閃爍器板的製作方法

2023-05-12 11:59:46

專利名稱:閃爍器板的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有可透過 射線的基片的閃爍器板，在該基片上塗覆由針形晶體構成的閃爍器層。
背景技術：
例如在數字X射線探測器(平面圖像探測器，Flat Panel Detector)中與有源矩陣(二維的、像素化的光敏器件(Fotosensor))相結合地使用這種閃爍器板，該有源矩陣分為多個具有光敏器件的像素讀取單元。入射的X射線首先在閃爍器板的閃爍器層中被轉換為可見光，該可見光隨後由光敏器件轉換為電荷並且被位置分辨地存儲。該所謂的間接轉換例如在M. Spah等的在「Der Radiologe 43(2003) 」的340至350頁發表的文章「Flachbilddetektoren in der Riintgendiagnostik，，中被描述。
常規的閃爍器層由CsI :T1 (鉈摻雜碘化銫)、CsI :Na(鈉摻雜碘化銫)、NaI :T1 (鉈摻雜碘化鈉)、CuI (碘化亞銅)或類似的包含鹼金屬滷化物的材料組成。因為可以被針形地塗覆，CsI在此特別良好地適合用作閃爍器材料。儘管存在高的保證X射線最佳吸收的層厚，然而藉助碘化銫的針形結構獲得了 X射線圖像的良好的位置解析度。良好的位置解析度由所謂的「光導效應」產生，該光導效應通過在閃爍器針之間的氣隙實現。
由DE 10 220 009 700 Al公知一種具有可透過射線的基片的閃爍器板，在該基片上塗覆由針形晶體構成的閃爍器層。該閃爍器層由碘化亞銅組成，該碘化亞銅具有在藍光譜範圍內的發射波長。
由US 2010/0034351 Al公知一種探測器，該探測器具有存儲發光材料(Speicherleuchtstoff)。存儲發光材料由多個成分組成,並且與至少一種色料(例如銅)摻雜。沒有描述由未摻雜的材料有針對性地產生缺乏。
公知的閃爍器板例如被用在醫學成像中、用在貨物和行李的檢查中以及用在無破壞的材料檢查中，在這些閃爍器板中在閃爍器層中將X射線或伽馬射線轉換為光。為閃爍器層所使用的閃爍器材料應當除了對入射的X射線或伽馬射線的高的吸收之外還具有高的光輸出。產生的光(例如在CsI T1中是綠光，在NaI T1中是藍光)然後通過光敏感的元件轉換為電信號並且由此產生透射對象的影像。除了高的吸收和光輸出之外，在通常位於藍或綠光譜中的發射波長與光敏感元件的取決于波長的靈敏度之間的光學匹配也起重要作用。同樣在探測的光量子之間轉換為電子的轉換率對於光敏感元件是主要參量。通常將(XD、非晶形或晶形的矽(Si)和CMOS用作光敏感元件。這些光敏感元件按照其靈敏度光譜地匹配到日光以及由此匹配到發射綠光的發光材料。部分地，未光譜匹配的矽光電二極體被用於發射綠光的閃爍器。一般可以確定，通過光譜地匹配光敏感元件可以稍微提高在匹配的光譜範圍內的靈敏度。但未匹配的光電二極體具有更高的光譜靈敏度。由此，在紅外線範圍附近(900nm至920nm)的未匹配的矽光電二極體的光譜靈敏度是最高的。

發明內容
[0007]本發明要解決的技術問題是，實現一種閃爍器板，其閃爍器層在紅外線範圍附近具有足夠高的發射功率。
按照本發明的閃爍器板包括可透過射線的基片，在該基片上塗覆由針形晶體構成的碘化亞銅閃爍器層。按照本發明，閃爍器層具有在紅光譜範圍內的發射最大值。
在按照本發明的閃爍器板中為閃爍器層所使用的閃爍器材料碘化亞銅具有在425nm (藍光譜)處的低強度的峰值以及在720nm (紅光譜)處的高強度的峰值。720nm峰值(衰減時間是大約30ms至大約40ms)在此比425nm峰值(衰減時間是大約IOOps)具有大約7. 5倍的更高強度。
由於碘缺乏的增加，在大約425nm處主發射強度減小並且在大約600nm至800nm處紅髮射增加。
在本發明中所使用的碘化亞銅由此在大約600nm至800nm的範圍內具有其最大發射功率。在該範圍內，未光譜匹配的由結晶矽組成的光電二極體的信號強度是大約O. 40A/W至大約O. 55A/W，其中在上述矽光電二極體中信號強度的最大值是在大約950nm的入射光波長處的大約O. 6A/W,。
在為按照本發明的閃爍器板製造CuI閃爍器層時，在銅蒸發器中向粉末狀的碘化亞銅添加粉末狀的銅。碘化亞銅和銅也可以不是粉末而是作為顆粒存在。
在溫度為大約600°C至大約650°C並且壓強為大約l(T4mbar至大約l(T5mbar時氣態的碘與粉末狀的碘化亞銅反應，其中氣態的碘本身部分地分解。在銅蒸發器中形成氣態的銅(Cu)、氣態的碘(I)以及氣態的碘化亞銅(Cul)，其中添加的銅粉末與釋放到銅蒸發器中的(蒸氣狀的)碘反應為(蒸氣狀的)碘化亞銅。
氣態的碘化亞銅和氣態的碘從銅蒸發器中放出並且在基片上冷凝為碘化亞銅。
通過將銅粉末添加到碘化亞銅來防止碘化亞銅的熱分解以及防止由此產生在基片上塗覆的CuI閃爍器層的變色(米色的、黃色的、褐色的)。由此獲得按照本發明的閃爍器板的優選的實施方式。
碘化亞銅的明顯變色可以導致在入射X射線激勵時相應地減小了的強度以及相應地小的光輸出。與閃爍器材料Gd2O2S =Tb (鋱摻雜氧硫化釓)相對比，通過CXD照相機來進行該測量。
首先將CuI粉末(或顆粒)與Cu粉末(或顆粒)混合併且隨後的蒸發產生光強度高的幾乎白色的CuI層。Cu粉末與混合的CuI粉末之間的比例越大，則CuI層越白並且720nm峰值越高，其中同時425nm峰值變得更低。必要時可以繼續這一點，直到425nm峰值消失。
通過在蒸發時從CuI中產生的碘與之前所混合的銅粉末反應來產生幾乎白色的閃爍器層，該閃爍器層由於缺乏碘而具有高的光輸出。由於催化性水作用(katalytischenWassereinfluss)可以放大碘缺乏，也就是720nm峰值增加並且425nm峰值相應地減小。
由於發射最大值在大約720nm處，可以使用光電二極體來探測在閃爍器中產生的發射光，這些光電二極體比迄今為止使用的在日光下實施的光電二極體擁有更高的靈敏度。


下面結合附圖對本發明的示意性示出的實施例作進一步說明，但並不限制於此。附圖中
圖I示出了按照現有技術在閃爍器板中使用的閃爍器層的發射光譜與由碘化亞銅組成的閃爍器層的發射光譜的比較，並且
圖2示出了矽光電二極體的靈敏度與入射光的波長的依賴關係。
具體實施方式
圖I中示出了按照現有技術的如下閃爍器材料的發射光譜El至E4
El CsI =Na (碘化銫，用鈉摻雜)發射最大值在大約420nm處，
E2 Gd2O2S=Pr, Ce (氧硫化釓，用鐠和鈰摻雜)發射最大值在大約515nm處(UFC，超快陶瓷，Ultra Fast Ceramic),E3 CsI T1 (碘化銫，用鉈摻雜)發射最大值在大約525nm處，
E4 Gd2O2S =Tb (氧硫化釓，用鋱摻雜)發射最大值在大約545nm處。
為了比較還示出存儲發光材料的發射光譜
E5 CsBr =Eu (溴化銫，用銪摻雜)發射最大值在大約445nm處。
同樣示出按照本發明的閃爍器材料的發射光譜
E6 CuI (幾乎變成白色的碘化亞銅)發射最大值在大約720nm處。
通常地，為了將X射線轉換為光而使用閃爍器(發射光譜El至E4)或存儲發光材料(發射光譜E5 )，它們發射在藍光譜範圍內或綠光譜範圍內的光。
例如將(XD、aSi光電二極體和CMOS用作光敏感元件，這些光敏感元件按照其靈敏度被光譜地匹配到日光以及由此匹配到發射綠光的發光材料。部分地，未光譜匹配的矽光電二極體被用於發射綠光的閃爍器。一般可以覺察到，通過光譜地匹配光敏感元件可以稍微提高在匹配的光譜範圍內的靈敏度，但在紅外線範圍附近(900至920nm)的未匹配的矽光電二極體的靈敏度是最高的。
由於發射最大值在大約720nm處，可以使用光電二極體來探測在閃爍器中產生的發射光，這些光電二極體比迄今為止使用的在日光下實施的光電二極體擁有更高的靈敏度。在圖2中示出了對於這樣的光電二極體的靈敏度的示例。
碘化亞銅在從大約600nm至大約800nm的範圍內具有其最大的發射功率。在該範圍內，在圖2中示出的未光譜匹配的由結晶矽組成的光電二極體的信號強度是大約O. 40A/W至大約O. 55A/W，其中在圖2中示出的矽光電二極體中信號強度的最大值是在大約950nm的入射光波長處的大約O. 6A/W。
權利要求
1.一種具有可透過射線的基片的閃爍器板，在所述基片上塗覆由針形晶體構成的碘化亞銅閃爍器層，其特徵在於，所述閃爍器層在紅光譜範圍內具有發射最大值。
2.根據權利要求
I所述的閃爍器板，其特徵在於，發射的光量子的最大強度位於720nm處。
3.根據權利要求
I所述的閃爍器板，其特徵在於，所述閃爍器層是白色的。
專利摘要
本發明涉及一種具有可透過射線的基片的閃爍器板，在所述基片上塗覆由針形晶體構成的碘化亞銅閃爍器層，其中所述閃爍器層具有在紅光譜範圍內的發射最大值。按照本發明的閃爍器板的閃爍器層在紅外線範圍附近具有足夠高的發射功率。
文檔編號G21K4/00GKCN102820071SQ201210189096
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月8日
發明者M.富克斯, M.豪森 申請人:西門子公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan