DE69526512T2

DE69526512T2 - Strahlungsempfangssystem und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69526512T2
Application number: DE69526512T
Authority: DE
Inventors: Ze'ev Harel; Baruch Nissenbaum; Misho Schieber
Original assignee: DIRECT DIGITAL IMAGING READOUT
Current assignee: DIRECT DIGITAL IMAGING READOUT
Priority date: 1994-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 2002-11-28
Anticipated expiration: 2015-09-30
Also published as: EP0784801B1; AU699690B2; JPH10506989A; CA2200319A1; CN1167529A; AU699690C; KR100383867B1; CN1047002C; EP0784801A4; DE69526512D1; CA2200319C; EP0784801A1; AU3724795A; WO1996010194A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Strahlungserfassungssystem, das einen kontinuierlichen Film aus einem Strahlungs-erfassenden polykristallinem Material aus einem Halbleiter mit einem breiten Bandabstand enthält, und Prozesse für die Herstellung des kontinuierlichen Films zur Verwendung darin, sowie einen Bildempfänger (Bildrezeptor) für ein Abbildungssystem, das einen dünnen kontinuierlichen Film aus einem Strahlungs-erfassenden Material mit einem Halbleiter eines breiten Bandabstands umfasst.
Quecksilberjodid (HgI&sub2;), Kadmiumtellurid (CdTe), Kadmiumzink-Tellurid (CdZnTe) und Bleijodid (PbI&sub2;) Einzelkristalle sind altbekannte Röntgenstrahl- und Gammastrahlungs-Detektoren mit einem Halbleiter eines breiten Bandabstands, die bei Raumtemperatur arbeiten. Das Problem besteht darin, dass die Herstellung von Einzelkristallen hoher Qualität sehr kostenaufwendig ist; immer dann, wenn es notwendig ist, große Flächen mit Kristallen relativ kleiner Fläche abzudecken, ist es erforderlich, diese in der Form von Mosaiken anzuordnen, was wiederum die Kosten des Erfassungssystems erhöht. Die Kosten für das Kristallwachstum von Kristallen mit einem hohen Schmelzpunkt wie CdTe und CdTnTe (siehe die nachstehende Tabelle 1) als auch von Kristallen mit einem niedrigen Schmelzpunkt wie PbI&sub2; ist hoch. Deshalb sind nur Kristalle mit einer relativ kleinen Größe ( 10 mm²) und Dicke ( 100 um) hergestellt worden, was die Möglichkeit ihrer Verwendung in Mosaiken für Erfassungssysteme mit sehr großen Flächen verkleinert.
Der Stand der Technik der PbI&sub2; Einzelkristalltechnologie im Jahr 1995 ist derart, dass bis zur gegenwärtigen Zeit diese sehr kleinen Kristalle nur in Niedrigenergiedetektoren hergestellt worden sind.
Der Halbleiter mit dem niedrigsten Schmelzpunkt, HgI&sub2;, weist ein zusätzliches Problem auf HgI&sub2; Einzelkristalle werden aus der Dampfphase erzeugt und das Wachstum von großen Kristallen, aus denen 5 · 5 cm² Detektorplatten abgeschnitten werden können, können eine Dauer von ungefähr 3 Monaten für den Wachstumsprozess erfordern. Zusätzlich bringt der Säge- und Poliervorgang einen Materialverlust von 60% mit sich.
Sämtliche voranstehend erwähnten Faktoren tragen zu den hohen Kosten dieser Kristalle und der Detektoren, die daraus hergestellt werden, bei.
Die US 3754965 offenbart eine elektrophotographische Kamera, in der ein Photonenbild aufgezeichnet werden kann, wenn es durch ein optisch transparentes Substrat und eine transparente Elektrode auf die hintere Oberfläche einer photoleitenden Schicht fokussiert wird. Die Ladungshaltungsoberfläche eines elektrographischen Aufzeichnungspapiers ist angrenzend zu der photoleitenden Schicht angeordnet und die leitende Stützschicht des Papiers ist mit einer Elektrode zum Aufprägen eines Ladungstransferpotentials quer zur Photoleiterschicht und der Ladungshaltungsschicht des Papiers verbunden. Die Photoleitungsschicht umfasst eine im wesentlichen kontinuierliche Schicht aus einer ineinandergreifenden Matrix von Kristallen aus einem aktiven Photoleitungsmaterial, welches mit einem Bleiabdichtungsglas beschichtet und zusammengebunden ist, welche in die Zwischenräume der ineinandergreifenden Kristallmatrix angeordnet ist. Die Photoleitungsschicht wird durch Erwärmung einer Ablagerung mit Partikeln des Bleiabdichtungsglases zusammen mit Partikeln eines voraktivierten Photoleitungsmaterials bei Anwesenheit eines Mehrfach-Lösungsmittels und einem Anteil von einem oder mehreren Aktivatoren hergestellt. Die Photoleitungsmaterialien sind vorzugsweise Sulfide, Selenide, Telluride und Sulfoselinide aus Zink oder Kadmium.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung von großen strukturierten Platten mit irgendeiner gewünschten Größe und Dicke, die aus verschiedenen polykristallinen Halbleitern hergestellt sind, wie nachstehend beschrieben und beispielhaft weiterdargestellt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht auch die Herstellung von polykristallinen kontinuierlichen Filmen für Strahlungserfassungsoberflächen. Der Ausdruck "kontinuierlicher Film", so wie er hier verwendet wird, ist dafür vorgesehen, um anzuzeigen, dass keine Kurzschlüsse zwischen oberen und unteren Elektroden möglich sind.
Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein Strahlungserfassungssystem zum Erfassen von einer Röntgenstrahl- und Gammastrahl-Strahlung bereit, umfassend einen kontinuierlichen Film, der im wesentlichen besteht aus: einem Strahlungs-erfassenden polykristallinen Material aus einem Halbleiter mit einem breiten Bandabstand gebildet aus einer Vielzahl von kristallinen Körnern, optional in Kombination mit einem organischen Bindemittel; wobei die Körner zusammengesintert sind, um einen einzelnen kohärenten kontinuierlichen Film zu bilden und wobei die Vielzahl von polykristallinen Körnern und der Film, der daraus gebildet ist, eine Reinheit von wenigstens 99,9999 (6 N) Prozent aufweisen, wobei das System angeordnet ist, um eine Strahlung in dem Energiebereich von 6~660 KeV zu erfassen.
In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der kontinuierliche Film aus der Gruppe gewählt, die aus Quecksilberjodid-, Kadmiumtellurid-, Kadmiumzinktellurid- und Bleijodid- Filmen besteht.
Somit werden in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung großflächige, kohärente, kontinuierliche Halbleiterfilme, vorzugsweise mit einer Fläche von zwischen 10²cm² und 10&sup4;cm² und einer Dicke von zwischen ungefähr 1-500 um, die teilweise oder vollständig mit einem Muster (50-100%) sein können, mit einer Korngröße von 1 um bis 5 mm, bereitgestellt.
Die vorliegende Erfindung stellt auch Prozesse für die Herstellung von diesen Filmen bereit.
Insbesondere stellt die Erfindung einen Prozess für die Herstellung eines kontinuierlichen Films bereit, der im wesentlichen aus einem Strahlungs-erfassenden polykristallinem Material eines Halbleiters mit einem breiten Bandabstand besteht, gebildet aus einer Vielzahl von kristallinen Körnern zum Erfassen einer Röntgenstrahl- und Gammastrahl-Strahlung, umfassend:
(a) Herstellen von Körnern eines kristallinen Pulvermaterials mit einer Reinheit von wenigstens 99,9999(6N)%:
(b) Aufbringen des granularen Materials, optional in Kombination mit einem organischen Bindemittel, auf ein leitendes Substrat; und
(c) Sintern der Körner auf dem polykristallinen Material zusammen, um einen einzelnen kohärenten kontinuierlichen Film zu bilden.
In bevorzugten Ausführungsformen des Prozesses werden die gereinigten Körner aus dem polykristallinen Pulvermaterial durch Verdampfung in einem Vakuummedium bei einer Temperatur von ungefähr 100-300ºC, durch eine sequentielle wiederholte Verdampfung, erstellt.
In einer ersten Ausführungsform des Prozesses der vorliegenden Erfindung wird eine obere Platte aus einem leitenden Material oben auf das Pulver platziert, und die sich ergebende Anordnung wird bei einer Temperatur von ungefähr 100-220ºC und einem Druck von ungefähr 100-5000 Kg/cm² komprimiert.
In einer zweiten Ausführungsform des Prozesses der vorliegenden Erfindung wird das granulare Material aus dem Schritt (a) mit einem organischen Bindemittel in einem Lösungsmittel gemischt und dann auf das Substrat aufgebracht, gefolgt von einem Temperungsvorgang bei einer Temperatur von ungefähr 60-120ºC. Während dieser Aufbringung kann eine Ausführungsform durch Bestreichen, Besprühen oder Bedrucken des Substrats ausgeführt werden und in besonders bevorzugten Ausführungsformen wird dies durch einen Maskendruckvorgang ausgeführt.
In noch einer dritten bevorzugten Ausführungsform des Prozesses der vorliegenden Erfindung wird das gereinigte granulare Material aus dem Schritt (a) in einem erwärmten Gebiet einer Vakuumkammer bei einer Temperatur von ungefähr 90-220ºC angeordnet und das leitende Substrat wird in ein LN&sub2; gekühltes Gebiet der Vakuumkammer gebracht, wodurch das gereinigte granulare Material sublimiert und auf das Substrat aufgebracht wird und der Schmelzvorgang durch ein Erwärmen und Tempern bei einer Temperatur von ungefähr 50-100ºC bei Anwesenheit von N&sub2; ausgeführt wird.
Die Filme, die von den Prozessen der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, können in verschiedenen Strahlungserfassungs-Systemen, wie in Energie-dispersiven Röntgenstrahl- oder Gammastrahl-Abbildungssystemen, die auf Halbleiterfilmdetektoren gestützt sind, verwendet werden.
Während der voranstehend definierte Prozess spezifisch nachstehend beispielhaft dargestellt wird, wird angenommen, dass eine kurze allgemeine Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der verschiedenen Schritte von Veränderungen des gegenwärtig beanspruchten Prozesses (wobei diese Veränderungen nachstehend als "Heißpressen", "Schlammaufbringung" und "Dampfphasenaufbringung" bezeichnet werden) besser dazu dienen wird, die Erfindung zu erläutern.

1. HEISSPRESSEN

Der Prozess wird mit den folgenden Schritten ausgeführt:
a) Reinigung der Startmaterialen durch eine viermalige Sublimation bei 100-200ºC, in einer Glasampulle und unter kontinuierlichem Pumpen von einer Vakuumpumpe; Schmelzen zwischen 1 Stunde bis 3 Tagen bei 250-300ºC, und geschlossener Ampullensublimation.
b) Wählen eines Substrats, das in den Bodenabschnitt der Form eingeführt wird. Das Substrat kann Glas, polylkristallines Aluminiumoxid, oder Teflon sein, und muss mit Metallelektroden, vorzugsweise in der Form einer photolitographischen Aufbringung von feinen Streifen, vorkontaktiert sein. Alternativ könnte die Substratplatte als eine Bodenelektrode dienen, wenn sie aus Metall wie Gold, Palladium, Silizium oder Germanium ist.
c) Das gereinigte Pulver wird oben auf das Substrat des Schritts (b) eingeleitet.
d) Eine obere Platte aus Palladium oder Gold wird oben auf das Pulver platziert, um eine Reaktion mit dem oberen Pressstempel der Stahlform zu verhindern.
e) Der Aufbau wird komprimiert, die Temperatur wird auf ungefähr 100-220ºC erhöht und minimal auf 4 Stunden während eines Drucks von 100-5000 Kg/cm² gehalten.
f) Nach einem Abschluss wird die HgI&sub2;-Platte aus der Form entfernt. Das obere Palladium oder Gold kann als eine Elektrode dienen; jedoch wird sie vorzugsweise entfernt und eine andere Elektrode wird aufgebracht, in der Form von Streifen, oder eines kontinuierlichen Films aus Palladium, Gold, Kohlenstoff, Germanium, etc.

2. SCHLAMMAUFBRINGUNG

Der Prozess besteht aus den folgenden Schritten:
a) Wie im Schritt a) des Heißpressprozesses.
b) Wie im Schritt b) des Heißpressprozesses.
c) Die gereinigten Pulver werden mit einem organischen Bindemittel in einem Lösungsmittel gemischt und durch Aufstreichen, Aufsprühen oder Aufdrucken auf das Substrat mit einer unteren Elektrode gemischt.
d) Die Platte wird auf 60-120ºC erwärmt und entfernt.
e) Wie im Schritt f) des Heisspressprozesses.

3. DAMPFPHASENAUFBRINGUNG

Der Prozess besteht aus den folgenden Schritten:
a) wie im Schritt (a) des Heisspressprozesses.
b) Gereinigtes HgI&sub2; wird in den heißeren Raum einer Vakuumkammer, bei 90-220ºC, angeordnet,
c) Das Substrat und die untere Elektrode, wie im Schritt b) des Heißpressprozesses, wird in dem LN&sub2;-gekühlten Ende der Vakuumkammer angeordnet.
d) HgI&sub2; wird sublimiert und auf das Substrat aufgebracht.
e) Eine thermische Erwärmung und Temperung bei 50-100ºC über 30-60 min wird durchgeführt, nachdem N&sub2; zu dem Prozess hinzugefügt ist, um eine Neuverdampfung der HgI&sub2;-Phase zu vermeiden.
f) Die Platte wird entfernt. Eine obere Elektrode wird aufgebracht, wie im Schritt f) des Heißpressprozesses.
Die sich ergebenden Detektorplatten, die irgendeine gewünschte Größe und Dicke aufweisen, werden von einer oberen Metallelektrode abgedeckt und können als Röntgenstrahl- und Atomstrahlungs- Zähler, in dem Energiebereich von 6-660 keV dienen. Die groß bemessenen Platten eignen sich insbesondere dafür, um in ein großes Röntgenstrahl-Kamerasystem integriert zu werden, bei dem die analogen photoelektrischen Strahlungssignale auf digitale Signale umgesetzt und in einem computerisierten gesteuerten Abbildungssystem verwendet werden können, das die erforderliche Abbildungsinformation speichern kann, und um zum Beispiel als Ersatz für Röntgenstrahlfilme in medizinischem und zahnmedizinischen Anwendungen oder in Anwendungen von anderen Abbildungssystem verwendet zu werden. Somit stellt die vorliegende Erfindung kostengünstige großflächige Detektoren bereit, die Anwendungen ermöglichen, die bis jetzt abschreckend kostenaufwendig waren.
Wie altbekannt, erfordern Röntgenstrahl- oder Gammastrahl-Strahlungs-Halbleiterdetektoren, die bei Raumtemperatur arbeiten, einen breiten Bandabstand. Die nachstehende Tabelle 1 führt die am besten bekannten Halbleiterdetektoren auf, die heutzutage für diesen Zweck verwendet werden [M. Schieber et al., in: Semiconductors for Room Temperature Radiation Detect or Applications", R. B. James, T. E. Schlesinger, P. Siffert und E. Franks, Eds., Materials Research Soc. Sympos. Proc., Vol. 302, S. 189 (1993)]. Um bei Raumtemperatur betreibbar zu sein, benötigt das Material einen Bandabstand, der z. B. größer als 1,5 eV ist, um ein thermisches elektronisches Rauschen zu beseitigen. Um eine gute Stoppkraft und Absorption der Strahlungsenergie aufzuweisen und um in die Lage zu sein, die elektrischen Ladungsträger, die von der Strahlung erzeugt werden, effektiv zu transportieren, erfordert es eine hohe atomsche Z-Zahl. Der Detektor muss eine große Driftlänge λ, aufweisen, die das Produkt der Ladungsträgermobilität u, der Lebensdauer τ und dem elektrischen Feld &epsi; ist, wobei λ = uτ&epsi; ist. Das elektrische Feld hängt von dem elektrischen Widerstand ab: Je größer der Widerstand ist, desto größer ist das Feld, das die elektrischen Ladungen transportieren kann.
Aus einem Studium der Halbleitermaterialien, die nachstehend in Tabelle 1 aufgeführt sind, lässt sich ersehen, dass ein kleiner Bandabstand der am besten bekannten Halbleiterdetektoren Si(Li) und HPGe die Notwendigkeit für ein cryogenisches Kühlen verursacht und einen Betrieb bei Raumtemperatur verhindert, trotz der hervorragenden Driftlänge. Zusätzlich lässt sich ersehen, dass aufgrund der niedrigen Z eine viel größere Dicke von Si(Li) und HPGe benötigt wird, um den Strahlungsfluss zu stoppen, im Vergleich mit sämtlichen anderen Detektormaterialen außer GaAs.
TABELLE I FESTKÖRPERHALBLEITER-RÖNTGENSTRAHL- UND GAMMASTRAHL-DETEKTOREN
Von den Materialien mit einem großen Bandabstand weisen HgI&sub2; und PbI&sub2; [J. Zhang, et al. Nucl. Instr. und Meth., Vol. A322, S. 499 (1992)] die größte Atomzahl und somit die beste Absorptionsfähigkeit auf, wie sich der Tabelle 1 entnehmen lässt. Eine andere technische Erwägung ist die Temperatur, bei der das Material hergestellt wird. Der niedrigere Schmelzpunkt vereinfacht die Herstellung von HgI&sub2; und PbI&sub2; Detektoren und verringert die Kosten davon, relativ zu den anderen Halbleitern, die in Tabelle 1 aufgeführt sind. Trotzdem sind, wie voranstehend erwähnt, die Kosten der Einzelkristallherstellung von HgI&sub2; sehr hoch, da diese Kristalle nur aus der Dampfphase aufwachsen gelassen werden können [M. Schieber et al., J. Cryst. Growth, Vol. 65, S. 353 (1983)], was für größere Kristalle ungefähr 3 Monate benötigt. PbI&sub2; Kristalle können nur für sehr kleine Detektorkristalle mit einer Fläche von mehreren mm² und einer sehr kleinen Dicke verwendet werden [V. M. Gerrish, in: Semiconductors for Room Temperature Radiation Detector Applications, R. B. James, T. E. Schlesinger, F. Siffert und E. Franks, Eds. Material Research Soc. Sympos. Proc, Vol. 302, S. 189 (1993)], die nicht so vie Strahlung absorbieren.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Ersetzung von kostenaufwendigen Einzelkristall- Strahlungsdetektoren, die als Spektrometer dienen und die Energie der einfallenden Strahlung identifizieren können, durch kostengünstige Detektoren, die aus polykristallinen Filmen hergestellt sind, die die gleichen großen Bandabstände wie die Einzelkristalle aus den gleichen Materialien aufweisen. Die Ersetzung ist für Anwendungen gedacht, bei denen der Strahlungsfluss ohne Identifikation dieser Energie gemessen werden muss, da entweder die Energie bekannt ist oder die Kenntnis nicht wesentlich ist. Derartige Detektoren werden Strahlungszähler genannt, da sie die Strahlungsereignisse zählen können. Zähler werden aus Einzellcristallen niedrigerer Qualität hergestellt, die in dem gleichen sehr kostenintensiven Herstellungsprozess wie die Spektrometer höherer Qualität hergestellt werden. Bei Anwendungen, bei denen großflächige Erfassungssysteme benötigt werden, beispielsweise für Abbildungszwecke, müssen große Einzelkristalle aus z. B. HgI&sub2; mit einer Größe von ungefähr 50 · 50 mm scheibenweise abgetrennt und poliert werden, was einen Verlust von ungefähr 60% des Gesamtvolumens des Kristalls verursacht. Die Scheiben (Slices) werden dann nebeneinander in einem großen Mosaik angeordnet, bis die gewünschte Größe des Erfassungssystems erreicht wird. Ein derartiges Abbildungssystem ist sehr kostenaufwendig, aufgrund der langen Zeit, die zum Erzeugen und scheibenweisen Abtrennen der Kristalle und dann für deren mosaikartige Verlegung in ein großflächiges Erfassungssystem benötigt wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Energiedispersives Röntgenstrahl- und Gammastrahl-Abbildungssystem auf Grundlage von Halbleiterdünnfilmdetektoren vorgesehen.
Eine Röntgenstrahl-Abbildung wird in medizinischen diagnostischen Systemen verwendet, wie denjenigen, die bei der Röntgenstrahl-Radiographie, der Röntgenstrahl-Computertomographie (CT), der Einzelphotonen-Emissions-Computertomographie (SPECT) und der Positionsemissions-Topographie (PET) verwendet werden. Zusätzlich werden auch Röntgenstrahl-Abbildungssysteme in der Astronomie und der Astrophysik zur Abbildung von Röntgenstrahlfeldern, Solarflecken-Abbildung, Röntgenstrahl- Himmelüberwachungen und Überwachungen von verschiedenen galaktischen Bereichen von Instrumenten, die von einem Satelliten getragen werden, verwendet.
Viele Typen von Bildrezeptoren werden für moderne Röntgenstrahl-Abbildungssysteme verwendet. Diese umfassen Direktbelichtungs-Röntgenstrahlfiline, Bildplatten, Bildintensivierer, Gasfeld- Ionisationskammern, Scintillations-Detektorsysteme und Systeme mit einem hochreinen Germanium und Si(Li). Der Absorptionswirkungsgrad, die Energieauflösung und die Kühlanforderungen sind in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt und sämtliche Bildrezeptoren zeigen eine gute räumliche Auflösung.
Die in der Tabelle 2 gezeigten Bildrezeptoren sind zweidimensional (2D) wie Röntgenstrahlfilme, Bildplatten und Bildintensivierer, und Blockdetektoren, wie Gasionisationszähler, Scintillatoren und Halbleiter- oder Strahlungsdetektoren [Si(Li)], HgI&sub2;, CdTe und CdZnTe. TABELLE 2 ABSORPTIONSWIRKUNGSGRAD, ENERGIEAUFLÖSUNG UND KÜHLANFORDERUNGEN FÜR STRAHL-ABBILDUNGSEINRICHTUNGEN
Der Absorptionswirkungsgrad (die Absorptionseffizienz) hängt stark von der Atomzahl Z ab, die für HgI&sub2; höher als für sämtliche anderen Festkörper-Detektoren ist, die in der Tabelle 1 aufgelistet sind. Die Energieauflösung ist für Halbleiterdetektoren am besten, die direkt die Röntgenstrahlphotonen in elektrische Ladungen umwandeln, im Gegensatz zu Scintillatoren, die die Röntgenstrahlphotonen in sichtbares Licht umwandeln, welches danach elektronisch mit Dioden oder Photomultiplizierern in elektrische Ladungen umgewandelt wird. Eine cryogenische Kühlung wird für Halbleiterdetektoren benötigt, die einen kleineren Energiebandabstand Eg aufweisen, wie hoch reines Ge(HPGe) mit Eg 0,8 eV und Li gedriftetes Si[Si(Li)] mit Eg 1,1 eV. HGI&sub2;, CdTe und CdZnTe weisen einen Eg von 2,2, 1,45 bzw. 1,50 eV auf, was groß genug ist, um einen Betrieb bei Raumtemperatur ohne eine cryogenische Kühlung zu erlauben.
Aus den verschiedenen Bildrezeptoren, die in Tabelle 2 gezeigt ist, ergibt sich deutlich, dass Halbleiterstrahlungsdetektoren mit einer hohen Z und einem hohen Eg die optimalen Eigenschaften kombinieren, die für Röntgenstrahl-Abbildungsanwendungen benötigt werden. Die einzige Literaturstelle, die bislang für Abbildungsanwendungen berichtet wurde, ist im Gebiet der Gammastrahlkamera unter Verwendung von Blockdetektoren aus HgI&sub2;, unter Verwendung von 8 mal 8 Pixeln [C. Ortele et al., Nucl. Inst. und Methods, Vol. 213, S. 95 (1983)] und weitergehend zu einem 32 · 32 Pixelfeld [siehe z. B. RE. Patt et al., Nucl. Inst. und Methods, Vol. 283, S. 215 (1989)] mit einer Pixelgrösse von 0,8 · 0,8 mm² und einer Dicke von 2 mm mit einem Zwischenelementabstand von 22 mm. Die letztere Kamera weist ein Frontendgebiet von 5 · 5 cm² auf Keine derartigen Kameras werden für CdTe oder CdZnTe berichtet, und zwar aufgrund von Herstellungsproblemen, die noch in die Herstellung von gleichförmigen Einzellcristallen einer hohen Qualität fallen.
Die Schwierigkeiten, die bei der Herstellung eines Abbildungsfelds mit einem Block HgI&sub2; angetroffen werden, sind: (a) Das Wachstum von sehr großen Kristallen, aus denen Scheiben großer Größe geschnitten werden können, ist sehr schwierig und zeitaufwendig. 2-3 Monate werden zum Aufwachsen eines großen Kristalls benötigt. (b) Die Kristalle müssen unter Verwendung einer KI-wässrigen Lösung geschnitten werden, was sehr unebene Oberflächen hervorbringt, die einer Polierung bedürfen, über 60% Verluste des Materials verursacht, und strukturelle Unzulänglichkeiten, verursacht durch die Scheibenabtrennung und den Polierbetrieb, einführt.
Im Gegensatz zu den herkömmlichen Systemen, die bis zum heutigen Datum verwendet und vorgeschlagen wurden, stützt sich die vorliegende Erfindung anstelle davon auf das Aufwachsen eines dreidimensionalen Kristalls und dann auf das Abschneiden und Polieren der Scheiben, auf die Aufbringung eines dünnen kontinuierlichen Films aus einem halbleitenden Strahlungs-erfassenden Material auf ein leitendes Substrat.
Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung einen Bildrezeptor für ein Abbildungssystem bereit, umfassend einen dünnen kontinuierlichen Film aus einem Strahlungs-erfassenden Material mit einem Halbleiter und einem breiten Bandabstand, das auf eine leitende Substratschicht, die eine Bodenelektrode bildet, aufgebracht ist, wobei der Film durch eine obere leitende Schicht abgedeckt wird, die eine obere Elektrode bildet; wobei wenigstens eine der Schichten mit einer Vielzahl von leitenden Gebieten, die voneinander durch eine Vielzahl von nicht-leitenden Gebieten getrennt sind, versehen ist, und wobei eine Vielzahl der leitenden Gebiete individuell jeweils über einen Ladungs-empfindlichen Vorverstärker mit einem elektronischen Abbildungssystem verbunden sind.
Wie in der ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angedeutet, wird entweder die Bodenelektrode oder die obere Elektrode in eine Vielzahl von leitenden Gebieten, die voneinander durch nicht-leitende Gebiete getrennt sind, aufgeteilt, z. B. das Substrat kann kontinuierlich mit einem Gitter aus oben mit einem Muster versehenen Elektrodenpixeln von 20-200 um Breite und 20-200 um Länge abgedeckt werden, wobei jeder Detektor individuell mit der elektronischen Schaltung verbunden ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Abbildungssystem einen dünnen kontinuierlichen Film aus einem Strahlungs-erfassenden Material aus einem Halbleiter mit einem breiten Bandabstand, das auf einer Substratschicht mit einer Vielzahl von leitenden Gebieten, die voneinander durch eine Vielzahl von nicht-leitenden Gebieten getrennt sind, die eine Bodenelektrode bilden, aufgebracht ist, wobei der Film durch eine obere Schicht abgedeckt wird, die eine Vielzahl von leitenden Gebieten aufweist, die voneinander durch eine Vielzahl von nicht-leitenden Gebieten getrennt sind.
Vorzugsweise sind in der Ausführungsform die leitenden Gebiete der Substratschicht als eine erste Serie von beabstandeten Streifen angeordnet und die leitenden Gebiete der oberen Schicht sind als eine zweite Reihe von beabstandeten Streifen angeordnet, wobei die ersten und zweiten Reihen von Streifen relativ zueinander angeordnet sind, um ein gitterförmiges Feld zu bilden.
Insbesondere bevorzugt ist eine Anordnung, bei der die oberen und die Substratschichten jeweils mit vertikalen und horizontalen leitenden Streifen strukturiert werden, um ein Kreuzgitter zu erzeugen, welches einen Pixel mit ungefähr 20-200 um Breite und ungefähr 20-200 um Länge darstellt.
Somit stellt die vorliegende Erfindung nun ein neues Röntgenstrahl- und Gammastrahl-System niedriger Energie auf Grundlage von Halbleiterdünnfilmen anstelle von Blockkristallen bereit. Das System arbeitet hauptsächlich in einem Energie-dispersiven Modus, kann aber auch in dem Strommodus verwendet werden. Es basiert auf einem Raumtemperaturbetrieb von Halbleiterstrahlungsdetektoren mit einem großen Bandabstand, wie HgI&sub2;, CdTe, CdZnTe oder PbI&sub2;, die auf gleichmäßig strukturierte Filme von 1 bis 100 um Dicke aufgebracht sind, entweder auf strukturierten mehrleitenden Halbleitersubstraten wie Si, Ge oder GaAs, die direkt als die Bodenelektrode dienen können, oder auf isolierende Substrate, wie MgO oder Saphir (Al&sub2;O&sub3;), die vor der Aufbringung mit strukturierten leitenden (Gold oder Palladium) Streifen beschichtet sind, die ebenfalls als die Bodenelektrode dienen sollten. Die Breite der Streifen beträgt 10-100 um.
Da die Herstellung von HgI&sub2; strukturierten Filmen niemals berichtet worden ist, betrifft die vorliegende Erfindung auch ein neuartiges Dünnfilm-Aufbringungssystem. Wie voranstehend erwähnt, wird der Halbleiterschicht mit leitenden (Gold oder Palladium) mit einem Muster versehenen Streifen beschichtet, die die obere Elektrode darstellen. Das Detektorsystem wird dann durch eine Beschichtung mit einer sehr dünnen Schicht aus Paralen, Humiseal oder einer Anderen Einsatzbeschichtung beschichtet und über eine gedruckte Schaltung ist es mit einer Hochspannungs-Stromversorgung mit niedrigem Rauschen verbunden, um das Detektorsystem und das elektronische Meßsystem vorzuspannen.
Die Verwendung von halbleitenden Blockkristallen als Strahlungsdetektoren ist kürzlich in dem USA-Patent 5245191 berichtet worden. Das gewählte Halbleitermaterial ist CdZnTe. Dieses System ist für Gammastrahl-Topographie-Abbildungssysteme ausgelegt. Das Prinzip besteht darin, dass kollimierte Gamma-Strahlen von einem Halbleiter und nicht von einer Scintillations-Kristallkamera (gewöhnlicherweise Sodiumjodid) erfasst werden. Der Halbleiter transformiert die gedämpften Gamma- Strahlen direkt in elektrische Ladungen anstelle sie zunächst in sichtbares Licht zu transformieren, und danach durch einen Photomultiplizierer oder eine Diode das sichtbare Licht in elektrische Ladungen umzuwandeln.
Im Gegensatz zu den Lehren des Patents besteht die Neuartigkeit des vorliegenden Ansatzes darin, Dünnfilme anstelle von Blöcken von Blockkristallen und einen breiteren Bereich als eine kollimierte Strahlung zu verwenden.
Andere Verfahren zum Abbilden, die ebenfalls das neuartige Merkmal der vorliegenden Erfindung nicht lehren, umfassen:
a) einen photokapazitiven Bildwandler, der in dem Patent Nr. 4331873 beschrieben ist. Dieses Patent basiert auf einem Metall-Isolator-Halbleiter, bei dem der Halbleiter Si, Ge oder GaAs ist. Die Strahlung wird dann in elektrische Signale umgewandelt. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass es die nukleare Strahlung nicht unterscheidet und in der Tat für irgendeine Art von Strahlung verwendet werden kann; und
b) ein Multi-Element-Amorphsilizium-Feld für eine Echtzeitabbildung, die in dem Patent 5079426 beschrieben ist Dieses Verfahren basiert auf einem Dünnfilm-Feldeffekttransistor, einer dielektrischen Schicht und einem amorphen Silizium, das die Strahlung in Signale umwandelt. Wie im Fall des photoleitenden Verfahrens ist dieses Verfahren nicht spezifisch für eine nukleare Strahlung ausgelegt und anstelle davon misst es irgendeine Strahlung in einem breiten Bereich, einschließlich einer Infrarotstrahlung.
Die vorliegende Erfindung wird auf den Energie-dispersiven Modus anstelle auf den Strom-Modus beschränkt.
Das elektronische Zählsystem besteht aus einem Impulszählsystem, durch das jeder der Bodenelektrodenstreifen (Zeilen) und oberen Elektrodenstreifen (Spalten) mit einem erststufigen, ladungsempfindlichen, hybriden (oder asic) Vorverstärker mit geringem Rauschen verbunden ist, der weiter durch einen Fomungsverstärker verstärkt wird. Die gesammelten Ladungen werden verglichen, unterschieden und von analogen in digitale Signale umgewandelt, in einem Computer gespeichert, und das berechnete Bild wird angezeigt. Bei 100 keV kann der Halbleiterfilmdetektor zwischen 0,1-10% der Strahlung stoppen, in Abhängigkeit von der Dicke des Films. Sämtliche Probleme, insbesondere die Umwandlung des Blockdetektors in eine Dünnfilmkamera, werden adressiert und gelöst.
Das vordere Ende (front end) der Kamera, das 5 · 5 cm² ist, besteht aus 300 vertikalen und 300 horizontalen Streifen, jeweils 100 um · 5 cm, getrennt durch 66 um nicht beschichtete Streifen. Somit gibt es 90.000 Überschneidungen von horizontalen und vertikalen Streifen in einem Kameramodul, mit insgesamt 90.000 Pixeln pro 5 · 5 cm² Detektorfrontendplatte. Für eine Abbildung (imaging) von größeren Gebieten bzw. Flächen, wie für eine Röntgenstrahl-Abbildungsmammographie, bei der 20 · 15 cm² Platten verwendet werden, können 12 untereinander verbundene 5 · 5 cm² Module zusammengebaut werden.
Die Erfindung wird nun in Zusammenhang mit bestimmten bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die folgenden illustrativen Figuren und Beispiele beschrieben, so dass sie besser verstanden werden kann.
Mit spezifischer Referenz nun auf die Figuren und Beispiele ausführlich wird hervorgehoben, dass die dargestellten Einzelheiten beispielhaft und nur für einen Zweck einer illustrativen Diskussion der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nur gezeigt sind und für den Zweck einer Bereitstellung davon dargestellt sind, was als die nützlichste und am leichtesten verständliche Beschreibung der Prinzipien und konzeptionellen Aspekte der Erfindung angesehen wird. Diesbezüglich wird kein Versuch unternommen, strukturelle Einzelheiten der Erfindung mit näheren Einzelheiten als dies für ein fundamentales Verständnis der Erfindung erforderlich ist zu zeigen, wobei die Beschreibung unter Berücksichtigung der Zeichnung und der angegebenen Beispiele Durchschnittsfachleuten in dem technischen Gebiet erläutert, wie die mehreren Ausbildungen der Erfindung in der Praxis umgesetzt werden können.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Zeichnung des Heißpresssystems zum Erzeugen von Halbleiter- Polykristallinplatten; und
Fig. 2 einen Graph, der das Zeitprofil der Heißpressen-Wärmebehandlung für Quecksilberjodid oder Bleijodid zeigt;
Fig. 3 ein Beispiel einer Strahlungsantwort auf eine 60 keV Gammastrahlung einer polykristallinen HgI&sub2; Detektorplatte, die in Übereinstimmung mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
Fig. 4 eine Photolitographie eines Mehrschichtmetalls HgI&sub2;/Metaldünnfilm-Aufbaus, der 50 · 50 mm² Pixel zeigt;
Fig. 5 eine Photolitographie einer Mehrschicht Si/HgI&sub2;/Metalldünnfilm-Struktur, die 50 · 50 mm² Pixel zeigt;
Fig. 6 eine schematische Ansicht eines HgI&sub2; Dünnfilm-Aufbringungssystems; und
Fig. 7 ein Blockdiagramm des elektronischen Systems einer HgI&sub2;-Block-Detektorkamera, die auf eine Dünnfilm-Detektorkamera angepasst ist.
Wie oben angegeben, basiert die vorliegende Erfindung auf der Verwendung von irgendwelchen der Halbleitermaterialien, die in Tabelle 1 aufgelistet sind, als polykristalline Detektormaterialien. Dies bedeutet, dass anstelle eines Aufwachsens der Kristalle als Einzelkristalle in einem sehr langwierigen und zeitaufwendigen Zyklus, der viele Monate wie im Fall von HgI&sub2; benötigt, die vorliegende Erfindung Techniken bereitstellt, die HgI&sub2; oder andere Halbleiter als polykristalline Keramikmaterialien mit einer gewünschten Dicke und Größe ein einer maximalen Zeitspanne von ungefähr 24 h erzeugen.
Der Prozess basiert entweder auf einem Heißpressen oder einer Schlammaufbringung der Halbleiterpulver wie HgI&sub2; oder PbI&sub2;-Mischungen mit organischen Lösungsmitteln wie Alkohol, CCl&sub4; oder speziellen Polymeren, die als Bindemittel verwendet werden, mit langen Molekülen und aufgebracht durch ein Aufstreichen oder Aufsprühen, gefolgt von einem Ziehen oder Siebdruck-Tempern in einem Temperaturbereich unter der Temperatur einer Phasentransformation oder eines Schmelzpunkts. Ein polykristallines gereinigtes HgI&sub2;-Pulvermaterial wird vorzugsweise in beiden Fällen verwendet. In der Heißpresstechnik wird das Pulver einem Druck von ungefähr 1 Tonne/cm² in einer Presse ausgesetzt, wie in Fig. 1 gezeigt und dann erwärmt, während es sich unter einem Druck in dem thermischen Zyklus befindet, der in Fig. 2 gezeigt ist. Dieser hohe Druck verhindert eine Verdampfung von HgI&sub2;, das einen hohen Dampfdruck (sein Siedepunkt ist 354ºC) aufweist und die Temperungstemperatur von ungefähr 220ºC erlaubt eine Rekristallisation der gedehnten Körner. Die Sinterung erzeugt einen Prozess mit einer sehr hohen Dichte, so Ws die erzeugte HgI&sub2;-Platte durch die oberen und unteren Elektroden kontaktiert werden kann und die angemessene Vorspannung ( 10&sup4; V/cm), die zum Sammeln der elektrischen Ladungen, die von der. Strahlung erzeugt werden, benötigt wird, aushalten kann. Da HgI&sub2; eine destruktive Phasentransformation bei 125ºC durchläuft, wird eine zusätzliche Temperungszeit bei ungefähr dieser Temperatur, wie in Fig. 2 gezeigt, benötigt.
Andere Vorteile der Heißpresstechnologie sind, dass die so erzeugten Detektorenplatten sehr kompakt sind; sie weisen eine sehr hohe Dichte auf und ihre Größe und Dicke ist nur durch die Größe des Stempels und des Gesamtdrucks, der von der Presse erzeugt wird, beschränkt. Die oberen Elektroden der HgI&sub2;-Platten sind aus Gold, Palladium, Germanium oder Silizium gebildet und können irgendeine gewünschte Form aufweisen.
Ein alternatives Verfahren zum Erzeugen von großflächigen polykristallinen Detektorschichten ist durch eine Schlammaufbringung. Ein gereinigtes polykristallines Pulver wird mit einem organischen Bindemittel, wie Polyvinylacrylat und Trimethylsorbitant in gleichen Mengen, aufgelöst in einer 65% Ethanol/Wasser-Lösung, gemischt und dann durch ein Aufsprühen, Aufstreichen, Aufspinnen oder einen Siebdruck auf ein isolierendes Substrat aufgebracht, welches entweder ein polykristallines Aluminiumoxid, Teflon oder eine Metallelektrode wie Palladium oder Gold, oder ein Halbleiter, wie Silizium oder Germanium, sein kann, die bereits mit zusätzlichen elektrischen Kontakten wie Palladium- oder Goldelektrodenstreifen und anderen Formen von Elektroden mit einem Muster versehen sind. Die Substratplatte und die als Schlamm aufgebrachte Suspension des Halbleiterpulvers werden dann auf 5095ºC erwärmt, um den Alkohol in der Atmosphäre zu verdampfen, und werden dann erwärmt, in dem Fall von HgI&sub2; auf ungefähr 110ºC, für eine Wärmebehandlung von 4-24 Stunden. Die inert-kontaktierte HgI&sub2; Platte wird dann in eine dunkle Metallbox eingeführt, die innen mit einer Teflon-Isolation liniert ist, und das Strahlungsempfangsende wird mit Kohlenstoff oder einem sehr dünnen Aluminiumfolienfenster abgedeckt. Die Detektorbox kann dann mit einem elektronischen Auslesesystem verbunden werden. Ein Beispiel der Strahlungsantwort einer derartigen polykristallinen HgI&sub2;-Detektorplatte für eine 60 keV Gammastrahlung ist in Fig. 3 gezeigt. Verglichen mit einem einzelnen HgI&sub2;-Kristall einer ähnlichen Größe und Dicke, erfasst die polykristalline HgI&sub2;-Detektorplatte, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, ungefähr 15% relativ zu dem Strahlungsbetrag, der von dem Einzelkristall-Spektrometer erfasst wird.

BEISPIEL 1

30 mg aus hochreinem HgI&sub2;-Pulver, reduziert auf eine Korngröße von ~5-10 Mikrometer, waren in einer Stahlform auf einer Goldfolie von 6 mm Durchmesser angeordnet. Das Pulver wurde mit einer anderen Goldfolie einer ähnlichen Größe abgedeckt und dann gedrückt. Unter Druck wurde die Temperatur auf 110ºC über 10 Stunden angehoben und dann langsam auf Raumtemperatur über 10 weitere Stunden abgesenkt. Die so erhaltene HgI&sub2;-Platte wurde auf die Goldplatten gesintert. Die Goldfolien könnten als Elektroden dienen, oder wenn sie entfernt werden, könnte die HgI&sub2;-Platte alternativ durch eine Graphitsuspension ("Aquadag") auf beide Seiten beschichtet, um als die Elektrodenkontakte verwendet zu werden, und getrocknet werden und dann könnten sehr dünne Pd oder Pt Drähte mit einem 0,1 mm Durchmesser auf beide Elektroden mit "Aquadag" angebracht und getrocknet werden. Im Beispiel 1 wurden die Goldfolien belassen, um als die Elektroden zu dienen.
Nach Einführung in die Testkammer (Fig. 2) zeigte die erzeugte Platte eine Antwort auf Röntgenstrahlen, wie in Fig. 3 gezeigt.
Sämtliche weiteren Beispiele zeigten ebenfalls eine Röntgenstrahl-Antwort ähnlich zu derjenigen, die in Fig. 3 gezeigt ist.

BEISPIEL 2

Die Prozedur des Beispiels 1 wurde wiederholt; jedoch wurde die HgI&sub2;-Platte von den Goldfolien getrennt und die Pd Kontakte wurden verdampft, wie in Fig. 1 gezeigt.

BEISPIEL 3

Die Prozedur des Beispiels 1 wurde wiederholt; aber der Erwärmungszyklus während des Heißdrucks war 10 Stunden bei 200ºC, mit einer Abkühlung auf 127ºC über 10 Stunden und dann einer langsamen Abkühlung auf Raumtemperatur.

BEISPIEL 4

Die Prozedur des Beispiels I wurde wiederholt; aber das Goldsubstrat wurde durch gesintertes Alumina mit einer Dicke von 2 mm, beschichtet von strukturierten Goldstreifen, ersetzt, wie in Fig. 1 gezeigt.

BEISPIEL 5

Die Prozedur des Beispiels I wurde wiederholt, unter Verwendung von Teflon-beschichteten Metallfolien, die leichter von der HgI&sub2; Platte getrennt werden können. Die Elektroden wurden beschichtet wie im Beispiel 2.

BEISPIEL 6

Die Prozedur des Beispiels 5 wurde verfolgt, unter Verwendung von Glasplatten, die mit Elektroden auf der oberen Fläche und auf dem Boden in der Stahlform beschichtet waren.

BEISPIEL 7

Die Prozedur des Beispiels 1 wurde verfolgt, unter Verwendung von größeren Körnern ( 1 mm) aus HgI&sub2;, die durch eine Reinigung nach einer Vakuumverdampfung von HgI&sub2; nicht-gereinigten Pulvern erhalten wurde.

BEISPIEL 8

Die Prozedur des Beispiels 7 wurde verfolgt, unter Verwendung von gereinigtem Bleijodid, anstelle von HgI&sub2;. Eine PbI&sub2;-Platte wurde erzeugt.

BEISPIEL 9

100 mg von HgI&sub2;-Pulver wurde mit Polyvinyl-Metacrylat und Trimethyl-Sorbitat gemischt. Die Mischung wurde auf das Substrat gestrichen, über 2 Stunden getrocknet und bei 120ºC über eine Stunde wärmebehandelt. Die obere Elektrode aus Pd wurde dann aufgebracht und die Probe wurde in die Testkammer (Fig. 2) eingebracht. Die Ergebnisse waren ähnlich wie diejenigen der Fig. 3.

BEISPIEL 10

Die Prozedur des Beispiels 9 wurde verfolgt, unter Verwendung eines Glassubstrats mit einer Dicke von 1 mm, vorstrukturiert wie in Fig. 1.

BEISPIEL 11

Die Prozedur des Beispiels 10 wurde verfolgt, aber unter Verwendung eines Goldsubstrats mit einer Dicke von 0,5 mm.

BEISPIEL 12

Die Prozeduren der Beispiele 9, 10 und 11 wurden verfolgt, aber mit einer Verdampfung von Pd oder Au-Elektroden auf der HgI&sub2;-Platte, die wie in Fig. 1 gezeigt, strukturiert war.

BEISPIEL 13

Die Prozedur des Beispiels 9 wurde verfolgt, aber bei Anwendung einer dicken Schicht aus HgI&sub2;, gemischt mit dem organischen Bindemittel durch Verwendung des Spin-Verfahrens, ähnlich wie bei der Vorgehensweise, bei der eine Photoresistlösung während eines Photolitographieprozesses angebracht wird. Das Alumina-Substrat, das mit der Bodenelektrode bedeckt war, wurde bei 5.000 UpM gedreht. Eine kleine Menge der Schlammmischung, ausreichend zum Aufbringen einer Schicht mit einer Dicke von ungefähr 100 um, haftete an dem Substrat an. Die Drehgeschwindigkeit, die verwendet wurde, ermöglichte, dass die Schlammschicht sehr flach und homogen war. Die oberen Kontakte wurden angebracht, wie in den anderen Beispielen, und die Platte wurde hinsichtlich der Röntgenstrahl-Antwort getestet.

BEISPIEL 14

Die Prozedur des Beispiels 13 wurde verfolgt, aber die Aufbringung von HgI&sub2; wurde mit einem kommerziell verfügbaren Aufsprühsystem unter Verwendung eines Luftdrucks und einer Düse, durch die der Schlamm auf die vorkontaktierte Glasplatte gesprüht wurde, hergestellt.

BEISPIEL 15

HgI&sub2;-Pulver wurden an dem Boden einer Glasvakuumkammer angeordnet, auf ungefähr 100ºC erwärmt und durch Verdampfen einer HgI&sub2;-Schicht auf einem Glassubstrat, das mit flüssigem N&sub2; gekühlt war, aufgebracht, mit der Bodenelektrode vorkontaktiert, wobei sich eine HgI&sub2;-Schicht mit einer Dicke von 1-50 gm ergibt. Die Temperatur wurde dann langsam erhöht, während das Vakuum freigegeben und durch eine Atmosphäre von N&sub2; ersetzt wurde, langsam auf 50ºC erwärmt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Die HgI&sub2;-polykristalline Platte wurde dann mit der oberen Elektrode abgedeckt und bezüglich der Antwort auf die Röntgenstrahlung getestet.

BEISPIEL 16

Die Prozedur des Beispiels 15 wurde verfolgt, aber andere Substrate wurden verwendet, wie Germanium oder gesintertes Alumina, und die Bodenelektroden wurden durch Palladium oder Goldstreifen vorstrukturiert.

BEISPIEL 17

Eine Mischung aus HgI&sub2; und einem Bindemittel wurde in einen Behälter mit einem Sieb an dem Boden mit einer Fläche von 20 · 30 cm² und Löchern mit einer Größe von 250 · 250 um², durch die die Mischung gehen kann, angeordnet. Die Mischung wurde dann durch das Sieb entweder durch eine manuelle oder eine maschinelle Presse gedrückt und auf ein Substrat aus Glas oder Alumina gedruckt, welches vorher mit 100 um-breiten Metallelektroden in horizontalen Zeilen, aus Au, Pd oder Pt, verdampft wurde. Eine Dicke von ungefähr 40 um von HgI&sub2; wurde somit erhalten; durch Wiederholen eines Druckvorgangs kann eine Dicke von 100 um erhalten werden. Der Film wurde dann bei 60ºC über 5 Stunden getempert. Die oberen vertikalen Spalten von Elektroden, die ebenfalls 100 um breit sind, wurden durch eine Verdampfung auf eine dünne Glas- oder Plastikfolie angebracht und durch eine Maskenausrichtung auf dem HgI&sub2;-dicken Film überlagert Somit wurden aktive Pixel von 100 · 100 um² an den Überschneidungen der horizontalen und vertikalen Elektroden gebildet.
Bezugnehmend nun auf die Fig. 4 und 5 lässt sich ein dünner Film aus HgI&sub2; ersehen, der auf ein dünnes mit Gold oder Palladium metallisiertes isolierendes Einzelkristall-Substrat, wie MgO oder Saphir (Fig. 4), oder auf ein halbleitendes Substrat, wie Si oder Ge (Fig. 5), die beide Dimensionen von 50 · 50 mm² aufwiesen, aufgebracht ist. Der HgI&sub2;-Film wird oben und unten mit horizontalen bzw. vertikalen Streifen mit einer Länge von 100 um · 50 mm und getrennt durch 66 um kontaktlose Streifen, was 300 · 300 Pixel ergibt, mit oder ohne Schutzringe, strukturiert.
Die Vorteile des Systems der vorliegenden Erfindung sind viel geringere Herstellungskosten und die Fähigkeit zum Erzeugen von großflächigen Abbildungsdetektoren, die mit moderner Dünnfilmtechnologie konsistent sind. Die geringeren Kosten basieren auf der viel kürzeren Zeit, die zum Herstellen eines HgI&sub2;-Films auf einem Substrat (Fig. 4 und 5), benötigt wird, anstelle dass es erforderlich ist, eine Scheibe aufwachsen zu lassen und die großen Kristalle zu polieren, d. h. 2-3 Stunden im Vergleich mit 2-3 Monaten.
Der Nachteil des Dünnfilm-Erfassungssystems ist eine kleinere Absorption von 0,1-1,0% der Gesamtstrahlung gegenüber 100% der Blockkristalle (für eine 100 Schlüssel-Strahlung). Selbst eine derartige niedrige Absorption der Strahlung durch die Dünnfilme erlaubt jedoch die Erreichung einer spektralen Auflösung, die mit Röntgenstrahlfilmen vergleichbar ist (Tabelle 2), die ebenfalls weniger als 0,1% der Gesamtstrahlung absorbieren, obwohl eine spektrale Auflösung nicht benötigt wird, um die Zählungen pro Pixel zu charakterisieren.
HgI&sub2; oder auch andere Halbleiterdetektoren wie CdTe und CdZnTe können nicht nur beim direkten Abbilden wie bei Röntgenstrahlfilmen, sondern auch in sowohl einem Strommodus als auch Energie-dispersiven Abbildungssystemen verwendet werden. Das letztere erlaubt eine Messung von sehr kleinen Anzahlen von Interaktionen in dem Detektor, wobei auch die Gesamtbelichtung auf hohe Strahlungsdosen verkleinert wird. Eine Energie-dispersive Abbildung ermöglicht auch das Zählen von Strahlungsereignissen durch analoge Elektronikelemente und durch eine Analog-zu-Digital-Umwandlung, eine Digitalisierung von Information und eine Speicherung dieser in einer Computer-zu-Bild-Anzeige.
Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung für ein dünnes Aufbringungssystem, das verwendet werden kann durch (a) eine direkte Verdampfung von HgI&sub2;; (b) eine getrennte Verdampfung von Hg und 12 und eine Kondensation auf dem Substrat; oder (c) einer chemischen Dampfablagerung, wie einem Hg(tdh)&sub2; Vorläufer und I&sub2; Verbindungen. Die Vorrichtung besteht aus einer zweiteiligen vertikalen PyrexR oder Quarz-Ampulle, die mit einem Vakuumsystem verbunden ist In dem unteren Teil der Ampulle ist der Vorläuferquellenabschnitt, der entweder höchst gereinigtes HgI&sub2; oder, in anderen getrennten Unterbehältern, eine Hg Meta-, anorganische oder organometallische Hg Verbindung und freies Iodin enthalt. Die Temperatur wurde in dem unteren Teil durch Tprecursor gesteuert, die getrennt überwacht wurde. Der obere Teil der Ampulle enthält einen Substrathalter, an dem der Halbleiter oder das metallisierte und strukturierte Substrat angebracht ist. Der Substrathalter wurde lokal durch einen Widerstandserwärmer (nicht gezeigt) oder durch eine Strahlungserwärmung erwärmt, was Tsubsb die Temperatur des Substrats, bestimmt. Um die Heißwandumgebung bereitzustellen, wird die PyrexR oder Quarz-Ampulle in einen getrennt gesteuerten semitransparenten Widerstandsofen eingeführt, dessen Temperatur mit Tfurnace bezeichnet ist.
Die Ablagerungsbedingungen sind erfüllt, wenn Tfurnace > Tprecursor > Tsubst ist. Typische Temperaturen, die verwendet werden, sind Tfurnace = 130ºC, Tprecursor = 125ºC und Tsubst = 115ºC.
Für Substrate, die größer als 50 · 50 mm² sind, muss das System heraufskaliert werden und das Substrat muss durch ein mechanisches x-y Antriebssystem zum Sicherstellen einer homogenen Aufbringung bewegt werden. Andere Halbleiter mit einem großen Bandabstand, wie CdTe und CdZnTe, sind als Dünnfilme auf Substraten, wie Si, mit GaAs Schichten, auf denen entweder CdTe oder Cdl-xZxTe Schichten aufgebracht sind, mit x0,05 oder 0,20, verfügbar. Diese CdTe/GaAs/Si Mehrschichtstrukturen werden als Substrate fur CdHgTe Infrarotdetektoren verwendet, können aber auch für Dickfilm- Röntgenstrahldetektoren verwendet werden, wenn sie auf die gewünschte Anzahl von Bodenelektrodenstreifen strukturiert werden, um die geeignete Anzahl von Abbildungspixeln bereitzustellen. Dünnfilme aus PbI&sub2; können in einer Vorrichtung aufgebracht werden, die ähnlich zu derjenigen ist, die in Fig. 6 gezeigt ist.
Die Halbleiterdünnfilme, die voranstehend beschrieben wurden, werden durch eine Photolitographie für die Dampfphasenablagerung der oberen Metallelektrodenstreifen, die aus Palladium, Gold oder Platin gebildet sind, mit einem Muster versehen. Nach der Photolitographie werden die fertiggestellten Detektorstrukturen (siehe Fig. 4 und 5) gründlich in deionisiertem und dreifach destilliertem Wasser mit hoher Reinheit gewaschen, um die Chemikalien zu entfernen, die von dem Photolitographieprozess zurückbleiben. Die Strukturen können dann durch Abdecken mit einer dünnen Schicht aus Paralen passiviert werden, wonach sie für eine Packung für eine elektronische Auslesung bereit sind.
Die strukturierte, kontaktierte und passivierte Detektorplatte, deren Abmessung 5 · 5 · 0,2 cm³ beträgt, wird dann auf einer polykristallinen Alumina- oder TeflonR-Platte angeordnet, die die Schaltungsplatinenkontakte auf dem Boden davon aufweist. Die Platte dient als die erste Stufe einer Verstärkung, gebildet aus einem 2N4416 FET mit geringem Rauschen und einem Rückkopplungswiderstand mit geringem Rauschen, angebracht auf einem Keramikchip eines 0,5 · 0,5 · 0,1 cm³ Vorverstärkersubstrats. Das Modul besteht aus Streifen von jeweils 100 um · 5 cm, getrennt durch 66 um nicht-kontaktierte Streifen. Die horizontalen Streifen werden als Zeilen bezeichnet und die vertikalen Streifen werden als Spalten bezeichnet. Es gibt 300 Zeilen und 300 Spalten. Die Gesamtanzahl von Vorverstärkern, die für ein Kameramodul benötigt werden, ist 600, d. h. jede Zeile und jede Spalte ist mit ihrem eigenen Vorverstärker verbunden. Um 600 hybride Vorverstärkerchips unterzubringen und die Verwendung von mehreren Modulen zu ermöglichen, wird das vordere Ende der Kameraplatte, mit 100 Vorverstärkerchips, oben auf einer würfelförmigen Box angebracht, die 100 Chips pro Stirnfläche aufnimmt (die vier Seitenwände und die Bodenwand nehmen somit zusammen 500 Chips, + 100 Chips oben, auf). Die Wände der Box sind mit einer vorgedruckten Schaltungsplatine verbunden, die auf einer Seite mit dem Eingang des Detektors und der Vorspannung verbunden ist, und auf der anderen Seite mit dem Ausgang der Vorverstärker verbunden ist, der mit den übrigen elektronischen Schaltkreisen verbunden ist, was ähnlich wie die Vorgehensweise ist, die nachstehend für die HgI&sub2;-Blockdetektorkamera (siehe Fig. 7) beschrieben wird.
Bezugnehmend nun auf Fig. 7 wird das elektronische System, das für die HgI&sub2;-Blockdetektor- Kristalllcamera verwendet wird, kurz beschrieben, um eine vollständigere Beschreibung darzustellen.
Die gesamte elektronische Schaltungsanordnung ist für den Dünnfilmdetektor der vorliegenden Erfindung ausgelegt. Somit wird der Detektorausgang von dem Vorverstärker weiter verstärkt und geformt und gesammelte Ladungen werden von dem Vorverstärker an den Formungsverstärker transferiert, der ein Hybrid ist das dafür ausgelegt ist, um flexibel genug zu sein, um mit anderen Impuls-orientierten Strahlungsdetektorsystemen verwendet zu werden. Eine einzelne Differentationsstufe und vier Stufen einer aktiven Integration werden verwendet, um eine nahezu Gauss-förmige Formung zu erreichen. Ein analoger Eingangspuffer mit hoher Impedanz wird bereitgestellt, der verwendet werden oder überbrückt werden kann. Eine 6 us Polstellen-Nullstellen-Auslöschungsschaltung ist enthalten, aber dieser Wert kann leicht verändert werden, indem ein externer variabler Widerstand hinzugefügt wird.
Der Ausgang der Formungsverstärker wird in der folgenden Weise verarbeitet: Die Signale werden unter Verwendung eines schnellen Vergleichers mit einem Pegeldiskriminator, der geringfügig oberhalb des Rauschens eingestellt ist, verglichen, um ein digitales Signal zu erzeugen, das anzeigt, das ein Ereignis aufgetreten ist. Dieses Signal wird dann an eine Analog-zu-Digital-Datenweg-zu-Logikschaltung geführt, die die Gültigkeit eines Ereignisses durch den Zeitpunkt einer Übereinstimmung bestimmt. Wenn bestimmt wird, dass das Ereignis gültig ist, decodiert sie die räumliche Position des Ereignisses und erzeugt ein geeignetes Multiplexersteuersignal, so dass das analoge Signal von den Analog/Digital-Wandlern verarbeitet werden kann, um die Impulshöhe zu bestimmen (Energieinformation). Die gesamte Codierungslogik wird unter Verwendung von programmierbaren Logikfeldern (Altera EP 1800J) realisiert. Dies ermöglicht eine wesentliche Verringerung in der Größe der abschließenden Schaltung gegenüber einer diskreten Gatterlogik voller Größe. Die gesamte Codierungslogik und die ADC Funktionen passen auf eine einzelne Karte einer AT-Größe.
Die gesamte Datensammlung wird von einem IBM PC-AT-Computer überwacht. Der Computer ist eine einzelne Karte einer AT-Größe (TB80486), mit einer zweiten Karte, die für eine I/O-Steuerung verwendet wird (SCSI, etc.). Die Karte ist mit einem RAM von 1 0 MB ausgerüstet. Ein 200 MB IDE Laufwerk und ein 1,4 MB, 3,5-inch Floppy-Disk-Laufwerk sind in dem abschließenden System ebenfalls enthalten.
Eine kundenspezifische zugeschnittene Systemkarte, einschließlich der standardmässigen AT- Rückebene und zusätzlichen Bussen für die Kamerasignale, ist eingebaut, um die Karten zu halten, die das Kamerasystem bilden. Die Karten passen in ein Unterchassis in dem hinteren Ende der Kamera. Die Hochspannungs-Energieversorgung zur Vorspannung des Detektors, die Niederspannungs- Energieversorgung für die Elektroden, das Festplattenlaufwerk und das Floppy-Disk-Laufwerk sind in einem getrennten Subchassis in dem hinteren Ende der Kamera angebracht. Das System kann Eingangsraten, die 10&sup4; Zählungen pro Sekunde übersteigen, behandeln.
Schließlich umfasst das Kamerasystem eine Software zum Steuern der Datensammlungen und zum Anzeigen von Bildern. Die Software ist in der "C"-Sprache für OS/2, unter Verwendung des OS/2 Präsentationsmanagers als die Schnittstelle, geschrieben. Ein spezieller Treiber wird geschrieben, um zu ermöglichen, dass die Software mit der elektronischen Schaltungsanordnung kommuniziert.
Die Computeranzeige während einer Bildsammlung kann die folgende Postenauswahl verwenden:
1) Datei I/O (Speichern, Laden, etc.)
2) Sammeln von Parametern wie Zeit/Zählungs-Grenzen
3) Betriebsmoden, wie die Auswahl einer Anzeige eines gesammelten Bilds gegenüber einem rekonstruierten Bild, dem Typ einer Rekonstruktion etc.
4) Optionen
5) Utilities
6) Hilfe-Funktionen, die mit der OS/2 PM kompatibel sind und eine OS/2 PM Umwandlung soweit wie dies praktisch ist erlauben.
Die Anzeige besteht aus den folgenden getrennten Gebieten:
a) Menü-Gebiet
b) Grauskala-Bildanzeige
c) Spektrum (Tochterfenster)
d) Bildcharakteristiken (Gesamtzählwert; Summe von sämtlichen Zählwerten; maximale Zählwerte; Wert des ersten Pixels; Mehrfachzählwerte; Anzahl von Zählwerten, bei denen Signale in zwei benachbarten Zeilen oder Spalten gleichzeitig vorhanden sind, als Folge einer Ladungsteilung; Delta- Zählwerte und Anzahl von Zählwerten.
Das System umfasst eine Maussteuerung, so dass der Benutzer ein bestimmtes Pixel wählen und das Energiespektrum für dieses Pixel anzeigen kann. Dieses Spektrum wird in dem Tochterfenster angezeigt, das auch die Pixelstelle [r,c], dem das Spektrum entspricht, die Bildmarken-Stelle in dem Spektrum und die entsprechende Anzahl von Zählwerten [Bildmarke; Zählwerte] an der Stelle zeigt.
Wie realisiert werden wird, weist die vorliegende Erfindung zahlreiche Anwendungen auf.
Somit wird in Übereinstimmung mit der Erfindung eine Miniaturhalbleiter-, Röntgenstrahl- oder Gammastrahl-Dünnfilm-Strahlungsdetektorkamera aus einem einzelnen Modul bereitgestellt, gebildet aus HgI&sub2;, CdTe, CdZnTe oder PbI&sub2; Dünnfilmen mit einem 5 · 5 cm² Beobachtungsfenster, das in dem Strommodus oder dem Energie-dispersiven Modus arbeitet, bereitgestellt.
Das Abbildungssystem der vorliegenden Erfindung kann auch mit einer multimodularen Röntgenstrahl- und Gammastrahl-Kamera verwendet werden, wobei Röntgenstrahlfilme mit einer großen Fläche von ungefähr 20 · 15 cm² ersetzt werden, d. h. gebildet aus 12 Modulen von Miniaturkameras von 5 · 5 cm² oder mit einer multimodularen Miniatur-Einzelmödul-Röntgenstrahl- und Gammastrahl-Kamera von 27,5 · 42,5 cm², d. h. 47 Modulen mit 5 · 5 cm² oder anderen Radiologie-Bildern.
Das Abbildungssystem der vorliegenden Erfindung kann in der nuklearen Medizin angewendet werden und kann als ein Intra-operatives Werkzeug zur Verwendung in chirurgischen Prozeduren wie einer subklinischen Tumorentfernung, einer Identifikation einer Transplantat-Durchströmung, einer Bestimmung einer Gefäßtransplantations-Wachstumsfähigkeit, einer Entfernung von gutartigen Knochenschäden etc., verwendet werden. Herkömmliche Techniken, die dem Chirurgen zur Verfügung stehen, sind auf Einzeldetektor-Gamma- und Beta-Testgeräte beschränkt. Der Vorteil von Abbildungssystemen in bezug auf nicht-abbildende Intra-operative Testgeräte umfassen Verbesserungen bei der Lokalisierung und der Empfindlichkeit gekoppelt mit einer spektral-aufgelösten Abbildung, mit dem Potential für eine Streuungs- Subtraktion.
In ähnlicher Weise kann die vorliegende Erfindung auf die Astrophysik zum Abbilden von Röntgenstrahlbildern, wie Solarflecken-Teleskope oder Gamma-Bursts, zur Verwendung bei der Identifikation von gefälschten Banknoten; und zur Verwendung bei der Identifikation und dem Vergleich von Gemälden in Museen; zur Verwendung bei der Identifikation und Vergleich von antiken archäologischen Artefakten; zur Verwendung bei der Abbildung von gemahlenem Fleisch in Dosenfleisch zum Identifizieren von unerwünschten Knochen; zur Verwendung bei der Identifikation von nuklearem Abfall; zur Verwendung bei der Identifikation von geschmuggeltem nuklearen Material und zur Verwendung in Flughafensicherheits-Abbildungssystemen angewendet werden.
Durchschnittsfachleuten in dem technischen Gebiet ist offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf die Einzelheiten der voranstehend illustrierten Ausführungsformen beschränkt ist und dass die vorliegende Erfindung auf andere spezifische Ausbildungen angewendet werden kann. Die vorliegenden Ausführungsformen werden deshalb in sämtlicher Hinsicht als illustrativ und nicht als beschränkend angesehen, wobei der Umfang der Erfindung von den beigefügten Ansprühen anstelle von der vorangehenden Beschreibung angezeigt wird.

Claims

1. Strahlungserfassungssystem zum Erfassen einer Röntgenstrahl- und Gammastrahl-Strahlung, umfassend einen kontinuierlichen Film, der im wesentlichen besteht aus: einem strahlungserfassenden polykristallinen Material aus einem Halbleiter mit einem breiten Bandabstand, gebildet aus einer Vielzahl von polykristallinen Körnern, optional in Kombination mit einem organischen Bindemittel; wobei die Körner zusammen gesintert sind, um einen einzelnen kohärenten kontinuierlichen Film zu bilden und wobei die Vielzahl von polykristallinen Körnern und der Film, der daraus gebildet ist, eine Reinheit von wenigstens 99,9999 (6N) Prozent aufweisen, wobei das System angeordnet ist, um eine Strahlung in dem Energiebereich von 6-660 keV zu erfassen.

2. Strahlungserfassungssystem nach Anspruch 1, wobei der einzelne kohärente kontinuierliche Film ein Quecksilberiodidfilm ist.

3. Strahlungserfassungssystem nach Anspruch 1, wobei der einzelne kohärente kontinuierliche Film ein Kadmium-Telluridfilin ist.

4. Strahlungserfassungssystem nach Anspruch 1, wobei der einzelne kohärente kontinuierliche Film ein Kadmiumzink-Telluridfilm ist.

5. Strahlungserfassungssystem nach Anspruch 1, wobei der einzelne kohärente kontinuierliche Film ein Bleiiodidfilm ist.

6. Strahlungserfassungssystem nach Anspruch 1, wobei der Film eine Fläche von ungefähr zwischen 10² cm² und 10&sup4; cm² aufweist.

7. Strahlungserfassungssystem nach Anspruch 1, wobei der Film eine Dicke von ungefähr zwischen 1-500 um aufweist.

8. Bildrezeptor für ein Röntgenstrahl- und Gammastrahl-Abbildungssystem, umfassend ein Strahlungserfassungssystem nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der kontinuierliche Film auf einer leitenden Substratschicht, die eine Bodenelektrode bildet, aufgebracht ist und von einer oberen leitenden Schicht, die eine obere Elektrode bildet, abgedeckt ist, wobei wenigstens eine der besagten Schichten mit einer Vielzahl von leitenden Gebieten, die voneinander durch eine Vielzahl von nichtleitenden Gebieten getrennt sind, versehen ist, und wobei eine Vielzahl der leitenden Gebiete individuell über einen ladungsempfindlichen Vorverstärker jeweils mit einem Abbildungselektroniksystem verbunden sind.

9. Bildrezeptor nach Anspruch 8, wobei sowohl die Substratschicht als auch die obere Schicht mit einer Vielzahl von leitenden Gebieten, getrennt voneinander durch eine Vielzahl von nicht-leitenden Gebieten, versehen sind.

10. Bildrezeptor nach Anspruch 9, wobei die leitenden Gebiete der Substratschicht als eine erste Reihe von beabstandeten Streifen angeordnet sind und die leitenden Gebiete der oberen Schicht als eine zweite Reihe von beabstandeten Streifen angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten Reihen von Streifen relativ zueinander so angeordnet sind, um ein gitterartiges Feld zu bilden.

11. Bildrezeptor nach Anspruch 10, wobei die oberen und Substratschichten jeweils mit vertikalen und horizontalen leitenden Streifen strukturiert sind, um ein Kreuzgitter zu erzeugen, das einen Pixel von ungefähr 20-200 um Breite und ungefähr 20-200 um Länge darstellt.

12. Bildrezeptor nach Anspruch 8, wobei die leitenden Gebiete voneinander durch ein dielektrisches Material getrennt sind, welches aus der Gruppe bestehend aus SiO&sub2;, MgO und Al&sub2;O&sub3; gewählt ist.

13. Bildrezeptor nach Anspruch 8, wobei das Elektrodenmaterial aus der Gruppe gewählt ist, die aus Palladium, Gold, Platin und Germanium besteht.

14. Bildrezeptor nach Anspruch 8, wobei der kontinuierliche Film ein Dünnfilm mit einer Dicke von 1-500 um ist.

15. Bildrezeptor nach Anspruch 8, wobei die Elektrode ein Gitter von oben mit einem Muster versehenen Elektrodenpixeln von ungefähr 20-200 um Breite und ungefähr 20-200 um Länge besteht, wobei jedes Pixel individuell mit einem Abbildungselektroniksystem verbunden ist.

16. Prozess für die Herstellung eines kontinuierlichen Films, der im wesentlichen aus einem Strahlungserfassenden polykristallinen Material mit einem Halbleiter mit einem breiten Abstand besteht, gebildet aus einer Vielzahl von kristallinen Körnern zum Erfassen einer Röntgenstrahl- und Gammastrahl- Strahlung, umfassend die folgenden Schritte:

(a) Herstellen von Körnern aus einem polykristallinen Pulvermaterial mit einer Reinheit von wenigstens 99,999 (6N)%;

(b) Aufbringen des granularen Materials, optional in Kombination mit einem organischen Bindemittel, auf ein leitendes Substrat; und

(c) Sintern der Körner aus dem polykristallinen Material zusammen, um einen einzelnen kohärenten kontinuierlichen Film zu bilden.

17. Prozess nach Anspruch 16, wobei die gereinigten Körner aus dem polykristallinen Pulvermaterial durch eine Verdampfung in einem Vakuummedium hergestellt werden.

18. Prozess nach Anspruch 16, wobei die Verdampfung bei einer Temperatur von ungefähr 100-300ºC ausgeführt wird.

19. Prozess nach Anspruch 17, wobei die Reinigung durch eine sequentielle wiederholte Verdampfung ausgeführt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 16, wobei eine obere Platte aus einem leitenden Edelmaterial oben auf das Pulver aufgesetzt wird und der sich ergebende Aufbau bei einer Temperatur von ungefähr 100-220ºC und einem Druck von ungefähr 100-5.000 Kg/cm² komprimiert wird.

21. Prozess nach Anspruch 16, wobei das granulare Material aus dem Schritt a) mit einem organischen Bindemittel in einem Lösungsmittel gemischt und dann auf das Substrat aufgebracht wird, gefolgt von einer Temperung bei einer Temperatur von ungefähr 60-120ºC.

22. Prozess nach Anspruch 22, wobei die Aufbringung durch einen Maskendruck ausgeführt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das gereinigte granulare Material aus dem Schritt (a) in einem erwärmten Gebiet einer Vakuumkammer bei einer Temperatur von ungefähr 90-220ºC angeordnet wird und das leitende Substrat an einem mit LN2 gekühltem Gebiet der Vakuumkammer angebracht wird, wobei das gereinigte granulare Material sublimiert und auf das Substrat aufgebracht wird und der Schmelzvorgang durch ein Erwärmungstempern bei einer Temperatur von ungefähr 50-100ºC bei Anwesenheit von N&sub2; ausgeführt wird.