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Röntsenleuchtschirm
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Die Erfindung betrifft einen Röntgenleuchtschirm nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Ein derartiger Leuchtschirm ist etwa beschrieben in der US-PS
27 39 245.
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An Röntgenleuchtschirme, insbesondere solche, die als Verstärkerfolien
bei der Belichtung von Rdntgenfilmen oder solchen, die in Kombination mit einer
Fotokathoden schicht in Röntgenbildverstärkern verwendet werden, stellt man einander
widersprechende Forderungen. Einmal soll sehr hohe eifektive Quantenabsorption erreicht
werden, für die eine dicke Leuchtstoffbelegung notwendig ist, und andererseits wird
hohe räumliche Auflösung verlangt, für die aber nur dünne Belegungen mit Leuchtstoff
geeignet sind.
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Es wurde daher versucht, den Leuchtstoff solcher Leuchtschirme in
die Löcher einer Rasterplatte einzubringen, um optisch voneinander isolierte Leuchtstoffelemente
zu erhalten, die in Strahlenrichtung beliebige Dicke erhalten können, ohne daß störende
seitliche Lichtausbreitung auftreten kann. Gegen derartige gerasterte Röntgenleuchtschirme
besteht aber der Einwand, daß der Körper der Rasterplatte, von welchem die Zwischenwände
gebildet werden, einen erheblichen Anteil der gesamten Schirmoberfläche einnimmt,
so daß viel der Leuchtschirmfläche dafür verloren geht. Mit optisch getrennten Leuchtstoffelementen
kommt man bei bekannten Schirmen nicht wesentlich über eine Flächenbede<cktig
mit Leuchtstoff von etwa 50 % hinaus.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Röntgenleuchtschirm
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, bei welchem in Richtung
der Röntgenstrahlen mehr Leuchtstoff angeordnet ist. Diese Aufgabe wird von einem
Röntgenleuchtschirm mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch die Verwendung einer Lochrasterplatte, bei welcher die Löcher
quadratischen Querschnitt haben und in Richtung der Flächendiagonale so geneigt
sind, daß ihre eine Ausgangsfläche gegenüber der Eingangsfläche gerade um eine Stegbreite
versetzt ist (Seitenlänge: Stegbreite = 4:1), befindet sich auch dort Leuchtstoff,
wo bei bekannten Rasterleuchtschirmen Wandmaterial liegt. In der bei der Verwendung
mit Röntgenstrahlen auftretenden Vertikalprojektion bleiben dann bei Verwendung
von Löchern mit quadratischem Querschnitt nur noch 4 56 der Gesamtfläche von Leuchtstoff
frei. 36 Y0 der Fläche sind in voller Höhe der Löcher und 60 56 in einem mehr oder
weniger großen Teil der Gesamthöhe mit Leuchtstoff belegt.
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Rasterplatten mit im Sinne vorliegender Erfindung schräg gestellten
Löchern, die in ausreichender Feinheit eingebracht sind (4 bis 20 Rasterelemente
pro mm) und ausreichend hohem Schachtverhältnis, wie z.B. von 4 bis 40, insbesondere
5 bis 10, lassen sich in an sich bekannter Weise durch Fotoätzen herstellen. Dazu
werden Gläser, wie sie etwa in der US-PS 28 06 958 beschrieben sind, hinter einer
Maske belichtet. Dazu wird paralleles Licht verwendet, das schräg zur Oberfläche
der Glasplatte auf diese einfällt. So entstehen in der Platte Veränderungen, die
das Ätzen in gewünschter Weise voranschreiten lassen, so daß nach dem Ätzvorgang
entsprechend dem Belichten geneigte Löcher erhalten werden.
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Die so erhaltenen geätzten Lochplatten lassen sich durch Erhitzen
in Glaskeramik umwandeln und dadurch lichtundurchlässig machen. Sie sind andererseits
genügend transparent für Röntgenstrahlen, um als Matrix für einen Leuchtschirm nach
der Erfindung verwendet werden zu können. Wird keine Wärmebehandlung durchgeführt
und das Raster in lichtdurchlässigem Zustand belassen, so können die Rasterelemente
auch durch Verspiegeln der Innenwänder der Löcher optisch voneinander getrennt werden.
Bei lichtdurchlässigem Material kann dadurch die Lichtausbeute erhöht werden, weil
das auf die Wände treffende Licht zurückgeworfen wird.
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Für das Auflösungsvermögen des Leuchtschirms ist nur die Rasterkonstante,
d.h. die Anzahl der Leuchtelemente pro mm, ausschlaggebend, nicht aber die Tatsache,
daß der Bedeckungsgrad der Fläche auf der Lichtausgangsseite des Rasters weniger
als 100 56 beträgt.
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Für die effektive Absorption von Röntgenquanten ist hingegen der in
Richtung der Röntgenstrahlen proSizierte Bedeckungsgrad der Fläche mit Röntgenleuchtstoff
entscheidend. Dieser wird durch die Schrägstellung der Löcher, d.h. durch den eingefüllten
Leuchtstoff, der dann zur Oberfläche schräggestellte Leuchtstoffsäulen darstellt,
erheblich geste»rt. Die Löcher können beliebigen Querschnitt haben.
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Sie können etwa quadratische Grund<sche haben. Dann wird durch
Schrägstellung der Löcher erreicht, daß der Bedeckungsgrad der Fläche mit Leuchtstoff
z.B. 96 56 beträgt, wenn das Verhältnis Quadrat-Seitenlänge zur Breite der Stege
4:1 beträgt und somit das Verhältnis der Oberfläche der Löcher zur Gesamtfläche
16:25, d.h.
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nur 64 56, ist. Ein Raster mit diesem Verhältnis der Flächen der Stege
zu den Flächen der Löcher ist mit der Fotoätztechnik im Glas ohne weiteres erreichbar.
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Günstiger wird das Verhältnis von der Oberfläche der Löcher zur gesamten
Oberfläche bei vorgegebener Breite der Stege, wenn die Löcher sechseckigen Querschnitt
haben und damit das Raster die Form einer Bienenwabe erhält. Auch hier kann durch
Schrägstellung der sechseckigen Löcher der für die Absorption von Röntgenquanten
ausschlaggebende projizierte Bedeckungsgrad mit Röntgenleuchtstoff erheblich gesteigert
werden.
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Die Rasterlöcher können mit den üblichen Röntgenleuchtstoffen gefüllt
werden. Gegebenenfalls können die Flächen des Rasterschirms zur Verbesserung der
Handhabbarkeit als Verstärkerfolien oder zum Schutz vor atmosphärischen Einwirkungen
mit Schutzschichten versehen sein.
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Auch bei Fotokathoden kann es zweckmäßig sein, eine Schutzschicht
anzubringen, um eine Einwirkung der Stoffe der Fotokathode auf den Leuchtschirm
zu verhindern.
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Als Beschichtung kann auch eine Verfestigung eines Leuchtschirmes
herangezogen werden, dessen Rasterplatte aus Glas besteht. Der Leuchtschirm kann
bei Verwendung als Röntgenbildverstärker auch in eine Röntgenfilmkassette eingeklebt
und damit mechanisch gestützt werden. Durch Einbau in eine Röntgenbildverstärkerröhre,
insbesondere von Flach-Bildverstärkern, oder durch Verbindung mit einer Bleiglasscheibe
bei der Verwendung als Röntgenbetrachtungsschirm kann eine ausreichende Verfestigung
erreicht werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend
anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele weiter erläutert.
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In der Figur 1 ist ein Querschnitt durch einen Flachbildverstärker
gezeichnet, der auf der Strahleneingangsseite einen erfindungsgemäß aufgebauten
Leuchtschirm enthält,
in der Figur 2 die Draufsicht auf eine erfindungsgemäß
verwendbare Rasterplatte mit quadratischen Löchern, in der Figur 3 ein Ausschnitt
aus einem Querschnitt durch einen in Figur 1 verwendbaren Rasterschirm und in der
Figur 4 eine Figur 2 entsprechende Draufsicht auf eine Rasterplatte mit sechseckigen
Löchern.
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In der Figur 1 ist mit 1 das vakuumdichte Gehäuse eines Röntgenbildverstärkers
bezeichnet, dessen Umwandlungsschichtung einen erfindungsgemäß aufgebauten Rasterschirm
2 aufweist, der an seiner der Innenseite des Gehäuses 1 zugewandten Fläche mit einer
Fotokathodenschicht 3 belegt ist. Im Inneren des Gehäuses 1 folgt in Abstand auf
die Fotokathode 3 ein Zwischenschirm 5, der einen Träger aufweist, der durchsichtig
ist und an einer Seite mit einer Leuchtstoffschicht 7 belegt ist, die an ihrer freien
Oberfläche mit einer dünnen Schicht aus Aluminium bedampft ist. An der gegenüberliegenden
Seite des durchsichtigen Trägers 6 befindet sich die Fotokathodenschicht 10. In
einem weiteren Abstand befindet sich am Ausgangsfenster 11 des Kolbens 1 eine Leuchtschicht
12, die an ihrer der Fotokathode 10 zugewandten Seite mit einer dünnen Aluminiumschicht
bedampft ist.
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In bekannter Weise wird beim Einfall von Röntgenstrahlen 14 durch
ein aus Stahl- oder Titanblech besteherdes Eingangsfenster 24 in den Leuchtstoffelementen
des Leuchtschirms 2 Licht erzeugt, welches in der Fotolcathodenschicht 3 Elektronen
auslöst. Diese werden dann durch Anlegen eines elektrischen Feldes von 5 bis 20
kV mit
tels einer Gleichstromquelle 15 über Leitungen 16 und 17
beschleunigt. Die Elektronen treffen dann durch die Belegung 8 hindurch auf den
Leuchtschirm 7. Dort entsteht dementsprechend Licht, das durch den transparenten
Träger hindurch auf die Fotokathode 10 Elektronen auslösend einwirkt. Auch diese
Elektronen werden dann beschleunigt, indem ein elektrisches Feld mittels einer Gleichstromquelle
18 über die Leitungen 17 und 19 zwischen dem Zwischenschirm 9 und dem Ausgangsschirm
13 angelegt wird. Die Elektronen dringen dann durch die Belegung 13 hindurch in
den Leuchtstoffschirm 12 ein und lösen dort Licht aus, welches in bekannter Weise
entweder direkt betrachtet oder zur Aufnahme von Fernseh- oder Fotobildern dienen
kann.
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Der Leuchtschirm 2 besteht aus einem Glasraster 25, welches Wände
26 aufweist, die eine Stärke von 0,01 bis 0,1 mm haben, während die Länge der Seiten
27 der quadratischen Querschnitte der Löcher 0,04 bis 0,2 mm beträgt. Die Löcher
sind in Richtung der Diagonale der quadratischen Löcher so verschoben, daß die Bodenfläche
28, die waagrecht schraffiert ist, um die Breite der Wände 29 und 30 verschoben
ist (vgl. auch die in Figur 3 gestrichelt eingezeichnete Gerade 26.2, welche senkrecht
den Schirm 2 zu seinen beiden großen Flächen durchdringt). Insgesamt bleiben dann
in einem solchen Leuchtschirm lediglich die schräg schraffierten kleinen Dreiecke
31, bezüglich senkrecht zur Oberfläche des Schirmes 2 einfallender Röntgenstrahlen
14, ohne Bedeckung mit Leuchtstoff. Dies ergibt aber die obengenannte, gegenüber
bekannten Lochrasterschirmen verbesserte Belegung mit Leuchtstoff.
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Bei dem vergrößert gezeichneten Querschnitt durch den Rasterschirm
2, der in Figur 3 dargestellt ist, kann erkannt werden, daß die Zwischenwände 26.1
von der je-
weiligen Oberfläche her eine konische Dickenverteilung
aufweisen. Dies beruht darauf, daß die Wirkung der Ätzung von den seitlichen Flächen
der Platte her angreift. Bei Verwendung eines Leuchtschirms gemäß Figur 3 als Röntgenverstärkerfolie
wird das mit Leuchtstoff gefüllte Raster an seinen beiden großen Flächen mit einer
0,01 bis 0,05 mm starken Schicht 35 und 36 (Schutzschichten) abgedeckt, die einen
Schutz für den Schirm darstellt.
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Die leicht konische Form der Ätzlöcher, wie sie in der Figur 3 erscheinen,
weist in der Regel höchstens eine Neigung von 30 gegenüber der Lochachse auf. Die
geätzten Löcher verengen sich von den beiden Oberflächen zur Mittelebene der Platte
hin, weil die Ätzdauer an den äußeren Bereichen länger ist als an den Bereichen,
die erst zuletzt erreicht werden. Bei den für Röntgenschirme bzw. Verstärkerfolien
benötigten Dicken von Rasterplatten, die einige Zehntel Millimeter betragen, bleibt
dieser Effekt aber in Grenzen, die hingenommen werden können. Es ist insbesondere
bei einem Schirm, wie er in der Figur 1 verwendet wird, der Fall, der nur eine Dicke
von größenordnungsmäßig 0,4 mm aufweist.
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In der Figur 4 ist die Draufsicht auf ein Raster 2.1 gezeichnet, dessen
Löcher sechseckigen Querschnitt haben. Der Aufbau stimmt ansonsten mit demjenigen
nach Figur 2 überein. Die schraffiert angedeutete Bodenfläche 28.1 ist dabei aber
nicht diagonal über eine Ecke, sondern in Richtung einer der Wände 26.3 verschoben,
so daß sich günstige Wirkung im Sinne vorliegender Erfindung ergibt.
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8 Patentansprüche 4 Figuren
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