WO1993015509A1 - Verfahren zur herstellung eines leuchtstoffschirmes - Google Patents

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WO1993015509A1
WO1993015509A1 PCT/DE1993/000004 DE9300004W WO9315509A1 WO 1993015509 A1 WO1993015509 A1 WO 1993015509A1 DE 9300004 W DE9300004 W DE 9300004W WO 9315509 A1 WO9315509 A1 WO 9315509A1
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phosphor
holes
plate
substrate plate
substrate
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PCT/DE1993/000004
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Wolfgang Rossner
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K4/00—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K4/00—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens
    • G21K2004/06—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens with a phosphor layer
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K4/00—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens
    • G21K2004/12—Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens with a support

Definitions

  • Fluorescent screens are used to detect UV light, X-rays, gamma and electron beams.
  • a phosphor screen comprises a carrier substrate which is provided with a phosphor layer.
  • the phosphor is a luminescent material in which high-energy radiation, eg. B. UV light, X-ray, gamma or electron radiation is converted into visible or electronically detectable radiation.
  • Fluorescent screens are e.g. B. in cathode ray tubes, in particular TV picture tubes, and in X-ray image intensifiers and X-ray detection systems used in medical diagnostics.
  • a two- or one-dimensional intensity pattern of the high-energy radiation is to be converted into a visible or electronically detectable image. This requires a resolution of the phosphor screen with regard to the location
  • Fluorescent screens which comprise a continuous fluorescent layer on the carrier substrate, have a low resolution, since the light generated by the excitation of the fluorescent substance in the layer is both perpendicular to the
  • the cross line is z. B. suppressed by the fact that the phosphor screen is constructed from individual, discrete phosphor blocks or phosphor channels. Such phosphor screens are used, for. B. realized in that a Collins ⁇ substrate is used, which is designed as a perforated plate. The holes of this carrier substrate are filled with phosphors.
  • the carrier substrate consists of luminescence-inactive material.
  • Such a phosphor screen is known from JP-OS 01-3599, which comprises a substrate plate made of colored glass with conical holes.
  • the holes are filled with ZnS: Ag powder and form discrete phosphor channels.
  • ZnS Ag powder
  • the remaining pores in the phosphor channels act as scattering centers for the light emitted by the phosphor and thus lead to a reduction in the light conduction.
  • a phosphor screen which comprises an optical fiber plate as the carrier substrate.
  • a hole structure is created in the fiberboard by core etching of the individual glass fibers.
  • the inner surfaces of the cavities are covered with a layer of fluorescent material.
  • the phosphor layer is applied by CVD or epitaxy. In this process too, only incomplete space filling of the fluorescent channels can be expected. In addition, complex process technology is required for coating.
  • a method is known from EP 0 372 395 A2, in which cavities of a photo-structured glass are filled by vapor deposition of Csl phosphors with subsequent melting under vacuum.
  • This method several independent processes are required, which require complex process control.
  • the thickness of the vapor deposition layer must be dimensioned in this way that it can be completely absorbed by the cavity structure during melting.
  • the temperature control during the melting process must be selected so that the Csl does not evaporate. Due to volume shrinkage during solidification and cooling, cracks and voids can also form.
  • EP 0 272 581 discloses a method for producing a phosphor screen, in which a perforated plate made of perforated and layered tungsten sheets is filled by casting a phosphor. This method is limited to phosphors that can be produced by melting or from pourable powder pastes. The temperature control must be chosen so that the phosphor does not evaporate. Cracks and voids are to be expected when solidifying and cooling.
  • the invention is based on the problem of specifying a method for producing a fluorescent screen which enables simple production of a fluorescent screen with improved resolution and at the same time high luminosity.
  • the process is suitable for both phosphors and storage phosphors.
  • the phosphor plate through uniaxial press forging at a temperature between
  • the method according to the invention is particularly well suited for phosphors from the class of the alkali halides, in particular for CsI: Tl, CsI: Na, RbBr: Tl, RbI: Tl and NaI: Tl, since these have a high plastic deformability.
  • Suitable substrates are substrates made of a material that can withstand the pressing temperature and the pressing forces required to produce the change in shape.
  • the substrate plate can be constructed in particular from metallic and ceramic materials or from glasses, as well as from combinations thereof.
  • the geometric shape of the hole pattern and the cross-section of the individual holes are irrelevant to the process. Therefore, the geometry of the perforated grid can be selected according to the application of the phosphor screen.
  • the spatial resolution of the phosphor screen can be improved by using a phosphor plate made of a material that absorbs the incident radiation or the light emitted by the phosphor.
  • the spatial resolution of the phosphor screen is further improved if the light is propagated in the holes filled with phosphor by light conduction.
  • the substrate plate made of a material with a smaller optical refractive index than that of the phosphor.
  • Air gap is optically thinner than the phosphor, so that here too, in the finished phosphor screen, light is guided along the individual holes filled with phosphor.
  • the phosphor screen is produced using a phosphor which has a greater coefficient of thermal expansion than the substrate plate, it is advantageous to let the phosphor plate cool after the plastic deformation while maintaining a reduced pressure. After the holes have been completely filled, the pressure is reduced to a value below the breaking stress at a final temperature. The phosphor plate is cooled to the final temperature while maintaining this reduced pressure. As a result, withdrawal of the phosphor from the holes in the substrate plate as a result of different thermal expansion during cooling is avoided.
  • the holes in the substrate plate can according to the invention as
  • uniaxial press forging can be carried out under vacuum, an inert gas atmosphere or a normal atmosphere.
  • the holes in the substrate plate are blind holes.
  • the continuous surface running perpendicular to the expansion of the holes gives the structure greater rigidity.
  • 1 and 2 show process steps in the manufacture of a phosphor screen.
  • Fig. 3 shows a finished phosphor screen, which comprises a substrate plate with through holes.
  • Fig. 4 shows the temperature and force curve as a function of time in the manufacture of a phosphor screen.
  • 5 shows a section of a finished phosphor screen, in each of which there is a gap between the phosphor filled in through holes and the substrate plate
  • FIG. 6 shows a phosphor screen which comprises a substrate plate with blind holes filled with phosphor.
  • a substrate plate 1 made of z. B. glass ceramic with a base of z. B. 30 mm x 20 mm and a thickness of z. B. 1 mm is with round through holes 2 with z. B. 150 microns diameter and a web width 3 of z. B. 50 microns (see Fig. 1).
  • the substrate plate 1 and the phosphor plate 4 are inserted between a lower stamp 5 and an upper stamp 6 of a press.
  • the upper stamp 6 is brought into force-free, loose contact with the phosphor plate 4. Then upper stamp 6 and lower stamp 5 with z. B. 5 K / min to a pressing temperature of z. B. 450 * C heated.
  • the phosphor plate 4 is plastically deformed. This leads to multiple sliding of dislocations. As a result, the phosphor plate 4 non-positively adapts to the surface of the substrate plate 1. Then fluorescent material penetrates into the through holes 2 (see FIG. 2). The rate of deformation must be so slow that the plastic deformation can relieve mechanical stresses that are generated during the deformation and that no cracks occur.
  • the pressing process is ended when the holes are completely filled with phosphor of the phosphor plate 4. As soon as the holes are completely filled, the force required to compress the substrate plate and the phosphor plate increases. This increase in force is an indication that the holes are completely filled. After the pressing process, the phosphor plate 4 and the substrate plate 1 are slowly relaxed and with z. B. 100 'K / h cooled.
  • the phosphor screen 7 shows a resolution of 2.5 line pairs per mm with interference-free homogeneity of the entire phosphor screen area.
  • the individual through holes 2 are completely and without interference filled with phosphor. Neither pores nor crack zones are observed within the phosphor led into each through hole 2.
  • the temperature and pressure curve in the manufacturing method according to the invention for a further exemplary embodiment is described below with reference to FIG. 4.
  • the temperature T as a function of time is shown in FIG. 4 as a solid curve.
  • the force K as a function of time is shown in FIG. 4 as a dash-dotted curve.
  • the substrate plate and a fluorescent plate arranged thereon are inserted between the upper and lower stamps of a press.
  • the substrate plate and the phosphor plate are brought into force-free, loose contact with the upper and lower stamps.
  • Upper and lower stamps are then z. B. 5 to 10 K / min heated.
  • a pressing temperature T, z. B. 300 * C to 500 * C reached.
  • the upper and lower punches are z. B. 1 ⁇ m / sec compressed.
  • the force required for this is shown in FIG. 4 as a dash-dotted curve.
  • the holes are completely filled and the force required to compress them increases slightly.
  • the distance between the time t and t 2 is z. B. 1 to 2 hours.
  • the pressure is reduced to a value which is less than the breaking stress in the cooled state. While maintaining the reduced pressure, the substrate plate and phosphor plate with z. B. 1 to 2 K / min cooled to a final temperature T.
  • the reduced pressure is e.g. B. 1 kp / mm 2. Maintaining the reduced pressure ensures that the phosphor does not withdraw from the holes in the substrate plate as a result of its greater coefficient of thermal expansion in comparison to the substrate plate.
  • FIG. 5 shows a section of a fluorescent screen which is produced using the method explained with reference to FIG. 4 is.
  • the phosphor screen comprises a substrate plate 51.
  • the substrate plate 51 consists, for. B. made of structured glass and is provided with a hole pattern.
  • the Loch ⁇ grid is with crystalline phosphor, eg. B. CsI: T1, 52 filled up.
  • the phosphor 52 is from neighboring ones
  • the air gaps 53 have a hole diameter of z. B. 100 microns a width of z. B. 5 - 10 microns. 5, the width of the air gaps 53 is drawn in a greatly exaggerated manner.
  • the phosphor 52 is held in the substrate plate 51 by a slight tilt, by tapered holes, by a spherical cross section of the hole boundaries or the like.
  • the light that is generated in the phosphor 52 is propagated by light conduction only in one channel of the phosphor 52.
  • the spatial resolution of the phosphor screen is therefore given by the structure of the hole pattern of the substrate plate 51.
  • the method according to the invention can also be carried out using a substrate plate 61 which is provided with a hole pattern made of blind holes. Adjacent holes are separated from one another in the substrate plate 61 by webs 611 (see FIG. 6). On the side facing away from the holes, the substrate plate 61 has a continuous surface 612 on which the webs 611 are arranged. In this way, the webs 611 are stabilized via the continuous surface 612.
  • the grid of holes is filled with phosphor 62 using the method according to the invention.
  • the fluorescent plate In order to avoid air pockets at the bottom of the blind holes, the fluorescent plate must be plastically deformed in this case under vacuum.
  • an electronic readout unit can be arranged on a surface of the substrate plate which detects the light generated in each case in a phosphor channel.
  • a CCD circuit arrangement is suitable.
  • the geometric design of the hole pattern and the individual holes is irrelevant for the method according to the invention.
  • the holes can e.g. B. cylindrical, honeycomb, conical, asymmetrical.
  • the individual holes can run perpendicular to the substrate plane or be inclined towards the substrate normal.
  • Hole matrix structures with hole diameters between 400 ⁇ m and 20 ⁇ m, preferably between 200 ⁇ m and 50 ⁇ m, and with web widths between 100 ⁇ m and 5 ⁇ m, preferably between 50 ⁇ m and 10 ⁇ m, are suitable for producing phosphor screens for medical applications.
  • the depth of the hole in the substrate plate is z. B. 100 microns to 5 mm, preferably 200 microns to 500 microns. Fluorescent screen surfaces with dimensions between 10 mm x 10 mm and 500 mm x 500 mm can be easily produced in the process according to the invention.

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Abstract

Zur Herstellung eines Leuchtstoffschirmes wird eine Substratplatte (1) mit einer Vielzahl von Löchern (2), die in Form eines Lochrasters an mindestens einer ersten Oberfläche der Substratplatte (1) angeordnet sind, verwendet. Auf die erste Oberfläche wird eine kristalline Leuchtstoffplatte (4) aufgebracht. Durch plastische Verformung der Leuchtstoffplatte (4) werden die Löcher (2) mit kristallinem Leuchtstoff gefüllt. Das Verfahren ist insbesondere zur Herstellung von Leuchtstoffschirmen aus Leuchtstoffen der Klasse der Alkalihalogenide geeignet.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffschir es
Zum Nachweis von UV-Licht, Röntgen-, Gamma- und Elektronen¬ strahlen werden Leuchtstoffschirme verwendet. Ein Leucht¬ stoffschirm umfaßt ein Trägersubstrat, das mit einer Leucht¬ stoffschicht versehen ist. Der Leuchtstoff ist ein lumines- zenzfähiges Material, in dem hochenergetische Strahlung, z. B. UV-Licht, Röntgen-, Gamma- oder Elektronenstrahlung, in eine sichtbare oder elektronisch detektierbar.e Strahlung um¬ gewandelt wird.
Leuchtstoffschirme werden z. B. bei Kathodenstrahlrohren, ins¬ besondere TV-Bildröhren, sowie bei Rontgenbildverstarkern und Röntgendetektionssyste en der medizinischen Diagnostik einge¬ setzt.
In vielen Anwendungsfällen, z. B. bei medizintechnischen An¬ wendungen oder bei der Durchleuchtung von Gegenständen, ist ein zwei- oder eindimensionales Intensitätsmuster der hoch¬ energetischen Strahlung in ein sichtbares oder elektronisch detektierbares Bild umzuwandeln. Dazu ist ein Auflösungsver- mögen des Leuchtstoffschirmes bezüglich des Ortes erforderlich
Leuchtstoffschirme, die eine durchgehende LeuchtstoffSchicht auf dem Trägersubstrat umfassen, zeigen ein geringes Auf¬ lösungsvermögen, da sich das durch die Anregung des Leucht- Stoffes in der Schicht erzeugte Licht sowohl senkrecht zur
Schichtausdehnung als auch seitlich ausbreitet. Dadurch wird durch Beleuchtung eines Punktes mit der hocherergetischen Strahlung ein wesentlich größerer leuchtender Flächenbereich erzielt.
Zur Verbesserung der Ortsauflösung eines Leuchtstoffschirmes wird daher versucht, die seitliche Ausbreitung des Lichtes, die sogenannte Querleitung, zu reduzieren.
Die Querleitung wird z. B. dadurch unterdrückt, daß der Leuchtstoffschirm aus einzelnen, diskreten Leuchtstoffblöcken oder Leuchtstoffkanälen aufgebaut ist. Solche Leuchtstoff¬ schirme werden z. B. dadurch realisiert, daß ein Träger¬ substrat verwendet wird, das als Lochplatte ausgebildet ist. Die Löcher dieses Trägersubstrats sind mit Leuchtstoffen auf¬ gefüllt. Das Trägersubstrat besteht dabei aus lumineszenzin- aktivem Material.
Aus JP-OS 01-3599 ist ein solcher Leuchtstoffschirm bekannt, der eine Substratplatte aus farbigem Glas mit konischen Löchern umfaßt. Die Löcher sind mit ZnS:Ag-Pulver gefüllt und bilden diskrete Leuchtstoffkanäle. Bei dem Auffüllen der Löcher mit Pulver ist durch unvermeidbare Porenbildung nur eine unvollständige Raumerfüllung erreichbar. Die ver¬ bleibenden Poren in den Leuchtstoffkanälen wirken als Streuzentren für das vom Leuchtstoff emittierte Licht und führen so zu einer Verminderung der Lichtleitung.
Aus JP-OS 59-158058 ist ein Leuchtstoffschirm bekannt, der als Trägersubstrat eine optische Faserplatte umfaßt. In der Faserplatte wird durch Kernätzung der einzelnen Glasfasern eine Lochstruktur erzeugt. Die Innenflächen der Hohlräume werden mit einer Leuchtstoffschicht belegt. Die Leuchtstoff¬ schicht wird durch CVD oder Epitaxie aufgebracht. Auch in diesem Verfahren läßt nur eine unvollständige Raumerfüllung der Leuchtstoffkanäle zu erwarten. Zusätzlich ist zum Be- schichten eine aufwendige Prozeßtechnik erforderlich.
Aus EP 0 372 395 A2 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Hohl¬ räume eines fotostrukturierten Glases durch Aufdampfen von Csl-Leuchtstoffen mit nachträglichem Einschmelzen unter Vakuum gefüllt werden. In diesem Verfahren sind mehrere unabhängige Prozesse erforderlich, die eine aufwendige Prozeßführung be¬ nötigen. Die Dicke der Aufdampfschicht muß so dimensioniert werden, daß sie beim Einschmelzen vollständig von der Hohl¬ raumstruktur aufgenommen werden kann. Die Temperaturführung beim Einschmelzvorgang muß so gewählt werden, daß das Csl nicht verdampft. Durch Volumenschwund bei Erstarrung und Ab- kühlung können darüberhinaus Riß- und Lunkerbildungen auf¬ treten.
Aus EP 0 272 581 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffschirmes bekannt, bei dem eine Lochplatte aus perforierten und geschichteten Wolframblechen durch Gießen eines Leuchtstoffes aufgefüllt werden. Dieses Verfahren be¬ schränkt sich auf Leuchtstoffe, die durch Schmelzen oder aus gießfähigen Pulverpasten herstellbar sind. Die Temperatur¬ führung muß widerum so gewählt werden, daß der Leuchtstoff nicht verdampft. Beim Erstarren und Abkühlen ist mit Rissen und Lunkerbildungen zu rechnen.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffschirmes anzugeben, das eine einfache Herstellung eines Leuchtstoffschirmes mit verbessertem Auflösungsvermögen bei gleichzeitig hohem Leuchtvermögen er¬ möglicht.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Ver- fahren nach Anspruch 1. Durch die plastische Verformung der kristallinen Leuchtstoffplatte werden die Löcher mit kristallinem Leuchtstoff vollständig, poren- und ri.ßfrei ge¬ füllt. Der kristalline Leuchtstoff in den Löchern bildet diskrete Leuchtstoffkanäle und weist keine Streu- oder Stör- Zentren für die optische Lichtausbreitung längs eines jeden Loches auf. Das Auflösungsvermögen wird dann nur von der Struktur des Lochrasters der Substratplatte bestimmt.
Das Verfahren ist sowohl für Leuchtstoffe als auch für Speicherleuchtstoffe geeignet.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Leuchtstoffplatte durch einachsiges Preßschmieden bei einer Temperatur zwischen
200 "C und 800 *C, vorzugsweise zwischen 400 βC und 500 "C in die Löcher der Substratplatte zu drücken.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders gut geeignet für Leuchtstoffe aus der Klasse der Alkalihalogenide, insbesondere für CsI:Tl, CsI:Na, RbBr:Tl, RbI:Tl und NaI:Tl, da diese eines hohes plastisches Formänderungsvermögen aufweisen.
Als Substratplatte sind Substrate aus einem Material geeignet, das der Preßtemperatur und den zur Erzeugung der Formänderung nötigen Preßkräften widerstehen kann. Die Substratplatte kann insbesondere aus metallischen und keramischen Werkstoffen oder aus Gläsern, sowie aus Kombinationen davon, aufgebaut sein. Die geometrische Form der Lochraster und der Querschnitt der einzelnen Löcher ist für das Verfahren unerheblich. Daher kann die Geometrie des Lochrasters entsprechend dem Anwendungszweck des Leuchtstoffschirmes gewählt werden.
Durch Verwendung einer Leuchtstoffplatte aus einem Material, das die einfallende Strahlung oder das vom Leuchtstoff emittierte Licht absorbiert, kann die Ortsauflösung des Leuchtstoffschirms verbessert werden.
Die Ortsauflösung des Leuchtstoffschirmes wird ferner ver¬ bessert, wenn die Ausbreitung des Lichtes in den mit Leucht¬ stoff gefüllten Löchern durch Lichtleitung erfolgt. Um dieses in dem fertigen Leuchtstoffschirm zu erzielen, liegt es im Rahmen der Erfindung, die Substratplatte aus einem Material mit einem kleineren optischen Brechungsindex als dem des Leuchtstoffes vorzusehen.
Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, die Löcher so mit kristallinem Leuchtstoff aufzufüllen, daß zwischen dem Leucht- stoff und der Substratplatte ein Luftspalt entsteht. Dieser
Luftspalt ist optisch dünner als der Leuchtstoff, so daß auch hier im fertigen Leuchtstoffschirm eine Lichtleitung entlang der einzelnen mit Leuchtstoff gefüllten Löchern erfolgt. Bei Herstellung des Leuchtstoffschirmes unter Verwendung eines Leuchtstoffes, der einen größeren thermischen Ausdehnungs¬ koeffizienten als die Substratplatte aufweist, ist es vor¬ teilhaft, die Leuchtstoffplatte nach der plastischen Ver- formung unter Beibehaltung eines reduzierten Druckes abkühlen zu lassen. Der Druck wird nach dem vollständigen Auffüllen der Löcher auf einen Wert unter den der Bruchspannung bei einer Endtemperatur reduziert. Unter Beibehaltung dieses re¬ duzierten Druckes wird die Leuchtstoffplatte auf die End- te peratur abgekühlt. Dadurch wird ein Zurückziehen des Leuchtstoffes aus den Löchern der Substratplatte infolge unterschiedlicher thermischer Ausdehnung beim Abkühlen ver¬ mieden.
Die Löcher in der Substratplatte können erfindungsgemäß als
Durchgaπgslöcher oder als Sacklöcher ausgebildet sein. Im Fall von Durchgangslöchern kann das einachsige Preßschmieden unter Vakuum, Inertgasatmosphäre oder Normalatmosphäre erfolgen.
Um eine erhöhte Stabilität des fertigen Leuchtstoffschirmes zu erzielen, ist es vorteilhaft, die Löcher in der Substrat¬ platte als Sacklöcher auszubilden. Die senkrecht zur Aus¬ dehnung der Löcher verlaufende durchgehende Fläche gibt dem Aufbau eine größere Steifigkeit. Um beim Füllen der Löcher Luftblasen am Boden der Sacklöcher zu vermeiden, ist es vor¬ teilhaft, die Sacklöcher unter Vakuum aufzufüllen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den übrigen Ansprüchen hervor.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen und der Figuren näher erläutert.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen Verfahrensschritte bei der Her- Stellung eines Leuchtstoffschirms.
Fig. 3 zeigt einen fertigen Leuchtstoffschirm, der eine Substratplatte mit Durchgangslöchern umfaßt. Fig. 4 zeigt den Temperatur- und Kraftverlauf als Funktion der Zeit bei der Herstellung eines Leuchtstoffschirms. Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus einem fertigen Leuchtstoff¬ schirm, in dem zwischen dem in Durchgangslöcher ge- füllten Leuchtstoff und der Substratplatte jeweils ein
Luftspalt besteht. Fig. 6 zeigt einen Leuchtstoffschirm, der eine Substratplatte mit mit Leuchtstoff gefüllten Sacklöchern umfaßt.
Eine Substratplatte 1 aus z. B. Glaskeramik mit einer Grund¬ fläche von z. B. 30 mm x 20 mm und einer Dicke von z. B. 1 mm ist mit runden Durchgangslöchern 2 mit z. B. 150 μm Durch¬ messer und einer Stegbreite 3 von z. B. 50 μm versehen (s. Fig. 1). Auf die Substratplatte 1 wird eine z. B. 1,5 mm dicke, polykristalline Leuchtstoffplatte 4 aus z. B. CsI:Tl positioniert.
Die Substratplatte 1 und die Leuchtstoffplatte 4 werden zwischen einen Unterstempel 5 und einen Oberstempel 6 einer Presse eingebracht.
Der Oberstempel 6 wird in kraftfreien, losen Kontakt zur Leuchtstoffplatte 4 gebracht. Anschließend werden Oberstempel 6 und Unterstempel 5 mit z. B. 5 K/min auf eine Preß- temperatur von z. B. 450 *C aufgeheizt.
Nach Erreichen der Preßtemperatur und einer Haltezeit von z. B. 20 Minuten zum Temperaturausgleich wird die Leuchtstoff¬ platte 4 und die Substratplatte 1 mit z. B. 100 μm pro Minute zusammengedrückt. Dazu ist bei CsI:Tl ein Druck von ca. 100 kp/cm 2 erforderlich. Durch die Wirkung von Druck und
Temperatur wird die Leuchtstoffplatte 4 plastisch verformt. Es kommt dabei zur Mehrfachgleitung von Versetzungen. Dadurch paßt sich die Leuchtstoffplatte 4 kraftschlüssig an die Ober- fläche der Substratplatte 1 an. Anschließend dringt Leucht¬ stoff in die Durchgangslöcher 2 ein (s. Fig. 2). Dabei muß die Verformungsgeschwindigkeit so langsam erfolgen, daß die plastische Verformung mechanische Spannungen abbauen kann, die während der Verformung erzeugt werden, und daß keine Risse auftreten.
Der Preßvorgang wird beendet, wenn die Löcher vollständig mit Leuchtstoff der Leuchtstoffplatte 4 aufgefüllt sind. So bald die Löcher vollständig aufgefüllt sind, steigt die Kraft, die erforderlich ist, um die Substratplatte und die Leuchtstoff¬ platte zusammenzudrücken. Dieses Ansteigen der Kraft ist ein Anzeichen dafür, daß die Löcher vollständig gefüllt sind. Nach Beendigung des Preßvorganges werden die Leuchtstoffplatte 4 und die Substratplatte 1 langsam entspannt und mit z. B. 100 'K/h abgekühlt.
Nach dem Erkalten wird der über die Substratplatte 1 über¬ stehende Anteil der Leuchtstoffplatte 4 z. B. mechanisch ent¬ fernt. Es ergibt sich ein Leuchtstoffschirm 7, der die Grund¬ platte 1 mit den mit Leuchtstoff aufgefüllten Löchern umfaßt (s. Fig. 3).
Der so hergestellte Leuchtstoffschirm 7 zeigt bei einem Be¬ strahlungstest entsprechend der Verteilung der Durchgangs¬ löcher 2 in der Substratplatte 1 eine Auflösung von 2,5 Linienpaaren pro mm bei störungsfreier Homogenität der ge- samten Leuchtstoffschirmfläche. Die einzelnen Durchgangs¬ löcher 2 sind vollständig und störungsfrei mit Leuchtstoff gefüllt. Es werden weder Poren noch Rißzonen innerhalb des in jedes Durchgangsloch 2 geführten Leuchtstoffes beobachtet.
Anhand von Fig. 4 wird im folgenden der Temperatur- und Druck¬ verlauf in dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren für ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Temperatur T als Funktion der Zeit ist in Fig. 4 als durchgezogene Kurve dargestellt. Die Kraft K als Funktion der Zeit ist in Fig. 4 als strichpunktierte Kurve dargestellt.
Es werden wiederum eine mit einem Lochraster versehene o Substratplatte und eine darauf angeordnete Leuchtstoffplatte zwischen Ober- und Unterstempel einer Presse eingebracht. Die Substratplatte und die Leuchtstoffplatte werden in kraft¬ freien, losen Kontakt zu Ober- und Unterstempel gebracht. Ober- und Unterstempel werden anschließend mit z. B. 5 bis 10 K/min aufgeheizt. Zum Zeitpunkt t, wird eine Preßtemperatur T, von z. B. 300 *C bis 500 *C erreicht. Nach einer kurzen Halte¬ zeit zum Temperaturausgleich werden Ober- und Unterstempel mit z. B. 1 μm/sec zusammengedrückt. Die dafür erforderliche Kraft ist in Fig. 4 als strichpunktierte Kurve eingezeichnet. Der
9 entsprechende Druck beträgt z. B. 3 bis 4 kp/m und ent¬ spricht, mindestens dem Wert für plastische Verformung κ Dτast*
Zum Zeitpunkt t2 sind die Löcher vollständig aufgefüllt und die zum Zusammendrücken erforderliche Kraft steigt leicht an. Der Abstand zwischen dem Zeitpunkt t, und t2 beträgt z. B. 1 bis 2 Stunden. Nach dem Auffüllen der Löcher wird der Druck auf einen Wert reduziert, der kleiner ist als die Bruch¬ spannung im abgekühlten Zustand. Unter Beibehaltung des re- duzierten Druckes werden Substratplatte und Leuchtstoffplatte mit z. B. 1 bis 2 K/min auf eine Endtemperatur T abgekühlt.
Der reduzierte Druck beträgt z. B. 1 kp/mm 2. Durch Beibehalten des reduzierten Druckes wird sichergestellt, daß der Leucht¬ stoff sich nicht aus den Löchern der Substratplatte in Folge seines größeren thermischen Wärmeausdehnungskoeffizienten im Vergleich zu der Substratplatte zurückzieht.
Da der Leuchtstoff in der Richtung parallel zum Querschnitt der Löcher sich zusammenzieht, entsteht in dieser Prozeß- führung zwischen dem Leuchtstoff und den Stegen der Substrat¬ platte ein Luftspalt. Da dieser Luftspalt optisch dünner als der Leuchtstoff ist, erfolgt die Lichtausbreitung in dem so hergestellten Leuchtstoffschirm durch Lichtleitung entlang der einzelnen Leuchtstoffkanäle.
Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus einem Leuchtstoffschirm, der nach dem anhand von Fig. 4 erläuterten Verfahren hergestellt ist. Der Leuchtstoffschirm umfaßt eine Substratplatte 51.
Die Substratplatte 51 besteht z. B. aus strukturierter Glas¬ keramik und ist mit einem Lochraster versehen. Das Loch¬ raster ist mit kristallinem Leuchtstoff, z. B. CsI:Tl, 52 aufgefüllt. Dabei ist der Leuchtstoff 52 von benachbarten
Teilen der Substratplatte 51 jeweils durch Luftspalte 53 ge¬ trennt. Die Luftspalte 53 haben bei einem Lochdurchmesser von z. B. 100 μm eine Breite von z. B. 5 - 10 μm. In Fig. 5 ist die Breite der Luftspalte 53 stark übertrieben gezeichnet. Der Leuchtstoff 52 wird in der Substratplatte 51 durch eine leichte Verkantung, durch konisch zulaufende Löcher, durch sphärischen Querschnitt der Lochbegrenzungen oder ähnliches gehalten.
Bedingt durch den Unterschied im Brechungsindex zwischen dem Luftspalt 53 und dem benachbarten Leuchtstoff 52 erfolgt die Ausbreitung von Licht, das in dem Leuchtstoff 52 erzeugt wird, durch Lichtleitung ausschließlich jeweils in einem Kanal des Leuchtstoff 52. Daher ist die Ortsauflösung des Leuch.tstoff- schirms gegeben durch die Struktur des Lochrasters der Substratplatte 51.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch durchführen unter Verwendung einer Substratplatte 61, die mit einem Loch- raster aus Sacklöchern versehen ist. Benachbarte Löcher sind in der Substratplatte 61 durch Stege 611 voneinander getrennt (s. Fig. 6). Auf der den Löchern abgewandten Seite weist die Substratplatte 61 eine durchgehende Fläche 612 auf, auf der die Stege 611 angeordnet sind. Auf diese Weise sind die Stege 611 über die durchgehende Fläche 612 stabilisiert.
Das Lochraster ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Leuchtstoff 62 aufgefüllt. Um Lufteinschlüsse am Boden der Sacklöcher zu vermeiden, muß das plastische Verformen der Leuchtstoffplatte in diesem Fall unter Vakuum erfolgen.
Zur Verbesserung der Lichtleitung kann auch bei Verwendung der Substratplatte 61 mit dem Lochraster aus Sacklöchern zwischen den Stegen 611 und dem in jedem Sackloch befindlichen Leucht¬ stoff jeweils ein Luftspalt gebildet werden.
Zum elektronischen Auslesen eines erfindungsgemäß herge¬ stellten Leuchtstoffschirmes kann auf eine Fläche der Substratplatte eine elektronische Ausleseeinheit angeordnet werden, die das jeweils in einem Leuchtstoffkanal entstandene Licht nachweist. Dazu ist z. B. eine CCD-Schaltungsanordnung geeignet.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ist die geometrische Aus¬ bildung der Lochraster und der Einzellöcher unerheblich. Die Löcher können z. B. zylindrisch, wabenförmig, konisch, asymmetrisch ausgebildet sein. Die Einzellöcher können dabei senkrecht zur Substratebene verlaufen oder gegen die Substrat- normale geneigt sein.
Zur Herstellung von Leuchtstoffschirmen für medizinische An- Wendungen sind Lochrasterstrukturen mit Lochdurchmessern zwischen 400 μm und 20 μm, vorzugsweise zwischen 200 μm und 50 μm, und mit Stegbreiten zwischen 100 μm und 5 μm vorzugs¬ weise zwischen 50 μm und 10 μm, geeignet. Die Lochtiefe in der Substratplatte beträgt z. B. 100 μm bis 5 mm, vorzugsweise 200 μm bis 500 μ . Leuchtstoffschirmflächen mit Ausmaßen zwischen 10 mm x 10 mm und 500 mm x 500 mm sind in dem er¬ findungsgemäßen Verfahren gut herstellbar.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffschirmes
- bei dem eine Substratplatte (1, 51, 61) mit einer Vielzahl von Löchern (2), die in Form eines Lochrasters an mindestens einer ersten Oberfläche der Substratplatte (1, 51, 61) an¬ geordnet sind, verwendet wird,
- bei dem auf die erste Oberfläche eine kristalline Leucht¬ stoffplatte (4) aufgebracht wird, - bei dem durch plastische Verformung der Leuchtstoffplatte (4) die Löcher (2) mit kristallinem Leuchtstoff gefüllt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Löcher so mit kristallinem Leuchtstoff (52) ge¬ füllt werden, daß zwischen dem Leuchtstoff (52) und der Substratplatte (51) ein Luftspalt (53) entsteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Leuchtstoffplatte (4) durch einachsiges Pre߬ schmieden plastisch verformt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Leuchtstoffplatte (4) auf 200 *C bis 800 *C er- hitzt wird und bei dem die Leuchtstoffplatte (4) unter Auf bbrriinnggen eines Druckes von 3 bis 4 kp/mm plastisch verformt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem nach dem vollständigen Auffüllen der Löcher (2) der Druck auf die Leuchtstoffplatte (4) auf einen Wert unter den der Bruchspannung bei einer Endtemperatur reduziert wird und bei dem die Leuchtstoffplatte (4) unter Beibehaltung des re¬ duzierten Druckes auf die Endtemperatur abgekühlt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Leuchtstoffplatte (4) auf 200 bis 800 βC erhitzt wird und bei dem die Leuchtstoffplatte (4) unter einem Druck
2 von 3 bis 4 kp/mm plastisch verformt wird und bei dem der reduzierte Druck nach dem vollständigen Auffüllen der Löcher
2 (2) auf 1 bis 0 kp/mm eingestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Leuchtstoff zur Klasse der Alkalihalogenide zählt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Löcher in der Substratplatte (61) Sacklöcher sind.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Löcher unter Vakuum gefüllt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Substratplatte aus einem Material besteht, das die einfallende Strahlung absorbiert.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Substratplatte aus einem Material mit einem kleineren optischen Brechungsindex als dem des Leuchtstoffs, besteht.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Substratplatte einem Material besteht, das das vom Leuchtstoff emittierte Licht absorbiert.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Löcher in der Substratplatte mit Reflektormaterial verspiegelt sind.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0760520A1 (de) * 1995-08-29 1997-03-05 Hewlett-Packard Company Verbesserung der Resolution von aufgenommenen Bildern mit Speicherphosphoren
WO1998057336A1 (en) * 1997-05-28 1998-12-17 Oy Imix Ab Image screen and a method for producing an image screen

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4406998C2 (de) * 1994-03-03 1998-07-02 Karlsruhe Forschzent Verfahren zur Herstellung einer Röntgenverstärkerfolie

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2638114A1 (de) * 1975-08-29 1977-03-10 Rca Corp Verfahren zum fuellen von oeffnungen mit kristallinem werkstoff
EP0369049A1 (de) * 1988-11-15 1990-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Speicherleuchtschirm mit einem stimulierbaren Speicherleuchtstoff
EP0411194A1 (de) * 1989-08-04 1991-02-06 Schott Glaswerke Hochauflösende Bildplatte für Aufnahmen mit ionisierenden Strahlen
EP0440854A1 (de) * 1990-02-07 1991-08-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines stimulierbaren Speicherleuchtschirmes
DE4025980C1 (de) * 1990-08-16 1991-11-28 Siemens Ag, 8000 Muenchen, De

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3783299A (en) * 1972-05-17 1974-01-01 Gen Electric X-ray image intensifier input phosphor screen and method of manufacture thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2638114A1 (de) * 1975-08-29 1977-03-10 Rca Corp Verfahren zum fuellen von oeffnungen mit kristallinem werkstoff
EP0369049A1 (de) * 1988-11-15 1990-05-23 Siemens Aktiengesellschaft Speicherleuchtschirm mit einem stimulierbaren Speicherleuchtstoff
EP0411194A1 (de) * 1989-08-04 1991-02-06 Schott Glaswerke Hochauflösende Bildplatte für Aufnahmen mit ionisierenden Strahlen
EP0440854A1 (de) * 1990-02-07 1991-08-14 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines stimulierbaren Speicherleuchtschirmes
DE4025980C1 (de) * 1990-08-16 1991-11-28 Siemens Ag, 8000 Muenchen, De

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0760520A1 (de) * 1995-08-29 1997-03-05 Hewlett-Packard Company Verbesserung der Resolution von aufgenommenen Bildern mit Speicherphosphoren
WO1998057336A1 (en) * 1997-05-28 1998-12-17 Oy Imix Ab Image screen and a method for producing an image screen

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