CS240265B1 - z.pú:sob ciektrostaíÍckého zobrazení - Google Patents

Abstract

Řešení se týká způsobu elektrostatického· zobrazení v oboru rentgenového záření, ionizačního· a radioaktivního záření, které umožňuje získat elektroradiogram i na těch materiálech, u kterých při expozici uvedeným zářením nedochází ke generaci volných nosičů náboje. Předmětem vynálezu je způsob elektrostatického zobrazení v oboru rentgenového, ionizačního a radioaktivního záření, vyznačený tím, že vrstva materiálu, ve které se po ozáření aktinickým zářením, s výhodou rentgenovým zářením, vytváří hluboká lokální záchytná centra, se obrazově exponuje uvedeným aktinickým zářením, potom se vrstva materiálu homogenně nabije koronovým výbojem a potom se homogenně osvětlí k odvedení náboje nenacházejícího se v uvedených hlubokých lokálních záchytných centrech. Způsob podle vynálezu umožňuje získat elektroradiogram i na těch materiálech, u kterých při expozici uvedeným zářením nedochází ke generaci volných nosičů náboje.

Description

Předmětem vynálezu je způsob elektrostatického zobrazení v oboru rentgenového, ionizačního a radioaktivního záření, vyznačený tím, že vrstva materiálu, ve které se po ozáření aktinickým zářením, s výhodou rentgenovým zářením, vytváří hluboká lokální záchytná centra, se obrazově exponuje uvedeným aktinickým zářením, potom se vrstva materiálu homogenně nabije koronovým výbojem a potom se homogenně osvětlí k odvedení náboje nenacházejícího se v uvedených hlubokých lokálních záchytných centrech.

Způsob podle vynálezu umožňuje získat elektroradiogram i na těch materiálech, u kterých při expozici uvedeným zářením nedochází ke generaci volných nosičů náboje.

Vynález se týká způsobu elektrostatického zobrazení v oboru rentgenového záření, ionizačního a radioaktivního záření, který umožňuje získat elektroradi0gpaťniá*na těch materiálech, u kterých při expozici uvedeným zářením nedochází ke generaci volných nosičů náboje.

Halogenostříbrné světlocitlivé materiály se dnes užívají v celé řadě oborů jako detektory světelného záření, dozimetry, materiály pro fotografii, reprografii, rentgenografii, jako materiály pro detekci ionizačního a radioaktivního záření aj. Statický latentní obraz, který vznikne po ozáření halogenostříbrné vrstvy musí být vyvolán chemickou cestou za mokra (zpracován v kapalinových vývojkách, ustalovačích, pracích lázních, atd.).

Tento proces, i když není komplikovaný, je přece dosti zdlouhavý. Jde-li o záznamy, určené pro uchování na přechodnou dobu, je zbytečně pracný. Jeho hlavní nevýhoda je ireversibilita a nemožnost dalšího zásahu do záznamu informace.

Z hlediska statických aplikací se stále ve větší míře používá takových záznamových médií, u kterých působením záření (máme na mysli všechny druhy záření) dochází k barevné změně, změně optické hustoty nebo k chemické reakci (S. Nešpůrek a M. Šorm, AO č. 1168 397, S. Nešpůrek, K. Ulbert a M. Šorm, AO č. 172689). Ideálním pro reversibilní proces se zdá ten případ, kdy ke změně barvy nebo optické hustoty dochází přímo, mechanismem fyzikálního charakteru bez vedlejších změn chemické povahy (G. H. Brown, Photochromism, J. Wiley and Sons, New York 1971).

Tyto materiály, fotochromní, fotoropní aj., se stávají v poslední době vážným konkurentem halogenostříbrných záznamových médií z hlediska jak citlivosti a rozlišovací schopnosti, tak především ceny. Náhrada stříbra v reprografických procesech se stává aktuálním problémem současné doby. Své místo zde dnes zaujímá také elektrofotografie (R. M. Schaffert, Electrophotography, Focal Press, New York 1975), pracující v oboru viditelného záření s citlivými médii na bázi jednak anorganických látek, například selenu, kysličníku zinečnatého, jednak organických látek, například komplexu póly (N-vinylkarbazolu) s trinitrofluorenonem.

iV elektroradiografii (M. D. Phillips, Xeroradiography, Method and Device), kde se zobrazuje předloha krátkovlnným nebo korpuskulárním zářením, se pracuje s citlivými médii, jako například selenem, chalkogenními skly aj.

Elektrofotografický, popřípadě elektroradiografický způsob zobrazováni můžeme stručně charakterizovat takto: citlivá vrstva připravená z foto( radlo jvodivé látky se nabije kladným nebo záporným (dle povahy transportu nosičů náboje ve tmě a při ozáření) koronovým výbojem. Tím se na povrchu této vrstvy vytvoří vysoká hustota povrchového náboje a vznikpp.^plynový blokující kontakt. .

Při ozáření dojde jednak ke vzniku volnýphčanesičů-’ náboje v objemu foto (radlo )vodiče, a tím i ke změně elektrické vodivosti vrstvy, jednak ke změně plynového blokujícího kontaktu na kontakt ohmický, a tím k silné injekci náboje z povrchu do objemu.

Injektovaný náboj se pohybuje v elektrickém poli povrchového náboje objemem vrstvy k uzemněné podložce. Takto se stanou ozářené části citlivé vrstvy elektricky neutrální, neozářené části zůstanou nadále nabity. Vzniká latentní elektrografický obraz, který je možné vyvolat běžnými elektrostatickými vyvolávacími postupy užitím práškových nebo kapalinových vývojek.

Základní podmínkou tohoto postupu je užití citlivé vrstvy připravené z takového materiálu, ve kterém po ozáření vznikají v dostatečné míře volné nosiče náboje. Tato podmínka, spolu s požadavky kladenými ná jiné vlastnosti vrstvy, jako například na stabilitu, filmotvornost, adhezi k podložce atd., omezuje výběr materiálů.

Situace je zvláště kritická v elektroradiografii, protože materiálů, ve kterých při expozici krátkovlnným a korpuskulárním zářením vzniká dostatečná koncentrace volných nosičů náboje, je pouze omezené množství.

Hledají se proto nové způsoby získávání radiogramů. Jedním z nich je ionografie (E. Criscuolo a D. O‘Connor, USA patent číslo

9005Ί6, E. P. Muntz, A. P. Proudian, P. B. Scott, USA patent č. ‘3 774 029, J. R. Baker, W. Busche, S. E. Indell, USA patent číslo

920 991, J. Můller, A. Rheude, M. Schmidt, USA patent č. 4 074133). Jejím základem je nahrazení elektroradiografického citlivého média vrstvou ionizovatelného plynu nebo kapaliny.

Náboj z různých částí povrchu dielektrika je odváděn, v důsledku rozdílné ionizace, a tím i elektrické vodivosti plynu nebo kapaliny způsobené zářením, rozdílnou rychlostí, čímž vzniká latentní elektrostatický obraz. Je možné využít několikanásobné ionizace plynů působením urychlujícího potenciálu k zesilovacímu jevu (s. Matsumoto USA patent č. 4121101).

Ionografie představuje po stránce technického provedení náročný problém, který však není neřešitelný, jak je dokumentováno v celé řadě patentů (J. Pfeifer, A. Rheude, J. Můller, USA patent č. 4 061 915, J. R. Escke, S. B. Papadopaulos, USA patent číslo 3 873 832), zvláště ve spojení s klasickou elektroradiografii (I. Chudáček, K. Ulbert, D. Slavínská, O. Grogoň, J. Formánek, AO č. 224 750.

Zajímavá technická řešení představují elektroradiografické metody užívající fluorescentní měniče krátkovlnného· a korpuskulárního záření, například vrstvy ZnS/Cu, sloučeniny obsahující fosfor (J. M. Houston, R. J. Young, N- R· Whetten, USA patent číslo

940 620), na ultrafialové, respektive viditelné záření.

V patentové literatuře je možné najít ještě celou řadu jiných procesů, které je možné využít pro vytvoření radiogramu. Jde zejména o fotokatodový proces (Κ. H. Yang, USA patent č. 4 039 830), exoelektronkový záznam (T. Ishii, USA patent č. 4 163 898), využití elektroluminiscence a termolumiscence (M. Ikedo, Y. Yasuno, T. Tamashita, USA patent č. 3 975 637), termoplastického záznamu (M. Takenouchi, USA patent .číslo·

131 795) aj.

TaitO řešení, podobně jako ionogralie, jsou také většinou technicky velice nárcčná, celá řada parametrů (například vzdálenosti, tlak plynu, tloušťky vrstev) je kritická, což znemožňuje masové rozšíření těchto technik, a tím i skutečnou náhrady halogenostříbrných materiálů v radiografii.

Předmětem vynálezu je způsob elektrostatického zobrazení, jehož podstata spočívá v tom, že vrstva materiálu, ve které se po ozáření aktinickým zářením, s výhodou rentgenovým zářením, vytváří hluboká lokální záchytná centra, se obrazově exponuje uvedeným aktinickým zářením, potom se vrstva materiálu homogenně nabije koronovým výbojem a potom se homogenně osvětlí k odvedení náboje nenacházejícího se v uvedených hlubokých lokálních záchytných centrech.

Způsob podle vynálezu umožňuje získat elektroradiogram i na těch materiálech, u kterých při expozici uvedeným zářením nedochází ke- generaci volných nosičů náboje. Tento nový způsob vytváření latentního elektrostatického· obrazu v oboru krátkovlnného a korpuskulárního záření využívá skutečnosti, že záření vytváří v celé řadě organických i anorganických látek hluboká záchytná centra pro nosiče náboje lokální změnou fyzikální struktury v místě dopadu záření.

Latentní elektrostatický obraz může být vytvořen pomocí nosičů náboje zachycených v takto vytvořených hlubokých centrech.

Je známo, že radioaktivní, ionizační, rentgenové, krátkovlnné ultrafialové, popřípadě jiná záření dále jen „záření“ vytvářejí jak v organických, tak v anorganických materiálech celou řadu poruch, jejichž vznik je většinou doprovázen vznikem záchytných center pro nosiče náboje.

Některá z těchto center mohou mít značnou energetickou hloubku, což se projevuje tím, že nosiče náboje zachycené v těchto centrech setrvávají v nich značnou dobu a vytvářejí tak vysokou koncentraci prostorového náboje. Konečným výsledkem jsou polarizační projevy citlivého média.

•Příkladem vlivu „záření“ na látku může být vznik radikálů, trhání chemických vazeb, vznik barevných center, dislokací, klastrů, katalýza aj. Nosiče náboje zachycené v hlubokých záchytných centrech mohou být detektovány běžnými termostimulovanými technikami: metodou termostimulovaných proudů, termoluminiscence, proudů omezených prostorovým nábojem, termopolarizačními ,a termodepolarizačnimi proudy, změnou elektrické permitivity aj.

Je zřejmé, že v klasické elektrofotografil je záchyt nosičů náboje v hlubokých záchytných centrech nežádoucí. Náboj zachycený v průběhu koronového nabíjení se po světelné expozici jen neochotně uvolňuje z hlubokých center v důsledku dlouhých relaxač- „ nich. časů a představuje vlastně „permanentní“ nežádoucí elektrizaci citlivého média.

Částice toneru ulpívající na nabitých částech, snižují kontrast obrazu, a tím zvyšují optický šum (vytváří se závoj). V předložené nové technice podle vynálezu naopak použijeme tento prostorový náboj ke konstrukci latentního obrazu.

Záznam může probíhat na klasických elektrofotografických zobrazovacích médiích připravených ve formě tenkých vrstev napařením, pomocí elektrického výboje, rozlitím z roztoku aj., s výhradou tvorby hlubokých záchytných stavů při expozici „zářením“. Je možné použít i takové materiály, u kterých je generační výtěžek volný náboj/ /kvantum záření malý nebo dokonce nulový. Vrstva fotovodivého média, která musí mít schopnostpo koronovém nabití vytvořit bariéru proti injekci povrchového náboje do objemu, je v kontaktu s vodivou podložkou, která je zásobníkem pro nosiče náboje.

Mezivrstva, na rozhraní mezi vlastní vrstvou a podložkou, musí vytvářet bariéru pro nosiče náboje opačného znaménka, než je povrchový náboj. Při kladném povrchovém náboji mezivrstva musí zamezit injekci elektronů.

Při záporném povrchovém náboji mezivrstva musí zamezit injekci děr, zatím co ve vlastním objemu vrstvy děrová záchytná centra je třeba nahradit za elektronová centra. Takovéto uspořádání umožní dokonalé vybití vrstvy světlem (v dalším budeme rozlišovat světlo sloužící k vybití vrstvy nabité koronovým výbojem a záření sloužící k vytvoření hlubokých záchytných stavů), ale i vytvoření vysokého povrchového potenciálu ovlivňujícího kontrast obrazu.

Mezivrstva mezi podložkou a vlastní vrstvou fotocitlivého média, která vlastně představuje polem řízenou bariéru proti injekci náboje, může být nahrazena samovolně vznikající vrstvou prostorového náboje zachyceného v lokálních centrech mezivrstvy.

Vytvoření blokující vrstvy má za následek snížení rychlosti vybíjení vrstvy ve tmě, tj. snížení změny povrchového potenciálu s časem.

Bude-li náboj vytvářející bariéru zachycen ve velice hlubokých lokálních centrech, může značně ovlivnit i rychlost změny povrcho240265 vého potenciálu při osvětlení, ikterá je mimo to ovlivňována především: množstvím světla absorbovaného ve fotocitlivé vrstvě; kvantovou účinností primárního generačního procesu, tj. počtem volných párů elektron— —díra vzniklých absorpcí světla; rychlostí rekombinace elektronů a děr; rychlostí zachycování nosičů náboje a jejich dobou života v pastích; a konečně pohyblivostí nosičů ve fotocitlivé vrstvě.

Na základě tohoto teoretického rozboru můžeme nyní navrhnout postup vytvoření latentního elektrostatického obrazu formovaného' nábojem zachyceným v hlubokých pastích vzniklých expozicí fotocitlivého média zářením:

a) Na zobrazovací fotovodivé médium se promítne zářením obraz originálu (předlohy). Tím se v médiu v důsledku vzniku poruch, radikálů, popřípadě barevných center, roztržení chemické vazby, katalýzy atd. vytvoří systém hlubokých záchytných center jak v objemu fotocitlivého média, tak v mezivrstvě na rozhraní fotovodivého média a vodivé podložky.

b) Médium se nabije koronovým výbojem kladné nebo- záporné polarity podle toho, vytváří-li záření hluboká záchytná centra pro díry nebo elektrony. Náboj na povrchu indikuje vznik prostorového náboje v objemu v důsledku zachycení nosičů náboje v hlubokých centrech a také na rozhraní fotovodivého média a vodivé podložky.

c) Médium se exponuje světlem rovnoměrně po celé ploše. Běžný vybíjecí elektroíotografický proces proběhne na těch místech, která nebyla exponována dříve zářením a náboj se odvede do podložky. Ozářená místa s vysokou koncentrací hlubokých záchytných stavů budou ztrácet svůj náboj značně pomaleji. Tím se vytvoří nábojový gradient na ozářených a neozářených místech.

d) Nosiče náboje zachycené v hlubokých pastích vytvoří tak latentní obraz, který lze vyvolat běžnými elektrostatickými technikami.

Při aplikaci je výhodné použít fotocitlivé médium ve formě tenké vrstvy získané napářením ve vakuu, připravené v elektrickém výboji nebo nanesené z roztoku, popřípadě jinými technikami, a to jak ve formě amorfní nebo polykrystalické fáze materiálů anorganických i organických, nízkomolekulárních i polymerních, včetně zesíťovaných, tak ve formě disperze krystalické nízkomolekulární látky v polymerním pojidle. Vymazání informace je možné provést odstraněním hlubokých záchytných center z materiálu, například s výhodou u polymerních materiálů zahřátím nad teplotu skelného přechodu.

iV dalším bude formou příkladu uvedeno použiti této záznamové techniky pro jednorázový záznam. Příklad slouží pro ilustraci použitelnosti vynálezu a jeho obsah nikterak neomezuje šíři vynálezu.

Příklad

Polykrystalická vrstva jodoformu jako médium pro záznam RTG informace jodoform je vlastní fotovodič citlivý v ultrafialové oblasti. Spektrální charakteristika vykazuje mírně zvlněné plato pro vlnové délky světla kratší než 300 nm. Kvantový výtěžek fotogenerace nosičů náboje je pro nízká elektrická pole ΙΟ^-3 —10^-2 nosičů náboje na foton, pro vysoká elektrická pole (řádu 10⁸ V m^-1) je blízký jedné. Citlivé záznamové médium lze připravit ve formě tenké polykrystalické vrstvy vakuovým napařením.

Při ozáření RTG zářením dochází ke katalytickému vzniku hlubokých záchytných center, převážně pro elektrony. Nabitím zápornou koronou a následující expozicí ultrafialovým světlem je možné vytvořit latentní obraz pomocí nosičů náboje zachycených v hlubokých katalytických centrech. Latentní obraz lze zkonstruovat také užitím kladné korony a následující expozicí ultrafialovým světlem, ovšem na úkor kvality a kontrastu obrazu. Záznamový systém je vhodný pro jedno použití.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT ’ Způsob elektrostatického zobrazení v oboru rentgenového, ionizačního a radioaktivního záření, vyznačený tím, že vrstva materiálu, ve které se po ozářeni aktinickým zářením, s výhodou rentgenovým zářením, vytváří hluboká lokální záchytná centra, se

   VYNÁLEZU obrazově exponuje uvedeným aktinickým zářením, potom se vrstva materiálu homogenně nabije koncovým výbojem a potom se homogenně osvětlí k odvedení náboje nenacházejícího se v uvedených hlubokých lokálních záchytných centrech.