Hochauflösende transparente Bildplatten auf der Basis des Speicherleuchtstoffs CsBr:Eu2+
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass Temperaturbehandlungen und das Aussetzen der Luftfeuchtigkeit einen starken Einfluss auf die Struktur und die funktionalen Mechanismen von aus CsBr:Eu2+ Pulver gepressten Bildplatten haben. Dazu wurden zwei verschiedene Prozessabläufe untersucht. Einmal wurden die frisch gepressten Bildplatten der Prozessabfolge HAH ausgesetzt, welche aus hydrieren, tempern und hydrieren besteht. Die zweite Behandlungsabfolge AHAH startet mit einer Temperaturbehandlung der frisch gepressten Proben, worauf eine Hydrierung, eine zweite Temperaturbehandlung und eine zweite Hydrierung folgen. Ohne vorausgegangene Temperaturbehandlung, wie beim HAH Prozessablauf, verursacht das Aussetzen der Probe einer 75 % Luftfeuchtigkeit eine starke Rekristallisation, die von der Oberfläche aus in das Material hineinwächst. Es bilden sich große, an Einkristalle erinnernde Schichten. Eine folgende Temperaturbehandlung bricht diese Schichten wieder in kleinere Körner auf, die durch die anschließende, zweite Hydrierung noch leicht wachsen und sich abrunden. Eine vorausgehende Temperaturbehandlung wie beim AHAH Prozessablauf hat keinen nennenswerten Einfluss auf die Struktur, behindert aber die durch die folgende Hydrierung im HAH Prozess beobachtete Rekristallisation. Es bilden sich keine großen Körner aus, sondern es findet nur eine leichte Vergrößerung und Homogenisierung der Körner statt. Der Einfluss dieser Rekristallisationen auf die räumliche Auflösung und PSL Ausbeute kann mit Hilfe eines einfachen Models beschrieben werden. Die höchste PSL Ausbeute wird bei der Behandlungsabfolge HAH erreicht, wohingegen die höchste räumliche Auflösung eine frisch gepresste und hydrierte Probe zeigt. Die PSL Ausbeute einer hydrierten und nicht getemperten Probe ist allerdings gering und für eine praktische Anwendung nicht ausreichend. Wird die frisch gepresste Probe nur getempert und nicht hydriert, beträgt die Auflösung ca. 6 lp/mm. Die PSL Ausbeute beträgt allerdings nur ein Viertel der mit der HAH Prozessabfolge erreichbaren PSL Ausbeute. Diese ist allerdings ausreichend, um vernünftige Röntgenbilder zu erzeugen. Damit hängt die beste Prozessabfolge von den gewünschten Eigenschaften der Bildplatten ab. Für auf beste räumliche Auflösung ausgerichteten Bildplatten wird eine gute Performance erreicht, indem die frisch gepressten Bildplatten nur getempert werden und keine weitere Behandlung stattfindet. Ein guter Kompromiss zwischen Auflösung und PSL Ausbeute wird dagegen erreicht, wenn die Bildplatte zuerst hydriert, dann getempert und anschließend noch einmal hydriert wird. Die PSL Ausbeute der in dieser Arbeit produzierten Bildplatten ist mit der PSL Ausbeute einer von Agfa kommerziell erhältlichen Bildplatte vergleichbar (blauer Stern in den Abbildungen 7 und 8). Dabei muss allerdings erwähnt werden, dass die Dicke der Agfa Bildplatten mit 125 µm nur ein Drittel der in diesem Projekt produzierten Bildplatten ist. Auch die räumliche Auflösung der Bildplatten ist vergleichbar. Der für eine gute PSL Ausbeute wichtigste Schritt ist die erste Temperaturbehandlung. Dabei wird das Europium von seinem dreiwertigen Zustand zu Eu2+ reduziert. Diese Temperaturbehandlung aktiviert also den PSL Prozess und ist somit Grundvoraussetzung für eine hohe PSL Ausbeute. Die räumliche Auflösung der Bildplatten wird weitestgehend durch die Morphologie und Korngröße des Pulvers bestimmt. Diese Eigenschaften werden hauptsächlich durch die Hydrierung in Kombination mit der Temperaturbehandlung beeinflusst. Das Verständnis dieser Zusammenhänge ist zur Auswahl der geeigneten Prozessabfolge für die Herstellung von Bildplatten mit gewünschter Auflösung und PSL Ausbeute dringend notwendig.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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“Influence of Humidity and Temperature on Structure, Sensitivity and Spatial Resolution of the X-Ray Storage Phosphor CsBr:Eu2+”, 7th International Conference on Optical, Optoelectronic and Photonic Materials and Applications (ICOOPMA), Montreal (Kanada), 13-17 Juni, 2016
H. von Seggern
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“Influence of Hydration on Structure, Sensitivity and Spatial Resolution of the X-Ray Storage Phosphor CsBr:Eu2+”, 7th International Conference on Optical, Optoelectronic and Photonic Materials and Applications (ICOOPMA), Montreal (Kanada), 13-17 Juni, 2016
E. Kersting
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“Influence of hydration and annealing on structure, PSL- yield and spatial resolution of pressed powder plates of the X-ray storage phosphor CsBr:Eu2+”, J. Appl. Phys. 122, 084505 (2017)
E. Kersting and H. von Seggern
