DE975763C

DE975763C - Luminescent screen for X-rays

Info

Publication number: DE975763C
Application number: DEK20416A
Authority: DE
Inventors: Antonius Wilhelmus Vingerhoets
Original assignee: Koch and Sterzel AG
Current assignee: Koch and Sterzel AG
Priority date: 1953-12-05
Filing date: 1953-12-05
Publication date: 1962-09-13

Description

Lumineszenzschirm für Röntgenstrahlen Die Erfindung betrifft einen Lumineszenzschirm für Röntgenstrahlen, der in gitter- oder rasterartiger Anordnung Flächenelemente mit gutem Reflexionsvermögen enthält, deren Zwischenräume mit Lumineszenzkristallen ausgefüllt sind. Bei einigen bisher bekannten Lumineszenzschirmen liegen die Lumineszenzkristalle wahllos durcheinander. Dies hat zur Folge, daß die von den Kristallen ausgehenden und reflektierten Lichtstrahlen nach allen Richtungen verlaufen, also nur ein kleiner Teil aus der Betrachtungsebene des Schirmes als sichtbares Licht austritt. Dies hat den Nachteil einer erheblichen Streuung des Lichtes; d. h., wenn auf den Schirm ein Röntgenstrahlenbündel mit einem bestimmten Durchmesser fällt, so wird der sichtbare Lichteindruck davon in der Betrachtungsebene des Schirmes größere Abmessungen haben als das Strahlenbündel selbst.X-ray luminescent screen The invention relates to a Luminescent screen for X-rays, arranged in a grid or grid-like arrangement Contains surface elements with good reflectivity, the spaces between them with luminescent crystals are filled out. In some previously known luminescent screens, the luminescent crystals are located randomly mixed up. This has the consequence that the emanating from the crystals and reflected light rays run in all directions, so only a small one Part of the viewing plane of the screen emerges as visible light. this has the disadvantage of a considerable scattering of the light; d. i.e. when on the screen If an X-ray beam with a certain diameter falls, it becomes the visible one Light impression thereof in the viewing plane of the screen have larger dimensions than the beam itself.

Man hat versucht, den Kristallen eine besondere Form zu geben und sie in einer bestimmten Weise auszurichten oder die Kristalle in einen Werkstoff einzubetten, der durchsichtig ist und den gleichen Brechungsexponenten hat. Aus dieser Leuchtkristalleinbettung bildet man Stäbchen, welche alle nebeneinander in gleicher Richtung angeordnet sind, wodurch eine Wirkung in dem Sinne eintritt, als wäre der Schirm aus großen Kristallen aufgebaut. Diese bekannten Anordnungen haben aber noch verschiedene Nachteile. Es hat sich z. B. herausgestellt, daß nur ein Teil des in einem Kristall hervorgerufenen und reflektierten Lichtes an der Vorderseite (Betrachtungsebene) austritt. -Ein anderer Teil dieses Lichtes beleuchtet auch die umliegenden Kristalle, so daß der Streueffekt doch wieder auftritt.Attempts have been made to give the crystals a special shape and align them in a certain way or turn the crystals into a material that is transparent and has the same refraction exponent. the end This embedding of luminous crystals forms rods, which are all next to each other in are arranged in the same direction, whereby an effect occurs in the sense that the screen would be made up of large crystals. These known arrangements have but still various disadvantages. It has z. B. found that only one Part of the light produced and reflected in a crystal at the front (Viewing level) exits. -Another Part of that light also illuminates the surrounding crystals, so that the scattering effect occurs again.

Ferner werden bei der Bestrahlung des Schirmes mit Röntgenstrahlen durch die Kristalle und das verwendete Bindemittel köntgensekundärstrahlen hervorgerufen,. die nicht durch die Kristallwände reflektiert werden und die ebenfalls eine Streuwirkung zur Folge haben und das Schirmbild verschleiern.Furthermore, when the screen is irradiated with X-rays secondary radiation caused by the crystals and the binder used. which are not reflected by the crystal walls and which also have a scattering effect and obscure the screen.

Man hat versucht, durch Anfärben des Bindemittels eine diffuse Strahlung zu verhindern und dadurch tatsächlich eine Erhöhung der Zeichenschärfe erreicht. Dadurch wird aber nicht nur die unerwünschte Strahlung in Richtungen parallel oder annähernd parallel zur Schirmebene herabgesetzt, sondern auch die wirksame Strahlung abgeschwächt. Es hat sich herausgestellt, daß, wenn man die Dicke des ungefärbten Schirmes so weit verringert, daß man die gleiche Schärfe erhält wie bei einem gefärbten Schirm, die Lichtausbeute des gefärbten Schirmes gleich oder in vielen Fällen schlechter ist als bei dem dünnen Schirm.Attempts have been made to produce diffuse radiation by coloring the binder and thereby actually increasing the sharpness of the characters. However, this not only causes the undesired radiation in directions parallel or approximately parallel to the plane of the screen, but also the effective radiation weakened. It has been found that when you consider the thickness of the uncolored The screen is reduced to such an extent that the same sharpness is obtained as with a colored one Screen, the light output of the colored screen is the same or in many cases worse than with the thin screen.

Es ist weiter eine Leuchtschirmanordnung bekanntgeworden, bei der die Oberfläche des Leuchtschirmes in punktgroße Felder, die die Spitze von Stäbchen oder Kegeln bilden, aufgeteilt ist; dabei soll das von den Grundflächen der Kegel ausgehende Licht zu den Spitzen geleitet werden.It has also become known a fluorescent screen arrangement in which the surface of the fluorescent screen in dot-sized fields that form the tip of chopsticks or forming cones, is divided; this should be from the base of the cone outgoing light can be directed to the tips.

Schließlich ist auch noch der Vorschlag bekanntgeworden, für Röntgenstrahlenaufnahmen und auch für Röntgenstrahlendurchleuchtungen Leuchtschirme, insbesondere Verstärkungsschirme, zu verwenden, die ein wabenartiges, etwa aus reflektierenden Metallfolien gebildetes Gitter aufweisen, dessen schachtartige Zwischenräume mit Leuchtstoff gefüllt sind. Auf diese Weise soll die die Abbildungsschärfe (Zeichenschärfe) beeinträchtigende Streuung von Röntgen- und Lichtstrahlen vermindert werden. Wohl läßt sich durch ein solches Gitter, ähnlich wie bei den bekannten Röntgensekundärstrahlenblenden, die Streuung der Röntgenstrahlen weitgehend vermindern, nicht aber auch nur in annähernd ausreichendem Maße die Streuung der Lichtstrahlen, weil die von den Gitterwänden reflektierten Lichtstrahlen praktisch in Richtungen parallel oder annähernd parallel zur Schirmebene verlaufen.Finally, the proposal for X-ray recordings has also become known and also for X-ray fluoroscopy, fluorescent screens, in particular intensifying screens, to use a honeycomb-like, for example formed from reflective metal foils Have grids, the shaft-like spaces are filled with phosphor. In this way, the sharpness of the image (character sharpness) is to be impaired Scattering of X-rays and light rays can be reduced. Well lets through such a grating, similar to the known X-ray secondary beam diaphragms, reduce the scattering of the X-rays to a large extent, but not even approximately sufficient scattering of the light rays because of the grid walls reflected light rays practically in directions parallel or approximately parallel run to the plane of the screen.

Die Erfindung bringt den Vorteil, bei einem mit Rasterwänden versehenen Lumineszenzschirm den Nachteil der geringen Helligkeit vermeiden zu können. Sie betrifft einen Lumineszenzschirm für Röntgenstrahlen, der in gitter- oder rasterartiger Anordnung Flächenelemente mit gutem Reflexionsvermögen enthält, deren Zwischenräume mit Lumineszenzkristallen ausgefüllt sind, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der aus einer strahlendurchlässigen Platte bestehende Träger der Lumineszenzkristalle eine Vielzahl gleichmäßig über die Schirmfläche verteilter und unmittelbar aneinander angrenzender Vertiefungen in. Gestalt einer Pyramide oder eines Paraboloids aufweist, die Innenwände jeder der kleinen Vertiefungen mit dem gut lichtreflektierenden, gegebenenfalls auch zusätzlich röntgenstrahlenabsorb.ierenden Material belegt und die Innenräume jeder Vertiefung mit den Lumineszenzkristallen gefüllt sind, wobei die offenen Grundflächen der Pyramiden bzw. Paraboloide die der Röntgenstrahlenquelle abgewandte, der Betrachterseite zugewandte Schirmfläche bilden. Bei einer solchen Ausbildung des Lumineszenzschirmes werden alle innerhalb. der einzelnen Lumineszenzkristall-Pyramiden bzw. -Paraboloide entstehenden Lichtstrahlen meist durch einmalige Reflexion zur Betrachterseite gelenkt. Die Erfindung beruht also auf der Erkenntnis, daß es zur Beseitigung des Streueffektes entscheidend darauf ankommt, in welcher Richtung die von den Gitterwänden reflektierte Lichtstrahlung verläuft.The invention has the advantage of being provided with grid walls Luminescent screen to avoid the disadvantage of low brightness. she relates to a luminescent screen for X-rays, the grid-like or grid-like Arrangement contains surface elements with good reflectivity, the spaces between them are filled with luminescent crystals, and is characterized in that the Carrier of the luminescent crystals consisting of a radiolucent plate a large number of evenly distributed over the screen surface and directly next to each other adjacent depressions in the shape of a pyramid or a paraboloid, the inner walls of each of the small depressions with the well-light-reflecting, optionally also covered with X-ray absorbing material and the interiors of each well are filled with the luminescent crystals, wherein the open bases of the pyramids or paraboloids those of the X-ray source Form the screen surface facing away from the viewer side. With such a Training of the luminescent screen are all within. of the individual luminescent crystal pyramids or -paraboloids resulting light rays mostly through a single reflection Directed by the viewer. The invention is based on the knowledge that it is used for Eliminating the scattering effect depends on the direction in which the Light radiation reflected from the grille walls runs.

Ein Raster bei einem Lumineszenzschirm gemäß der Erfindung soll so fein sein, daß wenigstens ein Teil der diffusen Strahlung weggenommen wird. Wenn ein Schirm das Vermögen hat, zehn Linien pro Millimeter aufzulösen, bedeutet das nicht, daß ein Raster gemäß der Erfindung mehr als zehn Vertiefungen pro Millimeter aufweisen soll, denn bei solchen Schirmen ist nicht selten ein scharfer Lichtpunkt von o, i mm Durchmesser von einem Lichthof von zehnfach größerem Durchmesser umgeben. Ein Röntgendurchleuchtungsschirm kann z. B. durchschnittlich drei Linien pro Millimeter abbilden. Trotzdem sind bei solchen Schirmen um einen scharfen Lichtpunkt Lichthöfe von verschiedenen Millimetern Durchmesser gemessen worden. Sollte ein derartiger Schirm ein Raster gemäß der Erfindung aufweisen mit einer Vertiefung pro Millimeter, dann wird dadurch zwar das Auflösungsvermögen nicht stark verbessert, aber der Kontrast hat wohl stark zugenommen. Damit ist ein wesentlicher Fortschritt im Sinne der Erfindung erreicht. Ein genaues Maß für die nötige Rasterfeinheit kann also nicht angegeben werden. Sie hängt zusammen mit der Dicke des Schirmes. Im allgemeinen wird ein Raster mit einem Abstand der Vertiefungen von der Dicke des Schirmes zu empfehlen sein. Im gleichen Sinne ist auch kein genaues Maß für die Dicke der Rasterwände anzugeben. Wenn die Rasterwände in an sich bekannter Weise aus röntgenstrahlenabsorbierenden Stoffen bestehen und diese ein höheres Atomgewicht aufweisen als das verwendete Lumineszenzmaterial, wird eine weitgehende Verminderung der Streuung sowohl der Röntgenstrahlen als auch der sichtbaren Lichtstrahlen eintreten, auch wenn die Rasterwände nur einige Mikron dick sind. Gegebenenfalls wird man den Raster aus einem Material verhältnismäßig hohen Atomgewichts herstellen, weil die Rasterwände bei gleicher Absorption dünner ausfallen und damit auf dem Leuchtschirm weniger sichtbar werden. Eine optimale Wirkung kann erreicht werden, wenn man die Eigenschaft der charakteristischen Absorption zu Hilfe nimmt. Dies ist möglich, denn die von einem Material ausgehende Röntgensekundärstrahlung hat immer eine größere Wellenlänge als die Primärstrahlung. Wenn man das Material des Rasters derart wählt, daß die Wellenlänge der charakteristischen Absorption übereinstimmt mit der zu erwartenden Wellenlänge der Sekundärstrahlung des Lumineszenzmaterials, dann wird danach die Primärstrahlung verhältnismäßig weniger absorbiert und damit die Sichtbarkeit des Rasters auf dem Leuchtschirm noch mehr herabgesetzt.A grid in a luminescent screen according to the invention should be so be fine that at least part of the diffuse radiation is removed. if a screen has the ability to resolve ten lines per millimeter, that means not that a grid according to the invention has more than ten depressions per millimeter should have, because with such umbrellas there is often a sharp point of light 0.1 mm in diameter surrounded by an atrium ten times larger in diameter. A fluoroscopic screen can, for. B. an average of three lines per millimeter depict. Nevertheless, with such umbrellas there are halos around a sharp point of light have been measured from different millimeters in diameter. Should be one of those Screen have a grid according to the invention with one depression per millimeter, then the resolving power is not greatly improved, but the contrast has probably increased a lot. This is a significant advance within the meaning of the invention achieved. An exact measure for the necessary screen fineness cannot be given will. It is related to the thickness of the screen. In general, a grid is used with a distance between the depressions and the thickness of the screen. In the same sense, no precise dimension for the thickness of the grid walls is given. If the grid walls are made of X-ray absorbent in a manner known per se Substances exist and these have a higher atomic weight than the one used Luminescent material, will greatly reduce the scattering of both the X-rays as well as visible light rays enter, even if the grid walls are only a few microns thick. If necessary, the grid is made of one material Produce a relatively high atomic weight, because the grid walls with the same Absorption turn out to be thinner and therefore less visible on the fluorescent screen. An optimal effect can be achieved if one considers the property of the characteristic Takes absorption to aid. This is possible because the starting point is one material Secondary X-ray radiation always has a longer wavelength than the primary radiation. If you choose the material of the grid in such a way that the wavelength the characteristic absorption corresponds to the expected wavelength the secondary radiation of the luminescent material, then becomes the primary radiation thereafter relatively less absorbed and thus the visibility of the grid on the Luminous screen reduced even more.

In der Zeichnung sind schematisch einige Ausführungsbeispiele für einen Lumineszenzschirm gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar in stark vergrößertem Maßstab.In the drawing are some exemplary embodiments for a luminescent screen according to the invention shown, and in a greatly enlarged Scale.

Bei der in Fig. i und 2 im Schnitt und in Fig. 3 in Aufsicht gezeichneten Ausführungsform sind in einer Trägerschicht i i kegel- oder paraboloidförmige Vertiefungen vorhanden. Die Oberflächen der Vertiefungen werden mit einer lichtreflektierenden und gegebenenfalls auch röntgenstrahlenabsorbierenden Schicht 1.2 geeigneter Stärke bedeckt; diese Schicht kann z. B. durch Aufdampfen unter Vakuum oder auf galvanischem Wege erzeugt werden. Die Vertiefungen werden dann mit Lumineszenzkristallen 13 ausgefüllt. Diejenige Seite des Leuchtschirmes, auf der sich die Lumineszenzkristalle in den Vertiefungen befinden, ist die Betrachtungsebene des Leuchtschirmes. In denjenigen Fällen, in denen, wie z. B. bei der Röntgendurchleuchtung, die Röntgenstrahlung von der anderen Seite auf den Leuchtschirm fällt, wird man die Trägerschicht ii aus röntgenstrahlendurchlässigem Material herstellen. Die Strahlung muß in diesem Fall auch die Schicht 12 passieren, jedoch nur einmal, während die Sekundärstrahlung des Lumineszenzmaterials die Schicht i2 zweimal passieren muß, um in eine benachbarte Lumineszenzkristalle enthaltende Vertiefung zu gelangen. Außerdem ist diese Sekundärstrahlung weniger durchdringend, weil ihre Wellenlänge größer ist. Eine Beeinflussung der einzelnen Lumineszenzkristallanhäufungen untereinander tritt daher nicht auf. Die Schicht 12, mit der die Oberflächen der Vertiefungen bedeckt sind, hat die weitere Aufgabe, die auf sie auffallenden Lichtstrahlen so zu reflektieren, daß sie auf der Schirmfläche (Betrachtungsebene) austreten.In the one shown in Fig. I and 2 in section and in Fig. 3 in plan view Embodiments are in a carrier layer i i conical or paraboloidal depressions available. The surfaces of the wells are covered with a light reflective and optionally also X-ray absorbing layer 1.2 of suitable thickness covered; this layer can e.g. B. by vapor deposition under vacuum or on galvanic Paths are generated. The depressions are then filled with luminescent crystals 13. That side of the luminescent screen on which the luminescent crystals are in the Depressions are located, is the viewing plane of the fluorescent screen. In those Cases where, such as B. in X-ray fluoroscopy, the X-rays falls onto the fluorescent screen from the other side, the carrier layer ii made of radiolucent material. The radiation must be in this If the layer 12 also pass, but only once, during the secondary radiation of the luminescent material must pass through layer i2 twice in order to enter an adjacent To get to the well containing luminescent crystals. In addition, this is secondary radiation less penetrating because their wavelength is longer. Influencing the individual luminescent crystal clusters among one another therefore do not occur. the Layer 12, with which the surfaces of the depressions are covered, has the other Task of reflecting the rays of light falling on them so that they are on emerge from the screen surface (viewing plane).

Die Vertiefungen sind, wie aus Fig. 3 hervorgeht, so angeordnet, daß sich ein Kreuzraster ergibt.The depressions are, as can be seen from Fig. 3, arranged so that a cross grid results.

Claims

PATENT CLAIM: Luminescent screen for X-rays, which contains surface elements with good reflectivity in a grid-like or grid-like arrangement, the spaces between which are filled with luminescent crystals, characterized in that the carrier of the luminescent crystals consisting of a radiolucent plate has a large number of evenly distributed over the screen surface and directly adjacent to one another Has depressions in the form of a pyramid or a paraboloid, the inner walls of each of the small depressions are covered with the light-reflecting and optionally also X-ray absorbing material and the interiors of each depression are filled with the luminescent crystals, the open bases of the pyramids or paraboloids facing away from the X-ray source , form the screen surface facing the observer. Considered publications: German Patent Specifications Nos. 743 340, 764 195, 845370.