DE4342219C2 - Röntgenbildverstärker - Google Patents
RöntgenbildverstärkerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Röntgenbildverstärker mit einem
Eingangsleuchtschirm, der einen Träger aufweist, auf den eine
Leuchtstoffschicht als Röntgenbildwandler aufgebracht ist.
Derartige Röntgenbildverstärker dienen zur Umwandlung des
Röntgenstrahlenbildes in ein sichtbares und verstärktes Rönt
genbild.
In der DE-OS 20 49 127 ist ein derartiger Röntgenbildverstär
ker beschrieben, bei dem auf einem Aluminiumblech mit einer
Wandstärke von 0,5 mm als Substrat oder Träger eine Leucht
stoffschicht aus mit Silber aktiviertem Zinksulfid aufgetra
gen ist. Auf die Leuchtstoffschicht ist eine Photokathode
aufgedampft. Die unvermeidliche Absorption in dem schwach
röntgenstrahlenabsorbierenden Substrat reduziert jedoch die
Quantenausbeute und führt somit zu einer Reduktion des
Signal/Rauschabstandes (S/N). Leuchtstoffschichten neuerer
Röntgenbildverstärker können auch mit Natrium dotiertes Cä
siumjodid (CsI:Na) als Leuchtstoff aufweisen und das Substrat
kann auch aus Titan bestehen.
Eine weitere Einschränkung der Bildqualität rührt von der
Oberflächenstruktur des Substrates her. Eine rauhere bzw.
mikrorauhe Oberfläche mit Hervorhebungen von nur einigen
Mikrometern kann zu lokalen Wachstumsstörungen der bekannten
Säulenstruktur der CsI-Schicht führen. Dies zeigt sich bei
spielsweise darin, daß der nahezu konstante Querschnitt ein
zelner Säulen in eine Pyramidenform mit der Spitze an der
Substratoberfläche übergeht. Die Keimbildungsschicht wird
also stark beeinflußt, so daß eine im Mikrometermaßstab
glatte Oberfläche zur Erzielung homogen strukturierter
Leuchtstoffschichten mit Facettenstruktur vorteilhaft ist.
In der DE-OS-39 09 449 ist ein Verfahren zur Herstellung von
Leuchtschirmen, Verstärkungs- oder Speicherfolien für die
Röntgendiagnostik beschrieben. Dabei wird durch Belichtung
und Entwicklung eines kohlenstoffhaltigen Kunststoffes (PMMA)
eine metallische Form erstellt, die Säulen aufweist. In die
Form und zur Bildung eines Trägers auch auf die Form wird ein
nicht näher bezeichneter Kunststoff aufgetragen. Der Träger
weist Zwischenräume auf, die mit Leuchtstoff gefüllt werden.
Die DE-OS-41 24 875 betrifft einen Strahlenwandlerschirm, bei
dem auf einen Träger eine Leuchtstoffschicht aus Glaskeramik
aufgebracht ist.
In der DE-OS-38 21 614 ist die Herstellung einer schützenden
Deckschicht für ein Substrat, beispielsweise für ein elektro
photographisches Aufzeichnungsmaterial, aus amorphem Kohlen
stoff beschrieben, bei dem glasartiger Kohlenstoff als Target
zerstäubt wird, so daß er sich auf dem Substrat ablagert.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, einen Röntgenbildver
stärker der eingangs genannten Art mit einem Träger für den
Röntgenbildwandler zu schaffen, der eine geringe Absorption
und eine äußerst glatte Oberfläche aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Trä
ger aus einer Schicht mit glasartigem Kohlenstoff besteht.
Als Leuchtstoff für den erfindungsgemäßen Röntgenbildwandler
kann die Leuchtstoffschicht Cäsiumjodid (CsI) oder Gadolini
umoxisulfid (Gd₂O₂S) enthalten.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Vakuumgehäuse
mit einem Eingangsfenster oder von dem Träger abgedeckt ist.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zei
gen:
Fig. 1 den schematischen Aufbau eines bekannten Rönt
genbildverstärkers und
Fig. 2 und 3 Ausführungsformen des Eingangsfensters eines
erfindungsgemäßen Röntgenbildverstärker.
In der Fig. 1 ist ein Röntgenbildverstärker 1 gemäß dem
Stand der Technik dargestellt, der ein Vakuumgehäuse 2 auf
weist, das mit einem Eingangsfenster 3 versehen ist. Das Ein
gangsfenster 3 kann in bekannter Weise aus Edelstahl oder
Aluminium bestehen.
Hinter dem Eingangsfenster 3 ist der Eingangsleuchtschirm 4
angeordnet, der ein Substrat als Träger 5 aufweist, auf dem
die Leuchtstoffschicht 6 aufgebracht ist. Die Leuchtstoff
schicht 6 ist mit einer dünnen Schicht aus SbCs₃ als Photoka
thode 7 abgedeckt.
Nach der Photokathode 7 folgt die Elektronenoptik, die aus
drei Elektroden 8 bis 10 besteht, die von nicht dargestellten
Haltern getragen sind. Der Durchmesser der Elektroden 8 bis
10 reduziert sich dabei in bekannter Weise. Auf der Ausgangs
seite des Röntgenbildverstärkers 1 ist das Ausgangsfenster 11
mit der Anode 12 und dem Ausgangsleuchtschirm 13 angebracht.
Auf den Eingangsleuchtschirm 4 des Röntgenbildverstärker 1
fallen entsprechend der Transparenz eines Untersuchungsob
jektes geschwächte Röntgenstrahlen, die in der Leuchtstoff
schicht 6 in sichtbares Licht umgewandelt werden. Entspre
chend der Helligkeit des Röntgenbildes treten aus der Photo
kathode 7 Elektronen aus, die aufgrund der an die Anode 12
angelegten Beschleunigungsspannung auf diese hin beschleunigt
werden. Durch die Elektronenoptik 8 bis 10 wird eine Abbil
dung auf dem Ausgangsleuchtschirm 13 erreicht.
Die auf den Röntgenbildverstärker 1 einfallenden Röntgen
strahlen werden zuerst durch das Eingangsfenster 3 und dann
durch den Träger 5 geschwächt, so daß eine Verringerung der
Quantenausbeute gegeben ist.
Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, daß der
Träger 6 zumindest Kohlenstoff aufweist oder vollständig aus
Kohlenstoff besteht. Entsprechend der geringeren Ordnungszahl
von Z = 6 für Kohlenstoff gegenüber Z = 13 bei Aluminium wird
der Anteil der Schwächung der Röntgenstrahlen durch das
Substrat bei gleicher Schichtdicke auf ca. 10% gegenüber
Aluminium reduziert. Dies ergibt sich aus der Formel µ/ρ ∼ Z³
mit µ = Schwächungskoeffizient, ρ = Dichte und Z = Ordnungs
zahl. Dieser Gewinn kommt dem Signal/Rauschverhältnis (S/N)
zugute.
Erfindungsgemäß ist besonders Glaskohlenstoff wegen der hohen
Festigkeit und der glasartigen Struktur als Träger 5 geeig
net. Der Träger 5 kann dabei vollständig oder auch nur teil
weise aus Glaskohlenstoff bestehen. Durch die glasartige
Struktur können Schichtdicken von beispielsweise 0,1 mm rea
lisiert werden. Dies ergibt eine weitere Reduktion der Schwä
chung um ca. den Faktor 5, was wiederum eine Steigerung des
Signal/Rauschverhältnisses bedeutet.
Glasartiger Kohlenstoff, beispielsweise Sigradur® von der Fir
ma HTW Hochtemperatur-Werkstoffe GmbH, besitzt die Eigen
schaft einer im Mikrometermaßstab glatten Oberfläche. Diese
glatte Fläche wird ohne Nacharbeit im Verkokungsprozeß er
zeugt, wie dies beispielsweise in dem Sonderdruck aus Plast
verarbeiter, Heft 6/90, in dem Artikel von Rainer Dübgen
"Glaskohlenstoff, vom Duroplast zum keramischen Hochlei
stungswerkstoff" beschrieben ist. Damit sind ideale Voraus
setzungen für ein artefaktfreies Aufwachsen der CsI-Kristalle
gegeben.
Ein Aufbau der Eingangsseite des Röntgenbildverstärkers 1 ist
anhand Fig. 2 beschrieben, bei dem in die Öffnung des Vaku
umgehäuses 2 das Eingangsfenster 3 eingebracht ist. Durch
eine Schweißnaht 14 sind das Vakuumgehäuse 2 und das Ein
gangsfenster 3 miteinander befestigt. An einer im Vakuum
gehäuse 2 angebrachten Nase 15 ist der Träger 5 befestigt.
Der Träger 5 kann erfindungsgemäß Kohlenstoff aufweisen oder
aus Kohlenstoff bestehen. Vorzugsweise ist er jedoch aus
Glaskohlenstoff erstellt. Auf diesen Träger 5 ist die Leucht
stoffschicht 6 aufgebracht, die beispielsweise aus mit Natri
um dotierten Cäsiumjodid (CsI:Na) oder mit Terbium dotierten
Gadoliniumoxisulfid (Gd₂O₂S:Tb) bestehen kann. Die Leucht
stoffschicht 6 ist von der Photokathode 7 abgedeckt.
Eine weitere Erhöhung des Signal/Rauschverhältnisses erhält
man, wenn, wie in Fig. 3 dargestellt, das Eingangsfenster
und der Substratträger für die Leuchtstoffschicht 6 gleich
zeitig den Träger 16 bilden. Dieser kann erfindungsgemäß aus
Glaskohlenstoff erstellt sein. Über die Schweißnaht 14 ist
der Träger 16 mit dem Vakuumgehäuse 2 verbunden. Auf die
Leuchtstoffschicht 6 ist wiederum die Photokathode 7 aufge
bracht.
Durch diesen erfindungsgemäßen Aufbau des Trägers 5 bzw. 16
aus Glaskohlenstoff ergibt sich eine geringere Schwächung des
Röntgenstrahlenbildes gegenüber den bisherigen Röntgenbild
verstärkern, so daß das Signal/Rausch-Verhältnis (S/N) auch
wegen der geringeren Dicke des Substrats erheblich besser
ist. Weiterhin sind durch die extrem glatte Oberfläche ideale
Bedingungen für ein gleichmäßiges, artefaktfreies Aufwachsen
der Leuchtstoff-Kristalle gegeben.
Claims (5)
1. Röntgenbildverstärker (1) mit einem Eingangsleuchtschirm
(5), der einen Träger (5, 16) aufweist, auf den eine Leucht
stoffschicht (7) als Röntgenbildwandler aufgebracht ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der
Träger (5, 16) aus einer Schicht mit glasartigem Kohlenstoff
besteht.
2. Röntgenbildverstärker (1) nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die
Leuchtstoffschicht (7) Cäsiumjodid (CsI) enthält.
3. Röntgenbildverstärker (1) nach Anspruch 1 , da
durch gekennzeichnet, daß die
Leuchtstoffschicht (7) Gadoliniumoxisulfid (Gd₂O₂S) enthält.
4. Röntgenbildverstärker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Vakuumgehäuse (2) mit einem Eintrittsfenster (3)
abgedeckt ist.
5. Röntgenbildverstärker (1) nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Vakuumgehäuse (2) von dem Träger (5, 16) abgedeckt ist.
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