DE69720395T2 - Röntgenbildverstärkerröhre - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft die Röntgenbild-Verstärkerröhren (RBV-Röhren), die eine Vakuumelektronenröhre und einen Lumineszenzbeobachtungsschirm verwenden.
  • Der Lumineszenzbeobachtungsschirm der RBV-Röhre dient dazu, ein sichtbares Leuchtbild zu erzeugen, wenn der Schirm von einem Elektronenstrahlbündel angeregt wird, das auf seine photolumineszente Oberfläche auftrifft. Die Erfindung betrifft insbesondere den Lumineszenzbeobachtungsschirm, der Mittel umfaßt, um den Kontrast des Bildes zu verbessern.
  • Die Bildverstärkerröhren sind Vakuumröhren, die einen Eingangsleuchtschirm, der sich im vorderen Teil der Röhre befindet, ein elektronenoptisches System und einen Bildbeobachtungsschirm, der sich im hinteren Teil der Röhre auf seiten eines Ausgangsfensters dieser letzteren befindet, umfassen.
  • In den Röntgenbild-Verstärkerröhren umfaßt der Eingangsleuchtschirm außerdem einen Szintillationsschirm, der die einfallenden Röntgenquanten in sichtbares Licht umwandelt.
  • Die Lichtquanten regen eine Photokatode an, die in Reaktion auf diese einen Elektronenstrom erzeugt. Dieser Elektronenstrom wird dann von einem elektronenoptischen System übertragen, das die Elektronen fokussiert und auf den Beobachtungsschirm lenkt. Der Beobachtungsschirm umfaßt eine oder mehrere Schichten von Luminophorpartikeln, die auf einem durchsichtigen Trägerglas abgelagert sind. Die von den Elektronen getroffenen Luminophore erzeugen dann Licht, das durch den durchsichtigen Träger hindurch außerhalb der Röhre sichtbar ist.
  • 1 zeigt schematisch eine solche Bildverstärkerröhre vom Typ Röntgenbild-Verstärkerröhre.
  • Die Verstärkerröhre 1 umfaßt eine Ummantelung 2 aus Glas, deren eines Ende, das am vorderen Teil der Röhre durch ein Eingangsfenster 3 verschlossen ist, einer Röntgenstrahlung ausgesetzt ist.
  • Das zweite Ende der Ummantelung, das den hinteren Teil der Röhre bildet, ist durch den lichtdurchlässigen Beobachtungsschirm 4 verschlossen.
  • Die Röntgenstrahlen werden von einem Szintillationsschirm 5 in Lichtstrahlen umgewandelt. Die Lichtstrahlen regen eine Photokatode 6 an, die daraufhin Elektronen erzeugt. Diese Elektronen werden aus der Photokatode 6 herausgelöst und mit Hilfe verschiedener Elektroden 7 und einer Anode 8, die längs einer Längsachse 9 der Röhre angeordnet ist, wobei die Elektroden 7 und die Anode 8 das elektronenoptische System bilden, in Richtung des Beobachtungsschirms 4 beschleunigt.
  • In dem dargestellten Beispiel ist der Beobachtungsschirm 4 aus einem durchsichtigen Glasteil gebildet, das dicht an die Ummantelung 2 angefügt ist. Dieses Glasteil bildet in dem gezeigten Beispiel außerdem einen Träger, der beispielsweise Luminophore 10 trägt.
  • Bei bestimmten Ausführungen von Bildverstärkerröhren erfolgt der Aufbau des Beschleunigungspotentials der Elektronen, die aus der Photokatode der Röhre stammen, durch ein Gitter unter der Beschleunigungsspannung, das in der Nähe des Beobachtungsschirms angeordnet ist. Die beschleunigten Elektronen durchqueren das Gitter und erreichen die Luminophore 10 des Beobachtungsschirms, die das sichtbare Licht erzeugen.
  • Bei anderen Ausführungen wird das Beschleunigungspotential mittels einer Spannung erhalten, die an eine dünne Schicht leitfähigen Materials, beispielsweise ein direkt auf der Luminophorschicht des Beobachtungsschirms abgelagertes Metall, angelegt wird. Die geringe Dicke dieser Metallschicht ermöglicht ohne nennenswerte Verluste den Durchgang der Elektronen in Richtung der Luminophore. In den gegenwärtigen Ausführungen ist die Dicke der Metallschicht, beispielsweise aus Aluminium, in der Größenordnung von 0,3 μm.
  • Diese sehr geringe Dicke wird gewählt, damit die Schicht für die Elektronen durchlässig ist, so daß diese letzteren die Photokatode ohne Verluste erreichen. Aluminium ist nämlich von Natur aus nicht elektronendurchlässig, es sei denn, in einer sehr geringen Dicke.
  • Für Katodenstrahlröhren, nicht jedoch für Röntgenbild-Verstärkerröhren, ist außerdem schon vorgeschlagen worden, die Aluminiumschicht mit einer Kohlenstoffschicht zu bedecken, um die Erzeugung von Sekundärelektronen durch die Luminophorschicht einzuschränken. Kohlenstoff ist nämlich ein Material mit einem sehr kleinen Sekundäremissionskoeffizienten, das folglich nicht zu viele Sekundärelektronen erzeugt, wenn auf ihm die Elektronen des einfallenden Strahls auftreffen, und das außerdem für die einfallenden (energiereichen) Elektronen verhältnismäßig durchlässig ist, jedoch die Sekundärelektronen, die von der Phosphoreszenzschicht emittiert werden, absorbiert.
  • Die Patente EP-A-0 610 872 (MATSUSHITA ELECTRIC)
    FR-A-2 152 731 (HITACHI)
    EP-A-0 067 470 (PHILIPS)
    FR-A-2 217 793 (HITACHI)
    FR-A-2 209 213 (HITACHI)
    und JP 08 022 784 A
    offenbaren Röhren, die Kohlenstoff verwenden.
  • Die Sekundärelektronenemission ist aus folgendem Grund störend: In den Bildverstärkerröhren schlagen die beschleunigten Elektronen, die aus der Photokatode stammen, in die Schicht der Luminophore ein und lösen eine Emission von Photonen im Bereich des sichtbaren Lichts aus, die das Röntgenbild repräsentieren. Wenn ein Strahlenbündel einfallender Elektronen Ei (siehe 1) betrachtet wird, das in einer Zone Z des Beobachtungsschirms auf die Luminophore auftrifft, erzeugen diese Luminophore ihrerseits infolge des Stoßes durch die einfallenden Elektronen Ei Elektronen Er, die wieder in das Innere der Röhre zurückgeschickt werden und dann erneut auf die Luminophore des Beobachtungsschirms aufschlagen, jedoch an einem Ort, der nicht mit demjenigen, an dem sie emittiert worden sind, übereinstimmt. Dieses Phänomen stört das ursprüngliche, durch das Strahlbündel der einfallenden Elektronen Ei erzeugte Bild. Nachfolgend werden diese wieder zurückgeschickten Elektronen als Rückstreuelektronen bezeichnet.
  • Bei den derzeitigen Ausführungen stellen die Rückstreuelektronen ungefähr 20% des Strahlenbündels einfallender Elektronen Ei dar und stören in starkem Maße das von dem Beobachtungsschirm erzeugte Bild. Die Rückstreuelektronen besitzen bei ihrer Emission in das Innere der Röhre und wenn sie, durch die Vorspannungen der Röhre beschleunigt, wieder auf den Beobachtungsschirm aufschlagen, eine regellose Verteilung, so daß diese Rückstreuelektronen völlig verteilt die Luminophore des Beobachtungsschirms anregen. Dieses sekundäre Phänomen erzeugt ein Hintergrundrauschen, das in einer Verringerung des Bildkontrastes zum Ausdruck kommt.
  • Überraschend ist festgestellt worden, daß ein genauso gutes Ergebnis erhalten werden kann, ohne die Kohlenstoffschicht abzulagern, indem einzig und allein die Eigenschaften des Aluminiums ausgenutzt werden und eine Dicke der Aluminiumschicht gewählt wird, die deutlich größer als jene ist, die normalerweise unter Berücksichtigung der geringen Durchlässigkeit dieses Materials für Elektronen gewählt werden müßte.
  • In der Tat hat Aluminium einen Sekundäremissionskoeffizienten, der hinreichend klein ist, um teilweise die gleiche Rolle wie die Kohlenstoffschicht zu spielen. Die Aluminiumschicht kann dann eine einzige Überzugschicht für die Luminophore bilden. Die Herstellung der RBV-Röhre wird dadurch vereinfacht.
  • Deshalb schlägt die Erfindung eine Röntgenbild-Verstärkerröhre (RBV-Röhre) vor, die eine Vakuumelektronenröhre und einen Lumineszenzbeobachtungsschirm (20) umfaßt, wobei der Schirm ein Trägerglas (22) besitzt, auf das eine Luminophorschicht aufgebracht ist, wobei der Beobachtungsschirm ein Leuchtbild erzeugt, wenn die Luminophore durch ein Elektronenstrahlbündel erregt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Luminophorschicht mit einer einzigen Aluminiumschicht beschichtet ist, die eine Dicke von wenigstens 1 Mikrometer besitzt, um einerseits die Menge von Elektronen, die vom Beobachtungsschirm zur Röhre zurückgeschickt werden und andererseits den Anteil dieser Elektronen, die erneut in der Luminophorschicht einschlagen, zu verringern.
  • Die Aluminiumschicht wird die Rolle eines Rückstreuelektronenfilters spielen, wobei sie ein erstes Mal Rückstreuelektronen dann absorbiert, wenn diese zum Zeitpunkt ihrer Erzeugung durch das Auftreffen des Strahlenbündels einfallender Elektronen Ei auf die Luminophore die Aluminiumschicht in einer Richtung durchqueren, die zu derjenigen des Strahlenbündels einfallender Elektronen entgegengesetzt ist, und ein zweites Mal weitere Rückstreuelektronen dann absorbiert, wenn diese bei ihrem erneuten Einschlagen in den Beobachtungsschirms wiederum die gleiche Aluminiumschicht in der Richtung der einfallenden Elektroden durchqueren.
  • Die Aluminiumschicht tritt in Form einer im Prinzip direkt auf die Luminophore des Beobachtungsschirms abgelagerten Schicht auf, die jedoch gegebenenfalls auf einem Träger sein könnte, der sich in der Bahn der einfallenden Elektronen in der Nähe des Beobachtungsschirms befinden könnte.
  • Die Schicht erfüllt außerdem die Funktion des Aufbaus des Elektronenbeschleunigungspotentials über der gesamten Oberfläche der Luminophore, was im Fall eines Beobachtungsschirms für Bildverstärkerröhren notwendig ist.
  • Die Dicke der Aluminiumschicht ist vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 3 μm enthalten. Es empfiehlt sich ein Wert von 1,5 bis 2 μm.
  • Die Aluminiumschicht kann auch, durch das Vakuum der Röhre von den Luminophoren getrennt, in einem geringen Abstand zu diesen angeordnet sein, wobei in diesem Fall die Schicht von einem Gitter geringer Dicke getragen wird.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der ausführlichen Beschreibung deutlich, die mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung gegeben ist. Es zeigen:
  • 1 (schon beschrieben) den Aufbau einer Bildverstärkerröhre gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 ein Ausführungsbeispiel des Beobachtungsschirms einer Röntgenbild-Verstärkerröhre gemäß der Erfindung.
  • Der Beobachtungsschirm 20 der 2 umfaßt:
    • – ein lichtdurchlässiges Trägerglas 22, das den in der Figur nicht gezeigten unteren Teil der Röhre hermetisch abschließt, wobei das Trägerglas eine Innenfläche 24, die sich im Inneren der Röhre befindet, und eine Außenfläche 26 der Röhre, die die Beobachtung des von dem Beobachtungsschirm erzeugten Bildes ermöglicht, aufweist,
    • – Luminophorschichten 28, die auf der Innenfläche 24 des Trägerglases abgelagert sind,
    • – eine Aluminiumschicht 30 mit einer Dicke von ungefähr 2 μm, die auf den Luminophorschichten 28 abgelagert ist. An diese Aluminiumschicht wird ein Potential zur Beschleunigung der Elektronen angelegt.
  • Ein Strahlenbündel einfallender Elektronen Ei durchquert mit einem Elektronen-Verlust die Aluminiumschicht 30 in einer Zone A1 des Beobachtungsschirms und regt die Luminophorschichten 28 zur Erzeugung einer Lichtemission hl, die durch das Trägerglas 22 hindurch sichtbar ist, sowie zur Erzeugung von Rückstreuelektronen Er1, Er2, ... Ern an. Diese von den Luminophoren erzeugten Rückstreuelektronen werden in das Innere der Röhre zurückgeschickt und teilweise, ein erstes Mal, absorbiert, wenn sie die Aluminiumschicht 30 bei ihrer Bewegung in Richtung des Innenraums der Röhre durchqueren, woraufhin sie erneut, ein zweites Mal, teilweise absorbiert werden, wenn sie, angezogen durch die an der Aluminiumschicht anliegende Vorspannung, erneut in den Beobach tungsschirm einschlagen. Insgesamt führt bei einer Dicke des Aluminiums von ungefähr 2 μm und trotz des Verlustes, den die einfallenden Elektronen Ei erleiden, wenn sie die Aluminiumschicht 30 durchqueren, die Reduzierung der Rückstreuelektronen, die von dieser Aluminiumschicht absorbiert werden, zu einer erheblichen Verbesserung des Bildkontrastes.

Claims (4)

  1. Röntgenbild-Verstärkerröhre, die eine Vakuumelektronenröhre und einen Luminenszenzbeobachtungsschirm (20) umfaßt, wobei der Schirm ein Trägerglas (22) besitzt, auf das eine Luminophorschicht aufgebracht ist, wobei der Beobachtungsschirm ein Leuchtbild (h1) erzeugt, wenn die Luminophore durch ein Elektronenstrahlbündel (Ei) erregt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Luminophorschicht mit einer einzigen Aluminiumschicht beschichtet ist, die eine Dicke von mindestens 1 Mikrometer besitzt, um einerseits die Menge von Elektronen, die vom Beobachtungsschirm zur Röhre zurückgeschickt werden und andererseits den Anteil dieser Elektronen, die erneut in der Luminophorschicht einschlagen, zu verringern.
  2. Röntgenbild-Verstärkenöhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Aluminiumschicht im Bereich von 1 bis 3 Mikrometer liegt.
  3. Röntgenbild-Verstärkenöhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht eine Dicke von etwa 2 Mikrometer besitzt.
  4. Röntgenbild-Verstärkenöhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumschicht direkt auf den Luminophoren abgelagert ist.
DE69720395T 1996-12-27 1997-12-23 Röntgenbildverstärkerröhre Expired - Lifetime DE69720395T2 (de)

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