NL8500981A

NL8500981A - Roentgenbeeldversterkerbuis met een secundaire stralings absorberende luminescentielaag.

Info

Publication number: NL8500981A
Application number: NL8500981A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1985-04-03
Filing date: 1985-04-03
Publication date: 1986-11-03
Also published as: EP0197597B1; JPH0690910B2; DE3664399D1; JPS61230241A; US4712011A; EP0197597A1

Description

• * -m PHN 11.341 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Röntgenbeeldversterkerbuis met een secundaire stealings absorberende luminescentielaag.

De uitvinding heeft betrekking op een rontgenbeeldversterker-buis met een ingangsscherm dat een, qp een substraat aangebrachte laag luminescentie materiaal en een fotocathode bevat en met een electronen-cptisch systeem voor afbeelding vappit de fotocathode vrij te maken, 5 foto-eleetronen op een uitgangsscherm van de buis.

Een dergelijke röntgenbeeldversterkerbuis is bekend uit US 3.825.763. Het ingangsscherm van een aldaar beschreven röntgenbeeldversterkerbuis bevat een laag luminescentie materiaal, hoofdzakelijk bestaande uit Csl waaraan als aktivator bijvoorbeeld 0,1 a 1,0 gewichts 10 procenten Na of Ti is toegevoegd.

In deze luminescentielaag ingevangen röntgenstraling wordt althans gedeeltelijk omgezet in luminescentielicht. Dit luminescentie-licht maakt in een fotocathode foto-eleetronen vrij. De foto-eleetronen worden versneld en afgebeeld op een uitgangsvenster waarin ze gebruike-15 lijk een lichtbeeld opwekken. Vooral door versnellen van de foto-electronen, bijvoorbeeld tot 25 a 30 kV wordt in dergelijke buizen een relatief grote helderheidsversterking verkregen. In andere typen röntgenbeeldversterkerbuizen wordt de helderheidsversterking vooral verkregen door vermenigvuldiging van de foto-elee tronen, bijvoorbeeld met 20 behulp van een kanalenplaat versterker.

In bekende buizen treedt beeldversluiering qp doordat uit het luminescentie materiaal vrijgemaakt secundaire röntgenstraling, waarvoor het luminescentie materiaal slechts een geringe absorptie toont, zich over een relatief groot gedeelte van de laag luminescentie 25 materiaal kan verspreiden en aldaar alsnog luminescentie-licht kan opwekken. Anderzijds draagt, juist ook door de geringe invangkans van deze straling door het luminescentie materiaal deze secundaire straling maar in geringe mate bij tot de productie van luminescentielicht waarvoor de fotocathode gevoelig is. Hierdoor gaat een gedeelte 30 van de stralingsenergie voor de beeldvorming verloren.

De uitvinding beoogt de genoemde bezwaren althans gedeeltelijk te reduceren en daartoe heeft een röntgenbeeldversterkerbuis van de in de aanhef genoemde type volgens de uitvinding tot kenmerk, dat in de 85C0981 PHN 11.341 2 laag luminescentie materiaal een absorptiestof is opgenomen die een element bevat met een relatief grote absorptie voor uit het luminescentie materiaal vrij te maken secundaire röntgenstraling.

Doordat in een luminescentielaag volgens de uitvinding een 5 stof is opgenanen waarin de secundaire straling relatief sterk wordt geabsorbeerd, is de beeldversluiering gereduceerd. In een voorkeursuitvoering bevat de absorptiestof een luminescentie materiaal dat gevoelig is voor de secundaire röntgenstraling of dat deze straling cmzet in straling waarvoor het oorspronkelijke luminescentie materiaal gevoelig 10 is. Hierdoor kan naast de beperking in beeldversluiering winst in stralingsefficientie van de luminescentielaag worden verkregen.

In een voorkeursuitvoering bevat de absorptiestof, tot 5 gewichts procenten van een element met een absorptiekant bij een slechts in geringe mate grotere golflengte dan de golflengte van de karak-15 teristieke straling van een element met een laagste atoomnuitirer uit het oorspronkelijke luminescentie materiaal .Voor een uit Csl bestaande luminescentielaag kan daartoe voor de Jodide (53) straling bijvoorbeeld Telluur(52), Antimoon (51) of Tin (50) worden gebruikt.

In een verdere voorkeursuitvoering bevat de absorptiestof 20 een element met een atoomnummer dat aanzienlijk hoger ligt dan het secundaire straling uitzendende element van het oorspronkelijke luminescentie materiaal. Aan Csl als luminescentie materiaal kan hier bijvoorbeeld tot 5 gewichts procenten Thallium (81), Lood (82) of Bismuth (83) worden toegevoegd. Het gebruik van Thallium,bijvoorbeeld toe te 25 voegen in de vorm. van ThI heeft daarbij het voordeel, dat deze stof tevens als aktivator kan fungeren.

In een verdere voorkeursuitvoering met een laag luminescentie materiaal met een pilaren struktuur is de absorptiestof hoofdzakelijk opgenomen in ruimten tussen de pilaren. Mat een gestructureerd sub-30 straat is in een voorkeursuitvoering de absorptiestof hoofdzakelijk opgenomen in verhogingen op het substraat en bij toepassing van een tussenlaag tussen, de luminescentielaag en de fotocathode kan de absorptiestof voornamelijk in, in de laag indringende uitsteeksels van deze tussenlaag zijn opgenomen.

35 Ten einde mogelijke vergif tiging van de luminescentielaag of van de fotocathode te voorkomen kunnen korrels van de absorberende stof zijn ingekapseld in een omhulling, bijvoorbeeld uit kunststof zoals paryleen. Een dergelijke afdekcapsule wordt bij voorkeur dun uitgevoerd 8 5 ü 3 '9 -3 1 PHN 11.341 3 omdat anders nadeel aan de absorptie van de laag wordt toegebracht. Indien de absorptiestof voornamelijk in lege ruimten in de laag is ingebouwd geldt deze beperking minder stringent.

Aan de hand van de tekening zullen in het navolgende enkele 5 voorkeursuitvoeringen volgens de uitvinding nader worden anschreven.

In de tekening toont :

Figuur 1 een rantgenbeeldversterkerbuis met een qp een in de buis gemonteerd substraat aangebrachte luminescentie laag, 10 Figuur 2 enkele uitvoeringsvoorbeelden van luminescentielagen volgens de uitvinding voorzien van een absorptiestof, en

Figuur 3 enkele relevante geschematiseerde absorptiekrarmen als functie van de fotonen energie.

15 Een röntgenbeeldversterkerbuis als aangegeven in figuur 1 toont een ingangsvenster dat een vakuum scheidend folie 2 uit een daarvoor geschikt materiaal bijvoorbeeld titaan bevat. Een laag luminescentie materiaal 4 is aangebracht qp een substraat 6 bijvoorbeeld aluminium terwijl op de luminescentielaag 4 eventueel onder toevoeging van een 20 scheidingslaag 8 een fotocathode laag 10 is aangebracht. Het aldus gevormde ingangsscherm is gemonteerd in een geëvakueerde buis met een wand waarvan naast het ingangsvenster een cilindermantel 12 net een verjonging 14, een tussenanodedrager 16, een eindanodedrager 18 en een uitgangsvenster 20 deel uit maken. Aan de ingangszijde is de buis voor-25 zien van een montagering 22 waarmede zowel het ingangsfolie als een drager 24 voor het ingangsscherm is verbonden. Met behulp van een ingangs-electrode 26 en electroden 28, 30 en 32 worden uit de fotocathode 10 tredende bundels fotcelectronen 34 afgeteeld qp een luminescentielaag 36 die bij voorkeur op het bijvoorbeeld uit een vezeloptische plaat be-30 staande uittreevenster 20 is aangebracht. Een aldus op het uitgangsvenster geprojecteerd electronenbeeld wekt in de laag luminescentie materiaal een lichtqptisch beeld op dat van buiten af kan worden bestudeerd en geregistreerd waartoe gebruikelijk aan het uittree venster een televisie-opneemtuis is gekoppeld. Volgens de uitvinding is in de luminescentielaag 35 4 van het ingangsscherm waarvan een gedeelte vergroot in figuur 2 is weergegeven een absorptiestof opgencmen. Een dergelijke absorptiestof kan bijvoorbeeld gelijk met het luminescentie materiaal wat gebruikelijk Csl is worden opgedanpt. Daartoe kan bijvoorbeeld worden uitgegaan van c·. ; . j i ΡΗΝ 11.341 4 -β een luminescentie materiaal waarin reeds een absorptiestof is opgencnen. Dit kan bij vaar beeld worden toegepast indien een aktivator zoals Til als absorptiestof wordt gebruikt omdat daarvoor opdampparameters zoals de smelttemperatuur, de dampdruk, enz. voldoende dicht bij elkaar liggen.

5 Bij,in dit opzicht minder gelijksoortige stoffen,kan vanuit een afzonderlijk opgestelde houder materiaal worden opgedampt. Daarbij bestaat dan tevens de mogelijkheid cm naar wens de relatieve hoeveelheid absorptiestof over de dikte van de laag te laten variëren. In luminescentie lagen met een zoals in US 3.825.763 struktuur met een voor-10 keur lichtgeleiding door de laag kan het gunstig zijn de absorptiestof meer specifiek in de ruimten 38 tussen de mosaic elementen aan te brengen. Een goede methode daartoe is bijvoorbeeld om bij opdampen in meerdere deellagen telkens na het aanbrengen van de barstenstruktuur in een deellaag een absorptiestof in de barsten te doen neerslaan bijvoor-15 beeld door de aan te brengen deeltjes materiaal van een electrische lading te voorzien. Voorkomen moet daarbij worden dat de laag luminescentie materiaal in de dikterichting van de laag optisch zou worden onderbroken. Extra gunstig kan het hierbij zijn de absorptiestof zo te kiezen dat deze de voorkeursgeleiding, bij voorkeur door versterkte reflectie, 20 verhoogd. In schermen zoals beschreven in US 3.825.763 is de dichtheid van de luminescentie laag ongeveer 85 a 90% waardoor zeker tot 5% ab~ sorptiestof in de open ruimten in de laag kan worden opgenomen.

Bij toepassing van een gestructureerde drager zoals in figuur 2b is aangegeven is het gunstig de absorptiestof althans mede op 25 te nemen in verhogingen 40. Cïrdat met een dergelijk gestructureerde drager de barsten geprononceerd optreden kunnen ook deze althans gedeeltelijk met absorptiestof worden gevuld.

Anderzijds kan de absorptiestof ook voornamelijk gelocaliseerd zijn opgenomen als uitsteeksels 42 in de luminescentielaag die uitsteken 30 vanuit een tussenlaag 44 die tussen de luminescentielaag en de fotocathode 10 is aangebracht.

Aan de hand van krommen die in een diagram in figuur 3 met langs de X-as de fotonen-energie en langs de Y-as de absorptie voor de straling weergegeven zijn, is te zien,dat een absorptiestof zoals met het ele-35 ment Te of Sb of Sn door de absorptiekant daarvan zeer gunstig is.

Karakteristieke straling opgewekt in Cs waarvan de absorptie is aangegeven met de kromme 50 wordt goeddeels ingevangen door het I van het Csl. In het I opgewekte karakteristieke straling waarvan de 850 0 9 0·: PHN 11.341 5 absorptie is aangegeven met de kromme 52 wordt niet door het Cs ingevangen maar wordt in een ahsorptiestof met een element zoals Telluur, Antimoon of Tin waarvoor de absorptiekramne 54 relevant is juist in hoge mate ingevangen.

5 10 15 20 25 30 35 2 ~ ·- ' f. n 1 v ..· ,ƒ i* \J *

Claims

1. Röntgenbeeldversterkerbuis met een ingangsscherm dat een, op een substraat aangebrachte laag luminescentie materiaal en een foto-cathode bevat en met een electronenoptisch stelsel voor afbeelding van, uit de fotocathode vrij te maken, foto-electronen op een uitgangs-5 scherm van de buis met het kenmerk, dat in de laag luminescentie materiaal een absorptiestof is opgenomen, die een element bevat met een relatief grote absorptie voor;uit het luminescentie materiaal vrijgemaakte karakteristieke röntgenstraling.

2. Röntgenbeeldversterkerbuis volgens conclusie 1, net het ken-10 merk, dat de absorptiestof een element bevat dat een absorptiekant toont bij een slechts in geringe mate grotere golflengte dan de golflengte van de karakteristieke straling van een element met een laagste atocmnummer uit het luminescentie materiaal.

3. Röntgenbeeldversterkerbuis volgens conclusie 1, met het kenmerk, 15 dat de absorptiestof een element bevat met een aanzienlijk hoger atocmnummer dan het atoomnummer van een element van het luminescentie materiaal waaruit karakteristieke röntgenstraling wordt vrijgemaakt die niet door het oorspronkelijke luminescentie materiaal wordt ingevangen. 20

4. Röntgenbeeldversterkerbuis volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het luminescentie materiaal hoofdzakelijk Csl is en dat de absorptiestof een of meerdere elementen uit de groep Thallium (81), Lood (82) en Bismuth (83) bevat, en de absorptiestof van de laag luminescentie materiaal ongeveer 1 a 5 gewichts procenten 25 uitmaakt.

5. Röntgenbeeldversterkerbuis volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het luminescentie materiaal hoofdzakelijk Csl is en dat de absorptiestof een of meerdere van de elementen uit de groep Telluur (52), Antimoon (51) en Tin (50) bevat en de absorptiestof ongeveer 1 a 30. gewichts procenten van de luminescentie laag uitmaakt.

6. Röntgenbeeldversterkerbuis volgens een der voorgaande conclusies, net het kenmerk, dat de luminescentie laag een struktuur van dwars op de laag gerichte onderling althans gedeeltelijk optisch gescheiden pilaren toont, en de absorptiestof zich hoofdzakelijk in 35 ruimten tussen de pilaren bevindt.

7. Röntgenbeeldversterkerbuis volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de absorptiestof is aangebracht in de vorm van korrels die van een afschermende omhulling zijn voorzien. 35 0 0 i- : · PHN 11.341 7

8. Röntgenbeeldversterkerbuis volgens conclusie 1, mat het kenmerk, dat de korrels zich hoofdzakelijk in ruimten tussen pilaren van een gestruktureerde luminescentie laag bevinden en zijn voorzien van een af schermende laag mat een verhoogde reflectie voor in de laag 5 opgewekt luminescentie licht.

9. Röntgenteeldversterkerbuis volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het substraat voor het luminescentie materiaal een struktuur bevat met naar de luminescentie laag toegekeerde verhogingen, die althans gedeeltelijk door een absorptiestof worden gevormd.

10 10. Röntgenbeeldversterkerbuis volgens conclusie 6, met het kenmark, dat zich tussen de laag luminescentie materiaal en de fotocathode een tussenlaag bevindt waarvan althans in de ruimten tussen de pilaren indringende uitsteeksels een absorptiestof bevatten. 15 20 25 30 35 Λ V Λ Λ 'Λ 'i ÏCÜ V :-3 i