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Verfahren zur Herstellung eines Beuchtschirmes mit
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einer Rasterstruktur Verfahren zur Herstellung eines Beuchtschirmes,
der gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine Rasterstruktur aufweist, sind s.B.
bekannt aus der DT-OS 2 230 802. Danach wird als Grundlage auf den Träger der leuchtschicht
des Schirmes eine bestimmte Struktur aufgetragen. Eine solche kann etwa eine Gazestruktur
sein, die in die Oberfläche gewalzt wird. Auch in bei Druckereien üblicher Weise
kann in den Träger eine Struktur gedruckt sein. Derartige Raster stellen dann das
Startmuster für die gewünschte Spaltenstruktur dar, die so in gewünschter Grobheit
vorher aufgeprägt werden kann. Gazematerial kann aber auch aufgedampft oder aufgestreut
etc. werden. Als Materialien sind Metalle, wie Kupfer, Nickel oder Molybdän, vorgesehen.
Bei dieser bekannten Vorstrukturierung der Oberfläche des Trägers (Substrates),
der mit Leuchtstoff belegt werden soll, ist es aber nachteilig, daß alle diese Stoffe
hohe spezifische Röntgenabsorption haben. Damit wird aber das geometrische Muster
im Lumineszenzbild in störender Weise wiedergegeben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren gemäß
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine Methode anzugeben, bei welcher die obengenannten
Nachteile vermieden sind und ein bei Röntgendurchleuchtung unsichtbares Raster erhalten
wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil
dieses Anspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.
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Durch das Anbringen eines Rasters aus hitzefestem Kunststoff, wie
Polyimid, wird wegen der geringen Röntgenabsorption dieser Stoffe eine sichtbare
Abbildung in Durchleuchtungs-Fluoreszenzbildern vermieden.
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Zur Herstellung eines teuchtschirmes werden auf einen Träger zunächs-t
Kunststoff etwa in Form von Polyimidstegen und/oder -punkten aufgetragen. Die verbleibenden
freien Zwischenräume werden dann mit Leuchtstoff ausgefüllt. So erhält man eine
Beuchtschicht aus optisch voneinander getrennten Inseln. Dabei unterbleibt in der
Eluoreszenzschicht die Querleitung von Licht.
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Dies wiederum bewirkt eine Verbesserung der Bildübertragungseigenschaften
des mit dem Raster ausgestatteten leuchtschirms.
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Die Geometrle des Basisrasters aus Kunststoff und seine Größenverhältnisse
bzw. absoluten Abmessungen können durch sein Herstellungsverfahren vorgegeben werden.
Wenn man zur Herstellung des Rasters z.B. fotoempfindliches Polyimidmaterial verwendet,
kann eine Belichtungsmaske (Schablone) verwendet werden. Dann ist es nur notwendig,
die Schicht strahlenoptisch durch die Maske hindurch zu belichten, um nach entsprechender
Weiterbehandlung das gewünschte Raster zu erhalten. Dabei ist es überdies noch möglich,
die in der Fotokopiertechnik üblichen Verkleinerungs- bzw. Vergrößerungsverfahren
anzuwenden.
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Die Schicht selbst kann nach den für Lackierungen bekannten Methoden
hergestellt werden,etwa durch Schleudern, Tauchen, Rakeln, Rollercoating, Sprühen.
Als Material ist dafür die fotoreaktive Vorstufe eines hochwärmebeständigen Kunststoffs
geeignet. Für Polyimide sind solche etwa in DT-PS 2 308 830 und den DT-OS 2 437
348 und 2 437 422 sowie in "Polymer Engineering and Science" Sept.1971, Vol. 11,
No. 5, Seiten 426 bis 430 beschrieben.
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Nach der Aufbelichtung des Rasters mit UV-Strahlen werden die unbestrahlten
Teile der Schicht mit organischen Lösungsmitteln z.B. in einem Tauch- oder Sprühentwicklungsprozeß
herausgelöst.
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Geeignete Lösungsmittel sind z.B. ein 1:1-Gemisch aus Dimethylformamid
und Äthanol oder g -Butyrolaceton. Die verbleibenden fotovernetzten Teile des Rasters
werden durch Erhitzung z.B.
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30 min auf 2750C und anschließend 10 bis 15 min auf 4000C in beständigen
Kunststoff übergeführt.
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Das Raster kann der erwünschten Mindestauflösung eines lumineszenzschirmes
angepaßt werden, die in der Regel dadurch gegeben ist, daß die Rasterteile kleiner
als die abzubildenden Details sein sollen. Bei einem Betrachtungsschirm von Röntgenbildverstärkern
ergibt dies Teile, d. ho leuchtbezirke, zwischen den Rasterstegen von maximal 1
bis 5/um Seitenlänge. Die im Basisraster benutzten Polyimidstege sollten hierfür
0,05 bis breit sein. Zur Erhöhung der Reflexion können die Flanken der Stege mit
reflektierendem Material, etwa Aluminium, bedampft sein. Es können aber auch andere
in der leuchtschirmtechnik gebrauchten Reflexionsmittel, wie Weißpigment (z.B. Titandioxid
Ei02) dafür verwendet werden.
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Die lumineszenzschicht, d.h. der Beuchtstoff, der etwa Zink-Cadmiumsulfid
sein kann, wird nach dem bekannten Verfahren in das Raster eingebracht. Dies sind
etwa die aus der Pulvertechnologie durch Sedimentation, Zentrifugation aus einer
Suspension oder Einstreichen einer Phosphorpaste in das Raster oder durch Eindampfen
bekannten Methoden, etwa der Hochvakuum-Bedampfung.
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Es kann auch ein abgewandelter Weg beschritten werden. Den Ausgangspunkt
dafür bildet die Verwendung einer lumineszenzschicht, deren Wärmeausdehnungskoeffizient
größer ist als derjenige des Trägers, auf den sie aufgetragen ist. Beim Abkühlen
auf Raumtemperatur wird dann an Stellen geringsten Querschnitts des auf etwa beim
Aufdampfen auf-ca. 500°C erhitzten Schirmes, d.h.
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dort, wo vorher Teile einer Rasterung aufgetragen sind, die leuchtschicht
reißen. Auch so kann ein vorgegebenes Rißraster erhalten werden.
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Man kann auch eine Rasterabmessung des Substrates wählen, welche den
beim Aufdampfen des Leuchtstoffs sich bildenden Kristallgrößen
etwa
von 50/um bis 200/um entspricht. So werden sich an den Wachstumsgrenzen der Kristallite
Spalte bilden, weil der mechanische Zusammenhalt der Schicht an den Kristallgrenzen
naturgemäß kleiner ist als innerhalb der Kristalle selbst. Die Spalten haben wegen
der größeren Breite als die Wellenlänge des lumineszenzlichtes eine optische Trennung
der Lumineszenzschicht in diskrete Inseln zur Folge. Wegen des sehr unterschiedlichen
Brechungsindizes des Phosphors und der luft bzw. des Vakuums sind bei einer Spalte,
welche mindestens so groß ist wie die halbe Wellenlänge des lumineszenzlichtes,
bei einem silberaktivierten Zink-Cadmium-leuchtstoff also mindestens 220/um und
bei Verwendung von natriumaktiviertem Cäsiumåodid von mindestens 100/um dem lumineszenzlicht
Ausbreitungsrichtungen aufgezwungen, die senkrecht zur Schirmebene liegen.
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Besonders ausgeprägt ist dieser Effekt bei leuchtschirmen mit dicker
lumineszenzschicht. Dies sind bevorzugt Schirme zur Anregung mit Röntgen- und Gammastrahlen.
Als leuchtstoff kommt hauptsächlich ein solcher aus aktiviertem Cäsiumjodid in Frage,
bei dem als Aktivator Natrium oder Tallium verwendet ist bzw.
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leuchtstoffe ähnlicher Kristallstruktur.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend
anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
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In der Fig. 1 ist ein Ausschnitt aus einem erfindungsgemäß gerasterten
leuchtschirm gezeichnet, in der Fig. 2 die Draufsicht auf den Ausschnitt nach Fig.1,
in der Fig. 3 eine Röntgenbildverstärkeranordnung, bei welcher im Eingang des Bildverstärkers
ein erfindungsgemäß gerasterter leuchtschirm verwendet ist, und in der Fig. 4 die
Verwendung einer reflektierenden Belegung.
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In der Fig. 1 ist mit 1 ein 0,2 mm dicker Träger aus Aluminium bezeichnet
und mit 2 ein Raster aus Polvimid, welchesauf den Träger 1 aufgetragen ist, und
mit 3 die eigentliche Leuchtschicht aus Cäsiumäodid, die auf das Raster 2 aufgedampft
ist.
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Dabei handelt es sich um ein Kreuzraster, wie aus Fig. 2 ersichtlich
ist. Es wurde auf dem Träger 1 in dem oben beschriebenen Fotoresistverfahren hergestellt.
Bleche sind an sich je nach den Festigkeitsbedingungen auch in anderen Dicken, etwa
0,1 bis 1 mm, anwendbar. Auch Glasträger einer Dicke von 20/u bis 3 mm sind vorteilhaft.
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Die Rasterstege 4 und 5 haben voneinander jeweils 5/um Abstand und
sind 2/um breit. Die leuchtschicht 3 ist durch Aufdampfen von Cäsiumjodid, das mit
Natrium aktiviert ist, im Hochvakuum hergestellt.
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Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist mit 6 eine Röntgenröhre bezeichnet,
von welcher ein Strahlenbündel 7 ausgeht, welches einen zu untersuchenden Körper
8 durchdringt und durch ein Eintrittsfenster 9 in einen Bildverstärker 10 eintritt.
Dort durchdringt es dann zuerst einen Träger 11 aus Aluminium, der eine Kalotte
darstellt, auf deren Innenseite eine Leuchtschicht 12 aufgetragen ist, die ihrerseits
mit einer~Fotokathodenschicht 13 belegt ist. Auf die Fotokathodenschicht folgen
elektronische Abbildungselektroden 14, 15 und 16, wobei letztere mit einem Ausgangsleuchtschirm
17 abgeschlossen ist, der vor einem Einblickfenster 18 liegt. Der Betrieb des Bildverstärkers
10 erfolgt in bekannter Weise derart, daß zwischen der Eingangsschichtung 11 bis
13 mittels einer Gleichstromquelle 19 eine Spannung von 100 V anliegt und zwischen
den Elektroden 14 mittels einer Gleichstromquelle 20 eine Spannung von 1 kV sowie
zwischen der Elektrode 15 und der Anode 16 mittels einer Spannungsquelle 21 eine
Spannung von 4 kV und mit 22 eine Spannung von 25 kV an der Anode und am Schirm
17, so daß durch die Spannungsabstufung eine Abbildung der aus der Fotokathodenschicht
13 austretenden Elektronen auf dem Schirm 17 erfolgt. Das Leuchtbild kann dann durch
das Fenster 18 hindurch betrachtet werden.
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In bekannter Weise kann statt der Betrachtung auch eine Aufnahme
bzw.
elektronische Weiterverarbeitung etwa in einem Fernsehsystem erfolgen. Die in der
Figur der Einfachheit halber als Spannungsquellen 19 bis 21 dargestellte elektrische
Versorgung des Bildverstärkers erfolgt in der Regel über eine Spannungsversorgungseinheit,
die vom Ne-tz her gespeist wird.
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Durch die Benutzung der gerasterten leuchtschicht 12 wird eine Ausbreitung
von Licht quer zur Einstrahlrichtung vermieden, so daß ein Helligkeitsuntergrund
weitgehend vermieden ist. Außerdem wird der Teil des lumineszenzlichtes, welcher
nicht direkt in die Fotokathodenschicht 13 gelangt, wenigstens teilweise durch Reflexion
umgelenkt, so daß er zusätzlich auch noch die Fotokathode trifft und eine Verbesserung
des Umsatzes der auftreffenden Strahlen bewirkt.
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Bei dem in Fig. 4 herausgezeichneten Ausführungsbeispiel sind tiefe
Rasterzwischenräume benutzt. Sie sind nach dem oben beschriebenen Fotoresistverfahren
auf einem 1 mm dicken Träger 26 aus Glas hergestellt und haben in Übereinstimmung
mit Fig. 2 quadratischen Querschnitt. Die Stege 23 sind zunächst mit einer reflektierenden
Schicht 24 aus Aluminium bedampft. Anschließend sind die Öffnungen mit Natrium aktiviertem
Cäsiumjodid als leuchtstoff 25 gefüllt, indem dieses aufgedampft wird.
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L e e r s e i t e