184995. lajstromszámú szabadalom • Eljárás konverziós ernyő gyártására
3 184995 4 A találmány tárgya eljárás konverziós ernyő gyártására, amelynek során az ernyő részét képező hordozóra konverziós anyagot választunk le, továbbá a találmány tárgyát képezik az eljárással készített ernyők, és az ilyen ernyőket tartalmazó gyártmányok is. A konverziós ernyők általában olyan hordozót tartalmaznak, amely sugárzás-átalakító anyaggal van bevonva, vagy ilyen anyaggal van elegyítve. A hordozó tulajdonságait az ernyő rendeltetésének megfelelően kell kiválasztani. Például bemeneti ernyő vagy erősítő ernyő esetén a detektálandó sugárzás szempontjából kis abszorpcióval bíró hordozót célszerű alkalmazni ; kimeneti ernyő esetén a konverziós rétegben keletkezett lumineszcensz fény számára kell kielégítően átlátszó hordozót választani; képváltó ernyő, például fotokonduktív ernyő esetén pedig, amikor a beeső sugárzásnak egy töltésképet kell létrehozni, megfelelő elektromos vezetőképességű hordozóra van szükség. A hordozó kiválasztását tehát elsősorban a mérendő sugárzás természete és energiája, a konverziós rétegben képződő átalakítási termék tulajdonságai, és ezen átalakítási termék detektálásának vagy leolvasásának módja határozza meg. Az ilyenfajta ernyők konverziós rétegét tekintve a minél nagyobb sugárabszorpciós tényező kívánatos azért, hogy az információhordozó sugárzás minél nagyobb hányada vehessen részt a detektálandó jel vagy kép előállításában. Az átalakítandó sugárzásra vonatkozó abszorpciós tényező nagyságát többek között két paraméter befolyásolja döntően, egyrészt a konverziós réteg anyagának atomszáma, másrészt ugyanezen réteg vastagsága. Az első paraméter az anyag megválasztása után adott, a másodikat azonban változtathatjuk attól függően, hogy a konverziós anyagot milyen sűrűségben tudjuk előállítani. A réteg geometriai vastagságának növelése viszont az ernyő feloldóképességének csökkenését vonja maga után. Tehát a konverziós réteg vastagságát a maximális abszorpció és az optimális feloldóképesség közötti kompromisszum határozza meg. Például egy orvosi röntgenkészülékben használt detektáló ernyő esetén a nagy abszorpció azért is fontos, mert korlátozni kell a páciensre jutó sugárzási dózist. A túl vastag réteg feloldóképessége viszont gyengülni fog, mert egyrészt a beeső sugárzás oldalirányban szóródik mielőtt elnyelődne, másrészt pedig a rétegben keletkező sugárzás vagy töltéshordozó tömeg is szóródik. Ezért olyan konverziós réteg lenne kívánatos, amely nagy abszorpciós tényezővel bír és ugyanakkor a sűrűsége is nagy, úgyhogy a réteg geometriai vastagságát kis értéken lehessen tartani. Ilyen megfontolások alapján megpróbálták például kvázimonokristályos lumineszkáló ernyők gyártását, amint az a 3 475 411 sz. USA szabadalmi leírásban olvasható. Ez az eljárás azonban széles körű használatra nem bizonyult megfelelőnek. A konverziós ernyők gyártása folyamán felmerül az a követelmény is, hogy a hordozó és a konverziós réteg között igen erős legyen a tapadás. Ez különösen olyan esetben fontos, amikor az ernyőket további kezelésnek kell alávetni, mert ilyenkor a konverziós réteg hajlamos arra, hogy elváljon a hordozótól (amint az meg van említve pl. a 2 983 816 sz. USA szabadalmi leírásban). Továbbá gyakran egy újabb réteget kell a konverziós réteg fölé helyezni, mint pl. a fotokatódot a röntgenkép-erősítőcső bemeneti lumineszkáló rétege fölé. Egy ilyen művelet során a lumineszkáló rétegben semmilyen mechanikai problémának sem szabad előfordulni. Egy másfajta utókezelés, amelyet a lumineszkáló ernyőknél végezni szoktak, a repedéses struktúra kialakítása és a keletkezett repedéseknek fényvisszaverő vagy elnyelő anyaggal való kitöltése, például a 3 885 763 sz. USA szabadulom szerint. A hordozóhoz való erős tapadóképesség azon hőmennyiség elvezetése szempontjából is fontos, amely a besugárzás alatt fejlődik a konverziós rétegben, és például a képerősítőcsövek kimeneti ernyői, valamint a katódsugárcsövek kijelző ernyői esetében korlátozza a megengedhető sugárterhelést. A lumineszkáló rétegek leválasztására általában kétféle eljárást szoktak használni. Az egyik eljárás szerint a lumineszcens anyagot szuszpenzióból ülepítik a hordozóra. Ennél az eljárásnál általában kötőanyagra van szükség ahhoz, hogy a lumineszcens anyag szemcséi a hordozóhoz és egymáshoz tapadjanak. Az így készített lumineszkáló rétegek a kötőanyag miatt viszonylag kis sűrtségüek, például a tiszta lumineszkáló anyagra vonatkoztatva legfeljebb 50/o-os térfogatsűrűséget érnek el. Ezért a kielégítő abszorpció elérése érdekében ezeket a rétegeket viszonylag vastagra kell készíteni. Például a röntgenkép-erősítő ernyők vagy röntgenkép-erősítőcsövek bemeneti ernyői esetén 500 am-es rétegvastagságot szoktak alkalmazni. A másik eljárás a lumineszkáló anyagnak gőzfázisból való Iecsapatása, pl. a 3 825 763 sz. USA szabadalmi leírás alapján. Ezzel az eljárással olyan lumineszkáló rétegeket tudnak előállítani, amelyeknek térfogatsűrűsége eléri az elméleti érték 95%-át. Ráadásul a hordozóhoz való tapadás is elég erős ahhoz, hogy lehetővé tegye az említett utókezeléseket. Az elérhető nagyobb sűrűség következtében például a röntgenkép-erősítőcsövek bemeneti ernyőit most elegendő ,kb. 250 jtm vastagságú konverziós réteggel ellátni. A gőzfázisból való lecsapatás azonban viszonylag költséges eljárás, amely igen érzéken; arra, hogy milyen atmoszférában hajtják végre. Továbbá sok konverziós anyag is van, amely nem alkalmas a gőzfázisból való leválasztásra, például a hőokozta elbomlás miatt. A találmány célja egy olyan eljárást kidolgozni a konverziós ernyők gyártására, amely viszonylag nagy rétegvastagság esetén is gyorsan és olcsón végezhető anélkül, hogy a minőség rovására menne, és amely mind a hordozó mind a konverziós anyag kiválasztása tekintetében nagyfokú szabadságot biztosít. A kitűzött célt a találmány szerinti eljárás során úgy érhetjük el, hogy a konverziós anyagot poralakban egy olvasztótéren keresztülvezetett gázáramba tápláljuk be, amelyben a por megolvad, és a konverziós anyag olvadáspontjánál alacsonyabb hőmérsékletű hordozóra csapódik. A találmány szerinti eljárás segítségével rövid idő alatt különböző vastagságú, de egyaránt jó minőségű rétegeket választhatunk le, ha a porszemcsék nagyságát, az áramlási sebességet, az olvasztó tér hőmérsékletét és térfogatát az adott feladatnak megfelelően optimalizáljuk. A réteg szemcséinek a hordozóhoz és egymáshoz való tapadása olyan tökéletes, hogy a réteget további mechanikai műveleteknek, például köszörülésnek, csiszolásnak vagy marásnak vethetjük alá. A részecskék egymáshoz való kölcsönös tapadása következtében a hordozót akár el is távolíthatjuk, úgyhogy ezáltal a konverziós anyagból egy öntartó réteget alakíthatunk ki. Az olvasztótérben célszerűen plazmakisülést alkalmazunk. Ezen a módon például 10 000 °C hőmérsékletet is 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
