auf einfachste Art hervorgerufen, wobei die halbe Ausnutzung der Hochspannungsleistung des Gerätes durch die Vergrößerung der Helligkeit des Leuchtschirmes wettgemacht wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Lumineszenzbildern mittels Röntgendurchleuchtung in Verbindung mit der Anwendung von periodisch wiederholter Ausleuchtung der im Schirmmaterial als Lichtsumme gespeicherten Erregungsenergie durch bekannte Mittel, wie Wärme, Infrarotbestrahlung oder elektrische Felder, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Einfluß von Röntgenbestrahlung stark nachleuchtfähige Luminophore, wie z. B. metallaktiviertes Zinksulfid oder Zinkcadmiumsulfide während der ganzen Beobachtungszeit einem dauernden regelmäßigen Wechsel von Erregung und Ausleuchtung ■ der Schirmfläche in schneller Folge unterworfen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Ausleuchtiung Frequenzen zwischen 25 und

100 000 Perioden in der Sekunde verwendet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausleuchtung ein starkes periodisches, elektrostatisches Feld dient, in welchem sich die Leuchtsubstanz zwischen leitenden, auf der Betrachtungsseite durchsichtigen Belegungen befindet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannung zur Herstellung des starken elektrostatischen Feldes der vorhandenen Röntgenapparatur entnommen wird. -

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve der ausleuchtend wirkenden elektrostatischen Spannung in einem den Nutzeffekt oder die Betriebssicherheit fördernden Sinne vorverzerrt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die zwischen den Kondensatorbelegungen bzw. im Infrarotstrahlenfeld angeordneten Luminophore möglichst dünne Schichten verwendet werden.

7. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf der Be trachtungs sei te des Leuchtschirmes eine durchsichtige Abdeckplatte mit einer optisch gut durchlässigen Metallschicht,

·■ einem feindrahtigen Metallgewebe o. dgl., als Kondensatorbelegung angeordnet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Halbwelle .der die Röntgenapparatur speisenden Frequenz zur Röntgenerregung, die entgegengesetzte Halbwelle zu der im Gegentakt erfolgenden Ausleuchtung benutzt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen