[发明专利]X射线摄像管

说明书

本发明涉及一种X射线摄像管，它在医学诊断或材料无损探伤所用的X射线电视系统中，用以将X射线图像转换为电信号。

在传统的X射线电视系统中，X射线图像增强器与电视摄像管结合用以将X射线图像转换为电信号。即X射线进入图像增强器时，其中入射的X射线通过诸如CsI（碘化铯）一类的转换膜转换为可见射线。此后，电子从光敏膜释放并倍增，再传至输出荧光膜，被转换为可见光。于是，可见光图像即从该输出荧光膜输出。摄像管光耦合到图像增强器的输出平面。可见光图像通过光学透镜或类似的部件投影到摄像管的摄像平面上。因而，相应于入射光的电荷堆积在摄像平面上，它们由电子束进行扫描和读出，输出电信号。

众所周知，X射线电视系统采用的X射线摄像管还有诸如X射线HARP（高增益雪崩骤增非晶光电导体）管，它将X射线直接转换为电子。该X射线摄像管包括由诸如对X射线敏感的非晶硒材料形成的X射线一电转换膜，它是一般可见光摄像管中所用的光敏转换膜。即该X射线摄像管不采用诸如图像增强器中所用CSI的X射线一可见光转换膜，而代之以采用将X射线直接转换为电荷的一种非晶硒薄膜，从而获得通过雪崩效应放大的电信号。

然而，就传统的X射线电视系统而言，将X射线图像增强器和电视摄像管结合时，X射线图像转换为最终的电信号图像需通过如上所述的多个转换步骤，将X射线转换为可见射线，然后转换为电子，再转换为可通过光学元件的可见射线，仍再次转换为可见射线，最后转换为电信号。这一过程将造成较差的转换效率，不可避免地使最终图像具有较低的信噪比（S/N）。此外，图像增强器与摄像管的结合使用还存在着使装置复杂化和增大其体积等缺点。对于诸如X射线HARP管的X射线摄像管而言，它利用非晶硒膜将X射线直接转换为电荷，该非晶硒膜具有较高的X射线透射率。但为了提高转换效率必须做得像500μm左右那样厚。由于要求特别高的电压才能产生上述雪崩效应，故它几乎是不能实现的。况且，从制造角度来看，要形成上述厚度和大范围均匀的非晶硒膜也是很难的。这样就难以提供这类口径较大的X射线摄像管。

本发明已考虑到上述技术现状，其基本目的在于提供一种X射线摄像管。它能有效地将X射线转换为电信号，即使X射线的强度较低，也能获得具有较高亮度和对比度的图像信号，并可很方便地做到大口径。

为了实现上述目的，根据本发明，通过一种X射线摄像管，将透射X射线图像转换为电信号，它包括：

荧光元件，用以接收呈二维分布的透射X射线，并将该透射X射线转换为呈二维分布的可见射线;

半透明导电膜，它光耦合到荧光元件上与X射线入射面相反的一面，该半透明导电膜承受一个高电压;

光敏膜，它层叠在半透明导电膜上，并包括一非晶半导体层，用以通过半透明导电膜将以二维分布透射的可见射线转换为按二维分布的电荷，并在加到半透明导电膜上的高电压所形成的电场下，倍增按二维分布的电荷;以及

信号读出装置，它用以扫描光敏膜上与可见射线入射面相反的一面，读出光敏膜上形成的二维电位分布作为电信号。

本发明具有以下功能。

荧光元件将二维分布的透射X射线转换成二维分布的可见射线。可见射线通过光耦合到荧光元件的半透明导电膜传送到光敏膜。光敏膜将二维分布的入射可见射线转换成二维分布的电荷。同时，二维分布的电荷在加到半透明导电膜上的高电压所形成的电场下，通过非晶半导体层的电荷倍增功能进行倍增。结果，电位的二维分布正好对应于光敏膜上形成的入射X射线的强度分布。信号读出装置扫描光敏膜，以读出二维分布的电位作为电信号。

根据本发明，光敏膜包括倍增二维分布电荷的非晶半导体层。因此，即使入射X射线的强度较低，仍能获得具有较高亮度和对比度的X射线图像信号。与采用图像增强器和摄像管相结合的方法比较，根据本发明的摄像管只需经过极少的步骤即可获得X射线图像信号，由此可减小噪声混合，以实现优质图像。比之图像增强器与摄像管相结合的方法，本发明具有更简单、更小的结构。此外，由于光敏膜内含的非晶半导体层接收可见射线而不是X射线，故该非晶半导体层可以做得比传统X射线HARP管中的更薄。这样，可很容易地在一个较宽的范围内获得均匀的非晶半导体层，从而使此类X射线摄像管具有较大的口径。

用于光敏膜中的非晶半导体层不限于任一特殊类型，只要该半导体层能完成电荷倍增功能即可。然而，用于本发明的一种较佳的非晶半导体层用硒（Se）作为其主要成分。当强电场加到以硒作为主要成分的非晶半导体层时，电荷倍增功能将在其中产生。一般认为这是由于在以硒作为其主要成分的非晶半导体层的内部产生了雪崩效应。