DD139495A5 - Bildverstaerkerroehre - Google Patents

Description

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Bildverstärkerröhre Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Bildverstärkerröhre mit einem Kolben, bestehend aus einem Mantel, einem Metalleintrittsfenster und einem Austrittsfenster, in welchen Kolben ein elektronenoptisches System zur Darstellung aus einem Eintrittsdetektionsschirm heraustretender Elektronen an einem Ausgangsschirm aufgenommen ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Eine derartige Bildverstärkerröhre ist in Form einer Röntgenbildverstärkerröhre aus der DE-OS 25 13 894 bekannt. Die in dieser Offenlegungsschrift beschriebene Rohre ist für Beschädigungen anfällig, insbesondere auch bei Montagearbeiten durch die dabei verwendeten Werkzeuge und beim Anstoßen der Röhre an harte Gegenstände· Dadurch kann unter ungünstigen Bedingungen die Röhre implodieren. Diese Gefahr vergrößert sich mit dem Durchmesser des Eingangsschirms der Röhre und damit mit dem Volumen der Röhre, Eine schwerere Ausführung des Eingangsschirms ergibt einen niedrigeren Wirkungsgrad der Quantendetektion und damit einen Empfind' lichkeitsverlust und einen ungünstigeren Signal-Rausch-Abstand, Eine schwerere Ausführung des Mantels der

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Röhre ergibt schon bald eine sehr schwere und dadurch unhandliche.Röhre.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Bildverstärkerröhre zu schaffen, die unter Berücksichtigung der Länge der bisher üblichen Röhren einen relativ großen Eingangsschirm aufweist, Desweiteren soll die Bildverstärkerröhre stoßfest sein.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mechanisch stabile Bildverstärkerröhre zu schaffen, die nicht zu schwer und nicht zu unempfindlich ist* Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Bildverstärkerröhre der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Kolben mit mindestens zwei verstärkten Tragringen ausgerüstet ist, von denen einer nahe dem Eintrittsfenster liegt und damit vakuumdicht verbunden ist und der zweite sich nahe dem Austrittsfenster befindet* Es hat sich gezeigt, daß eine Röhre des vorliegenden Typs auch bei der Verwendung eines verhältnismäßig großen Eingangsschirms durch den, Aufbau mit den Tragringen sehr gut Beschädigungen des Eingangsschirms als auch Stöße am Eingangsschirm oder am Mantel aushält· Die Gefahr der Implosion der.Röhre bei derartigen Beschädigungen ist also unter Beibehaltung einer hohen Röntgentransmission des Eintrittsfensters stark verringerte .

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Der Bildverstärker ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Eintrittsfolie einen freien Durchmesser von ungefähr 36 cm und aus einem Material.mit einer solchen Dicke besteht, daß sich für die in der medizinischen Röntgendiagnostik verwandte Röntgenstrahlung eine Transparenz von mindestens 85 % ergibt·

In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Eintrittsfenster durch eine an der Außenseite konkave Metallfolie gebildet, hinter der ein Eingangsdejtektionsschirm auf ei-

nem in der Röhre angeordneter Metallträger mit einer für die einfallende Strahlung konvexen Einfallsfläche montiert ist· Der Rand der tellerförmigen Abdichtungsfolie ist dabei vorzugsweise über den Tragring vakuumdicht mit dem Mantel der Röhre verbunden. Ein zweiter Tragring befindet sich vorzugsweise in axialer Richtung der Röhre gesehen zwischen einer ersten Verjüngung der Röhrenwand und dem Austrittsfenster· Das Austrittsfenster besteht hier beispielsweise aus einer Paseroptikplatte mit einer an der Innenseite konkaven Eintritt sflache.

V/enigstens der nahe dem Eintrittsfenster liegende Trag- ring besteht aus Chromnickelstahl und ist mittels einer Punktschweißverbindung mit der aus Titan bestehenden Eingangsfolie verbunden.

In der Bildverstärkerröhre ist mindestens eine Elektrode aufgenommen, mit deren Hilfe ein im Durchmesser schwankendes Eingangsbild durch Ändern des daran angelegten Potentials auf dem gesamten Ausgangsschirm scharf abbildbar ist.

In Richtung der optischen Achse der Röhre, gemessen ist der Abstand zwischen dem Eingangsdetektionsschirm und

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dem Ausgangsschirm kleiner als das 1,5~fache des wirk samen Durchmessers des Eingangsdetektionsschirms»

Das Eingangsdetektionsmaterial ist direkt auf einem Eintrittsfenster angebracht und das Fenster ist aus Werkstoffen zusammengesetzt, die eine große Steifigkeit und eine hohe Transparenz für Röntgenstrahlung aufweisen, wie Aluminium, Titan, Kohlenstoffaserglas und pyroelektrischem Graphit*

Der Eingangsdetektionsschirm bildet eine wenigstens nahezu ebene Fläche»

Anhand der Zeichnung werden nachstehend einige bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung stellt äußerst schematisch im Schnitt eine Röntgenbildverstärkerröhre nach der Erfindung mit einem verhältnismäßig großen konkaven Eintrittsfenster dar«

Eine Röntgenbildverstärkerröhre gemäß der Zeichnung hat ein Eintrittsfenster in Form einer abdichtenden Metallfolie 2 und einen Eingangsdetektionsschirm 4 mit einem Eingangsieuchtschirm 6* Der Eingangsleuchtschirm 6 ist beispielsweise vom Typ gemäß der Beschreibung in der US-PS 3*825*763 beispielsweise mit GsI;Na als Leuchtstoff,. Vorzugsweise unter dem Zusatz einer Trennschicht ist an der Innenseite des Eingangsleuchtschirmes 6 eine Photokathode 7 angeordnet» Der Röhrenkolben umfaßt neben

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der Metallfolie 2 einen Mantel 8 und ein Austrittsfenster 10, das an^ der Innenseite mit einem für Elektronen empfindlichen Leuchtschirm 12 versehen und hier als ein faseroptisches Fenster mit einer konkaven Innenfläche ausgeführt ist» Der Mantel 8 ist mit einem ersten Tragring 14 versehen, mit dem sowohl die Metallfolie 2 als auch ein Mantelteil 16 verbunden sind. Mittels einer Verjüngung 18 ist der Mantelte.il .16 mit einem zweiten Tragring 20 verbunden. Zv/ischen dem Tragring 20 und dem Austrittsfenster 10 befindet sich ein durch isolierende Ringe 22 und 24 isolierter Mantelteil 26. Die Tragringe bestehen beispielsweise aus Fernico, Chromnickelstahl, Molybdän o. dgl. Werkstoffen mit einer verhältnismäßig großen Steifheit. Die Metallfolie 2 ist beispielsweise mittels einer Schweiß- oder Lötverbindung mit dem Tragring 14 verbunden und besteht beispielsweise aus Titanfolie mit einer für diese bevorzugte Ausführungsform geeigneten Dicke von etwa 0,25 bis 0,5 mm. Der Krümmungsradius der Metallfolie 2 beträgt dabei beispielsweise 0,5 bis 1,0 m. Im Tragring 14, dessen Querschnitt für eine Röhre mit einem Eintrittsfenster von mindestens 36 cm beispielsweise 1,0 χ 3,5 cm ist, befindet sich eine Dehnungsrille 28 zum Auffangen von Verformungen beim Schweißen ader Löten und Evakuieren der Röhre. Eine Führungsrille 30 dient als Führungsrille beim Anschweißen der Eingangsfolie und von Mantelteilen an dem Ring. Durch das Evakuieren der Röhre verformt sich der Tragring 14 einigermaßen, wodurch sich seine Außenfläche 31 zur mechanischen Längsachse der Röhre hin inwärts neigt. Mit Hilfe von Befestigungen 32 ist der Eingangsdetektionsschirm 4, gegebenenfalls elektrisch isolierend, am Tragring 14 aufge-

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hängt« Der Mantelte.il 16 ist hinter der Verjüngung 18 mit dem zweiten Tragring 20 verbunden,. Dieser zweite Tragring 20 ist, hier abgesehen vom reduzierten Durchmesser, im wesentlichen entsprechend dem ersten ausgeführt« An einer Innenseite 33 dieses Ringes ist ein Mantelteil 26 befestigt, der an einem anderen Ende das Austrittsfenster 10 trägt. Der Tragring 20 dient als Träger für einen Teil des elektronenoptischen Systems der Röhre« Eine Elektrode 34 dieses Systems ist direkt, gegebenenfalls über eine elektrisch isolierende Buchse 42, mit dem Tragring 20 verbunden« Der Tragring 20 ist vorzugsweise ebenfalls mit einer Dehnungsrille 28 und einer Führungsrille 30 versehen«

Ein elektronenoptisches System, von dem hier schematisch neben der Photokathode 7» vorzugsweise mit einem Zylinder 36, die Elektrode 34, eine Zwischenelektrode 38 und eine Anode 40 angegeben sind, bildet aus der Photο~ kathode heraustretende Elektronen auf dem Leuchtschirm 12 des Austrittsfensters 10 ab. Durch die Variation des Potentials, insbesondere der Zwischenelektrode 38» ka,nn so eine in der US-PS 3*303*345 beschriebene Zoom-Wirkung verwirklicht v/erden, wobei ein Eingangsbild hier von maximal ungefähr 36 cm oder darunter am Leuchtschirm scharf abgebildet wird« Durch geeignete Wahl der unterschiedlichen Potentiale, der Form und der Krümmung der Photokathode und des Leuchtschirms 12 und der Form und des gegenseitigen Abstandes zwischen den Elektroden kann dafür gesorgt werden, daß für mehrere Abmessungen eines Eingangsbildes, beispielsweise 18; 25 und 36 cm, stets eine optimal fokussierte Abbildung am vollständig ausgenutzten Leuchtschirm 12 erhalten wird«, Durch den Auf-

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bau des elektronenoptischen Systems ist ebenfalls erreicht worden, daß die axiale Gesamtabmessung der Röhre einen Austausch eines damit ausgerüsteten bildformenden Systems in üblichen Röntgenuntersuchungsanordnungen gewährt· Hierdurch können mit verhältnismäßig geringen Anpassungen auch 36 cm-Röhren nach der Erfindung in Systeme eingebaut werden, in denen jetzt eine 23 cm-Röhre benutzt wird· Die vakuumtragende Metallfolie 2 ist in einer bevorzugten Ausführungsform mit Hilfe einer Punktschweißverbindung mit dem Tragring 14 verbunden. Durch Versuche wurde gefunden, daß eine derartige Schweißnaht gut vakuumdicht ist, auch wenn dabei beispielsweise Chromnickelstahl des Rings direkt mit dem Titan der Folie verbunden ist·

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Tragring nahe dem Eintrittsfenster durch eine örtliche Verstärkung des Mantels der Röhre gebildet. Hierdurch braucht nur das Eintrittsfenster am Tragring befestigt zu werden und kann möglicherweise ein allmählicher Übergang zwischen dem Tragring und dem Mantel verwirklicht werden.

Der nahe dem Austrittsfenster liegende Tragring kann ebenfalls eine Einheit mit dem Mantel bilden, aber auch in eine Röhre mit einem erwähnten ersten Tragring kann es vorteilhaft sein, den zweiten Tragring dennoch als gesonderten Ring auszuführen und ihn dabei als Tragring und Referenz für unterschiedliche Elektroden des elektronenoptischen Systems zu verwenden. In Bildversiä rkern nach der Erfindung mit einem aus stellenweise verstärktem

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Mante!material, beispielsweise Aluminium, gebildeten ersten Tragring, insb_e geeignet für Röhren mit klei~ neren Eintrittsfenstern ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein für einfallende Strahlung konvexes Eintrittsfenster verwendet, Uach der Evakuierung erfährt der Tragring dabei eine auswärts gerichtete Druckkraft» Auf entsprechende Weise kann auch der zweite Tragring aus stellenweise verstärktem Mantelmaterial gebildet sein»

In einer v/eiteren bevorzugten Ausführungsform sind das Strahlungsdetektionsmaterial und die Photokathode direkt auf dein Eintrittsfenster der Röhre angebracht, wo~ durch unter vorteilhaften Umständen die Gesamtdicke des von der Bildstrahlung zu durchquerenden Materials reduziert werden kann* Sowohl für die Röhre mit einem konvexen Eingangsschirm, sei es vorzugsweise bei einem geringen Durchmesser des Eingangsschirms, als auch für die Röhre mit einem zusätzlichen Tragschirm für das Detektionsmaterial kann der Detektionsschirm wenigstens nahezu flach ausgeführt sein« Als Penstermaterial kann auch Kohlenstoffaserfolie oder pyrolytisches Graphit benutzt werden, welche Werkstoffe wegen ihrer verhältnismäßig großen Steifigkeit bekannt sind«.

Claims (10)

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1· Bildverstärkerröhre mit einem Kolben aus einem Mantel, einem Metalleintrittsfenster und einem Austrittsfenster, wobei in dem Kolben ein elektronenoptisches System zur Abbildung aus einem Eintrittsdetektionsschirm austretenden Elektronen auf einem Ausgangsschirm enthalten ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Kolben mit mindestens zwei verstärkten Tragringen (14; 20) ausgerüstet ist, von denen einer (14) nahe dem Eintrittsfenster (2) liegt und damit vakuumdicht verbunden ist und der zweite (20) sich nahe dem Austrittsfenster (10) befindet.

2· Bildverstärker nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Eintrittsfolie einen freien Durchmesser von ungefähr 36 cm und aus einem Material mit einer solchen Dicke besteht, daß sich für die in der medizinischen Röntgendiagnostik verwandte Röntgenstrahlung eine Transparenz von mindestens 85 % ergibt.

3· Bildverstärkerröhre nach einem der Punkte 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß. das Eintrittsfenster aus einer Metallfolie (2) mit einer konkaven Eingangsfläche besteht und der Eingangsdetektionsschirm (4) auf einem in der Röhre angeordneten Metallträger (32) mit einer für die einfallende Strahlung konvexen Einfallsfläche angebracht ist.

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4. Bildverstärker nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens einer der Tragringe durch eine örtliche Verstärkung des Mantels der Röhre gebildet wird»

5» Bildverstärkerröhre nach einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens der nahe dem Eintrittsfenster liegende Tragring (14) aus Chromnickelstahl besteht und mittels einer Punktschweißverbindung mit der aus Titan bestehenden Eingangsfolie (2) verbunden ist»

6„ Bildverstärkerröhre nach einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß das Austrittsfenster (10) eine konkave Innenfläche besitzt.

7, Bildverstärkerröhre nach einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß darin mindestens • eine Elektrode (38) aufgenommen ist, mit deren Hilfe ein im Durchmesser schwankendes Eingangsbild durch Ändern des daran angelegten Potentials auf dem gesamten Ausgangsschirm scharf abbildbar ist«

8* Bildverstärkerröhre nach einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß - in Richtung der optischen Achse der Röhre gemessen - der Abstand zwischen dem Eingangsdetektionsschirm (4) und dem Ausgangsschirm (10) kleiner als das 1.,5~fache des wirksamen Durchmessers des Eingangsdetektionsschirms ist.

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9# Bildverstärkerröhre nach einem der Punkte 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Eingangsdetektionsmaterial direkt auf einem Eintrittsfenster angebracht ist und das Fenster aus Werkstoffen zusammengesetzt ist, die eine große Steifigkeit und eine hohe Transparenz für Röntgenstrahlung aufweisen, wie Aluminium, Titan, Kohlenstoffaserglas und pyroelektrischem Graphit.

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Erfindungsanspruch

10· Bildverstärkerröhre nach einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß der Eingangsdetektionsschirm (4) eine wenigstens nahzu ebene Fläche bildet.

Hierzu vLSeitei Zeichnungen