ggjj? [io]aïerinzage!eggfng "nu

Transcriptie

1 Octroolraad ggjj? [io]aïerinzage!eggfng "nu Nederland [19] NL [54] Röntgendetector. [51] Int.CI*.: H01J39/285, G01T1/185, H01J39/08, H01J39/04. [71 ] Aanvrager: General Electric Company te Schenectady, New York, Ver.St.v.Am. [74] Gem.: Ir. G.H. Boelsma c.3. Octrooibureau Polak 81 Charlouis Laan Copes van Cattenburch 80 's-graverihage. [21] Aanvrage Nr _ [22] Ingediend 30 augustus [32] Voorrang vanaf 26 september [33] Land van voorrang: Ver. St. v. Am. (US). [31] Nummer van de voorrangsaanvrage: [23] -- [61 ] Aanvulling bij O.A [62] -- [43] Ter inzage gelegd 29 maart De aan dit blad gehechte stukken zijn een afdruk van de oorspronkelijk ingediende beschrijving met conclusie(s) en eventuele tekening(en).

2 P & c N General Electric Company te Schenectady, New York, Verenigde Staten van /Amerika. Röntgendetector De uitvinding heeft betrekking op een röntgendetector met ionisatiekamer. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een meercellige detector bevattende hogedrukgas voor het gebruik bij voor computerbewerking geschikte 5 tomografiesystemen. In een voor computerbewerking geschikte röntgentomograaf moet een ruimtelijke verdeling van röntgenstraalintensiteiten vertaald worden in elektrische signalen, welke bewerkt worden om beeldinformatie op te leveren. Detectors 10 voor gebruik bij dergelijke systemen moeten op efficiënte wijze röntgenstraling, elektromagnetische energie; detecteren met een hoge mate van ruimtelijk oplossend vermogen. De irerhalingssnelheid van de röntgenstralenimpulsen in tomograafsystemen wordt in het algemeen beperkt door de hersteltijd 15 van de röntgenstraaldetectoren te gebruiken, die gekenmerkt worden door snelle hersteltijden, hoge gevoeligheid en een fijn ruimtelijk oplossend vermogen. Voorgestelde röntgentomografiesystemen passen honderden van dergelijke röntgendetectoren toe. Een meercellige constructie, waarbij een veel- 20 heid van ruimtelijk gescheiden detectiecellen zijn ingebouwd in een enkeldetectorsamenstel verschaft een economisch middel voor de produktie van dergelijke systemen. In overeenstemming met de onderhavige uitvinding wordt elektromagnetische straling van het röntgentype gedetecteerd 25 in een hogedrukgas met een hoog atoomgewicht. Röntgenstraalfotonen gaan een wisselwerking aan met het gas ter verschaffing van fotoëlektron-ionenparen in aanwezigheid van een elektrisch veld. De aldus geproduceerde elektronen worden opgevangen op een rangschikking van positief geladen elektro- 30 den om elektrische stromen te produceren in evenredigheid met de intensiteit van de röntgenstraling in de buurt van de elektroden. In een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding bevatten de positieve elektroden een lineaire rangschikking 73 Q 64e

3 van evenwijdige metalen stangen opgesteld halverwege tussen een paar platte evenwijdige negatieve elektroden. De elektronen en positieve ionen, welke, worden geproduceerd door de wisselwerking van de röntgenstralingsfotonen en de gasdrift langs de elektrische veldlijnen worden respectievelijk opgevangen op de positieve en negatieve elektroden. Nagenoeg alle door de wisselwerking tussen een röntgenstralingsimpuls en het gas ontstane elektronen en ionen moeten worden opgevangen en uit de detector ven-zijderd worden alvorens een volgende röntgenstralingsimpuls ondubbelzinnig kan worden gedetecteerd. Hoge pulsherhalingssnelheden zijn vereist voor een doelmatige op computerwerking steunende tomografie, zodat detectoren met korte ionelektronopvangtijden gewenst zijn voor gebruik in een dergelijke installatie. Een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bevat een hogedrukionisatiekamer met een groot aantal dicht bij elkaar gelegen evenwijdige plaatelektroden, welke in hoofdzaak evenwijdig liggen aan een invallende röntgenbundel. Deze elektrodeconfiguratie maakt een onmiddellijke verwijdering mogelijk van de elektron-ionparen alsmede het gebruik van hoge röntgenimpulsherhalingssnelheden bij betrekkelijk lage elektrodepotentialen. Zware gasatomen, welke worden gebruikt bij de ionisatieröntgendetectoren volgens de onderhavige uitvinding hebben de neiging om te fluoresceren, waarbij fotonen uitgestraald worden bij röntgenfrequenties van lage energie. Deze laag energetischeröntgenfotonen hebben een betrekkelijk lang bereik in het detectorgas en de neiging om het ruimtelijke oplossend vermogen van de detector te verminderen. De evenwijdige plaatelektroden volgens de onderhavige uitvinding warden geconstrueerd uit materiaal met hoog atoomgewicht, dat deze laag energetische secundaire fotonen absorbeert aan de begrenzingen van de detectorcel en aldus het ruimtelijk oplossend vermogen van de detector verbeteren. Zeer efficiënte röntgendetectoren zijn vereist om maximaal gebruik te maken van de uit elke röntgenbelichting be-

4 schikbare informatie en daardoor blootstellingstijd aan deze straling zo klein mogelijk te maken. Tomografiedetectoren moeten daarom tenminste 50% van invallende röntgenfotonen detecteren. Een veilige en doeltreffende werking van het systeem vergt in een kenmerkend geval detectoren, die in staat zijn niet meer dan 70% van de invallende röntgenbundel te detecteren, welke in een kenmerkend geval een energie bezit in het bereik van 30 KEV tot 100 KEV. Het is dan ook een oogmerk van de onderhavige uitvinding het verschaffen van een veelcellige, hogedrukröntgens tralende tec tor met een hoog rendement. Een ander oogmerk van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een hogedruk, ionisatiekamer röntgenstralen-detector met een korte hersteltijd in vergelijking tot bekende detectoren. Een ander oogmerk van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een hogedruk, ionisatiekamer röntgenstralen-detector met een verbeterd ruimtelijk oplossend vermogen in vergelijking tot bekende detectoren. Een ander oogmerk van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een veelcellige detector, welke ongevoelig is voor de beperkende invloeden op het oplossend vermogen van gasfluorescentie. Nog een ander oogmerk van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van veelcellige röntgenstralendetectoren, v/elke geschikt zijn voor gebruik in met hoge snelheid werkende, voor conputorbev/erking geschikte röntgentomografiesystemen. De nieuwe bijzonderheden, welke kenmerkend zijn voor de onderhavige uitvinding volgen uit onderstaande beschrijving. De uitvinding zelf zal tezamen met verdere oogmerken en voordelen ervan aan de hand van enige in de figuren der bijgaande tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht. Figuur 1 stelt een uitvoeringsvorm van een detector volgens de onderhavige uitvinding bevattende evenwijdige, metalen staafanoden;

5 11 figuur 2 geeft een gewijzigde uitvoeringsvorm van een anodeconstructie voor gebruik bij de detector van figuur 1; figuur 3 geeft een andere uitvoeringsvorm van een detector volgens de onderhavige uitvinding, welke evenwijdige 5 plaatvormige kathoden en anoden bevat; figuur 3a heeft een bovenaanzicht van de detectoropstelling van figuur 3; figuur 4 stelt een gewijzigde uitvoeringsvorm voor van een anodeconstructie voor de detector van figuur 3; 10 figuur 5 geeft een constructie, waarbij de anoden van figuur 4 zijn ingebouwd in een detector van het type weergegeven in figuur 3a; figuur 6 geeft een alternatieve elektrodeuitvoeringsvorm voor gebruik bij de detector van fig. 3; en 15 figuur 7 geeft een gewijzigde anodenuitvoeringsvorm voor gebruik bij de detector van fig. 1. Röntgenfotonen zullen een wisselwerking aangaan met a- tomen van een zwaar detectorgas teneinde elektron-ionparen te produceren. De röntgenfotonen worden in het algemeen geab- 20 sorbeerd door een gasatoom, dat een fotoelektron uitzendt uit één van zijn elektronenniveaus. De fotoëlektronen bewegen door het.gas, waarbij zij inwerken op andere gasatomen en deze ioniseren teneinde een lawine van elektronen en positieve ionen te produceren, welke kunnen worden opgevangen op geschik- 25 te elektroden teneinde een elektrische stroom te produceren. Indien bijvoorbeeld xenongas met een druk van ca 10 atmosfeer bestraald wordt door röntgenfotonen van 60 KEV zullen fotoëlektronen worden uitgeworpen uit de K-schil van xenon met een energie van ca 25,5 KEV, omdat de minimale vrijmakingsenergie 30.van deze schil 34,5 KEV bedraagt. De fotoëlektronen met hun energie van 25,5 KEV, die een vrije weglèngte van ca 1 mm in het scenon hebben, zullen elk ongeveer 800 elektron-ionparen vormen. Indien deze elektron-ionparen worden opgewekt in een zone tussen twee elektroden van tegengestelde polariteit, zul- 35 len zij zich verplaatsen langs elektrische veldlijnen naar de elektroden en een netto elektrische stroom daartussen opleveren. De elektrische stroom tussen de elektroden is dus een functie van het totale aantal röntgen- 7 x r, n. & /, fj

6 Êtonen, dat een wisselwerking uitoefent in de "buurt van die elektroden. De waarschijnlijkheid, dat een röntgenfoton wordt bespeurd, is een functie van het atoomnummer van het as en van het gewicht van gasatomen gelegen tussen de collectorelektroden. Aldus kunnen detectoren van hoge gevoeligheid worden geconstrueerd uit een gas met een hoog atoomgewicht bij een relatief hoge druk. De detectorgevoeligheid kan eveneens vorden vergroot door de ruimte en daardoor het aantal gasmoleculen tussen de elektroden te laten toenemen. Een grotere elektrodenafstand doet echter de afstand toenemen, die de elektron-ionparen moeten afleggen om te worden opgevangen en heeft dus de neiging om de hersteltijd van de detector te vergroten. Een grotere elektrische veldgradiënt tussen de elektroden zal de neiging bezitten de elektron-iondriftsnelheid te doen toenemen en dus de hersteltijd van de detector iets te bekorten; de driftsfrelheid echter neemt in een betrekkelijk klein aandeel toe met toenamen van de elektrodenspanning. Voorts is het algemeen bekend, dat een buitensporige elektrische veldgradiënt een lawineachtige doorslag van het gas zal veroorzaken en sterke niet-lineaire responsies zal creëren in de detectiegevoeligheid. De detectoren volgens de onderhavige uitvinding werken net elektrische veldgradiënten, welke onvoldoende zijn om een lawineachtige doorslag in het gas te bewerkstelligen: d.w.z. zij kunnen worden gekenschetst als ionisatiekamers en niet als proportionele tellers. De produktie van de hierboven beschreven elektron-ionparen is enkel toe te schrijven aan energieoverdracht van de uit de K-schil uitgeworpen fotoëlektronen en wordt niet veroorzaakt door botsingen van elektronen of ionen, die bewegen onder invloed van het opgedrukte elektrische veld. De waarden van elektrische veldgradiënten, welke geschikt zijn voor gebruik bij ionisatiekamerdetectoren zijn algemeen bekend in de techniek en worden vollediger beschreven in "Medical Radiation Physics", door W.R. Hendee, jaarboek Medical Publishers, Chicago, in hoofdstukken 4 en 17. De B

7 detectoren van de onderhavige uitvinding werken met elektrische veldgradiënten van de onderhavige uitvinding met elektrische veldgradiënten tussen circa 10 v/mm en circa 1000 v/mm. Een elektron uit de L-schil zal in het algemeen de open plaats opvullen, welke ontstaan is door het uittreden van een foto-elektron uit de K-schil na bombardering door een zwaar gasatoom. Het energieverschil, dat resulteert uit de overgang van het elektron van de L- naar de K-schilniveau wordt uitgestraald in de vorm van een secundair röntgenfoton. In Xenongas b.v. produceert de overgang van het energieniveau van de L- naar de K-schil röntgenfotonen met een energie van 29 kev. De vrije weglengte van deze secundaire fotonen in het hogedrukgas is in het algemeen veel groter dan de vrije weglengte van de fotoëlektronen. Bij wijze van voorbeeld diene dat in xenon bij een druk van 10 atmosfeer fotoëlektronen met een energie van 25,5.keV een vrije weglengte hebben van circa 1 ran terwijl röntgenfotonen met een energie van 29 kev een vrije weglengte hebben van circa 20 mm. De secundaire fotonen, v/elke worden opgewekt door de fluorescentie van de zware gasatomen bij aanslag door invallende röntgenfotonen zullen worden geabsorbeerd door andere zware gasmoleculen in de detector en zijn niet te onderscheiden van de invallende röntgenfotonen. Aldus kunnen fotonen, welke gevormd zijn door fluorescentie in de zone van één elektrocel zich verplaatsen door een meercellige detector naar de zone van een andere elektrodecel, waar zij op dezelfde wijze als invallende röntgenstralen zullen worden gedetecteerd. Het K-schil fluorescentieëffect kan daardoor gezien worden als bij te dragen tot een vermindering van het ruimtelijk oplossend vermogen in meercellige ionisatiekamerdetectoren. Figuur 1 illustreert een uitvoeringsvorm van een meercellige, röntgenstraaldetector volgens de onderhavige uitvinding. Ken drukvat 10 bevat een detectorgas 12 bij. hoge druk. Eén zijde van het drukvat 10 bepaalt een dun venster 14, dat in hoofdzaak transparant is voor elektro-magnetische straling bij de frequenties van röntgenstralen. Het venster 14 kan

8 worden geconstrueerd uit elk willekeurig materiaal, dat algemeen bekend is en gewoonlijk gebruikt wordt voor dat doel in de techniek van stralingsdetectie; b.v. aluminium, kunsthars, of een matrix van kunsthars versterkt door metalen met een laag atoomnummer. De uitdrukking "in hoofdzaak transparant" zoals hier gebruikt betekent, dat de kans op röntgenstralingswisselwerking met een venstermateriaal veel kleiner is dan de kans op röntgenstralingswisselwerking met een detectorgas 12. Het detectorgas 12 vult het drukvat 10 en is gekozen, omdat het in hoofdzaak opaque is voor elektro-magnetische straling bij de frequenties van röntgenstraling. De uitdrukking "in hoofdzaak opaque", zoals hier gebruikt, betekent dat de kans op wisselwerking van de röntgenstraling met het detectorgas 12 veel groter is dan de kans op een wisselwerking van de elektromagnetische straling met het venster 14. Het gastype, gasdruk en elektrodeafstand worden gekozen onder gebruikmaking van methoden, die algemeen bekend zijn in de techniek, zodat een grote fractie (in een kenmerkend geval meer dan 70%) van de invallende röntgenfotonen worden geabsorbeerd in het gas. Het detectorgas 12 kan in een kenmerkend geval een edel gas bevatten met een hoog atoomnummer b.v., xenon, krypton, argon of een moleculair gas bevattende atomen met een atoomgexvicht groter dan dat van argon (dat is 39,9); bij een druk vanaf circa 10 atmosfeer tot circa 50 atmosfeer. Een eerste kathode 16 is geplaatst binnen het drukvat 10 in hoofdzaak evenwijdig aan het venster 14. De eerste kathode 16 is vervaardigd uit geleidende materialen, welke in hoofdzaak transparant zijn voor elektromagnetische straling bij de frequenties van röntgenstraling; b.v. aluminium of andere metalen met een laag atoomnummer. Een tweede kathode 18 is op soortgelijke vrij ze geplaatst binnen het drukvat, evenwijdig aan en op enige afstand verwijderd van de eerste kathode 16. De tweede kathode kan vervaardigd zijn uit elk willekeurig geschiktgeleidend materiaal en behoeft niet transparant te zijn voor elektro-nagnetische straling van de frequentie van rönt

9 11 genstraling. Bij wijze van illustratie enkel is bij een kenmerkende detector de tweede kathode 18 ongeveer 2,5-cm verwijderd van de eerste kathode 16. Een groot aantal anoden 20, welke een rij evenwijdige, geleidende staven bevatten, zijn halverwege tussen en evenwijdig aan de eerste kathode 16 en de tweede kathode 18 geplaatst. Elk van het grote aantal anoden 20 is verbonden met een verbindingsdraad 22, welke door het drukvat 10 geotokan worctt via een isolerende doorvoer 24. De verbindingsdraden 22 dienen om elektrische stroomsignalen van de anoden 20 over te dragen aan een signaalbewerkingscircuit 26, dat uitwendig van het drukvat 10 kan zijn aangebracht. De eerste kathode 16 en de tweede kathode 18 zijn parallel geschakeld door een kathodedraad 30,' welke door het drukvat 10 gestoken is via een isolerende doorvoer 24a. Een gelijkspanningsbron 28 is in serie geschakeld tussen de kathodedraad 30 en de anoden 20 ter verschaffing van een elektrische veld tussen de anoden 20 en de kathoden 16 en 18. Bij detectoren kenmerkend voor de onderhavige uitvinding ligt de elektrische veldgradiënt tussen ongeveer 100 v/mm en ongeveer 300 v/mm. Invallende röntgenstralen 32 treden de detector binnen via venster 14 in een richting in hoofdzaak loodrecht op het vlak van de eerste en tweede kathoden 16 en 18. De röntgenstralen gaan een wisselwerking aan met de atomen van het gas 12 ter verkrijging van elektronionparen, welke driften langs het elektrische veld voor het opwekken van een stroom tussen de anoden 20 en de kathoden 16 en 18. De stroom.van een bepaalde anode 20 hangt samen met en is evenredig met het aantal wisselv/erkingen tussen röntgenstraling en gas, die plaatsvinden in de buurt van die elektrode. De signalen van de anoden kunnen worden gecombineerd in de signaalbewerker 26 onder gebruikmaking van technieken,die algemeen bekend zijn in de tomografietechniek, teneinde een beeld op te leveren van de röntgenstralingsintensiteit langs de lijn van anoden. Deze uitvoeringsvorm van de detector levert een hoge gevoeligheid en een betrekkelijk snelle responsietijd op;

10 Elektron-ionparen geproduceerd tussen de anoden en kathoden moeten slechts de halve afstand afleggen, die de eerste kathode van de tweede kathode scheidt. Het volume aan gas 12, dat beschikbaar is voor de detectie van röntgenstralen in de buurt van een speciale anode 20 is gelijk aan de som van het volume aan gas gelegen tussen die anode en de eerste kathode 16 en het volume aan gas gelegen tussen die anode en de tweede kathode 18. Het volume aan gas beschikbaar voor detectie is dus het dubbele van dat beschikbaar is in een eenvoudige vlakke detector. Een andere uitvoeringsvorm van een anodeconstructie 20 geschikt voor gebruik in de detector van fig. 1 is geïllus treerd in fig. 2. In deze uitvoeringsvorm bevatten de anoden een rij evenwijdige metaalstroken 34 aangebracht op het opper vlak van een vel dielektrisch materiaal 36. Het diëlektrische vel 36 kan vervaardigd zijn b.v. uit keramiek, mica, kunsthars of een willekeurig ander geschikt materiaal van het type, dat gewoonlijk voor dit doel in de elektro-techniek wordt gebruikt. De metalen stroken 34 kunnen worden bevestigd aan het diëlektrische vel 36 op elke geschikte conventionele wijze, b.v. door opdampen, door zeefdrukken, of door binding met een hechtmiddel. Geleidingsdraden 22 worden verbonden met de individuele metalen stroken 34 en worden gestoken door het drukvat 10 op de hierhoven beschreven wijze. Figuren 3 en 3a illustreren een andere uitvoeringsvorm van de detector volgen? de onderhavige uitvinding. Een drukvat 10 met een voor röntgenstraling transparant venster 14 is gevuld met een detectorgas 12 op de wijze en van het type zoals hierboven beschreven. Een groot aantal vlakke anoden 42 zijn binnen het drukvat 10 uitgericht en wel in een richting in hoofdzaak loodrecht op het venster 14. De anoden 42 zijn individueel verbonden met een groot aantal draden 22, welke door het drukvat gestoken zijn via diëlektrische doorvoeren 24. Een metalen plaatkathode 38 is op gelijke afstanden genlaatst tussen elk der anoden 42. De kathoden 38 zijn parallel geschakeld via een draad 30, welke door het druk

11 10 vat 19 gestoken is via een dielektrische doorvoer 40. De anodeplaten 42 en de kathodeplaten 38 zijn vervaardigd uit metalen, welke in hoofdzaak opaque zijn voor elektromagnetische straling bij frequenties van de röntgenstraling. Metalen met een hoog atoomnummer, zoals molybdeen, tandaal of wolfraam, zijn geschikt om als anoden 42 en kathoden 38 gebruikt te worden. Enkel bij wijze van illustratie zij gegeven, dat in een kenmerkende detector de anode en kathodeplaten zijn vervaardigd uit plaatvormig molybdeen of wolfraam met een dikte van 0,05 mm. De kathodedraad 30 en de anodedraden 22 zijn elektrisch verbonden met een signaalbewerker 26 en een spanningsbron 28 op de hierboven beschreven wijze. Fotonen van röntgenstraling 32 treden de detector binnen via het venter 14 in richtingen in hoofdzaak evenwijdig aan de anodeplaten 42 en de kathodeplaten 38. De fotonen gaan een wisselwerking aan met het vulgas 12 in de zones tussen de anodeplaten 42 en de kathodeplaten 38. Elektron-ionparen welke worden gevormd door de wisselwerking van het gas 12 met de fotonen 32 driften langs elektrische veldlijnen tussen de anoden en kathoden en worden daarop opgevangen onder het produceren van elektrische signaalstromen. De elektrische stroom afkomstig van een bepaalde anode 42 is evenredig met het aantal röntgenfotonen, die in wisselwerking getreden zijn met het gas 12 in de ruimte tussen die anode en het nabij gelegen naar kathoden 38. Deze uitvoeringsvorm van de detector is ongevoelig voor de beperkende effecten van de K-schil röntgenfluorescentie op het oplossend vermogen. Alle röntgenfotonen, welke worden gevormd door fluorescentie in de zone tussen een anodeplaat 42 en een kathodeplaat 38 moeten lopen door een kathodeplaat 38 alvorens zij in staat zouden zijn om elektron-ionparen te vormen, welke naar een aangrenzende anode zouden driften. Zoals hierobven aangegeven zijn de kathodeplaten 38 vervaardigd uit materiaal, dat in hoofdzaak opaque is voor röntgenfotonen en het invallen van fluorescerende röntgenfotonen met een voldoende vrije weglengte om stroom op te wek B

12 10a ken in aangrenzende anodecellen wordt daardoor in sterke mate verminderd. De anode 42 en de kathode 38 constructies volgens de onderhavige uitvoeringsvorm liggen evenwijdig aan de invalsrichting van fotonen. De platen van de anoden 42 en de kathoden 38 kunnen derhalve betrekkelijk dicht bij elkaar geplaatst worden, waardoor een detector verkregen wordt met een korte hersteltijd, terwijl de lengte van de platen kan worden vergroot ter vorming van een detector met hoge gevoeligheid. Enkel zij wijze van illustratie zij vermeld dat in een kenmerkende detector de anode- en kathodeplaten zijn gemonteerd met afstanden tussen de hartlijnen van 2 mm. De evenwijdige elektrodeplaten van deze detectoruitvoeringsvorm dienen> eveneens om invallende fotonen te absorberen, welke door uitwendige voorwerpen worden verstrooid (d.w.z. huidweefsel, dat onderzocht wordt) en welke de detector binnentreden onder een schuinehoek. Pig. 4 illustreert een gewijzigde uitvoeringsvorm van de anodeplaten,42, welke kunnen worden toegepast bij de detector van figuur 3. In deze uitvoeringsvorm bevat elke anodeplaat een dun diëlektrisch vel 46; welke bij wijze van illustratie kan zijn vervaardigd uit keramiek, mica of een vel kunststofhars, dat onder het merk Mylar in de handel wordt gebracht. Een paar elektroden 44, vervaardigd uit metaal, dat in hoofdzaak opaque is voor elektro-magnetische straling bij frequenties van röntgenstralen, zijn geplaatst aan weerszijden van het diëlektrische vel 46. Afzonderlijke draden 22 zijn verbonden met elke metaalelektrode 44 en zijn gestoken door het drukvat 10 via afzonderlijke diëlektrische doorvoeren 23. Elektronenstromen, die vloeien naar tegenover gelegen zijden van de anodeplaat 42 worden aldus opgevangen op de afzonderlijke metalen vellen 44 en afzonderlijk overgedragen aan de signaalbewerker 26 (van fig. 3). Het ruimtelijk oplossend vermogen van de detector wordt daardoor vergroot met een factor twee. Een vervaardigingswijze van een samenstel van anodeen kathodeplaten is geïllustreerd in fig. 5. De-anodeplaten 42 en de kathode- 648

13 11 platen 38 zijn afwisselend op elkaar gestapeld op een groot aantal isolerende bouten 48. Een reeks buisvormige isolatoren 50 zijn op de bouten 48 geschroefd tussen de anodeplaten 42 en de kathodeplaat 38 en dienen om de platen in de goede po- 5 sitie te houden. De platen kunnen worden gemonteerd in een evenwijdige uitrichting voor de detectie van een gecollimeerde röntgenbundel, terwijl ook wel de dikte van de isolatoren 50 kan worden gevarieerd voor het verkrijgen van gebogen plaatuitrichting geschikt voor detectie van een divergerende rönt- 10 genbundel. De elektron-ionstroom, die binnen deze ionisatiekamers vloeit is in een kenmerkend geval zeer klein en kan zijn van dezelfde orde van grootte als lekstromen, welke over de structuren vloeien. Deze lekstromen, welke ruis of storing kunnen 15 veroorzaken in de werking van de elektronica van de^detectorversterker, kunnen uit het detectorcircuit worden afgevoerd over -beschermringen, welke verspreid aangebracht zijn op de elektrodeondersteunstrukturen tussen aangrenzende elektroden en worden bediend op anodepotentiaal. ; 20 Figuur 6 geeft een alternative uitvoeringsvorm van elektrodestrukturen voor gebruik bij de 'detector van fig. 3. Bescherm^^ringelementen 52 zijn opgesteld op ondersteuningsstangen 50 tussen de kathodeplaten 38 en de anodeplaten 42 om oppervlaktelekstromen af te voeren, welke anders daartussen 25 zouden kunnen vloeien. Beschermringen zijn verbonden met de positieve aansluitklem van de spanningsbron 28 parallel met de signaalbewerker 26. Fig. 7 geeft een alternatieve uitvoeringsvorm van de : anode van fig. 2, waarin opgenomen beschermingelementen 54, 30 welke opgesteld zijn op het diëlektrische vel 36 tussen aangrenzende anodestrippen 34. De beschermringen zijn verbonden en hebben tot taak om oppervlakte lekstromen af te voeren op de hierboven beschreven wijze. Men kan derhalve inzien, dat de onderhavige uitvinding 35 röntgendetectorstrukturen verschaft, welke elektrische signalen leveren als reactie op een lineaire afstandsyerdelingvan röntgenstralenintensiteiten. De structuren maken de con- 76 ö !

14 12 structie mogelijk van detectoren met hoge gevoeligheid, korte hersteltijd en een fijn ruimtelijk-oplossend vermogen en welke betrekkelijk ongevoelig zijn voor de nadelige invloeden van K-schil röntgenfluörescentie. 5 De elektroden in de beschrijvingen van de voorkeursuitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zijn voor het gemak van de beschrijving aangeduid als "kathoden" en "anoden". Het zal echter duidelijk zijn dat de polariteit van de elektrische potentialen aangelegd op deze detectoren 10 ' kan worden omgekeerd zonder het principe van de werking van j de geopenbaarde uitvinding aan te tasten en dat de "anode"- 1 strukturen kunnen werken bij een aangelegde spanning, welke negatief is ten opzichte van de "kathode"potentiaal. De termen "kathode" en "anode" zoals hier gebruikt betekenen elek- 15 troden van tegengestelde polariteit. Ofschoon de uitvinding in bijzonderheden hier beschreven is in overeenstemming met bepaalde voorkeursuitvoeringsvormen ervan, kunnen vele wijzigingen en veranderingen daarin worden aangebracht door een deskundige op dit vakgebied. ( 20 Dienovereenkomstig wordt dit soort wijzigingen en veranderingen geacht binnen de beschermingsomvang van de onderhavige uitvinding te vallen

15 13 C O N C L U S I E S 1. Röntgendetector bevattende een gasachtig medium van het type, dat in hoofdzaak opaque is voor elektro-magnetische straling bij de frequenties van röntgenstraling; een aantal in hoofdzaak vlakke anoden opgesteld in het gasachtigë 5 medium; een aantal vlakke kathoden opgesteld in het gasach-rtige medium; een aantal vlakke kathoden opgesteld in het gasachtigë medium, waarbij elk dezer kathoden ongeveer op gelijke afstanden van twee dezer anoden verwijderd is; en middelen voor het aanleggen van een elektrische gelijkstroom- 10 potentiaal tussen de kathoden en de anoden. 2. Detector volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de anoden in hoofdzaak, evenwijdig zijn. 3. Detector volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de anoden op gelijke afstanden van elkaar verwijderd zijn Detector volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de anoden en de kathoden materiaal bevatten, dat als eigenft schap heeft, dat het in hoofdzaak opaque is voor elektromagnetische straling bij de frequenties van röntgenstraling. 5. Detector volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat 20 elke anode een vlakke diëlektrische plaat bevat voorzien van twee zijden en twee metallische elektroden aangebracht op de zijden van de diëlektrische plaat. 6. Detector volgens conclusie"4, gekenmerkt door een drukvat aangebracht om de anoden, de kathoden en het gasach- 25 tige medium. 7. Detector volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het drukvat een venster bevat, loodrecht op de kathoden, welk venster de eigenschap heeft, dat het in hoofdzaak transparant is voor elektro-magnetische straling bij de frequen- 30 ties van röntgenstraling. 8. Detector volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het venster vervaardigd is uit aluminium. 9. Detector volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het venster vervaardigd is uit kunsthars Detector volgens conclusie 1, met het kenmerk; dat

16 14 het gasachtige medium elementen bevat, die een atoomgewicht hebben, dat groter is dan of gelijk is aan het atoomgewicht van argon. 11. Detector volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het gasachtige medium argon, krypton of xenon is. 12. Detector volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de druk van het gasachtige medium ligt tussen ca 10 atmosfeer en ca 50 atmosfeer. 13. Detector volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de elektrische spanningsbron ingericht is voor het opdrukken van een elektrische veldradiënt tussen ca v/mm en ca 1000 v/mm in de zones, welke de anoden en de kathoden van elkaar scheiden. 14. Detector volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de grootte van de elektrische spanningsbron zodanig gekozen is, dat de detector werkzaam is in de ionisatiekamer-modus. 15. Detector volgens conclusie 1, gekenmerkt door dèelektrische steunmiddelen opgesteld tussen de anoden en de kathoden en de beschermringen aangebracht op het oppervlak van de steunmiddelen tussen aangrenzende anoden en kathoden. 16. Röntgendetector bevattende een eerste kathode gevormd uit een vlak geleidend vel materiaal, dat de eigenschap bezit dat het in hoofdzaak transparant is voor elektro-magnetische straling bij de frequenties van röntgenstraling; een tweede kathode aangebracht evenwijdig aan de eerste kathode;, een groot aantal anoden aangebracht in een vlak, dat op gelijke afstand ligt van de eerste kathode en de tweede kathode; een gasachtig detectiemedium aangebracht tussen de anoden en de eerste kathode en de tweede kathode, welk gas de eigenschap bezit dat het in hoofdzaak opaque is voor elektro-magnetische straling bij de frequenties van röntgenstraling; middelen voor het aanleggen van een gelijkstroompotentiaal tussen de kathoden en de anoden, waardoor een elektrisch veld wordt opgedrukt tussen de kathoden en de anoden; en middelen voor het verbinden van elk der anoden met een signaalbewerkingscircuit. 17. Detector volgens conclusie 16, met het*kenmerk, dat de grootte van de aanlegmiddelen ingericht is om de detec-, e «h G * ix 3

17 15 tor te doen werken in de ionisatiekamer. 18. Detector volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de anoden evenwijdige staafelementen bevatten. 19. Detector vqlgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de staafelementen metalen draden omvatten. 20. Detector volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat de staafelementen evenwijdige stroken omvatten van geleidend materiaal aangebracht op een vel van diëlektrisch materiaal. 21. Detector volgens conclusie 20, gekenmerkt door beschermringelementen aangebracht op het diëlektrische vel tussen aangrenzende strippen van het geleidende materiaal. 22. Detector volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat het gasachtigë medium argon, krypton of xenon is. 23. Detector volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat het gasachtigë medium elementen bevat met een atoongewicht groter dan of gelijk aan het atoomgewicht van argon. 24. Detector volgens conclusie 23, met het kenmerk, dat het gasachtigë detectiemedium een druk bezit tussen ca 10 atmosfeer en ca 50 atmosfeer. 25. Detector volgens conclusie 24, gekenmerkt door een drukvat aangebracht om de anoden, de kathoden en het gasachtigë detectiemedium. 26. Detector volgens conclusie 25, met het kenmerk, dat het drukvat een venster bevat, dat evenwijdig ligt aan en nabij de eerste kathode. 27. Detector volgens conclusie 26, met het kenmerkj,. i dat het venster de eigenschap bezit dat het betrekkelijk transparant is voor elektromagnetische straling bij de frequenties van röntgenstraling. 28. Detector volgens conclusie 27, met het kenmerk, dat het venster gevormd wordt door aluminium. 29. Detector volgens conclusie 27, met het.kenmerk, dat het venster gevormd wordt door kunsthars. 30. Detector volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de gradient van het elektrische veld ligt tussen ca 10 c/mm en ca 1000 v/mm. $ n fi r /. o

18 S

19

20 26-50, ^ 38v 38-^ 38-42<%~ 42^. 42"