DE1489118B2 - Festkoerper bildverstaerker - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Festkörper- Fluoreszenzstrahlung erneut auf sie einwirkt. De:

Bildverstärker mit einer an einer flächenhaften durch- Bildverstärker ist somit sowohl für Strahlung, dk

sichtigen Elektrode anliegenden elektrolumineszie- die photoleitende Schicht unmittelbar beeinflußt, al:

renden Schicht und einer mit Vorsprüngen und auch für Strahlung, die die fluoreszierende Schich

Zwischenräumen ausgebildeten Zwischenschicht, die 5 zum Leuchten bringt, empfindlich, und es kann ihm

auf ihren Vorsprüngen eine Gitterelektrode trägt und eine spektral breite Eingangsempfindlichkeit gegeber

deren einstrahlungsseitige Oberfläche einschließlich werden.

der Gitterelektrode und der Zwischenräume vollstän- Die durch die Fluoreszenzschicht hindurch-

dig mit einer photoleitenden Schicht bedeckt ist. gehenden Vertiefungen, an deren Oberfläche die

Es sind Bildverstärker oder Bildschirme bekannt io photoleitende Schicht als Strompfad zwischen de* (USA.-Patentschrift 2 975 294), deren photoleitender strahlungseingangsseitigen Elektrode und der elektro-Körper direkt auf die sichtbar zu machende Strah- lumineszierenden Schicht hegt, sind vorteilhaft al; lung, beispielsweise Röntgenstrahlung, anspricht. Nuten oder Poren ausgebildet; Vertiefungen dieser Hierbei ist insbesondere auch ein Bildverstärker der Form sind leicht in der nötigen Feinheit herzustellen eingangs genannten Art bekannt (schweizerische 15 die zur Erzielung einer ausreichenden Feinkörnig-Patentschrift 356 850), bei dem durch die Verlange- keit des Bilds notwendig ist. Eine mechanische Berung des Strompfades in der photoleitenden Schicht arbeitung der photoleitenden Schicht ist nicht erforder Einfluß ihrer Widerstandsänderungen besser aus- derlich; hierdurch wird die wegen der Brüchigkeii genutzt wird. Photoleitende Körper absorbieren je- der photoleitenden Materialien bestehende Gefahr doch im allgemeinen Strahlungen von hoher Durch- 20 von kleinen Schichtschäden vermieden, dringungsfähigkeit nur schlecht, so daß solche be- Die photoleitende Schicht und die Fluoreszenzkannten Bildschirme nur einen kleinen Teil der Ein- schicht bestehen aus verschiedenen Werkstoffen, wostrahlung ausnutzen. durch der Schirm mit einer hohen Dunkelimpedanz

Es sind auch Bildverstärker bekannt (deutsche ausgebildet werden kann. Die photoleitende Schicht. Patentschrift 1 033 812), bei denen diese Schwierig- 25 die etwa zu 8O°/o aus photoleitendem Pulver besteht, keit dadurch umgangen ist, daß die Einstrahlung von kann an sich nur mit einer verhältnismäßig hoher einer Fluoreszenzschicht aufgefangen wird, die mit Dielektrizitätskonstante hergestellt werden, die irr ihrer dabei entstehenden Ausgangsstrahlung die allgemeinen höher als 10 ist. Bei der erfindungsgephotoleitenden Körper erregt. Der Bildschirm dieses mäßen Ausbildung trägt diese hohe Dielektrizitätsbekannten Bildverstärkers zur Sichtbarmachung von 30 konstante jedoch kaum zu einer Erhöhung der Ka-Röntgenstrahlen weist zwischen zwei strahlungs- pazität des Schirms bei, da die Kapazität im wesentdurchlässigen Schichtelektroden Strahlungseingangs- liehen von den dielektrischen Eigenschaften der seitig die Fluoreszenzschicht und Strahlungsausgangs- Fluoreszenzschicht bestimmt wird, deren Dielektriziseitig die elektrolumineszierende Schicht auf. Die tätskonstante durch entsprechende Bemessung des Fluoreszenzschicht weist zahlreiche zylinderförmige 35 Volumenanteils an fluoreszierenden Partikeln klein Löcher auf, die sie ihrer ganzen Dicke nach durch- gehalten werden kann. Eine niedrige Schirmkapazisetzen und in denen sich der photoleitende Körper tat führt zu einem niedrigen Leerlaufstrom und trägt befindet, der somit die strahlungseingangsseitige damit zu einer niedrigen Leuchtdichte der Ausgangs-Elektrode mit der elektrolumineszierenden Schicht strahlung an Stellen fehlender Eingangsstrahlung bei. verbindet. Diese bekannte Vorrichtung hat den Nach- 40 Auch hinsichtlich des ohmschen Widerstandes führt teil, daß bei der Herstellung auf überaus genaue die erfindungsgemäße Ausbildung zu einem guten Maßhaltigkeit des Schichtenschirms und einwand- Schwarz-Weiß-Verhältnis, da die Fluoreszenzpartifreie Kontaktberührung der Elektrode mit jedem kein in der Fluoreszenzschicht mit einem sehr hohen Element des photoleitenden Körpers geachtet wer- spezifischen Widerstand gewählt werden können, den muß, so daß die Herstellung des Bildschirms 45 während die photoleitenden Materialien demgegenverhältnismäßig teuer ist. über einen niedrigeren Dunkelwiderstand aufweisen.

Eine Anpassung an Strahlen hoher Durchdrin- Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der

gungsfähigkeit unter Vermeidung dieses Nachteils Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei-

des bekannten Bildverstärkers wird gemäß der Er- bung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispiels-

findung dadurch erzielt, daß zum Sichtbarmachen 50 weise veranschaulicht, und zwar zeigt

des Bildes einer unsichtbaren Strahlung von hoher F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Bildver-

Durchdringungsfähigkeit die mit Vorsprüngen und stärker gemäß der Erfindung und

Zwischenräumen ausgebildete Zwischenschicht aus F i g. 2 eine perspektivische Ansicht einer weiteren

einem Stoff besteht, der bei Anregung durch die ein- Ausführungsform der Erfindung, deren Innenaufbau

fallende unsichtbare Strahlung eine Fluoreszenzstrah- 55 teilweise freigelegt ist.

lung emittiert, für die die photoleitende Schicht emp- Ein Bildverstärker gemäß Fig. 1 weist eine licht-

findlich ist. Durch diese erfindungsgemäße Ausbil- durchlässige Trägerplatte 1 auf, die z. B. aus blei-

dung ergibt sich ein einwandfreier Kontakt von haltigem Glas, das die eingestrahlten Röntgenstrah-

selbst, da die photoleitende Schicht im Verlauf der len absorbiert, bestehen kann. Weiterhin umfaßt der

Herstellung des Films erst nach der Anbringung der 60 Bildverstärker eine transparente Elektrode 2 aus

gitterartigen Elektrode aufgebracht wird und diese in einem Metalloxydfilm, z. B. Zinnoxyd, der auf die

sich einbettet. Das Aufbringen dieser Schicht erfor- Trägerplatte 1 aufgesprüht ist, sowie eine elektro-

dert keine überdurchschnittliche Sorgfalt. lumineszierende Schicht 3 aus beispielsweise

Die erfindungsgemäße Lösung vermeidet dabei ZnS: Cu, Al-Pulver, das mit einem Bindemittel,

obendrein jeden toten Werkstoff und ergibt eine be- 65 ζ. B. Epoxyharz, vermischt ist und eine Dicke von

sonders gute Ausnutzung der Strahlung, die zuerst ungefähr 40 μηι aufweist; das ZnS: Cu, Al lumines-

unmittelbar auf die photoleitende Schicht einwirkt ziert als Reaktion auf die Änderung des elektrischen

und, soweit sie diese durchdrungen hat, in Form der Feldes grün. An die Schicht 3 schließt sich eine iso-

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lierende oder halbleitende opake Schicht 41 aus einem Klebemittel, wie Epoxyharz, Polystyrolharz schwarzer Farbe od. dgl. mit einer Dicke von etwa usw., vermischt ist, bestehen. Die Schicht 50 muß 5 bis 10 μπα an, die dazu dient, die elektrolumines- dick genug sein, um eine hohe Impedanz im Verzierende Schicht 3 gegenüber einer photoleitenden gleich zu derjenigen der Schicht 3 zu ergeben, so Schicht 7 optisch zu isolieren, wie nachstehend be- 5 daß deren Ausgangsstrahlung auf einen sehr niedrischrieben ist. Auf der Schicht 41 liegt eine Schicht gen Wert absenkbar ist und sich ein günstiges 42, die eine Stromdiffusionsschicht ist und dazu Schwarz-Weiß-Verhältnis (Kontrastverhältnis) des dient, die mechanische Bearbeitung von nutenförmi- Ausgangsbildes L einstellt.

gen Vertiefungen 52 einer im folgenden beschriebe- So kann beispielsweise die Schicht 50 eine Dicke nen Fluoreszenzschicht 50 zu erleichtern und auch io von rund 300 bis 400 μπι aufweisen; auf ihre eine die Diffusion des Photostroms zwecks Vermeidung Seite wird ein leitendes Klebemittel in einer Dicke eines Streifigwerdens des Ausgangsbildes L zu be- von rund 20 bis 40 μπι aufgebracht. Anschließend wirken. Diese Schicht 42 ist aus einem pulverförmi- werden V-förmige Nuten unter einem Teilungsgen nichtlinearen Widerstandsmaterial, wie z.B. abstand von rund 600 μπι eingeschnitten,so daßVer-Cds: Cl, gefertigt, das mit einem Bindemittel, wie 15 tiefungen 52 entstehen. Bei einem derartigen Aufbau z. B. Epoxyharz, vermischt ist und eine Dicke von ist der Raumfaktor der Elektroden 6 niedriger als 1; rund 100 bis 300 μΐη aufweist. die Schicht 50 hat auf Grund der Vertiefungen 52

Die Fluoreszenzschicht 50, die bei Strahlungs- eine hohe Impedanz. Nach einer solchen Fertigung

erregung aufleuchtet, ist mit den Vertiefungen 52 in der Fluoreszenzschicht 50 und der Elektroden 6 wird

Form V-förmiger paralleler Nuten versehen; an den 20 die photoleitende Schicht 7 aufgesprüht.

Oberseiten der verbleibenden Stege sind durch Me- Die Elektroden 6 sind mit einem Leiter 8 parallel

tallauf dampfung, Silberhaftfarbe od. dgl. Elektro- geschaltet, während die transparente Elektrode 2 mit

den 6 angeordnet. Die photoleitende Schicht 7 über- einem Leiter 10 verbunden ist. Die Leiter 8 und 10

deckt die Fluoreszenzschicht 50 auf der Fläche 51 sind über eine Wechselstromquelle 9 verbunden,

und steht gleichzeitig in elektrischem Kontakt mit 25 Fällt ein Röntgenstrahlenbild X gemäß den dar-

den Elektroden 6. gestellten Pfeilen auf den Verstärker, dann nimmt

In der dargestellten Ausführungsform kann die der Widerstand der photoleitenden Schicht 7 durch

dünne, photoleitende Schicht 7 durch Vakuumauf- die Röntgenstrahlenerregung ab. Da die Röntgen-

dampfung oder durch Aufsprühen eines Gemisches strahlen ein hohes Durchdringungsvermögen be-

aus einem photoleitenden Pulver und einem Binde- 30 sitzen, dringen sie durch die Schicht 7 und durch die

mittel, wie Epoxyharz, hergestellt sein, das mit einem Seiten 51 und die Elektroden 6 hindurch und erregen

Lösungsmittel, wie Diacetonalkohol, verdünnt ist. die Schicht 50, die ihrerseits Orangelicht L₀ aus-

Es sei angenommen, daß die photoleitende strahlt. Das Licht L₀ erregt die die Seiten 51 überSchicht? aus einem photoleitenden Material der deckende photoleitende Schicht 7. Da die Schicht 7 durch Cu, Cl aktivierten CdS-Serie besteht. Diese 35 eine niedrige Durchlässigkeit für Licht besitzt und . Materialien sind selbst für Röntgenstrahlen empfind- die Schicht 50 sich als eine Art Lichtintegrant verlieh und haben auch eine hohe lichtelektrische Emp- hält, werden die in der Schicht 50 erzeugten optifindlichkeit gegenüber einer Erregung durch optische sehen Strahlen mit Ausnahme derjenigen in der Strahlung, insbesondere bei einer Wellenlänge im Schicht 50 selbst absorbierten von der Schicht 7 völ-Bereich von 500 bis 900 nm. Die Fluoreszenzschicht 40 Hg absorbiert. Der Strom fließt von den Elektroden 6 50 wandelt Röntgenstrahlen in optische Strahlen um an den Seiten 51 entlang, diffundiert durch die und erregt die photoleitende Schicht 7, die dabei Schicht 42 und bringt die Schicht 3 zum Aufleuchten, ihre Impedanz verändert. Folglich sollte die spek- Das Röntgenstrahlenbild X ist auf diese Weise in ein trale Verteilung der Ausgangsstrahlung der Fluor- sichtbares Bild L umgewandelt und verstärkt worden, eszenzschicht 50 diejenige der Lichtempfindlichkeit 45 In der Ausführungsform gemäß F i g. 1 weisen die der photoleitenden Schicht 7 zumindest teilweise Vertiefungen 52 die Ausbildung von parallelen, unter überlappen. Liegt also die spektrale Lichtempfind- dem gleichen Abstand angeordneten Nuten auf, lichkeitsverteilung im Bereich von 500 bis 900 nm, können jedoch auch in einer anderen Form ausgebildann sollte die optische Strahlung der Schicht 50 zu- det sein, wie z. B. als konzentrische Kreise oder Spimindest teilweise im Spektralbereich von 500 bis 50 ralen, und brauchen nicht unbedingt einen V-förmi-900 nm liegen. Im Idealfall liegen die Charakteristi- gen, sondern können ebensogut einen kreisrunden ken der Spektralenergieverteilung im Bereich der- oder rechtwinkligen Querschnitt aufweisen,
jenigen der Spektrallichtempfindlichkeitsverteilung, Weiterhin liegt gemäß Fig. 1 die photoleitende und der maximale Integralwert wird erzielt, wenn Schicht 7 über den Seiten 51 und überdeckt diesen, das Produkt des jeweiligen Empfindlichkeitswertes 55 jedoch können Röntgenstrahlen, y-Strahlen oder (verteilter Wert) für jede Wellenlänge über den WeI- andere Strahlungen von hohem Durchdringungsverlenlängen integriert worden ist. mögen die Schicht 7 auch dann durchsetzen, wenn

Bei den photoleitenden Materialien der CdS-CuCl- sie recht stark ist; die Vertiefungen 52 können desSerie erfüllt ein röntgenstrahlenlumineszierender halb auch vom photoleitenden Material ausgefüllt Phosphor (Cd, Zn)S (feste Lösung aus CdS und 60 sein. Obgleich nach Fig. 1 die photoleitende ZnS), der mit Ag aktiviert ist, die vorstehende Be- Schicht 7 die Elektroden 6 überdeckt, ist dies nicht dingung. Wenn beispielsweise die Schicht 7 durch erforderlich; die einzige Vorbedingung ist, daß sie Aufsprühen einer Suspension von pulverförmigem elektrisch mit den Elektroden 6 verbunden ist. Die CdS: CuCl, das hochempfindlich gegen Orangelicht Elektroden 6 können also über die Schicht 7 hinaus ist, in einem Bindemittel, wie Epoxyharz usw., ge- 65 vorstehen.

bildet ist, dann kann die Schicht 50 aus einem Pulver In F i g. 2 ist eine weitere Ausführungsform der

des röntgenstrahlenlumineszierenden, orangefarben Erfindung dargestellt, bei der die Vertiefungen in

aufleuchtenden Phosphors (Cd, Zn)S: Ag, das mit Form von Poren ausgebildet sind. In dieser Figur

sind die der Fig. 1 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Hierbei bestehen die Vertiefungen aus regelmäßig verteilten konischen Poren, deren Spitzen in die Stromdiffusionsschicht 42 reichen. Die photoleitende Schicht 7 füllt die konischen Poren aus, überdeckt ihre Seiten 51 und überdeckt auch die Gitterelektrode 6.

Die Form der Poren braucht nicht konisch zu sein, sondern kann auch zylindrisch, prismatisch, halbkugelförmig od. dgl. ausgebildet sein.

In beiden Fällen erstrecken sich die nutenförmigen oder konischen Vertiefungen bis in die Stromdiffusionsschicht 42; dies ist für eine wirksame Ausnutzung des Impedanzwechsels in der photoleitenden Schicht 7 wünschenswert und auch, um durch die Diffusion des Photostroms ein Streifig- oder Fleckigwerden des Ausgangsbildes zu verhindern. Die Vertiefungen können aber notfalls auch nur bis zu den mittleren Teilen der Fluoreszenzschicht 50 oder zu deren Berührungsebene mit der Schicht 42 reichen. Auch kann die Stromdiffusionsschicht 42 notfalls weggelassen werden.

Vorteilhaft sind die Elektroden 6 für die einfallende Strahlung durchlässig, jedoch ist die Erfindung auch mit undurchlässigen Elektroden ausführbar. In diesem Fall wird nur die durch die photoleitende Schicht 7 hindurchtretende Eingangsstrahlung ausgenutzt.

Die photoleitende Schicht 7 kann eine gesinterte Schicht sein, wenn Emailglas oder ein anderes Klebemittel, das gegenüber hohen Temperaturen beständig ist, in der Fluoreszenzschicht verwendet ist.

Auch die Fluoreszenzschicht kann durch Sintern hergestellt werden. Weiterhin kann, falls die z. B. aufgedampfte elektrolumineszierende Schicht durch Gleichstrom zum Leuchten gebracht wird, diese an eine Gleichstromquelle angeschlossen werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Festkörper-Bildverstärker mit einer an einer flächenhaften durchsichtigen Elektrode anliegenden elektrolumineszierenden Schicht und einer mit Vorsprüngen und Zwischenräumen ausgebildeten Zwischenschicht, die auf ihren Vorsprüngen eine Gitterelektrode trägt und deren einstrahlungsseitige Oberfläche einschließlich der Gitterelektrode und der Zwischenräume vollständig mit einer photoleitenden Schicht bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Sichtbarmachen des Bildes einer unsichtbaren Strahlung von hoher Durchdringungsfähigkeit die mit Vorsprüngen und Zwischenräumen (52) ausgebildete Zwischenschicht (50) aus einem Stoff besteht, der bei Anregung durch die einfallende unsichtbare Strahlung eine Fluoreszenzstrahlung emittiert, für die die photoleitende Schicht' (7) empfindlich ist.

2. Bildverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehenden Vertiefungen in der Fluoreszenzschicht als Nuten ausgebildet sind.

3. Bildverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehenden Vertiefungen in der Fluoreszenzschicht als Poren ausgebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen