DE3022116C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildverstärkerröhre vom Nahbereichstyp gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie aus den Patentschriften US 41 04 516 und US 41 40 900 bekannt ist.

Bei einer Bildverstärker­ röhre dieser Bauart wird eine Szintillator-Photokathode auf einer Platte ausgebildet, die in einer Röhrenumschlie­ ßung aus Metall an isolierenden Stäben zwischen einem nach innen konkaven Eintrittsfenster aus Metall und einem auf einem Betrachtungsfenster aus Glas angeordneten Leuchtstoff- Ausgabeschirm aufgehängt ist. An die Platte der Szintillator- Photokathodenbaugruppe wird über einen der isolierten Stäbe eine hohe Spannung angelegt. Dieses Hochspannungspotential ist somit zwischen der Szintillator-Photokathodenbaugruppe und der Röhrenumschließung aus Metall vorhanden. Da an die Szintillator-Photokathoden-Baugruppenplatte eine äußerst hohe Spannung angelegt wird, besteht eine erhebliche Gefahr, daß sich eine Elektronen- oder Koronaentladung zwischen dem Rand der Platte und den Innenwänden der Röhrenumschließung ausbildet. Das Auftreten solcher Entladungen erfolgt beson­ ders leicht an den Rändern der Platte der Szintillator-Photo­ kathodenbaugruppe, die bei der bekannten Röhre eine allgemein scheibenförmige Gestalt hat. Näher zur Mitte der Platte ist die Gefahr des Auftretens sol­ cher Entladungen geringer als an ihrem Rand.

Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Elektronen- oder Koronaentladung an irgendeinem bestimmten Punkt der Platte ist proportional zu einer Exponentialfunktion des an dem betreffenden Punkt vorhandenen Hochspannungsgradien­ ten. Dieser Hochspannungsgradient wird überall dort ver­ größert, wo die Oberfläche der Platte eine scharfe Kante oder Spitze bildet. Daher besteht dort, wo die Unterstüt­ zungsstäbe befestigt sind, die Gefahr, daß sich ein höherer Spannungsgradient ausbildet als an anderen Punkten auf der Platte. Bei der bekannten Bildverstärkerröhre sind die Tragstäbe an der Platte tangential befestigt, und zwar an Punkten, die gegenüber dem äußeren Rand nach innen versetzt sind und daher auf der ebenen Fläche der Platte liegen, wo der Hochspannungsgradient kleiner ist als am Rand der Platte.

Die Außenflächen der isolierenden Tragstäbe sind mit einem etwas leitfähigen Material, z. B. Chromoxid, beschichtet, um die sich ansammelnden Ladungen abzuleiten. Der Hochspan­ nungsgradient beträgt etwa 20 000 V oder weniger je Zenti­ meter über die Länge der Tragstäbe. Wegen der in Frage kom­ menden hohen Spannungen wurde bis jetzt eine bestimmte Länge der Tragstäbe für erforderlich gehalten, um zu gewährleisten, daß dieser Spannungsgradient nicht überschritten wurde, und um den Durchmesser einer solchen Hochspannungs-Bildverstär­ kerröhre möglichst klein zu halten; jedoch wurde es daher für notwendig gehalten, die Tragstäbe an der unter der hohen Spannung stehenden Platte tangential zum Rand der Platte zu befestigen, damit sich die Tragstäbe nicht von der Mittel­ achse der Röhre aus radial nach außen erstrecken. Auf diese Weise war es möglich, Tragstäbe von größerer Länge in der Röhrenumschließung unterzubringen. Dort, wo die Tragstäbe an der Platte befestigt waren, ragten sie über die ebene Fläche der Platte hinaus, so daß erforderlich war, längs des Randes der Platte eine Koronaabschirmung anzuordnen.

Die Verwendung einer solchen Koronaabschirmung und der relativ dicken Tragstäbe führten allerdings zu einer Ver­ größerung der Länge der Bildverstärkerröhre.

Aus der vergrößerten Länge der Röhre ergab sich eine Ver­ größerung sowohl des Gewichtes der Röhre als auch der Höhe des Geräts, wenn dieses bei Durchleuchtungsgeräten verwen­ det wurde. Jede Verringerung des Gewichtes der Röhre ermög­ licht eine Vereinfachung der Konstruktion des Durchleuch­ tungstisches und eine Verringerung seiner Höhe als Folge einer Verkürzung der Röhre, so daß bei direkten Untersuchun­ gen eine leichtere Betrachtung des Bildes durch Radiologen von geringer Körpergröße erleichtert wird.

Zusätzlich zu diesen konstruktiven Schwierigkeiten führt die bekannte Tragkonstruktion zu verschiedenen Problemen bei der Herstellung. Bei der bekannten Konstruktion der Unterstützung für das Substrat werden die Tragstäbe zuerst an der Szintillator-Photokathodenbaugruppe befestigt, und dann wird die gesamte Konstruktion in die Röhrenumschließung eingebracht. Hierbei erweist es sich als relativ schwierig, die Tragkonstruktion in der Umschließung genau in die rich­ tige Lage zu bringen, und daher ist die Montage einer sol­ chen Röhre zeitraubend. Auch das Schweißverfahren, mittels dessen die Tragstäbe befestigt werden, ist relativ zeit­ raubend und kostspielig. Wenn sich einer der Tragstäbe kurz vor der Montage der Röhren oder während der Montage als schadhaft erweist, ist es zum Austauschen eines solchen Tragstabes erforderlich, die gesamte Baugruppe aus der Röhrenumschließung zu entnehmen, und hieraus ergibt sich eine weitere Verteuerung der Herstellung. Ein weiterer Nach­ teil besteht im Mangel an standardisierten Bauteilen. Wenn von einem Hochspannungssubstrat einer bestimmten Art auf ein Substrat einer anderen Art übergegangen werden soll, z. B. wenn man eine zweistufige Ausführung der Röhre zu entwickeln wünscht, muß man unterschiedliche Bauteile kon­ struieren, um sie der neuen Hochspannungs-Tragkonstruktion anzupassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden. Die Aufgabe wird durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung gehören zu der Trag­ konstruktion ferner Einrichtungen, die es ermöglichen, das Hochspannungssubstrat lösbar in den erwähnten Ring einzu­ bauen. Bei dieser Ausführungsform kann der Ring elektrisch leitfähig sein, oder er kann Kontakte aufweisen, so daß Hochspannungsverbindungen mit einem oder mehreren Tragstä­ ben hergestellt werden können, die Leiter tragen. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung trägt nur ein einziger Tragstab einen elektrischen Leiter, und der Ring ist leitend mit diesem Leiter und dem Hochspannungssubstrat selbst verbunden.

Wie erwähnt, ist es erwünscht, daß die Tragstäbe eine vor­ bestimmte Länge haben, um den Hochspannungsgradienten zu verkleinern. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird dies dadurch erreicht, daß die Wand der Röhrenumschließung mit mehreren in Umfangsabständen verteilten Öffnungen versehen wird, von denen jede in Verbindung mit einer gesonderten, sich in radialer Richtung erstreckenden Buchse steht, die an der Wand der Umschließung befestigt und mit der zugehöri­ gen Öffnung verbunden ist. Die äußeren Enden der Tragstäbe sind jeweils im äußeren offenen Ende der betreffenden Buchse auf einer Kappe oder einem Stopfen gelagert, so daß jeweils ein Teil jedes Tragstabes tatsächlich über die Außenfläche der Röhrenumschließung hinausragt.

Dadurch, daß das Hochspannungssubstrat in einen Ring ein­ gebaut ist, der einen Austausch des Substrats ermöglicht, läßt sich eine weitergehende Standardisierung der Bauteile erreichen, die für verschiedene Ausführungsarten der glei­ chen Grundkonstruktion der Bildverstärkerröhre benötigt werden. Wenn sich ein Teil der Tragkonstruktion oder das Hochspannungssubstrat während der Montage als schadhaft er­ weist, ist es außerdem nicht erforderlich, die gesamte An­ ordnung zu ersetzen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion be­ steht darin, daß sie im Vergleich zu der bekannten Konstruk­ tion, bei der die gesamte Baugruppe mit dem Hochspannungs­ substrat und der Tragstabanordnung in einem Arbeitsgang eingebaut werden muß, die Durchführung der Schweißarbeiten vereinfacht.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich die Baulänge der Röhre verkleinern läßt, da sich die Trag­ stäbe im rechten Winkel zu dem Tragring erstrecken und nicht etwa wie bei der bekannten Konstruktion tangential zur In­ nenfläche des Hochspannungssubstrats.

Somit ist durch die Erfindung eine Hochspannungssubstrat- Tragkonstruktion für eine Bildverstärkerröhre geschaffen worden, durch deren Verwendung sich die Montage und die Her­ stellung einer solchen Röhre vereinfacht.

Weiterhin ist eine Hochspannungssubstrat-Tragkonstruktion für eine Bildverstärkerröhre geschaffen worden, die es er­ möglicht, die Baulänge einer solchen Röhre auf ein Mindest­ maß zu verkleinern.

Schließlich ist durch die Erfindung eine solche Tragkon­ struktion für eine Bildverstärkerröhre geschaffen worden, durch deren Verwendung die Gefahr des Auftretens einer Elektronen- oder Coronaentladung auf ein Minimum verringert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an­ hand schematischer Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schrägansicht eines Teils einer Bildverstärker­ röhre mit einer Umschließung und einer Hochspannungstrag­ konstruktion nach der Erfindung;

Fig. 2 die Bildverstärkerröhrenumschließung nach Fig. 1 in einem quer zu ihrer Achse verlaufenden Schnitt;

Fig. 3 den Schnitt 2-2 in Fig. 2;

Fig. 4 eine auseinandergezogene Schrägansicht einer erfin­ dungsgemäßen Baugruppe mit einem isolierenden Tragstab;

Fig. 5 eine auseinandergezogene Schrägansicht einer erfin­ dungsgemäßen Tragstange für eine Eingangselektrode;

Fig. 6 eine vergrößerte, auseinandergezogene Teilschräg­ ansicht der Bildverstärkerröhrenumschließung nach Fig. 1 in Verbindung mit einem der isolierenden Tragstäbe;

Fig. 7 eine auseinandergezogene Schrägansicht eines Teils der Bildverstärkerröhrenumschließung in Verbindung mit einem Tragstab zum Zuführen einer hohen Spannung;

Fig. 8 eine auseinandergezogene Teilschrägansicht des er­ findungsgemäßen Hochspannungs-Tragrings in Verbindung mit einem Tragstab zum Zuführen einer hohen Spannung; und

Fig. 9 den Teilschnitt 9-9 in Fig. 2.

In Fig. 1 und 2 ist die aus Metall bestehende Umschließung 10 einer Bildverstärkerröhre vom Nahbereichstyp darge­ stellt, wie sie im einzelnen in den US-PS 41 04 516 und 41 40 900 beschrieben ist. Gemäß Fig. 3 ist die Umschließung an einem Ende durch ein nach innen konkaves Eingangsfenster 12 aus Metall und am anderen Ende durch ein Glasfenster 14 abgeschlossen, welch letzteres einen Ausgangs- bzw. Dar­ stellungsschirm mit einer Leuchtstoffauflage trägt. Zwischen den Fenstern 12 und 14 ist ein Hochspannungssubstrat 16 auf­ gehängt, bei dem es sich bei der einstufigen Ausführungsart der Bildverstärkerröhre um eine Szintillator-Photokathoden­ baugruppe handelt. Die Arbeitsweise dieser Röhre ist in den genannten US-PS beschrieben, so daß sich eine nähere Er­ läuterung erübrigen dürfte; es sei lediglich bemerkt, daß zwischen dem Hochspannungssubstrat 16 und dem Leuchtstoff­ bildschirm 18 auf dem Fenster 14 eine hohe Spannung ange­ legt wird.

Da die Umschließung 10 der Röhre aus Metall besteht, muß das Hochspannungssubstrat 16 mit Hilfe von Isolatoren auf­ gehängt sein.

Eine Elektrodenhalterung mittels rotierender, sich radial erstreckender Tragstäbe bei einer fokussierenden Röntgenbildverstärkerröhre ist an sich aus der DE-OS 24 36 642 bekannt.

Gemäß der Erfindung sind zu diesem Zweck meh­ rere sich jeweils radial erstreckende Tragstäbe 20 vorhan­ den, die aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen und die jeweils mit einem Ende am Rand eines Tragrings 22 befestigt sind, von dem aus sie sich im rechten Winkel nach außen erstrecken, während die äußeren Enden der Tragstäbe mit der Röhrenumschließung 10 verbunden sind.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist einer der Tragstäbe, und zwar der in Fig. 2 mit 24 bezeich­ nete, hohl und enthält gemäß Fig. 3 eine Drahtleitung 26, die an eine nicht dargestellte Hochspannungsquelle an­ geschlossen ist.

Im folgenden wird der Aufbau der Tragstäbe 20 und 24 an­ hand von Fig. 4 und 5 näher erläutert. Zu dem Tragstab 20 gehört ein Stab 26 aus einem elektrisch isolierenden kerami­ schen Material, der mit einem Überzug aus Chromdioxid ver­ sehen ist, um die sich ansammelnden elektrostatischen La­ dungen abzuleiten. Das mit dem Tragring 22 zu verbindende Ende des Stabes 26 ist mit einem eloxierten Stift 28 ver­ sehen, der in eine entsprechende Öffnung 30 des Stabes 26 paßt. Das äußere Ende des Stabes 26 ist mit einer Gewinde­ bohrung 32 zum Aufnehmen eines Gewindestiftes 34 versehen. Das andere Ende des Gewindestiftes läßt sich in eine Schei­ be oder Kappe 36 aus Stahl einschrauben.

Der die Elektrode unterstützende Tragstab 24 weist gemäß Fig. 5 ein Glasrohr 38 auf, das an einem Ende verschlossen und mit einem Stift 40 versehen ist, der aus einer Legierung vom Kovar-Typ besteht, dessen Wärmedehnungseigenschaf­ ten denjenigen des Glases entsprechen. Das andere Ende des Rohres 38 ist mit einem Zwischenstück 42 aus einer entspre­ chenden Legierung versehen, das mit einem Flansch 44 ver­ schweißt ist.

Gemäß Fig. 6 und 7 ist die Röhrenumschließung 10 mit mehre­ ren Öffnungen versehen, und es sind radial nach außen ragen­ de Rohrstutzen oder Buchsen 48 vorhanden, die mit der äuße­ ren Umfangsfläche der Umschließung 10 verbunden sind und die Ränder der Öffnungen umschließen. Jeder der Tragstäbe 26 ist gleichachsig mit einem der Rohrstutzen 48 angeordnet und so weit eingeführt, daß die Kappe 36 am äußeren Ende das äußere Ende des Rohrstutzens 48 verschließt. Die Kappe 36 wird mit dem Rohrstutzen verschweißt, um dessen Öffnung dicht zu verschließen, wie es am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist. Das Ende des Rohrstutzens 48, in dem das Elektrodenstütz­ rohr 38 aufgehängt ist, weist einen Flansch 50 auf, der zu dem an dem Rohr 38 befestigten Flansch 44 paßt. Eine Dich­ tung 52 aus Kupfer dient zum Abdichten der Verbindungsstelle zwischen den Flanschen 44 und 50, die durch Kopfschrauben 54 miteinander verbunden sind. Ebenso wie bei den Tragstäben 26 ist das Rohr 38 gleichachsig mit dem Rohrstutzen 48 in diesem so aufgehängt, daß es in den Innenraum der Röhren­ umschließung 10 hineinragt.

Gemäß Fig. 2 und 8 ist der Rand des Ringes 22 abgerundet, um den Hochspannungsgradienten zu verkleinern. Der Ring 22 ist an mehreren in Umfangsabständen verteilten Punkten mit Aussparungen 56 versehen, in denen Einkerbungen oder Nuten 58 ausgebildet sind, welche die Stifte 28 und 40 nach Fig. 4 und 5 aufnehmen. Die Nuten 58 verlaufen jeweils radial.

In die Aussparungen 56 passen als gesonderte Bauteile aus­ gebildete Abdeckungen 60, die ebenfalls am Rand abgerundet sind, so daß der abgerundete Rand des Ringes 22 nicht un­ terbrochen ist, wenn die Abdeckungen 60 eingebaut sind. Jede Abdeckung wird durch Schrauben 62 in der zugehörigen Aussparung 56 in ihrer Lage gehalten. Gemäß der Zeichnung halten die Abdeckungen 60 die Stifte 28 und 40 in den Nuten 58 fest, wenn die Abdeckungen eingebaut sind, so daß der Tragring 22 in der Umschließung 10 an den Enden der Stifte 28 und 40 aufgehängt ist.

Gemäß Fig. 2 und 9 ist das Hochspannungssubstrat 16, das in der Röhrenumschließung 10 mit Hilfe des Ringes 22 aufge­ hängt werden soll, als Platte ausgebildet, die eine recht­ eckige Form mit abgerundeten Ecken oder eine beliebige an­ dere, zum Einbau in den Ring 22 geeignete Form haben kann. Die jeweilige Konstruktion des Substrats 16 richtet sich nach der Bauart der Bildverstärkerröhre.

Bei einer einstufigen Bildverstärkerröhre der in den genann­ ten US-PS beschriebenen Art handelt es sich bei dem Hoch­ spannungssubstrat 16 um eine für Röntgenstrahlen durchlässi­ ge Metallplatte, auf die Szintillator- und Photokathoden­ schichten aufgebracht worden sind. Bei einer zweistufigen Bild­ verstärkerröhre kann das Hochspannungssubstrat als faseropti­ sche Platte ausgebildet sein, die auf der einen Seite eine Leuchtstoffschicht und auf der anderen Seite eine Photokatho­ denschicht trägt. Bei einer solchen Ausführungsform ist der Rand des Hochspannungssubstrats mit einem leitfähigen Strei­ fen versehen, so daß auf beiden Seiten der Platte das glei­ che Potential vorhanden ist. Bei einer weiteren Bildverstär­ kerröhrenbauart kann das Hochspannungssubstrat als faser­ optische Platte ausgebildet sein, bei der die Photokathoden­ schicht auf der einen Seite und eine Leuchtstoffschicht auf der entgegengesetzten Seite angeordnet ist. Bei einem solchen Hochspannungssubstrat müssen gesonderte elektrische Kontakte auf beiden Seiten der Platte ausgebildet sein. Somit würde man zwei Elektrodentragstabbaugruppen 24 vorsehen, bei de­ nen elektrische Verbindungen zu den voneinander getrennten Seiten der Platte vorhanden sind. In diesem Fall würde man entweder den Ring 22 aus einem isolierenden Material her­ stellen, oder man würde die Berührungsstellen mit den Trag­ stäben isolieren.

Damit sich das in den Ring 22 eingebaute Hochspannungssub­ strat austauschen läßt, wird der Ring an seinem inneren Rand mit einer Einkerbung oder Schulter versehen, damit ein An­ schlag für das Substrat 16 vorhanden ist. Mehrere Deckplat­ ten 68 arbeiten mit der anderen Flachseite des Hochspannungs­ substrats 16 zusammen, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, um das Substrat in seiner Lage zu halten. Die Deckplatten 68 sind mit dem Ring 22 durch Schrauben 70 verbunden.

Es ist somit ersichtlich, daß sich das Hochspannungssubstrat leicht an dem Tragring 22 befestigten bzw. sich von ihm tren­ nen läßt und daß der Tragring 22 ebenfalls leicht mit den Tragstäben 20 verbunden bzw. von ihnen getrennt werden kann, wodurch sich die Herstellung und Montage solcher Bildverstär­ kerröhren erheblich vereinfacht. Da die Trageinrichtungen radial ausgerichtet sind und eine Dicke haben, die mit der Dicke des Tragrings und des Hochspannungssubstrats vergleich­ bar ist, läßt sich die Gesamtbaulänge der Bildverstärkerröhre auf ein Minimum verringern.

Claims (5)

1. Bildverstärkerröhre vom Nahbereichstyp mit einer evakuierten Umschließung (10), einem Eingangsfenster (12), einem Ausgangsfenster (14), einem auf dem Ausgangsfenster (14) angeordneten Ausgabebildschirm (18), einem zwischen dem Eingangsfenster (12) und dem Ausgabebildschirm (18) angeordneten ebenen, eine Hochspannungsphotokathode tragenden Substrat (16) und einer Tragkonstruktion zum Unterstützen des Substrats (16) in der Umschließung, wobei die Tragkonstruktion mehrere in der Ebene des Substrats (16) ange­ ordnete, elektrisch isolierende Stäbe (20, 26, 24) aufweist, von denen jeder mit einem Ende am Rand des Substrats (16) und dem anderen Ende mit der Umschließung (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe (20, 26, 24) sich jeweils im rechten Winkel zu dem Rand des Substrats (16) erstrecken, daß jedes mit dem Substrat (16) verbundene Ende der Stäbe (20, 26, 24) mit einem vorspringenden Stift (28, 40) versehen ist und daß zu der Tragkonstruktion ferner ein Ring (22) mit einem abgerundeten Rand zum Haltern des Substrats (16) gehört, wobei der Ring mehrere am Umfang verteilte Ausnehmungen (56) zum Aufnehmen der Stifte (28, 40) der Stäbe (20, 26, 24) aufweist, ferner Abdeckungen (60) für jede der Ausnehmungen (56), die so gestaltet sind, daß sie dem Rand des Ringes (22) bei jeder Ausnehmung eine glatte Fläche verleihen, sowie lösbare Einrichtungen (62), mittels welcher die Abdeckungen (60) in ihrer Lage gehalten werden.

2. Bildverstärkerröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Stäbe (24) ein sich über dessen ganze Länge erstreckender Leiter (26 a) angeordnet ist, der in elektrischer Verbindung mit der Photokathode auf dem Substrat (16) steht, um an sie ein Hochspannungspotential anzulegen.

3. Bildverstärkerröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (22) elektrisch leitfähig ist.

4. Bildverstärkerröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Substrat (16) mit dem Ring (22) lösbar verbunden ist.

5. Bildverstärkerröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand der Umschließung (10) mehrere in Umfangsabständen verteilte Öffnungen aufweist, daß mehrere radial nach außen ragende hohle Buchsen (48) vorhanden sind, von denen jede an der Wand der Um­ schließung (10) in Verbindung mit einer zugehörigen Öffnung befestigt ist, und daß gesonderte Einrichtungen (36; 42, 44) vorhanden sind, durch welche die von dem Substrat (16) weiter entfernten Enden der Tragstangen (20, 26, 24) in den hohlen Buchsen (48) unterstützt werden.