DE4139461C2

DE4139461C2 -

Info

Publication number: DE4139461C2
Application number: DE19914139461
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl.-Ing. 8252 Inning De Leppert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1991-11-29
Filing date: 1991-11-29
Publication date: 1993-09-23
Also published as: WO1993011545A1; DE4139461A1

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 CCD 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.

Aus der DE 39 09 449 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Leuchtstoffschicht bekannt, bei dem eine wabenförmige Mikrostruktur photolithographisch und galvano plastisch aus Metall oder Kunststoff aufgebaut wird.

Aus der EP 04 11 194 ist eine Bildverstärker- oder Bildspei cherplatte bekannt, bei der zum Beispiel in einem photoätz baren Glas ein Lochraster erzeugt und mit Leuchtstoff gefüllt wird.

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. Darüber hinaus 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 Lumineszenzlicht 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 ein 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 dem 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

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,

dadurch gekennzeichnet, daß sich oberhalb der Stege eine zusammen hängende Schicht bildet, wobei

- 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) und der 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.