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Dokumentenidentifikation DE69935199T2 15.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001031048
Titel ROBUSTE ABDECK-PLATTE FÜR STRAHLUNGSABBILDUNG
Anmelder General Electric Co., Schenectady, N.Y., US
Erfinder DEJULE, Clement, Michael Clement, Clifton Park, NY 12065, US;
LUBOWSKI, Clement, Stanley Joseph, Scotia, NY 12302, US
Vertreter Rüger und Kollegen, 73728 Esslingen
DE-Aktenzeichen 69935199
Vertragsstaaten DE, FR, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.04.1999
EP-Aktenzeichen 999185531
WO-Anmeldetag 14.04.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/US99/08185
WO-Veröffentlichungsnummer 1999066352
WO-Veröffentlichungsdatum 23.12.1999
EP-Offenlegungsdatum 30.08.2000
EP date of grant 21.02.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.11.2007
IPC-Hauptklasse G01T 1/20(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G01T 1/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft allgemein einen Festkörper-Bildwandler und insbesondere eine robust Abdeckplatte, um das Bildwandlerarray einzuschließen und dieses von ungünstigen äußeren Umgebungsbedingungen zu schützen.

Festkörper-Bildgebungsarrays weisen einen Photosensorarray auf, das mit einem Szintillator verbunden ist. Die Strahlung, die detektiert werden soll (beispielsweise Röntgenstrahlung oder Ähnliches) durchdringt den Szintillator und wird von dem Szintillatormaterial in einem Ereignis absorbiert, das zu der Freisetzung von optischen Photonen oder Lichtquanten führt. Das Photosensorarray, das mit dem Szintillator verbunden ist, wird genutzt, um die optischen Photonen oder Lichtquanten zu detektieren, und liefert einen räumlichen Ort (x, y) in dem Array, der zu dem Punkt in dem Szintillator gehört, bei dem die einfallende Strahlung absorbiert wurde. Das Auslesen des Photosenorarrays erlaubt es, dass elektrische Signale erzeugt werden, die zu dem Muster der absorbierten Strahlung gehören. Die Daten, die in derartigen elektrischen Signalen enthalten sind, können als visuelle Anzeige oder auf andere Art und Weise dargestellt werden, um eine Analyse des Strahlungsmusters zu ermöglichen.

Der Bildwandler enthält ein Glasssubstrat, auf dem das Photosensorarray angeordnet ist, der typischerweise Schichten von dünnen Filmen enthält (einschließlich amorphem Silizium), die zu Dünnschichttransistoren (TFT) und Photodioden strukturiert sind. Die Szintillatorschicht weist typischerweise ein Salz auf, wie beispielsweise Cäsiumjodid (CsJ), das über das Photosensorarray auf dem Substrat aufgetragen ist. Der Szintillator wandelt die Röntgenstrahlen in sichtbares Licht um, das wiederum von den Photodioden erfasst wird. Die Struktur des Szintillors kann schnell durch Feuchtigkeit zerstört werden, was zu einer Beeinträchtigung der optischen Funktion oder Performance führt und konsequenterweise die Bildwandler-Effizienz oder -Performance erniedrigt. Der Abbau kann ebenfalls durch Feuchtigkeits-Exposition des umgebenden Raums auftreten. Es ist deshalb von Bedeutung, dass das Szintillatormaterial durch ein hermetisches Abdeckmaterial vor den äußeren Bedingungen geschützt wird.

Das Abdeckmaterial für den Bildwandlerarray ist bevorzugt für Röntgenstrahlen hoch transparent. Es muss ferner strukturell robust sein, so dass dieses seine Form und Effektivität behält, um die gewünschte Beständigkeit gegenüber der Feuchtigkeit in unterschiedlichen Umgebungen zu schaffen, wie beispielsweise Bedingungen (beispielsweise extreme Temperaturen), die während des Transports auftreten, und Bedingungen, die bei längerem Gebrauch und Belastung durch Strahlung auftreten können (siehe beispielsweise die US-A-5 179 284 und die EP-A-0 147 561). Beispielsweise muss das Abdeckmaterial in der Lage sein, seine Form und Eigenschaften der Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit auch bei wechselnden Temperaturen ohne Deformation (wie beispielsweise Delamination oder Deformation) zu bewaren, was zu einem Durchbrechen der Feuchtigkeitsbarriere um den Szintillator führen würde. Jede Schädigung der Abdichtung um den Szintillator wird zu Degradation oder Abbau des Szintillatormaterials führen und als Folge daraus die Qualitätseigenschaften oder Performance des Bildwandlers beeinträchtigen. Das Abdeckmaterial muss gut an einem Kleber haften, der verwendet wird, um die Einrichtung zusammenzukleben und muss in der Lage sein, die gewünschte Charakteristik über die erwartete Lebensdauer und Bedienungsumgebungen (beispielsweise wenn diese Strahlung ausgesetzt ist) des Bildwandlers zu bewaren. Zusätzlich ist ebenfalls das Abdeckmaterial bevorzugt in großen, dünnen Schichten oder Blättern fertig geformt, die für die großflächigen Bildwandler (beispielsweise 100 cm2 oder größer) verlangt werden, wie sie für eine Thorax-Röntgenvorrichtung verwendet werden können.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Ein Strahlungsbildwandler enthält einen Photosensorarray, der mit einem Szintillator gekoppelt ist, um optische Photonen oder Lichtquanten zu detektieren, die erzeugt werden, wenn einfallende Strahlung von dem Szintillator absorbiert wird. Der Bildwandler enthält ferner eine robuste Schutzabdeckung, die über dem Szintillator angeordnet ist, um den Szintilllator abzudichten, so dass dieser der Feuchtigkeit nicht ausgesetzt ist, die in der diesen umgebenden Umgebung vorhanden ist. Die Schutzabdeckung hat eine dreilagige Laminatstruktur oder Schichtstruktur, die ein Paar eines Materials eines ersten Typs und eines Material eines zweiten Typs enthält, die zusammengefügt sind, so dass das Material des zweiten Typs zwischen dem Paar des Materials des ersten Typs angeordnet ist. Die Materialelemente des ersten Typs und des zweiten Typs sind jeder aus der Gruppe mit einer hermetischen Barriereschicht ausgewählt, die ein anorganisches Material und eine strukturelle Schicht enthält. Die Elemente des ersten Typs und des zweiten Typs sind voneinander verschieden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die einzige Figur ist eine Ansicht im Querschnitt eines Bereiches eines Strahlungsbildwandlers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Ein Festkörperstrahlungsbildwandler 100 weist typischerweise ein Photosensorarray 110 auf, das über einem Substrat 120 angeordnet ist, wie dies in der Figur dargestellt ist. Das Substrat 120 weist ein strukturell starkes (beispielsweise steifes) Material auf, wie beispielsweise Glas oder Ähnliches, um eine Grundlage für die darauf angeordneten Materialien zu schaffen, um das Photosensorarray 110 und andere Elemente des Wandlers zu bilden. Das Photosensorarray 110 ist optisch mit einem Szintillator 130 gekoppelt, der über dem Photosensorarray angeordnet ist. Im Betrieb ist der Bildwandler so angeordnet, dass die zu detektierende Strahlung, beispielsweise Röntgenstrahlung 25 und Ähnliches, die das bildgebend darzustellende Objekt durchquert hat, auf den Szintillator 130 fällt. Einfallende Strahlung tritt typischerweise in den Szintillator 130 ein und wird in dem Szintillatormaterial absorbiert, so dass sie zur Erzeugung von optischen Lichtquanten resultiert. Die Detektion durch das Photosensorarray 110 (typischerweise ein Array von Photodioden) der optischen Lichtquanten, die emittiert werden, wenn die einfallende Strahlung durch das Szintillatormaterial absorbiert ist, ermöglicht die Erzeugung eines elektrischen Signals, das zu dem Muster der einfallenden Strahlung gehört.

Der Szintillator 130 weist typischerweise ein Szintillatormaterial auf, das ein Salz ist, wie beispielsweise Cäsiumjodid oder Ähnliches. Eine erste Fläche 121 des Szintillators ist über dem Photosensorarray 110 so angeordnet, dass es optisch mit dem Array verbunden ist, um den Durchgang von optischen Lichtquanten von dem Szintillator zu dem Photosensorarray 110 zu ermöglichen. Die hierbei verwendeten Begriffe „über", „oberhalb" und „unter" und Ähnliches sind im Bezug auf die relative Position der Elemente des Bildwandlers 100 verwendet, wie dies in der Figur dargestellt ist, und es ist nicht als Beschränkung irgendeiner Art in Bezug auf die Orientierung oder Bedienung des Bildwandlers 100 zu verstehen. Die meisten Salze, die Szintillatormaterialien sind, sind empfindlich gegenüber der Absorption von Feuchtigkeit und werden strukturell und optisch zerfallen, wenn sie Feuchtigkeit ausgesetzt sind.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Szintillator 130 mehrere kolumnarer Strukturen 135 auf, die bei der räumlichen Lokalisierung der optischen Photonen oder Lichtquanten helfen, die in dem Szintillator erzeugt werden. In alternativen Ausführungsformen kann der Szintillator 130 einen Block von Szintillatormaterial oder Ähnlichem aufweisen. Eine optisch reflektierende Schicht 140 ist typischerweise (aber nicht notwendigerweise) über einer zweiten Szintillatorfläche 134 angeordnet; diese optisch reflektierende Schicht dient dazu, die optischen Photonen, die innerhalb der Szintillatorrückseite erzeugt werden, in den Szintillator zurück zur ersten Szintillatorfläche 132 zu reflektieren, so dass die Photonen von dem Photosensorarray 110 detektiert werden können. Die reflektierende Schicht 140 weist typischerweise ein nachgiebiges (beispielsweise zur Anpassung an kolumnare Vorsprünge deformierbares) Material auf, das relativ transparent für Röntgenstrahlen, aber optisch reflektierend ist. Ein Beispiel ist das Material, das die Handelsbezeichnung „Opticlad" führt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Schutzabdeckung 150 über dem Szintillator 130 angeordnet. Die Schutzabdeckung 150 ist typischerweise relativ transparent für Röntgenstrahlen (beispielsweise hat diese eine Transmission größer als ungefähr 50% für Röntgenstrahlen in dem Energiebereich, der gewöhnlich für Bildgebungsverfahren verwendet wird). Die Schutzabdeckung wird an dem Bildwandler durch einen Klebe- oder Hafttropfen 155 gesichert, beispielsweise durch Epoxy oder Ähnliches, das auf dem Substrat 120 angeordnet wird, typischerweise als ein Tropfen von Klebstoff, der so entlang der Kante des Substratesangeordnet wird, dass dieser das Photosensorarray 110 umrandet. Der Klebstofftropfen 155 hat typischerweise eine Dicke (zwischen dem Substrat 120 und der Abdeckplatte 150) von ungefähr 0,5 mm und jeweils eine Breite (entlang der Achse des Kontaktes mit der Fläche des Substrates 120 und der Abdeckplatte 150) von ungefähr 3 mm. Das Substrat 120, das durch den Klebstoff 155 an die Abdeckplatte 150 geheftet ist, schafft einen feuchtigkeitsbeständigen, abgedichteten Raum, der den Photosensorarray 110 und den Szintilllator 130 umgibt, und schafft auf diese Weise einen Schutz für diese Komponenten vor den äußeren Umgebungsbedingungen.

Die Schutzabdeckung 150 hat eine Schichtstruktur (das heißt sie weist Vielfachschichten auf, die miteinander verbunden sind, um ein einziges Arbeitsstück zu bilden), die ein Paar aus Elementen eines ersten Materialtyps 151 und eines zweiten Materialtyps 152 aufweisen, die so zusammengefügt sind, dass das Element des zweiten Materialtyps 152 zwischen dem Paar der Elemente des ersten Materialtyps 151 angeordnet ist. Hierbei ist der Begriff „Element des ersten Materialtyps" auf eine Struktur bezogen, die mindestens die gewünschte Fläche der Schutzabdeckung beinhaltet, die einen bestimmten Materialtyp aufweist; „Element des zweiten Materialtyps" ist auf eine Struktur mit ähnlicher Größe bezogen (wie die des Elements des ersten Materialtyps), das ein von dem Element des ersten Materialtyps verschiedenes Material aufweist. Das „Paar" der Elemente des ersten Materialtyps bezieht sich auf zwei Elemente mit vergleichbaren Dimensionen, wobei beide von diesen den ersten Materialtyp aufweisen.

Die Elemente des ersten Materialtyps weisen eine hermetische Barriereschicht auf, die ein anorganisches Material oder alternativ eine strukturelle Schicht aufweist, die ein organisches Material oder alternativ ein anorganisches Material oder alternativ ein Kompositmaterial aufweist. Ähnlich weisen die Elemente des zweiten Materialtyps eine hermetische Barriere schicht auf, die ein anorganisches Material oder alternativ eine strukturelle Schicht beinhalten, die ein anorganisches Material oder alternativ ein Kompositmaterial aufweist. Die Schutzabdeckschicht hat folglich ein Paar von Elementen eines ersten Materialtyps eines Materials (entweder die hermetische Barriereschicht oder die strukturelle Schicht), die von einander durch ein Element eines zweiten Materialtyps in der Schicht-Struktur getrennt sind, um eine Struktur mit alternierenden, sich abwechselnden Schichten zu schaffen. Die Elemente des zweiten Materialtyps ist entweder eine hermetische Barriereschicht oder eine strukturelle Schicht, je nachdem welche verschieden von dem Material ist, das das Paar der Elemente des ersten Materialtyps aufweist. Beispielsweise weisen in einer Ausbildungsform die Elemente des ersten Materialtyps 151 die hermetische Barriereschicht auf und das Element des zweiten Materialtyps weist die strukturelle Schicht auf. In einer alternativen Ausführungsform weisen die Elemente des ersten Materialtyps die strukturelle Schicht oder Strukturschicht auf und das Element des zweiten Materialtyps weist die hermetische Barriereschicht auf.

Die Drei-Element Schichtstruktur der Schutzabdeckung 150 weist typischerweise ein Paar von hermetischen Barriereschichten auf, wobei hierbei eine strukturelle Schicht als Zwischenschicht in der Schicht-Struktur angeordnet ist. An Hand von einem Beispiel und nicht darauf beschränkt, ist diese Ausführungsform der Erfindung nachfolgend genauer beschrieben ist, um die Drei-Element Schichtstruktur der Schutzabdeckung 150 darzustellen.

Die Abdeckung 150 weist eine untere hermetische Barriereschicht 160; eine dazwischen liegende Strukturschicht 170; und eine obere hermetische Barriereschicht 180 auf; die obere hermetische Barriereschicht 180 und die untere hermetische Barriereschicht 160 sind miteinander an gegenüberliegenden Seiten der dazwischen liegenden Strukturschicht 170 verbunden, wie dies in der Figur dargestellt ist. Hierbei wird der Begriff „hermetische Barriereschicht" wie folgt verwendet und bezieht sich auf die Charakteristik und Eigenschaft der Barriereschicht, die diese im Wesentlichen so luftdicht macht, dass die Feuchtigkeit der äußeren Umgebungsluft daran gehindert wird die Barriere zu durchdringen. „Strukturschicht oder strukturelle Schicht" wird hierbei bezogen auf eine Schicht verwendet, die eine Festigkeit der Struktur für die Abdeckplatte schafft, das heißt sie schafft so eine Unterstützung für die Abdeckplatte, dass sie Löcher durch Einstiche oder Risse während der Benutzung und der Herstellung ausgleicht. Typischerweise ist die Strukturschicht der hermetischen Barriereschicht für den Wärmeausdehnungskoeffizienten bestimmend.

Die obere hermetische Barriereschicht 180 und die untere hermetische Barriereschicht 160 weisen dasselbe hermetische Barriereschichtmaterial auf. Die Verwendung desselben Materials für die obere und die untere hermetische Barriereschichten schafft ein Mittel, um zu sichern, dass die Abdeckplatte 150 ihre Gestalt während der Temperaturausdehnungen beibehält, da die obere und die untere hermetische Barriereschicht denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben und jede Neigung und Tendenz für Verwindungen ausgleichen, die bei einer Struktur auftreten können, die nur eine hermetische Barriereschicht hat, die mit einem anderen Material der dazwischenliegenden Strukturschicht 170 verbunden ist.

Verwindungen der Abdeckung 150, wenn diese im Bildwandler 100 angeordnet sind, sind ferner durch die dazwischen liegende Strukturschicht 170 begrenzt, die ein Material aufweist, das kompatibel mit dem Substratmaterial ist, um beispielsweise Verwindungen zu vermeiden, wenn dieser einem Bereich von Temperaturen ausgesetzt ist. Eine derartige Verwindungen vermeidende Kompatibilität kann erreicht werden, wenn das Strukturschichtmaterial einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat, der innerhalb des Bereichs von 20% und 500% des Substratmaterials liegt; vorzugsweise hat die dazwischenliegende Strukturschicht einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der nahe an dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials aus dem das Substrat 120 gebildet ist, liegt. Beispielsweise hat Corning-1737-Glass, das gewöhnlich als Material für das Substrat 120 verwendet wird, einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr 3.4 ppm/°C; das Graphit-Kompositmaterial, das gewöhnlich als Material für die dazwischen liegende Strukturschicht verwendet wird, hat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr 2.3 ppm/°C. Solch ein gutes Zusammenpassen der jeweiligen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (beispielsweise eine Differenz von ungefähr 1 ppm/°C) macht das Material sehr geeignet für die Verwendung als eine Abdeckungseinrichtung, die resistent oder unempfindlich gegenüber Verwindungen ist.

Das Material der hermetischen Barriereschicht besitzt vorzugsweise eine gute Luftundurchlässigkeit oder Luftdichtigkeit (wie Metall) und eine hohe Transmission für Röntgenstrahlen (beispielsweise eine Transmission oder Durchlässigkeit für Röntgenstrahlen durch das Material, die größer als ungefähr 50% des einfallenden Röntgenflusses ist und typischerweise größer als 75% des einfallenden Flusses und vorzugsweise größer als 95% ist). Das Material der hermetischen Barriereschicht besitzt vorzugsweise eine gute Adhäsion oder Haftung mit dem Klebmittel 155, das verwendet wird, um die Abdeckplatte 150 mit dem Substrat 120 zuverlässig zu verbinden, das typischerweise der erste Kontakt zwischen dem Klebemittel 155 und der Abdeckungsplatte 150 an der unteren hermetischen Barriereschicht 160 ist, wie dies in der Figur dargestellt ist. Beispielsweise ist im Stand der Technik bekannt, dass Epoxy eine unebenere oder rauere und haltbarere Verbindung mit einem Material wie Aluminium im Vergleich zu einem Material wie Graphit bildet. Beispiele für Materialien hermetischer Barriereschichten, die zur Verwendung als Abdeckungsplatte 150 gut geeignet sind, enthalten Metallfolien mit niedrigem Z (das heißt sie haben eine Ordnungszahl oder Kernladungszahl kleiner als ungefähr 30, wie beispielsweise Aluminium (Z = 13), Titan (Z = 22), Nickel (Z = 28) oder Kupfer (Z = 29)). Die hermetischen Barriereschichten 160 und 180 sind typischerweise relativ dünn und haben eine Dicke im Bereich von 10 &mgr;m und 250 &mgr;m und liegen vorzugsweise im Bereich zwischen 25 &mgr;m und 50 &mgr;m. Die untere und die obere Barriereschicht 160 und 180 sind beispielsweise aus Aluminium hergestellt, das typischerweise eine Dicke von ungefähr 25 &mgr;m aufweist.

Die dazwischenliegenden Strukturschicht 170 weist typischerweise ein Kompositmaterial auf, das mit einem Haft- oder Klebemittel getränkt ist. Die Strukturschicht 170 weist typischerweise ein Graphit-Kompositmaterial auf, das eine gute Haft- oder Klebewirkung mit dem Material der hermetischen Barriereschicht aufweist. Es wurde herausgefunden, dass Graphit (in einer anderen Form als der Kompositform) keine gute Haft- oder Klebewirkung mit einem Klebemittel, wie beispielsweise Epoxy, während thermischer Zyklen aufweist (beispielsweise Zyklen in dem Bereich von –40°C bis 85°C), was zu Delimination auf der Struktur der Abdeckungsplatte führt. Das Graphit-Kompositmaterial weist typischerweise mindestens eine Schicht von mit Harz getränkten Graphitfasern auf, die durch die gesamte Schicht reichen und an den Graphitfasern haftet. Es wird vermutet, dass die hervorragende Haftung- oder Verbindungsstärke, die bei der Verwendung von Graphit-Kompositmaterial auftritt, aus der Verbindung mit dem Material der hermetischen Barriereschicht resultiert, die durch das selbe Harz des Kompositmaterial gebildet wird, das über das gesamte Kompositmaterial verteilt ist. Es scheint so, dass die Verteilung des Harzes durch das Material und um die Graphitfasern herum eine rauere und verzahntere Verbindung schafft, als die Verbindung durch ein separates Epoxymaterial, das zwischen dem Material der hermetischen Barriereschicht und dem Graphit verteilt wird, ohne dass die Schicht getränkt wird.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Strukturschicht aus einem graphitbildenden Material gebildet, wie beispielsweise „Prepreg", das ein Handelsname für das Material ist. Dieses Material wird typischerweise für die Luftfahrtindustrie hergestellt und kann von Herstellern wie beispielsweise Hexcel oder Fatafil Fibers Inc. aus Rockwood, Tennessee bezogen werden. Die Strukturschicht weist mehrere nicht verwobene Schichten des Prepreg-Graphits auf, das Graphitfasern von ungefähr 5 mil Durchmesser enthält und das in einem Blatt von Material gebildet ist, das durch ein haftendes Harz zusammenhält und in einer Zusammenfügung geschichtet ist (wie es von General Composites, Inc. Von Westport, New York verfügbar ist). Die Schichten des Graphitblattes werden zusammen in einer Heißpresse geschichtet, um die Strukturschicht 170 zu bilden; das haftende oder klebende Harzmaterial wird durchdringt die Graphitblätter (das heißt, verteilt sich über das Material, um einen integralen Teil der Kompositstruktur zu bilden). Die verschiedenen Schichten der Blätter des Graphit-Komposits werden zu den entsprechenden Blättern der Graphitfaserachsen ausgerichtet geschichtet, die gegeneinander versetzt sind (beispielsweise durch ungefähr 60 Grad zwischen benachbarten Blättern), um einen nahezu isotropen und gleichmäßigen Ausdehnungskoeffizienten für das Laminat oder die Schicht zu schaffen (der thermische Ausdehnungskoeffizient ist viel größer in Richtung der Graphitfasernachsen als in der Richtung senkrecht zu diesen Achsen).

Ausreichende Schichten der Graphitblätter werden zusammenlaminiert, um die Strukturschicht 170 zu bilden, die die gewünschte Anisotropie aufweist. Die Dicke der Strukturschicht liegt typischerweise im Bereich zwischen 0.5 mm und 1 mm. Beispielsweise weist die Strukturschicht 170 in einer Ausführungsform der Erfindung sechs Blätter der Graphitblätter auf, die zusammengeschichtet sind (diese schaffen eine akzeptable isotropen Strukturstabilität während der Erwärmung), und haben eine totale Strukturschichtdicke von ungefähr 0,84 mm).

Typischerweise wird die Abdeckplatten-Schichtstruktur der oberen und der unteren hermetischen Barriereschichten 160, 180 und der dazwischenliegenden Strukturschicht 170 gleichzeitig gebildet (in einem Prozess, der als Konsolidierung bezeichnet wird), wobei die Schichtung der Graphit-Kompositblätter zur Bildung der dazwischenliegenden Strukturschicht 170 mit dem Material der hermetischen Barriereschicht, das gleichzeitig in der Presse erwärmt wird, dem haftenden Harz erlaubt die Graphit-Kompositblätter zusammen zufügen, um die Haftverbindung zu der oberen und der unteren hermetischen Barriereschicht zu bilden.

Die Abdeckplatte ist gemäß dieser Erfindung gut zur Herstellung in verschiedenen Größen angepasst, so dass die Abdeckung in einer Vielfalt von Bildwandlerarraygrößen, von klein (beispielsweise ungefähr 0,1 cm2) bis zu groß (beispielsweise ungefähr 10,000 cm2) verwendet werden kann.

Tests, die mit der Abdeckplatte 150, die gemäß dieser Erfindung hergestellt wurde, durchgeführt wurden, zeigen, dass die Platte strukturell robust ist, und keine Anzeichen von Delamination nach siebzehn thermischen Zyklen (die von –40°C bis zu 85°C reichen) zeigen. Zusätzlich bleibt die Epoxydichtung mit dem Aluminium der unteren Barriereschicht der Abdeckplatte nach hunderten von Stunden der Exposition bei Bedingungen von 85°C und 85% relativer Luftfeuchtigkeit verbunden.


Anspruch[de]
Robuste eine Strahlung detektierende Festkörper-Bildgebungseinrichtung (100), die aufweist:

ein Photosensor-Array (110), das auf einem Substrat angeordnet ist;

einen Szintillator (130), der eine erste Oberfläche (132) und eine zweite Oberfläche (134) aufweist, wobei der Szintillator über dem Photosensor-Array so angeordnet ist, dass die erste Oberfläche des Szintillators optisch mit dem Photosensorarray gekoppelt ist; und

eine stabile Schutzabdeckung (150), die über der zweiten Oberfläche des Szintillators angeordnet ist, um die zweite Oberfläche des Szintillators gegenüber der Feuchtigkeit in der äußeren Umgebung abzudichten;

dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckung (150) eine Drei-Element-Schichtstruktur aufweist, die ein Elementepaar eines ersten Materialtyps (151) und ein Element eines zweiten Materialtyps (152) aufweist, die so zusammengeschichtet sind, dass das Element des zweiten Materialtyps zwischen dem Elementepaar des ersten Materialtyps in der Drei-Element-Schichtstruktur angeordnet sind;

wobei die Elemente des ersten Materialtyps (151) und das Element des zweiten Materialtyps (152) jeweils aus der Gruppe ausgewählt werden, die eine hermetische Barriereschicht (160, 180) enthält, die ein anorganisches Material und eine Strukturschicht (170) aufweist;

wobei die Elemente des ersten Materialtyps und die Elemente des zweiten Materialtyps Materialien aufweisen, die verschieden voneinander sind;

wobei die Strukturschicht (170) ein Kompositmaterial aufweist;

wobei jede der Strukturschichten (170) einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der innerhalb von ungefähr 20% bis ungefähr 500% des Ausdehnungskoeffizienten des Substrates liegt.
Bildgebungseinrichtung (100) nach Anspruch 1, worin jedes Element in dem Elementpaar des ersten Materialtyps (151) eine hermetische Barriereschicht aufweist und das Element des zweiten Materialtyps (152) eine Strukturschicht aufweist;

wobei die Elemente so in der Schichtstruktur angeordnet sind, dass die hermetischen Barriereschichten mit den gegenüberliegenden Seiten der Strukturschicht verbunden sind.
Bildgebungseinrichtung (100) nach Anspruch 1, worin jedes Element in dem Elementepaar des ersten Materialtyps (151) eine Strukturschicht aufweist und das Element des zweiten Materialtyps (152) eine hermetische Barriereschicht aufweist;

wobei die Elemente so in der Schichtstruktur angeordnet sind, dass die Strukturschichten mit den gegenüberliegenden Seiten der hermetischen Barriereschicht verbunden sind.
Bildgebungseinrichtung (100) nach Anspruch 1, worin das Kompositmaterial der Strukturschicht (170) ein dieses tränkendes Haft- oder Klebemittel aufweist. Bildgebungseinrichtung (100) nach Anspruch 1, worin jede der hermetischen Barriereschichten (160, 180) einen effektiven Röntgentransmissionskoeffizienten im Bereich von ungefähr 50% und ungefähr 100% aufweist. Bildgebungseinrichtung (100) nach Anspruch 5, worin die hermetische Barriereschicht (160, 180) ein Material mit einer Ordnungszahl (Kernladungszahl) von kleiner als 30 aufweist. Bildgebungseinrichtung (100) nach Anspruch 6, worin jede der hermetischen Barriereschichten (160, 180) ein Material aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Aluminium, Lithium, Nickel und Kupfer enthält. Bildgebungseinrichtung (100) nach Anspruch 1, worin jede der hermetischen Barriereschichten (160, 180) eine Dicke im Bereich zwischen ungefähr 25 &mgr;m und ungefähr 250 &mgr;m aufweist. Bildgebungseinrichtung (100) nach Anspruch 1, worin die Schutzschicht (150) eine Oberfläche im Bereich zwischen ungefähr 0.1 cm2 und ungefähr 10000 cm2 aufweist. Bildgebungseinrichtung (100) nach Anspruch 1, worin die Strukturschicht (170) ein Kompositmaterial aufweist. Bildgebungseinrichtung (100) nach Anspruch 10, worin jede der Strukturschichten (170) ein Graphit-Kompositmaterial aufweist, das mehrere mit Harz getränkte Graphitfasern aufweist, wobei das Harz als Haft- oder Klebemittel zum Verbinden der Schutzabdeckungsschichten dient. Bildgebungseinrichtung (100) nach Anspruch 1, worin jede der Strukturschichten (170) eine Dicke im Bereich von ungefähr 0.5 mm und ungefähr 1 mm aufweist. Bildgebungseinrichtung (100) nach Anspruch 1, worin der Szintillator (130) Cäsiumjodid aufweist.






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