DE4342219C2

DE4342219C2 - Röntgenbildverstärker

Info

Publication number: DE4342219C2
Application number: DE19934342219
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl Phys Dr Diepers
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1993-12-10
Filing date: 1993-12-10
Publication date: 1996-02-22
Anticipated expiration: 2013-12-11
Also published as: DE4342219A1; FR2713824B1; JPH07209495A; FR2713824A1

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

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.