DE69201183T2 - Röntgenbildverstärkerröhre. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Bildverstärkerröhre des Röntgentyps, insbesondere Mittel zur Verbesserung der Bildauflösung dieser Röhre und ein Herstellungsverfahren.
• Bildverstärkerröhren sind Vakuumröhren mit einem im Vorderteil der Röhre gelegenen Eingangsschirm, einem elektronischen Optiksystem sowie einem Schirm zur Beobachtung des sichtbaren Bildes, der im hinteren Teil der Röhre an der Seite eines Ausgangsfensters gelegen ist.
• Bei Röntgenbildverstärkerröhren oder, abgekürzt "IIR"-Röhren weist der Eingangsschirm ferner einen Szintillatorschirm auf, der die einfallenden Röntgenphotonen in sichtbare Photonen umwandelt.
• Fig. 1 zeigt schematisch eine solche Bildverstärkerröhre des Röntgentyps.
• Die IIR-Röhre 1 weist eine Umhüllung 2 aus Glas auf, deren eines Ende im Vorderteil der Röhre einen Eingangsschirm 9 aufweist. Dieses Ende ist durch ein Eingangsfenster 3 verschlossen, das einer Röntgenphotonenstrahlung ausgesetzt ist.
• Das zweite Ende der den hinteren Teil der Röhre bildenden Umhüllung ist durch ein gegenüber Licht transparentes Ausgangsfenster 4 verschlossen.
• Die Röntgenstrahlen werden durch einen Szintillatorschirm 5 in Lichtstrahlen umgewandelt. Die Lichtstrahlen regen eine Photokathode 6 an, die in Reaktion darauf Elektronen erzeugt.
• Die von der Photokathode 6 erzeugten Elektronen werden mit Hilfe verschiedener Elektroden 7 sowie einer Anode 8 zum Ausgangsfenster 4 beschleunigt, die entlang einer Längsachse 13 der Röhre angeordnet sind und das elektronische Optiksystem bilden.
• Das Ausgangsfenster 4 ist durch ein transparentes Teil aus Glas gebildet, das bei dem dargestellten Beispiel einen kathodolumineszenten Schirm oder einen Ausgangsschirm 10 trägt, der beispielsweise aus Leuchstoffen hergestellt ist.
• Durch den Aufprall der Elektronen auf dem kathodolumineszenten Schirm oder den Ausgangsschirm 10 wird es möglich, ein (in der Leuchtdichte verstärktes) Bild wiederherzustellen, das zunächst an der Oberfläche der Photokathode 6 gebildet wurde.
• Das durch den Ausgangsschirm 10 angezeigte Bild ist über das Glasteil sichtbar, das das Ausgangsfenster 4 bildet. Allgemein sind (nicht dargestellte) optische Sensoreinrichtungen außerhalb der Röhre in der Nähe des Ausgangsfensters 4 angeordnet, um über dieses Fenster das Bild zu erfassen und es beobachtbar zu machen.
• Bei neueren Ausführungen weist der Eingangsschirm 9 ein von dem Szintillator 5 überdecktes Aluminiumsubstrat auf, wobei der Szintillator seinerseits von einer beispielsweise aus Indiumoxid bestehenden elektrisch leitenden und transparenten Schicht 11 überdeckt ist. Die Photokathode ist auf dieer transparenten Schicht 11 aufgebracht.
• Die Röntgenstrahlen treffen auf den Eingangsschirm an der Seite des Aluminiumsubstrats, durchqueren das Substrat und erreichen dann das den Szintillator bildende Material.
• Die von dem Szintillator erzeugten Lichtphotonen werden in etwa in alle Richtungen emittiert. Allerdings wählt man zur Verbesserung der Auflösung der Röhre allgemein eine Substanz wie Cäsiumiodid (csI) als Szintillatormaterial, die die Eigenschaft besitzt, in Form von Kristallen zu wachsen, die senkrecht zu der Fläche liegen, auf die sie aufgebracht werden. Die so aufgebrachten nadelförmigen Kristalle neigen dazu, das Licht senkrecht zur Oberfläche zu leiten, was für eine gute Bildauflösung günstig ist.
• Die am 22. Juli 1988 eingereichte Patentanmeldung FR-A-2 634 562 beschreibt, wie diese Auflösung verbessert werden kann, indem der mittlere Querschnitt der nadelförmigen Kristalle des Szintillators dank dem Oberflächenzustand der Schicht reduziert wird, auf der man den Szintillator aufwachsen läßt.
• Die Bildauflösung kann auch dadurch verschlechtert werden, daß in dem Szintillator erzeugte Lichtphotonen wieder zu der Seite zurücklaufen, wo die Röntgenstrahlen ankommen. Diese Photonen treffen auf das Aluminiumsubstrat mit einem Einfallswinkel auf, der zufällig ist. Sie werden von dem Aluminiumsubstrat nach vorne, also zur Photokathode reflektiert, aber diese Photonen beschreiben eine solche Bahn, daß schließlich ein Auflösungsverlust herauskommt: bei ein und demselben Einfallswinkel von Röntgenphotonen kann man damit zur Erzeugung von Elektroden in der Photokathode an verschiedenen Punkten gelangen.
• Fig. 2 zeigt den Eingangsschirm 9 im einzelnen und veranschaulicht diesen Auslösungsverlust; dort sind nebeneinander die verschiedenen Bahnen gezeigt, die zwei Lichtphotonen PL1, PL2 beschreiben, die aus dein Aufprall eines Röntgenphotons auf dem Szintillator 5 entstehen, wodurch Elektronen an verschiedenen Punkten der Photokathode gebildet werden. Das Eingangsfenster 3, durch das die Röntgenstrahlen ankommen, bildet das Aluminiumsubstrat, das den Szintillator 5 aus Cäsiumiodid trägt, dessen zu der Oberfläche senkrechte Kristalle 5a dazu neigen, die Lichtphotonen zu kanalisieren; die transparente leitende Subschicht mit der Bezugsziffer 11 ist zwischen dem Szintillator 5 und der Photokathode 6 angeordnet.
• Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel wird das Lichtphoton PL2 nach hinten, d.h. zu dem Substrat 3, mit einem solchen Einfallswinkel emittiert, daß es von dem Substrat zur Photokathode 6 reflektiert wird, wobei es in dem Szintillator 5 einen anderen nadelförmigen Kristall als Weg nimmt als denjenigen, in dem es erzeugt wurde, womit der Auflösungsverlust veranschaulicht wird.
• Das Dokument Patent Abstracts of Japan, Vol. 6, Nr. 528, JP-A-56165251 zeigt einen Eingangsschirm für eine Bildverstärkerröhre nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 mit einem Substrat, das einen Szintillator und zwischen dein Substrat und dem Szintillator eine mit einer absorbierenden Substanz überdeckte Aluminiumoxidschicht trägt. Die Poren der Aluminiumoxidschicht werden verstopft, ehe sie mit der absorbierenden Substanz überdeckt wird.
• Die vorliegende Erfindung schlägt auch eine Verbesserung der Bildauflösung vor, indem die Menge der Lichtphotonen reduziert wird, die von dem Aluminiumsubstrat reflektiert werden, nachdem sie nach hinten emittiert worden sind.
• Die Erfindung zeigt zu diesem Zweck, wie zwischen das Aluminiumsubstrat und den Szintillator ein Schirm eingefügt wird, der wenigstens teilweise das in dem Szintillator erzeugte Licht absorbiert, wobei dieser Schirm aus getöntem porösen Aluminiumoxid besteht.
• Nach der in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung ist die Herstellung einer Röntgenbildverstärkerröhre vorgeschlagen, bei der der Eingangsschirm zwischen dem Szintillator und diesen Szintillator tragenden Substrat eine poröse Aluininiumoxidschicht aufweist, die durch eine bei der durch den Szintillator emittierten Wellenlänge absorbierende Substanz derart getönt ist, daß von dem Szintillator in Richtung des Substrats emittierte Lichtphotonen wenigstens teilweise in dieser getönten porösen Aluminiumoxidschicht absorbiert werden.
• Durch die Absorption wenigstens eines Teils der nach hinten emittierten Lichtphotonen wird der Anteil dieser Photonen reduziert, die nach der Reflexion durch das Substrat an Punkten auf die Photokathode treffen, die sehr verschieden von denjenigen Lichtphotonen sind, die nach vorne emittiert und von gleichen Röntgenphotonen erzeugt werden.
• Der Ausdruck "durch eine bei der von dem Szintillator emittierten Wellenlänge absorbierende Substanz getönt" soll eine Substanz definieren, die in der Lage ist, das Aluminiuinoxid, das sie enthält oder mit ihr impragniert ist, abzudunkeln, d.h. seine Durchlässigkeit zu vermindern, zumindest bei der von dem Szintillator emittierten Wellenlänge. Folglich gilt der Ausdrück "getönt" auch für eine neutrale oder graue Tönung, die in der Lage ist, einen weiteren Wellenlängenbereich zu absorbieren.
• Beim häufigsten Fall, nämlich wenn das Substrat aus Aluminium und der Szintillator aus Cäsiumiodid besteht, weist die getönte Aluminiumoxidschicht ferner den wichtigen Vorteil auf, daß sie die Haftfähigkeit des Szintillators an dem Aluminiumsubstrat fördert.
• Ferner liegt der Vorteil einer solchen Lösung darin, daß sie mit der Querschnittsreduzierung der nadelförmigen Kristalle des Szintillators kompatibel ist.
• Die getönte Aluminiumoxidschicht kann durch eine Anodisation des Substrats hergestellt werden; die Anodisation des Substrats kann durch eine Methode erreicht werden, die dazu geeignet ist, die Aluminiumschicht porös zu machen, und auf die Anodisation folgt ein Schritt des Füllens der Poren mit einer bei der durch den Szintillator emittierten Wellenlänge absorbierenden Substanz.
• Diese absorbierende Substanz kann an den Innenwänden der Poren durch die Methode eines Tauchbads in einer Lösung aufgebracht werden, die dazu geeignet ist, die zur Absorption des von dem Szintillator erzeugten Lichts angemessene Färbung zu liefern.
• Der der Aluminiumoxidschicht verliehene Absorptionskoeffizient kann beispielsweise durch die Konzentration des gefärbten Produkts in Lösung und/oder den Porositätsgrad der Aluminiumoxidschicht gesteuert werden.
• Dieser Schwankung des Absorptionskoeffizienten kann ferner ein Gesetz verliehen werden, das beispielsweise zur Korrektur der Leuchtkraftkurve der IIR-Röhre geeignet ist, indem der Absorptionskoeffizient der getönten Aluminiumoxidschicht zwischen ihren Rändern und dem Zentrum verändert wird.
• Es ist auch zu bemerken, daß der Aluminiumoxidschicht durch Steuerung des Porositätsgrades eine Struktur verliehen werden kann, die besser geeignet ist, die Szintillatorschicht zu tragen und die Wirkungen der Unterschiede im thermischen Ausdehnungskoeffizienten auszuhalten, die zwischen den Schichten bestehen.
• Die Erfindung ist leichter bei der Lektüre der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Figuren zu verstehen; darin zeigen:
• - Fig. 1, die bereits beschrieben wurde, schematisch einen Schnitt durch eine herkömmliche Bildverstärkerröhre;
• - Fig. 2, die bereits beschrieben wurde, schematisch Einzelheiten eines in Fig. 1 gezeigten Eingangsschirms;
• - Fig. 3 schematisch einen Eingangsschirm einer IIR-Röhre nach der Erfindung im Schnitt;
• - Fig. 4 Leuchtkraftkurven, die am Ausgang einer IIR-Röhre gemessen wurden;
• - Fig. 5 schematisch Einzelheiten eines Teils einer in Fig. 3 gezeigten Aluminiumoxidschicht;
• - Fig. 6 schematisch eine weitere Ausführungsform der in Fig. 3 gezeigten Aluminiumoxidschicht;
• - Fig. 7 schematisch veranschaulichend, wie ein Porositätsgradient der in Fig. 3 gezeigten Aluminiumoxidschicht zu erhalten ist.
• Fig. 3 zeigt in einer Ansicht, die derjenigen von Fig. 1 ähnlich ist, eine IIR-Röhre mit einem Eingangsschirm 15 nach der Erfindung, wobei die IIR-Röhre ansonsten der in Fig. 1 gezeigten ähnlich ist.
• Der Eingangsschirm 15 weist eine von einem Träger oder Substrat 17 getragene Szintillatorschicht 16 auf. Das Substrat 17 ist bevorzugt aus einer Aluminiumfolie gebildet, aber es kann auch aus einer Legierung auf Aluminiumbasis bestehen. Seine Dicke (z.B. in der Größenordnung eines halben Millimeters) verleiht ihm eine gute Transparenz gegenüber Röntgenstrahlen.
• Die Szintillatorschicht 16 ist ihrerseits herkömmlich, z.B. aus Cäsiumiodid mit einigen hundert Mikron (in der Größenordnung von 400 Mikron). Das Cäsiumiodid ist beispielsweise mit Natrium dotiert, so daß es bei einer Wellenlänge von etwa 4300 Angström (blaues Licht) emittiert, wobei die Wellenlänge mit der Dotierung des Iodids variieren kann. Es ist zu bemerken, daß das Verhältnis zwischen den Abmessungen der verschiedenen in Fig. 3 gezeigten Elemente nicht eingehalten ist, um sie klarer zu gestalten.
• Der Eingangsschirm 15 weist ferner auf traditionelle Weise eine elektrisch leitende, transparente Schicht 11, die von der Szintillatorschicht 16 gegenüber dem Substrat 17 getragen wird, sowie eine Schicht auf, die die Photokathode 6 bildet und auf der transparenten Schicht 11 aufgebracht ist.
• Nach einem Merkmal der Erfindung weist der Eingangsschirm 15 eine getönte Aluminiumoxidschicht 20 auf, die zwischen die Szintillatorschicht 16 und das Substrat 17 eingefügt ist.
• Die Aufgabe der getönten Aluminiumoxidschicht 20 liegt insbesondere darin, einen Schirm zu bilden, der bei der von dem Szintillator 16 emittierten Wellenlänge absorbiert, um wenigstens teilweise die von dem Szintillator 16 nach hinten, d.h. zu dem Substrat 17 emittierten Lichtphotonen zu absorbieren. Die Aluminiumoxidschicht 20 ist zu diesem Zweck mit einer Substanz getönt, die in der Lage ist, wenigstens das von dem Szintillator 16 emittierte Licht, also in dem Beispiel das blaue Licht zu absorbieren.
• Der Koeffizient der Absorption durch die Aluminiumoxidschicht 20 oder, umgekehrt, ihr Durchlässigkeitskoeffizient bei der von der Szintillatorschicht 16 emittierten Wellenlänge hängt von der Menge und der Konzentration der in dieser Aluminiumoxidschicht enthaltenen absorbierenden Substanz ab. Die von der Aluminiumoxidschicht 20 erzeugte Absorption muß auf gängige Weise ein Kompromiß zwischen dem akzeptablem Verlust an Lichtenergie (dem von dem Szintillator 16 erzeugten Licht) und eben der gesuchten Empfindlichkeit und dem gesuchten Niveau der Bildauflösung sein.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung variiert der Absorptionskoeffizient der getönten Aluminiumoxidschicht 20 (bei der von dem Szintillator 16 emittierten Wellenlänge) zwischen ihren äußeren Rändern 21 und ihrer zentralen Zone 22, d.h. entlang eines Durchmessers D1, der dieser Schicht 20 und dem gesamten Eingangsschirm 15 gemeinsam ist.
• Indem man der Aluminiumoxidschicht 20 einen von den Rändern 21 bis zum Zentrum 22 zunehmenden Absorptionskoeffizienten verleiht, erhält man gleichzeitig dank dieser Aluminiumoxidschicht 20 eine Verbesserung der Bildauflösung sowie eine Kompensierung der Leuchtkraftkurve in Messung längs eines (in Fig. 1 gezeigten) Durchmessers D des Ausgangsschirms 10 einer IIR-Röhre: Die Leuchtkraftkurve stellt die Lichtstärke an jedem Punkt des Durchmessers des Ausgangsschirms dar.
• Aus Gründen der elektronischen Optik ist die Oberfläche eines Eingangsschirms einer IIR-Röhre nicht flach, sondern gewölbt; sie kann parabelförmig oder hyperbelförmig (für Schirme mit großen Abmessungen) sein oder allgemein die Gestalt einer kugelförmigen Haube aufweisen.
• Aus dieser Krümmung des Schirms ergibt sich, daß die von dem Schirm erzeugte elektronische Dichte nicht gleichmäßig ist, wenn der Eingangsschirm durch ein gleichmäßiges Röntgenstrahlbündel beleuchtet wird. Mißt man die Leuchkraftkurve längs des Durchmessers D des Ausgangsschirms 10 (Fig. 1), dann stellt man fest, daß diese Kurve nicht horizontal ist; sie weist allgemein die Form eines im Zentrum leicht abgeflachten Kreisbogens auf. Die Leuchtkraft des Ausgangsschirms ist etwa im Zentrum maximal aber nimmt bei Annäherung an die Ränder deutlich ab. Die Abnahme der Leuchtkraft an den Rändern bezüglich des Zentrums liegt für Röhren mit kleinen Abmessungen (z.B. bei einem Eingangsschirm mit einem Durchmesser von 15 Zentimetern) in der Größenordnung von 25 %. Die Abnahme erreicht bei Schirmen mit größerer Abmessung (z.B. ein Durchmesser von 30 Zentimetern) 35 %.
• Ein Eingangsschirm 15 nach der Erfindung, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, erlaubt eine Verbesserung der Homogenität der Leuchtkraft, indem der von der getönten Aluminiumoxidschicht 20 geleisteten Absorption der von dem Szintillator emittierten Wellenlänge eine nicht homogene Verteilung verliehen wird.
• Fig. 4 stellt eine erste und eine zweite Kurve 30, 40 zur Leuchtkraft der IIR-Röhre dar, die nach einem Durchmesser des Ausgangsschirms aufgestellt wurden, sie stellen die Leuchtkraft einer Zeile von Punkten des auf dem Ausgangsschirm sichtbaren Bildes in Abhängigkeit von dem Abstand dieser Punkte bezüglich des Zentrums dar, wobei eine gleichmäßige Beleuchtung des Eingangsschirms angenommen wird.
• Dort sind also in der Abszisse der radiale Abstand zum Zentrum und in der Ordinate die Leuchtkraft des sichtbaren Ausgangsbildes eingetragen.
• Die erste, punktierte Leuchtkraftkurve 30 ist eine herkömmliche Leuchtkraftkurve, die mit einer herkömmlichen IIR-Röhre erhalten wurde.
• Es ist zu sehen, daß diese erste Leuchtkraftkurve 30 keineswegs auch nur annähernd eine horizontale Gerade ist, wie dies theoretisch wünschenswert wäre; sie ist eher eine Art Kreisbogen, der zum Zentrum hin abgeflacht ist. Die Differenz in der Leuchtkraft zwischen dem Zentrum und den Rändern liegt je nach den Röhrentypen und ihrem Durchmesser zwischen 25 % und 35 %. Tatsächlich kann eine bestimmte Leuchtkraftdifferenz wünschenswert sein, allerdings nicht eine so hohe.
• Die zweite Leuchtkraftkurve 40 wurde mit der zwischen das Substrat 17 und die Szintillatorschicht 16 eingefügten getönten Aluminiumoxidschicht 20 erhalten (die in Fig. 3 gezeigt sind). Es ist festzustellen, daß die Absorption durch die Aluminiumoxidschicht 20 zum Zentrum 22 hin stärker als zu den Rändern 21 hin ist und damit eine viel flachere Leuchtkraftkurve 40 erhalten werden kann, bei der die Differenz zwischen dem Zentrum und den Rändern auf etwa 10 % begrenzt ist.
• Es ist klar, daß sich eine Leuchtkraftkurve mit dem gewünschten Profil erhalten läßt, indem der getönten Aluminiumoxidschicht 20 das geeignete Absorptionsprofil verliehen wird.
• Allerdings ist zu bemerken, daß die Absorption durch die getönte Aluminiumoxidschicht 20, d.h. die durch diese Aluminiumoxidschicht bewirkte Dämpfung der Durchlässigkeit für blaues Licht berücksichtigen muß, daß die nach hinten emittierten Lichtphotonen wie das in Fig. 2 gezeigte Lichtphoton PL2 zweimal dieser Dämpfung unterliegen: ein erstes Mal, um zum Substrat 17 zu gelangen und ein zweites Mal, wenn sie wieder nach vorne laufen.
• Es ist ferner zu bemerken, das sich für die Verbesserung der Bildauflösung ein besonders günstiger Effekt dadurch ergibt, daß die Lichtphotonen, die auf das Substrat treffen und zum Szintillator zurückkehren, einer um so stärkeren doppelten Dämpfung unterliegen, je stärker sie zur Senkrechten zu ihrem Einfallspunkt auf dem Substrat geneigt sind, da sie in dem dämpfenden Medium eine größere Strecke durchlaufen.
• Die Absorption oder Dämpfung durch die getönte Aluminiumoxidschicht 20 kann entlang ihres Durchmessers D1 homogen sein, um die Bildauflösung zu verbessern. Die zentrale Zone ist aber die Zone des Bildes, in der allgemein eine bessere Auflösung gesucht wird, so daß durch ein und dieselbe Aluminiumoxidschicht 20 gleichzeitig die Verbesserung der Auflösung und die Kompensierung der Leuchtkraftkurve erreicht werden können.
• Die getönte Aluminiumoxidschicht 20 kann auf verschiedene Arten hergestellt werden. Sie kann beispielsweise durch eine sogenannte Methode der gleichzeitigen Verdampfung im Vakuum hergestellt werden. Bei dieser Methode werden gleichzeitig einerseits Aluminiumoxid (zur Bildung der Aluminiumoxidschicht) und andererseits das verdunkelnde Produkt verdampft, das die Aufgabe hat, die Aluminiumoxidschicht zu "tönen", d.h. ihr die Absorptionskraft gegenüber den von dem Szintillator 16 emittierten Wellenlängen zu verleihen.
• Im Falle eines Szintillators 16, der im Blau emittiert, kann das verdunkelnde Produkt ein Metallelement wie beispielsweise Chrom oder ein Körper sein, der beispielsweise aus Siliciummonoxid besteht.
• Die Technik der gleichzeitigen Verdampfung im Vakuum ist herkömmlich. Sie wird insbesondere zur Herstellung von Dünn- oder Dickschichten aus Verbundmaterialien verwendet, z.B. von keramischen Zusammensetzungen, die beispielsweie elektrische oder elektrooptische Eigenschaften aufweisen.
• Unter den Nachteilen dieser Methode ist insbesondere zu erwähnen, daß sie nicht eine bequeme Steuerung des Oberflächenzustands der Schicht erlaubt.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die getönte Aluminiumoxidschicht 20 eine poröse Schicht, deren Poren, die Substanz enthalten, die die von dem Szintillator 16 emittierte Wellenlänge absorbiert. Die Aluminiumoxidschicht 20 ist dann eine sogenannte "dicke" Schicht (mit einer Dicke zwischen beispielsweise 1 und 15 Mikron), im Gegensatz zu dünnen und dichten Schichten (mit einer Dicke von weniger als 1 Mikron).
• Die poröse Aluminiumoxidschicht 20 kann auf einfache Weise durch Anodisation einer Unterseite 30 des Aluminiumsubstrats 17 in einem geeigneten sauren Medium erhalten werden. In diesem Stadium ist die Aluminiumoxidschicht 20 porös und praktisch transparent, und sie muß durch eine undurchlässige Substanz "getönt" werden, um ihre "absorbierende" Eigenschaft zu erwerben.
• Fig. 5 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils des Schirms 15, die insbesondere die Aluminiumoxidschicht zeigt, die durch Anodisation des Substrats 17 in einem sauren Medium nach einer an sich herkömmlichen Methode erhalten wurde; dabei ist die Szintillatorschicht 16 in diesem Stadium noch nicht auf der Aluminiumoxidschicht 20 aufgebracht.
• Dieses saure Medium kann beispielsweise eine Schwefelsäurelösung mit etwa 15 Gew.% oder eine Phosphorsäurelösung mit 5 Gew.% oder auch eine Oxallösung mit 2 Gew.% usw. sein.
• Die Dicke E1 der porösen Aluminiumoxidschicht 20 hängt herkömmlicherweise insbesondere von der Dichte des Anodenstroms, der Temperatur des Säurebades und der Dauer der Operation ab.
• Die Anodenstromdichten können beispielsweise zwischen 1 und 2 Ampère pro dm² variieren. Diese Operationen werden im allgemeinen bei Umgebungstemperatur durchgeführt.
• Unter diesen Bedingungen läßt sich leicht eine Aluminiumoxidschicht 20 herstellen, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist. Die Aluminiumoxidschicht 20 ist an der Innenseite 30 des Aluminiumsubstrats 17 gebildet, und die den Szintillator 16 bildende Schicht (die in Fig. 5 nicht dargestellt ist) wird dann auf der Aluminiumoxidschicht 20 aufgebracht.
• Die Aluminiumoxidschicht 20 weist Poren 32 auf, die Kanäle bilden, deren allgemeine Orientierung im wesentlichen senkrecht zum Substrat 17 verläuft. Diese Poren 32 oder Kanäle gehen von der Oberfläche 33 der Schicht 20 (von der Seite, die den Szintillator 16 aufnehmen soll) aus und besitzen eine mittlere Tiefe P1, die etwas unter der mittleren Dicke E1 der Aluminiumoxidschicht 20 liegt: also z.B. eine mittlere Tiefe P1 in der Größenordnung von 7,5 Mikron bei einer mittleren Dicke E1 in der Größenordnung von 10 Mikron und einen Durchmesser D2 in der Größenordnung von 0,05 Mikron.
• Der Porositätsgrad der Aluminiumoxidschicht 20, d.h. die Zahl der Poren 32 und damit der mittlere Schritt Pa dieser Poren kann ebenfalls auf verschiedene Arten gesteuert werden, hauptsächlich durch die Dichte des Anodenstroms. Im Falle des obengenannten Beispiels, bei dem die mittlere Tiefe P1 in der Größenordnung von 7,5 Mikron bei einer mittleren Dicke E1 in der Größenordnung von 10 Mikron liegt, läßt sich zwischen zwei Poren ein mittlerer Abstand in der Größenordnung von 2 bis 3 Mikron erhalten, indem beispielsweise auf die Stromdichte eingewirkt wird, wobei die Porosität mit der Stromdichte zunimmt. Selbstverständlich lassen sich die Eigenschaften der Porosität (Zahl und Durchmesser der Poren 32) auch durch die Beschaffenheit und Konzentration der verwendeten Säure steuern.
• Es ist ebenso möglich, den Zustand der Oberfläche 33 der Aluminiumoxidschicht 20 zu steuern und ihr eine geeignete Rauhigkeit zu verleihen, damit die Szintillatorschicht 16 gut hängenbleibt und die nadelförmigen Kristalle zu ihrer Bildung mit einem Querschnitt auf zuwachsen, der zur Verbesserung der Bildauflö-Sung geeignet ist. Dies läßt sich beispielsweise durch Einwirkung auf die Anodisationsbedingungen oder den Ausgangszustand der oberfläche des Aluminiums erreichen.
• Die poröse Aluminiumoxidschicht 20 wird dann leicht mit Hilfe von herkömmlichen Verfahren "getönt", wie sie insbesondere zur Verzierung von Aluminium verwendet werden, also z.B. mit einem Tauchbadverfahren, um an den Wänden der Poren 32 die absorbierende Substanz aufzubringen, die in dem Beispiel in Form einer Schicht 35 gezeigt ist:
• a) Das Tauchbad kann beispielsweise aus einer Behandlung der Aluminiumoxidschicht 20 in einer Eisenoxalatlösung mit 20 Gew.% bestehen. Diese Behandlung liefert eine orangegelbe Färbung, die in dem Beispiel dafür geeignet ist, das von dem Szintillator 16 erzeugte Licht zu absorbieren.
• b) Ein weiteres Verfahren, das in der Technik der Aluminiumverzierung wohlbekannt ist, besteht in einer Behandlung durch eine Cobaltacetatlösung von ungefähr 20 Gramm pro Liter bei etwa 50ºC; auf diese Behandlung kann eine zweite Behandlung durch eine Kaliumpermanganatlösung im Verhältnis von etwa 20 Gramm pro Liter folgen. Dann erhält man eine "Bronze"-Farbe.
• Die Färbung der Poren 32 ergibt sich aus einem Phänomen der Fixierung von Metalloxidmikroteilchen an den Wänden der Poren 32 durch einen Ionenaustauschermechanismus. Parameter wie der Durchmesser und die Tiefe der Poren beeinflussen direkt die Intensität der Färbung: die Amplitude der Färbung steigt, wenn die Zahl der Poren 32 steigt und/oder die Dicke E1 der Schicht zunimmt.
• Andere Färbungsmethoden können verwendet werden, die beispielsweise in Kathodenabscheidungen im elektrolytischen Medium bestehen. Die Färbung ist dann spezifisch für die verwendeten Kationen, und die erhaltene Färbung hängt dann auch noch von den Metalloxiden oder den aufgebrachten Metallen ab.
• In bestimmten Fällen kann es von Interesse (aber nicht zwingend erforderlich) sein, die Poren 32 der getönten Aluminiumoxidschicht 20 zu verschließen, d.h. abzudichten, um beispielsweise die Färbung besser bei chemischen Angriffen zu erhalten.
• Fig. 6 ist eine Ansicht ähnlich von Fig. 4 und veranschaulicht das Verschließen oder "Abdichten" der Poren 32, wobei dieses "Abdichten" durch eine zusätzliche Behandlung erhalten wird,die nach der Durchführung der "Färbung" der Poren 32 erhalten wird. Die "Abdicht"-Behandlung kann beispielsweise aus einem Tauchbad in einer stark verdünnten wäßrigen Lösung aus Nickel- und Kobaltsalz in der Nähe des Siedepunkts (98ºC) bestehen. Die Poren 32 werden dank des Wachstums einer zusätzlichen Aluminiumoxidschicht 37 an der Oberfläche "verschlossen".
• Wie oben erwähnt, kann der Grad der Porosität durch die Dichte des Anodenstroms gesteuert werden und steigt mit diesem an. Diese Eigenschaft kann dazu verwendet werden, der getönten Aluminiumoxidschicht 20 in ihrer zentralen Zone eine stärkere Porosität als zu ihren Rändern hin zu verleihen, um, wie oben erläutert, der Absorption durch die Aluminiumoxidschicht 20 das zur Korrektur der Leuchtkraftkurve geeignete Profil zu verleihen. Da die absorbierende Substanz nämlich in den Poren 32 abgeschieden wird, verleiht man der zentralen Zone der Aluminiumoxidschicht 20 bezüglich den Rändern einen höheren Absorbtionskoeffizienten, wenn die Menge der Poren 32 in dieser zentralen Zone zunimmt.
• Fig. 7 zeigt schematisch als nicht einschränkendes Beispiel, wie sich in der zentralen Zone 22 eine stärkere Porosität als zu den Rändern 21 der getönten Aluminiumoxidschicht 20 erhalten läßt, indem eine Elektrolysezelle mit geeigneter Geometrie verwendet wird.
• In Fig. 7 ist das Aluminiumsubstrat 17 in einer Schnittansicht ähnlich von Fig. 3 dargestellt. Das Substrat 17 ist, wie oben erwähnt, in eine elektrochemische Lösung 40 getaucht, die dazu geeignet ist, die Bildung der porösen Aluminiumoxidschicht 20 einzuleiten. Das Substrat ist mit dem positiven Pol "+" einer Stromquelle 41 verbunden, um die positive Elektrode eines elektrochemischen Anodisationssystems zu bilden. Der negative Pol "-" der Stromquelle 41 ist mit einer weiteren Elektrode 42 verbunden, die bezüglich der Abmessungen der durch das Substrat 17 gebildeten Anode eine Kathode mit geringen Abmessungen bildet. Die Kathode 42 ist in der elektrochemischen Lösung 40 gegenüber der Unterseite 30 des Substrats 17 angeordnet (wobei die Außenseite 50 des Substrats 17 beispielsweise provisorisch durch einen Lack geschützt ist).
• Zum Erhalt einer porösen Aluminiumoxidschicht 20 mit stärkerer Porosität im Zentrum 22 als zu ihren Rändern 21 hin wird die Kathode 41 so positioniert, daß sie näher am Zentrum 20 als an den Rändern 21 liegt. Unter diesen Bedingungen ist die Stärke des elektrischen Stroms zwischen dem Zentrum 22 und der Kathode 42 größer als zwischen dieser und den Rändern 21. Daraus ergibt sich ein Anwachsen der Porosität von den Rändern 21 zum Zentrum 20 hin und damit eine größere Zahl von Anhängorten für die absorbierende Substanz zum Zentrum 22 hin.
• Es ist zu bemerken, daß in dem Fall, wo die Färbung der Aluminiumoxidschicht 20 durch die absorbierende Substanz durch eine Kathodenoperation erhalten wird, eine äquivalente Zellengeometrie verwendet werden kann (allerdings würde das Substrat 17 in diesem Fall selbstverständlich eine Kathode bilden), um mehr absorbierende Substanz im Zentrum aufzubringen, und damit die Leuchtkraftkurve zu korrigieren.

Claims (14)

1. Bildverstärkerröhre des Röntgentyps mit einem Eingangsschirm (15), der eine von einem Substrat (17) getragene Szintillatorschicht (16) sowie eine zwischen das Substrat (17) und die Szintillatorschicht (16) eingefügte Aluminiumoxidschicht (20) aufweist, wobei die Aluminiumoxidschicht (20) durch eine wenigstens bei der durch die Szintillatorschicht (16) emittierten Wellenlänge absorbierende Substanz derart "getönt" ist, daß von der Szintillatorschicht (16) in Richtung des Substrats (17) emittierte Lichtphotonen (PL1, PL2) wenigstens teilweise in der "getönten" Aluminiumoxidschicht absorbiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die "getönte" Aluminiumoxidschicht porös ist, und daß die absorbierende Substanz wenigstens teilweise in wenigstens einem Teil der Poren (32) der getönten Aluminiumoxidschicht (20) enthalten ist.

2. Bildverstärkerröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (17) aus Aluminium besteht.

3. Verstärkerröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxidschicht (20) derart "getönt" ist, daß sie zwischen ihren Rändern (21) und ihrem Zentrum (22) im wesentlichen gleichmäßig absorbiert.

4. Verstärkerröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxidschicht (20) zwischen ihren Rändern (21) und ihrem Zentrum (22) eine im wesentlichen gleichmäßige Porosität aufweist.

5. Verstärkerröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumoxidschicht (20) derart "getönt" ist, daß sie in ihrem Zentrum (22) mehr als an ihren Rändern (21) absorbiert.

6. Bildverstärkerröhre nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die "getönte" Aluminiumoxidschicht (20) in ihrem Zentrum (22) eine stärkere Porosität als zu ihren Rändern (21) hin aufweist.

7. Bildverstärkerröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Szintillatorschicht (16) aus Cäsiumiodid besteht.

8. Verfahren zur Herstellung einer Bildverstärkerröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Substrat (17) aus Aluminium besteht, dadurch gekennzeichnet, daß es in der Herstellung der Aluminiumoxidschicht (20) auf dem Substrat (17) durch eine elektrochemische Anodisation des Substrats besteht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Anodisation verwendete elektrochemische Lösung eine saure Lösung ist, die zum Erhalt der Porosität der Aluminiumoxidschicht (20) gewählt ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es darin besteht, der Aluminiumoxidschicht in ihrem Zentrum (22) eine stärkere Porosität als an ihren Rändern (21) zu verleihen.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es darin besteht, die Anodisation des Substrats (17) mit Hilfe einer Kathode (42) zu realisieren, die näher am Zentrum (22) als an den Rändern (21) des Substrats (17) angeordnet ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es darin besteht, die Aluminiumoxidschicht (20) mit Hilfe von Metalloxiden zu "tönen".

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es darin besteht, zum "Tönen" der Aluminiumoxidschicht (20) eine sogenannte "Tauchbad"-Methode zu verwenden.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es darin besteht, zum "Tönen" der Aluminiumoxidschicht (20) ein Verfahren der Kathodenabscheidung im elektrolytischen Medium zu verwenden.