DE3875323T2

DE3875323T2 - Photolumineszentes material fuer radiographie.

Info

Publication number: DE3875323T2
Application number: DE8888119481T
Authority: DE
Inventors: Joseph Lindmayer
Original assignee: Quantex Corp
Current assignee: Institute for Radiological Image Sciences Inc
Priority date: 1987-12-01
Filing date: 1988-11-23
Publication date: 1993-03-11
Anticipated expiration: 2008-11-24
Also published as: JP2617785B2; EP0318813B1; US4855603A; DE3875323D1; EP0318813A1; ATE81524T1; JPH02692A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Elektronen einfangende Materialien, die in der Lage sind, Energie von Strahlungen zu speichern, wenn sie diesen ausgesetzt sind, und die gespeicherte Energie in Form von Lumineszenz freizugeben, wenn sie dadurch zur Auslösung gebracht werden, daß sie einer Infrarot- Anregung ausgesetzt werden, sowie ein Verfahren zur Herstellung und Verwendung eines derartigen Materials.

Beschreibung des Standes der Technik

Bis vor kurzer Zeit beruhte die Herstellung von Röntgenstrahlaufnahmen vollständig auf der Photochemie. Bilder von verschiedenen Teilen des Körpers wurden dadurch gewonnen, daß ein photographischer Film belichtet und dann in üblicher Weise entwickelt wurde. Die Schwierigkeit bestand immer darin, daß die Silberhalogenide, die bei der Filmchemie verwendet wurden, für Röntgenstrahlung nicht besonders empfindlich sind. Daher wurde der Patient einem Strahlungspegel ausgesetzt, der ausschließlich durch den Pegel bestimmt war, der erforderlich war, um den Film in geeigneter Weise zu belichten. Der Strahlungspegel wurde schließlich durch die Einführung von Fluoreszenzverstärkerschirmen verringert, die dazu beitrugen, die Röntgenbestrahlung des Patienten zu verringern.
Weil wesentliche Fortschritte bei der elektronischen Datenverarbeitung erzielt wurden, wurde es möglich, Bilder herzustellen, die keine Naßchemie mehr umfassen. Die digitale Verarbeitung bietet viele Vorteile, wie zum Beispiel eine hohe Auflösung, eine möglicherweise größere Empfindlichkeit, Wiederverwendbarkeit und eine einfache Speicherung. Die Empfindlichkeit, die durch den Festkörper-Zielfilm bestimmt ist, ist der Schlüssel zu einer verringerten Dosierung.
In neuerer Zeit begann Fuji unter Anwendung der Technologie, die von Kotera in den US-Patenten 4 239 968 und 4 261 854 beschrieben ist, mit der Verwendung eines photostimulierbaren Phosphors oder eines Leuchtstoffes, der im Inneren einer Röntgenstrahlkassette angeordnet ist. Nach der Belichtung des Phosphors wird das Bild in einer 'Dunkelkammer' mit Hilfe einer Laserabtasteinrichtung gelesen. Das Bild erscheint in Form einer Lichtemission, die dann gemessen und digital gespeichert werden kann, oder es kann als Hartkopie ausgedruckt werden. Durch die Manipulation der digitalen Datenbasis können Kontrast und andere Merkmale des Bildes in üblicher Weise geändert werden.
Gasiot et al beschreiben im US-Patent 4 517 436 eine Echtzeit- Strahlungsabbildungsvorrichtung bzw. ein Verfahren hierzu. Die Echtzeit-Vorrichtung nach Gasiot erfordert eine sehr schnelle Freigabe der gespeicherten Luminenzenergie. Gasiot et al schlugen Phosphore oder Leuchtstoffe wie zum Beispiel Calzium, Strontium, Magnesium und Bariumsulfide dotiert mit Europium- und Samarium-Verbindungen zur Erzielung einer schnellen Freigabe des Lichtes vor. Bariumsulfid dotiert mit Cer und Samarium wurden von Gasiot et al als brauchbar befunden, und zwar ebenso wie Barium-Fluorchlorid.
Die Belastung des Menschen durch Röntgenstrahlen kann durch die Verwendung dieser Techniken etwas verringert werden. Eine tatsächlich bedeutsame Verringerung der Bestrahlungspegel des Menschen wurde jedoch nicht erzielt, weil ausreichend empfindliche Phosphore mit einer intensiven Lichtausgangsleistung nicht zur Verfügung standen.
Die spezielle benötigte Art eines Phosphors oder Leuchtstoffes gehört zu einer einzigartigen Familie von Elektronen einfangenden optischen Materialien. Um diese Familie von Materialien oder Stoffen zu definieren, ist es zweckmäßig, deren Geschichte zu betrachten, insbesondere weil in vielen Fällen hinsichtlich der Terminologie eine gewisse Verwirrung besteht. Es ist wesentlich, mit dem Ausdruck Liminenz zu beginnen, der Fähigkeit bestimmter Feststoffe, Licht unter unterschiedlichen Bedingungen auszusenden.
Die Lumineszenz ist eine lange bekannte Naturerscheinung, die sehr weit in der Geschichte zurückreicht. Aufgezeichnete Beobachtungen reichen in das letzte Jahrhundert zurück. Seeback und Becguerel beobachteten momentan sichtbares Nachglühen in bestimmten Materialien. Im Jahr 1889 beobachteten Klatt und Lenard ebenfalls bestimmte Effekte mit Infrarot. Während dieser Zeitperiode treten Worte wie 'Phosphor' und 'Lumineszenz' auf. Im Jahr 1904 unterschied Dahms zwischen 'Anregung' oder 'Stimulation' und 'Auslöschung', was das Hervorrufen oder Stoppen eines Nachglühens bedeutet. Ein größerer Teil der späteren Arbeiten steht mit Lenard in Verbindung, der im Jahr 1905 den Nobelpreis in Physik für Kathodenstrahlemissionen erhielt. Er untersuchte unterschiedliche Phosphore zumindestens bis 1918. Spätere Arbeiten können von Urbach in den Jahren 1926 bis 1934 gefunden werden. Diese führen Wissenschaftler beobachteten grundlegend sehr kleine Lumineszenzeffekte.
Im Jahr 1941 wurde von dem National Defense Kommitee ein Programm für die Entwicklung von lichtemitierenden Phosphoren eingeleitet. Die Arbeiten begannen an der University of Rochester, und andere Laboratorien wurden beteiligt, doch endeten die Projekte mit dem Ende des zweiten Weltkrieges. Die folgenden Technischen Schriften wurden über diese Arbeit zwischen 1946 und 1949 veröffentlicht:
B. O'Brian, 'Development of Infrared Phosphors', J. Opt. Soc. of Am., Band 36, Juli 1946, S. 369;
F. Urbach et al, 'On infrared Sensitive Phosphors' J. Opt. Soc. of Am., Band 36, Juli 1946, S. 372;
G. Fonda, 'Preparation and Characteristics of Zinc Sulfide Phosphors Sensitive to Infra-Red', J. O t. Soc. of Am., Band 36, Juli 1946, S. 382;
A.L. Smith, 'The Preparation of Strontium Selenide and its Properties as a Base Material for Phosphors Stimulated by Infra-Red', Journal of the Am. Chem. Soc. of Am., Band 69, 1947, S. 1725;
K. Butler, 'Emission Spectra of Silicate Phosphors with Manganese Activation'. Journal of the Electrochemical Society, Band 93, Nr. 5, 1948, S. 143; und
'Preparation and Characteristics of Solid Luminescent Materials', Editors: G.R. Fonda and F. Seitz. John Wiley & Sons, Inc. New York, 1948.
Diese Schriften erzählen eine frühe Geschichte der untersuchten Materialien. Während die Jahrzehnte vergingen, wurden diese Effekte von den meisten Physikern vergessen. Lediglich Arbeiten im Bereich von Kathodenstrahllumineszenz für Bildschirme von Kathodenstrahlröhren und Leuchtstofflamten wurden mit gewisser Zielstrebigkeit fortgesetzt.
Das Gebiet der Lumineszenz ist entsprechend breit und bezieht sich auf die Fähigkeit bestimmter Substanzen oder Materialien, Licht zu emittieren, wenn sie durch eine äußere Energiequelle angeregt werden. Wenn die Anregungsenergiequelle Licht ist, so ist der richtige Ausdruck Photolumineszenz.
Die am stärksten interessierende Klasse von Materialien sind diejenigen, die bei Anregung durch Strahlung Elektronen in 'Einfangstellen' oder 'Haftstellen' für eine unterschiedliche Zeitdauer speichern können, wie dies von J.L. Summerd&ijlig;k und A. Bril ind 'Visible Luminescence . . . Under I R Excitation', International Conference of Luminescence, Leningrad, August 1972, Seite 86 beschrieben ist. Im Fall von tiefen Eingangstellen können eingefangene Elektronen zu einer späteren Zeit durch Photonen freigesetzt werden, die eine Energie ähnlich der Tiefe der Einfangstellen aufweisen. Eine thermische Entladung ist im Fall von tiefen Einfangstellen vernachlässigbar.
Unter diesen Umständen erscheint es möglich, daß eine einer Anregungsstrahlung entsprechende Information für eine spätere Verwendung gespeichert werden kann. Die Information kann in Form einer sichtbaren Lichtemission bei Aktivierung durch Infrarot rekonstruiert werden. Diese Materialien werden nunmehr als Elektronen einfangende optische Materialen bezeichnet.
Die Grundlagen von Elektronen einfangendem Material sind wie folgt: Ein Grundkristall ist eine einen großen Bandabstand aufweisende halbleitende (II-VI) Verbindung, die normalerweise ohne irgendeinen speziellen Wert ist. Diese Kristalle können jedoch stark mit Verunreinigungen dotiert werden, um neue Energiepegel und -Bänder zu erzeugen. Verunreinigungen von der Lanthaniden-(seltene Erden-) Reihe sind einige der Elemente, die in dem Gitter aufgenommen werden können, um ein 'Verbindungs-' Band und einen Einfangpegel zu schaffen. Das neue Verbindungsband ergibt ein Energieband, in dem die nicht eingefangenen Elektronen in Wechselwirkung miteinander treten können. Der Einfangpegel bei noch niedrigeren Energien stellt nicht in Verbindung tretende Plätze dar.
Materialien, die eine latente Lumineszenz-Aktivität aufweisen, schließen in vielen Fällen eine oder mehrere Plätze ein, an denen Elektronen in einem angeregten Zustand eingefangen werden können. Bei Zuführen geeigneter Wellenlängen einer Anregungsstrahlung, wie zum Beispiel sichtbarem Licht oder Röntgenstrahlen, werden solche Plätze oder Stellen mit Elektronen gefüllt. Die Elektronen werden auf einen derartigen angeregten Zustand über das Verbindungsband angehoben, von dem aus Übergänge, wie zum Beispiel Absorbtion und Rekombination erfolgen können. Bei Beseitigung der Anregungsstrahlung können die Elektronen in einem Energiepegel eingefangen werden, der höher als ihr ursprünglicher Grundzustand ist, oder sie können in ihren ursprünglichen Zustand zurückfallen. Die Anzahl von Elektronen, die eingefangen werden, hängt sehr stark von der Zusammensetzung des photolumineszenten Materials und der darin verwendeten Dotierungsmittel ab.
Wenn der Einfangpegel ausreichend weit unter dem Pegel des Verbindungsbandes liegt, so werden die Elektronen in diesen voneinander getrennt, und sie bleiben für eine lange Zeitperiode eingefangen und werden nicht durch normale Umgebungstemperaturen beeinflußt. Wenn die Tiefe des Einfangpegels ausreichend ist, so bleiben die Elektronen tatsächlich fast unbegrenzt eingefangen, sofern sie nicht durch spezielle Lichtenergien oder durch eine thermische Energie aktiviert werden, die wesentlich höher als die Raumtemperatur ist.
Die Elektronen bleiben eingefangen, bis Licht oder eine andere Strahlung zugeführt wird, um eine ausreichende Energie zu liefern, um die Elektronen wieder auf den Pegel des Verbindungsbandes anzuheben, in dem ein Übergang in Form einer Rekombination erfolgen kann, was es den Elektronen ermöglicht, von den Einfangstellen zu entweichen und Photonen von sichtbarem Licht abzugeben. Das Material muß derart sein, daß die thermische Energie bei Raumtemperatur nicht ausreicht, um es einem wesentlichen Teil der eingefangenen Elektronen zu ermöglichen, von ihren Einfangstellen zu entweichen. Wie der Begriff hier verwendet wird, soll 'optische Energie' sichtbares Licht, Infrarotlicht, Ultraviolettlicht, Röntgenstrahlen, Gammastrahlung, Beta- und Alphateilchen einschließen, sofern dies nicht anders angegeben ist, während unter einem 'photolumineszenten Material' ein Material verstanden wird, das die vorstehenden Eigenschaften aufweist.
Obwohl verschiedene photolumineszente Materialien bereits bekannt sind, ließen ihre Eigenschaften in vielen Fällen zu wünschen übrig. Beispielsweise wurden photolumineszente Materialien zur Erkennung von Infrarotstrahlen dadurch verwendet, daß sie ein sichtbares Licht abgeben, wenn das Material in einen Infrarotstrahl gebracht wird, doch sind derartige bekannte photolumineszente Materialien nicht empfindlich genug und senden relativ niedrige Lichtpegel aus. In der gleichen Weise erforderten Phosphore, wie sie bei der Herstellung von Röntgenaufnahmen verwendet wurden, derartig hohe Pegel einer Röntgenstrahlung, daß der größte Teil der erwarteten Vorteile einer verringerten Bestrahlung von Menschen nicht erreicht wurden.
Das Verhältnis der Eingangsenergie zur Lichtausgangsenergie in derartigen Materialien ist in vielen Fällen sehr hoch. Dies bedeutet, daß eine große Energiemenge in das Material eingebracht werden muß, um eine mäßige optische Ausgangsenergie zu erzielen. Die von dem Anmelder durchgeführte Entwicklung von photolumineszenten Materialien, die die vorstehend erläuterten Nachteile vermeiden oder zu einem Minimum machen, eröffnet vielfältige praktische Anwendungen für derartige Materialien.
Die vorstehend genannten Patente von Kotera und Gasiot et al weisen auf zwei getrennte Vorteile ihrer Phosphormaterialien hin. Kotera behauptet, daß seine Barium-Fluorhalid-Phosphore, die bei der Röntgenstrahl-Informationsspeicherung verwendet werden, einen Empfindlichkeits-Verbesserungsfaktor von über 1000 verglichen mit Sm- und Eu-dotierten Phosphoren auf der Grundlage von SrS oder CaS haben, wie sie von Gasiot et al vorgeschlagen werden, und zwar hinsichtlich ihres Auslesegeschwindigkeitsvorteils gegenüber den Barium-Fluorhalid- Phosphoren oder Leuchtstoffen von Kotera.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Anmelder hat eine Zusammensetzung und ein Verfahren für den Ersatz von Ce für Eu nach Gasiot und die Hinzufügung anderer nützlicher Bestandteile zu SrS-Phosphoren ermittelt, die zu der gewünschten Empfindlichkeit und der wünschenswerten Auslesegeschwindigkeit führen. Diese Zusammensetzung ergibt einen äußerst wünschenswerten Phosphor oder Leuchtstoff für die Röntgenstrahl- Radiographie mit überragenden Eigenschaften.
Unabhängig von den Arbeiten von Kotera und von Gasiot et al hat der Anmelder nach speziellen neuen Phosphormaterialien für photonische Anwendungen gesucht. Während dieser Suche wurde eine spezielle Zusammensetzung ermittelt, die gegenüber nuklearer und Röntgenstrahlung äußerst empfindlich ist. Eine derartige Strahlung füllt die Elektroneneinfangstellen, die die Information unbegrenzt festhalten können. Weil die Ladungsmenge in den Einfangstellen proportional zu der empfangenen Strahlungsmenge ist, steht ein vollständiger 'Grauskalen-'Bereich der Lichtausgangsleistung für die Bildherstellung zur Verfügung. Wenn es in der Dunkelkammer durch eine Infrarotquelle abgetastet wird, erscheint ein Bild in Form eines spektralmäßig engen Emissionsbandes im Blau-Grünbereich mit einer Wellenlänge von ungefähr 495 nm. Experimente zeigen, daß die Röntgenstrahlempfindlichkeit um zwei Größenordnungen besser als bei den Phosphoren sein kann, die von Gasiot et al beschrieben wurden und daß sie ungefähr um eine Größenordnung empfindlicher sind, als die Kotera-Phosphore.
Die Einführung einer Röntgenstrahlplatte mit einem extrem empfindlichen Phosphor oder Leuchtstoff würde eine revolutionäre Auswirkung auf die Radiographie haben, insbesondere deshalb, weil dauernd Bedenken hinsichtlich der Strahlungsdosispegel geäußert werden, die ein Patient während bestimmter Untersuchungen empfängt. Eine durch Rechner verbesserte Radiographie weist wesentliche Vorteile auf, die durch einen empfindlicheren Phosphorfilm weiter vergrößert werden können. Eine durch Rechner verbesserte Radiographie ergibt eine Echtzeit-Anzeige, die die Notwendigkeit wiederholter Untersuchungen aufgrund einer ungeeigneten Röntgenstrahlbelichtung beseitigen kann. Empfindliche Phosphore ermöglichen Anwendungen mit niedriger Dosis, unter Einschluß von Mammographie und Pädiatrie, und es sind weiterhin tragbare Geräte möglich, weil nur eine kleine Röntgenstrahlquelle benötigt wird. Die Speicherung von Information und ihr Abruf kann durch Speichern der digitalen Daten wesentlich vereinfacht und wirtschaftlicher gemacht werden. Durch die dauernde Wiederbenutzung des Phosphors können die Kosten zur Herstellung eines Röntgenstrahlbildes verringert werden.
Der neue durch Infrarot stimulierbare Phosphor-'Film' kann dadurch gebildet werden, daß ein feines Pulver zu einer Bahn oder einem Blatt ausgewalzt wird. Die verwendeten Kristallite werden von Elementen in den Spalten II-IV des Periodensystems der Elemente gebildet, die mit speziellen Verunreinigungen dotiert sind. Der Anmelder hat SrS verwendet, das mit elementarem Sm und Verbindungen von Ce dotiert ist. Die Cerverbindung bildet ein neues Band aus, und das Sm ergibt Zustände von unbebegrenztem Festhalten angeregter Elektronen in einem höheren Energiezustand. Weitere Verbesserungen wurden durch die Einführung von CsI beobachtet. Bei Belichtung mit Infrarot tritt eine Emission um eine Wellenlänge von 495 nm herum auf, was ein blau-grünes Licht ergibt, wenn die Elektronen zu ihrem Grundzustand zurückkehren. Die neu entwickelten Materialien können Licht emittieren, das um mehr als eine Größenordnung heller ist, als dies bei bisher bekannten Materialien bekannt ist.
Wenn ein abtastender Infrarot-Laser verwendet wird, der von einem einfachen Festkörpertyp sein kann, so können die Einfangstellen 'sofort' oder zumindestens innerhalb von Nanosekunden geleert werden. Dies führt zu einem hellen Auslesen der Information Punkt für Punkt. Bei Kopplung mit einem Meßfühler, wie zum Beispiel einem Photovervielfacher, ist die Empfindlichkeit des Materials hoch. Eine einfache visuelle Beobachtung zeigt, daß das Röntgenstrahlbild bei einem geringen Bruchteil der normalen Bestrahlungspegel sichtbar ist. Eine empfindliche Abtastvorrichtung kann die Möglichkeit einer Verringerung der Röntgenstrahlbelastung des Menschen um zwei Größenordnungen sicherstellen.
Der Anmelder stellte das unerwartete Ergebnis fest, daß wenn ein Elektronen einfangendes Material eine Cerverbindung enthält, die hochenergetische Strahlungsempfindlichkeit für die Herstellung von Bildern extrem hoch ist. Der Anmelder stellte weiterhin fest, daß die Hinzufügung von CsI die Empfindlichkeit des Lichtausgangssignals stark vergrößert.
Experimente zeigen, daß zu den Elektronen einfangenden Materialien hinzugefügtes Barium lediglich mäßige Auswirkungen auf die Röntgenstrahlempfindlichkeit hat. Aus der Tatsache, daß Phosphore unter Verwendung anderer Dotierungsmittel, wie zum Beispiel Europium, gegenüber Röntgenstrahlen unempfindlich sind, folgt, daß die Empfindlichkeit sich nicht einfach aus dem Vorhandensein von schweren Elementen ergibt, sondern aus dem einzigartigen Verhalten von Cer.
Obwohl derzeit keine genaue Erklärung für das einzigartige Verhalten von Cer vorliegt, besteht eine mögliche Erklärung darin, daß die Cerverbindung eine Vielzahl von einen hohen Pegel aufweisenden Energiebändern hervorruft, die es ermöglichen, daß die Energie einer erheblich größeren Anzahl von Elektronen beim Aufprall von Röntgenstrahlphotonen ansteigt. Dieses Dotierungsmittel verbessert die Lichtausgangsleistung pro absorbiertem Röntgenstrahlphoton um Größenordnungen.
Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung neuartiger photolumineszenter Materialien, die eine Empfindlichkeit gegenüber hochenergetischer Strahlung, wie zum Beispiel Röntgenstrahlungen aufweisen, die um zumindestens eine Größenordnung besser ist.
Ein spezielleres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung von strahlungsempfindlichen photolumineszenten Materialien mit einer ausreichenden Elektroneneinfangstellentiefe und einer ausreichenden Dichte von Elektroneneinfangstellen, so daß das Material als Bildspeichermaterial brauchbar ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines photolumineszenten Materials, das ein blau-grünes Licht beim Vorgang der Rekonstruktion des Bildes abgibt, wenn es einer Infrarotstrahlung ausgesetzt wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Entwicklung eines neuen und verbesserten Verfahrens zur Herstellung von Strahlungsabbildungsmaterialien.
Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung, die im Verlauf der Beschreibung noch weiter erkennbar werden, werden mit einem eine hohe Betriebsleistung aufweisenden, Elektronen einfangenden, strahlungsempfindlichen photolumineszenten Material erreicht, das im wesentlichen aus einem Grundmaterial, einem ersten Dotierungsmittel, einem zweiten Dotierungsmittel und einem schmelzbaren Salz besteht. Genauer gesagt umfaßt das strahlungsempfindliche photolumineszente Material: ein Grundmaterial, das aus einer Gruppe der Erdalkalimetallsulfide ausgewählt ist, ein erstes Dotierungsmittel aus Samarium, ein zweites Dotierungsmittel, das aus der Gruppe von Ceroxyd, Cerfluorid, Cerchlorid und Cersulfid ausgewählt ist, und ein schmelzbares Salz, vorzugsweise Lithiumfluorid. Verbesserte Betriebseigenschaften werden durch eine abschließende Hinzufügung eines Cäsiumhalogenids erreicht.
Die Erfindung umfaßt weiterhin das vorstehend beschriebene strahlungsempfindliche photolumineszente Material bei seiner Anordnung auf einem Substrat. Wenn dies erwünscht ist,kann das Material auf das Substrat durch die Verwendung eines transparenten Bindemittels aufgebracht werden. Das Mischen des transparenten Bindemittels mit dem photolumineszenten Material beeinflußt nicht in wesentlichem Ausmaß die strahlungs-/optischen Eigenschaften des Materials. Die Bezugnahme auf 'besteht im wesentlichen aus einem Grundmaterial, einem ersten Dotierungsmittel, einem zweiten Dotierungsmittel und einem schmelzbaren Salz' in dieser Anmeldung soll so interpretiert werden, als ob sie diese Materialien allein oder in Kombination mit einem transparenten Bindemittel einschließt.
Die Erfindung umfaßt weiterhin das vorstehend beschriebene strahlungsempfindliche photolumineszente Material bei seiner Abscheidung in Dünnfilmform auf einem geeigneten Substrat, wie um Beispiel Saphir oder Aluminiumoxyd durch Elektrodenstrahlabscheidung, Zerstäubung, chemische Dampfabscheidung und dergleichen und bei Aufheizung auf mäßige Temperaturen wie zum Beispiel 500 bis 900ºC. Die auf diese Weise entwickelten Oberflächenkristalle zeigen die vorstehend beschriebenen strahlungsempfindlichen photolumineszenten Eigenschaften mit größerer Auflösung. Die Bezugnahme auf 'besteht im wesentlichen aus einem Grundmaterial, einem ersten Dotierungsmittel, einem zweiten Dotierungsmittel und einem schmelzbarem Salz' in dieser Beschreibung soll so aufgefaßt werden, als ob sie diese Materialien allein oder in Kombination oder in einer Oberflächen-Kristallform auf einem Fremdsubstrat einschließt.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung erfaßt die Schritte der Mischung eines Grundmaterials, wie zum Beispiel Strontiumsulfid, eines ersten Dotierungsmittels aus Samarium und eines zweiten Dotierungsmittels aus einer Cerverbindung. Nach dem Mischen erfolgt ein Erhitzen der resultierenden Mischung auf eine Temperatur, die ausreicht, um die Mischung zu schmelzen und eine Diffusion der verschiedenen Dotierungsmittel zu ermöglichen. Dieser erste Erhitzungsschritt erfolgt in einem Ofen mit einer inerten Atmosphäre und einer Temperatur oberhalb von 950ºC.
Eine weitere Verarbeitungsrichtung umfaßt die Schritte des Mahlens der resultierenden festen Substanz zu einem Pulver und die auf das Mahlen folgende Hinzufügung von Cäsiumjodid und die erneute Erhitzung des resultierenden Pulvers auf eine zweite Temperatur unterhalb der ersten Temperatur, die jedoch ausreichend hoch ist, um Kristallbaufehler in dem Pulver zu reparieren, wodurch ein Elektronen einfangendes strahlungsempfindliches Material ohne Zusammenschmelzen des Pulvers zu einer Masse erzielt wird. Der Mahlschritt ergibt ein Pulver mit Teilchengrößen, die typischerweise kleiner als 100 Mikrometer sind. Das Verfahren kann weiterhin einen Schritt der Mischung des optischen Materials mit einem transparenten Bindemittel und des Aufbringens des Materials auf ein Substrat einschließen.
Eine andere Verarbeitungsrichtung umfaßt die Schritte der Schaffung von Klumpen des ursprünglichen geschmolzenen Materials und dessen Abscheidung auf einem glatten Fremdsubstrat in der Form eines Dünnfilms, beispielsweise durch Verdampfen oder Zerstäuben und erneutes Erhitzen des resultierenden Films auf eine zweite Temperatur unterhalb der ersten Temperatur, die jedoch ausreichend hoch ist, um einen an der Oberfläche kristallisierten Film zu bilden, wodurch sich ein strahlungsempfindliches, Elektronen einfangendes Material mit einer hohen Auflösung ergibt. Die Filmdicke kann im Bereich von 2 bis 100 Mikrometern liegen.

Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehenden und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden weiter bei Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlich, in denen gleiche Zeichen in den verschiedenen Zeichnungen gleiche Teile bezeichnen und in denen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung ist, die das vereinfachte Betriebsprinzip der vorliegenden Erfindung erläutert,
Fig. 2 das Spektrum der Lichtabgabe des strahlungsempfindlichen optischen Materials zeigt, wenn dieses durch Infrarotlicht abgefragt wird,
Fig. 3 den Bereich der Infrarot-Wellenlängen für das Abfragelicht zeigt,
Fig. 4 den angenäherten Empfindlichkeitsbereich für eine eine Cerverbindung enthaltende Zusammensetzung und für eine andere Zusammensetzung zeigt, die eine Europiumverbindung enthält,
Fig. 5 einen Querschnitt eines auf einem Substrat angeordneten photolumineszenten Materials zeigt.

Ausführliche Beschreibung

Fig. 1 zeigt die Betriebsprinzipien der vorliegenden Erfindung. Das verwendete grundlegende multikristalline photolumineszente Material weist ein mit Elektronen in einem Grundzustand gefülltes Valenzband G auf. Das Material wird hochenergetischen Teilchen oder Photonen ausgesetzt, die durch ein Strahlungsbild erzeugt werden. Die Photonen bewirken eine Anregung bestimmter Elektronen in dem Valenzband G. Ein links gezeigtes Elektron befindet sich ursprünglich in einem Valenzband G und wird einer Strahlung ausgesetzt. Hierbei absorbieren die Elektronen Photonen, und sie steigen zu dem Verbindungsband E und auf höhere Bänder c auf, die durch ein Dotierungsmittel aus einer Cerververbindung geschaffen sind.
Innerhalb einer kurzen Zeit versuchen Elektronen, auf ihren Grundzustand zurückzukehren. Die Elektronen, die Einfangstelle vermeiden, senden Licht in Form von Fluoreszenz aus, während andere in dem Einfangpegel T eingefangen werden, wobei dies alles von der Zusammensetzung des Materials und von zur Verfügung stehenden Einfangplätzen oder -stellen abhängt. Elektronen in dem Einfangpegel T bleiben von anderen Elektronen isoliert und eingefangen, so daß sie das Strahlungsbild festhalten.
Das Auslesen des Strahlungsbildes wird mit Hilfe einer Infrarot- Abtasteinrichtung durchgeführt, die eine ausreichende zusätzliche äußere Energie liefert, um die Elektronen zurück auf das Verbindungsband E anzuheben, von dem aus sie sich rekombinieren und blau-grünes Licht aussenden. Wie dies auf der rechten Seite der Fig. 1 gezeigt ist, können eingefangene Elektroden durch elektromagnetische Infrarotenergie stimuliert werden, so daß diese in das Verbindungsband E zurückbewegt werden, in dem sie miteinander in Wechselwirkung treten können und zum Band G zurückfallen können, wobei sie Photonen von sichtbarem Licht abgeben und das Strahlungsbild bei diesem Vorgang rekonstruieren.
Die Materialien der vorliegenden Erfindung arbeiten nach dem in Fig. 1 gezeigten Prinzip, wodurch durch Strahlung hervorgerufene Bilder durch die Erscheinung des Einfangens der Elektronen 'gespeichert' werden können, und das Bild kann durch die Zuführung von Infrarotstrahlung freigegeben werden, wodurch die Elektronen über die Einfangstelle hinaus nach oben gedrückt werden und zum Valenzband zurückkehren können. Die Anzahl der Einfangstellen, die Tiefe der Einfangstellen, die Wahrscheinlichkeit der in dem Verbindungsband auftretenden Übergänge und das Ausmaß der Röntgenstrahlabsorbtion hängen alle von der Zusammensetzung des verwendeten Materials ab.
Wie dies weiter oben erwähnt wurde, umfaßt das strahlungsempfindliche photolumineszente Material der vorliegenden Erfindung eine Zusammensetzung aus einem Grundmaterial aus einem ersten Dotierungsmittel, einem zweiten Dotierungsmittel und einem schmelzbaren Salz.
Das Grundmaterial ist aus der Gruppe der Erdalkalimetallsulfide ausgewählt. Strontiumsulfid wird bevorzugt, weil in diesem Material ein wirkungsvolles Einfangen des Lichtes und eine Emission erreicht werden und weil es eine ausreichend hohe Z- Zahl (Atomzahl) aufweist, um einen beträchtlichen Teil der auftreffenden hocherngetischen Strahlung wie zum Beispiel Röntgenstrahlung zu absorbieren. Das erste Dotierungsmittel ist ein Samariummetall, das die Einfangstellen ergibt. Das zweite Dotierungsmittel ist aus der Gruppe von Ceroxyd, Cerfluorid, Cerchlorid und Cersulfid ausgewählt.
Es kann erwähnt werden, daß obwohl eine Europiumverbindung einen etwas besseren Lichtemissionswirkungsgrad ergibt, die Röntgenstrahlempfindlichkeit lediglich 1/1000-stel bis 1/100-stel der Empfindlichkeit ist, die mit Cer erzielt wird, so daß die Verwendung von Europium hinsichtlich der Strahlungsdosisverringerung unpraktisch ist. Dies ist in Fig. 4 dargestellt, in der die Fangstellensättigung von Cer- und Europium-dotierten Phosphoren verglichen werden.
Die Hinzufügung eines Cäsiumhalogenids zur Mischung nach der ersten Wärmebehandlung wirkt im Sinne einer Verbesserung der Lichtabgabeintensität um 25 bis 50%.

Beispiel

Ein strahlungsempfindliches photolumineszentes Material zur Abgabe von blau-grünem Licht wird aus einer Mischung hergestellt, die die folgende Zusammensetzung aufweist: Strontiumsulfid 80 Teile
Samarium 150 ppm
Cersulfid 1200 ppm
Lithiumfluorid 10 Teile
Bariumsulfat 10 Teile
Wie dies im Vorstehenden und in dieser gesamten Anmeldung verwendet wird, soll 'Teile', Teile pro Hundert' und 'ppm (Teile pro Million)' auf Gewichtsteile Bezug nehmen, sofern dies nicht anders erwähnt wird.
Die Verwendung von Bariumsulfat ist optional, weil sie lediglich eine kleine Verbesserung des Emissionswirkungsgrades ergibt. Damit kann das Bariumsulfat in Mengen von 0 bis 10 Teilen pro Hundert verwendet werden.
Die Mischung wird gemahlen und homogenisiert und dann in einem Graphit-Schmelztiegel in einem Ofen gebracht, der mit einer trockenen Stickstoffatmosphäre (abgeleitet von einer flüssigen Quelle) oder einer anderen trockenen inerten Atmosphäre gespült wird, wie zum Beispiel Argon, und der auf zwischen 950º und 1300ºC (vorzugsweise 1150ºC) für 30 Minuten bis zu einer Stunde aufgeheizt wird, so daß eine geschmolzene Masse gebildet wird. Bei längeren Heizzeiten könnte die geschmolzene Masse bei Temperaturen bis herunter zu 950ºC gebildet werden. Temperaturen von bis zu 2000ºC könnten zur Bildung einer derartigen geschmolzenen Masse in kürzerer Zeit verwendet werden. Für längere und höhere Heiztemperaturen kann die Menge des schmelzbaren Salzes verringert oder fortgelassen werden.
Nach dem Abkühlen wird die geschmolzene Masse unter Verwendung üblicher Techniken zu einem einen Pulver gemahlen, das typische Teilchengrößen von 5 bis 100 Mikrometern aufweist. Nach dem Mahlen wird ein Teil Cäsiumjodid pro 100 Gewichtsteilen der Gesamtzusammensetzung dem pulverisierten Material hinzugefügt, das dann auf ungefähr 300ºC bis 700ºC (vorzugsweise 600ºC) in einem Grapit- oder Aluminiumoxyd-Schmelztiegel in dem eine Stickstoff- oder andere inerte Atmosphäre enthaltenen Ofen erhitzt. Diese zweite Erhitzung erfolgt unterhalb der Schmelztemperatur des Materials (ungefähr 700ºC), und sie wird für ungefähr 10 bis 60 Minuten (vorzugsweise 30 Minuten) aufrecht erhalten. Dieser zweite Erhitzungsschritt führt zu einer innigen Einfügung des Cäsiumjodids, beseitigt innere Spannungen und beseitigt Schäden an den Kristalliten, die während des Mahlschrittes hervorgerufen wurden.
Die Verwendung eines Cäsiumhalogenides ist wahlweise, ergibt jedoch eine beträchtliche Verbesserung des Emissionswirkungsgrades.
Nach dem zweiten Erhitzen wird das Material gekühlt und das pulverisierte Material wird mit einem geeigneten Bindemittel oder Trägermittel, wie zum Beispiel Acryl, Polyäthylen oder einem anderen organischen Polymermaterial gemischt. Nach der Mischung des Materials mit einem Bindemittel wird es als eine Beschichtung auf ein Substrat aufgebracht.
Für Röntgenstrahlen liegt die Dicke der Beschichtung des strahlungsempfindlichen photolumineszenten Materials auf dem Substrat vorzugsweise zwischen 100 Mikrometern und 500 Mikrometern. In Abhängigkeit von dem Gebrauch, der von dem Material gemacht wird, kann das Substrat aus klarem Kunststoff, aus Aluminiumoxyd, Glas, Papier, oder fast irgendeiner beliebigen anderen festen Substanz sein.
Eine spezielle Erwähnung sollte das Aufschmelzen der Teilchen auf bestimmte Substrate bei erhöhten Temperaturen finden. In dieser Hinsicht sind Aluminiumoxyd und seine kristalline Form, Saphir, besonders bedeutsam. Beispielsweise verbessert eine Verteilung der photoempfindlichen Teilchen auf einem Saphirsubstrat und die nachfolgende Erhitzung der Struktur auf ungefähr 1000ºC in einer trockenen Atmosphäre den Wirkungsgrad des optischen Materials weiter und verschmilzt die Teilchen mit derartigen Substraten ohne die Verwendung eines Bindemittels.
Wenn andererseits ein Verschmelzen mit einem Quarzsubstrat versucht wird, so werden die optischen Eigenschaften zerstört. Allgemein neigen Silizium enthaltende Substrate dazu, den Wirkungsgrad des Materials oberhalb etwa 800ºC zu vernichten.
Ein Mahlen wird für Dünnfilmanwendungen nicht verwendet. Diese können besonders brauchbar für die Feststellung von Alphateilchen, Betateilchen und niedrigenergetischen Röntgenstrahlen sein, deren Eindringtiefe kleiner als die von hochenergetischen Röntgenstrahlen ist. Hier wird das ursprüngliche geschmolzene Material in Brocken als Quelle für eine Abscheidung verwendet, beispielsweise durch Verdampfen oder durch Zerstäuben auf einem Saphirsubstrat, das erhitzt werden kann oder auf das ein Oberflächenkristallisationsschritt bei 500ºC bis 800ºC folgt, um einen Film mit einer Dicke von 0,5 Mikrometern oder mehr zu bilden.
Das Dotierungsmittel Cersulfid in der vorstehenden Mischung wird zur Ausbildung des Verbindungsbandes E und der oberen Bänder C verwendet. Samarium wird zur Ausbildung des Elektroneneinfangpegels T verwendet. Es werden vorzugsweise 150 Teile pro Million von Samarium verwendet, doch könnte der Samariumanteil alternativ zwischen 50 Teilen pro Million und 500 Teilen pro Million betragen, in Abhängigkeit von der speziellen Anwendung. Beispielsweise könnte im Fall von Röntgenstrahlen, bei denen eine Langzeitspeicherung nicht erforderlich ist, die Samariumkonzentration beträchtlich vergrößert werden. Die Cerverbindungskonzentration kann zwischen 200 und 2000 Teilen pro Million liegen, wobei ein Bereich zwischen 1000 und 1500 Teilen pro Million bevorzugt wird und 1200 Teile pro Million der optimale Wert ist. Die Cäsiumverbindungskonzentration in Teilen pro Hundert kann zwischen 0,1 und 5 liegen, wobei ein Bereich von 0,5 bis 2 bevorzugt wird und ungefähr 1 optimal ist.
Die aus dem vorstehenden Verfahren resultierende Mischung ergibt eine Tiefe für Elektroneneinfangstellen von ungefähr 1,2 Elektronenvolt unterhalb des Verbindungsbandes, und sie weist ein Ausgangsspektrum auf, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, was zeigt, daß die Mittenfrequenz des Ausgangssignals eine Wellenlänge von ungefähr 495 Nanometern aufweist, was einem blau-grünen Licht entspricht.
Fig. 5 zeigt das photolumineszente Material bei Abscheidung auf einem Substrat, das ein Bauteil 10 bildet. Wie dies gezeigt ist, ist das Bauteil 10 eine Platte, die im vertikalen Schnitt gezeigt ist und ein Substrat 12 und das strahlungsempfindliche photolumineszente Material 14 aufweist, das mit einem transparenten Bindemittel auf dem Substrat aufgebracht ist. Das Substrat 12 kann Papier, Aluminiumoxyd, Kunststoff, wie zum Beispiel PVC, oder ein anderes festes Material sein. Eine derartige Platte oder Bahn kann dann beispielsweise als wiederverwendbarer Röntgenstrahl-'Film' verwendet werden, der den üblichen photographischen Film ersetzt. Das Substrat kann transparent oder lichtundurchlässig sein; bei Röntgenstrahlanwendungen können reflektierende schwarze Oberflächen erwünscht sein, die durch eine dünne Aluminiumbeschichtung erreicht werden können. Das Material 14 bildet eine ebene Oberfläche 16 aus. Eine wahlweise vorhandene transparente Beschichtung 18 kann das Material 14 und das Substrat 12 einkapseln.
Die Platte oder das Bauteil 10 nach Fig. 5 ist allgemein für die Aufzeichnung der räumlichen Verteilung von hochenergetischen Teilchen oder Photonen brauchbar. Im Betrieb kann die verpackte Platte 10 durch Aussetzen des photolumineszenten Materials 14 einer Infrarotquelle entladen werden, so daß alle Elektronen von den Fangstellen entladen werden. Wenn sie gegenüber sichtbarem Licht abgeschirmt wird (beispielsweise durch ein dünnes beschichtetes Kunststoffmaterial), so ist die Platte zur Aufzeichnung von hochenergetischen Teilchen oder Photonen ohne Störung durch Hintergrundlicht bereit. Die Feststellung der hochernergetischen Strahlung kann im Raum, um irdische Strahlungsquellen herum, in Röntgenstrahlfällen oder bei einfachen Anwendungen wie bei der Feststellung von Radon erfolgen.
Bei der Rekonstruktion der aufgezeichneten räumlichen Verteilung gibt das Material 14 ein blau-grünes Licht proportional zur ursprünglichen Strahlung ab, wenn es mit einem Infrarotstrahl beleuchtet wird. Fig. 3 zeigt das Infrarotspektrum, das zum 'Ablesen' des Phosphors verwendet werden kann. Die Infrarot'Ablese'-Quelle kann breit sein und die gesamte Platte auf einmal beleuchten, oder sie kann stark konzentriert sein, wie zum Beispiel ein Infrarot-Laserstrahl. Im ersteren Fall erscheint die in der Platte aufgezeichnete räumliche Information in ihrer Gesamtheit und sie kann auf einem photographischen Film aufgezeichnet werden. Im letzteren Fall ist eine Hochgeschwindigkeitsablesung durch eine Abtastung mit einem Detektor möglich; die blau-grüne Emission kann leicht erfaßt, in elektrische Signale umgewandelt und auf vielfältige Weise aufgezeichnet werden, beispielsweise durch eine digitale Datenspeicherung. Verschiedene Datenverarbeitungschemen sind für den Fachmann gut bekannt.
Wie dies weiter oben erwähnt wurde, könnte das Substrat für das strahlungsempfindliche photolumineszente Material Aluminiumoxyd in Form von Saphir oder Keramik sein. Wenn das Material mit einem derartigen Substrat verschmolzen wird, so können organische Bindemittel vermieden werden, was bei bestimmten Anwendungen wünschenswert ist. Es ist beispielsweise möglich, eine vollständig massive Festkörperplatte für die wiederverwendbare Röntgenstrahlabbildung zu verwenden, ohne daß man sich Sorgen um die Verschlechterung des organischen Bindemittels machen muß. Mit anderen Worten heißt dies, daß die Materialien in Pulverform (Dickfilm) und mikrokristalliner Form (Dünnfilm) verwendet werden können.
Obwohl verschiedene spezielle Einzelheiten hier beschrieben wurden, ist es verständlich, daß diese lediglich zu Erläuterungszwecken dienen. Verschiedene Modifikationen und Anpassungen sind für den Fachmann ohne weiteres erkennbar. Entsprechend sollte der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche bestimmt werden.

Claims

1. Elektronen einfangendes, strahlungsempfindliches photolumineszentes Material, das Energie von Strahlungen speichert, wenn es denselben ausgesetzt ist und die gespeicherte Energie in Form von Lumineszenz freigibt, wenn es durch ein Aussetzen einer Infrarot-Anregung zur Auslösung gebracht wird, gekennzeichnet durch ein Grundmaterial, das aus der Gruppe der Erdalkalimetallsulfide ausgewählt ist;

ein erstes Dotierungsmittel aus Samarium, und

ein zweites Dotierungsmittel, das aus der Gruppe Ceroxyd, Cerfluorid, Cerchlorid und Cerusulfid ausgewählt ist.

2. Photolumineszentes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin ein schmelzbares Salz enthält.

3. Photolumineszentes Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzbare Salz Lithiumfluorid ist.

4. Photolumineszentes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmaterial Strontiumsulfid enthält.

5. Photolumineszentes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 50 und 500 pro Million Gewichtsanteile Samarium vorhanden sind.

6. Photolumineszentes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Dotierungsmittel Cersulfid enthält, wobei zwischen 1000 und 1500 pro Million Gewichtsanteile Cersulfid vorhanden ist.

7. Photolumineszentes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin Bariumsulfat in einer Menge von bis zum 10 pro 100 Gewichtsteile enthält.

8. Photolumineszentes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin ein Cäsiumhalogenid enthält.

9. Photolumineszentes Material nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Cäsiumhalogenid Cäsiumjodid ist.

10. Photolumineszentes Material nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 0,5 und 2 pro Hundert Cäsiumjodid vorhanden ist.

11. Photolumineszentes Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich folgendes enthält:

ein schmelzbares Salz;

Bariumsulfat; und

ein Cäsiumhalogenid.

12. Verfahren zur Herstellung eines strahlungsempfindlichen, photolumineszenten Materials, das Energie von Strahlungen speichert, wenn es denselben ausgesetzt wird und die gespeicherte Energie in Form von Lumineszenz freigibt, wenn es durch ein Aussetzen einer Infrarot-Anregung zur Auslösung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß

ein Grundmaterial, das aus der Gruppe Erdalkalimetallsulfide ausgewählt ist, ein erstes Dotierungsmittel aus Samarium und ein zweites Dotierungsmittel, das aus der Gruppe Ceroxyd, Cerfluorid, Cerchlorid und Cersulfid ausgewählt ist, miteinander vermischt werden,

das sich ergebende Gemisch bis zu einer ersten Temperatur erhitzt wird, die für ein Zusammenschmelzen des Gemisches genügend ist,

das daraus hervorgegangene zusammengeschmolzene Gemisch zu einem Pulver gemahlen wird; und

das hervorgegangene Pulver bis zu einer zweiten Temperatur wieder erhitzt wird, die tiefer als die erstgenannte Temperatur, jedoch genügend hoch ist, damit die Kristallränder des Pulvers wieder hergestellt werden, um ein Elektronen einfangendes, strahlungsempfindliches optischen Material zu bilden, ohne daß das Pulver zu einer Masse zusammengeschmolzen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Material weiterhin mit einem lichtdurchlässigen Bindemittel vermischt wird, und daß das Gemisch auf ein Substrat aufgebracht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin das optische Material auf ein Substrat aus Aluminiumoxyd aufgebracht wird; und daß das Substrat in einer trockenen, inerten Umgebung auf etwa 1000ºC erhitzt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin nach dem Mahlen und vor dem Wiedererhitzen ein Cäsiumhalogenid zugegeben wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Cäsiumhalogenid Cäsiumjodid ist.

17. Verfahren zum Erzeugung eines strahlenempfindlichen, photolumineszenten Materials auf einem Substrat aus Saphir, wobei das strahlungsempfindliche photolumineszente Material ein Elektronen einfangender Phosphor ist, welcher Energie von Strahlungen speichert, wenn er denselben ausgesetzt ist und die gespeicherte Energie in Form von Lumineszenz freigibt, wenn er durch ein Aussetzen einer Infrarot-Anregung zur Auslösung gebracht wird, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

Mischen eines Grundmaterials, das aus der Gruppe Erdalkalimetalsulfide ausgewählt ist, eines schmelzbaren Salzes, wobei bis zu 10 Gewichtsteile pro Hundert schmelzbares Salz vorhanden sind, eines ersten Dotierungsmittels aus Samarium, und eines zweiten Dotierungsmittels, das aus der Gruppe Ceroxyd, Cerfluorid, Cerchlorid und Cersulfid ausgewählt ist;

Erhitzen des sich ergebenden Gemisches bis zu einer ersten Temperatur, die ausreicht, um das Gemisch in eine kristalline Form zusammenzuschmelzen;

Abscheiden des Materials auf einem Substrat, wobei ein physikalisches Abscheiden wie Aufdampfen oder Aufstäuben angewendet wird; und

Erhitzen des abgeschiedenen Materials, um eine Kristallisation auf der Substratoberfläche zu bewirken.

18. Vorrichtung zum Aufspüren von Strahlungen mit:

einem Substrat und

einem auf dem Substrat abgeschiedenen, mit Samarium und Cer dotierten Strontiumsulfidphosphor, der ein photolumineszentes, Elektronen einfangendes Material ist, welches Energie von Strahlungen speichert, wenn es denselben ausgesetzt ist und die gespeicherte Energie in Form von Lumineszenz freigibt, wenn es durch ein Aussetzen einer Infrarot-Anregung zur Auslösung gebracht wird.

19. Vorrichtung zum Aufspüren von Strahlungen nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Phosphor zusätzlich Cäsiumjodid enthält.