DE3153392C2 - - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein mehrschichtiger Röntgenleuchtschirm mit Oxyhalogenidleuchtstoffkristallen gemäß Patentanspruch 1.

Das Übergangs- und Bildauflösungsproblem, das bei mehrschichtigen Röntgenleuchtschirmen auftritt, bei denen Seltene-Erden(SE)- Oxyhalogenidleuchtstoffe benutzt werden, die mit dem Thulium-Ion aktiviert sind, kann bis zu einem gewissen Grad gemildert werden. Zu diesem Zweck hat die Anmelderin bereits eine besondere Leuchtstoffmischung vorgeschlagen, bei der mit Thulium aktivierte Oxyhalogenide von Lanthan und/oder Gadolinium (vergl. DE-OS 27 55 378) benutzt werden, um in dieser Hinsicht die Leistungsfähigkeit zu verbessern, wenn sie in mehrschichtigen Röntgenleuchtschirmen in Kombination mit dem blauempfindlichen oder grünempfindlichen photographischen Film benutzt werden. Die vorgeschlagene Leuchtstoffkombination ergibt diese Verbesserung durch Verändern der physikalischen Ausrichtung eines tafelförmigen Oxyhalogenidleuchtstoffteilchens und der Leuchtstoffschichten des verbesserten Röntgenleuchtschirms, so daß weniger Licht in der Richtung des photographischen Films gestreut und eine kürzere Weglänge für das Licht zu dem photographischen Film geschaffen wird. In der DE-OS 25 09 249 ist eine Kathodenstrahlspeicherröhre beschrieben, bei der als Leuchtstoff Oxyhalogenide von Lanthan und/oder Gadolinium verwendet werden, die u. a. mit Terbium aktiviert sind.

Ein mehrschichtiger Röntgenleuchtschirm mit Sandwichkonstruktion ist in der DE-OS 19 52 812 beschrieben, bei dem ein mit Terbium aktivierter Oxyhalogenid-Leuchtstoff von Lanthan und/oder Gadolinium benutzt wird.

Herkömmliche SE-Oxyhalogenidleuchtstoffe zeigen noch eine beträchtliche Lichtstreuung und -absorption aufgrund der kristallinen Eigenschaften dieser tafelförmigen Leuchtstoffteilchen. Es ist zwar bereits seit einiger Zeit aus der US-PS 35 91 516 ein Rekristallisationsprozeß bekannt, bei dem gut geformte Kristalle dieser Oxyhalogenidleuchtstoffe in besonderen Alkalimetallhalogenidschmelzen zum Wachsen gebracht werden können, es besteht jedoch weiter ein Bedürfnis, die Qualität der Leuchtstoffkristalle zu verbessern, um die Leistungsfähigkeit in Röntgenleuchtschirmen zu verbessern. Das herkömmliche Leuchtstoffmaterial weist noch einen beträchtlichen Helligkeitsverlust auf, der auf die Leuchtstoffteilchengröße zurückzuführen ist, die entweder zu klein oder zu groß ist, und zu einem weiteren Helligkeits- oder Leuchtdichteverlust kommt es in Röntgenleuchtschirmen, wenn die Dicke der herkömmlichen Leuchtstoffschichten die Dicken überschreitet, die gewöhnlich benutzt werden. Der Helligkeitsverlust, der in letztgenannter Hinsicht auftritt, ist bei den herkömmlichen Leuchtstoffen besonders bemerkenswert und kann bis zu 20% oder mehr betragen, wenn der Leuchtstoffgehalt 180 mg/cm² Fläche in der Leuchtstoffschicht übersteigt. Die Lichtstreuung und Selbstabsorption reduzieren die Helligkeit in dem herkömmlichen Leuchtstoffmaterial, weil das Licht nicht effizient aus der Leuchtstoffschicht entweichen kann.

Ein zweiter unerwünschter Effekt, der bei den herkömmlichen Leuchtstoffmaterialien beobachtet wird, ist die Lichtstreuung in Richtungen, die nicht in der Richtung des photographischen Films liegen, wobei diese Lichtstreuung von der tafelförmigen Morphologie dieser Leuchtstoffkristalle herrührt. Insbesondere hat ein herkömmlicher Leuchtstoff ein Länge/Dicke-Verhältnis, das häufig 15 : 1 übersteigt, was eine Ausrichtung parallel zu der Hauptfilmachse ergibt, wenn er aufgebracht wird, um die Leuchtstoffschicht in einem Röntgenleuchtschirm zu bilden. Diese Ausrichtung trägt zu der beträchtlichen Lichtstreuung parallel zu dem Film bei, was sowohl mit einem Verlust an Schärfe der Röntgenemission als auch mit einem längeren effektiven Lichtweg bis zum Erreichen des Films verbunden ist, wodurch das bekannte Crossover- oder Übergangsproblem, das bei mehrschichtigen Röntgenleuchtschirmen auftritt, verstärkt wird. Sämtliche vorstehenden Lichtstreuungsprobleme mit den herkömmlichen Leuchtstoffmaterialien in mehrschichtigen Röntgenleuchtschirmen würden wesentlich reduziert, wenn diese Leuchtstoffmaterialien auf eine Weise hergestellt würden, die das Länge/Dicke-Verhältnis der einzelnen Leuchtstoffteilchen verringert.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit mehrschichtigen Röntgenleuchtschirmen mit besonderen SE-Oxyhalogenidleuchtstoffen, die mit Terbium und/oder Thulium aktiviert sind und eine wesentlich bessere Helligkeit haben, wenn sie durch Röntgenstrahlung angeregt werden, und weniger Lichtstreuung und -absorption ergeben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten mehrschichtigen Röntgenleuchtschirm zu schaffen, bei dem hinsichtlich Kristallgröße und -form besondere Leuchtstoffmaterialien benutzt werden, um die Bildschärfe zu verbessern und das Übergangsproblem zu mildern.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den mehrschichtigen Röntgenleuchtschirm gemäß Patentanspruch 1.

Das Herstellen des verbesserten Leuchtstoffmaterials kann in der in der DE-OS 31 49 337 beschriebenen Weise erfolgen.

Die verbesserte Form und Größe der einzelnen Leuchtstoffteilchen, die auf in der DE-OS 31 49 337 beschriebenen Weise hergestellt werden, ermöglicht, ansonsten herkömmliche Röntgenleuchtschirme zu bauen mit wenigstens 15% bis zu etwa 30% Helligkeitssteigerung bei verbesserter Bildqualität bei vergrößerten Geschwindigkeiten und in entsprechender Menge.

Zum Einsatz beim erfindungsgemäßen Röntgenleuchtschirm bevorzugte SE-Oxyhalogenidmaterialien umfassen Lanthan und Gadoliniumoxybromid, aktiviert mit dem Terbium- und/oder Thulium-Ion. Bei dem mit Therbium aktivierten Leuchtstoff wird das Terbium-Ion in einer Konzentration in dem Bereich von etwa 0,0001 bis etwa 0,10 Mol pro Mol des ausgewählten Oxybromidmaterials benutzt. Entsprechend wird bei dem mit Thulium aktivierten Leuchtstoffmaterial das Thulium-Ion in einem Bereich von etwa 0,0001 bis etwa 0,10 Mol pro Mol des ausgewählten Oxybromidmaterial benutzt.

Bei den bevorzugten Röntgenleuchtschirmkonstruktionen nach der Erfindung werden die vorstehend genannten Leuchtstoffmaterialien in zwei Leuchtstoffschichten benutzt, die auf beiden Seiten eines photographischen Doppelemulsionsfilms angeordnet werden, um eine mehrschichtige Sandwichkonfiguration zu bilden. Die bevorzugte Ausführungsform des mehrschichtigen Röntgenleuchtschirms beinhaltet weiter die Verwendung eines UV-Absorptionsfarbstoffes in der ansonsten transparenten Trägerschicht des photographischen Films zum Zusammenwirken mit den Leuchtstoffmaterialien und zum Verringern der Menge an emittierter Strahlung, die zu der entfernteren Emulsionsschicht hinübergehen kann. Das Hinübergehen (cross over) verursacht ein Aufweiten von Bildern und eine Unschärfe aufgrund mangelnder Ausrichtung oder Deckung zwischen dem Bild, das auf der nächsten benachbarten Emulsionsschicht gebildet wird, wenn diese belichtet wird, und dem Übergangsbild, das auf der entfernter belichteten Emulsionsschicht gebildet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt eines verbesserten mehrschichtigen Röntgenleuchtschirmaufbaus nach der Erfindung zusammen mit einem Farbstoffsystem zum Absorbieren von ultraviolettem Licht das gewöhnlich von der Silberhalogenidemulsionsschicht, die belichtet wird, zu der anderen Emulsionsschicht hinübergeht,

Fig. 2 eine ausführlichere Querschnittansicht, die einen Lichtweg durch eine einzelne Leuchtstoffschicht zeigt sowie

Fig. 3 ein Diagramm, das die Leuchtstoffhelligkeit bei Verwendung in einer Röntgenleuchtschirmschicht bei Veränderung des Leuchtstoffgehalts in der Leuchtschirmschicht zeigt.

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines mehrschichtigen Röntgenleuchtschirms im Querschnitt mit einem photographischen Doppelemulsionsfilm 9, welcher einen lichtdurchlässigen Träger 10 hat, der ein Farbstoffsystem zum Absorbieren der UV- und Lichtemission aufweist, die gewöhnlich von einer der Silberhalogenidemulsionsschichten 11a, 11b zu der anderen hinübergeht, und umgekehrt. Dieser Emissionsübergang wird, wie oben erwähnt, die Erweiterung von Bildern und eine Unschärfe aufgrund fehlender Ausrichtung oder Deckung zwischen den auf der besonderen Emulsionsschicht, die belichtet wird, gebildeten Bildern und der entfernteren Emulsionsschicht, die das Übergangsbild empfängt, bewirken. Das ist durch die Übergangsstrahlen dargestellt, die bei der dargestellten Ausführungsform von der Emulsionsschicht 11a zu der Emulsionsschicht 11b gehen. Es ist klar, daß es ein vergrößertes Bild auf der Emulsionsschicht 11b gibt, welches sich als Unschärfe ausdrückt, nachdem der Film entwickelt worden ist. Dieses Übergangsproblem wird gemäß der Erfindung gemildert, indem eine gleichmäßigere Größe und Form der einzelnen Leuchtstoffteilchen in den Leuchtstoffschichten des Röntgenleuchtschirms benutzt werden, wodurch die Lichtstreuungs- und Selbstabsorptionsursachen dieses Problems verringert werden. Weiter hat das bevorzugte Röntgenleuchtschirmteil gemäß Fig. 1 flexible Rückenteile 5, die zwei reflektierende Schichten 6 tragen, die an den äußersten Hauptflächen der beiden Leuchtstoffschichten 7 angeordnet sind. Weitere transparente Schichten 8 werden in der bevorzugten Röntgenleuchtschirm-Ausführungsform benutzt, um mechanischem Abrieb des photographischen Films und/oder der Leuchtstoffschichten während der Hindurchbewegung zwischen diesen entgegenzuwirken, wenn der belichtete Film zum Entwickeln entfernt und ein neuer Film zur weiteren Verwendung des mehrschichtigen Röntgenleuchtschirms eingeführt wird.

Fig. 2 zeigt eine ausführlichere Darstellung der einzelnen Leuchtstoffschichten 7, die gemäß der Erfindung zusammen mit einer zugeordneten photographischen Emulsionsschicht 11a und der lichtdurchlässigen Schicht 8 hergestellt werden, wie es der Aufbau in Fig. 1 zeigt. Demgemäß werden die tafelförmigen SE-Oxyhalogenidleuchtstoffteilchen 12 in paralleler Richtung bezüglich der Hauptachse des zugeordneten photographischen Films insgesamt gestapelt. Anders als bei den herkömmlichen Leuchtstoffmaterialien gibt es jedoch eine enge Teilchengrößenverteilung, die wenige feine Teilchengrößen oder grobe Teilchengrößen enthält, da diese beide zur Lichtstreuung mit dem davon begleiteten Verlust an Schärfe des Röntgenbildes führen würden. Infolgedessen wird der willkürliche Lichtweg 13 ein der Leuchtstoffschicht kürzer sein als bei Vorhandensein des herkömmlichen Leuchtstoffmaterials, da die geringere Lichtstreuung und Selbstabsorption dem Licht gestattet, wirksamer aus der Leuchtstoffschicht zu entweichen. Der Zeichnung ist in dieser Hinsicht weiter zu entnehmen, daß weniger Lichtstrahlen 14 in einer Richtung insgesamt parallel zu der Hauptfilmachse entweichen als die Lichtstrahlen 15, die erwünschtermaßen zu dem zugeordneten photographischen Film übertragen werden.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in welchem die relative Helligkeit der Leuchtstoffschicht in einem Röntgenleuchtschirm bei Veränderung des Leuchtstoffgehalts in der Leuchtstoffschicht, ausgedrückt durch das Leuchtstoffgewicht/cm² Fläche, dargestellt ist. Die besondere Leuchtstoffschicht, die auf diese Weise ausgewertet würde, enthielt ungefähr gleiche Gewichtsteile Leuchtstoff und organisches Polymerbindemittel, während die Änderung des Leuchtstoffgehalts durch unterschiedliche Dicken der Leuchtstoffschichten erzielt wurde. Die Kurve 16 in dem Diagramm stellt Messungen der relativen Helligkeit dar, die bei Veränderung des Leuchtstoffgehalts gemacht wurden, und zwar für Lanthanoxybromidleuchtstoff, aktiviert mit ungefähr 0,003 Mol Thulium-Ion pro Mol des Leuchtstoffmaterials. Die Kurve 17 zeigt Lanthanoxybromidleuchtstoff, wieder aktiviert mit ungefähr 0,003 Mol Thulium- Ion pro Mol Leuchtstoff, und zwar hergestellt gemäß der Erfindung. Die Punkte A und C auf den Kurven zeigen einen typischen, bei herkömmlichen Röntgenleuchtschirmen verwendeten Leuchtstoffgehalt von 80 mg Leuchtstoff/cm² Leuchtstoffoberfläche, wobei der gemäß der Erfindung verbesserte Leuchtstoff eine gesteigerte Helligkeit von ungefähr 22% zeigt. Ein Vergleich der Punkte A und B auf den Kurven zeigt weiter, daß dieselbe Helligkeit mit einem reduzierten Leuchtstoffgehalt von ungefähr 46 mg Leuchtstoff/cm² Leuchtstoffoberfläche erzielt wird. Beide Vergleiche zeigen somit, daß der Leuchtstoff ein wirksameres Material ist, wenn er in Röntgenleuchtschirmen benutzt wird. Es hat sich herausgestellt, was in dieser Hinsicht von gleicher Wichtigkeit ist, daß es zu einem Helligkeitsverlust kommt, wenn der Leuchtstoffgehalt in dem herkömmlichen Leuchtstoffmaterial in dem durch die Kurve 16 dargestellten Ausmaß gesteigert wird. Wenn der Leuchtstoffgehalt bei dem herkömmlichen Leuchtstoffmaterial in der Dicke über eine gewisse Dicke hinaus zunimmt, kommt es demgemäß in ihm zu einer Streuung und Absorption, die das Entweichen des Lichtes verhindern.

Hinsichtlich der Herstellung von Lanthanoxybromid, das mit verschiedenen Gehalten an Thulium-Ion aktiviert ist, wird auf die DE-OS 31 49 337 verwiesen.

Claims (4)

1. Mehrschichtiger Röntgenleuchtschirm mit:

• a) einem photographischen Film (9), der Emulsionsschichten (11a, 11b) auf jeder Hauptfläche und getrennt durch einen lichtdurchlässigen Träger (10) hat, und
• b) zwei Leuchtstoffschichten (7), die auf jeder Seite des photographischen Films angeordnet sind, um eine Sandwichkonfiguration zu bilden, wobei
• c) jede Leuchtstoffschicht einen Oxyhalogenidleuchtstoff verbesserter Helligkeit enthält, der folgende Strukturformel hat: LnOX:T_x
  wobei: Ln ist La und/oder Gd,
  X ist Cl und/oder Br, und
  T_x ist ein Aktivator-Ion, bei dem es sch um Tb und/oder
  Tm handelt;und aus rekristallisierten Leuchtstoffkristallen in dem durchschnittlichen mittleren Teilchengrößenbereich nicht unter etwa 2 µm und nicht größer als etwa 16 µm besteht, die als tafelförmige Teilchen geformt sind, welche ein Verhältnis von Länge zu Dicke von nicht größer als etwa 10 : 1 haben.

2. Röntgenleuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß T_x gleich Tb in einer Konzentration in dem Bereich von etwa 0,001 bis etwa 0,10, vorzugsweise 0,005 Mol pro Mol des ausgewählten Oxyhalogenids ist.

3. Röntgenleuchtschirm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß T_x gleich Tm in einer Konzentration in dem Bereich von etwa 0,001 bis etwa 0,10, vorzugsweise 0,004 Mol pro Mol des ausgewählten Oxyhalogenids ist.

4. Röntgenleuchtschirm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgewählte Oxyhalogenid Lanthanoxybromid ist.