DE930467C

DE930467C - Image amplification tubes for X-rays using a defocused electron beam

Info

Publication number: DE930467C
Application number: DEG10979A
Authority: DE
Inventors: Ferd Elton Williams
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1952-02-16
Filing date: 1953-02-17
Publication date: 1955-07-18
Also published as: US2645721A; GB726333A

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der zur Bildverstärkung dienenden Einrichtungen und bezieht sich auf Röhren, in denen mit elektronenoptischen Mitteln Röntgenstrahlenbilder in verstärkte sichtbare Bilder umgewandelt werden.The invention is in the field of image enhancement devices and relates focus on tubes in which X-ray images are amplified using electron optical means visible images are converted.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet von Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen besteht darin, die innere Struktur von Gegenständen zu untersuchen. Bei dieser Untersuchung wird das betreffende Objekt mit Röntgenstrahlen beaufschlagt, und die das Objekt durchsetzenden Strahlen fallen auf einen für Röntgenstrahlen empfindlichen Leuchtstoff auf, so daß ein sichtbares Bild erzeugt wird. Die Hauptschwierigkeit bei dieser Verwerfdung von Röntgenstrahlen besteht in der Erzeugung eines sichtbaren Bildes von genügender Helligkeit und genügend feiner Zeichnung, um die innere Struktur des zu untersuchenden Objekts gut erkennen zu können.An important area of application for X-rays or gamma rays is in the to examine the internal structure of objects. During this investigation, the object in question exposed to X-rays, and the rays penetrating the object fall on one X-ray sensitive phosphor to produce a visible image. the The main difficulty with this discarding of X-rays is the generation of a visible image of sufficient brightness and sufficiently fine drawing to the inner structure to be able to recognize the object to be examined well.

Um die sichtbaren Bilder, welche durch die das Objekt durchsetzenden Röntgenstrahlen erzeugt werden, zu verstärken, wurde bereits vorgeschlagen, das vom Fluoreszenzschirm der Röntgenröhre (im folgenden »Röntgenschirm« genannt) ausgehende Licht auf eine lichtempfindliche Fläche, d. h. eine Photokathode, auffallen zu lassen, die ihrerseits ein dem Röntgenschirmbild entsprechendes Elektronenbild aussendet. Das Elektronenbild wird dann durch elektronenoptische Mittel auf einen Leuchtschirm abgebildet, so daßAbout the visible images created by the x-rays penetrating the object to amplify, it has already been proposed that the fluorescent screen of the X-ray tube (in the following called "X-ray screen") emitting light onto a light-sensitive Area, d. H. a photocathode, which in turn is reflected in the X-ray screen image sends out a corresponding electron image. The electron image is then made by electron optics Means mapped onto a fluorescent screen so that

auf diesem ein verstärktes Lichtbild entsteht. Dieses letzere Bild ist dann das unmittelbar beobachtete. on this an intensified light image is created. This latter picture is then what is immediately observed.

Ein Gerät der beschriebenen Art ist zwar für viele Fälle vollkommen ausreichend, ist aber viel-. fach wegen der geringen Empfindlichkeit der bekannten photoelektrischen Materialien nicht genügend hell. Selbst bei den empfindlichsten Materialien, nämlich bei Caesium-Antimon-Schichten sind mehrere Lichtquanten des Röntgenschirms nötig, um ein einziges Elektron auf der • Photokathode auszulösen. Somit ist also, wenn auch die Helligkeit des endgültigen Lichtbildes durch starke Beschleunigung der von der Photokathode ausgesandten Elektronen erhöht werden kann, die feine Zeichnung im endgültigen Lichtbild durch die geringe Empfindlichkeit des lichtelektrischen Materials der Photokathode begrenzt.A device of the type described is perfectly adequate for many cases, but it is a lot. times not sufficient because of the low sensitivity of the known photoelectric materials bright. Even with the most sensitive materials, namely with cesium-antimony layers several light quanta of the X-ray screen are necessary to generate a single electron on the • Trigger the photocathode. So, albeit, is the brightness of the final light image can be increased by strong acceleration of the electrons emitted by the photocathode the fine drawing in the final photograph due to the low sensitivity of the photoelectric Material of the photocathode limited.

Ein Hauptzweck der Erfindung besteht daher darin, ein Bildverstärkungsgerät zu schaffen, welches eine besonders hohe Verstärkung zeigt und ein endgültiges Bild von einer feinen Zeichnung liefern kann, ohne dabei chemisch aktive photoempfindliche Materialien zu benutzen. Die Zahl der Elektronen, die. zur Bildung des endgültigen verstärkten Bildes benutzt werden, ist unabhängig von der Zahl der Photonen des sichtbaren Lichtes, die von dem Röntgenschirm ausgehen. Außerdem wird eine Bildverkleinerung vermieden. . ■A main purpose of the invention is therefore to provide an image intensification device, which shows a particularly high gain and a final picture from a fine drawing can deliver without using chemically active photosensitive materials. The number of Electrons that. used to form the final enhanced image is independent of the number of photons of visible light that emanate from the X-ray screen. Also will an image reduction avoided. . ■

In erster Linie wird gemäß der Erfindung eine Bildverstärkungsröhre vorgesehen, welche eine Bildumwandlungseinrichtung enthält, auf welche ein defokussierter oder diffuser Kathodenstrahl eines Elektronenstrahlerzeuger auftritt. Die BiId-Umwandlungseinrichtung enthält von der dem Elektronenstrahlerzeuger zugewandten Seite an gerechnet einen bei Belichtung leitfähig werdenden Stoff (im folgenden »Photoleiter« genannt), z. B. amorphes Selen oder Cadmiumsulfid, eine dünne lichtdurchlässige leitfähige Schicht und einen Röntgenschirm, z. B. mit Silber aktiviertes Zinksulfid. Zwischen dem Kathodenstrahlerzeuger und der Bildumwandlungseinrichtung ist quer zum Strahlengang ein feinmaschiges Netz angeordnet, und zwar außerhalb eines Brennpunktes des Elektronenstrahlbündels. Das Netz ist auf seiner der Bildumwandlungseinrichtung zugewendeten Seite mit einem für Elektronenbestrahlung geeigneten Leuchtstoff (im folgenden »Elektronenleuchtschirm« genannt) wie Zink-Cadmiumsulfid überzogen. Die Elektronen in dem defokussieren Elektronenstrahl treten durch die Löcher des Netzes hindurch und fallen auf den Photoleiter auf, so daß sie dessen Oberfläche gleichmäßig aufladen. Die Röntgenstrahlen, welche das zu untersuchende Objekt durchsetzt haben, treffen den Röntgenschirm, so daß sichtbares Licht entsprechend der Röntgenbestrahlung emittiert wird. Dieses Licht trifft den Photoleiter und dessen belichtete Stellen entladen sich über die erwähnte durchsichtige leitende Schicht. Es wird somit ein Ladungsbild, welches ein Negativ des Röntgenbildes darstellt, auf der dem Kathodenstrahlerzeuger zugewendeten Oberfläche des Photoleiters erzeugt. Die später noch vom Kathodenstrahlerzeuger ausgesandten Elektronen werden von diesem Ladungsbild abgestoßen und kehren somit ihre Bewegungsrichtung um. Die zurücklaufenden Elektronen treffen auf den Elektronenstrahlleuchtschirm auf, erzeugen dort das gewünschte endgültige Lichtbild feiner Zeichnung und großer Helligkeit.Primarily, according to the invention, there is provided an image intensification tube which has a Contains image conversion device on which a defocused or diffuse cathode ray of an electron gun occurs. The image conversion device From the side facing the electron beam generator, it contains one that becomes conductive during exposure Substance (hereinafter referred to as "photoconductor"), e.g. B. amorphous selenium or cadmium sulfide, a thin one translucent conductive layer and an X-ray screen, e.g. B. silver activated zinc sulfide. Between the cathode ray generator and the image conversion device is transverse to Beam path arranged a fine-meshed network, outside a focal point of the electron beam. On its side facing the image conversion device, the network is provided with an electron beam suitable Phosphor (hereinafter referred to as "electron screen") coated like zinc-cadmium sulfide. The electrons in the defocused electron beam pass through the holes in the mesh through and fall on the photoconductor, so that they charge its surface evenly. the X-rays that have penetrated the object to be examined hit the X-ray screen, so that visible light is emitted in accordance with the X-ray irradiation. This light hits the Photoconductors and their exposed areas are discharged via the transparent conductive one mentioned Layer. There is thus a charge image, which represents a negative of the X-ray image, on the generated the cathode ray generator facing surface of the photoconductor. That later Electrons emitted by the cathode ray generator are repelled by this charge image and thus reverse their direction of movement. The returning electrons hit the electron beam fluorescent screen create the desired final light image of fine drawing and great brightness there.

Fig. ι ist in schematischer Darstellung ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform; Fig. Ι is a schematic representation of a longitudinal section through an embodiment according to the invention;

Fig. 2 zeigt die Bildumwandlungseinrichtung in vergrößerter Darstellung;2 shows the image conversion device in an enlarged illustration;

Fig. 3 ist eine stark vergrößerte perspektivische Darstellung eines Teils des Netzes in Fig. 1, und Fig. 4 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform.Fig. 3 is a greatly enlarged perspective view of a portion of the network in Figs. 1, and Fig. 4 is a schematic representation of another embodiment.

Die Fig. 1 enthält eine Vakuumröhre 1, innerhalb deren Kolben 2 eine Bildumwandlungseinrichtung 3, ein elektronendurchlässiges leitendes Netz 4 und ein Kathodenstrahlerzeuger 5 vorhanden sind. Die Bildumwandlungseinrichtung 3 kann ohne weiteres mittels eines mechanischen nicht mit dargestellten Trägers am einen Ende des Kolbens 2 oder auf der Innenseite der Stirnwand des Kolbens 2 angebracht werden, indem man die Stirnflächeninnenseite entsprechend präpariert oder mittels eines Klebstoffs die Bildumwandlungseinrichtung auf ihr befestigt. Die Bildumwandlungseinrichtung 3 wird von Röntgenstrahlen getroffen, die das zu untersuchende Objekt durchsetzt haben, und es bildet sich auf ihrer dem Röhreninneren zugewandten Seite ein Ladungsbild aus, welches mit der obenerwähnten Umkehrung dem durch die Röntgenbestrahlung erzeugten Bild entspricht. Fig. 1 includes a vacuum tube 1, within the piston 2 of which has an image conversion device 3, an electron-permeable conductive mesh 4 and a cathode ray generator 5 are provided. The image converting device 3 can without further by means of a mechanical carrier (not shown) at one end of the piston 2 or on the inside of the end wall of the piston 2 by turning the The inside of the end face is appropriately prepared or the image conversion device by means of an adhesive attached to it. The image conversion device 3 is hit by X-rays, which have penetrated the object to be examined, and it forms on their inside the tube facing side from a charge image, which with the above-mentioned inversion to the corresponds to the image generated by the X-ray irradiation.

Die Bestandteile der Bildumwandlungseinrichtung 3 sind an Hand der Vergrößerung in Fig. 2 noch besser zu erkennen. Die Schicht, welche auf der Innenseite der Stirnfläche der Röhre 2 aufliegt, ist ein Röntgenschirm 6, welcher entsprechend seiner Röntgenbelichtung Photonen aussendet. Wenn die Schicht 6 durch das Glas 2 hindurch eine gewünschte Röntgenstrahlverteilung empfängt, erzeugt sie ein Lichtbild, welches dem Röntgenstrahlbild entspricht. Für Röntgenstrahlen empfindliche Leuchtstoffe sind z. B. silberaktiviertes Zinksulfid, silberaktiviertes Cadmiumsulfid, Calziumwolframat und Magnesiumwolframat. Wie dargestellt, kann der Röntgenschirm aus ziemlich großen Teilchen bestehen, nämlich aus Teilchen von etwa 20 μ Durchmesser, und soll mittels eines geeigneten 115 ' Bindemittels, nämlich z. B. mit verdünntem Kaliumsilikat, in einer verhältnismäßig dicken > Schicht (etwa 100 mg je Quadratzentimeter) auf- I getragen werden. Zur Vermeidung einer Rück- ί erregung soll vorzugsweise der Röntgenschirm ein 12p bestimmtes Emissionsspektrum besitzen, wie weiter unten noch erläutert wird.The components of the image conversion device 3 can be seen even better on the basis of the enlargement in FIG. 2. The layer which rests on the inside of the end face of the tube 2 is an X-ray screen 6 which emits photons in accordance with its X-ray exposure. When the layer 6 receives a desired X-ray distribution through the glass 2, it generates a light image which corresponds to the X-ray image. Phosphors sensitive to X-rays are e.g. B. silver-activated zinc sulfide, silver-activated cadmium sulfide, calcium tungstate and magnesium tungstate. As shown, the X-ray screen can consist of fairly large particles, namely particles of about 20 μ in diameter, and should be made by means of a suitable 115 'binding agent, namely e.g. B. with dilute potassium silicate, in a relatively thick> layer (about 100 mg per square centimeter) up are carried I. To avoid a rear excitation ί should preferably the X-ray screen have a 12p specific emission spectrum, as will be explained below.

Auf dem Röntgenschirm 6 ist eine dünne transparente leitfähige Schicht 7 vorhanden, die eine Dicke von vorzugsweise etwa 0,01 bis 1 mm je nach ihrer Größe und der gewünschten Auf-On the X-ray screen 6 there is a thin transparent conductive layer 7 which a thickness of preferably about 0.01 to 1 mm depending on their size and the desired layout

lösung der Bildumwandlungseinrichtung besitzt. Die transparente Schicht 7 kann auch aus gewöhnlichem Glas bestehen, nämlich aus Borsilikatglas, welches in bekannter Weise mit Zinnchlorid behandelt ist, so daß eine leitfähige Oberflächenschicht von Zinnoxyd entsteht. Auf der dem Röhreninnenraum zugewandten Fläche der transparenten Schicht 7 ist ein Photoleiter 8 aufgetragen, der die Eigenschaft besitzt, daß er senkrecht seiner Ebene bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht leitfähig wird. Wenn also die dem Röhreninneren zugewendete Seite 9 des Stoffes 8 mit elektrischen Ladungen, z. B. mit Elektronen, besprüht wird, kann die auf ihm angesammelte Ladung auf jedem Teil seiner Fläche 9 zum Verschwinden gebracht werden, wenn man seine Seite 10 mit Licht bestrahlt. Die abgeführten Ladungen fließen dann durch die Schicht 7 ab. Der Stoff 8 wird vorzugsweise in einer Schichtdicke von etwa 1 bis 10 μ aufgebracht und kann beispielsweise aus Cadmiumsulfid, Zinksulfid oder aus amorphem Selen bestehen.solution of the image converting device. The transparent layer 7 can also consist of ordinary glass, namely borosilicate glass, which is treated in a known manner with tin chloride, so that a conductive surface layer of tin oxide is formed. On the surface of the transparent layer 7 facing the tube interior, a photoconductor 8 is applied which has the property that it becomes conductive perpendicular to its plane when irradiated with visible light. So if the side facing the tube interior 9 of the substance 8 with electrical charges, for. B. with electrons, is sprayed, the accumulated charge on it can be made to disappear on any part of its surface 9, if one irradiates his side 10 with light. The discharged charges then flow through the layer 7. The substance 8 is preferably applied in a layer thickness of about 1 to 10 μ and can for example consist of cadmium sulfide, zinc sulfide or amorphous selenium.

Die Elektronen zur Beschießung der Seite 9 der Schicht 8 können in einem Strahlerzeuger 5 hergestellt werden, der eine Glühkathode enthält, die in Form eines Glühdrahtes 11 gezeichnet ist, eine gelochte becherförmige Elektrode 12 und eine zylindrische Anode 13, deren Zuführungsdrähte sämtlich durch ekie geeignete Einschmelzstelle 13' hindurchlaufen. Der Glühdraht 11 kann mittels Gleichstrom von einer Batterie 14 geheizt werden, und die Elektrode 12 kann auf positiver Spannung von etwa 10 Volt gegenüber dem Glühdraht liegen. Diese Vorspannung rührt in der Zeichnung von einer Batterie 15 her. Die Anode 13, welche eine Scheibe 16 mit einer Mittelöffnung 17 enthält, kann auf positivem Potential gegenüber dem Draht 11 liegen, das in der Zeichnung von einer einseitig geerdeten Batterie 18 geliefert wird. Die Spannung der Batterie 18 soll etwa einige hundert Volt betragen.The electrons for bombarding the side 9 of the layer 8 can be produced in a beam generator 5 which contains a hot cathode, which is drawn in the form of a filament 11, a perforated cup-shaped electrode 12 and a cylindrical anode 13, their lead wires all pass through a suitable melt-in point 13 '. The filament 11 can by means of Direct current can be heated by a battery 14, and the electrode 12 can be at positive voltage of about 10 volts compared to the filament. This preload comes from in the drawing a battery 15. The anode 13, which contains a disc 16 with a central opening 17, can be at positive potential with respect to the wire 11, which in the drawing of a Battery 18 grounded at one end is supplied. The voltage of the battery 18 should be around a few hundred Volts.

LTm die gewünschte Bildverstärkung zu erreichen, müssen die Strahlelektronen auf eine ziemlich hohe Geschwindigkeit beschleunigt werden. Dies wird durch einen leitfähigen Überzug 19 auf einem Teil der Innenfläche des Kolbens 2 erreicht, wenn an diesem Überzug eine hohe Spannung gegenüber dem Strahlerzeuger 5 liegt. Diese Spannung kann dem Überzug 19 über eine Ringeinschmelzung, nämlich einen Ring 20, zugeführt werden, der mit dem Innenüberzug 19 Kontakt macht. Die hohe Spannung, die etwa 10 kV betragen kann, wird dem Ring 20 über eine Leitung 21 von einer geeigneten Gleichspannungsquelle B + zugeführt. Der Innenüberzug 19 kann aus Graphit oder in bekannter Weise aufgebrachtem Silber bestehen. Außer als zweite Anode dient der Überzug 19 auch als Elektronenlinse zur Gewährleistung einer gleichförmigen Stromdichte im Elektronenstrahl, der durch die Linien 22 angedeutet ist. Der Überzug 19 gewährleistet somit eine gleichförmige Stromdichte, so daß die Elektronenbahnen rechts vomTo achieve the desired image intensification, the beam electrons must be accelerated to a fairly high speed. This is achieved by a conductive coating 19 on a part of the inner surface of the piston 2 when a high voltage with respect to the jet generator 5 is applied to this coating. This voltage can be supplied to the coating 19 via a ring seal, namely a ring 20, which makes contact with the inner coating 19. The high voltage, which can be approximately 10 kV, is fed to the ring 20 via a line 21 from a suitable direct voltage source B +. The inner coating 19 can consist of graphite or silver applied in a known manner. In addition to serving as a second anode, the coating 19 also serves as an electron lens to ensure a uniform current density in the electron beam, which is indicated by the lines 22. The coating 19 thus ensures a uniform current density, so that the electron paths to the right of

Ring 20 etwa parallel zur optischen Achse 23 verlaufen, wie es durch die punktierten Linien 22 dargestellt ist.Ring 20 run approximately parallel to optical axis 23, as shown by dotted lines 22 is.

Zur Herstellung des verstärkten endgültigen Bildes ist auf der vom Erzeuger 5 abgewandten Seite des Netzes 4 ein für Elektronenbestrahlung geeigneter Leuchtstoff 24 vorhanden, wie es in der vergrößerten Ansicht 3 in Fig. 3 dargestellt ist. Das Netz 4 ist an seinem Umfang am Ring 20 beispielsweise mittels eines Silberlotes befestigt. Wie gesagt, kann das Netz 4 sehr feinmaschig sein und kann beispielsweise aus vierhundert Nickeldrähten je 2,54cm Länge bestehen mit Öffnungen von 50%. Der Leuchtstoff 24 kann auf dem Netz 4 nach bekannten Verfahren, nämlich durch Aufsprühen, durch Absetzen aus einer Aufschlämmung usw. aufgebracht werden. Der Leuchtstoff 24 läßt sich aber auch chemisch niederschlagen. Er besteht vorzugsweise aus Zki-kcadmiumsulfid oder aus einer Mischung von Zinksulfid und Zinkcadmiumsulfid unter Verwendung einer Silberaktivierung beider Anteile. Man kann auch andere geeignete bekannte Stoffe mit Erfolg verwenden.To produce the enhanced final image, the one facing away from the producer 5 is used Side of the network 4, a phosphor 24 suitable for electron irradiation is present, as shown in FIG enlarged view 3 is shown in FIG. The network 4 is on its circumference on the ring 20, for example attached by means of a silver solder. As I said, the network 4 can be very fine-meshed and can for example consist of four hundred nickel wires each 2.54 cm long with openings of 50%. The phosphor 24 can be applied to the network 4 by known methods, namely by spraying, can be applied by settling from a slurry, etc. The phosphor 24 leaves but also chemically precipitate. It preferably consists of zinc-cadmium sulfide or of a mixture of zinc sulfide and zinc cadmium sulfide using silver activation both parts. Other suitable known substances can also be used with success.

Beim Betrieb dieser Einrichtung überkreuzen sich die Elektronenbahnen im Punkte 25, so daß hinter diesem Punkte ein defokussierter Elektronenstrahl 22 entsteht. Die Elektronen werden auf ihrem weiteren Wege noch beschleunigt und verlaufen dann annähernd parallel zur optischen Achse 23, so daß ein Elektronenstrahl von etwa gleichförmiger Stromdichte entsteht. Ein wesentlicher Teil der beschleunigten Elektronen durchfliegt die Öffnungen des Netzes 4 und trifft auf die Flache 9 der Schicht 8 auf. Innerhalb einiger Millisekunden oder noch kürzerer Zeit nimmt die Fläche 9 daher so viel Ladung auf, daß die später folgenden Elektronen abgestoßen werden und auf den Leuchtschirm 24 auffallen. Um eine ausreichende Ladungsansammlung auf der Fläche 9 zu erreichen, und außerdem einen Weg für die Abführung der Ladung von der Schicht 8 zu bilden, ist ein Stromkreis mit dem Widerstand 26 und einer Gleichspannungsquelle 27 am Umfang der Schicht 8 und der leitenden Schicht 7 vorhanden. Die Zuführung 28 ist in geeigneter Weise in den Kolben 2 eingeschmolzen. Es sei bemerkt, daß die Batterie 27 nicht unbedingt positiv gegenüber der no Elektrode 12 sein muß. Die Praxis hat gezeigt, daß zweckmäßig die Polarität der Batterie 27 so gewählt wird, daß das beste endgültige Bild auf dem Leuchtschirm 24 entsteht. Die hierzu nötige Spannung liegt zwischen + 25 Volt.When operating this device, the electron paths cross at point 25, so that a defocused electron beam 22 arises behind this point. The electrons are on accelerated their further path and then run almost parallel to the optical Axis 23, so that an electron beam of approximately uniform current density is produced. An essential one Part of the accelerated electrons flies through the openings of the network 4 and hits the Flat 9 of layer 8 on. Within a few milliseconds or less, the Surface 9 therefore has so much charge that the electrons that follow later are repelled and on the luminescent screen 24 noticeable. In order to have sufficient charge accumulation on the surface 9 and also to create a path for the discharge of the charge from layer 8, is a circuit with the resistor 26 and a DC voltage source 27 on the periphery of the Layer 8 and the conductive layer 7 are present. The feed 28 is in a suitable manner in the Piston 2 melted down. It should be noted that the battery 27 is not necessarily positive towards the no Electrode 12 must be. Practice has shown that the polarity of the battery 27 is appropriate it is chosen that the best final image is produced on the phosphor screen 24. The necessary for this Voltage is between + 25 volts.

Nachdem die Fläche 9 der Schicht 8 durch Elektronen des Strahls 22 gleichmäßig aufgeladen ist, wird durch Röntgenbestrahlung des Röntgenschirms 6 ein Lichtbild erzeugt, welches seinerseits die Schicht 8 bestrahlt, so daß von dieser Ladungen über die Schicht 7 abgeführt werden. Solange das Licht vom Röntgenschirm 6 auf Teile der Schicht 8 auffällt, werden die Elektronen des Strahls 22, die auf den belichteten Teilen der Schicht 8 ankommen, nicht zurückgeworfen, sondern über die Schicht 7 abgeleitet. Die Elektronen, welche an den nicht be-After the surface 9 of the layer 8 is uniformly charged by electrons of the beam 22 , a light image is generated by X-ray irradiation of the X-ray screen 6, which in turn irradiates the layer 8 so that charges are dissipated therefrom via the layer 7. As long as the light from the X-ray screen 6 is incident on parts of the layer 8, the electrons of the beam 22 which arrive on the exposed parts of the layer 8 are not reflected but are diverted via the layer 7. The electrons, which at the not

lichteten Teil der Schicht 8 ankommen, kehren je-. doch nach wie vor ihre Bewegungsrichtung um, da sie vom den dort vorhandenen Ladungen abgebremst werden. Diese letzteren Elektronen fallen auf den Leuchtschirm 24 auf. Somit wird ein umgekehrtes Lichtbild des zu untersuchenden Gegenstandes auf dem Schirm 24 erzeugt. Dieses Bild wird mittels eines geeigneten optischen Systems 29, das eine Kondensorlinse 28' und einen Schirm 29' außerhalb der Röhre enthält, betrachtet. Man sieht, daß das endgültige· verstärkte Lichtbild auf dem Schirm 24 von sehr feiner Zeichnung sein kann. Da die Zahl der Elektronen des Strahlerzeugers 5 sehr beträchtlich erhöht werden kann, kann man einen Elektronenstrahl von sehr hoher Stromdichte erzeugen. Bei hoher Stromdichte ist aber auch die Zahl der auf den Schirm 24 auffallenden Elektronen und somit die Zeichnung des endgültigen Bildes sehr fein. Außerdem sind bei einem Gerät nach Fig. 1 keine chemisch aktiven Materialien verwendet, und daher werden die Evakuierungsschwierigkeiten sehr verkleinert. When the cleared part of layer 8 arrives, each return. but still their direction of movement, there it is slowed down by the loads present there will. These latter electrons are incident on the luminescent screen 24. Thus it becomes a reverse Light image of the object to be examined is generated on the screen 24. This picture is made by means of a suitable optical system 29 comprising a condenser lens 28 'and a screen 29' outside of the tube is considered. It can be seen that the final intensified light image on the Screen 24 can be of very fine drawing. Since the number of electrons of the beam generator 5 can be increased very considerably, one can get an electron beam of very high current density produce. In the case of a high current density, however, the number of electrons striking the screen 24 is also and thus the drawing of the final picture is very fine. In addition, one device 1, no chemically active materials are used, and therefore the evacuation difficulties are greatly reduced.

Um zu verhindern, daß das Licht des Schirms 24 wieder die Schicht 8 trifft und eine schädliche Rückkopplungswirkung erzeugt, soll der Schirm 24 einerseits ein geeignetes Emissionsspektrum und die Schicht 8 andererseits ein geeignetes Empfindliehkeitsspektrum besitzen. Im einzelnen soll das Emissionsspektrum des Schirms 24 unter Berücksichtigung des Empfindlichkeitsspektrums der Schicht 8 gewählt werden derart, daß die Lichtausstrahlung des Schirms 24 die Ladung auf der Schicht 8 nicht beeinflußt. Ferner soll aber das Emissionsspektrum des Röntgenschirms mit Rücksicht auf das Empfindlichkeitsspektrum der Schicht 8 gewählt werden, so daß die Lichtausstrahlung des Röntgenschirms 6 die Ladung auf der Schicht 8 beeinflussen kann. All dies läißt sich durch Auswahl geeigneter Materialien erreichen. In order to prevent the light from the screen 24 from hitting the layer 8 again and damaging it Generates a feedback effect, the screen 24 should on the one hand have a suitable emission spectrum and the layer 8, on the other hand, has a suitable sensitivity spectrum own. In detail, the emission spectrum of the screen 24 should be taken into account of the sensitivity spectrum of the layer 8 can be selected such that the light emission of the screen 24 does not affect the charge on the layer 8. But it should also Emission spectrum of the X-ray screen with regard to the sensitivity spectrum of the Layer 8 can be selected so that the light emission of the X-ray screen 6 the charge on the layer 8 can affect. All of this can be achieved by choosing appropriate materials.

Man kann beispielsweise folgende Stoffe verwenden: Für den Röntgenschirm eignet sich mit Silber aktiviertes hexagonales Zinksulfid mit einem Emissionsmaximum von 4400 Ä und für die Schicht 8 amorphes rotes Selen, welches bei 4400 Ä stark und" bei 5600 Ä so gut wie nicht empfindlich ist. Für die Schicht 24 eignet sich mit Silber aktiviertes hexagonales Zinkcadmiumsulfid mit einem Emissionsmaximum bei etwa 6000 Ä. Das hexagonale Zinksulfid soll so präpariert werden, daß es verhältnismäßig hohe Korngröße annimmt, d. h. etwa Körner von 20 μ Durchmesser erhält, und soll mit einer Schichtdicke von etwa 10001g je Quadratzentimeter aufgetragen werden. Das amorphe rote Selen soll nur einige Mikron dick sein und durch Verdampfung bei Zimmertemperatur aufgebracht werden,. Es wird überhaupt nicht erhitzt, da es sonst durch Kristallisation in eine andere Form umgebildet wird. Die Korngröße des Cadmiumsulfids soll geringer sein als die des Röntgenleuchtstoffs, nämlich etwa 5 μ betragen und seine Schichtdicke ebenfalls geringer, nämlich etwa 10 mg je Quadratzentimeter, In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in welcher an Stelle des Strahlerzeugers 5 eine Photokathodenschicht 30 vorgesehen ist, die in geeigneter Weise im Kolben 2 angebracht wird und über eine Leitung 30' an Erdpotential liegt. Eine Beleuchtungszelle 31 wird mechanisch oder mittels eines Klebstoffs an der Außenseite des Kolben 2 angebracht oder in der Nähe der Stirnfläche angeordnet. Eine Photozellenschicht 30 sendet bei Bestrahlung mit sichtbarem Licht Elektronen aus, während die Zelle 31 bei Erregung mit Wechselstrom durch die Stromquelle 33 sichtbares Licht aussendet. Auf diese Weise läßt sich ein Elektronenstrahl 32 mit einer gewünschten hohen gleichförmigen Stromdichte herstellen und durch den Überzug 19 beschleunigen.The following substances can be used, for example: For the X-ray screen, hexagonal zinc sulfide activated with silver with an emission maximum of 4400 Å and for layer 8 amorphous red selenium, which is strong at 4400 Å and almost insensitive at 5600 Å The layer 24 is suitable with silver-activated hexagonal zinc cadmium sulfide with an emission maximum of about 6000 Å. The hexagonal zinc sulfide should be prepared in such a way that it assumes a relatively large grain size, i.e. about grains of 20 μ diameter, and should have a layer thickness of about 10001 g per square centimeter. The amorphous red selenium should be only a few microns thick and applied by evaporation at room temperature. It is not heated at all, otherwise it is transformed into another form by crystallization. The grain size of the cadmium sulfide should be smaller than that of the X-ray phosphor, namely about 5 μ and its layer The thickness is also less, namely about 10 mg per square centimeter. In Fig. 4, a second embodiment of the invention is shown in which a photocathode layer 30 is provided in place of the beam generator 5, which is applied in a suitable manner in the piston 2 and via a line 30 'is at earth potential. A lighting cell 31 is attached mechanically or by means of an adhesive to the outside of the bulb 2 or is arranged in the vicinity of the end face. A photocell layer 30 emits electrons when irradiated with visible light, while the cell 31 emits visible light when excited with alternating current from the power source 33. In this way, an electron beam 32 with a desired high uniform current density can be produced and accelerated through the coating 19.

Die lichtempfindliche Schicht 30 besteht vorzugsweise aus Antimon, auf dem eine Caesiumschicht durch Abschießen einer Pille im Vakuum niedergeschlagen ist, die dann auf 150 bis 210⁰¹C erhitzt ist, so daß eine Caesium-Antimon-Verbindung (Cs_xSb; wahrscheinlich eine Mischung von Cs₂ Sb und Cs₃ Sb) erzeugt wird. Andere geeignete Photokathoden lassen sich dadurch herstellen, daß man eine Caesiumpille auf Arsen oder Wismut oder eine Mischung von Arsen, Antimon und Wismut aufdampfen läßt. Auch hier empfiehlt sich eine nachträgliche Erhitzung. Man -kann auch Photokathoden durch Verdampfen einer Pille aus anderen Metallen der Alkaligruppe, insbesondere Rubidium oder Mischungen dieser Metalle erzeugen, und zwar auf einer Unterlage von Arsen, Antimon oder Wismut oder einer Mischung dieser Stoffe. Die Belichtungszelle 31 ist eine Lichtquelle, die nach Art eines Plattenkondensators gebaut ist, bei dem jedoch die eine Platte aus transparentem leitfähigem Material, z. B. aus dünnem Zinnoxyd, besteht und der Zwischenraum zwischen den Platten mit einem dielektrischen Material ausgefüllt ist, in welches ein Leuchtstoff, z. B. Zinksulfid, eingelagert ist. Wenn eine derartige Lichtquelle mit Wechselstrom erregt wird, emittiert der Leuchtstoff Licht, welches durch die durchsichtige Platte hindurch nach außen gelangen kann. Die Lichtintensität steigt mit steigender Spannung und Frequenz.The photosensitive layer 30 is preferably made of antimony on which a cesium layer is deposited by shooting a pill in a vacuum, which is then ^{heated to 150 to 210 °} C., so that a cesium-antimony compound (Cs _x Sb; probably a mixture of Cs ₂ Sb and Cs ₃ Sb) is generated. Other suitable photocathodes can be made by vapor deposition of a cesium pill on arsenic or bismuth or a mixture of arsenic, antimony and bismuth. Subsequent heating is also recommended here. It is also possible to produce photocathodes by vaporizing a pill from other metals of the alkali group, in particular rubidium or mixtures of these metals, on a substrate of arsenic, antimony or bismuth or a mixture of these substances. The exposure cell 31 is a light source, which is built in the manner of a plate capacitor, in which, however, the one plate made of transparent conductive material, for. B. of thin tin oxide, and the space between the plates is filled with a dielectric material in which a phosphor, e.g. B. zinc sulfide is incorporated. When such a light source is excited with alternating current, the phosphor emits light which can pass through the transparent plate to the outside. The light intensity increases with increasing voltage and frequency.

Bei beiden beschriebenen Ausführungsformen wird ein magnetisches Feld einer außerhalb der Röhre 2 liegenden Spule zur axialen Fokussierung des Elektronenstrahls verwendet. Außerdem ist darauf zu achten, daß für jeden Röntgenstrahlpegel, der natürlich die Leitfähigkeit des Photoleiters bestimmt, die Stromdichte des Elektronenstrahls so gewählt wird, daß in dem endgültigen verstärkten Lichtbild' maximaler Kontrast erreicht wird.In both of the described embodiments, a magnetic field is outside the Tube 2 lying coil used for axial focusing of the electron beam. Also is care must be taken that for any x-ray level, the course is the conductivity of the photoconductor determined, the current density of the electron beam is chosen so that in the final amplified Light image 'maximum contrast is achieved.

Claims

Patent claims:

i. Image intensification tube for X-rays using a defocus Electron beam running along an optical axis, one from the electron gun separate image conversion device

device perpendicular to the optical axis, this converting device being one for X-rays contains suitable X-ray screen and the X-ray images corresponding light images manufactured, characterized by a substance that becomes conductive when exposed to light (photoconductor) in the immediate vicinity of the X-ray screen between the electron gun and the X-ray screen for receiving electrons from the beam generator and for conversion the light images on the X-ray screen are reversed corresponding charge images, through an electron-permeable element perpendicular to the optical axis between the Cathode ray generator and the photoconductor, through a phosphor screen on the the cathode ray generator facing away from the side of the element, so that electrons of the Beam through the electron-permeable element without its luminescent screen coating excite, can pass through and also the charge images on the photoconductor the direction of travel reverse the electrons passing through the electron-permeable element and approaching the charge patterns and thus the returning electrons fall on the electron screen and on generate an amplified light image for him, which is the inversion of the X-ray image represents the X-ray screen.

2. image intensifier tube according to claim i, characterized characterized in that the electron-permeable element consists of a grid which is perpendicular to the electron beam is arranged between the beam generator and the image conversion device, and that the electrons of the beam pass through the interstices of the grid.

3. Image intensifier tube according to claim 1 and 2, characterized in that the Beam generating device an electric light cell for generating visible light contains and that a photocathode layer of this luminous cell is arranged immediately adjacent and emits electrons along the optical axis.

4. Image intensification tube according to claim 1 to 3, characterized in that electron-optical means in the vicinity of the. Electron-permeable Network are present, which the electrons of the beam in to the optical Axis parallel paths direct that these electron-optical means from a conductive Coating of a part> of the inner surface of the tube on the side of the Network and that this conductive coating is connected to the network and on a relatively high voltage compared to the beam generator.

1 sheet of drawings