Електролюмінесцентний перетворювач рентгенівського зображення

Винахід відноситься до електролюмінесцентних (ЕЛ) джерел світла і може бути використаний для візуалізації і підсилення рентгенівського зображення. Відомий рентгенівський електронно-оптичний (РЕОП) перетворювач рентгенівського зображення [1], взятий в якості аналога. Це електровакуумний пристрій що складається з ретгенолюмінесцентного екрану, фотокатоду, прискорюючої фокусуючої електронної системи та катодолюмінесцентного екрану. Недоліком відомого перетворювача є складність конструкції та його громіздкість, недостатнє підсилення рентгенівського зображення, низька контрастність перетвореного зображення. Відомий ЕЛ -перетворювач [2] взятий в якості аналога, який складається з скляної пластини з нанесеним на неї прозорим струмопровідним шаром, зверху якого послідовно нанесені ЕЛ - шар, непрозорий діелектричний і фоторезистивний шари. Зверху фоторезистивного шару наноситься верхній прозорий струмопровідний шар. Прозорі струмопровідні шари являються електродами ЕЛ - перетворювача. Недоліком вказаного перетворювача є, мала контрастність перетвореного рентгенівського зображення. Це пов'язано з малою товщиною фоторезистивного шару і малою густиною збудження цього шару рентгенівськими променями [3]. Тому зміна провідності фоторезистивного шару, яка адекватна розподілу інтенсивності рентгенівських променів, буде низькою. В результаті контрастність потенціального рельєфу на ЕЛ - шарі не висока, внаслідок цього низька контрастність перетвореного рентгенівського зображення. Завдання винаходу - збільшення провідності фоторезистивного шару при незмінній інтенсивності падаючого фронту рентгенівських променів. Поставлене завдання досягається тим, що в електролюмінісцентному перетворювачі який складається з скляної пластини з нанесеним на неї прозорим струмопровідним шаром, зверху якого послідовно нанесені ЕЛ -шар, непрозорий діелектричний і фоторезистивний шари, а зверху фоторезистивного шару наноситься верхній прозорий струмопровідний шар, і до прозорих струмопровідних шарів прикладена електрична напруга, на верхній прозорий струмопровідний шар нанесено рентгенолюмінесцентний (РЛ) шар, максимум в спектрі випромінювання якого співпадає з максимумом спектральної чутливості фоторезистивного шару. Крім того, фоторезистивний шар виконаний у вигляді мозаїчної структури між елементами якої розміщений діелектрик. Про роботі запропонованого підсилювача, на прозорі струмопровідні шари подається змінна електрична напруга. Рентгенівське випромінювання, з відповідним розподілом інтенсивності, попадає не тільки на фоторезистивний шар, де поглинається 20-30% цього випромінювання, але і на РЛ-шар, де перетворення рентгенівських променів у видиме випромінювання досягає 30-35%. Тобто, на відміну від прототипу, на зміну провідності фоторезистивного шару впливає одночасово падаюче рентгенівське випромінювання і свічення додатково нанесеного РЛ-шару. Зміна його провідності відбувається адекватно розподілу інтенсивності рентгенівських променів. При цьому, пройде перерозподіл зовнішньої напруги між фоторезистивним і ЕЛ шарами. Це приводить до зростання потенціального рельєфу на ЕЛ - шарі і, як результат, до підвищення контрастності свічення цього шару під дією електричного поля. Виконання фоторезистивного шару у вигляді мозаїчної структури, приводить до ще більшого зростання контрастності перетвореного зображення. На фіг.1 приведено переріз запропонованого ЕЛ- перетворювача з суцільним фоторезистивним шаром. На фіг.2 приведено переріз запропонованого перетворювача з фоторезистивним шаром у вигляді мозаїчної структури між елементами якої розміщений діелектрик. Запропонований електролюмінісцентний перетворювач рентгенівського зображення складається з скляної пластини-1, з нанесеним на неї нижнім прозорим струмопровідним шаром 2, зверху якого послідовно нанесені ЕЛ - шар 3, непрозорий діелектричний шар 4, і фоторезистивний шар 5 (суцільний фіг.1, або у вигляді мозаїчної структури, між елементами якої розміщений діелектрик фіг.2), а зверху фоторезистивного шару нанесено другий прозорий струмопровідний шар 6, зверху якого нанесено РЛ - шар 7, максимум в спектрі випромінювання якого співпадає з максимумом спектральної чутливості фоторезистивного шару. Перетворювач працює слідуючим чином: на нижній 2 і верхній 6 прзорі струмопровідні шари подається змінна електрична напруга. Рентгенівські промені з певним розподілом інтенсивності одночасово діють на РЛ- шар 7, викликаючи його свічення у видимій області спектру, і на фоторезистивний шар 5, змінюючи його провідність. Суттєвим є те, що на провідність фоторезистивного шару 5 одночасово впливає рентгенівське випромінювання і свічення РЛ - шару 7. Зміна провідності фоторезистивного шару 5, відбувається адекватно розподілу інтенсивності падаючого рентгенівського фронту. При цьому зовнішня напруга буде перерозподілятись між фоторезистивним шаром 5, і ЕЛ- шаром 3. В результаті, на ЕЛ- шарі 3 утвориться потенціальний рельєф, який відповідає розподілу інтенсивності падаючого рентгенівського фронту. Це приводить до відповідного розподілу яскравості видимого свічення ЕЛ- шару 3. Внаслідок того, що ефективність дії рентгенівських променів на фоторезистивний шар 5 зростає майже в 2-рази, дякуючи наявності рентгенолюмінесцентного шару 7, контрастність перетвореного рентгенівського зображення підвищується, в порівнянні з прототипом. Якщо фоторезистивний шар 5 виконано у вигляді мозаїчної структури, між елементами якої розміщений діелектрик, то між сусідніми ділянками фоторезистивного шару 5 будуть відсутні дифузійні струми, що приведе до підвищення контрасту потенціального рельєфу на ЕЛ- шарі 3. В результаті контрастність свічення ЕЛ- шару 3, ще більше зросте. Таким чином, нанесення додаткового РЛ- шару 7 на верхній прозорий струмопровідний шар 6 і виконання фоторезистивного шару 5 у вигляді мозаїчної структури, приводить до суттєвого підвищення контрастності перетвореного рентгенівського зображення, в порівнянні з прототипом. Це відбувається при незмінній інтенсивності падаючого рентгенівського фронту. В якості фотопровідонго шару можна використовувати фотопровідники групи сульфіду кадмію (CdS), поскільки вони володіють високою чутливістю як до рентгенівських променів, так і до променів видимої ділянки спектру [1]. Так, максимум спектральної чутливості у видимій області фотопровідника CS-Ag, Cl знаходиться в межах 545-550нм, а для CdS-Cu, Cl, в більш широкій ділянці спектру 500-700нм. Рентгенолюмінесцентні шари, що мають максимум в спектрі випромінювання який співпадає з максимумом спектральної чутливості фотопровідних шарів, можна отримувати на основі цинк-кадмій-сульфідних люмінофорів активованих сріблом (ZnS-CdS-Ag). Максимум в спектрі випромінювання цих люмінофорів знаходиться в межах 528-584нм. Це співпадає з спектральною чутливістю фотопровідників на основі CdS. В якості РЛ- шару, можна, також, використовувати радіаційно стійкі сполуки фториду кадмію [4], оскільки максимум у спектрі випромінювання цих тонкоплівкових шарів лежить в межах 515-525нм. В результаті, використання додаткового РЛ- шару 7, максимум в спектрі випромінювання якого співпадає з максимумом спектральної чутливості фоторезистивного шару 5, і виконання фоторезистивного шару 5 у вигляді мозаїчної структури, приводить до суттєвого підвищення контрастності перетвореного рентгенівського зображення, в порівнянні з прототипом. Дякуючи цьому, підвищується якість діагностування досліджуваних об'єктів і зменшується час їх експозиції, що є суттєвим з практичної точки зору. Використані джерела при складанні заявки: 1. Рентгенотехника. Справочник в 2-х книгах. Под. Ред. Клюева В.В. М., «Машиностроение», 1980. с.140-172. 2. Прикладная электролюминесценция. Под ред. Фока М.В. М., «Сов. Радио»,1974. с.83-98, с.331-356. 3. Гурвич А.М. Введение в физикохимию кристаллофосфоров. М., «Высшая школа», 1971. с.42-50. 4. Бернацкий В.А. Журнал прикладной спектроскопии. „Рентгенолюминесценция пленок на основе CdF2" 1986. Т.45, №4. с.606-608.