[发明专利]一种X射线象增强器

说明书

本发明涉及一种真空光电成象器件。

目前通用的X射线象增强器都是采用间接转换工作方式，即X光源辐射的透过被测物的X光子首先为输入荧光屏或晶体闪烁体吸收，转换成可见光子输出，此微弱的可见光子流再经过可见光光电阴极转换成光电子并被加速或倍增，轰击输出荧光屏，从而获得与被测物X射线透射象相对应的亮度增强了约5000～10000倍的可见荧光象输出。亮度增益部分来自光电子被加速，部分来自图象面积的缩小。采用静电聚焦方式将光电子象倒象转移到输出荧光屏，图形面积一般缩小100倍。这种X射线象增强器输入端直径通常为6吋到9吋，它体积庞大，只能固定在实验室使用。此外，输入荧光屏或晶体闪烁体与可见光光电阴极分别制备于透明载体的两端，在工艺上常会发生荧光屏或闪烁体被污染从而使其发光效率大大下降，发光亮度不均匀等现象。其次，载体对可见光必须有极高透明度，厚度必须减到50μm以下，否则将会影响器件的分辨率。因而制备这种面积大又非常薄的透明体，在工艺上难度很大。加上可见光光电阴极制备工艺较复杂，因而器件良品率低。成本高，价格昂贵。

美国曾提出一种平板式单级近贴聚焦X射线象增强器以及随后提出多级串联结构的专利。器件体积虽然缩小了，转换效率低的缺点也得改善，但工艺上的复杂和困难更为突出。

美国专利4142101描述了一种低强度X射线和r射线的成象器件，它仍然是采用晶体闪烁体的间接转换方式工作的X射线象增强器。但它采用与可见光光电阴极近贴聚焦的微通道板来增强光电子流，倍增系数可达10³～10⁴。这种器件体积小，可获得较高转换效率，但入射X射线转换成可见光的闪烁体层需制备于可见光象增强器的输入光纤面板窗接触大气的一端。构成闪烁体的是如CsI（Na）、CsI（TI）一类碱金属卤化物，它们在空气中极易吸潮变质，必须密封防潮。密封材料不可避免地会衰减入射的X射线强度;同时光纤面板虽可相当完善地传递可见光象，但光损耗至少在30%以上;再者为扩大视场，需采用图象缩小的光纤面板，这种价格昂贵的特种光纤面板不仅增加了光损耗，而且也降低了分辨率。在这种器件中，灵敏度与分辨率之间存在无法解决的矛盾：为提高对入射X射线的吸收，必须增厚闪烁体层;而闪烁体层厚度增大，则在其中产生的可见光当穿过闪烁体层时将被散射，从而使分辨率下降。因此，这种器件仍然存在间接转换方式工作的X射线象增强器所有的缺点。

要实现直接转换方式工作的X射线象增强器，关键是寻找对X射线敏感的高效光电阴极，J.E.Bateman曾在Advances in Electronics and Electron Physics 52189（1979）中报导了一种对X射线敏感的光电阴极，它由阴极基底和阴极发射体层组成，阴极基底采用铝箔，厚度为5μm。发射体层采用碘化铯，厚度为200～500μm，呈疏松均匀密度结构。其相对密度为5%，即0.18g/cm³。其缺点是它仅对能量小于10Kev的光子有较大响应，如能量提高，则量子效率变差，不适用于能量在20～50Kev的医用X射线波段。

本发明的目的之一是提供一种采用直接转换方式工作的近贴聚焦转换图象的X射线象增强器。在保证有相当转换效率的基础上，它具有分辨率高、体积小、工艺简单、良品率高、成本低等优点，从而取消了昂贵的光纤面板和消除了由于采用晶体闪烁体而带来的一系列缺点。

本发明的目的之二是提供一种采用上述X射线象增强器的便携式小型低强度X射线成象仪，具有体积小、重量轻、便于携带、无需特殊防护以及可以在明室中观察等特点，适用于X射线的透视、诊断和探伤等领域。

实现上述目的的关键在于提出一种对所需X射线波段敏感的X射线光电阴极，实现直接转换的工作方式，即从不可见的X光子不经过先转换成可见光子再转换成光电子的间接转换方式，而是直接转换成光致电子的工作方式，从而取消了上述已有X射线象增强器中的晶体闪烁体和光纤面板。