DE4139461A1 - Verfahren zur herstellung einer leuchtstoffolie - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer leuchtstoffolieInfo
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Description
In der Röntgendiagnostik werden für den Einsatz von direkten
Bildausleseverfahren zunehmend Leuchtstoffschirme mit hoher
Ortsauflösung benötigt. Diese werden anstelle konventioneller
Filme oder Speicherfolien als System aus einer Leuchtstoffolie
und einem großflächigen CCD oder einem Photodiodenarray einge
setzt. In dem Leuchtstoffschirm wird dabei die Röntgen
strahlung in elektromagnetische Strahlung, die für den CCD
bzw. das Photodiodenarray nachweisbar ist, umgesetzt.
In einem Leuchtstoffschirm wird die einfallende Röntgen
strahlung durch Lumineszenz in elektromagnetische Strahlung
einer anderen Wellenlänge umgewandelt. Das erzeugte Lumineszenz
licht wird nach allen Richtungen gestreut. Durch die laterale
Lichtausbreitung werden Bildpunkte zu leuchtenden Flächen ver
breitert. Dieser Effekt führt zu einer Bildunschärfe. Bei Ver
wendung dicker Leuchtstoffschichten als Leuchtstoffschirm, wie
es zur Optimierung der Röntgenabsorption nötig ist, wird
dieser Effekt verstärkt.
Um eine hohe Ortsauflösung in einem Leuchtstoffschirm zu er
reichen, muß die laterale Streuung der durch Lumineszenz er
zeugten elektromagnetischen Strahlung unterdrückt werden. Es
Ist bekannt, Leuchtstoffschirme aus freistehenden, aufrechten
Leuchtstoffblöcken aufzubauen. Die Leuchtstoffblöcke sind da
bei in Richtung des verwendeten Detektors, z. B. des LCD oder
des Photodiodenarrays, ausgerichtet. Die Ausdehnung der Leucht
stoffblöcke parallel zur Eintrittsfläche der elektromagnetischen
Strahlung in den Detektor ist dabei auf die Ortsauflösung des
verwendeten Detektors angepaßt. Dadurch wird die laterale
Lichtstreuung auf die Fläche begrenzt, die von dem Detektor
aufgelöst werden kann.
Es ist bekannt, zwischen jeweils benachbarten Leuchtstoff
blöcken optische Trennschichten anzuordnen, die ein Über
sprechen der elektromagnetischen Strahlung zwischen be
nachbarten Leuchtstoffblöcken unterdrücken. Zusätzlich be
wirkt die optische Trennschicht, daß in dem jeweiligen Leucht
stoffblock diffus gestreutes Licht in denselben Leuchtstoff
block zurückgestreut wird.
Aus JP-OS 01-3599, JP-OS 59-15 058, EP 03 72 395 A1 und
EP 02 72 581 A1 sind Verfahren zur Herstellung von Leucht
stoffolien mit Ortsauflösung bekannt. Dabei werden Loch
rasterplatten aus Glas oder Wolframblechen mit Leuchtstoffen
gefüllt. Dies erfolgt über Einfüllen von Leuchtstoffpaste oder
durch Einschmelzen von Leuchtstoffen in das Raster, das dann
zusammen mit dem Leuchtstoff den Schirm bildet. Die bekannten
Verfahren umfassen aufwendige Füllverfahren. Des weiteren wird
in den bekannten Verfahren für jeden Leuchtstoffschirm ein
Lochraster benötigt. Die Lochrasterplatten sind aufwendig und
damit teuer herzustellen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur
Herstellung einer Leuchtstoffolie anzugeben, das einfach hand
habbar und reproduzierbar durchführbar ist.
Das Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren
nach Anspruch 1.
Die Anordnung der Leuchtstoffblöcke zueinander wird in dem er
findungsgemäßen Verfahren durch Verwendung einer entsprechend
geformten Form realisiert. Die Leuchtstoffstruktur wird nach
dem Aushärten von der Form abgehoben. Die Form ist daher für
eine Vielzahl von Herstellungsvorgängen verwendbar. Dadurch
wird die Herstellung verbilligt, da die Form nur einmal herge
stellt werden muß. Darüberhinaus ist sichergestellt, daß mit
Hilfe ein und derselben Form hergestellte Leuchtstoffolien
innerhalb der Streuung gleich sind.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, zur Herstellung der Form
zunächst einen Formling zu erzeugen. Dieser Formling weist
eine Struktur auf, die der Anordnung der Leuchtstoffblöcke auf
dem tragenden Leuchtstoffboden entspricht. Der Formling wird
z. B. durch Sägen oder Ätzen aus Metall, Kunststoff, Glas oder
Keramik hergestellt. Anschließend wird die Form durch einen
Abguß mit einer Gießmasse des Formlings hergestellt. Als Gieß
masse wird dabei vorzugsweise Silikonkautschuk verwendet.
Zum Füllen der Form wird eine Paste aus Leuchtstoffpulver und
Epoxidharz oder einer anderen härtbaren transparenten Masse,
z. B. Cyanacrylate, hergestellt. Das Leuchtstoffpulver muß
dabei so gewählt werden, daß es nicht mit dem Epoxidharz rea
giert. Für den Einsatz der Röntgendiagnostik werden Leucht
stoffpulver bevorzugt, die eine hohe Dichte aufweisen und die
aus Elementen hoher Ordnungszahl bestehen. Als Leuchtstoff
pulver sind z. B. CaWO4, Gd2O2S:Tb, Gd2O2S:Eu oder Y2O3:Eu ge
eignet.
Zur optischen Trennung der einzelnen Leuchtstoffblöcke wird
zwischen die Leuchtstoffblöcke eine Paste aus Weißpigmenten
und Epoxidharzen gegossen. Diese Paste härtet aus und bildet
dabei eine optische Trennstruktur, über die die Leuchtstoff
blöcke fest miteinander verbunden sind.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, zur optischen Trennung
reflektierende Metallspiegel auf den Seiten der Leuchtstoff
blöcke (Pixel) zu verwenden. Diese können durch Aufdampfen von
Aluminium oder durch Benetzen der Gräben mit Epoxidharz und
anschließendes Einfüllen von Aluminiumflittern in einer mit
einer Metalliklackierung vergleichbaren Weise erreicht werden.
Um ein Übersprechen durch Röntgenstrahlung zu mildern, die in
benachbarten Leuchtstoffblöcken ebenfalls zu
und damit zu lateraler Lichtausbreitung führt, ist das Ein
füllen von Blei-Paste in die verspiegelten Gräben vorteilhaft.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den übrigen
Ansprüchen hervor.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs
beispiels und der Figuren näher erläutert.
Fig. 1 stellt eine von der Form abgehobene Leuchtstoff
struktur dar.
Fig. 2 stellt eine Leuchtstoffstruktur mit einer optischen
Trennstruktur dar.
Fig. 3 stellt eine Leuchtstoffolie dar.
Durch eine Strukturierungsverfahren, z. B. durch Sägen oder
Ätzen, wird aus einem Werkstoff ein Formling hergestellt. Als
Werkstoff ist z. B. Metall, Kunststoff oder Keramik geeignet.
Der Formling weist dieselbe Struktur auf, die Leuchtstoff
blöcke in einer herzustellenden Leuchtstoffolie aufweisen
sollen. Form und Abstand der Strukturen werden dabei ent
sprechend den Anforderungen an die Leuchtstoffolie gewählt.
Grenzen für die freie Wahl der Strukturen bestehen daneben
durch die Grenzen des verwendeten Strukturierungsverfahrens
und des verwendeten Werkstoffs.
Von dem Formling wird mit Gießmasse ein Abguß angefertigt.
Dieser Abguß ist ein Negativ der gewünschten Anordnung in der
Leuchtstoffolie. Der Abguß weist durch Stege getrennte Ver
tiefungen auf. Der Abguß wird im folgenden als Form ver
wendet. Um bei den Abguß Luftblasen zu vermeiden, erfolgt
dieser im Vakuum bei 0,05 bis 10 hPa. Anschließend wird ein
Druck im Bereich von 1 bis 100 bar aufgebracht. Das Aufbringen
des Drucks erfolgt vorzugsweise durch Aufbringen von Gasdruck.
Dadurch wird die Gießmasse in feine Strukturen des Formlings
gepreßt. Als Gießmasse wird vorzugsweise Silikonkautschuk ver
wendet. Schließlich wird die Form von dem Formling abgehoben.
Es wird eine Paste aus Leuchtstoffpulver und Epoxidharz herge
stellt. Dabei sind sowohl Leuchtstoffpulver als auch Speicher
leuchtstoffpulver geeignet. Das verwendete Leuchtstoffpulver
muß jedoch so gewählt werden, daß es nicht mit dem Epoxidharz
reagiert. Vorzugsweise werden Pulver mit hoher Dichte und
solche aus Elementen mit hoher Ordnungszahl verwendet. Insbe
sondere sind CaWO4, Gd2O2S:Tb, Gd2O2S:Eu oder Y2O3:Eu ver
wendet. In der Paste beträgt der Volumenanteil des Leucht
stoffes 10 Vol% bis 70 Vol%, vorzugsweise 40 Vol% bis 60 Vol%.
Das Füllverfahren wird wie vorher im Vakuum durchgeführt.
Durch Entlüftung der Löcher werden Lufteinschlüsse verhindert.
Dabei ist es wichtig, bei Verwendung von Epoxidharzen den
Dampfdruck der Komponenten des Epoxidharzes (Binder-Härter)
nicht zu unterschreiten. Sonst entstehen durch Aufkochen Blasen.
Außerdem verändert sich die Zusammensetzung des Epoxidharzes
wegen der Verflüchtigung von Komponenten.
Die Paste wird in die Form eingegossen und ausgehärtet. Dabei
wird soviel Paste in die Form gegossen, daß sich oberhalb
der Stege eine durchgehende Schicht bildet. Alternativ können
anstatt eines durchgehenden Leuchtstoffbodens eine Platte aus
Metall, Glas, Keramik, Kunststoff oder Papier aufgeklebt werden.
Die Platte fungiert dann als Träger und dann nach dem Auffüllen
entfernt werden. Diese Alternative hat den Vorteil,
weniger Leuchtstoff zu verbrauchen und den Aufwand der Nach
bearbeitung zu reduzieren.
Bei dem Aushärten entsteht eine Leuchtstoffstruktur 1 (s. Fig. 1).
Die Leuchtstoffstruktur 1 umfaßt Leuchtstoffblöcke 2 und
einen tragenden Leuchtstoffboden 3. Die Leuchtstoffblöcke 2
sind quaderförmig und stehen aufrecht auf dem tragenden
Leuchtstoffboden 3. Die Leuchtstoffblöcke 2 sind untereinander
getrennt. Die Leuchtstoffblöcke 2 sind nur über den tragenden
Leuchtstoffboden 3 miteinander verbunden. Senkrecht zu der
Oberfläche des tragenden Leuchtstoffbodens 3, auf der die
Leuchtstoffblöcke 2 stehen, weisen die Leuchtstoffblöcke 2
eine größere Ausdehnung auf als parallel dazu. Die Geometrie
der Leuchtstoffblöcke 2 wird abhängig von der gewünschten Orts
auflösung und der benötigten Röntgenabsorption bestimmt.
Die Zwischenräume zwischen benachbarten Leuchtstoffblöcken 2
werden mit einer ein optisches Trennmittel enthaltenden Paste
aufgefüllt. Die Paste besteht z. B. aus Weißpigmenten und
Epoxidharzen. Die Weißpigmente enthalten z. B. TiO2. Die
optische Trennmittel enthaltende Paste wird anschließend aus
gehärtet. Dabei entsteht eine optische Trennstruktur 4 (s.
Fig. 2). Die optische Trennstruktur 4 füllt die Zwischenräume
zwischen den Leuchtstoffblöcken 2 im wesentlichen aus. Die
Leuchtstoffblöcke 2 sind über die optische Trennstruktur 4
miteinander fest verbunden.
Der tragende Leuchtstoffboden 3 wird mechanisch abgetragen
(s. Fig. 3). Dadurch wird die Leuchtstoffolie fertiggestellt,
die aus den Leuchtstoffblöcken 2 und der optischen Trenn
struktur 4 besteht.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung einer Leuchtstoffolie,
- - bei dem eine Form hergestellt wird, die durch Stege ge trennte Vertiefungen aufweist,
- - bei dem eine Leuchtstoff enthaltende Paste in die Form ge füllt wird, so daß sich oberhalb der Stege eine zusammen hängende Schicht bildet,
- - bei dem die Paste zu einer Leuchtstoffstruktur (1) ausge härtet wird, die freistehende Leuchtstoffblöcke (2) auf einem tragenden Leuchtstoffboden (3) umfaßt,
- - bei dem die Leuchtstoffstruktur (1) von der Form abgehoben wird,
- - bei dem die Leuchtstoffblöcke (2) durch Ausgießen mit einer ein optisches Trennmittel enthaltenden Paste und an schließendes Aushärten der Paste zu einer optischen Trenn struktur (4) fest miteinander verbunden werden,
- - bei dem der tragende Leuchtstoffboden (3) mechanisch abge tragen wird, wobei die aus den Leuchtstoffblöcken (2) unter optischen Trennstruktur (4) bestehende Leuchtstoffolie (5) entsteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
- - bei dem zur Herstellung der Form ein Formling erzeugt wird mit einer Struktur, die der Anordnung der Leuchtstoffblöcke (2) auf den tragenden Leuchtstoffboden (3) entspricht,
- - bei dem die Form als Abguß des Formlings mit einer Gieß masse hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
bei dem als Gießmasse Silikonkautschuk verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
bei dem der Abguß des Formlings im Vakuum im Bereich von 0,05
bis 10 hPa erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
bei dem die Gießmasse durch Aufbringen von Druck im Bereich
zwischen 1 und 100 bar in den Formling gepreßt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
bei dem die Leuchtstoff enthaltende Paste aus Leuchtstoff
pulver und Epoxidharz hergestellt wird, wobei das Leucht
stoffpulver so gewählt ist, daß es nicht mit Epoxidharz
reagiert.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
bei dem das Leuchtstoffpulver CaWO4, Gd2O2S:Tb, Gd2O2S:Eu,
Y2O2S:Eu, BaFBr:Eu oder Y2O3:Eu enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7,
bei dem das Leuchtstoffpulver in der Paste einen Volumenan
teil von 10 Vol% bis 70 Vol% einnimmt.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
bei dem der Volumenanteil des Leuchtstoffpulvers in der Paste
40 Vol% bis 60 Vol% beträgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
bei dem die optische Trennmittel enthaltende Paste aus Weiß
pigmenten und Epoxidharzen besteht.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
bei dem die Weißpigmente TiO2 enthalten.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
bei dem die Seiten der Leuchtstoffblöcke mit reflektierenden
Metallspiegeln versehen werden.
Priority Applications (2)
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