[发明专利]平板型X射线像增强器及其制造方法

说明书

本发明涉及应用于医疗透视及诊断和工业无损探伤的平板型X射线像增强器及其制造方法，特别是采用复合X射线光电阴极的平板型X射线像增强器及其制造方法。

与传统应用的静电聚焦型倒像式X射线像增强器相比，平板型X射线像增强器具有结构紧凑、重量轻、体积小、高的空间和时间分辨率、无边缘图像畸变以及输出图像面积大，可直接观察等优点。

本申请发明人佘永正等人发明的中国专利CN88102912中提出过一种如图4所示的平板型X射线像增强器。这类X射线像增强器在具有输入窗401的真空管壳411中设有光电阴极412、起电子倍增作用的微通道板408、以及输出荧光屏413，微通道板408与输出荧光屏413之间近贴聚焦。其中，光电阴极412是将X射线直接转换成光电子的X射线光电阴极412，X射线光电阴极412与微通道板408之间近贴聚焦。这类X射线像增强器可以在保证有相当X射线转换效率的基础上，具有高分辨率。而且其制备工艺简单，成品率高。但仍然存在以下问题：第一，在用人眼直接观察时，像增强器的闪烁噪声较大，在观察厚部位以及X射线主射线剂量较低时尤为严重。闪烁噪声大时将使像增强器的空间分辨率降低；第二，X射线光电阴极的效率仍然较低，因而运用时要求X射线剂量较大，从而增大X射线透视仪的X光源功率，使仪器重量、体积增大，在手提式X射线透视仪中这一问题更为严重；第三，先前研制的X射线光电阴极在高能X射线区域其灵敏度更低，进而影响像增强器在硬X射线波段的应用。

本发明目的在于提供一种采用复合X射线光电阴极，通过提高X射线转换效率来解决以上问题的平板型X射线像增强器及其制造方法。

典型的平板型X射线像增强器是一个采用X射线光电阴极、微通道板和显示荧光屏的真空器件。X射线光电阴极和微通道板之间以及微通道板和显示荧光屏之间电子都是近贴聚焦。本发明人佘永正等对这类像增强器的进一步研究表明，显示荧光屏上的闪烁噪声来自通道板内电子增益的指数式脉冲幅度分布。这是因为在单个通道内电子是在电场加速下通过与通道内壁多次碰撞而获得倍增的。若吸收一个X光子只产生一个光电子并进入某一根通道，由于倍增过程的统计特性，每次入射的单个光电子产生的电子增益不是常数，而是呈指数形式变化，因而在显示荧光屏上显现为亮度的变化，即闪烁噪声。若同时入射于同一通道的光电子数不是一个而是多个，则指数分布形式将改变而趋于平缓，从而使闪烁噪声降低。当代表吸收一个X光子事件所产生的同时进入同一通道的光电子数(包括初光电子和次级电子)大于例如20时，微通道板的闪烁噪声将被抑止。因此，为消除闪烁噪声，需提供一种倍增机制使得X射线光电阴极每吸收一个X光子后所产生的光电子数大于(或等于)20，也就是说，需要提高X射线的转换效率。这就是本发明的发明构思。

根据以上发明思想，改进的平板型X射线像增强器主要是在X射线光电阴极上或微通道板输入端等处形成复合X射线光电阴极。这类复合X射线光电阴极中，有些不仅吸收X光子产生初光电子，而且对高能初光电子起电子倍增作用；有些不仅对所产生的光电子及次级电子起倍增作用，而且本身吸收X光子也产生高能初光电子及次级电子。因此，复合X射线光电阴极是以上述多种途径将X射线转换为电子的，因而具有更高的X射线转换效率。

本发明中，对已有技术提出了改进，主要是在X射线光电阴极基底例如铝箔支撑层(简称铝层)上淀积了重金属层，作为X射线吸收体和初光电子发射体。重金属层材料可采用钽、钨、金、铂、铅、铋等具有高原子序数的任一种材料。在重金属层上再淀积一透射次级电子发射体。重金属层吸收X光子产生的高能初光电子由透射次级电子发射体倍增，这样将使同时进入微通道板同一通道的电子数增加，从而减小由于通道中电子增益呈指数式脉冲分布引起的闪烁噪声，同时X射线光电阴极灵敏度增高，在高能X光子范围尤为明显。