DE7344693U - Roentgenbildverstaerker - Google Patents

Description

Röntgenbildverstarker

Die Erfindung betrifft einen Röntgenbildverstärker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Bildverstärker sind etwa bekannt aus der DT-OS 1 957 152.

Derartige Anordnungen werden zur direkten Sichtbarmachung von Röntgenbildern, z.B. in der medizinischen Diagnostik, verwendet. Röntgenbildverstarker können aber auch benutzt werden als Eingangsstufe für weitere Bildverstärkung bzw. für die Umwandlung in andere, ewa Fernsehsignale. In der Regel wird der Ausgangsschirm als leuchtschirm ausgebildet, der direkt oder über optische oder Fernsehmittel betrachtet werden kann. Zur Umwandlung in Fernsehsignale ist es bei Bildverstärkern aber auch üblich, den Ausgangsschirm zugleich als Abtasttarget einer Fernseheinrichtung auszubilden.

Bei bekannten Röntgenbildverstärkern besteht der sog. Eingangsschirm in der Regel aus der Kombination einer Fluoreszenzschicht und einer Fotokathodenschicht. Die Fluoreszenzschicht enthält dabei Leuchtstoff, der bei Anregung mit

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Röntgenstrahlen Licht abgibt und die Fotokathodenschicht einen Stoff, der bei Beeinflussung durch das Fluoreszenzlicht in Abhängigkeit von der Intensität dieses Lichtes Elektronen abgibt. Diese Elektronen werden dann in bekannter Weise elektronenoptisch verkleinert und beschleunigt auf einem weiteren Leuchtschirm abgebildet, der unter Einwirkung der Elektronen Licht abgibt. Der Eingangsschirm, auf den sich die Erfindung bezieht, wurde lange Zeit fast ausschließlich, so hergestellt, daß die Leuchtschicht auf der einen Seite eines Glasträgers angebracht worden ist und die Fotokathodenschicht auf der anderen Seite. In manchen Fällen wird zunehmend auf die Trennschicht aus Glas verzichtet und eine andere Zwischenschicht verwendet bzw. man bringt die Fotokathodenschicht direkt auf der Leuchtschicht an. Der Leuchtstoff befindet sich dabei auf der geeignet geformten Innenwand des Eingangsfensters des Vakuumgefäßes oder eines besonderen Trägers. Dieser kann z.B. bei Röntgenbildverstärkern auch aus undurchsichtigen, aber Röntgenstrahlen durchlassenden Materialien, wie Metallen, z.B. aus Aluminium, bestehen. Insbesondere bei Fotokathoden großen Durchmessers und bei Auftreten von großen Fotoelekronenströmen hat sich bei bekannten Einrichtungen eine elektronenoptische Defokussierung gezeigt.

Bei der Anordnung gemäß der obengenannten DT-OS 1 957 152 ist zur Verringerung von Wechselwirkungen zwischen dem Szintillator und der Fotokathode, insbesondere bei relativ hohen Röntgenstrahlenbelastungen, beispielsweise 30 Milliröntgen pro Minute und darüber, zur Verhinderung der dabei beobachteten progressiven Defokussierung des Elektronenbildes eine Barriere zwischen dem Szintillator und der Fotokathode vorgesehen, die gewichtsmäßig überwiegend aus oxidiertem Vanadium besteht. Dabei soll eine verbesserte Barriere zwischen einem Alkalihalogenid-Szintillator und einer Alkaliantimonid-Fotokathode erhalten werden, die eine merkliche Defokussierung des Rönt-

genbildes verhindert, ohne daß sich eine merkliche entsprechende Verringerung der Empfindlichkeit ergibt. Metalle, wie Platin und Aluminium, haben nicht zu dem gewünschten Erfolg geführt. Andererseits wird ausgeführt, daß das Vanadiumpentoxid natürlich rotgelb ist und deshalb nur in extrem dünnen Schichten von ca. 2 bis 20 nm aufgebracht werden kann, wenn nicht die optische Transmission der Barriere unter einen noch zulässigen Wert fallen soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Röntgenbildverstärker eine Regel anzugeben, nach welcher die Fokussierung der Elektronen, insbesondere bei hohen Röntgenstrahlenleistungen, verbessert werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Maßnahme gelöst.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß es für die Abgabe des Elektronenbildes aus dem Eingangsschirm tunlich sein müßte, Aufladungen der Emitterschicht und damit elektronische Defokussierungen zu vermeiden. Dies kann offenbar dadurch erreicht werden, daß der Fotokathodenschicht genügend Elektronen zugeführt werden.

Gemäß einem älteren Vorschlag wird dies dadurch erreicht, daß vor der Anbringung der Fotokathodenschicht des Eingangsschirms auf der Fluoreszenzschicht eine lichtdurchlässige Metallschicht angebracht wird. Durch dieses Aufbringen dünner Metallzwischenschichten wird, wie Ergebnisse von Messungen gezeigt haben, die Querleitfähigkeit, d.h. der Elektronennachschub, erhöht und zugleich die Fotoelektronenausbeute verbessert.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Kohlenstoff statt Metall werden die mit Metallschichten erreichbaren Vorteile

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schon bei einer Absorption von 20 bis 30 % entsprechend einer Transmission von 70 bis 80 % des vom Eingangsschirm ausgelösten lichtes erzielt. Bei Benutzung von metallenen Zwischenschichten ist dies erst bei einem Lichtverlust von 30 bis 70 % erzielbar.

In einer Ausgestaltung der Erfindung haben sich bei Verwendung von Cäsiumjodid (CsJ) als fluoreszierenden Stoff und von Alkali-, insbesondere Cäsiumantimonid (Cs^Sb), als Fotokathodenstoff als besonders wirksam lichtdurchlässige Schichten aus Kohlenstoff erwiesen, die nur eine Absorption von 20 bis 30 % des Fluoreszenzlichtes ergeben. Die Dicke der Schicht aus Kohlenstoff ist aber nicht sehr kritisch. Schon bei Schichten, die gerade eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit bewirken und eine Absorption von ca. 15 % haben, wird eine Verbesserung im Sinne der Erfindung erzielt, ebenso wie mit Schichten, die nur etwa 50 % durchlassen. Es sollte eben nur darauf geachtet werden, daß mit der Zwischenschicht die Wirkung der Erfindung, d.h. ein verbesserter Elektronennachschub, erzielt wird und dari dabei aber noch nicht zu viel Licht verlorengeht. Dabei ergibt sich die sonst z.B. bei einer Röntgenstrahlenleistung von 2 bis 3 Milliröntgen pro Sekunde (mR/s) erreichte Auflösung auch noch bei 16 mR/s.

Die Herstellung einer Kombination aus Leuchtschirm und Fotokathode, bei welcher zwischen diesen in erfindungsgemäßer Weise eine dünne Schicht aus Kohlenstoff angebracht ist, kann mit ausreichender Genauigkeit--etwa durch Aufdampfung erfolgen. In einer brauchbaren Aufdampfeinrichtung kann das Verdampfen des Kohlenstoffs etwa durch Beschießen eines festen Graphitteiles mit Elektronen erfolgen. Eine weitgehend gleichmäßige Verteilung des aufgedampften Kohlenstoffes wird in einfacher Weise erhalten, wenn die Verdampfungsstelle des Kohlenstoffes etwa 300 mm von dem zu bedampfenden Leuchtschirm ent-

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ferrit angeordnet ist und der Schirm während der Bedampfung gedreht wird. Der Verlauf der Bedampfung kann etwa dadurch verfolgt und gegebenenfalls gesteuert werden, daß man ein Testglas gleichzeitig mit dem Leuchtschirm der Bedampfung aussetzt. Zur Messung kann etwa die zwischen zwei Aluminiumstreifen sich dabei verändernde elektrische Leitfähigkeit mit einem Ohmmeter bestimmt werden. Ebenso kann auch die Lichtdurchlässigkeit des Testglases als Maß für die Dicke der Schicht bzw. die Leitfähigkeit der Schicht verfolgt und gesteuert werden. Auch durch Einhalten bestimmter Bedampfungsbedingungen und -zeiten können reproduzierbare Ergebnisse erzielt werden.

Eine besonders gute Wirkung wird bei Leuchtschirmen mit elektrisch leitfähigen, etwa Metall-, insbesondere Aluminiumträgem, dadurch erzielt, daß die Bedampfung mit Graphit bei einem Druck von 5 x 10 Torr Argon durchgeführt wird. Bei diesem Verfahren ist anzunehmen, daß die Nachlieferung von Elektronen zur Fotokathodenschicht besonders gut ist, weil die leitfähige Schicht aus Kohlenstoff durch all enthalber¹, in einer Leuchtschicht enthaltene Risse etc. hindurch eine Kontaktierung zu dem metallenen und daher elektrisch leitfähigen Träger bewirkt.

Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert.

In der Fig. 1 ist in einem schematischen Querschnitt ejn. R.öntgenbildverstärker dargestellt,

in der Fig. 2 ein ausschnittsweiser Querschnitt aus dem Eingangsschirm des Bildverstärkers nach Fig. 1 und

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in der Fig. 3 schematisch der Aufbau einer Einrichtung, nach welcher eine Zwischenschicht aus Graphit gleichmäßig auf eine Leuchtschicht aufgedampft werden kann.

In der Fig. 1 ist mit 1 der vakuumdichte Kolben bezeichnet, hinter dessen einer Endwand 2 sich die Leuchtschirm-Fotokathodenanordnung 3 als Eingangsschirm befindet. Darauf folgen konzentrisch zum Kolben 1 und zu der Anordnung 3 Elektroden 4, 5, 6 und 7. An die Elektrode 7 schließt sich ein Ausgangsschirm 8 an, der vor dem Endfenster 9 der zweiten Endwand des Kolbens 1 liegt. Über Leitungen 10 bis 14 sind die einzelnen, an sich bekannten Spannungen an die elektrischen Elemente 3 bis 8 des Bildverstärkers angelegt, so daß die von der Anordnung 3 ausgehenden Elektronen auf dem Schirm 8 abgebildet und das dabei entstehende Leuchtbild durch das Fenster 9 hindurch beobachtbar ist.

Der Ausschnitt aus der Fig. 1 zeigt, daß der Eingangsschirm aus einem mit seiner konkaven Fläche nach der Innenseite des Kolbens 1 weisenden Träger 15 aus 0,5 mm dickem Aluminiumblech besteht. Auf der Innenseite des angenähert kugelkalottenförmig gewölbten Trägers 15 befindet sich die 0,15 mm starke Leuchtschicht 16 aus CsJ. Diese ist mit der Schicht aus Graphit bedeckt, auf welche die ca. 30 mm starke Schicht 18 folgt, die aus dem fotoemittierenden Material SbCs^₅ besteht .

Die Wirkungsweise der Schicht 17 besteht darin, daß sie der Schicht 18 bei der Zuführung von Elektronen behiflich ist, die über die Leitung 10 auf die Anordnung 3 gelangen. Bei der Anordnung nach der Erfindung wurde bei der Bedampfung

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ein Argondruck von 1 χ 10 Torr eingehalten. Dadurch sind auch in die an den Stellen 19 angedeuteten Risse der Leuchtstoff schicht 16 hinein leitfähige Brücken aus Graphit ent-

standen, so daß zusätzliche Kontakte zur Fotokathodenschicht hin vorhanden sind, die, wie leicht einzusehen ist, den Nachschub an Elektronen verbessern.

In der Fig. 3 ist zur Aufdampfung des Graphits eine Vakuumanordnung dargestellt, die eine vakuumdichte Glocke 20 umfaßt, die auf dem Teller 21 steht, durch welchen hindurch die Saugleitung 22 zur Evakuierung der Glocke 21 führt. Im unteren Zentrum der Glocke befindet sich der Graphitverdampfer 23, dem gegenüber sich die Kalotte 15 als Träger der Leuchtschicht 16 befindet. Die Kalotte wird durch den zylindrischen Ständer 24 getragen, der auf Rädern 25 ruht und mittels des Motors 26 über das Reibrad 27 in Rotation versetzt werden kann. Zur Verfolgung der Bedampfung ist an einem auf dem Tisch 21 stehenden Stativ 28 ein Spiegel 29 angebracht, auf welchen das Licht einer Strahlungsquelle gerichtet ist, so daß es durch das Probenglas 31 hindurch zurückgeworfen und in einer Meßzelle 32 gemessen werden kann.-So ist die Verdampfung anhand der durch die Belegung des Testglases sich ändernden Lichtabsorption verfolgbar. Das Testglas kann aber zusätzlich oder ausschließlich mit seitlichen leitfähigen Belegungen 33, 33' versehen sein, die über Leitungen 34, 35 mit einem Ohmmeter 36 verbunden sind. So kann die elektrische Leitfähigkeit der sich auf dem Leuchtschirm und gleichzeitig auf dem Meßglas 31 niederschlagenden Schicht aus Kohlenstoff verfolgt werden.

Die Wirkung der Anordnung beruht darauf, daß in dem Verdampfer 23 erzeugter Kohlenstoffdampf die Kalotte aus 0,5 mm starkem Aluminiumblech an ihrer konkaven, bereits 150/um stark mit Cäsiumjodid als Leuchtstoff belegten Seite zusätzlich mit Graphit belegt. Nachdem die Belegung mit Graphit bei der Anzeige einer Leitfähigkeit von ^200 k iT. im Ohmmeter 36 beendet ist, kann der Leuchtschirm aus der Anordnung

herausgenommen und in einen Bildverstärkerkorben 1 gemäß Fig. 1 eingebaut werden. Dort erfolgt dann in an sich "bekannter Weise die endgültige Fertigstellung der Fotokathode durch Aufbringen der Fotokathodenschicht 18 durch Aufdampfen der entsprechenden Stoffe.

Claims (3)

1. Eingangsschirm für elektronenoptische Bildverstärker, bei dem auf einem Träger eine Leuchtschicht angebracht ist, auf welche eine Fobokathodenschicht folgt und wobei zwischen der Leuchtschicht und der Fotokathodenschicht eine dunkelgefärbte Zwischenschicht angebracht ist, dadurch gekennzeichnet , daß die dunkelgefärbte Schicht eine flächenhaft wenigstens angenähert gleichmäßig für das Licht der Leuchtschicht teildurchlässige Schicht aus Kohlenstoff ist.

2. Schirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transmission der Schicht aus Kohlenstoff 50 bis 85 % beträgt.

3. Schirm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transmission zwischen 70 und 80 % liegt.