JP4287743B2 - 蛍光体層の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、蛍光体層を製造する方法及びこの方法を実施するための設備に関する。

異なる飽和蒸気圧を有する、例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）とヨウ化タリウム（ＴｌＩ）又は臭化セシウム（ＣｓＢｒ）と臭化ユウロピウム（ＥｕＢｒ₂）のようなハロゲン化物とドーパントとを使用した場合、蒸発時にそれらの融解物から、飽和蒸気圧の高い化合物が飽和蒸気圧の低い化合物よりも早く離れて行く。そのため基板上に析出した結晶中に、ドーパントが不均一に分布する。例えばその表面にある結晶は、その内部にあるものよりも高いドーパント含有量を示す。

この問題に対処すべく、独国特許第４４２９０１３号明細書から、Ｘ線測定設備で蒸着中の蛍光体層の層厚を測定することが公知である。その測定結果に応じて、できるだけ一様な層厚と、それらの融解物の完全な蒸発を達成すべく、その蒸着率を調節する。

更に独国特許第１９５１６４５０号明細書で、ＣｓＩ：Ｔｌの蛍光体層の製造法が公知である。その際少なくとも蒸着中の蒸着装置内の圧力は、使用したタリウム（Ｔｌ）の飽和蒸気圧より高く保持される。この方法で、発光量の増した蛍光体層を製造できる。

これら公知方法は、特に飽和蒸気圧が左程異ならないアルカリハロゲン化物から生成する化合物の蒸着に適する。しかしこれら方法は、飽和蒸気圧が互いに著しく異なる、例えばＣｓＢｒとＥｕＢｒ₂等の、化合物から成る蛍光体層の製造には不適である。

更に従来技術から、蒸着後、蛍光体層を「十分に熱する」ことが公知である。十分に熱すると、ドーパントの濃度差を低減できる。その結果蛍光体の発光量又は蓄積容量の最適値が得られる。この方法は、欠陥品が多いと言う欠点を持つ。更にその発光量は全ての位置で、即ちｘ−ｙ方向に一様ではない。特にこの蛍光体層を蛍光Ｘ線増倍管として用いる場合、Ｘ線画像の品質を不所望に落とすことになる。それ故、最高で５％の発光量の変動をその最大値に対し許容し得るに過ぎない。

本発明の課題は、この従来技術の欠点を除くことにある。特にx−y方向に略一様な発光量を示す蛍光体層を製造すべく、できるたけ普遍的で、簡単な方法を提供することにある。本発明のもう１つの課題は、この方法の実施に適した設備を提供することにある。

この課題は、請求項１及び１２の特徴事項により解決される。有効なその実施形態は、請求項２から１０及び１３並びに１４に示す。

本発明は、以下に記載する処理により蛍光体層を製造する方法を提供する。
ａ）蒸気相から蛍光体層を基板上に析出し、
ｂ）その発光量を場所的分解能をもって測定し、
ｃ）蛍光体層の発光量が所定の値より低い箇所を局所的に焼戻しする。

「場所的分解能をもった測定」とは、ｘ−ｙ方向、即ち蛍光体層の横方向の測定を意味する。所定の値とは、蛍光体層の各使用に必要な発光量の最小値である。蛍光体とは、シンチレータ又は記憶型蛍光体を言う。この種蛍光体は、コンピュータ補助による放射線医学で、Ｘ線フィルムとしての倍増板による蛍光Ｘ線画像増倍管の製造に使用される。

この方法により、驚くほど簡単な作業で、全ての箇所でほぼ等しい発光量を示す蛍光体層を製造できる。これはｘ−ｙ方向に厚さの異なる蛍光体層の場合でも上手くいく。上記提案法によりその欠陥品を著しく低減できる。

有利な１実施形態では、蛍光体層の発光量が全箇所において最高でも１０％、有利には５％前後、所定の値より少なくなる迄処理ｂとｃを繰返す。この蛍光体層はＸ線蛍光イメージ増倍管に使用できる。その所定の値は、勿論処理ｂで測定した最大値である。この発光量を、蛍光体層の他の箇所の局所的な焼戻しで、その最大値に適合させる。

全ての繰返し時に、局所的な焼戻しを行う第１の温度を、先行して行う局所分析焼戻しの際より高く選ぶ。第１の温度を、局所的焼戻し時のどの繰返しの際にも２０〜５０℃前後高く選択するとよい。上述の特徴は、第１の温度を上げることで、蛍光体の発光量を上昇させ得るという認識に基づく。従って発光量の低い箇所に、発光量がほぼ所定の値に合致する迄上述の処理を反復し、その発光量を高める。第１の温度を高める代わりに、処理ｂとｃの繰返し時にその保持時間を変えることもできる。勿論前記の２つのパラメータ、即ち第１の温度と保持時間を、発光量を高めるべく変化させることも可能である。

もう１つの実施形態の特徴によれば、処理ｂの前に蛍光体層全体を１５０〜２５０℃の第２の温度で焼戻しする。蛍光体層全体のかかる焼戻しは、発光量の平均値を高める役目をする。こうして発光量の著しい局所的差異は均一化される。発光量の局所的差異を均一化すべく、処理ｂとｃの繰返しを少ない回数で行う必要がある。

この発光量の一様な分布をｘ−ｙ方向で達成するために、処理ｃの際に第１の温度を第２の温度よりも高く選択すると有利である。

局所的な焼戻しのため、多数の発熱体からなる熱アレイを用い、その際全発熱体を前以て各箇所で測定した発光量の値に応じて算出した第１の温度に適合させる。この発光量が発熱体の関連した位置で所定値以下なら、該発熱体を予め算定した第１の温度に加熱し、所定の保持時間中この温度に保つ。発熱体に関連する位置で、その発光量が既に所定の値に適合するなら、該発熱体を加熱せず、その温度を環境温度に設定する。

場所的分解能をもって発光量を測定するため、スキャナ又はＣＣＤカメラを用いるとよい。この場合スキャナは、ＬＥＤスキャナである。この種スキャナやＣＣＤカメラを用いて、蛍光体層を機械的に走査することなく、ｘ−ｙ方向の発光量の分布を把握ができる。即ちその発光量の分布を瞬時に把握し、次いで分析評価する。その際全発熱体に対し、第１の温度を後続の焼戻し処理のために算出する。その保持時間を予め確定しておくか、同様に評価の結果として前以て個別に定めておく。この分析評価を、所定のコンピュータプログラムで自動的に、処理ｂとｃを発光量の所定の配分が達成される迄繰返して行う。

もう１つの実施形態の特徴によれば、この蛍光体層をドープされたアルカリハロゲン化物から製造する。このドープされたアルカリハロゲン化物は、ＣｓＢｒ：Ｅｕ、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＣｒＩ：Ｎａ、ＲｂＢｒ：Ｅｕ及びＲｂＢｒ：Ｔｌから成る群から選択できる。勿論この蛍光体層は、蒸着に適した他のアルカリハロゲン化物からも製造できる。

本発明方法を実施するため、本発明の別の形態では、場所的分解能をもって蛍光体層の発光量を測定する装置、多数の個別に制御可能な発熱体から構成される熱アレイ、発光量の測定値に依存して発熱体を制御する装置を備えた設備を設ける。

上記の設備で、自動的にｘ−ｙ方向に一様な発光量を示す蛍光体層が製造可能になる。

この設備の他の構成要素として、蛍光体層を照射するためのＸ線源を備えるとよい。蛍光体層の照射後、場所的分解能をもって発光量を測定するこの装置で、ｘ−ｙ方向の発光量の分布を測定できる。場所的分解能をもってこの発光量を測定する装置が、ＣＣＤカメラやスキャナを包含してもよい。該スキャナはＬＥＤスキャナである。この装置は発光量の分布を迅速に場所的分解能をもって測定することを可能にする。上に提案した設備は、コンピュータプログラムによりオートメーション化して操作できる。

本発明の実施例を図面に基づき以下に詳述する。

図１は熱アレイ１を示す。この熱アレイ１は多数の発熱体２を包含し、それらは行と列をなして配列されている。発熱体２は抵抗素子であると有利である。その一辺の長さは１〜５ｃｍであってよい。どの発熱体２も個別に所定の温度に調整可能である。

図２は、基板３とその上に施された蛍光体層４からなる蛍光板を局所的に焼戻しする設備を示す。この蛍光体は、例えばＣｓＢｒ：Ｅｕである。この蛍光板は熱アレイ１上に載っている。熱アレイ１の発熱体２は制御及び調整装置５と接続されている。同様に、スキャナ６（特にＬＥＤ面スキャナ）、赤外線カメラ７及びＸ線管８は制御及び調整装置５と接続されている。このスキャナ６の代えてＣＣＤカメラを備えてもよい。

この設備の操作は以下に記載する通りである。

この蛍光板を熱アレイ１上に載せた後、制御及び調整装置５により熱アレイ１を、例えば１７０℃の単一の温度に加熱する。この温度を例えば１時間保持する。この温度は赤外線カメラ７と制御及び調整装置５により調節できる。第１の焼戻し処理により、蛍光体層４の発光量を当面の使用に必要な所定の最低値にもたらす。

この蛍光体層３を冷却した後、これをＸ線管８により所定の時間の間、所定のエネルギーで照射する。その際生成する蛍光をスキャナ６により把握する。制御及び調整装置５により、発熱体２に対応する蛍光体層の面構成要素の全ての発光量を把握する。検出した発光量を所定の値と比較する。所定の値と検出値との間に差異が存在するとき、関連する発熱体２の設定温度を算出する。

引続き、これら発熱体２を算出した焼戻し温度に加熱し、所定の保持時間中焼戻し温度に保つ。焼戻し温度の調整は、同様に赤外線カメラ７及び制御と調整装置５で行う。

蛍光板の冷却後、これをＸ線管８により再びＸ線で照射する。新たにこのｘ−ｙ方向の発光量の分布をスキャナ６で把握し、制御及び調整装置５で分析評価する。所定の値に対しなお差異を持つ蛍光体層３の同じ面構成要素をそれらに配分された発熱体２で、もう１回加熱する。その際この焼戻し温度を先行回の焼戻し温度よりも高く選択するとよい。

上記の方法を、所定の最高の焼戻し温度に達する迄繰返す。この温度は蛍光体の組成に依存する。

上に提案した方法により、その蛍光体層が一様な発光量をｘ−ｙ方向に示す蛍光板を簡単かつ迅速に製造することができる。この発光量の変動は、面上で最大５％である。

本発明の熱アレイの平面図。 本発明の設備の構成要素の配置図。

符号の説明

１ 熱アレイ、２ 発熱体、３ 基板、４ 蛍光体層、５ 制御及び調整装置、６ スキャナ、７ 赤外線カメラ、８ Ｘ線管

Claims (14)

1. ａ）蛍光体層（４）を蒸気相から基板（３）上に析出し、
   ｂ）その発光量を場所的分解能をもって測定し、
   ｃ）蛍光体層（４）の発光量が所定の値より低い箇所を局所的に焼戻しする
   各処理により蛍光体層（４）を製造する方法。
2. 蛍光体層(４)の発光量が全ての部位で所定の値よりも最高で１０％低くなる迄処理ｂとｃを繰返す請求項１記載の方法。
3. 上記の所定の値が処理ｂで測定した最大値である請求項１又は２記載の方法。
4. 各繰返しの際に、局所的に焼戻しする際の第１の温度を、先行して行った局所的焼戻しの温度よりも高く選択する請求項１から３の１つに記載の方法。
5. 各繰返しの際に、局所的に焼戻しする際の第１の温度を、先行して行った局所的焼戻しの温度よりも２０〜５０℃前後ずつ高く選択する請求項１から４の１つに記載の方法。
6. 蛍光体層（４）全体を、処理ｂを行う前に約１５０〜２５０℃の範囲の第２の温度で焼戻す請求項１から５の１つに記載の方法。
7. 処理ｃの第１の温度を、第２の温度より高く選択する請求項１から６の１つに記載の方法。
8. 局所的焼戻しのため多数の発熱体（２）から構成される熱アレイ（１）を使用し、その際各発熱体（２）を、予め各箇所で測定した発光量の値に応じて算出した第１の温度に調整する請求項１から７の１つに記載の方法。
9. 発光量を場所的分解能をもって測定するため、スキャナ(６)又はＣＣＤカメラを使用する請求項１から８の１つに記載の方法。
10. 上記の蛍光体層（４）を、ドープされたアルカリハロゲン化物から製造する請求項１から９の１つに記載の方法。
11. ドープされたアルカリハロゲン化物を、ＣｓＢｒ：Ｅｕ、ＣｓＩ：Ｔｌ、ＣｓＩ：Ｎａ、ＲｂＢｒ：Ｅｕ及びＲｂＢｒ：Ｔｌの群から選択する請求項１０記載の方法。
12. 蛍光体層（４）の発光量を場所的分解能をもって測定する装置（６）、多数の個別に制御可能な発熱体（２）から構成される熱アレイ（１）及び発光量の測定値に応じて発熱体（２）を制御する装置（５）を備えた請求項１から１１の１つに記載の方法を実施するための設備。
13. 蛍光体層（４）を照射するため、Ｘ線源（８）を備えた請求項１２記載の設備。
14. 発光量を場所的分解能をもって測定するための上記装置が、ＣＣＤカメラ又はＬＥＤ素子を備えたスキャナを有する請求項１２又は１３記載の設備。

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