DE757713C

DE757713C - Einrichtung zur Erzeugung sichtbarer oder photographischer Bilder von Koerpern unterVerwendung einer Neutronenstrahlenquelle

Info

Publication number: DE757713C
Application number: DEL98304D
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Phil Kuhn
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1939-06-25
Filing date: 1939-06-25
Publication date: 1953-09-07
Also published as: US2270373A; FR886565A

Description

AUSGEGEBEN AM 7. SEPTEMBER 1953

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21g GRUPPE 2940

L 98304 VIII c 121g

Dr. phil. Ernst Kuhn, Berlin

ist als Erfinder genannt worden

Licentia Patent-Verwaltungs-G.m.b.H., Berlin

(Ges. v. 15. 7. 51) Patenterteilung bekanntgemacht am 3. Juni 1953

Es ist vorgeschlagen worden, Gegenstände mit Neutronen zu durchstrahlen und die von den Gegenständen nicht absorbierten Neutronen zur Erzeugung eines Bildes zu verwenden. Zu diesem Zweck ist vorgeschlagen worden, die Neutronen auf der von der Quelle abgewandten Seite des Gegenstandes auf eine Zwischenreaktionsschicht fallen zu lassen, in der sie schwere geladene Teilchen oder Elektronen erzeugen oder radioaktive Kerne bilden. Die schweren Teilchen, Elektronen oder die Gammastrahlung wirken bei der vorgeschlagenen Einrichtung auf einen benachbarten Leuchtschirm oder eine photographische Platte ein. Die auf diese Weise erzeugten Bilder sind jedoch in manchen Fällen nicht kontrastreich und nicht lichtstark genug. Die Erhöhung der Neutronenintensität ist zwar

grundsätzlich möglich, erfordert jedoch einen erheblichen technischen Aufwand, da zur Erzeugung der Neutronen sehr hohe Spannungen erforderlich sind.
Diese Schwierigkeit wird bei der Einrichtung zur Erzeugung sichtbarer oder photographischer Bilder von Körpern unter Verwendung einer Neutronenstrahlenquelle nach der Erfindung dadurch umgangen, daß die ίο abbildenden Neutronen in einer im Innern eines Hochvakuumrohres befindlichen Zwischenreaktionsschicht schwere geladene Teilchen oder Elektronen erzeugen und diese noch in der Zwischenreaktionsschicht selbst oder in einer benachbarten Schicht) z. B. aus Beryllium oder Magnesium, langsame Elektronen auslösen, die in einen Vakuumraum austreten, in dem sie durch elektrische Felder beschleunigt werden und nach Durchlaufen eines elektronenoptischen Abbildungssystems auf einem Leuchtschirm oder einer photographischen Schicht ein Bild erzeugen. Durch die abbildenden Neutronen werden beispielsweise aus einer Zwischenreaktionsschicht aus Lithium, Bor oder Uran schwere geladene Teilchen ausgelöst. Diese zusätzliche Einrichtung kann mit bedeutend niedrigeren Spannungen betrieben werden als die Neutronenquelle, so daß sich trotz des zusätzliehen Aufwands ein praktisch bedeutsamer Vorteil ergibt, da das auf dem Leuchtschirm oder der photographischen Schicht erzeugte Bild bei geeigneter Wahl der beschleunigenden Felder bedeutend kontrastreicher und intensiver ist als das Bild, das man nach den vorgeschlagenen Verfahren erhält.

Als Material für die Zwischenreaktionsschicht kommt Lithium oder Bor oder eine Atome dieser Stoffe enthaltende Substanz in Frage. Es empfiehlt sich dabei die Isotopenverteilung derart zu wählen, daß die bei der Zwischenreaktion wirksame Isotopensorte gegenüber der natürlichen Isotopenverteilung angereichert ist. Die Zwischenreaktionsschicht kann auch aus Uran bestehen oder Uranatome enthalten. Aus diesem lösen die Neutronen besonders energiereiche schwere. Teilchen aus, die zur Erzeugung langsamer Elektronen in hervorragendem Maße befähigt sind. Als Zwischenreaktionsschicht kann besonders bei Verwendung schneller Neutronen zur Erzeugung der abbildenden Strahlung unter Umständen vorteilhaft auch eine Wasserstoffkerne enthaltende Schicht verwendet werden, die unter dem Einfluß der Rückstoßprotonen langsame Elektronen aussendet.

Die Zwischenreaktionsschicht oder die ihr benachbarte Schicht kann auch Beryllium oder Magnesium oder Atome dieser Metalle enthalten zur zusätzlichen Erzeugung langsamer Elektronen unter dem Einfluß der durch die Neutronen in der Zwischenreaktionsschicht ausgelösten schweren geladenen Teilchen oder schnellen Elektronen.

Das Leuchtschirmbild kann nachträglich mittels eines elektronenoptischen Bildverstärkers einfach oder wiederholt verstärkt werden. Unter Umständen ist es vorteilhaft, die aus der Zwischenreaktionsschicht mittels Neutronen ausgelösten schweren geladenen Teilchen oder Elektronen auf eine benachbarte Leuchtmasse einwirken zu lassen, deren Strahlung aus einer benachbarten lichtempfindlichen Schicht langsame Elektronen (Photoelektronen) auslöst.

Zur Verstärkung der Wirkung kann auch bei dieser Anordnung zwischen der Zwischenreaktionsschicht und der Leuchtsubstanz eine nach der Seite der Leuchtsubstanz spiegelnde Schicht vorgesehen werden, die die schweren Teilchen oder Elektronen hindurchläßt, die von der Leuchtsubstanz nach der vom Beobachter abgewandten Seite ausgehende Strahlung jedoch durch die Leuchtsubstanzschicht hindurch zur Beobachtungsseite reflektiert.

Die Abb. 1 zeigt in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel der Anordnung nach der Erfindung.

Von der Neutronenquelle 1 geht der zur Abbildung dienende Neutronenstrahl 2 aus, go der den abzubildenden Körper 3 durchsetzt. Die austretende Neutronenstrahlung 4 trifft auf die im Innern der erfindungsgemäßen Einrichtung angeordnete Zwischenreaktionsschicht 5, in der sie schwere geladene Teilchen oder Elektronen erzeugt. Die Intensität der so erzeugten schweren geladenen Teilchen oder Elektronen ist von Ort zu Ort entsprechend der durch den abzubildenden Körper 3 örtlich geschwächten Neutronenstrahlung verschieden. Die schweren geladenen Teilchen oder Elektronen lösen entweder in der Zwischenreaktionsschicht 5 selbst oder in einer dieser benachbarten Schicht 6 langsame Elektronen aus, die in den Vakuumraum 7 auftreten und dort durch ein beispielsweise zwischen der Elektrode 8 und den Schichten 5 bzw. 6 liegendes elektrisches Feld beschleunigt werden und nach dem Durchlaufen eines elektronenoptischen Abbildungssystems, beispielsweise einer magnetischen oder elektrostatischen Linse 9, auf einem Leuchtschirm oder einer photographischen Schicht 10 ein Bild erzeugen. Das auf dem Leuchtschirm oder der photographischen Schicht 10 erzeugte Bild stellt eine kontrastreiche und intensive Abbildung des Gegenstandes 3 dar, wie sie durch die Absorptionsverhältnisse für Neutronen in diesem Körper bedingt ist.

In den Abbildungen ist noch eine weitere Einrichtung zur Erhöhung der Intensität und

zur Verbesserung der Kontraste für den Fall vorgesehen, daß die Schicht io einen Leuchtschirm darstellt. Die von diesem Leuchtschirm ausgehende Strahlung wirkt auf die benachbarte lichtempfindliche Schicht ii ein und löst aus dieser Photoelektronen aus, die in an sich bekannter Weise durch das zwischen der Schicht ii und der Elektrode 12 angelegte elektrische Feld beschleunigt und mittels eines elektronenoptischen Abbildungssystems, beispielsweise einer magnetischen Linse 13, auf den Leuchtschirm 14 abgebildet werden. Das auf dem Leuchtschirm 14 erzeugte Bild kann in der gleichen Weise durch einen zweiten Bildverstärker dieser Art abermals verstärkt werden. Es ist unter Umständen zweckmäßig, die Einrichtung so zu ■ treffen, daß die Vakuumräume 7 und 15 miteinander in Verbindung stehen.
Bei den Leuchtschirmen 10 und 14 empfiehlt es sich, auf der dem Beobachter abgewandten Seite spiegelnde Schichten 16 und 17 vorzusehen, die für die auftreffenden Elektronen durchlässig sind und das von den Leuchtschirmen ausgesandte Licht zur Beobachtungsseite reflektieren. Falls die Einrichtung so getroffen ist, wie dies in Abb. 2 dargestellt ist, nämlich daß die aus der Zwischenreaktionsschicht mittels der Neutronen ausgelösten schweren geladenen Teilchen oder Elektronen auf eine benachbarte Leuchtmasse 18 einwirken, deren Strahlung aus einer benachbarten lichtempfindlichen Schicht 19 langsame Elektronen auslöst, empfiehlt es sich, zwischen der Zwischenreaktionsschicht 5 und der Leuchtsubstanz 18 ebenfalls eine spiegelnde Schicht 20 vorzusehen.

Unter Umständen ist es zweckmäßig, die Photokathode 11 von dem Leuchtschirm 10 durch einen lichtdurchlässigen Teil 21 der Gefäßwand 23 zu trennen, wie Abb. 1 zeigt. In diesem Fall brauchen die beiden Schichten 10 und 11 nicht auf dem gleichen Potential zu liegen. Es ist unter Umständen sogar vorteilhaft, durch eine äußere Spannungsquelle ein von O verschiedenes Potential V zwischen ihnen aufrechtzuerhalten. Zur Absorption der häufig zugleich mit den Neutronen erzeugten Röntgenstrahlen empfiehlt es sich, im Strahlengang beispielsweise vor der Eintrittseite der Neutronen in die Einrichtung nach der Erfindung ein Filter für Röntgenstrahlen 22, beispielsweise aus Blei, vorzusehen, das die Neutronen durchläßt.
. Die mit der Anordnung nach der Erfindung erzeugten Bilder sind bedeutend schärfer als die mit den früher vorgeschlagenen Einrichtungen hergestellten, weil die für die Abbildungen verwendeten langsamen Elektronen nur aus einer außerordentlich dünnen Oberflächenschicht der Zwischenreaktionsschicht bzw. der die langsamen Elektronen abgebenden Schicht entnommen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Einrichtung zur Erzeugung sichtbarer oder photographischer Bilder von Körpern unter Verwendung einer Neutronenstrahlenquelle, dadurch gekennzeichnet, daß in einer im Innern eines Hochvakuumrohres befindlichen Zwischenreaktionsschicht die abbildenden Neutronen schwere geladene Teilchen oder Elektronen erzeugen und diese noch in der Zwischenreaktionsschicht selbst oder einer benachbarten Schicht, z. B. aus Beryllium oder Magnesium, langsame Elektronen auslösen, die in einen Vakuumraum austreten, in dem sie durch elektrische Felder beschleunigt werden und nach Durchlaufen eines elektronenoptischen Abbildungssystems auf einem Leuchtschirm oder einer photographischen Schicht ein Bild erzeugen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenreaktionsschicht Atome von Lithium oder Bor enthaltende Substanzen vorzugsweise mit einer Isotopenverteilung, bei der die bei der Zwischenreaktion wirksame Isotopensorte gegenüber der natürlichen Isotopenverteilung angereichert ist, verwendet werden.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenreaktionsschicht Uran verwendet wird, aus dem die Neutronen schwere Teilchen auslösen.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenreaktionsschicht oder die ihr benachbarte Schicht Atome von Beryllium oder Magnesium enthält.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtschirmbild mittels eines elektronenoptischen Bildverstärkers einfach oder wiederholt verstärkt wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Zwischenreaktionsschicht mittels Neutronen ausgelösten schweren geladenen Teilchen oder Elektronen auf eine benachbarte Leuchtmasse einwirken, deren Strahlung aus einer benachbarten lichtempfindlichen Schicht langsame Elektronen auslöst.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zwischenreaktionsschicht und der Leuchtsubstanz eine nach der Seite der Leucht-

substanz spiegelnde Schicht vorgesehen ist, die die schweren Teilchen oder Elektronen durchläßt.
8. Einrichtung nach Anspruch ι und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenreaktionsschicht Wasserstoffkerne enthält, die durch die abbildenden Neutronen beschleunigt werden und beim Austritt aus der unter dem Einfluß des elektrischen Feldes stehenden Oberfläche die Aussendung langsamer Elektronen bewirken.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

© 5384 8.53