DE102007009174A1 - Radiation converter comprises a fluorescent layer from needle-shaped crystals on a substrate, where reflecting metal is incorporated in between the needle-shaped crystals - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Strahlungswandler, bei dem auf einem Substrat eine aus nadelförmigen Kristallen gebildete Leuchtstoffschicht aufgebracht ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlungswandlers, bei dem auf einem Substrat eine aus nadelförmigen Kristallen gebildete Leuchtstoffschicht aufgebracht ist.The The invention relates to a radiation converter in which on a substrate a phosphor layer formed of acicular crystals is applied. The invention further relates to a method for the production of a radiation converter in which on a substrate a phosphor layer formed of acicular crystals is applied.
Ein
derartiger Strahlungswandler wird in einem digitalen Röntgendetektor
(Flachbilddetektor, Flat Panel Detector) in Kombination mit einer
aktiven Matrix verwendet, die in eine Vielzahl von Pixel-Ausleseeinheiten
mit Fotodioden unterteilt ist. Die auftreffende Röntgenstrahlung
wird zunächst in der Leuchtstoffschicht (Szintillatorschicht)
des Strahlungswandlers in sichtbares Licht umgewandelt, das von
den Fotodioden in elektrische Ladung umgewandelt und ortsaufgelöst
gespeichert wird. Diese so genannte indirekte Konversion ist beispielsweise
in dem Aufsatz von
Übliche Szintillatorschichten bestehen aus CsI:Tl, CsI:Na, NaI:Tl oder ähnlichen Materialien, die Alkali-Halogenide enthalten, wobei sich CsI besonders gut als Szintillatormaterial eignet, da es nadelförmig aufgewachsen werden kann. Dadurch erhält man trotz hoher Schichtdicke, die eine optimale Absorption der Röntgenstrahlung sicherstellt, eine gute Ortsauflösung des Röntgenbildes. Die gute Ortsauflösung resultiert aus dem so genannten "Lichtleiteffekt".usual Scintillator layers consist of CsI: Tl, CsI: Na, NaI: Tl or similar Materials containing alkali halides, with CsI being particularly good as a scintillator material as it is acicular can be raised. This gives you despite high Layer thickness, which is an optimal absorption of X-rays ensures a good spatial resolution of the x-ray image. The good spatial resolution results from the so-called "Optical diffusion".
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Strahlungswandler mit verbesserten Lichteigenschaften zu schaffen. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Her stellung eines Strahlungswandlers mit verbesserten Lichteigenschaften anzugeben.task The invention is a radiation converter with improved light properties to accomplish. The invention is further based on the object a method for producing a radiation transducer with improved Specify light properties.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Strahlungswandler gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Strahlungswandlers und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen.The The object is achieved by a radiation converter according to claim 1 and by a method according to claim 8 solved. Advantageous embodiments of the radiation converter according to the invention and the method according to the invention are respectively Subject of further claims.
Der Strahlungswandler gemäß Anspruch 1 umfasst ein Substrat, auf das eine aus nadelförmigen Kristallen gebildete Leuchtstoffschicht aufgebracht ist. Erfindungsgemäß ist in den Zwischenräumen der nadelförmigen Kristalle ein spiegelndes Metall eingebracht.Of the Radiation converter according to claim 1 comprises a Substrate on which a needle-shaped crystals formed Phosphor layer is applied. According to the invention in the spaces between the needle-shaped crystals a reflective metal introduced.
Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 8 zur Herstellung eines Strahlungswandlers, bei dem auf einem Substrat eine aus nadelförmigen Kristallen gebildete Leuchtstoffschicht aufgebracht ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufdampfen der nadelförmigen Kristalle spiegelndes Metall zugegeben wird.The The method according to claim 8 according to the invention Production of a radiation converter in which on a substrate a phosphor layer formed of acicular crystals is applied, is characterized in that during vapor deposition added to the acicular crystals reflecting metal becomes.
Bei dem Strahlungswandler gemäß Anspruch 1 wird durch das in die Zwischenräume eingebrachte spiegelnde Metall eine laterale Ausbreitung des in der Leuchtstoffschicht erzeugten Szintillatorlichtes stark reduziert, wodurch die MTF (Modulations Transfer Funktion) entsprechend verbessert wird. Damit ist mit herkömmlichen lichtempfindlichen Sensoren, wie Fotodioden und CCDs, eine verbesserte Auflösung erzielbar.at the radiation converter according to claim 1 is by the reflecting metal introduced into the interspaces a lateral propagation of the generated in the phosphor layer Scintillator light greatly reduced, causing the MTF (modulation Transfer function) is improved accordingly. This is with conventional photosensitive sensors, such as photodiodes and CCDs, an improved Resolution achievable.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 8 wird durch die Zugabe eines spiegelnden Metalls eine Leuchtstoffschicht geschaffen, in der eine laterale Ausbreitung von in der Leuchtstoffschicht erzeugten Szintillatorlichtes stark reduziert ist. Ein gemäß dem Verfahren nach Anspruch 8 hergestellter Strahlungswandler weist gegenüber bekannten Strahlungswandlern eine verbesserte MTF (Modulations Transfer Funktion) auf, so dass mit einem derartigen Strahlungswandler bei herkömmlichen lichtempfindlichen Sensoren, wie Fotodioden und CCDs, eine verbesserte Auflösung erzielbar ist.at the method according to claim claim 8, a phosphor layer is added by the addition of a specular metal created in which a lateral spread of in the phosphor layer produced scintillator light is greatly reduced. One according to the Method according to claim 8 produced radiation converter has compared with known radiation converters an improved MTF (modulation transfer function) on, so with such a Radiation converter in conventional photosensitive Sensors, such as photodiodes and CCDs, improved resolution is achievable.
Handelt es sich bei dem Material, aus dem die Leuchtstoffschicht gefertigt ist und das auch als Szintillatormaterial bezeichnet wird, beispielsweise um das Alkalihalogenid CsI:Tl (mit Tl dotiertes CsI), dann ist dieses Material zumindest leicht hygroskopisch. Das zugegebene spiegelnde Metall darf deshalb nicht korrosiv sein und darf auf das Szintillatormaterial auch nicht korrosiv wirken. Weiterhin muss das spiegelnde Metall aus fertigungstechnischen Gründen seinen flüssigen Aggregatzustand bei ca. 640°C besitzen.These it is the material from which the phosphor layer is made and which is also referred to as scintillator material, for example the alkali halide CsI: Tl (with Tl doped CsI), then this is Material at least slightly hygroscopic. The added reflective Metal should therefore not be corrosive and may be applied to the scintillator material also not corrosive. Furthermore, the reflective metal must for manufacturing reasons its liquid Aggregate state at about 640 ° C own.
Die Zugabe des spiegelnden Metalls erfolgt vorzugsweise wasserfrei. Dadurch wird beim CVD-Verfahren (CVD – Chemical Vapor Deposition, chemische Gasphasenabscheidung) eine Verunreinigung des Vakuums durch Kristallwasser verhindert.The Addition of the reflective metal is preferably anhydrous. This is the CVD method (CVD - Chemical Vapor Deposition, chemical Vapor deposition) contamination of the vacuum by water of crystallization prevented.
Als spiegelndes Metall wird gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strahlungswandlers bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens Zinn(II)-chlorid verwendet, wobei der Anteil des Zinn(II)-chlorids vorzugsweise ca. 0,5 Gew.-% beträgt. Durch eine Zugabe von ca. 0,5 Gew.-% Zinn(II)-chlorid wird eine laterale Ausbreitung des in der Leuchtstoffschicht erzeugten Szintillatorlichtes besonders stark reduziert. Daraus resultierend steigt die Roh-MTF von ca. 55% auf bis zu etwa 80%. Unter Roh-MTF ist die MTF einer ungeschützten Leuchtstoffschicht, also einer Leuchtstoffschicht ohne eine die MTF beeinflussende Schutzschicht, zu verstehen.As a reflective metal tin (II) chloride is used according to a particularly advantageous embodiment of the radiation converter according to the invention or the method according to the invention, wherein the proportion of tin (II) chloride is preferably about 0.5 wt .-%. By adding about 0.5% by weight of tin (II) chloride, a lateral spread of the scintillator light generated in the phosphor layer is particularly greatly reduced. As a result, the crude MTF increases from approximately 55% to approximately 80%. Under raw MTF, the MTF is an unprotected phosphor layer, ie a phosphor layer without protection influencing the MTF shift, to understand.
Nachfolgend sind in der einzigen Figur normierte Emissionsspektren von drei Leuchtstoffschichten (Szintillatorschichten) gezeigt.following are in the single figure normalized emission spectra of three Phosphor layers (scintillator layers) are shown.
Mit
Ein
mit
Ein
weiteres Emissionsspektrum, das mit
Wie aus einem Vergleich der drei Emissionsspektren ohne weiteres ersichtlich ist, liegen die Emissionsmaxima des von den drei vorgenannten Leuchtstoffschichten erzeugten Lichts im Bereich von 510 nm bis 520 nm und damit im Bereich der maximalen Empfindlichkeit von Fotodioden und CCDs (Charge Coupled Devices), die im Bereich von etwa 500 nm bis 520 nm liegt.As from a comparison of the three emission spectra readily apparent is, are the emission maxima of the three aforementioned phosphor layers generated light in the range of 510 nm to 520 nm and thus in the range the maximum sensitivity of photodiodes and CCDs (Charge Coupled Devices), which is in the range of about 500 nm to 520 nm.
Die
zur Verbesserung der MTF vorgenommene Beimischung von 0,5 Gew.-%
SnCl2 führt bei dem Szintillatormaterial
CsI:Tl also nicht zu einer Verschiebung des Emissionsmaximums in
Bereiche außerhalb der maximalen Empfindlichkeit von Fotodioden
und CCDs (etwa 500 nm bis 520 nm). Ein Verlust an Lichtausbeute,
der durch eine unerwünschte Erhöhung der Dosis
kompensiert werden müsste, tritt somit bei einem Strahlungswandler,
dessen Szintillatormaterial das Emissionsspektrum
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- - M. Spahn et al. "Flachbilddetektoren in der Röntgendiagnostik" in "Der Radiologe 43 (2003)", Seiten 340 bis 350 [0002] M. Spahn et al. "Flat Panel Detectors in X-Ray Diagnostics" in "The Radiologist 43 (2003)", pages 340 to 350 [0002]
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