WO2008104494A1 - Radiation converter and method for producing a radiation converter - Google Patents
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Abstract
The invention relates to a radiation converter, wherein a luminous substance layer made of needle-shaped crystals is applied to a substrate, wherein in the intermediate spaces of the needle-shaped crystals a reflective metal is introduced. The invention further relates to a method for producing a radiation converter, wherein a luminous substance layer made of needle-shaped crystals is applied to a substrate, with a reflective metal being added during the vacuum evaporation of the needle-shaped crystals.
Description
Beschreibungdescription
Strahlungswandler und Verfahren zur Herstellung eines StrahlungswandlersRadiation converter and method for producing a radiation converter
Die Erfindung betrifft einen Strahlungswandler, bei dem auf einem Substrat eine aus nadeiförmigen Kristallen gebildete LeuchtstoffSchicht aufgebracht ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Strahlungswand- lers, bei dem auf einem Substrat eine aus nadeiförmigen Kristallen gebildete LeuchtstoffSchicht aufgebracht ist.The invention relates to a radiation converter in which a phosphor layer formed from acicular crystals is applied to a substrate. The invention further relates to a method for producing a radiation converter, in which a phosphor layer formed from acicular crystals is applied to a substrate.
Ein derartiger Strahlungswandler wird in einem digitalen Röntgendetektor (Flachbilddetektor, Fiat Panel Detector) in Kombination mit einer aktiven Matrix verwendet, die in eineSuch a radiation transducer is used in a digital X-ray detector (flat panel detector, Fiat Panel Detector) in combination with an active matrix, which in one
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 M. Spahn et al . "Flachbilddetektoren in der Röntgendiagnostik" in "Der Radiologe 43 (2003)", Seiten 340 bis 350, beschrieben.Variety of pixel readout units is divided with photodiodes. The incident X-radiation is first converted into visible light in the phosphor layer (scintillator layer) of the radiation converter, which is converted by the photodiodes into electrical charge and stored spatially resolved. This so-called indirect conversion is described, for example, in the article by M. Spahn et al. "Flat panel detectors in X-ray diagnostics" in "The Radiologist 43 (2003)", pages 340 to 350 described.
Übliche Szintillatorschichten bestehen aus CsI :T1, CsI :Na, NaI: Tl oder ähnlichen Materialien, die Alkali-Halogenide enthalten, wobei sich CsI besonders gut als Szintillatormaterial eignet, da es nadeiförmig 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".Conventional scintillator layers consist of CsI: T1, CsI: Na, NaI: Tl or similar materials containing alkali halides, with CsI being particularly well suited as a scintillator material as it can be grown as a needle. This gives a good spatial resolution of the X-ray image despite high layer thickness, which ensures optimal absorption of the X-ray. The good spatial resolution results from the so-called "Lichtleiteffekt".
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.The object of the invention is to provide a radiation converter with improved light properties. The invention is further based on the object of providing a method for To provide position of a radiation converter with improved light characteristics.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Strahlungswand- ler 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 object is achieved by a Strahlungswand- ler according to claim 1 and by a method according to claim 8. Advantageous embodiments of the radiation converter according to the invention and of the method according to the invention are the subject of further claims.
Der Strahlungswandler gemäß Anspruch 1 umfasst ein Substrat, auf das eine aus nadeiförmigen Kristallen gebildete LeuchtstoffSchicht aufgebracht ist. Erfindungsgemäß ist in den Zwischenräumen der nadeiförmigen Kristalle ein spiegelndes Metall eingebracht.The radiation converter according to claim 1 comprises a substrate to which a phosphor layer formed from acicular crystals is applied. According to the invention, a reflecting metal is introduced into the spaces between the needle-shaped crystals.
Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 8 zur Herstellung eines Strahlungswandlers, bei dem auf einem Substrat eine aus nadeiförmigen Kristallen gebildete LeuchtstoffSchicht aufgebracht ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Auf- dampfen der nadeiförmigen Kristalle spiegelndes Metall zugegeben wird.The inventive method according to claim 8 for the production of a radiation converter in which on a substrate, a phosphor layer formed from needle-shaped crystals is applied, is characterized in that the metal is added to the mirror-like crystals on Auffläfenfen.
Bei dem Strahlungswandler gemäß Anspruch 1 wird durch das in die Zwischenräume eingebrachte spiegelnde Metall eine latera- Ie Ausbreitung des in der LeuchtstoffSchicht erzeugten Szin- tillatorlichtes 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.In the case of the radiation converter according to claim 1, a lateral propagation of the scintillator light generated in the phosphor layer is greatly reduced by the reflecting metal introduced into the interstices, whereby the MTF (modulation transfer function) is correspondingly improved. Thus, with conventional photosensitive sensors, such as photodiodes and CCDs, an improved resolution can be achieved.
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.In the method according to the invention as claimed in claim 8, the addition of a specular metal creates a phosphor layer in which a lateral spread of scintillator light generated in the phosphor layer is greatly reduced. A radiation converter produced in accordance with the method according to claim 8 has an improved MTF (modulation transfer function) compared to known radiation converters, so that with such a radiation converter In conventional photosensitive sensors, such as photodiodes and CCDs, an improved resolution can be achieved.
Handelt es sich bei dem Material, aus dem die Leuchtstoff- schicht gefertigt ist und das auch als Szintillatormaterial bezeichnet wird, beispielsweise um das Alkalihalogenid CsI :T1 (mit Tl dotiertes CsI), dann ist dieses Material zumindest leicht hygroskopisch. Das zugegebene spiegelnde Metall darf deshalb nicht korrosiv sein und darf auf das Szintillatorma- terial auch nicht korrosiv wirken. Weiterhin muss das spiegelnde Metall aus fertigungstechnischen Gründen seinen flüssigen Aggregatzustand bei ca. 64O0C besitzen.If the material from which the phosphor layer is made, which is also referred to as a scintillator material, for example, the alkali halide CsI: T1 (Tl doped CsI), then this material is at least slightly hygroscopic. The added reflective metal must therefore not be corrosive and must not also have a corrosive effect on the scintillator material. Furthermore, the reflective metal must have its liquid state of aggregation at about 64O 0 C for manufacturing reasons.
Die Zugabe des spiegelnden Metalls erfolgt vorzugsweise was- serfrei. Dadurch wird beim CVD-Verfahren (CVD - Chemical Va- por Deposition, chemische Gasphasenabscheidung) eine Verunreinigung des Vakuums durch Kristallwasser verhindert.The addition of the reflective metal is preferably carried out without water. As a result, in the CVD (Chemical Vapor Deposition) process, contamination of the vacuum by water of crystallization is prevented.
Als spiegelndes Metall wird gemäß einer besonders vorteilhaf- ten 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.According to a particularly advantageous embodiment of the radiation converter according to the invention or the process according to the invention, tin (II) chloride is used as the reflecting metal, the proportion of tin (II) chloride preferably being about 0.5% by weight. 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%. Raw MTF is understood to mean the MTF of an unprotected phosphor layer, ie a phosphor layer without a protective layer influencing the MTF.
Nachfolgend sind in der einzigen Figur normierte Emissionsspektren von drei Leuchtstoffschichten (Szintillatorschich- ten) gezeigt.Normalized emission spectra of three phosphor layers (scintillator layers) are shown below in the single figure.
Mit 1 ist hierbei ein Emissionsspektrum einer Leuchtstoffschicht (Fläche 13 cm x 13 cm) bezeichnet, die gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung aus dem Alkalihalo-
genid CsIiTl [mit Thallium (Tl) dotiertes Cäsiumiodid (CsI)] mit einer Zugabe von ca. 0,5 Gew.-% SnCl2 [Zinn (II) -chlorid] besteht .1 denotes an emission spectrum of a phosphor layer (area 13 cm × 13 cm) which, according to an advantageous embodiment of the invention, is selected from the alkali halo CsIiTl [with thallium (Tl) -doped cesium iodide (CsI)] with an addition of about 0.5 wt .-% SnCl2 [tin (II) chloride] consists.
Ein mit 2 bezeichnete Emissionsspektrum bezieht sich auf eine LeuchtstoffSchicht (Fläche 20 cm x 25 cm) aus CsI :T1, die jedoch kein SnCl2 enthält.An emission spectrum denoted 2 refers to a phosphor layer (area 20 cm x 25 cm) of CsI: T1 but containing no SnCl2.
Ein weiteres Emissionsspektrum, das mit 3 bezeichnet ist, be- trifft eine LeuchtstoffSchicht (Fläche 20 cm x 25 cm) ausAnother emission spectrum, designated 3, refers to a phosphor layer (area 20 cm x 25 cm)
CsI: Tl, der ein UV-härtendes Epoxidharz beigemischt ist, wodurch eine Gelb-Färbung des Szintillatormaterials CsI: Tl verhindert wird.CsI: Tl, which is mixed with a UV-curing epoxy resin, whereby a yellow coloration of the scintillator material CsI: Tl is prevented.
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 can be easily seen from a comparison of the three emission spectra, the emission maxima of the light generated by the three abovementioned phosphor layers are in the range of 510 nm to 520 nm and thus within the maximum sensitivity of photodiodes and charge coupled devices (CCDs) 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 undThe addition of 0.5% by weight of SnCl 2 to improve the MTF thus does not lead to a shift of the emission maximum in regions outside the maximum sensitivity of photodiodes and in the scintillator material CsI: Tl
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 1 besitzt, nicht ein.
CCDs (about 500 nm to 520 nm). A loss of luminous efficacy, which would have to be compensated by an undesirable increase in the dose, thus does not occur in a radiation converter whose scintillator material has the emission spectrum 1.
Claims
1. Strahlungswandler, bei dem auf einem Substrat eine aus na- delförmigen Kristallen gebildete LeuchtstoffSchicht aufge- bracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Zwischenräumen der nadeiförmigen Kristalle ein spiegelndes Metall eingebracht ist.1. Radiation converter in which a phosphor layer formed from mandrel-shaped crystals is applied to a substrate, characterized in that a reflecting metal is introduced into the interstices of the needle-shaped crystals.
2. Strahlungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das spiegelnde Metall metallisches Zinn (Sn) ist.2. Radiation converter according to claim 1, characterized in that the reflective metal is metallic tin (Sn).
3. Strahlungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das spiegelnde Metall Zinn (II) -chlorid (SnCl2) ist.3. Radiation converter according to claim 1, characterized in that the reflective metal is tin (II) chloride (SnCl2).
4. Strahlungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das spiegelnde Metall Zinn (II) -iodid (SnI2) ist.4. Radiation converter according to claim 1, characterized in that the specular metal is tin (II) iodide (SnI 2 ).
5. Strahlungswandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil von Zinn (II) -chlorid (SnCl2) 0,5 Gew.-% be- trägt.5. Radiation converter according to claim 3, characterized in that the proportion of tin (II) chloride (SnCl 2 ) 0.5 wt .-% is.
6. Strahlungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die LeuchtstoffSchicht aus mit Thallium dotierten Cäsiumiodid (CsI :T1) besteht.6. Radiation converter according to claim 1, characterized in that the phosphor layer consists of thallium-doped cesium iodide (CsI: T1).
7. Strahlungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die LeuchtstoffSchicht aus mit Natrium dotierten Cäsiumiodid (CsI :Na) besteht.7. Radiation converter according to claim 1, characterized in that the phosphor layer consists of sodium-doped cesium iodide (CsI: Na).
8. Verfahren zur Herstellung eines Strahlungswandlers, bei dem auf einem Substrat eine aus nadeiförmigen Kristallen gebildete LeuchtstoffSchicht aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufdampfen der nadeiförmigen Kristalle spiegelndes Metall zugegeben wird.8. A process for the preparation of a radiation converter, wherein on a substrate, a phosphor layer formed from acicular crystals is applied, characterized in that is added during vapor deposition of the needle-shaped crystals reflecting metal.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als spiegelndes Metall metallisches Zinn (Sn) zugegeben wird. 9. The method according to claim 8, characterized in that as a reflective metal metallic tin (Sn) is added.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als spiegelndes Metall Zinn (II) -chlorid (SnCl2) zugegeben wird.10. The method according to claim 8, characterized in that tin (II) chloride (SnCl2) is added as a reflective metal.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als spiegelndes Metall Zinn (IΙ)-iodid (Snl2) zugegeben wird.11. The method according to claim 8, characterized in that as a reflective metal tin (IΙ) iodide (Snl2) is added.
12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des spiegelnden Metalls wasserfrei erfolgt. 12. The method according to claim 8, characterized in that the addition of the reflective metal is anhydrous.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 08717009 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 08717009 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |