专利名称：发光材料板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光材料板，其具有基底和位于其上的附加层，在所述附加层上涂覆有发光材料层，其中所述附加层以如下方式格栅化(rastem)，由此通过沟槽形成分离的突起，形成发光材料层的发光材料的发光材料针状物生成在突起(Noppe)的表面上。
背景技术：
在这种发光材料板中，发光材料可以为蓄能型发光材料(SpeicherleuchtstofT)或闪烁体(Szintillator)。常见的闪烁体包括CsI:Tl、CsI:Na、NaI:Tl或类似材料，其含有碱-卤化物，其中CsI特别适合作为闪烁体材料，这是因为其可以长成针状物形状。由此即使在确保X射线最佳吸收的较大层厚时也获得了 X射线呈现的好的位置分辨率。好的位置分辨率由所谓的 “光导作用”产生，该光导作用通过闪烁体针状物之间的空气间隔实现。将X射线和Y射线转换成光的闪烁体例如在医学成像中，在检测货物和包装体时以及在无破坏材料检测中使用。这些发光物质应当在“更硬”的X射线具有高的吸收，所述“更硬”的X射线由所谓C弧在放射学中增加的3D应用而引起。如图I所示，与常见的CsI = Tl-闪烁体的辐射质量比较，在“辐射硬度”增加时，吸收度(Absorption)从RQA3时的87%到RQA9时的44%，几乎减半。RQA表示基于添加了铝的过滤剂(来自标准IEC 61267)的辐射质量。作为对比，在图I中除了显示闪烁体CsI:Tl的吸收曲线外，还显示了另外四种闪烁体的吸收曲线，其中该测量分别在20_直径的混合辐射束条件下进行。在图I中示出的吸收曲线Al至A5和所给出的RQA-值表示Al未结构化的发光材料UFC的吸收曲线，A2结构化的发光材料UFC的吸收曲线，A3发光材料CsI: Tl (400 μ m)的吸收曲线，A4发光材料GOS的吸收曲线，和A5层厚小于A4的发光材料GOS的吸收曲线，其中UFC表示超快速陶瓷(Ultra Fast Ceramic)和GOS表示氧硫化礼。RQA3 50kV/10mmAl,RQA5 70kV/2 ImmAl,RQA7 90kV/30mmAl 和RQA9 120kV/40mmAlo闪烁体材料UFC必须是结构化的，从而减少侧面的光传播。这降低了各种辐射质量下的吸收度。尽管存在结构化，但是在UFC情况下分辨率通常为I线对/mm (Linienpaarpro mm)。相应地，CsI :T1在400 μ m时的分辨率典型为4线对/mm，并且因此是优选的。为了增加辐射硬度的情况下补偿明显降低的吸收度，在常见的CsI = Tl-闪烁体的情况下必须显著提高发光材料层的厚度。为了在RQA9的情况下实现90%的吸收度，层厚必须为约I. 8mm。此时的一个问题是，尽管在基底温度不是过高的情况下随着层厚的增加，闪烁体-针状物(发光材料针状物)的直径可以保持小于10ym，但是在发光材料层中围绕每个闪烁体-针状物不确定地形成了所需的裂纹。通过这些裂纹在闪烁体-针状物之间产生了受限的间隔，理想情况该间隔具有的间距为闪烁体发射波长的一半。在碘化铯(CsI)的情况下，该间距为约250nm至300nm。相反地，由于在冷却蒸镀基底时膨胀系数低，在发光材料层中产生了收缩裂纹。这导致了裂纹宽度在Iym以上的叠加的不规则裂纹结构，其包裹了全部的针状物芯包(Nadelpakete)，如图2中所示，其中显示了已知CsI-层在光栅电子显微镜下放大50倍的照片。此时的裂纹间距在O. 5mm至I. 5mm的尺寸级数上，并且该裂纹具有最高达约IOym的宽度。在晶界、间隔和裂纹处，已知从发光材料层比从发光材料针状物本身输出耦合(auskoppeln)更多的光。因此，聚焦光束的光晕(Lichthof),如图3中所示,显示出清楚的 光晕(Halo，即在具有“增亮”针状物边界的非直接照射环境中的较均匀的过度照射的变化(Verlauf)。该问题在增加层厚时也显著加剧，因为需要更多的能量以分离发光材料针状物。发光材料层由蓄能型发光材料构成的发光材料板例如由DE10242006A1已知。在衬底上涂覆的附加层用于平衡基底与发光材料层之间不同的热膨胀系数，并且因此由聚合物(例如聚酰亚胺或帕利灵(Parylen))构成，且具有规则的、优选η-角结构。在根据DE10242006A1的发光材料板中，由于具有规则的多角形结构，产生了“线”，沿着该线形成了裂纹并继续，而没有分离成单个的结构元件(线性裂纹扩展)。由于蓄能型发光材料的层厚的增大，加剧了叠加裂纹结构的形成。这不仅仅涉及蓄能型发光材料层如溴化铯(CsBr)，而且涉及闪烁体层如碘化铯(CsI)的情况。在图4和图5中，在例如两个不同多角形结构处的叠加裂纹结构(图4中的四方形和图5中的六角形)在由碘化铯构成的厚度为500μπι的发光材料层中已经清楚可见。附加层的结构化导致裂纹的沟渠化(Kanalisierung)，由此尽管避免了不期望的宽裂纹，但是裂纹在择优取向(Vorzugsrichtung)上清楚可见。此外，在DE68906478T2中记载了一种具有闪烁体作为发光材料的发光材料板(闪烁体板)。该闪烁体涂覆在铝基底上。该铝基底具有蜂窝形状的表面结构，其通过Eloxal-法(铝的电解氧化)实施。独立于发光材料的类型，即在蓄能型发光材料板的情况下以及在闪烁体板的情况下，出于上述原因，应当尽可能避免叠加裂纹结构的形成。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种发光材料板，其在发光材料层厚度大的情况下也具有好的成像质量(Abbildungsqualitat)。该目的根据本发明通过根据权利要求I的发光材料板得以解决。根据本发明的发光材料板的有利的实施方案分别为其他权利要求的主题。权利要求I的发光材料板包括基底和位于其上的附加层，在该附加层上涂覆有发光材料层，其中所述附加层以如下方式格栅化通过沟槽形成分离的突起，形成发光材料层的发光材料的发光材料针状物生成在突起的表面上，其中第一突起形成第一结构，第二突起形成几何上不同于第一结构的第二结构，并且所述第二结构设置在第一结构之间。本发明方案的特征在于，第一突起形成第一结构，第二突起形成第二结构，其中所述第一结构和第二结构以几何上不同的方式形成，并且所述第二结构设置在第一结构之间。由此，第一突起和第二突起分别具有比第一突起相互之间和第二突起相互之间更短的距离。该附加层使得本发明结构化可以简单的方式通过对聚合物、氧化物和金属常见的结构化方法实现。术语“形成几何上不同的结构”可以理解为所形成的结构具有例如不同的大小和/或不同的形状。这可以是第一结构内部和/或在第二结构内部的情况，而且也可以是第一结构和第二结构进行比较的情况(权利要求8和/或权利要求9)。由于第一突起和第二突起彼此直接相邻设置，所以由第一突起形成的沟槽被第二 突起“干扰”。通过本发明的方案能够可靠地防止附加层中不期望的叠加裂纹结构，并因此可靠地防止破坏成像性质，取而代之的是确保有利的裂纹围绕发光材料针状物形成。本发明的发光材料板因此在发光材料层的层厚大的情况时也具有好的成像质量。有利的是，由第一突起形成的第一结构构成格栅结构，和/或由第二突起形成的第二结构构成格栅结构(权利要求2和3)。在本发明的范围内，在突起上可以形成一个或多个分离的发光材料针状物(权利要求4)。根据发光材料板的一个有利的实施方案，附加层的厚度为约10 μ m至50 μ m(权利要求5)。所述结构的格栅尺寸优选在ΙΟμπι至ΙΟΟμπι的范围，优选在20μπι至50μπι之间(权利要求6)。根据本发明的发光材料板的一个有利的实施方案，沟槽的宽度在ΙΟμπι至50μηι的范围(权利要求7)，其中通过该沟槽各突起彼此分开。在具有上文所述缺点的附加层中可通过以下方式避免(erreichen)不期望的叠加裂纹结构的形成-第一结构至少部分具有规则的形状，第二结构至少部分具有规则的形状(权利要求10)，和/或-第一结构至少部分具有不规则的形状，第二结构至少部分具有不规则的形状(权利要求11)，和/或-第一结构至少部分具有规则的形状，第二结构至少部分具有不规则的形状(权利要求12)，和/或-第一结构至少部分具有不规则的形状，第二结构至少部分具有规则的形状(权利要求13)。由突起形成的结构和/或突起本身可以具有例如η-角的(n-eckig)结构或形状。这对第一突起和第一结构以及第二突起和第二结构都成立(权利要求14至17)。
本发明的方案可以有利地在蓄能型发光材料板(权利要求18)实现，同样可以在闪烁体板(权利要求19)实现。附加层可以例如通过PVD-法(物理气相沉积)或通过CVD-法(化学气相沉积)涂覆。此外，溶胶凝胶法和旋涂法(Spin-On-Verfahren)(离心涂料(Lack))适于制备中间层。附加层的结构化可以例如通过具有后续分解(Herausl0sen)的光刻法而生成。根据附加层的组成，借助激光或腐蚀的结构化为其他的结构化方法。
下面参考附图更详细地解释本发明的示意性实施方式，但是对本发明没有限制作用。在附图中图I显示了在不同闪烁体的情况下X射线依赖于辐射质量的吸收度， 图2显示了已知CsI: Tl-层在光栅电子显微镜下放大50倍的照片，用于显示裂纹间距，图3显不了 CsI :Τ1_层光晕的显微照片，图4显示了已知的具有四方形结构化的CsI :Τ1-层在光栅电子显微镜下放大50倍的照片，图5显示了已知的具有六角形结构化的CsI :Τ1-层在光栅电子显微镜下放大50倍的照片，图6显示了根据本发明结构化的第一实施方案的部分俯视图，图7显示了根据本发明结构化的第二实施方案的部分俯视图。
具体实施例方式在CsI = Tl-闪烁体的情况中，由于已经解释的吸收度(图I)的原因，层厚必须显著地增加。这种增加导致了叠加的不规则的裂纹结构(图2)以及明显的光晕(图3)。尽管DE10242006A1中建议的η-角结构化的附加层在η = 4和η = 6时已经抑制了不期望的宽裂纹，但是裂纹在择优取向上还是清楚可见的(图4和5)。图6显不了本发明发光材料板的基底I的第一实施方案的俯视图。该发光材料板包括基底1，在该基底I上涂覆有附加层2。该附加层2以如下方式格栅化，通过沟槽3至7形成分离的突起8，在其表面上在另一工艺步骤中蒸镀形成发光材料层的发光材料的发光材料针状物。该附加层2使得可以借助常见的结构化方法以简单的方式实现本发明提供的结构化。在所述的实施方案中，突起8各具有八角形基面。根据本发明，通过沟槽3至7分离的突起8形成了第一突起，并限定了第一结构。第二突起9，在所示实施方案中例如各具有四角形基面，形成了第二结构。根据本发明，由第一突起8形成的第一结构和由突起9形成的第二结构以几何上不同的方式形成。此外，第二结构设置在第一结构之间。由此第一突起8和第二突起9分别具有短于第一突起8彼此之间和第二突起9彼此之间的间距。为此，所述第二突起9设置在沟槽3至7中。由此，由突起8形成的沟槽3至7被第二突起9 “干扰”。
图7显示了本发明发光材料板的基底I的第二实施方案的俯视图。该基底I的结构与图6中所示基底I的结构基本一致。仅仅是第二突起9相对于根据图6的基底I而言旋转了 45°的角。由此，突起9的角靠近突起8。在图6和7以具有八角形基面的突起8和具有四角形基面的突起9 (规则设置的两个多角形)为例描述了本发明。在本发明的范围中，针对所述第一结构和所述第二结构，还可以通过以其他方式成型的第一突起8和/或以其他方式成型的第二突起9实现其他的结构。在此，所述第一突起8和所述第二突起9可以具有任意结构，并且可以规则或不规则设置。此外，第一突起8和/或第二突起9还可以设置为一个结构，其在附加层2的整个表面上变化。通过这两个实施方案说明的本发明方案可靠地防止了附加层2中的不期望的叠加裂纹结构，并且因此可靠地防止了破坏成像性质，取而代之的是确保有利的裂纹形成和发光材料针状物。因此，本发明的发光材料板即使在发光材料层的层厚大时也具有好的成
像质量。从而通过本发明的措施在附加层2的情况中注意到了“线自由度(Linienfreiheit) ”。这表明例如在规则设置的多角形结构(由第一突起8形成)之间的“干扰元素”(由第二突起9形成)阻碍了线性裂纹扩展的“途径”，并由此迫使裂纹改变方向。因此可靠地防止了在附加层2中形成叠加裂纹结构。涂覆在基底I上的附加层2中可以任意设置不同形式的多角形或不规则的结构。在本发明的范围中，术语“多角形”包括任意成型的具有边长a的η-角，其中η > 3。当n—c (即a —O)时，可以得到近圆形。在由第一突起8形成第一结构的情况下以及在由第二突起9形成第二结构的情况下，本发明还包括其他几何形状，如椭圆形或星形结构。可以此方式结构化的发光材料不仅局限于闪烁体(例如，CsI :T1，CsF, CsI :Na，NaI: Tl),还扩展到蓄能型发光材料(例如CsBr: Eu)。通过在基底I上选择合适的结构化附加层2，闪烁体层或蓄能型发光材料层可以在合适的参数(压力、基底温度)下蒸镀后进行冷却时以所需的方式不仅在第一突起8和/或第二突起9的粗结构化设置时而且在第一突起8和/或第二突起9的细结构化设置时实现。
权利要求
1.发光材料板，其具有基底(I)和位于其上的附加层(2)，在所述附加层(2)上涂覆有发光材料层，其中所述附加层(2)以如下方式格栅化，通过沟槽(3-7)生成分离的突起(8)，形成发光材料层的发光材料的发光材料针状物生成在突起(8)的表面上，其中第一突起(8)形成第一结构，第二突起(9)形成几何上不同于第一结构的第二结构，并且所述第二结构设置在第一结构之间。
2.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，所述由第一突起(8)形成的第一结构构成格栅结构。
3.根据权利要求I或2的发光材料板，其特征在于，所述由第二突起(9)形成的第二结构构成格栅结构。
4.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，在突起(8，9)上形成可预定数量的分离的发光材料针状物。
5.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，所述附加层(2)厚约10至50 ym。
6.根据权利要求I或2的发光材料板，其特征在于，所述结构的格栅尺寸在IOym至IOOiim的范围，优选在2011111至5011111之间。
7.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，所述沟槽(3-7)的宽度在IOym至50 u m的范围。
8.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，所述第一结构和第二结构具有不同的尺寸。
9.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，所述第一结构和第二结构具有不同的形状。
10.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，所述第一结构至少部分具有规则的形状，且所述第二结构至少部分具有规则的形状。
11.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，所述第一结构至少部分具有不规则的形状，且所述第二结构至少部分具有不规则的形状。
12.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，所述第一结构至少部分具有规则的形状，且所述第二结构至少部分具有不规则的形状。
13.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，所述第一结构至少部分具有不规则的形状，且所述第二结构至少部分具有规则的形状。
14.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，所述由第一突起(8)形成的第一结构具有n-角的结构。
15.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，所述由第二突起(9)形成的第二结构具有n-角的结构。
16.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，所述第一突起(8)具有n-角形状。
17.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，所述第二突起(9)具有n-角形状。
18.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，所述发光材料层由蓄能型发光材料构成。
19.根据权利要求I的发光材料板，其特征在于，所述发光材料层由闪烁体构成。
全文摘要
本发明涉及发光材料板，其具有基底(1)和位于其上的附加层(2)，在所述附加层(2)上涂覆有发光材料层，其中所述附加层(2)以如下方式格栅化，由此通过沟槽(3-7)生成分离的突起(8)，形成发光材料层的发光材料的发光材料针状物生成在突起(8)的表面上，其中第一突起(8)形成第一结构，第二突起(9)形成几何上不同于第一结构的第二结构，并且所述第二结构设置在第一结构之间。这种发光材料板即使在厚度大的发光材料层时也具有好的成像质量。
文档编号C09K11/55GK102760506SQ20121013045
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月28日 优先权日2011年4月29日
发明者K.洛瓦克, M.富克斯 申请人:西门子公司