DE3840100A1 - Verfahren zur anregung eines europium-aktivierten barium-strontium-magnesium-fluorhalogenid-phosphors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anregung eines Europium- aktivierten Barium-Strontium-Magnesium-Fluorhalogenid-Phosphors mittels Aussetzen des Phosphors einer Strahlung hoher Energie, die in dem Phosphor gespeichert wird, und darauffolgendes Aussetzen dieses Phosphors einer Strahlung einer bestimmten Wellenlänge, um den Phosphor zur Emission des Hauptteils seiner gespeicherten Energie in Form von Lumineszenz anzuregen. Insbesondere kann die Helligkeit des Phosphors durch Steuern der Wellenlänge der anregenden Strahlung auf ein Maximum gebracht werden.

Bestimmte lumineszente Materialien weisen die Fähigkeit auf, Energie zu speichern, wenn sie einer energiereichen Strahlung wie beispielsweise Röntgenstrahlen, Gamma-, UV- oder Kathodenstrahlen ausgesetzt werden. Diese Materialien emittieren diese Energie in Form von Licht, wenn sie durch Wärme oder eine anregende Strahlung angeregt werden. Materialien, die gespeicherte Energie nach Anregung mit sichtbarer oder Infrarotstrahlung abgeben, werden photostimulierbare Phosphore genannt. Die Technik der Verwendung derartiger photostimulierbarer Phosphore in der Radiographie ohne Filme (Abbildungstechnik) ist gut untersucht. Diese Anwendung in der Radiographie erfordert es, daß der Phosphor eine hohe photostimulierte Lumineszenz (Helligkeit) mit kurzem Nachleuchten (Abklingzeit) von 2 bis 10 ms emittiert, um Röntgenbilder guter Qualität zu erhalten. Je heller und schneller die Lumineszenzemission erfolgt, desto besser ist das Signal/Rauschverhältnis beim Röntgen. Bei dieser Radiographie ohne Filme werden Röntgenstrahlen durch ein Objekt und auf einen Phosphorschirm geleitet, und die entsprechende Energie wird in dem Phosphorschirm gespeichert. Ein derartiger Phosphorschirm wird dann durch eine geeignete anregende Strahlung (Infrarot/sichtbar) angeregt, gewöhnlich durch einen He/Ne-Laserstrahl mit 633 nm, und hierbei wird die gespeicherte, dem Bild des Objekts entsprechende Energie in Form von Fluoreszenz emittiert. Diese Fluoreszenz wird durch einen Photovervielfacher nachgewiesen, in ein digitales Signal umgewandelt, und dann wird das Bild auf einem Kathodenstrahlröhren-Terminal betrachtet. Es ist wünschenswert, eine möglichst geringe Dosis der Röntgenstrahlung beim Röntgen eines Patienten zu verwenden, um Gefahren für die Gesundheit zu verringern. Ein möglicher Weg zur Verringerung der Belichtungsmenge besteht in der Verwendung eines Phosphors, der eine höhere Intensität stimulierter Emission abgibt. Zur selben Zeit ist es erforderlich, daß die gesamte gespeicherte Energie von dem Phosphor abgegeben wird. Dies kann durch Auswahl einer geeigneten Anregungsstrahlung erreicht werden, die ausreicht, eine wirksame Anregung zu bewirken, welche die gesamte gespeicherte Energie von dem Phosphor abgibt. In der US-PS 42 61 854 ist beschrieben, daß Barium-Fluorhalogenid-Phosphore bei Beleuchtung mit Röntgenstrahlen und nachfolgende Anregung durch Laserlicht eines He/Ne-Lasers mit 632,8 nm Licht abgeben. Es ist ebenfalls bekannt, daß Erdalkalisulfid-Phosphore photostimulierbare Phosphore sind. Die US-PS 45 07 562 beschreibt die Anregung dieser Phosphore durch Röntgenstrahlen und nachfolgende Anregung mit einem gepulsten Neodym-YAG-Laser mit 1064 nm.

In vorteilhafter Weise wird gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Stimulierung eines Europium-aktivierten Barium-Strontrium-Magnesium-Fluorhalogenid- Phosphors bereitgestellt, bei welchem der Phosphor einer Strahlung hoher Energie ausgesetzt wird, um einen Phosphor mit darin gespeicherter Energie bereitzustellen, und der sich ergebende, mit Energie versorgte Phosphor einer Wellenlänge von etwa 565 bis etwa 890 nm ausgesetzt wird, um einen Phosphor herzustellen, der befähigt ist, den Hauptteil der gespeicherten Energie in Form von Lumineszenz abzugeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus welchem weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm der Helligkeit in Abhängigkeit von der Wellenlänge der stimulierenden Strahlung.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sowie anderer und weiterer Ziele, Vorteile und Möglichkeiten wird Bezug genommen auf die folgende Beschreibung und die Ansprüche, zusammen mit der voranstehend beschriebenen Zeichnung und der Beschreibung einiger Aspekte der Erfindung.

Der erfindungsgemäße Phosphor ist ein Europium-aktivierter Barium-Strontium-Magnesium-Fluorhalogenid-Phosphor und vorzugsweise ein Europium-aktivierter Barium-Strontium-Magnesium-Fluorbromid- Phosphor mit der allgemeinen Formel

Ba_1-x-y-z Sr _x Mg _y Eu _z FBr ,

wobei x und y Werte größer als 0 und kleiner als 0,15 sind, und das Verhältnis von x zu y zwischen etwa 2 : 3 und etwa 3 : 2 liegt, und z zwischen etwa 0,0004 und etwa 0,004 liegt. Vorzugsweise liegt x zwischen etwa 0,02 und etwa 0,04, y zwischen etwa 0,01 und etwa 0,03 und z zwischen etwa 0,001 bis etwa 0,003. Ein Phosphor, der besonders geeignet ist zur Anwendung bei der vorliegenden Erfindung, ist durch die folgende Formel gegeben:

Ba_0,941Sr_0,0322Mg_0,025Eu_0,0016FBr .

Der Phosphor wird zunächst einer Strahlung hoher Energie ausgesetzt, damit der Phosphor die Energie speichern kann. Bevorzugte Arten energiereicher Strahlung für diesen Zweck sind Röntgenstrahlen, Kathodenstrahlen, Gammastrahlen und ultraviolette Strahlen.

Der diese gespeicherte Energie aufweisende Phosphor wird dann einer anregenden Strahlung ausgesetzt, etwa einem Laser oder einer Lichtquelle von einer Diode (LED), wobei die Wellenlänge der Strahlung zwischen etwa 565 nm und etwa 890 nm liegt, vorzugsweise zwischen etwa 585 bis etwa 633 nm. Diese Anregungsstrahlung veranlaßt den Phosphor zur Emission des Hauptteils seiner gespeicherten Energie, typischerweise im wesentlichen sämtlicher gespeicherter Energie, in Form von Lumineszenz. Diese Emission wird als photostimulierte Emission (PSL-Emission) bezeichnet. Die Helligkeit dieser PSL-Emission hängt von der Wellenlänge der Anregungsstrahlung ab, wobei die kürzeren Wellenlängen die meiste Helligkeit in dem voranstehend angegebenen Bereich erzeugen. Je höher die Helligkeit ist, desto besser ist das Röntgenbild, welches bei der Verwendung in der Radiographie ohne Filme erhalten wird. Wenn die Emission aufgrund stimulierter Lumineszenz jeder Probe, die durch eine Anregungsstrahlung unterschiedlicher Wellenlänge stimuliert wird, mit der Emissionsintensität der stimulierten Lumineszenz von Phosphorproben derselben Art verglichen wird, die durch einen 633-nm-He/Ne-Laser angeregt werden, so stellt sich heraus, daß sich ein Maximum der PSL-Intensität (Helligkeit) ergibt, wenn eine Anregungsstrahlung mit 585 nm verwendet wird. Ändert sich die Wellenlänge der Anregungsstrahlung zu längeren Wellenlängen hin, so nimmt die PSL-Helligkeit ab. Eine mögliche Erklärung hierfür besteht darin, daß die Energie der Anregungsstrahlung oberhalb von 633 nm nicht ausreicht, um eine wirksame Anregung des Phosphors zur Emission der gesamten gespeicherten Energie in Form von Licht zu bewirken. Die Werte der PSL-Helligkeit bei 565 nm können nicht als wesentlich verschieden von den mit einer Anregungsstrahlung von 585 nm erhaltenen Werten angesehen werden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird das folgende, nicht einschränkende Beispiel vorgestellt.

Beispiel

Zwei Proben eines Europium-aktivierten Barium-Strontium-Magnesium- Fluorbromid-Phosphors werden einer Röntgenstrahlung von etwa 90 kV, 100 mA für etwa 2 Sekunden ausgesetzt. Diese Proben in der Form von Pulverplatten werden dann durch eine Anregungsstrahlung von 633 nm angeregt, und das Ausgangssignal des stimulierten Lichts wird gemessen. Um diese Werte als Standardwerte der PSL-Helligkeit der Phosphorproben zu erhalten, werden die Messungen mehrfach wiederholt. Andere Proben dieser Art von Phosphor werden ebenso wie die voranstehenden Standardproben Röntgenstrahlen ausgesetzt, und dann einer Anregungsstrahlung unterschiedlicher Wellenlängen (gepulster Strahlung) ausgesetzt. Die PSL-Helligkeit wird wie nachstehend angegeben gemessen. Die stimulierte Emission wird durch ein optisches Filter geleitet und durch einen Photomultiplier nachgewiesen. Das Signal wird dann verstärkt und auf einem Streifenschreiber registriert. Die Ergebnisse sind nachstehend angegeben.

Die voranstehenden Daten sind in Fig. 1 aufgetragen.

Aus den voranstehenden Daten und der Fig. 1 geht hervor, daß sich die Helligkeit mit der Wellenlänge der Anregungsstrahlung ändert und ein Maximum erreicht, wenn die Wellenlänge 585 nm beträgt. Dies bedeutet, daß die Wellenlänge einer Anregungsstrahlung einen optimalen Wert annehmen kann, um ein maximales PSL-Lichtausgangssignal von dem Phosphor zu erhalten, welches das Signal-Rauschverhältnis bei Anwendungen in der Röntgentechnik verbessern kann.

Zwar wurden Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben, die momentan als bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung angesehen werden, es ist jedoch Fachleuten auf diesem Gebiet klar, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen hierbei vorgenommen werden können, ohne von dem auch durch die Patentansprüche festgelegten Umfang der Erfindung abzugehen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Anregung eines Europium-aktivierten Barium- Strontium-Magnesium-Fluorhalogenid-Phosphors, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Aussetzen des Phosphors einer Strahlung hoher Energie zur Erzeugung eines erregten Phosphors mit gespeicherter Energie; und
• b) Aussetzen des erregten Phosphors einer Strahlung bei einer Wellenlänge von etwa 565 nm bis etwa 890 nm zur Erzeugung eines Phosphors, welcher den Hauptteil der gespeicherten Energie in Form von Lumineszenz emittieren kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphor ein Europium-aktivierter Barium- Strontium-Magnesium-Fluorbromid-Phosphor ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle hoher Energie aus der aus Röntgenstrahlen, Kathodenstrahlen, ultravioletten Strahlen und Gammastrahlen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge zwischen etwa 585 und etwa 633 nm liegt.