WO2016034494A1 - Szintillatorplatte und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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WO2016034494A1
WO2016034494A1 PCT/EP2015/069659 EP2015069659W WO2016034494A1 WO 2016034494 A1 WO2016034494 A1 WO 2016034494A1 EP 2015069659 W EP2015069659 W EP 2015069659W WO 2016034494 A1 WO2016034494 A1 WO 2016034494A1
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scintillator
layer
substrate
cesium
moisture
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PCT/EP2015/069659
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Klaus Lowack
Martina Hausen
Izabela Magdalena Mróz
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • 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

  • the invention relates to a scintillator panel and a Her ⁇ position method for a scintillator.
  • Such a scintillator panel is used for example in egg ⁇ nem digital X-ray detector (flat panel detector, Flat Panel Detector) in combination with an active matrix (two-dimensional pixelated photo sensors) that is divided into a plurality of pixel readout units with photosensors.
  • the incident X-radiation is first converted into visible light in the scintillator layer of the scintillator plate, which is then converted by the photosensors into electrical charge and stored spatially resolved.
  • This so-called indirect conversion is beispielswei ⁇ se in the article by Martin Spahn "Fiat detectors and Their clinical applications" in European Radiology, Vol. 15, 2005, pages 1934-1947 described.
  • Conventional scintillator layers for the conversion of X-rays into light consist of CsI: Tl (thallium-doped cesium iodide), CsI: Na (sodium-doped cesium iodide), NaI: Tl (thallium-doped sodium iodide) or similar materials containing alkali halides.
  • Cesium iodide although strongly hygroscopic, however, is particularly suitable as Szintil- latormaterial because it (Kristal ⁇ le as columnar) can be applied in needle-like.
  • the spacing of the scintillator needles typically varies between about 0.25 ym and about 10 ym.
  • the scintillator materials used for the scintillator layers should also have a high light yield in addition to a high absorption for the incident X-ray or gamma radiation.
  • the light produced eg green light at CsI: Tl, blue light at NaI: Tl
  • the light produced is then converted with a photosensitive member into electrical signals and then ⁇ out generates an image of the irradiated object.
  • CCD arrays CCD Charge Coupled Device; photosensitive elekt ⁇ ronisches component
  • Si amorphous or crystalline silicon
  • CMOS arrays CMOS, Complementary Metal Oxide Semi-conductor; complementary metal oxide semiconductor
  • EP 1 134 596 B1 describes a scintillator plate in which a scintillator layer of cesium iodide is protected from moisture by a multilayer protective layer.
  • a first organic layer is first applied to the scintillator layer by means of a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • an inorganic layer is deposited by vapor deposition.
  • a second organic layer is applied.
  • the Ma ⁇ terialien of the organic layers is preferably parylene.
  • Layer is e.g. Aluminum.
  • the first organic layer which is applied directly to the scintillator layer, penetrates into the narrow spaces of the scintillator needles.
  • the first inorganic layer thereby comes into close contact with the scintillator layer, whereby the scintillator needles good protection against moisture is achieved.
  • the light guide effect obtained by the air gaps between the scintillator is markedly reduced by the A ⁇ penetrate the first organic layer in the spaces between the scintillator, thus increasing the resolution of the
  • a storage phosphor ⁇ material plate comprising a substrate, is placed on the one phosphor layer (needle-shaped phosphor) on ⁇ .
  • the storage phosphor layer is protected by two protective layers from moisture (transparent metal oxide or metal nitride) and mechanical stress (transparent polymer layer).
  • DE 10 2011 083 420 A1 discloses a radiation detector with a photodiode array on which a scintillator layer with acicular crystals is applied.
  • Scintillator is provided on at least one of the incident radiation facing portion of the surface with a protective layer.
  • the protective layer is applied directly on the surface of the scintillator layer by means of an adhesive layer. Since the protective layer is applied to the scintillator layer using egg ⁇ ner adhesive layer, the spaces formed by the needle-shaped crystals in the scintillator layer are not filled by the material of the protective layer.
  • the well-known radiation detector on the one hand has improved optical properties ⁇ properties.
  • the contact of the adhesive layer with the scintillator layer can lead to chemical reactions which damage the scintillator layer, for example by local discoloration, which then impairs the sensitivity of the scintillator.
  • DE 10 2005 029 196 A1 discloses an X-ray detector which has a radiolucent and moisture-radiating comprises an opaque substrate on which a
  • Scintillator layer is applied.
  • the scintillator layer is followed by a photosensor.
  • the substrate is as
  • the Scintillator shell which encloses the Szintillator für on the sides facing away from the photosensor.
  • the X-ray detector has good moisture protection and can be produced with little technical effort and can be easily dismantled if required.
  • the Szintillatorhülle is made of a material which absorbs the least possible circumstancesfeuch- ACTION practically completely shields and the X-Ray ⁇ len. A material that meets these requirements at ⁇ is highly, such as Alumi ⁇ nium.
  • the measures described in DE 10 2005 029 196 A aim at a simple assembly and disassembly of the scintillator by designing the substrate as a protective cover.
  • a protective layer to be ⁇ arranged In the first case is necessary at least one mounting ⁇ step, a protective layer on the scintillator layer must also before the start of Monta ⁇ ge in the second case be applied.
  • the object of the present invention is to provide a mechanically stable and moisture-proof scintillator plate, which allows recordings with an improved image quality.
  • the invention is further based on the object to provide a suitable manufacturing method for this purpose.
  • the object is achieved by a scintillator ⁇ plate according to claim 1.
  • the object is achieved by a manufacturing method according to claim fourteenth advantageous
  • the scintillator plate according to the invention comprises
  • an intermediate layer (optically transparent and / or transparent ⁇ transparent) of a cesium-organic salt between the scintillator layer and the protective layer (optically transpar ⁇ rent and / or radiolucent and moisture impermeable), and this intermediate layer before the application of the protective layer already completely covers the scintillator layer at the sides facing the environment, penetration of the protective layer into the interstices of the columnar crystals (gaps between the layers) is prevented
  • a preferred cesium-organic salt is cesium pivalate (claim 2 or claim 15).
  • a likewise preferred kang ⁇ sium-organic salt is cesium stearate (claim 3 and claim 16).
  • cesium-organic salts are suitable for the intermediate layer except cesium pivalate (C5H9O2CS) and cesium stearate (CH 3 (CH 2 ) 16CO 2 CS).
  • the intermediate layer which is produced in a second production step by spraying onto the scintillator layer and on subsequent drying, preferably has a thickness of about 10 nm to about 1000 nm (claim 4). Due to the small layer thicknesses, the loss caused by the intermediate layer is extremely low.
  • the cesium organic salt is dissolved in egg ⁇ ner alcoholic solution.
  • a protective layer of an organic material for example poly-para-xylylene (parylene) is applied in a third production step.
  • the Protective layer is preferably between about 2 ym and about
  • a preferred embodiment of the scintillator plate (claim 5) or a production method suitable for this purpose (claim 17) is characterized in that
  • an optical detector unit is arranged,
  • the intermediate layer is radiolucent
  • the protective layer is radiolucent.
  • a further preferred embodiment of the scintillator panel (claim 6) or a suitable therefor ⁇ manufacturing method (claim 18) is characterized in that
  • the substrate is radiolucent
  • the intermediate layer is optically transparent
  • the protective layer is optically transparent
  • an optical Detektorein ⁇ integrated is disposed on the scintillator layer.
  • the optical detector unit can be formed in both cases as a photo diode array (claim 8). Either the optical detector unit is integrated in the substrate (the substrate is then not transparent) or the optical detector unit is arranged on the scintillator layer (the substrate is then radiolucent).
  • the substrate advantageously has a layer thickness of about 500 ym to about 1200 ym (claim 7).
  • the substrate is according to an advantageous embodiment of the scintillator made of aluminum (claim 9) and is there ⁇ with radiolucent.
  • the aluminum substrate has a layer thickness of about 100 ym to about 600 ym, preferably of about 300 ym (claim 10).
  • the solution according to the invention is suitable for all scintillator layers which are manufactured from the usual scintillator materials (claim 11).
  • the usual scintillator materials include, for example, CsI: Tl (thallium-doped cesium iodide), CsI: Na (sodium-doped cesium iodide) or NaI: Tl (thallium-doped sodium iodide) or similar materials containing at least one alkali halide.
  • the scintillator for the conversion of the X-ray ⁇ radiation in light has a thickness of about 500 ym (claim 12).
  • Such a scintillator plate can be advantageously used in particular in medical imaging. In the non-destructive testing of materials, for which gamma radiation is also used, a layer thickness of more than 500 ⁇ m may also be advantageous.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a scintillator
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a scintillator.
  • the embodiment of the scintillator plate according to the invention shown in FIG. 1 comprises a moisture-impermeable substrate 1, to which a scintillator layer 3 is applied in a first production step.
  • a suitable for the herstel ⁇ development of the scintillator layer 3 material is, for example, cesium iodide doped with thallium (CsI: Tl).
  • CsI cesium iodide doped with thallium
  • the substrate 1 is designed for this purpose as a TFT panel, which comprises a glass substrate, are applied to the photodiodes and associated TFT switching elements for driving the photodiodes.
  • TFT refers to thin film transistors.
  • the optical detector unit 9 thus forms a unit with the substrate 1 for the scintillator layer 3.
  • a radiolucent intermediate layer is brought to ⁇ 5 in a second manufacturing step, which at the side facing the surrounding surfaces completely encloses the scintillator layer.
  • a radiolucent and humid ⁇ keitsun take use protective layer 7 is applied in a third manufacturing step to the intermediate layer. 5
  • the protective layer 7 ⁇ characterized encloses the scintillator 3 on the side facing the surrounding surfaces completely.
  • An x-ray radiation denoted by X in FIG. 1 initially radiates the radiolucent protective layer 7 and finally the radiolucent intermediate layer 5 in order to generate visible light in the scintillator layer 3.
  • the visible light is detected by the photodiodes in the TFT panel switched via the TFT switching elements (active matrix) and forwarded to readout electronics.
  • the embodiment of the scintillator panel according to Inventive ⁇ shown in FIG 2 comprises a fichttechniksun withdraw- transmissive substrate 2 on which, in a first manufacturing step ⁇ a scintillator layer is applied.
  • a material suitable for the production of the scintillator layer 4 is, for example, thallium-doped cesium iodide (CsI: Tl).
  • CsI cesium iodide
  • Ferti ⁇ an optically transparent intermediate layer is brought to ⁇ 6, which at the side facing the surrounding surfaces completely encloses the scintillator. 4
  • an optically transparent and moisture- ⁇ keitsun to be protective layer 8 is applied in a third manufacturing step to the intermediate layer. 6
  • the protective layer 8 thereby completely encloses the scintillator layer 4 at the areas facing the surroundings.
  • An x-ray radiation denoted by X in FIG. 2 initially passes through the substrate 2 and enters the scintillator layer 4 and generates visible light. The visible light is detected after exiting the scintillator layer 4 by a downstream in the beam path detector unit 10.
  • the scintillator layer 3 or 4 of the scintillator plate 1 or 2 is thus reliably protected from moisture without deterioration of the optical properties. Compared with a di rect ⁇ encapsulation of the scintillator 3 and 4, with a protective layer, without a front of the enclosure to the
  • the intermediate layer 5 or 6 is formed from a cesium-organic salt both in the scintillator plate shown in FIG. 1 and in FIG. 2, for example cesium pivalate C 5 H 9 O 2 CS (a salt of

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Szintillatorplatte mit - einem feuchtigkeitsundurchlässigen Substrat (1; 2), - einer Szintillatorschicht (3; 4), die auf das Substrat (1; 2) aufgebracht ist, - einer Zwischenschicht (5; 6), die aus einem Cäsiumorganischen Salz besteht und auf der Szintillatorschicht (3; 4) aufgebracht ist, - einer feuchtigkeitsundurchlässigen Schutzschicht (7; 8), die die Zwischenschicht (5; 6) bedeckt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Herstellungsverfahren für eine Szintillatorplatte, bei dem - in einem ersten Fertigungsschritt auf ein feuchtigkeitsundurchlässiges Substrat (1; 2) eine Szintillatorschicht (3; 4) aufgebracht wird, - in einem zweiten Fertigungsschritt auf die Szintillatorschicht (3; 4) eine Zwischenschicht (5; 6) aus einem Cäsium-organischen Salz aufgebracht wird, - in einem dritten Fertigungsschritt auf die Zwischenschicht (5; 6) eine feuchtigkeitsundurchlässige Schutzschicht (7; 8) aufgebracht wird. Eine derartige Szintillatorplatte ist mechanisch stabil und feuchtigkeitsgeschützt und ermöglicht Aufnahmen mit einer verbesserten Bildqualität. Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist eine derartige Szintillatorplatte einfach und zuverlässig herstellbar.

Description

Beschreibung
Szintillatorplatte und Verfahren zu deren Herstellung Die Erfindung betrifft eine Szintillatorplatte sowie ein Her¬ stellungsverfahren für eine Szintillatorplatte.
Eine derartige Szintillatorplatte wird beispielsweise in ei¬ nem digitalen Röntgendetektor (Flachbilddetektor, Fiat Panel Detector) in Kombination mit einer aktiven Matrix (zweidimensionale, pixelierte Fotosensoren) verwendet, die in eine Vielzahl von Pixel-Ausleseeinheiten mit Fotosensoren unterteilt ist. Die auftreffende Röntgenstrahlung wird zunächst in der Szintillatorschicht der Szintillatorplatte in sichtbares Licht umgewandelt, das anschließend von den Fotosensoren in elektrische Ladung umgewandelt und ortsaufgelöst gespeichert wird. Diese sogenannte indirekte Konversion ist beispielswei¬ se in dem Aufsatz von Martin Spahn "Fiat detectors and their clinical applications " in European Radiology, Vol. 15, 2005, Seiten 1934 bis 1947, beschrieben.
Übliche Szintillatorschichten für die Umwandlung von Röntgenstrahlung in Licht bestehen aus CsI:Tl (Thallium dotiertes Cäsiumiodid) , CsI:Na (Natrium dotiertes Cäsiumiodid) , NaI:Tl (Thallium dotiertes Natriumiodid) oder ähnlichen Materialien, die Alkali-Halogenide enthalten. Cäsiumiodid ist zwar stark hygroskopisch, eignet sich jedoch besonders gut als Szintil- latormaterial , da es nadeiförmig (als säulenförmige Kristal¬ le) aufgebracht werden kann. Der Abstand der Szintillator- nadeln variiert typischerweise zwischen ca. 0,25 ym und ca. 10 ym. Durch die nadeiförmige Struktur des Cäsiumiodids er¬ hält man trotz hoher Schichtdicke, die eine optimale Absorp¬ tion der Röntgenstrahlung sicherstellt, eine gute Ortsauflö¬ sung des Röntgenbildes. Die gute Ortsauflösung resultiert aus dem sogenannten "Lichtleiteffekt", der durch die Luftspalte zwischen den Szintillatornadeln erzielt wird. Die bekannten Szintillatorplatten, bei denen in den Szintil- latorschichten Röntgen- oder Gammastrahlung in Licht umgewandelt wird, werden z.B. in der medizinischen Bildgebung, bei der Prüfung von Fracht und Gepäck sowie in der zerstörungs- freien Werkstoffprüfung eingesetzt.
Die für die Szintillatorschichten verwendeten Szintillator- materialien sollen neben einer hohen Absorption für die einfallende Röntgen- oder Gammastrahlung auch eine hohe Licht- ausbeute besitzen. Das erzeugte Licht (z.B. grünes Licht bei CsI:Tl, blaues Licht bei NaI:Tl) wird dann mit einem fotoempfindlichen Element in elektrische Signale umgewandelt und da¬ raus ein Abbild des durchstrahlten Objekts erzeugt.
Als fotoempfindliche Elemente werden beispielsweise CCD- Arrays (CCD; Charge Coupled Device; lichtempfindliches elekt¬ ronisches Bauelement) , amorphes oder kristallines Silizium (Si) und CMOS-Arrays (CMOS; Complementary Metal Oxide Semi- conductor; komplementärer Metalloxid-Halbleiter) verwendet.
In der EP 1 134 596 Bl ist eine Szintillatorplatte beschrie¬ ben, bei der eine Szintillatorschicht aus Cäsiumiodid durch eine mehrlagige Schutzschicht vor Feuchtigkeit geschützt wird. Auf die Szintillatorschicht wird hierzu mittels eines CVD-Verfahrens (CVD; Chemical Vapour Deposition; chemische Gasphasenabscheidung) zunächst eine erste organische Schicht aufgebracht. Anschließend wird eine anorganische Schicht durch eine Gasphasenabscheidung aufgebracht. Abschließend wird eine zweite organische Schicht aufgebracht. Bei den Ma¬ terialien für die organischen Schichten handelt es sich vorzugsweise um Parylen. Das Material für die anorganische
Schicht ist z.B. Aluminium.
Aufgrund der Lücken zwischen den säulenförmigen Kristallen (Szintillatornadeln) dringt bei der aus der EP 1 134 596 Bl bekannten Szintillatorplatte die erste organische Schicht, die direkt auf die Szintillatorschicht aufgebracht wird, in die engen Zwischenräume der Szintillatornadeln ein. Die erste anorganische Schicht kommt dadurch in engen Kontakt mit der Szintillatorschicht , wodurch für die Szintillatornadeln ein guter Schutz vor Feuchtigkeit erzielt wird. Durch das Ein¬ dringen der ersten organischen Schicht in die Zwischenräume der Szintillatornadeln wird jedoch der durch die Luftspalte zwischen den Szintillatornadeln erzielte Lichtleiteffekt deutlich reduziert, wodurch sich die Auflösung der
Szintillatorschicht entsprechend verschlechtert. Weiterhin ist in der US 7,446,330 B2 eine Speicherleucht¬ stoffplatte beschrieben, die ein Substrat umfasst, auf das eine SpeicherleuchtstoffSchicht (nadeiförmiger Phosphor) auf¬ gebracht ist. Die SpeicherleuchtstoffSchicht wird durch zwei Schutzschichten vor Feuchtigkeit (transparentes Metalloxid bzw. Metallnitrid) und mechanischer Beanspruchung (transparente Polymerschicht) geschützt.
Die DE 10 2011 083 420 AI offenbart einen Strahlungsdetektor mit einem Fotodiodenarray, auf das eine Szintillatorschicht mit nadeiförmigen Kristallen aufgebracht ist. Die
Szintillatorschicht ist auf zumindest einem der einfallenden Strahlung zugewandten Abschnitt der Oberfläche mit einer Schutzschicht versehen. Die Schutzschicht ist hierbei nur auf der Oberfläche der Szintillatorschicht mittels einer Klebe- schicht direkt aufgebracht. Da die Schutzschicht mittels ei¬ ner Klebeschicht auf die Szintillatorschicht aufgebracht ist, werden die von den nadeiförmigen Kristallen innerhalb der Szintillatorschicht gebildeten Zwischenräume nicht von dem Material der Schutzschicht befüllt. Der bekannte Strahlungs- detektor weist damit einerseits verbesserte optische Eigen¬ schaften auf. Andererseits kann es jedoch durch den Kontakt der Klebeschicht mit der Szintillatorschicht zu chemischen Reaktionen kommen, die die Szintillatorschicht schädigt, z.B. durch lokale Verfärbung, die dann die Empfindlichkeit des Szintillators beeinträchtigt.
In der DE 10 2005 029 196 AI ist ein Röntgendetektor offenbart, der ein röntgenstrahlendurchlässiges und feuchtigkeits- unduchlässiges Substrat umfasst, auf dem eine
Szintillatorschicht aufgebracht ist. Der Szintillatorschicht ist ein Fotosensor nachgeordnet. Das Substrat ist als
Szintillatorhülle ausgeführt, welche die Szintillatorschicht an den Seiten umschließt, die dem Fotosensor abgewandt sind. Der Röntgendetektor weist einen guten Feuchtigkeitsschutz auf und ist mit einem geringen technischen Aufwand herstellbar und bei Bedarf einfach demontierbar. Die Szintillatorhülle ist aus einem Material hergestellt, das die Umgebungsfeuch- tigkeit praktisch vollständig abschirmt und die Röntgenstrah¬ len möglichst wenig absorbiert. Ein Material, das diese An¬ forderungen in hohem Maße erfüllt, ist beispielsweise Alumi¬ nium .
Die in der DE 10 2005 029 196 A beschriebenen Maßnahmen zielen auf eine einfache Montage und Demontage des Szintillators durch Ausgestaltung des Substrates als Schutzhülle. Die
Schutzhülle muss anschließend im Randbereich zum Fotosensor abgedichtet werden bzw. es muss zudem zwischen
Szintillatorschicht und Fotosensor eine Schutzschicht ange¬ ordnet werden. Im ersten Fall ist mindestens ein Montage¬ schritt notwendig, im zweiten Fall muss vor Beginn der Monta¬ ge außerdem eine Schutzschicht auf die Szintillatorschicht aufgebracht werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine mechanisch stabile und feuchtigkeitsgeschützte Szintillatorplatte zu schaffen, die Aufnahmen mit einer verbesserten Bildqualität ermöglicht. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein hierfür geeignetes Herstellungsverfahren zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Szintillator¬ platte gemäß Anspruch 1 gelöst. Hinsichtlich des Herstel¬ lungsverfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Szintillatorplatte bzw. des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprüchen. Die erfindungsgemäße Szintillatorplatte umfasst
ein feuchtigkeitsundurchlässiges Substrat,
eine Szintillatorschicht , die auf das Substrat aufge- bracht ist,
eine Zwischenschicht, die aus einem Cäsium-organischen Salz besteht und auf der Szintillatorschicht aufgebracht ist,
eine feuchtigkeitsundurchlässige Schutzschicht, die die Zwischenschicht bedeckt.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für eine Szintil¬ latorplatte umfasst
einen ersten Fertigungsschritt, in dem auf ein feuchtig¬ keitsundurchlässiges Substrat eine Szintillatorschicht aufgebracht wird,
einen zweiten Fertigungsschritt, in dem auf die Szintil¬ latorschicht eine Zwischenschicht aus einem Cäsium¬ organischen Salz aufgebracht wird,
einen dritten Fertigungsschritt, in dem auf die Zwi¬ schenschicht eine feuchtigkeitsundurchlässige Schutz¬ schicht aufgebracht wird.
Da bei der erfindungsgemäßen Lösung gemäß Anspruch 1 bzw. 14 eine Zwischenschicht (optisch transparent und/oder strahlen¬ transparent) aus einem Cäsium-organischen Salz zwischen der Szintillatorschicht und der Schutzschicht (optisch transpa¬ rent und/oder strahlentransparent und feuchtigkeitsundurchlässig) angeordnet ist, und diese Zwischenschicht vor dem Aufbringen der Schutzschicht bereits die Szintillatorschicht an den der Umgebung zugewandten Seiten vollständig bedeckt, wird ein Eindringen der Schutzschicht in die Zwischenräume der säulenförmigen Kristalle (Lücken zwischen den
Szintillatornadeln) zuverlässig verhindert. Dadurch, dass die Zwischenschicht aus einem Cäsium-organischen Salz besteht, wird einerseits eine gute Haftung auf dem Szintillator
(Szintillatornadeln aus Alkalisalzen) erzielt, andererseits erhält man eine gute Verbindung zu der nachfolgend aufge- brachten organischen Schutzschicht (z.B. aus Parylen) . Optische Kurzschlüsse zwischen benachbarten Szintillatornadeln durch das Material der Schutzschicht, das während des Auf¬ bringens in die Spalten zwischen den Szintillatornadeln ein- dringt, und eine daraus resultierende Verringerung des Licht¬ leiteffekts werden dadurch verhindert. Bei der erfindungsge¬ mäßen Lösung ist die Szintillatorschicht der
Szintillatorplatte somit ohne eine Verschlechterung der opti¬ schen Eigenschaften zuverlässig vor Feuchtigkeit geschützt. Gegenüber einer direkten Kapselung der Szintillatorschicht mit einer Schutzschicht, also ohne eine vor der Kapselung auf die Szintillatorschicht aufgebrachte Zwischenschicht, verbes¬ sern sich bei der erfindungsgemäßen Szintillatorplatte sowohl die Lichtausbeute als auch die Modulationstransferfunktion wesentlich.
Ein bevorzugtes Cäsium-organisches Salz ist Cäsium-Pivalat (Anspruch 2 bzw. Anspruch 15) . Ein ebenfalls bevorzugtes Cä¬ sium-organisches Salz ist Cäsium-Stearat (Anspruch 3 bzw. An- spruch 16).
Im Rahmen der Erfindung sind für die Zwischenschicht außer Cäsium-Pivalat ( C5H9O2CS ) und Cäsium-Stearat (CH3 (CH2) 16CO2CS ) jedoch auch andere Cäsium-organische Salze geeignet.
Die Zwischenschicht, die in einem zweiten Fertigungsschritt durch Aufsprühen auf die Szintillatorschicht und eine an¬ schließende Trocknung hergestellt wird, weist vorzugsweise eine Dicke von ca. 10 nm bis ca. 1.000 nm auf (Anspruch 4) . Aufgrund der geringen Schichtdicken ist der durch die Zwischenschicht verursachte Verlust extrem gering. Um ein Auf¬ sprühen des Materials für die Cäsium-organische Zwischen¬ schicht zu ermöglichen, ist das Cäsium-organische Salz in ei¬ ner alkoholischen Lösung gelöst.
Nach dem Aufbringen der Zwischenschicht wird in einem dritten Fertigungsschritt eine Schutzschicht aus einem organischen Material, z.B. Poly-Para-Xylylen (Parylen), aufgebracht. Die Schutzschicht ist vorzugsweise zwischen ca. 2 ym und ca.
20 μιη dick (Anspruch 13) .
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Szintillatorplatte (An- spruch 5) bzw. ein hierfür geeignetes Herstellungsverfahren (Anspruch 17) ist dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen der Szintillatorschicht und dem Substrat eine optische Detektoreinheit angeordnet ist,
die Zwischenschicht strahlentransparent ist,
- die Schutzschicht strahlentransparent ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Szintillatorplatte (Anspruch 6) bzw. ein hierfür geeignetes Herstellungs¬ verfahren (Anspruch 18) ist dadurch gekennzeichnet, dass
- das Substrat strahlentransparent ist,
die Zwischenschicht optisch transparent ist,
die Schutzschicht optisch transparent ist,
auf der Szintillatorschicht eine optische Detektorein¬ heit angeordnet ist.
Die optische Detektoreinheit kann in beiden Fällen als Foto- dioden-Array ausgebildet sein (Anspruch 8) . Entweder ist die optische Detektoreinheit im Substrat integriert (das Substrat ist dann nicht transparent) oder die optische Detektoreinheit ist auf der Szintillatorschicht angeordnet (das Substrat ist dann strahlentransparent) .
Die erfindungsgemäße Lösung - ein unmittelbares Aufbringen einer Zwischenschicht aus einem Cäsium-organischen Salz auf die Szintillatorschicht und eine anschließende Kapselung der Szintillatorschicht mit einer Schutzschicht - ist sowohl für eine Szintillatorplatte gemäß Anspruch 5 als auch für eine Szintillatorplatte gemäß Anspruch 6 gleichermaßen vorteilhaft und technisch einfach realisierbar.
Das Substrat weist in vorteilhafter Weise eine Schichtdicke von ca. 500 ym bis ca. 1.200 ym auf (Anspruch 7) . Das Substrat besteht gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Szintillatorplatte aus Aluminium (Anspruch 9) und ist da¬ mit strahlentransparent. Das Aluminiumsubstrat weist eine Schichtdicke von ca. 100 ym bis ca. 600 ym, vorzugsweise von ca. 300 ym auf (Anspruch 10) .
Die erfindungsgemäße Lösung ist für alle Szintillatorschich- ten geeignet, die aus den üblichen Szintillatormaterialien gefertigt sind (Anspruch 11) . Zu den üblichen Szintillator- materialien zählen z.B. CsI:Tl (Thallium dotiertes Cäsium- iodid) , CsI:Na (Natrium dotiertes Cäsiumiodid) oder NaI:Tl (Thallium dotiertes Natriumiodid) oder ähnliche Materialien, die wenigstens ein Alkali-Halogenid enthalten. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Szintillatorplatte weist die Szintillatorschicht für die Umwandlung der Röntgen¬ strahlung in Licht eine Dicke von ca. 500 ym auf (Anspruch 12). Eine derartige Szintillatorplatte ist insbesondere in der der medizinischen Bildgebung vorteilhaft einsetzbar. Bei der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, für die auch Gammastrahlung eingesetzt wird, kann auch eine Schichtdicke von über 500 ym vorteilhaft sein.
Nachfolgend werden anhand der Zeichnung zwei schematisch dar- gestellte Ausführungsbeispiele einer Szintillatorplatte gemäß der Erfindung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es zeigen:
FIG 1 eine erste Ausführungsform einer Szintillatorplatte und
FIG 2 eine zweite Ausführungsform einer Szintillatorplatte.
Die in FIG 1 dargestellte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Szintillatorplatte umfasst ein feuchtigkeitsundurchlässiges Substrat 1, auf das in einem ersten Fertigungsschritt eine Szintillatorschicht 3 aufgebracht ist. Ein für die Herstel¬ lung der Szintillatorschicht 3 geeignetes Material ist z.B. mit Thallium dotiertes Cäsiumiodid (CsI:Tl). Zwischen der Szintillatorschicht 3 und dem Substrat 1 ist ei¬ ne optische Detektoreinheit 9 angeordnet, die im dargestell¬ ten Ausführungsbeispiel in das Substrat 1 integriert ist. Das Substrat 1 ist hierzu als TFT-Panel ausgeführt, das ein Glas- Substrat umfasst, auf das Fotodioden und zugehörige TFT- Schaltelemente zur Ansteuerung der Fotodioden aufgebracht sind. Mit "TFT" werden Dünnfilmtransistoren (Thin Film Transistors) bezeichnet.
Die optische Detektoreinheit 9 bildet damit eine Einheit mit dem Substrat 1 für die Szintillatorschicht 3.
Auf die Szintillatorschicht 3 ist in einem zweiten Ferti- gungsschritt eine strahlentransparente Zwischenschicht 5 auf¬ gebracht, die die Szintillatorschicht 3 an den der Umgebung zugewandten Flächen vollständig umschließt.
Abschließend ist in einem dritten Fertigungsschritt auf die Zwischenschicht 5 eine strahlentransparente und feuchtig¬ keitsundurchlässige Schutzschicht 7 aufgebracht. Die Schutz¬ schicht 7 umschließt dadurch die Szintillatorschicht 3 an den der Umgebung zugewandten Flächen vollständig. Eine in FIG 1 mit X bezeichnete Röntgenstrahlung durchstrahlt zunächst die strahlentransparente Schutzschicht 7 und an¬ schließend die strahlentransparente Zwischenschicht 5, um in der Szintillatorschicht 3 sichtbares Licht zu erzeugen. Das sichtbare Licht wird von den über die TFT-Schaltelemente ge- schalteten Fotodioden im TFT-Panel erfasst (aktive Matrix) und an eine Ausleseelektronik weitergeleitet.
Das in FIG 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungs¬ gemäßen Szintillatorplatte umfasst ein feuchtigkeitsundurch- lässiges Substrat 2, auf das in einem ersten Fertigungs¬ schritt eine Szintillatorschicht 4 aufgebracht ist. Ein für die Herstellung der Szintillatorschicht 4 geeignetes Material ist z.B. mit Thallium dotiertes Cäsiumiodid (CsI:Tl). Auf die Szintillatorschicht 4 ist in einem zweiten Ferti¬ gungsschritt eine optisch transparente Zwischenschicht 6 auf¬ gebracht, die die Szintillatorschicht 4 an den der Umgebung zugewandten Flächen vollständig umschließt.
Abschließend ist in einem dritten Fertigungsschritt auf die Zwischenschicht 6 eine optisch transparente und feuchtig¬ keitsundurchlässige Schutzschicht 8 aufgebracht. Die Schutz- schicht 8 umschließt dadurch die Szintillatorschicht 4 an den der Umgebung zugewandten Flächen vollständig.
Eine in FIG 2 mit X bezeichnete Röntgenstrahlung durchstrahlt zunächst das Substrat 2 und tritt in die Szintillatorschicht 4 ein und erzeugt sichtbares Licht. Das sichtbare Licht wird nach dem Austritt aus der Szintillatorschicht 4 von einer im Strahlengang nachgeordneten Detektoreinheit 10 erfasst.
In den in FIG 1 bzw. 2 dargestellten Ausgestaltungen der er- findungsgemäßen Szintillatorplatte wird jeweils durch die er¬ findungsgemäß vorgesehene Zwischenschicht 5 bzw. 6 ein Ein¬ dringen der Schutzschicht 7 bzw. 8 in die Zwischenräume der säulenförmigen Kristalle (Lücken zwischen den Szintillator- nadeln) zuverlässig vermieden. Optische Kurzschlüsse zwischen benachbarten Szintillatornadeln durch das Material der
Schutzschicht 7 bzw. 8, das während des Aufbringens in die Spalten zwischen den Szintillatornadeln eindringt, und eine daraus resultierende Verringerung des Lichtleiteffekts werden dadurch verhindert. Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die Szintillatorschicht 3 bzw. 4 der Szintillatorplatte 1 bzw. 2 somit ohne eine Verschlechterung der optischen Eigenschaften zuverlässig vor Feuchtigkeit geschützt. Gegenüber einer di¬ rekten Kapselung der Szintillatorschicht 3 bzw. 4 mit einer Schutzschicht, also ohne eine vor der Kapselung auf die
Szintillatorschicht 3 bzw. 4 aufgebrachte transparente Zwi¬ schenschicht, verbessern sich bei der erfindungsgemäßen
Szintillatorplatte sowohl die Lichtausbeute als auch die Mo¬ dulationstransferfunktion wesentlich . Die Zwischenschicht 5 bzw. 6 ist sowohl bei der in FIG 1 als auch bei der in FIG 2 dargestellten Szintillatorplatte erfindungsgemäß aus einem Cäsium-organischen Salz gebildet, bei- spielsweise Cäsium-Pivalat C5H9O2CS (einem Salz der
Pivalinsäure) oder Cäsium-Stearat CH3 (CH2) 16CO2CS (einem Salz der Stearinsäure) .

Claims

Patentansprüche
1. Szintillatorplatte mit
einem feuchtigkeitsundurchlässigen Substrat (1; 2), einer Szintillatorschicht (3; 4), die auf das Substrat (1; 2) aufgebracht ist,
einer Zwischenschicht (5; 6), die aus einem Cäsium¬ organischen Salz besteht und auf der Szintillatorschicht (3; 4) aufgebracht ist,
einer feuchtigkeitsundurchlässigen Schutzschicht (7; 8), die die Zwischenschicht (5; 6) bedeckt.
2. Szintillatorplatte nach Anspruch 1, wobei das Cäsium¬ organische Salz Cäsium-Pivalat ( C5H9O2CS ) ist.
3. Szintillatorplatte nach Anspruch 1, wobei das Cäsium¬ organische Salz Cäsium-Stearat (CH3 (CH2) 16CO2CS ) ist.
4. Szintillatorplatte nach Anspruch 1, wobei die Zwischen¬ schicht (5; 6) eine Dicke von ca. 10 nm bis ca. 1.000 nm auf weist .
5. Szintillatorplatte nach Anspruch 1, wobei
zwischen der Szintillatorschicht (3) und dem Substrat (1) eine optische Detektoreinheit (9) angeordnet ist, die Zwischenschicht (5) strahlentransparent ist,
die Schutzschicht (7) strahlentransparent ist.
6. Szintillatorplatte nach Anspruch 1, wobei
das Substrat (2) strahlentransparent ist,
die Zwischenschicht (6) optisch transparent ist,
die Schutzschicht (8) optisch transparent ist,
auf der Szintillatorschicht (4) eine optische Detektor¬ einheit (10) angeordnet ist.
7. Szintillatorplatte nach Anspruch 5, wobei das Substrat eine Schichtdicke von ca. 500 ym bis ca. 1.200 ym aufweist
8. Szintillatorplatte nach Anspruch 4 oder 5, wobei die opti¬ sche Detektoreinheit (9; 10) als Fotodioden-Array ausgebildet ist .
9. Szintillatorplatte nach Anspruch 6, wobei das Substrat (2) aus Aluminium (AI) besteht.
10. Szintillatorplatte nach Anspruch 6, wobei die das Sub- strat (2) eine Schichtdicke von ca. 100 ym bis ca. 600 ym aufweist .
11. Szintillatorplatte nach Anspruch 1, wobei die
Szintillatorschicht (3; 4) aus Thallium dotiertem Cäsiumiodid (CsI:Tl), aus Natrium dotiertem Cäsiumiodid (CsI:Na), aus
Thallium dotiertem Natriumiodid (NaI:Tl) oder aus einem ähnlichen Material, das wenigstens ein Alkali-Halogenid enthält, besteht .
12. Szintillatorplatte nach Anspruch 1, wobei die
Szintillatorschicht (3; 4) eine Dicke von ca. 500 ym auf¬ weist.
13. Szintillatorplatte nach Anspruch 1, wobei die Schutz- schicht (7, 8) eine Dicke zwischen ca. 2 ym und ca. 20 ym aufweist .
14. Herstellungsverfahren für eine Szintillatorplatte, bei dem
- in einem ersten Fertigungsschritt auf ein feuchtigkeits¬ undurchlässiges Substrat (1; 2) eine Szintillatorschicht (3; 4) aufgebracht wird,
in einem zweiten Fertigungsschritt auf die
Szintillatorschicht (3; 4) eine Zwischenschicht (5; 6) aus einem Cäsium-organischen Salz aufgebracht wird, in einem dritten Fertigungsschritt auf die Zwischen¬ schicht (5; 6) eine feuchtigkeitsundurchlässige Schutz¬ schicht (7; 8) aufgebracht wird.
15. Herstellungsverfahren nach Anspruch 14, wobei das Cäsium organische Salz Cäsium-Pivalat ( C5H9O2CS ) ist.
16. Herstellungsverfahren nach Anspruch 14, wobei das Cäsium organische Salz Cäsium-Stearat (CH3 (CH2) 16CO2CS ) ist.
17. Herstellungsverfahren nach Anspruch 14, wobei
zwischen der Szintillatorschicht (3) und dem Substrat (1) eine optische Detektoreinheit (9) angeordnet ist, die Zwischenschicht (5) strahlentransparent ist, die Schutzschicht (7) strahlentransparent ist.
18. Herstellungsverfahren nach Anspruch 14, wobei
das Substrat (2) strahlentransparent ist,
die Zwischenschicht (6) optisch transparent ist, die Schutzschicht (8) optisch transparent ist,
auf der Szintillatorschicht (4) eine optische Detektor¬ einheit (10) angeordnet ist.
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