DE3909450A1 - Verfahren zur herstellung von leuchtschirmen, verstaerkungs- oder speicherfolien fuer die roentgendiagnostik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Leuchtschirmen, Verstärkungs- oder Speicherfolien für die Röntgendiagnostik gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Es ist bekannt, daß bei der Umwandlung von Röntgenstrahlen in sichtbares Licht in einem Leuchtschirm oder einer Ver­ stärkungsfolie ein Kompromiß zwischen der mit steigender Schichtdicke des Leuchtstoffs größer werdenden Lichtausbeute und der durch Lichtstreuung im Leuchtstoff abnehmenden Ortsauflösung geschlossen werden muß. Beim Einsatz von Ver­ stärkerfolien, die auf beiden Seiten des Röntgenfilms als Vorder- bzw. Rückfolie angebracht werden, hat dies dazu ge­ führt, daß je nach medizinisch-diagnostischer Spezifikation bestimmte Typen von Verstärkerfolien vorliegen, die in ver­ schiedene Empfindlichkeitsklassen eingeteilt sind. Folien der höchsten Empfindlichkeitsklasse, die hochverstärkenden Folien, erfordern eine geringe Röntgendosis, sie besitzen allerdings eine relativ schlechte Auflösung. Feinzeichnende Folien, die sich durch eine besonders gute Auflösung auszeichnen, erfordern dagegen einen relativ hohen Dosisbedarf in der diagnostischen Röntgen-Aufnahmetechnik.

Eine ähnliche Situation liegt vor, wenn das erzeugte Licht nicht zur Schwärzung eines Films verwendet, sondern in einem elektronischen Bildverstärker oder einer elektronischen Kamera weiterverarbeitet wird.

Bei der Verwendung von Speicherfolien, die mit einem fein gebündelten Laserstrahl ausgelesen werden, spielt zwar die Streuung des ausgelesenen Lichtes im Leuchtstoff im allge­ meinen keine Rolle, da es von einem genügend breiten Licht­ leiter auf den Photomultiplier weitergeleitet werden kann. Die Auflösung wird jedoch mit steigender Schichtdickte des Speicherleuchtstoffs durch die Streuung des für die Auflösung maßgeblichen Laser-Lichtbündels vermindert, so daß sich eine ähnliche Situation wie beim Leuchtschirm oder bei der Verstärkerfolie ergibt.

Einige Lösungsvorschläge für das aufgezeigte Problem sehen z. B. vor, daß der Leuchtstoff in Form von Säulen (Krestel, Bildgebende Systeme für die medizinische Diagnostik; Siemens AG (1980), Seite 235) oder anderen voneinander isolierten Strukturen ( EP-OS 01 75 578 A2) auf einen Träger aufgebracht wird, wobei durch die räumliche Unterteilung des Leuchtstoffes die Ausbreitung von Streulicht verhindert oder zumindest vermindert werden soll.

Es wurde auch mehrfach vorgeschlagen, den Nachteil geringer Auflösung bei großer Schichtdicke des Leuchtstoffs dadurch zu beheben, daß der Leuchtstoff in einem wabenartigen Raster mit möglichst kleinen Abmessungen eingeschlossen wird, dessen lichtundurchlässige bzw. lichtreflektierende Wände eine laterale Ausbreitung des Lichts bzw. des Laserstrahls und damit eine Verminderung des Auflösungsvermögens verhindern (EP-OS 01 26 564 A2).

Geht man davon aus, daß zur weitgehenden Ausnutzung des einfallenden Röntgenlichtes Schichtdicken h des Leuchtstoffs von 500 bis 1000 µm anzustreben sind und daß zur Vermeidung von Bildstörungen die Stärke x der den Leuchtstoff unterteilten Wände oder Spalte 10 µm im allgemeinen nicht überschreiten sollte, ergeben sich als anzustrebende Aspektverhältnisse h/x der Wände Werte in der Größenordnung von 50-100. Die relativ dünnen Wände sollten dabei möglichst parallel zur einfallenden Röntgenstrahlung ausgerichtet sein. Diese Forderungen lassen sich mit den bisher bekanntgewordenen Lösungsvorschlägen und mit erträglichem Aufwand nicht oder zumindest nicht gleichzeitig erfüllen. Daher haben in wabenartige Raster eingeschlossene Leuchtstoffe in der Praxis kaum Eingang gefunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Leuchtschirmen, von Verstärkungs- oder Speicherfolien für die Röntgendiagnose vorzuschlagen, bei der die oben genannten Forderungen gleichzeitig erfüllt werden. Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Kennzeichen von Anspruch 1 enthaltenen Maßnahmen vorgeschlagen. Die hierauf bezogenen Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es dabei nicht nur möglich, die bisher ge­ stellten Forderungen an die Kammerung der Leuchtstoffe zu erfüllen, sondern die für die Kammerung der Leuchtstoffe vorgesehenen Mikrostrukturen können sogar noch wesentlich verkleinert werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren lassen sich Leuchtschirme, Verstärkungs- oder Speicherfolien herstellen, bei denen die Zwischenwände, die die wabenförmigen, mit Leuchtstoff gefüllten Kammern bilden, aus Metall bestehen so daß diese eine hohe mechanische Stabilität, lange Lebensdauer und hohe Beständigkeit gegen Röntgenstrahlung besitzen.

Die Herstellung wird im folgenden anhand der Zeichnungen 1 bis 7 beispielhaft erläutert.

Als Ausgangsmaterial dient gemäß Fig. 1 eine 0,3 mm starke Platte 1 aus Polymethylmethacrylat (PMMA), die festhaftend auf einer Metallplatte 2 aufgebracht ist. Die PMMA-Platte 1 wird gemäß Fig. 1 über eine Röntgenmaske 3 mit extrem paralleler Synchrotronstrahlung 4 bestrahlt. Die Röntgenmaske besteht aus einem die Röntgenstrahlung nur schwach absorbierenden Träger 5 und einem die Röntgenstrahlung stark absorbierenden Absorber 6. In dem nicht von dem Absorber abgeschatteten Bereichen 7 wird das PMMA strahlenchemisch verändert und durch eine Entwicklerlösung entfernt, so daß nur noch die PMMA-Säulen 8 auf der Metallplatte 2 stehen bleiben. Durch galvanische Ab­ scheidung von Nickel auf der als Elektrode dienenden Metall­ platte 2 wird die metallische Mikrostruktur hergestellt und sodann das restliche PMMA entfernt.

Die metallische Mikrostruktur (Fig. 3) besitzt Zwischenwände 9, die 5 µm schmal sind und eine Höhe von 300 µm aufweisen, während die voneinander isolierten Hohlräume 10 einen Durchmesser von 30 µm haben.

Nach Lösen der metallischen Mikrostruktur 9 (Fig. 3) von der Metallplatte 2 werden die wabenartigen Hohlräume 10 mit Leuchtstoff 11 gefüllt und die Struktur wird beidseitig mit einer dünnen, als Schutzhaut dienenden lichtdurchlässigen Polyimid-Folie 12 abgedeckt.

Die so hergestellten Folien mit gekammertem Leuchtstoff können als Leuchtschirme, Vorder- oder Rückverstärkungsfolien und als Speicherfolien eingesetzt werden.

Bei einem Einsatz als Rückverstärkungsfolie oder als Spei­ cherfolie ist es auch möglich, die metallischen Zwischenwände 9 fest auf der Metallplatte zu belassen und die Struktur nur einseitig mit der als Schutzschicht dienenden Polyimid-Folie abzudecken.

Durch die Verwendung der extrem parallelen Synchrotronstrahlung 4 werden Mikrostrukturen erzeugt, die überall auf der Metallplatte 2 senkrecht stehen und damit sind alle Zwi­ schenwände 9 der wabenartigen Mikrostrukturen völlig parallel.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, wird bei der Röntgendiagnose eine punktförmige Röntgenquelle 13 eingesetzt, so daß die Röntgenstrahlung 14 strahlenförmig von einem Punkt 15 ausgeht. Dies führt beim Einsatz von mit Synchrotronstrahlung hergestellten wabenförmigen Mikrostrukturen mit parallelen Wänden 9 zur Kammerung des Leuchtstoffes 11 dazu, daß die Röntgenstrahlung 14 und die Zwischenwände 9 nicht überall parallel zueinander sind und die Absorption der Röntgen­ strahlung in besagten Zwischenwänden 9 vom Ort abhängt. An den Rändern der Leuchtschirme, Verstärkungs- oder Speicherfolien wird daher die Röntgenstrahlung 14 weniger effektiv in sichtbare Strahlung 16 umgewandelt, was durch die Länge der Pfeile 16 angedeutet ist. Die Randgebiete erscheinen daher z. B. auf einem Leuchtschirm etwas dunkler bzw. auf einem hinter der Verstärkungsfolie angebrachten Negativfilm etwas heller.

Ist bei der Röntgendiagnose eine völlige gleichmäßige Um­ wandlung von Röntgenstrahlung in sichtbares Licht gefordert, so kann man - wie in Fig. 6 dargestellt - die Bestrahlung der PMMA-Platte 1 über die Röntgenmaske 3 mit der Strahlung einer Hochleistungs-Röntgenröhre 17 anstelle der Synchrotronstrahlung durchführen. Da hier die energiereiche Strahlung 18 zur Änderung der Materialeigenschaften des PMMA von einem Punkt 19 ausgeht, ergibt der Schattenwurf der Röntgenmaske 3 eine Mikrostruktur, bei der die Wände nicht parallel sondern auf diesen Punkt 19 fokussiert sind. Bei dieser Bestrahlung wird der Abstand 20 zwischen der Hochleistungs-Röntgenröhre 17 und der PMMA-Platte 1 gerade so groß gewählt wie bei der Röntgendiagnose der Abstand zwischen der mit Leuchtstoff 11 gefüllten Mikrostruktur und der Röntgenquelle 13. Nach einer analogen Prozeßfolge, wie sie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist, entsteht eine Mikrostruktur (Fig. 7), deren metallische Wände 21 genau auf den Fokussierungspunkt 15 der bei der Röntgendiagnose verwendete Röntgenquelle 13 fokussiert sind. Daher wird die Röntgenstrahlung 14 im gesamten Gebiet völlig gleichmäßig in sichtbares Licht 22 umgewandelt, in Fig. 7 durch die gleiche Länge aller Pfeile 22 angedeutet.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Leuchtschirmen, Verstärkungs- oder Speicherfolien für die Röntgendiagnostik, die aus einer wabenartigen Mikrostruktur mit Wänden und Hohlräumen bestehen, wobei die Hohlräume mit Leuchtstoff gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in eine auf einer Metallplatte (2) aufgebrachten Platte (1) aus durch energiereiche Strahlung in seinen Eigenschaften veränderbarem Material, bevorzugt Polymethylmethacrylat, durch partielles Bestrahlen mit der energiereichen Strah­ lung (4) und partielles Entfernen dieses Materials unter Ausnutzung der durch die Bestrahlung erzeugten un­ terschiedlichen Materialeigenschaften senkrecht oder schräg zur Plattenoberfläche netzförmig miteinander verbundene Zwischenräume (7) eingearbeitet werden, worauf mit der so behandelten Platte (1) als Schablone und der mit ihr in Verbindung stehenden Metallplatte (2) als Elektrode galva­ nisch die wabenartige Mikrostruktur (9) erzeugt wird, wo­ nach das restliche Material der Platte (1) entfernt und die Hohlräume (10) mit Leuchtstoff gefüllt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die wabenartige Mikrostruktur (9) von der Metallplatte (2) trennt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestrahlung der Platte (1) parallele Synchrotronstrahlung (4) verwendet wird und dadurch alle Wände (9) der wa­ benartigen Mikrostruktur parallel werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestrahlung der Platte (1) eine Röntgenröhre (17) mit punktförmigem Brennfleck (19) verwendet wird und dadurch alle Wände (21) der wabenartigen Mikrostruktur auf einen Punkt (19) fokusiert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wabenförmige Mikrostrukturprodukte mit Wänden erzeugt werden, die eine Stärke von 2 µm bis 10 µm aufweisen bei ei­ nem Durchmesser der mit Leuchtstoff gefüllten Hohlräume zwischen 15 µm und 150 µm.