DE69607117T2

DE69607117T2 - Bildaufnahmevorrichtung mit einem Glas mit photostimulierbarer Lumineszenz

Info

Publication number: DE69607117T2
Application number: DE69607117T
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Hirao; Jianrong Qiu
Original assignee: Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Japan Science and Technology Agency
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1996-12-16
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2016-12-17
Also published as: US5977556A; EP0779254B1; JPH09221336A; DE69607117D1; EP0779254A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strahlungsbildaufnahmevorrichtung mit einem photostimulierbaren lumineszierenden Material bzw. einem photostimulierbaren Phosphor, das bzw. der ein Glas ist, welche in Strahlungsdosimetern, Strahlungsbildumwandlungsfeldern bzw. -Tafeln usw., welche mit Hilfe photostimulierbarer Lumineszenz arbeiten, verwendet wird und betrifft auch die Aufnahme und Wiedergabe von Strahlungsbildern unter Verwendung von photostimulierbarem Lumineszenzglas.
In Röntgenstrahlverstärkungsschirmen und -Bildverstärkern werden lumineszierende Materialien, welche aufgrund der von diesem absorbierten Röntgenstrahldosis eine Lumineszenz erzeugen, verwendet. Um die Strahlungsdosis, welcher beispielsweise ein Patient oder ein Anwender einer röntgenstrahlbezogenen Vorrichtung ausgesetzt ist, zu vermindern, besteht eine Nachfrage nach der Entwicklung eines lumineszierenden Materials, das selbst nach dem Aussetzen geringfügiger Röntgenstrahldosen eine gute Lumineszenz erzeugt, d. h. welches gegenüber Röntgenstrahlen hoch sensitiv ist.
Das Strahlungsbildumwandlungsverfahren ist als ein Verfahren bekannt, das anstelle der Radiographie verwendet werden kann, welche Silbersalze verwendet. In diesem Verfahren wird ein lumineszierendes Material veranlasst, Strahlung zu absorbieren, welche durch ein Objekt getreten ist, und dann wird dieses lumineszierende Material mit einer bestimmten Art von Energie angeregt, damit die im lumineszierenden Material gespeicherte Strahlungsenergie als Lumineszenz freigesetzt wird. Beispielsweise wird eine Tafel bzw. eine Platte bzw. ein Feld mit einer Schicht aus einem photostimulierbaren lumineszierenden Material, das auf einem Träger wie Papier ausgebildet ist, verwendet, und Strahlung im sichtbaren Bereich des Lichts und Infrarotstrahlung wird als Anregungsenergie verwendet.
Das Strahlungsbildumwandlungsverfahren, welches in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. Sho 59-75200 offenbart ist und BaFX; Eu²&spplus; (X: Cl, Br, I) als photostimulierbares lumineszierendes Material verwendet, weist die folgenden hervorragenden Merkmale auf, und man hat begonnen, es in einem weiten Bereich von Fachgebieten wie Medizinwissenschaften, medizinische Behandlung, Medizin, Biowissenschaften, Hochenergieanwendungen, Bergbau usw. zu verwenden.
(1) Es weist eine Empfindlichkeit auf, die zehn bis hundertmal größer ist als diejenige eines photographischen Films. Gespeichertes Rauschen kann vor der Verwendung beseitigt werden. Niedriges Rauschen.
(2) Hinsichtlich der photostimulierten Lumineszenz spricht es linear auf Strahlungsdosen in einem weiten Bereich von fünf Größen bzw. Abmessungen an, weist einen großen dynamischen Bereich und eine hervorragende Linearität auf.
(3) Es weist einen großen Empfindlichkeitsbereich auf. Hohe Auflösung.
(4) Es kann leicht mit einem Rechner verbunden werden, wodurch ein direktes Digitalbildsignal während des Aufnahmeprozesses erhalten werden kann, wodurch die Speicherung und das Wiederauffinden erleichtert wird.
(5) Es kann wiederholt verwendet werden.
Im Fall lumineszierender Materialien wie BaFX; Eu²&spplus; ist jedoch das Verfahren zu deren Herstellung sehr kompliziert, die Anzahl der Herstellungsverfahrensschritte ist groß und die zur Herstellung erforderliche Zeit ist lang, was sie extrem teuer werden läßt. Des weiteren besteht aufgrund der Tatsache, dass sie im allgemeinen in der festen Phase bei Temperaturen um 1.000ºC synthetisiert werden, eine Neigung der Teilchen zum Agglomerieren. Als Ergebnis muss, um die Fluoreszenzstärke zu erhöhen, ein Zerkleinern und eine Sortierung bzw. Klassierung auf der Stufe der Nachbehandlung durchgeführt werden, um in einem größtmöglichen Ausmaß Teilchen zu erhalten, die alle die gleiche geeignete Größe aufweisen, und dies ergibt eine verminderte Ausbeute. Des weiteren werden Verfahren zum Abscheiden oder Auftragen von Überzügen aus dem lumineszierenden Material in seiner Pulverform auf ein Substrat verwendet, um ein fluoreszierendes Blatt bzw. einen fluoreszierenden Bogen auszubilden, und aufgrund der Tatsache, dass Pulver vielflächige Gestaltformen aufweisen, wird die Oberfläche des Blattes narbig mit dem Ergebnis, dass feine bzw. genaue Kontrollverfahren erforderlich sind, um einen gleichmäßigen Film bzw. eine gleichmäßige Folie bereitzustellen, und selbst dann ist die Ausbildung einer gleichmäßigen Folie fast unmöglich. Des weiteren wird aufgrund der Tatsache, dass die Pulverteilchen verhältnismäßig grob zusammengepackt sind und die Oberfläche eine narbige Gestalt aufweist, die durch Anregung erzeugte Fluoreszenz wiederholt zwischen den Teilchen des lumineszierenden Materials gestreut mit dem Ergebnis, dass die Lichtmenge, welche durch die Vorderseite des Fluoreszenzblatts tritt, vermindert ist. Daher ist die Empfindlichkeit vermindert, die Gleichmäßigkeit der Empfindlichkeit ist schlecht, und es ist unmöglich, die Auflösung über eine bestimmten kritischen Wert hinaus zu erhöhen.
Andererseits sind auch Glasdosimeter entwickelt worden, die Strahlung wie Röntgenstrahlen wahrnehmen bzw. nachweisen. Die Haupttypen sind vom Typ I (beispielsweise Glas des SiO&sub2;-B&sub2;O&sub3;-Na&sub2;O-Al&sub2;O&sub3;-Systems, enthaltend Co²&spplus;, Mn²&spplus;- Fe³&spplus;-enthaltendes Glas, Mg(PO&sub3;)&sub2;-Glas, Glas des Sb&sub2;O&sub3;-Systems, Bi&sub2;O&sub3;- enthaltendes Glas, Phosphatglas, enthaltend Ag, usw.), die das Phänomen verwenden, bei welchem das Glas durch Aussetzen der Strahlung farbig wird, vom Typ II (Li&sub2;O-Al&sub2;O&sub3;-SiO&sub2;-Glas, enthaltend Tb³&spplus;, Phosphatglas, enthaltend Mn, usw.), die aufgrund der Tatsache arbeiten, dass durch Aussetzen der Strahlung erzeugte Fangzentren Fluoreszenzlicht emittieren, wenn sie erhitzt werden und dann verschwinden, und vom Typ III (Phosphatglas, enthaltend Ag, usw.), die aufgrund von Radiophotolumineszenz arbeiten.
Beim Typ I ist der Bereich von Dosen, die gemessen werden können, eng, und die Wiedergabe durch Erwärmung ist nicht vollständig. Des weiteren sind Gläser des Sb&sub2;O&sub3;-Systems und Bi&sub2;O&sub3;-enthaltende Gläser schwierig in stabiler Weise herzustellen.
Beim Typ II, welcher aufgrund von Thermolumineszenz arbeitet, ist die Empfindlichkeit gering, und es besteht das Problem der Verformung nach dem Erwärmen. Des weiteren ist es nicht möglich, deutlich bzw. in hohem Ausmaß die Dosisverteilung von Strahlung wie Röntgenstrahlen usw. zu messen.
Der Typ III arbeitet aufgrund des Phänomens der Radiophotolumineszenz, bei welcher orange gefärbte Fluoreszenz emittiert wird, wenn Ag-enthaltendes Phosphatglas der Strahlung wie Röntgenstrahlen ausgesetzt wird und dann mit ultraviolettem Licht mit einer Wellenlänge von etwa 360 nm angeregt wird. Durch Messung der Menge der durch dieses Phänomen erzeugten Fluoreszenz ist es möglich zu bestimmen, wieviel Strahlung das Glas ausgesetzt war. Die durch das Aussetzen der Strahlung erzeugten Elektronen werden von Ag&spplus; gefangen, wodurch Ag&spplus; in Ag&sup0; umgewandelt wird, und die positiven Lücken werden durch die PO&sub4;-Tetraeder gefangen, welche das Netzwerk des Phosphatglases ausbilden. Mit der Zeit übertragen sich die positiven Lücken auf Ag&spplus;, wodurch Ag -Zentren erzeugt werden. Dies ist als Aufbau von Radiophotolumineszenz bekannt. Die Geschwindigkeit davon hängt von der Zusammensetzung des Glases ab, jedoch dauert es selbst im Fall der schnellsten Gläser etwa 10 bis 20 Minuten, und bei einigen Gläsern dauert es eine Anzahl von Tagen. Als Ergebnis ist es nicht möglich, innerhalb einer kurzen Zeitspanne Strahlungsdosen zu messen oder Bilder zu erzeugen. Außerdem ist der Dynamikbereich eng und die Betriebsfähigkeit schlecht.
US-A-3 522 191 offenbart ein mit Eu³&spplus;-Ionen-dotiertes Glas, welches eine blaugrüne Lumineszenz emittiert. Das Glas ist ein Boratglas, ein Phosphatglas oder ein Silikatglas, enthaltend B&sub2;O&sub3; und/oder P&sub2;O&sub5;. Fizika i Khimiya Stekla, Vol. 19, Nr. 1, 1993, Seiten 20 bis 23, offenbart eine mit Eu²&spplus;-Ionen dotierte Na&sub2;O-CaO-Al&sub2;O&sub3;-P&sub2;O&sub5;- Glaszusammensetzung, die eine blaue Lumineszenz emittiert. US-A-3 032 428 offenbart ein Szintillationsglas, das in Reaktion auf Strahlung wie γ-Strahlen oder Neutronen eine Lumineszenz emittiert. Das Szintillationsglas ist ein mit Ce³&spplus;-Ionen dotiertes Borat- oder Borosilikatglas. US-AA 566 987 offenbart ein anderes Szintillationsglas, umfassend ein Bariumsilikatglas, das Ce³&spplus;, P&sub2;O&sub5; und gegebenenfalls Fluor enthält. Die Derwent-Datenbankzugriffsnr. 85-005465 offenbart auch ein Szintillationsglas, umfassend ein mit Ce³&spplus; dotiertes Aluminosilikatglas. Das Glas wird als Detektionsgerät für ionisierende Strahlung verwendet. Der Auszug Nr. 5107810 der Inspec-Datenbank offenbart ein Glasfaser-Szintillatorbündel, umfassend ein mit Ce³&spplus;-Ionen dotiertes Oxidglas, das als Nachweis- bzw. Detektionsgerät für α-Teilchen oder Neutronen verwendbar ist. WO 94/07805 offenbart ein Li-freies, mit Ce³&spplus; dotiertes Glas, das als Detektionsgerät für ultraviolette, Röntgen- oder Neutro nenstrahlung verwendbar ist. US-A-4 666 870 offenbart ein Be-freies Fluoridglas, insbesondere Glaszusammensetzungen, welche lediglich Eu²&spplus;, das als Modifizierungskation dient, und Ce³&spplus; enthalten, das als Vitrifizierungskation dient. EP-A-0 338 934 offenbart eine Glaszusammensetzung, die eine weiße Lumineszenz aufgrund ultravioletter Strahlung im Wellenlängenbereich von 254 nm emittiert. Die Glaszusammensetzung ist ein mit Mn²&spplus;-, Ce³&spplus;- und Tb³&spplus;-Ionen dotiertes Borat- oder Borosilikatglas. EP-A-0 199 409 offenbart ein lumineszierendes Glas, das in effizienter Weise eine Lumineszenz aufgrund von ultravioletter oder Elektronenstrahlung emittiert und seine Verwendung als Lumineszenzschirm. Das Glas umfasst ein mit Ce³&spplus; dotiertes Aluminosilikat und/oder Aluminoborat. EP-A-0 775 673 (die gemäß Artikel 54 (3) EPC zum Stand der Technik gehört) offenbart ein mit Eu dotiertes Fluorphosphatglas, das eine blaue Lumineszenz emittiert, und ein weiteres Fluorphosphatglas, das mit Eu (welches eine blaue Lumineszenz emittiert), Tb (welches eine grüne Lumineszenz emittiert) und Sm und/oder Mn (welches eine rote Lumineszenz emittiert) co-dotiert ist.
Die vorliegende Erfindung wurde verwirklicht, um diese Probleme zu lösen. Durch die Ausnutzung der kennzeichnenden Eigenschaften von Glas wie Gleichförmigkeit und seine Fähigkeit, in hoher Präzision poliert bzw. geglättet bzw. geschliffen zu werden, und durch das Vorhandensein von mindestens einem von Ce³&spplus; und Eu²&spplus; als aktive Kationen für die photostimulierte Lumineszenz in der Glaszusammensetzung, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hoch zuverlässige Aufnahme und Wiedergabe von Strahlungsbildern unter Verwendung eines photostimulierbaren Lumineszenzglases bereitzustellen, welches eine Haltbarkeit bzw. Beständigkeit und eine mechanische Festigkeit bei der Anwendung aufweist, nicht die bei Kristallen beobachtete Richtungsabhängigkeit hinsichtlich der Lichtemission zeigt und eine gute Formbarkeit und Gleichmäßigkeit der Empfindlichkeit aufweist.
Um diese Aufgabe zu lösen, ist das photostimulierbare lumineszierende Material bzw. der photostimulierbare Phosphor für die erfindungsgemäße Strahlungsbildaufnahmevorrichtung ein Glas, das mindestens eines von Ce³&spplus; und Eu²&spplus; als aktive Kationen enthält, welches Licht mit einer Wellenlänge im ultravioletten oder blauen Bereich emittiert, wenn Teile davon, die einer Strahlung wie Röntgenstrahlen, γ- Strahlen, α-Strahlen, β-Strahlen, Elektronenstrahlen, Neutronenstrahlen, Ionenstrahlen und ultravioletten Strahlen mit einer Energie, die gleich der oder größer als die Bandlücke von Glas ist, ausgesetzt worden sind, durch sichtbares Licht oder Infrarotlicht angeregt werden. Ce³&spplus; und/oder Eu²&spplus;, die als aktive Kationen verwendet werden, ist/sind in einer Gesamtmenge von 10 Mol-% oder weniger, bezogen auf die Gesamtheit aller Kationen, und vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 0,001 bis 2 Mol-% enthalten. Als Glas kann ein Silikatglas, ein Boratglas, ein Phosphatglas, ein Mischoxidglas, das auf mindestens zweien der vorstehenden basiert, ein Halogenidglas oder ein Halogenphosphatglas verwendet werden.
Im Fall eines Oxidglases ist es bevorzugt, dass das photostimulierbare lumineszierende Material für die erfindungsgemäße Strahlungsbildaufnahmevorrichtung als das Glas aufbauende Kationen 30 bis 99 Mol-% (vorzugsweise von 45 bis 95 Mol-%) von mindestens einem von Si&sup4;&spplus;, B³&spplus; und P&sup5;&spplus;, 0 bis 70 Mol-% (vorzugsweise 5 bis 60 Mol- %) mindestens einem von Li&spplus;, Na&spplus;, K&spplus;, Rb&spplus;, Cs&spplus; und Tl&spplus;, 0 bis 70 Mol-% (vorzugsweise 0 bis 40 Mol-%) von mindestens einem von Mg²&spplus;, Ca²&spplus;, Sr²&spplus;, Ba²&spplus;, Cd²&spplus;, Pb²&spplus; und Zn²&spplus;, 0 bis 30 Mol-% (vorzugsweise 0 bis 10 Mol-%) Al³&spplus; und 0 bis 40 Mol-% (vorzugsweise 0 bis 30 Mol-%) von mindestens einem von Y³&spplus;, Sc³&spplus;, Ga³&spplus;, In³&spplus;, Bi³&spplus; und Ln³&spplus; (wobei Ln ein anderes Seltenerdelement als Ce ist), wobei die Prozentanteile auf die Gesamtheit aller Kationen bezogen sind, enthält.
Im Fall eines Halogenidglases ist es bevorzugt, dass das photostimulierbare lumineszierende Material eine Zusammensetzung aufweist, die als Kationen, welche das Glas aufbauen, 10 bis 60 Mol-% (vorzugsweise 20 bis 40 Mol-%) Al³&spplus;, 8 bis 70 Mol- % (vorzugsweise 8 bis 60 Mol-%) von mindestens einem von Mg²&spplus;, Ca²&spplus;, Sr²&spplus; und Ba²&spplus;, 0 bis 30 Mol-% (vorzugsweise 0 bis 25 Mol-%) von mindestens einem von Y³&spplus; und Ln³&spplus; (wobei Ln ein anderes Seltenerdelement als Ce ist), 0 bis 20 Mol-% (vorzugsweise 0 bis 15 Mol-%) Hf&sup4;&spplus; und 0 bis 20 Mol-% (vorzugsweise 0 bis 10 Mol-%) von mindestens einem von Li&spplus;, Na&spplus; und K&spplus;, wobei die Prozentanteile auf die Gesamtheit aller Kationen bezogen sind, enthält und die als Anionen, welche das Glas aufbauen, 0 bis 20 Mol-% (vorzugsweise 0 bis 10 Mol-%) Cl&supmin; und 80 bis 100 Mol-% (vorzugsweise 90 bis 100 Mol-%) F&supmin;, wobei die Prozentanteile auf die Ge samtheit aller Anionen bezogen sind, enthält.
Im Fall eines Halogenphosphatglases ist es bevorzugt, dass das photostimulierbare lumineszierende Material eine Zusammensetzung aufweist, die als Kationen, welche das Glas aufbauen, 10 bis 60 Mol-% (vorzugsweise 20 bis 40 Mol-%) Al³&spplus;, 0,1 bis 80 Mol-% (vorzugsweise 5 bis 60 Mol-%) P&sup5;&spplus;, 8 bis 70 Mol-% (vorzugsweise 8 bis 60 Mol-%) von mindestens einem von Mg²&spplus;, Ca²&spplus;, Sr²&spplus; und Ba²&spplus;, 0 bis 30 Mol-% (vorzugsweise 0 bis 25 Mol-%) von mindestens einem von Y³&spplus; und Ln³&spplus; (wobei Ln ein anderes Seltenerdelement als Ce ist), 0 bis 20 Mol-% (vorzugsweise 0 bis 15 Mol-%) Hf&sup4;&spplus; und 0 bis 20 Mol-% (vorzugsweise 0 bis 10 Mol-%) von mindestens einem von Li&spplus;, Na&spplus; und K&spplus;, wobei die Prozentanteile auf die Gesamtheit aller Kationen bezogen sind, enthält und die als Anionen, welche das Glas aufbauen, 1 bis 95 Mol- % (vorzugsweise 1 bis 50 Mol-%) O²&supmin;, 0 bis 20 Mol-% (vorzugsweise 0 bis 10 Mol-%) Cl&supmin; und 5 bis 99 Mol-% (vorzugsweise 40 bis 99 Mol-%) F&supmin;, wobei die Prozentanteile auf die Gesamtheit aller Anionen bezogen sind, enthält.
Der Ansatz bzw. Glassatz, welcher zum Erhalten eines photostimulierbaren lumineszierenden Materials, bestehend aus einem Glas mit der gewünschten Zusammensetzung, aufgebaut ist, wird dann geschmolzen und entweder in einer reduzierenden Atmosphäre oder nach dem Hinzufügen eines Reduktionsmittels geformt. Die geschmolzene Glaszusammensetzung kann dann in ein flaches Blatt bzw. einen flachen Bogen bzw. eine flache Platte, einen Stab, eine gekrümmte Seitenfläche oder Fasern geformt werden. Glasfasern können weiter zum Ausbilden einer Mikrokanalplatte mit einer flachen Struktur gebündelt werden.
Das photostimulierbare lumineszierende Material ist derart ausgestaltet, dass es Strahlung oder Strahlung, die durch ein Objekt getreten ist, absorbiert, wonach es mit sichtbarem Licht oder Infrarotlicht bestrahlt wird, um es zu veranlassen, dass es die in ihm gespeicherte Energie in Form von ultravioletter oder blauer Fluoreszenz freisetzt. Die Aufnahme und Wiedergabe wird durch den Nachweis der Fluoreszenz mit Fluoreszenznachweismitteln durchgeführt.
Falls ein Ce³&spplus;-enthaltendes photostimulierbares lumineszierendes Material einer Strahlung wie Röntgenstrahlen mit einer größeren Energie als der Bandlücke von Glas ausgesetzt wird, werden Elektronenpaare und positive Lücken im Glas erzeugt. Die Elektronen werden von im Glas vorhandenen Fehlstellen gefangen, um beispielsweise F-Zentren auszubilden. Die positiven Lücken werden vom Ce³&spplus; gefangen. Das Energieniveau beider dieser Fangzentren liegt zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband von Glas und da dessen Breite relativ breit ist, sind sie bei Raumtemperatur stabil. Dieser Zustand entspricht dem Zustand, in welchem das Bild gespeichert wird, d. h. dem Zustand, in welchem das Bild aufgenommen wird.
Das Glas wird dann mit einem He-Ne-Laser (Wellenlänge 633 nm), einem YAG- Laser (Wellenlänge 1,06 um) oder sichtbarem Licht mit einer Energie, welche der Energiedifferenz zwischen dem Grundzustand und dem angeregten Zustand der Elektronenfangzentren entspricht, bestrahlt, wodurch die Elektronen der F-Zentren angeregt und freigesetzt werden und sich mit den positiven Lücken, die von den Ce³&spplus;-Fangzentren für die positiven Lücken gefangen sind, wiedervereinigen. Die Energie dieser Wiedervereinigung führt zu lichtemittierenden Zentren, die sich nahe einem Zustand befinden, um zu einem angeregten Zustand angeregt zu werden, und wenn diese zum Grundzustand zurückkehren, geben sie ultraviolettes oder blaues Licht ab. Die Intensität des emittierten Lichts ist zur Strahlungsdosis proportional, welcher das Glas am Beginn ausgesetzt war, und daher kann die Strahlungsdosis durch Messung der Intensität des emittierten Lichts gemessen werden.
Eu²&spplus;-enthaltendes Glas emittiert auch Fluoreszenz aufgrund einer Anregung durch einen Mechanismus, der dem vorstehend hinsichtlich Ce³&spplus; erläuterten ähnelt.
Wie vorstehend beschrieben, enthält das photostimulierbare lumineszierende Material für die Strahlungsbildaufnahmevorrichtung der vorliegenden Erfindung, welches ein Glas ist, als aktives Kation mindestens eines von Ce³&spplus; und Eu²&spplus;. Die Anregung mit Strahlung wie Röntgenstrahlen, γ-Strahlen, α-Strahlen, β-Strahlen, Elektronenstrahlen, ultravioletten Strahlen mit einer Energie, die größer als die Bandlücke von Glas ist, Neutronenstrahlen und Ionenstrahlen führt zur Bildung von Fangzentren, die ein Energieniveau zwischen dem Valenzelektronenband und Leitungsband des Glases aufweisen, und welche bei Raumtemperatur stabil sind. Als Ergebnis ist es mög lich, Strahlungsdosimeter und Strahlungsbildumwandlungsplatten herzustellen, mit welchen die Messung von Expositionsdosen und die Bilderzeugung in einer kurzen Zeit durchgeführt werden kann. Des weiteren kann es, da es eine hervorragende Glasformbarkeit aufweist und daher leicht in verschiedene Formen wie Platten, gekrümmte Seitenflächen, Stäbe und Fasern usw. geformt werden kann, als photostimulierbares lumineszierendes Material mit praktischer Beständigkeit und mechanischer Festigkeit für die Strahlungsbildaufnahmevorrichtung verwendet werden.
Die Fig. 1 zeigt ein System zur Messung photostimulierter Lumineszenzspektren.
Die Fig. 2 zeigt ein System zur Messung photostimulierter Lumineszenzanregungsspektren.
Die Fig. 3 zeigt die photostimulierten Lumineszenzanregungsspektren von Beispiel 1.
Die Fig. 4 zeigt die Abklingkurven der Beispiele 1 und 2.
Die photostimulierbare Lumineszenzglaszusammensetzung für die erfindungsgemäße Strahlungsbildaufnahmevorrichtung wird nachstehend in genaueren Einzelheiten mit Bezug auf deren bevorzugte Ausführungsformen beschrieben.
Das photostimulierbare lumineszierende Material für die erfindungsgemäße Strahlungsbildaufnahmevorrichtung, welches ein Glas ist, enthält aktive Kationen, namentlich mindestens eines von Ce³&spplus; und Eu²&spplus; als Kationen, die zum Fangen der positiven Lücken wesentlich sind, die durch Anregung mit Strahlung wie Röntgenstrahlen, γ-Strahlen, α-Strahlen, β-Strahlen, Elektronenstrahlen, Neutronenstrahlen, Ionenstrahlen und ultravioletten Strahlen mit einer Energie, die gleich derjenigen oder die größer als diejenige der Bandlücke von Glas ist, erzeugt werden. Es ist bevorzugt, dass die Konzentration der aktiven Kationen auf 10 Mol-% oder weniger von allen Kationen, welche das Glas ausmachen, eingestellt ist, und es ist weiter bevorzugt, dass sie im Bereich von 0,001 bis 2 Mol-% eingestellt ist. Falls die Konzentration der aktiven Kationen zu gering ist, wird es unmöglich, fast jede der durch die An regung mit Strahlung erzeugten positiven Lücken zu fangen. Falls umgekehrt die Konzentration zu hoch ist, bilden sich Cluster wie Ce³&spplus;-O-Ce³&spplus;, wodurch eine Neigung zur konzentrationsabhängigen Löschung aufgrund von Energieübertragung usw. auftritt, mit dem Ergebnis, dass die Stärke der Fluoreszenz abnimmt.
Es kann Silikatglas, Boratglas, Phosphatglas, ein Mischoxidglas wie ein Gemisch der vorstehenden, ein Halogenidglas oder ein Halogenphosphatglas als Glas verwendet werden. In dem Fall, dass die photostimulierbare Lumineszenzglaszusammensetzung ein Oxidglas ist, ist es bevorzugt, dass das Glas 30 bis 99 Mol-% von mindestens einem von Si&sup4;&spplus;, B³&spplus; und P&sup5;&spplus; als das Glasnetzwerk ausbildende Kationen enthält. Falls die Gesamtmenge an Si&sup4;&spplus;, B³&spplus; und P&sup5;&spplus; weniger als 30 Mol-% beträgt, ist die Formbarkeit des Glases schlecht, und es neigt zum Kristallisieren. Falls andererseits die Gesamtkonzentration an Si&sup4;&spplus;, B³&spplus; und P&sup5;&spplus; 99 Mol-% übersteigt, werden Fehlstellen, welche die Elektronen fangen, nicht leicht im Glas ausgebildet. Falls des weiteren die Konzentration an Si&sup4;&spplus; größer als 99 Mol-% ist, wird es schwierig, das Glas unter Verwendung der üblichen Schmelzverfahren herzustellen. Falls die Gesamtkonzentration an B³&spplus; und P&sup5;&spplus; größer als 99 Mol-% ist, ist die chemische Beständigkeit des Glases vermindert. Berücksichtigt man sowohl die Stabilität hinsichtlich der Kristallisation als auch die Schmelzeigenschaft des Glases, welche für deren Formung erforderlich ist, ist es bevorzugt, dass die Gesamtmenge an Si&sup4;&spplus;, B³&spplus; und P&sup5;&spplus; im Bereich von 45 bis 95 Mol-% liegt.
Es sollten 0 bis 70 Mol-% von mindestens einem von Li&spplus;, Na&spplus;, K&spplus; Rb&spplus;, Cs&spplus; und Tl&spplus; als Kationen enthalten sein, die das Glasnetzwerk modifizieren. Mit dem Anstieg der Menge an Li&spplus;, Na&spplus;, K&spplus;, Rb&spplus;, Cs&spplus; und Tl&spplus; im Glas steigt die Anzahl an Fehlstellen, welche Elektronen fangen können, an, mit dem Ergebnis, dass F-Zentren usw. im Glas nach dessen Aussetzen der Strahlung leichter erzeugt werden. Falls jedoch die Gesamtkonzentration an Li&spplus;, Na&spplus;, K&spplus;, Rb&spplus;, Cs&spplus; und Tl&spplus; 70 Mol-% übersteigt, ist die Formbarkeit des Glases schlecht. Es ist mehr bevorzugt, dass die Gesamtkonzentration an Li&spplus;, Na&spplus;, K&spplus;, Rb&spplus;, Cs&spplus; und Tl&spplus; im Bereich von 5 bis 60 Mol-% liegt.
Mg²&spplus;, Ca²&spplus;, Sr²&spplus;, Ba²&spplus;, Cd²&spplus;, Pb²&spplus;, Zn²&spplus; sind Kationen, die zum Modifizieren des Glasnetzwerkes dienen. Mit dem Anstieg der Menge an Mg²&spplus;, Ca²&spplus;, Sr²&spplus;, Ba²&spplus;, Cd²&spplus;, Pb²&spplus; oder Zn²&spplus; im Glas, insbesondere mit dem Anstieg an Ba²&spplus; mit einem großen Atomgewicht, absorbiert das Glas Strahlung wirksamer, und deren Energie wird durch Fehlstellen gefangen und gehalten. Auch wenn die Energie der Strahlung durch Anregung mit sichtbarem oder Infrarotlicht freigesetzt wird, wird die photostimulierte Lumineszenz mit hoher Empfindlichkeit detektiert. Falls jedoch die Gesamtkonzentration an Mg²&spplus;, Ca²&spplus;, Sr²&spplus;, Ba²&spplus;, Cd²&spplus;, Pb²&spplus;, Zn²&spplus; 70 Mol-% übersteigt, ist die Glasbildungsfähigkeit bzw. Glasformfähigkeit verschlechtert. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Gesamtkonzentration an Mg²&spplus;, Ca²&spplus;, Sr²&spplus;, Ba²&spplus;, Cd²&spplus;, Pb²&spplus;, Zn²&spplus; im Bereich von 0 bis 40 Mol-% liegt.
Al³&spplus; ist ein Kation, das dem Bilden des Glasnetzwerks dient. Mit dem Anstieg der Menge an Al³&spplus; im Glas verbessert sich die Beständigkeit und die mechanische Festigkeit des Glases. Falls jedoch die Konzentration des Al³&spplus; 30 Mol-% übersteigt, erhöht sich der Anteil des als AlO&sub4; vorliegenden Al³&spplus; im Glas, und da AlO&sub4; positive Lücken fängt, besteht die Gefahr, dass die durch Stimulation emittierte Fluoreszenz abgeschwächt ist. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Konzentration an Al³&spplus; im Bereich von 0 bis 10 Mol-% liegt.
Y³&spplus;, Sc³&spplus;, Ga³&spplus;, In³&spplus;, Bi³&spplus; und Ln³&spplus; (Ln ist ein anderes Seltenerdelement als Ce) sind auch Kationen, die dem Modifizieren des Glasnetzwerks dienen. Mit dem Anstieg der Menge an Y³&spplus;, Sc³&spplus;, Ga³&spplus;, In³&spplus;, Bi³&spplus; und Ln³&spplus; werden Röntgenstrahlen vom Glas wirksamer absorbiert, und deren Energie wird von Fehlstellen gefangen und gehalten. Falls jedoch die Gesamtkonzentration an Y³&spplus;, Sc³&spplus;, Ga³&spplus;, In³&spplus;, Bi³&spplus; und Ln³&spplus; 40 Mol-% übersteigt, wird die Glasformfähigkeit schlecht. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Gesamtkonzentration an Y³&spplus;, Sc³&spplus;, Ga³&spplus;, In³&spplus;, Bi³&spplus; und Ln³&spplus; im Bereich von 0 bis 30 Mol-% liegt.
In dem Fall, dass das photostimulierbare lumineszierende Material ein Halogenidglas ist, ist es bevorzugt, das es 10 bis 60 Mol-% Al³&spplus; als das Glasnetzwerk ausbildende Kationen enthält. Falls der Gehalt an Al³&spplus; kleiner als 10 Mol-% oder größer als 60 Mol-% ist, neigt das Glas dazu, zu kristallisieren. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Gehalt an Al³&spplus; im Bereich von 20 bis 40 Mol-% liegt.
Es ist bevorzugt, dass das Glas 8 bis 70 Mol-% von mindestens einem von Mg²&spplus;, Ca²&spplus;, Sr²&spplus; und Ba²&spplus; als zweiwertige modifizierende Ionen enthält, die der Ergänzung der Netzwerkstruktur des Glases dienen. Falls der Gehalt der zweiwertigen modifizierenden Ionen kleiner als 8 Mol-% oder größer als 70 Mol-% ist, neigt das Glas dazu, zu kristallisieren. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Gehalt an zweiwertigen modifizierenden Ionen im Bereich von 8 bis 60 Mol-% liegt.
Es ist bevorzugt, dass das Glas 0 bis 30 Mol-% von mindestens einem von Y³&spplus; und Ln³&spplus; (wobei Ln ein anderes Seltenerdelement als Ce ist) als dreiwertige modifizierende Ionen enthält, die der Ergänzung der Netzwerkstruktur des Glases dienen. Falls der Gehalt der dreiwertigen modifizierenden Ionen größer als 30 Mol-% ist, neigt das Glas dazu, zu kristallisieren. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Gehalt an dreiwertigen modifizierenden Ionen im Bereich von 0 bis 25 Mol-% liegt. Des weiteren ist es bevorzugt, dass das Glas 0 bis 20 Mol% Hf&sup4;&spplus; als Kationen enthält, welche das Netzwerk des Glases ausbilden. Falls der Gehalt an Hf&sup4;&spplus; größer als 20 Mol-% ist, neigt das Glas dazu, zu kristallisieren. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Gehalt an Hf&sup4;&spplus; im Bereich von 0 bis 15 Mol-% liegt.
Es ist bevorzugt, dass das Glas 0 bis 20 Mol-% von mindestens einem von Li&spplus;, Na&spplus; und K&spplus; als einwertige modifizierende Ionen enthält, die der Ergänzung der Netzwerkstruktur des Glases dienen. Falls der Gehalt der einwertigen modifizierenden Ionen größer als 20 Mol-% ist, neigt das Glas dazu, zu kristallisieren. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Gehalt an einwertigen modifizierenden Ionen im Bereich von 0 bis 10 Mol-% liegt.
Es ist des weiteren bevorzugt, dass sich die im Glas enthaltenen Anionen aus 0 bis 20 Mol-% Cl&supmin; und 80 bis 100 Mol-% F&supmin; zusammensetzen. Es ist möglich, die Stabilität des Glases gegenüber der Kristallisation durch das Hinzufügen geringer Mengen an Cl&supmin; zu verbessern. Falls jedoch der Gehalt an Cl&supmin; 20 Mol-% übersteigt, wird die chemische Beständigkeit des Glases schlecht, und das Glas neigt dazu, zu kristallisieren. Es ist insbesondere bevorzugt, dass sich die Anionen des Glases aus 0 bis 10 Mol-% Cl&supmin; Fund 90 bis 100 Mol-% F&supmin; zusammensetzen.
Andererseits wird in dem Fall, dass das photostimulierbare lumineszierende Material ein Halogenphosphatglas ist, die für das Glas kennzeichnende Formbarkeit weiter durch das Auftreten von 0,1 bis 80 Mol-% P&sup5;&spplus; im Glas zusätzlich zu den Mengen jeder Art von Kationen des vorstehend beschriebenen Halogenidglases verbessert. Falls der Gehalt an P&sup5;&spplus; kleiner als 0,1 Mol-% ist, ist die Wirkung der Verbesserung der Formbarkeit des Glases gering, und falls er 80 Mol-% übersteigt, wird die chemische Beständigkeit des Glases schlecht. Es ist insbesondere bevorzugt, dass der Gehalt an P&sup5;&spplus; im Bereich von 5 bis 60 Mol-% liegt.
In diesem Fall ist es bevorzugt, dass sich die Anionen aus 1 bis 95 Mol-% O²&supmin; 0 bis 20 Mol-% Cl&supmin; und 5 bis 99 Mol-% F&supmin; zusammensetzen. Falls der Gehalt an O²&supmin; kleiner als 1 Mol-% ist, ist die Stabilität des Glases gegenüber der Kristallisation verhältnismäßig schlecht. Falls umgekehrt der Gehalt an O²&supmin; 95 Mol-% übersteigt, ist die Emissionseffizienz bzw. -leistung verringert. Falls des weiteren der Gehalt an Cl&supmin; 20 Mol-% übersteigt, neigt das Glas dazu, zu kristallisieren. Es ist insbesondere bevorzugt, dass sich die Anionen im Glas aus 1 bis 50 Mol-% O²&supmin; 0 bis 10 Mol-% Cl&supmin; und 40 bis 90 Mol-% F&supmin; zusammensetzen.
In dem Fall, dass das aus einem Glas bestehende photostimulierbare lumineszierende Material aus Ausgangsstoffen, die Ce&sup4;&spplus; und/oder Eu³&spplus; einschließen, hergestellt wird, wird das Glas geschmolzen und in einer reduzierenden Atmosphäre oder nach dem Hinzufügen eines Reduktionsmittels wie Kohlenstoff zum Glassatz geformt. Selbst in dem Fall, dass es aus Ausgangsstoffen, die Ce³&spplus; und/oder Eu²&spplus; einschließen, hergestellt wird, ist es bevorzugt, dass das Glas geschmolzen und in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre geformt wird, um die Oxidation durch in den Ausgangsstoffen verbleibenden Oxidationsmittel zu verhindern. Falls das Glas an Luft oder in einer oxidierenden Atmosphäre geschmolzen und geformt wird, verbleibt ein Teil des Ce und Eu im Glas als Ce&sup4;&spplus; und Eu³&spplus; mit einer resultierenden Verminderung der Konzentration an Ce³&spplus; und Eu²&spplus;, die positive Lücken fangen, zusammen mit einer resultierenden Verminderung der Konzentration an F-Zentren usw., die zum Freisetzen von Elektronen nach der Anregung mit sichtbarem oder Infrarotlicht aufgrund von Ce&sup4;&spplus; befähigt sind, das zum Fangen von Elektronen befähigt ist, wodurch das Auftreten von photostimulierter Lumineszenz vermindert ist.
Ein in dieser Weise hergestelltes photostimulierbares lumineszierendes Material zeigt einer hervorragende Glasformbarkeit, neigt nicht dazu, zu kristallisieren und kann leicht zu Platten, Stäben oder Fasern usw. geformt werden. Beispielsweise kann es in flache Glasplatten mit Ausmaßen von 400 mm · 400 mm zur Verwendung bei der Röntgenphotographie geformt werden, wobei komplizierte Verfahrensschritte im Vergleich zur Herstellung üblicher polykristalliner photostimulierbarer Lumineszenz-Fluoreszenz-Platten vermieden werden können. Des weiteren wird ein klares Bild durch Abtasten derjenigen Teile, die der Strahlung mit einem feinen Laserstrahl mit sichtbarem Infrarotlicht ausgesetzt worden sind, Detektieren der Intensität der von jedem der bestrahlten Teile erzeugten Fluoreszenz und Durchführen einer Computerbildverarbeitung erzeugt.
Des weiteren kann eine Mikrokanalplatte durch Bündeln von Glasfasern aufgebaut werden, welche beispielsweise einen Kern mit einem Durchmesser von 8 um aufweist, der ein Glas, das Ce³&spplus; und/oder Eu²&spplus; enthält, aufweisen und einen großen Brechungsindex aufweist, umfasst, und eine Umhüllung mit einem Durchmesser von 10 um aufweist, der kein Ce³&spplus; und Eu²&spplus; enthält und einen kleinen Brechungsindex aufweist. Wenn eine derartige Mikrokanalplatte verwendet wird, ist die nach dem Aussetzen des Laserstrahls erzeugte Fluoreszenz zu einer hohen Auflösung befähigt, da kein Verlust bzw. Entweichen durch die Außenseite der Faser und keine Lichtstreuung auftritt. Des weiteren werden Fehlstellen entlang der gesamten Länge der Faser nach dem Aussetzen der Strahlung wie Röntgenstrahlen usw. erzeugt. Wenn der Kern der Faser in diesem Zustand sichtbarem oder Infrarotlicht ausgesetzt wird, werden die durch Fehlstellen im Kern gefangenen Elektronen freigesetzt und vereinigen sich mit positiven Lücken, deren Energie Ce³&spplus; oder Eu²&spplus; anregen, und es wird Licht entlang des gesamten Kerns erzeugt. Als Ergebnis wird das Licht mit hoher Empfindlichkeit detektiert.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend genauer mit Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben. Die vorliegende Erfindung wird durch diese Beispiele nicht eingeschränkt.

Beispiel 1:

Es wurden die hochreinen Ausgangsstoffe CeO&sub2;, SiO&sub2;, Na&sub2;CO&sub3;, und Sm&sub2;O&sub3; in Verhältnissen eingewogen, die erforderlich sind, um ein Silikatglas mit einer Zusammensetzung zu ergeben, dessen Kationen aus 0,9 Mol-% Ce³&spplus;, 72,6 Mol-% Si&sup4;&spplus;, 25,6 Mol-% Na&spplus; und 0,9 Mol-% Sm³&spplus; zusammengesetzt sind, zusammengemischt und in einem Platintiegel bei 1.450ºC für 30 Minuten geschmolzen und dann dem Gussformen unterworfen, um ein Glas zu erhalten. Dieses Glas wurde dann in einen glasartigen Kohlenstofftiegel eingebracht und der Reduktionsbehandlung für eine Stunde durch Erhitzen auf 1.450ºC in einer Atmosphäre aus N&sub2;, enthaltend 5 Vol.-% H&sub2;, unterworfen. Die Schmelze wurde dann nahe bei Raumtemperatur abgeschreckt.
Das so hergestellte Glas wurde dann geschnitten und geschliffen, wonach sein photostimuliertes Lumineszenzspektrum, sein photostimuliertes Lumineszenzanregungsspektrum und seine Abklingeigenschaft gemessen wurden. Das in der Fig. 1 gezeigte Messsystem wurde verwendet, um das photostimulierte Lumineszenzspektrum zu messen. In diesem Messsystem wird die Glasprobe Röntgenstrahlen aus einer Wolframanode bei 40 kV und 30 mA für 600 Sekunden ausgesetzt, gefolgt von der Bestrahlung mit Anregungslicht aus einem 370 uW He-Ne-Laser (630 nm). Das nach dem Aussetzen von dem He-Ne-Laser erzeugte Fluoreszenzlicht wird, nachdem es durch einen B-410-Bandpassfilter getreten ist, gemessen. Es wurde eine blaue (etwa 410 nm) photostimulierte Lumineszenz beobachtet.
Das in der Fig. 2 verwendete Messsystem wurde verwendet, um das photostimulierte Lumineszenzanregungsspektrum zu messen. In diesem Messsystem wurde die Glasprobe für 1.800 Sekunden Röntgenstrahlen aus einer W-Anode bei 40 kV und 30 mA ausgesetzt, und die Emission bei 410 nm wurde aufgezeichnet. Es wurde Licht aus einer Halogenlampe (100 W) durch ein Spektroskop geleitet und die Anregungsspektren der sekundären Anregungsemission wurden gemessen. Es wurden ein B-410-Bandpassfilter und ein Indifferenzfilter auf der Lichtempfangsseite verwendet. Wie in der Fig. 3 gezeigt, wiesen die detektierten photostimulierten Lumineszenzanregungsspektren ein Maximum bei etwa 600 nm auf, was dicht mit dem He-Ne-Laser (633 nm) zusammenfällt. Das kurzwellige Licht in der Fig. 3 war Verlustlicht.
Wie anhand der Fig. 4 zu sehen ist, welche die Abklingkurve zeigt, wurde beobachtet, dass die Emission nach der Bestrahlung mit dem He-Ne-Laser sehr scharf abfiel und innerhalb einer Zeitspanne von 10 Sekunden vollständig gelöscht wurde. In der Fig. 4 ist für Beispiel 1 die Zeitachse leicht verschoben, um ein Überlappen mit den Daten von Beispiel 2 zu vermeiden.

Beispiel 2:

Es wurden die hochreinen Ausgangsstoffe CeO&sub2;, B&sub2;O&sub3; und Na&sub2;CO&sub3; in Verhältnissen eingewogen, die erforderlich sind, um ein Boratglas mit einer Zusammensetzung zu ergeben, deren Kationen aus 0,5 Mol-% Ce³&spplus;, 74,6 Mol-% B³&spplus;, 24,9 Mol-% Na&spplus; zusammengesetzt ist, zusammengemischt und in einem Platintiegel bei einer Temperatur von 1.100ºC für 30 Minuten geschmolzen, um ein Glas zu erhalten. Dieses Glas wurde dann in einen Kohlenstofftiegel eingebracht und der Reduktionsbehandlung für eine Stunde bei 1.100ºC in einer Atmosphäre aus N&sub2;, enthaltend 5 Vol.-% H&sub2;, unterworfen. Die Schmelze wurde dann nahe bei Raumtemperatur abgeschreckt.
Das so hergestellte Glas wurde dann geschnitten und geschliffen, wonach sein photostimuliertes Lumineszenzspektrum und seine Abklingeigenschaft in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gemessen wurde. Das emittierte Fluoreszenzlicht wurde nach dem Durchleiten durch ein U-360-Bandpassfilter gemessen. Es wurde eine photostimulierte Lumineszenz im ultravioletten Bereich bei etwa 360 nm beobachtet. Wie in der Fig. 4 gezeigt, wies die Abklingkurve einen sehr scharfen Abfall auf.

Beispiel 3:

Es wurden die hochreinen Ausgangsstoffe CeO&sub2;, SiO&sub2; und Cs&sub2;CO&sub3; in Verhältnissen eingewogen, die erforderlich sind, um ein Silikatglas mit einer Zusammensetzung zu ergeben, dessen Kationen aus 0,15 Mol-% Ce³&spplus;, 53,76 Mol-% Si&sup4;&spplus; und 46,09 Mol-% Cs&spplus; zusammengesetzt sind, zusammengemischt und in einem Platintiegel bei 1.500ºC für 30 Minuten geschmolzen, um ein Glas zu erhalten. Dieses Glas wurde dann zerkleinert und in einen Platintiegel eingebracht, und dann wurde dieser Platintiegel in einen mit Kohlenstoffpulver gepackten Aluminiumoxidtiegel eingebracht. Es wurde ein Deckel auf den Aluminiumoxidtiegel gesetzt und es wurde eine Reduktionsbehandlung für eine Stunde bei 1.550ºC in einem mit einer Si-Mo-Heizung erhitzten elektrischen Ofen durchgeführt. Die Schmelze wurde dann nahe bei Raumtemperatur abgeschreckt, um ein Glas zu erhalten.
Das so hergestellte Glas wurde dann geschnitten und geschliffen, wonach sein photostimuliertes Lumineszenzspektrum und seine Abklingeigenschaft in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gemessen wurde. Es wurde eine blaue photostimulierte Lumineszenz bei etwa 410 nm beobachtet. Die Abklingkurve zeigt auch einen sehr scharfen Abfall.

Beispiel 4:

Es wurden die hochreinen Ausgangsstoffe CeO&sub2;, B&sub2;O&sub3;, Li&sub2;CO&sub3;, BaCO&sub3; und Al&sub2;O&sub3; in Verhältnissen eingewogen, die erforderlich sind, um ein Boratglas mit einer Zusammensetzung zu ergeben, dessen Kationen aus 0,05 Mol-% Ce³&spplus;, 76,49 Mol-% B³&spplus;, 20,40 Mol-% Li&spplus;, 2,04 Mol-% Ba²&spplus; und 1,02 Mol-% Al³&spplus; zusammengesetzt sind, zusammengemischt und in einem Platintiegel bei 1.150ºC für 30 Minuten geschmolzen, um ein Glas zu erhalten. Dieses Glas wurde dann zerkleinert, in einen glasartigen Kohlenstofftiegel eingebracht und der Reduktionsbehandlung für eine Stunde bei 1.550ºC in einer Atmosphäre aus N&sub2;, enthaltend 5 Vol.-% H&sub2;, unterworfen. Die Schmelze wurde dann nahe bei Raumtemperatur abgeschreckt.
Das so hergestellte Glas wurde dann geschnitten und geschliffen, wonach sein photostimuliertes Lumineszenzspektrum in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 gemessen wurde. Es wurde eine photostimulierte Lumineszenz im ultravioletten Bereich bei etwa 360 nm beobachtet.

Beispiel 5:

Es wurden die hochreinen Ausgangsstoffe CeO&sub2;, SiO&sub2;, Rb&sub2;CO&sub3;, MgCO&sub3; und La&sub2;O&sub3; in Verhältnissen eingewogen, die erforderlich sind, um ein Silikatglas mit einer Zusammensetzung zu ergeben, dessen Kationen aus 1,53 Mol-% Ce³&spplus;, 58,44 Mol-% Si&sup4;&spplus;, 38,17 Mol-% Rb&spplus;, 0,76 Mol-% Mg²&spplus; und 1,10 Mol-% La³&spplus; zusammengesetzt sind, zusammengemischt und in einem Platintiegel bei 1.550ºC für 30 Minuten geschmolzen, um ein Glas zu erhalten. Dieses Glas wurde dann zerkleinert, in einen Kohlenstofftiegel eingebracht und der Reduktionsbehandlung für eine Stunde bei 1.550ºC in einer Atmosphäre aus N&sub2;, enthaltend Vol.-% H&sub2;, unterworfen. Die Schmelze wurde dann nahe bei Raumtemperatur abgeschreckt.
Das so hergestellte Glas wurde dann geschnitten und geschliffen, wonach sein photostimuliertes Lumineszenzspektrum in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gemessen wurde. Es wurde eine blaue photostimulierte Lumineszenz bei etwa 410 nm beobachtet.

Beispiel 6:

Es wurden die hochreinen Ausgangsstoffe CeO&sub2;, SiO&sub2;, Na&sub2;CO&sub3; und Y&sub2;O&sub3; in Verhältnissen eingewogen, die erforderlich sind, um ein Silikatglas mit einer Zusammensetzung zu ergeben, dessen Kationen aus 0,5 Mol-% Ce³&spplus;, 80,36 Mol-% Si&sup4;&spplus;, 17,86 Mol-% Na&spplus; und 1,28 Mol-% Y³&spplus; zusammengesetzt sind, zusammengemischt und in einem Platintiegel bei 1.500ºC für 30 Minuten geschmolzen, um ein Glas zu erhalten. Dieses Glas wurde dann zerkleinert, in einen Kohlenstofftiegel eingebracht und der Reduktionsbehandlung für eine Stunde bei 1.500ºC in einer Atmosphäre aus N&sub2;, enthaltend 5 Vol.-% H&sub2;, unterworfen. Die Schmelze wurde dann nahe bei Raumtemperatur abgeschreckt.
Das so hergestellte Glas wurde dann geschnitten und geschliffen, wonach sein photostimuliertes Lumineszenzspektrum in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gemessen wurde. Es wurde eine blaue photostimulierte Lumineszenz bei etwa 410 nm beobachtet.

Beispiel 7:

Es wurden die hochreinen Ausgangsstoffe Eu&sub2;O&sub3;, B&sub2;O&sub3;, Rb&sub2;CO&sub3; und Sm&sub2;O&sub3; in Verhältnissen eingewogen, die erforderlich sind, um ein Boratglas mit einer Zusammensetzung zu ergeben, dessen Kationen aus 0,5 Mol-% Eu²&spplus;, 89,1 Mol-% B³&spplus;, 9,9 Mol- % Rb&spplus; und 0,5 Mol-% Sm³&spplus; zusammengesetzt sind, zusammengemischt und in einem Platintiegel bei 1.100ºC für 30 Minuten geschmolzen, um ein Glas zu erhalten. Dieses Glas wurde dann zerkleinert, in einen glasartigen Kohlenstofftiegel eingebracht und der Reduktionsbehandlung für eine Stunde bei 1.100ºC in einer Atmosphäre aus N&sub2;, enthaltend 5 Vol.-% H&sub2;, unterworfen. Die Schmelze wurde dann nahe bei Raumtemperatur abgeschreckt.
Das so hergestellte Glas wurde dann geschnitten und geschliffen, und es wurde anhand einer Standardfluoreszenz bestätigt, dass Eu und Sm im Glas in Form von Eu²&spplus; bzw. Sm³&spplus; vorlagen. Das photostimulierte Lumineszenzspektrum wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gemessen. Es wurde eine blaue photostimulierte Lumineszenz bei etwa 410 nm beobachtet.

Beispiel 8:

Es wurden die hochreinen Ausgangsstoffe Eu&sub2;O&sub3;, CeO&sub2;, B&sub2;O&sub3;, SiO&sub2; und K&sub2;CO&sub3; in Verhältnissen eingewogen, die erforderlich sind, um ein Borosilikatglas mit einer Zusammsetzung zu ergeben, dessen Kationen aus 0,5 Mol-% Eu²&spplus;, 0,5 Mol% Ce³&spplus;, 71,1 Mol-% B³&spplus;, 2,5 Mol-% Si&sup4;&spplus; und 25,4 Mol-% K&spplus; zusammengesetzt sind, zusammengemischt und in einem Platintiegel bei 1.100ºC für eine Stunde geschmolzen, um ein Glas zu erhalten. Dieses Glas wurde dann zerkleinert, in einen glasartigen Kohlenstofftiegel eingebracht und der Reduktionsbehandlung für eine Stunde bei 1.100ºC in einer Atmosphäre aus N&sub2;, enthaltend 5 Vol.-% H&sub2;, unterworfen. Die Schmelze wurde dann nahe bei Raumtemperatur abgeschreckt.
Das so hergestellte Glas wurde dann geschnitten und geschliffen, wonach sein photostimuliertes Lumineszenzspektrum in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 ge messen wurde. Es wurde eine blaue photostimulierte Lumineszenz bei etwa 410 nm beobachtet.

Beispiel 9:

Es wurden die hochreinen Ausgangsstoffe CeO&sub2;, P&sub2;O&sub5;, Al&sub2;O&sub3; und Na&sub2;CO&sub3; in Verhältnissen eingewogen, die erforderlich sind, um ein Phosphatglas mit einer Zusammensetzung zu ergeben, dessen Kationen aus 0,05 Mol% Ce³&spplus;, 39,98 Mol-% P&sup5;&spplus;, 49,98 Mol-% Na&spplus; und 9,99 Mol-% Al³&spplus; zusammengesetzt sind, zusammengemischt und in einem Platintiegel bei 1.250ºC für eine Stunde geschmolzen, um ein Glas zu erhalten. Dieses Glas wurde dann zerkleinert, in einem glasartigen Kohlenstofftiegel eingebracht und der Reduktionsbehandlung für eine Stunde bei 1.250ºC in einer Atmosphäre aus N&sub2;, enthaltend 5 Vol.-% H&sub2;, unterworfen. Die Schmelze wurde dann nahe bei Raumtemperatur abgeschreckt.
Das so hergestellte Glas wurde dann geschnitten und geschliffen, wonach sein photostimuliertes Lumineszenzspektrum in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 gemessen wurde. Es wurde eine photostimulierte Lumineszenz im ultravioletten Bereich bei etwa 350 nm beobachtet.

Beispiel 10:

Es wurden die hochreinen Ausgangsstoffe CeO&sub2;, P&sub2;O&sub5;, Al&sub2;O&sub3;, Bi&sub2;O&sub3; und Na&sub2;CO&sub3; in Verhältnissen eingewogen, die erforderlich sind, um ein Phosphatglas mit einer Zusammensetzung zu ergeben, dessen Kationen aus 0,05 Mol-% Ce³&spplus;, 59,97 Mol-% P&sup5;&spplus;, 29,98 Mol-% Na&spplus;, 1,00 Mol-% Bi³&spplus; und 9,00 Mol-% Al³&spplus; zusammengesetzt sind, zusammengemischt und in einem Platintiegel bei 1.250ºC für eine Stunde geschmolzen, um ein Glas zu erhalten. Dieses Glas wurde dann zerkleinert, in einen glasartigen Kohlenstofftiegel eingebracht und der Reduktionsbehandlung für eine Stunde bei 1.250ºC in einer Atmosphäre aus N&sub2;, enthaltend 5 Vol.-% H&sub2;, unterworfen. Die Schmelze wurde dann nahe bei Raumtemperatur abgeschreckt.
Das so hergestellte Glas wurde dann geschnitten und geschliffen, wonach sein photostimuliertes Lumineszenzspektrum in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 gemessen wurde. Es wurde eine photostimulierte Lumineszenz im ultravioletten Bereich bei etwa 340 nm beobachtet.

Beispiel 11:

Es wurden die hochreinen Ausgangsstoffe CeO&sub2;, P&sub2;O&sub5;, Al&sub2;O&sub3;, Ga&sub2;O&sub3;, ZnO und Na&sub2;CO&sub3; in Verhältnissen eingewogen, die erforderlich sind, um ein Phosphatglas mit einer Zusammensetzung zu ergeben, dessen Kationen aus 0,05 Mol-% Ce³&spplus;, 5,26 Mol-% Zn²&spplus;, 52,60 Mol-% P&sup5;&spplus;, 31,57 Mol-% Na&spplus;, 5,26 Mol-% Ga³&spplus; und 5,26 Mol-% Al³&spplus; zusammengesetzt sind, zusammengemischt und in einem Platintiegel bei 1.250ºC für eine Stunde geschmolzen, um ein Glas zu erhalten. Dieses Glas wurde dann zerkleinert, in einen glasartigen Kohlenstofftiegel eingebracht und der Reduktionsbehandlung für eine Stunde bei 1.250ºC in einer Atmosphäre aus N&sub2;, enthaltend 5 Vol.-% H&sub2;, unterworfen. Die Schmelze wurde dann nahe bei Raumtemperatur abgeschreckt.
Das so hergestellt Glas wurde dann geschnitten und geschliffen, wonach sein photostimuliertes Lumineszenzspektrum in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 gemessen wurde. Es wurde eine photostimulierte Lumineszenz im ultravioletten Bereich bei etwa 340 nm beobachtet.

Beispiel 12:

Es wurden die hochreinen Ausgangsstoffe EuF&sub2;, MgF&sub2;, AlF&sub3;, CaF&sub2;, SrF&sub2;, BaF&sub2; und YF&sub3; in Verhältnissen eingewogen, die erforderlich sind, um ein Glas mit einer Zusammensetzung zu ergeben, dessen Kationen aus 0,1 Mol-% Eu²&spplus;, 35 Mol-% Al³&spplus;, 10 Mol-% Mg²&spplus;, 20 Mol-% Ca2+, 10 Mol-% Sr²&spplus;, 10 Mol-% Ba²&spplus; und 14,9 Mol-% Y³&spplus; zusammengesetzt sind und dessen Anionen aus 100 Mol-% F&supmin; zusammengesetzt sind, zusammengemischt und in einen glasartigen Kohlenstofftiegel eingebracht. Vorstehendes wurde sämtlich in einer mit N&sub2; gefüllten Glove-Box durchgeführt. Das Gemisch wurde dann in einer Stickstoffatmosphäre bei 1.000ºC für eine Stunde geschmolzen und dann wurde die Schmelze auf nahe Glasübergangs temperatur Tg abgekühlt.
Das so hergestellte Glas wurde dann geschnitten und geschliffen, wonach sein photostimuliertes Lumineszenzspektrum in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gemessen wurde. Es wurde eine blaue photostimulierte Lumineszenz bei etwa 400 nm beobachtet.

Beispiel 13:

Es wurden die hochreinen Ausgangsstoffe EuF&sub2;, MgF&sub2;, AlF&sub3;, CaF&sub2;, SrF&sub2;, BaF&sub2;, BaCl&sub2; und YF&sub3; in Verhältnissen eingewogen, die erforderlich sind, um ein Glas mit einer Zusammensetzung zu ergeben, dessen Kationen aus 1 Mol-% Eu²&spplus;, 35 Mol-% Al³&spplus;, 10 Mol-% Mg²&spplus;, 20 Mol-% Ca2+, 10 Mol-% Sr²&spplus;, 10 Mol-% Ba²&spplus; und 14 Mol-% Y³&spplus; zusammengesetzt sind und dessen Anionen aus 4,1 Mol-% Cl&supmin; und 95,9 Mol-% F&supmin; zusammengesetzt sind, zusammengemischt und in einen glasartigen Kohlenstofftiegel eingebracht. Vorstehendes wurde sämtlich in einer mit N&sub2; gefüllten Glove-Box durchgeführt. Das Gemisch wurde dann in einer Stickstoffatmosphäre bei 1.000ºC für eine Stunde geschmolzen, wonach die Schmelze dann auf nahe Glasübergangstemperatur Tg abgekühlt wurde.
Das so hergestellte Glas wurde dann geschnitten und geschliffen, wonach sein photostimuliertes Lumineszenzspektrum in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gemessen wurde. Es wurde eine blaue photostimulierte Lumineszenz bei etwa 410 nm beobachtet.

Beispiel 14:

Es wurden die hochreinen Ausgangsstoffe EuF&sub2;, MgF&sub2;, AlF&sub3;, CaF&sub2;, SrF&sub2;, BaF&sub2; und Al(PO)&sub3; in Verhältnissen eingewogen, die erforderlich sind, um ein Glas mit einer Zusammensetzung zu ergeben, dessen Kationen aus 0,8 Mol-% Eu²&spplus;, 18,8 Mol-% Al³&spplus;, 7,7 Mol-% Mg²&spplus;, 19,3 Mol-% Ca2+, 17,8 Mol-% Sr²&spplus;, 7,7 Mol-% Ba²&spplus;, 27,9 Mol-% P&sup5;&spplus; zusammengesetzt sind und dessen Anionen aus 36 Mol-% O²&supmin; und 64 Mol-% F&supmin; zusammengesetzt sind, zusammengemischt und in einen glasartigen Kohlenstoff tiegel eingebracht. Vorstehendes wurde sämtlich in einer mit N&sub2; gefüllten Glove-Box durchgeführt. Das Gemisch wurde dann in einer Atmosphäre aus N&sub2;, enthaltend 5 Vol.-% H&sub2;, bei 1.000ºC für eine Stunde geschmolzen, und dann wurde die Schmelze auf nahe Glasübergangstemperatur Tg abgekühlt.
Das so hergestellte Glas wurde dann geschnitten und geschliffen, wonach sein photostimuliertes Lumineszenzspektrum in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 gemessen wurde. Es wurde eine blaue photostimulierte Lumineszenz bei etwa 440 nm beobachtet.

Claims

1. Strahlungsbildaufnahmevorrichtung, umfassend:

einen photostimulierbaren Phosphor, welcher Fluoreszenz in einem ultravioletten oder blauen Wellenlängenbereich emittiert, wenn diejenigen Teile, welche der Strahlung ausgesetzt worden sind, durch sichtbares Licht oder Infrarotlicht angeregt werden, und der ein Glas ist, das mindestens eines von Ce³&spplus; und Eu²&spplus; als ein aktives Kation enthält, und

eine zum Bestrahlen des photostimulierbaren Phosphors angepaßte Strahlungsquelle, wobei, wenn der bestrahlte photostimulierbare Phosphor mit sichtbarem Licht oder Infrarotlicht angeregt wird, der bestrahlte photostimulierbare Phosphor Fluoreszenz in einem ultravioletten oder blauen Wellenlängenbereich emittiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Gesamtmenge von mindestens einem von Ce³&spplus; und Eu²&spplus; höchstens 10 mol-% auf der Basis aller Kationen beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Glas ein Silikatglas, ein Boratglas, ein Phosphatglas, ein gemischtes Oxidglas, das auf mindestens zwei der vorhergehenden basiert, ein Halogenidglas oder ein Halogenphosphatglas ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Glas ein Oxidglas ist, das höchstens 10 mol-% von mindestens einem von Ce³&spplus; und Eu²&spplus; als ein aktives Kation und 30 bis 99 mol-% von mindestens einem von Si&sup4;&spplus;, B³&spplus;, und P&sup5;&spplus;, 0 bis 70 mol% von mindestens einem von Li&spplus;, Na&spplus;, K&spplus;, Rb&spplus;, Cs&spplus; und Tl&spplus;, 0 bis 70 mol-% von mindestens einem von Mg²&spplus;, Ca²&spplus;, Sr²&spplus;, Ba²&spplus;, Cd²&spplus;, Pb²&spplus; und Zn²&spplus;, 0 bis 30 mol-% Al³&spplus; und 0 bis 40 mol-% von mindestens einem von Y³&spplus;, Sc³&spplus;, Ga³&spplus;, In³&spplus;, Bi³&spplus; und Ln³&spplus; (wobei Ln ein anderes Seltenerdelement als Ce ist), als Kationen enthält, wobei die Prozentanteile auf der Gesamtheit aller Kationen basieren.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Glas 45 bis 95 mol-% von mindestens einem von Si&sup4;&spplus;, B³&spplus; und P&sup5;&spplus;, 5 bis 60 mol-% von mindestens einem von Li&spplus;, Na&spplus;, K&spplus;, Rb&spplus;, Cs&spplus; und Tl&spplus;, 0 bis 40 mol-% von mindestens einem von Mg²&spplus;, Ca²&spplus;, Sr²&spplus;, Ba²&spplus;, Cd²&spplus;, Pb²&spplus; und Zn²&spplus;, 0 bis 10 mol-% Al³&spplus; und 0 bis 30 mol-% von mindestens einem von Y³&spplus;, Sc³&spplus;, Ga³&spplus;, In³&spplus;, Bi³&spplus; und Ln³&spplus; (wobei Ln ein anderes Seltenerdelement als Ce ist) als Kationen enthält, wobei die Prozentanteile auf der Gesamtheit aller Kationen basieren.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Glas ein Halogenidglas ist, das höchstens 10 mol-% von mindestens einem von Ce³&spplus; und Eu²&spplus; als ein aktives Kation und 10 bis 60 mol-% von Al³&spplus;, 8 bis 70 mol-% von mindestens einem von Mg²&spplus;, Ca²&spplus;, Sr²&spplus; und Ba²&spplus;, 0 bis 30 mol-% von mindestens einem von Y³&spplus; und Ln³&spplus; (wobei Ln ein anderes Seltenerdelement als Ce ist), 0 bis 20 mol-% Hf&sup4;&spplus; und 0 bis 20 mol-% von mindestens einem von Li&spplus;, Na&spplus; und K&spplus; als Kationen enthält, wobei die Prozentanteile auf der Gesamtheit aller Kationen basieren, und 0 bis 20 mol-% Cl&supmin; und 80 bis 100 mol-% F&supmin; als Anionen enthält, wobei die Prozentanteile auf der Gesamtheit aller Anionen basieren.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Glas 20 bis 40 mol-% Al³&spplus;, 8 bis 60 mol-% von mindestens einem von Mg²&spplus;, Ca²&spplus;, Sr²&spplus; und Ba²&spplus;, 0 bis 25 mol-% von mindestens einem von Y³&spplus; und Ln³&spplus; (wobei Ln ein anderes Seltenerdelement als Ce ist), 0 bis 15 mol-% Hf&sup4;&spplus; und 0 bis 10 mol-% von mindestens einem von Li&spplus;, Na&spplus; und K&spplus; als Kationen, wobei die Prozentanteile auf der Gesamtheit aller Kationen basieren, und 0 bis 10 mol-% Cl&supmin; und 90 bis 100 mol-% F&supmin; als Anionen, wobei die Prozentanteile auf der Gesamtheit aller Anionen basieren, einschließt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Glas ein Halogenphosphatglas ist, das höchstens 10 mol-% von mindestens einem von Ce³&spplus; und Eu²&spplus; als ein aktives Kation und 10 bis 60 mol-% Al³&spplus;, 0,1 bis 80 mol-% P&sup5;&spplus; 8 bis 70 mol-% von mindestens einem von Mg²&spplus;, Ca²&spplus;, Sr²&spplus; und Ba²&spplus;, 0 bis 30 mol-% von mindestens einem von Y³&spplus; und Ln³&spplus; (wobei Ln ein anderes Seltenerdelement als Ce ist), 0 bis 20 mol-% Hf&sup4;&spplus; und 0 bis 20 mol-% von mindestens einem von Li&spplus;, Na&spplus; und K&spplus; als Kationen, wobei die Prozentanteile auf der Gesamtheit aller Kationen basieren, und 1 bis 95 mol% O²&supmin; und 0 bis 20 mol-% Cl&supmin; und 5 bis 99 mol-% F&supmin; als Anionen, wobei die Prozentanteile auf der Gesamtheit aller Anionen basieren, enthält.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Glas 20 bis 40 mol-% Al³&spplus;, 5 bis 60 mol-% P&sup5;&spplus;, 8 bis 60 mol-% von mindestens einem von Mg²&spplus;, Ca²&spplus;, Sr²&spplus; und Ba²&spplus;, 0 bis 25 mol-% von mindestens einem von Y³&spplus; und Ln³&spplus; (wobei Ln ein anderes Seltenerdelement als Ce ist), 0 bis 15 mol-% Hf&sup4;&spplus; und 0 bis 10 mol-% von mindestens einem von Li&spplus;, Na&spplus; und K&spplus; als Kationen, wobei die Prozentanteile auf der Gesamtheit aller Kationen basieren, und 1 bis 50 mol% O²&supmin; und 0 bis 10 mol-% Cl&supmin; und 40 bis 99 mol-% F&supmin; als Anionen, wobei die Prozentanteile auf der Gesamtheit aller Anionen basieren, einschließt.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Glas in Form eines flachen Blattes, einer gekrümmten Fläche, eines Stabes, einer Faser oder einer Mikrokanalplatte mit einer flachen Struktur vorliegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Glas als eine Mikrokanalplatte hergestellt wird, die durch Bündeln von Glasfasern aufgebaut ist, wobei jede Glasfaser ein Kernglas, das mindestens eines von Ce³&spplus; und Eu²&spplus; einschließt und einen großen Brechungsindex aufweist, und ein umhüllendes Glas umfaßt, das weder Ce³&spplus; noch Eu²&spplus; einschließt und einen kleinen Brechungsindex aufweist.