專利名稱：將成像器件中干涉條紋減至最小的層成像疊片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及成像器件，更具體地涉及將成像器件中干涉條紋減至最小有的裝置。
一條射束可以分為沿不同路徑傳播的兩部分，然后再合到一起形成一單一束。如果兩條路徑的光程不等，則兩束可能是不同相的，并且在某些點(diǎn)產(chǎn)生相消干涉(產(chǎn)生暗區(qū))，在另外一些產(chǎn)生相長(zhǎng)干涉(產(chǎn)生亮區(qū))。如果一條輻射束穿過(guò)透明膠片疊片，會(huì)分為兩束。某些在疊片的上表面反射，其余的光束則進(jìn)入疊片，并繼續(xù)穿過(guò)它，直至在膠片的某一下表面被反射，此時(shí)其重新返回穿過(guò)疊片，從初始進(jìn)入側(cè)穿出。兩條射線的光程差因附加膠片(或第二條射線通過(guò)的膠片)厚度不同而不同。其結(jié)果產(chǎn)生明暗區(qū)的條紋圖形，這個(gè)條紋圖形示出了膠片厚度的等高圖，每條等高線表示λ/2厚度差，其中入為所用的輻射波長(zhǎng)。這個(gè)類似于等高圖的圖形通常稱為“牛頓環(huán)”。
當(dāng)干涉圖形出現(xiàn)于成像系統(tǒng)，例如照像設(shè)備和數(shù)字輻射成像系統(tǒng)中時(shí)，是很有害的。數(shù)字輻射成像系統(tǒng)采用光電導(dǎo)材料吸收代表物體象的入射輻射。適當(dāng)?shù)墓怆妼?dǎo)材料將吸收這些輻射，并產(chǎn)生電子一空穴對(duì)(載流子)，電子一空穴對(duì)被加在光電導(dǎo)體兩側(cè)的電場(chǎng)相互分開，在光電導(dǎo)體(其通常是一個(gè)薄平面層)的表面產(chǎn)生潛像。一束窄的掃描輻射束使第二組載流子產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)從而基本完成光電導(dǎo)體的放電。這些在光電導(dǎo)體平面內(nèi)的第二載流子的分布受到第一載流子(即潛象)的分布的影響。檢測(cè)第二載流子的運(yùn)動(dòng)，并在一適當(dāng)電路中將其數(shù)字化，從而捕捉到數(shù)字形式的潛像。
已經(jīng)有各種用于將干涉條紋影響減至最小的方法獲得專利。幾種已知的方法是采用在分層成像疊片的頂表面之中或其上散布微粒的附加物，使光線漫射。另一些已知的方法是使頂面粗糙或磨砂以產(chǎn)生光散射。
上述方法不同程度地減小了干涉條紋。然而，這和減少通常伴隨著圖像分辨率的降低。當(dāng)然，我們希望在使干涉條紋影響減至最小的同時(shí)保持良好的圖像分辨率。
因此，本發(fā)明提供了一種分層成像疊片，能使在成像器件中形成的干涉條紋減至最小。這種分層像疊片包括一板狀聚合物層，其一側(cè)基本為平面表面，而相反的一側(cè)表面粗糙度為RA。在具有表面粗糙度RA的聚合物層的那一側(cè)有厚度約小50μm的聚合涂層。表面粗糙度RA與聚合物層和涂層的折射率之差的絕對(duì)值Δn的乘積大約在0.01-0.05的范圍內(nèi)，其中RA的單位為μm。涂層最好是5μm-15μm厚，最好是粘合劑。折射率之差的絕對(duì)值最好大約在0.02-0.08范圍內(nèi)。平均表面粗糙度RA最好大約在0.5μm-2.5μm范圍內(nèi)。涂層最好把聚合物層粘合到一個(gè)光敏層上。
現(xiàn)參照附圖描述本發(fā)明。


圖1示出了先有技術(shù)的輻射成像用的分層成像疊片的側(cè)視截面圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于將干涉條紋減至最小的分層成像疊片的側(cè)視截面圖；圖1中示出了在X射線成像中使用的先有技術(shù)的分層成像疊片。分層成像疊片10包括透明傳導(dǎo)層12、介電層14、粘合層16、光敏層18、傳導(dǎo)層20、以及絕緣玻璃基底22。透明傳導(dǎo)層12典型地可以是氧化銦錫(ITO)，而介電層14側(cè)典型地可以為一種聚合物；光敏層18一般是一種光電導(dǎo)體。
在使用期間，通過(guò)在傳導(dǎo)層20和透明傳導(dǎo)層12之間施加電勢(shì)差，來(lái)在分層成像疊片10的兩側(cè)維持一個(gè)大電場(chǎng)(5-10V/μm)。一個(gè)要經(jīng)X射線照射的物體設(shè)置在X射線源與已充電的分層成像疊片10之間。經(jīng)過(guò)或穿過(guò)物體的X射線將在光敏層18被吸收，產(chǎn)生電子—空穴對(duì)，被電場(chǎng)所分離。被物體所吸收的X射線則將不能到達(dá)分層成像疊片10，從而在光敏層18的上表面17上產(chǎn)生一個(gè)潛像。然后將經(jīng)過(guò)曝光的分層成像疊片10傳輸至一激光掃描器，以讀出該潛像。
在圖像讀出階段，分層成像疊片10兩側(cè)保持高壓。一束掃描輻射的窄的聚焦激光束(a)射向至分層成像疊片10。輻射束(a)的一部分在疊片10的上表面上反射。輻射束(a)的其余部分則穿過(guò)介電層14向粘合層16行進(jìn)。輻射束(a)剩余部分的一部分將在介電層14的下表面15處得到反射成為輻射束(b)。這些輻射束(a)的其余部分將穿過(guò)粘合層16直至其投射到光敏層18上為止，在此光的一部分由光敏層18所吸收、其余部分在光敏層的上表面17得到反射作為輻射束(C)。由光敏層18所吸的輻射將在光敏層未曝光區(qū)域中有效地分離電荷對(duì)，從而在傳導(dǎo)層20中產(chǎn)生正電荷。然后正電荷被放大、累積并轉(zhuǎn)變成一種數(shù)字信號(hào)。然后可以讀出該數(shù)字化信號(hào)，以便從潛像中形成一種實(shí)像。
由圖1可以看出，反射的諸輻射束(a、b、c)是相互平行的，但由于各自行進(jìn)的不同距離，它們具有不同的相位。這便導(dǎo)致了上述的干涉條紋牛頓環(huán)。應(yīng)當(dāng)注意到，即使假設(shè)在圖1中沒(méi)有輻射束(C)、亦即不存在下表面17處反射的輻射的話，由輻射束(a)和(b)之間的干涉所形成的干涉條紋也仍然存在。只要輻射束(a)被分成沿不同路徑行進(jìn)的兩束或更多束，就會(huì)形成干涉條紋。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的在X射線成像中使用的分層成像疊片30。這種分層成像疊片30包括透明傳導(dǎo)層32、介電層34、粘合層36、光敏層38、傳導(dǎo)層40、以及基底42。介電層34的下表面35被粗糙化。介電層34的下表面35的表面粗糙度RA，較好地是在大約從0.5μm至2.5μm的范圍之內(nèi)，更好地是大約從1μm至2μm之間，最好地是大約為1.5μm。至少地，平均表面粗糙度RA應(yīng)當(dāng)總是大于大約所用掃描輻射的波長(zhǎng)入的一半。
透明傳導(dǎo)層32最好是氧化銦錫(ITO)，其厚度在大約10nm至75nm范圍之內(nèi)。介電層34最好是一種具有高介電強(qiáng)度并且其介電常數(shù)小于3.5的聚合物，例如聚碳酸酯。介電層34的厚度最好大約為75μm至250μm。
粘合層36最好具有小于大約4.0鐵介電常數(shù)。粘合層36最好是一種可紫外線(UV)固化的粘合劑，例如諾南德(Norlend)光學(xué)粘合劑61，其可從美國(guó)新澤西州New Brunswick的Norland Products，Inc.得到。粘合層36的平均厚度較好地是小于50μm，更好地是小于30μm，最好則在大約5μm至15μm的范圍以內(nèi)。盡管層36較佳地是一種粘合劑，但其亦可以是任何一種具有同樣物理性質(zhì)和透明聚合涂層。
本發(fā)明人已經(jīng)確定，在介電層34下表面35的所需表面粗糙度RA與介電層折射系數(shù)n1和粘合層36折射系數(shù)n2之差的絕對(duì)值Δn之間，存在一種反比的數(shù)學(xué)關(guān)系。RA與Δn的乘積最好在大約0.01至0.05的范圍之中，其中RA以微米(μm)計(jì)。以上給出了RA的最佳范圍。較佳地，折率系數(shù)之差Δn約大于0.02，更好地是在大約從0.02至0.08的范圍之內(nèi)。
光敏層38可以是光電導(dǎo)的，亦可是感光的。一種較佳的光電導(dǎo)體是非晶硒，傳導(dǎo)層40較佳地是一種200nm厚度的汽相淀積鋁涂層。基底42最好是一種絕緣基底，例如玻璃。
形成潛像，并以以上描述的方式相對(duì)于分層成像疊片10將其讀出。當(dāng)掃述輻射束(a)被導(dǎo)向于分層成像疊片30時(shí)，輻射束(a)的一部分在疊片的頂表面上反射，其余部分則穿過(guò)介電層34行進(jìn)并進(jìn)入粘合層36，在此被反射成為輻射束(b)。輻射束(b)通過(guò)粘合層36、介電層34返回，并且再?gòu)膫鲗?dǎo)層36出射出來(lái)。由于介電層34下表面35具有表面粗糙度RA，輻射束(b)與被反射的輻射束(a)不平行，因而不會(huì)看到干涉條紋。
如果增大介電層34和粘合層36折射系數(shù)之差的絕對(duì)值Δn，那么由經(jīng)粗化表面35所散射的光量也將增大，從而進(jìn)一步減小干涉條紋的影響。但是，提高Δn也會(huì)降低圖像分辨率。因此，Δn的值應(yīng)當(dāng)大約在0.02至0.08的范圍之內(nèi)。
下面將以非限制性的實(shí)例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)例建立了一個(gè)具有類似于分層成像疊片30的一個(gè)分層成像疊片的輻射檢測(cè)器。在涂覆于拋光玻璃基底的鋁上汽相淀積一層425μm厚的非晶硒。通過(guò)紫外線固化丙烯酸酯粘合劑，在面對(duì)硒層一側(cè)將厚度為175μm的無(wú)光光潔度的聚碳酸酯膜層疊到硒層上，以形成介電層。采用折射指數(shù)為1.586的光學(xué)級(jí)聚碳酸酯。所用的粘合劑為第61號(hào)Nor land光學(xué)粘合劑在紫外線光下固化5分鐘。在該分層成像疊片頂部的介電層上面，淀積一層厚度為75nm的氧化銦錫(ITO)，其電阻值為100每平方歐姆。
在檢測(cè)器板上的X射線潛像，利用一束寬度為100μm的442nm的激光束來(lái)讀出。在得到的數(shù)字圖像中，基本上消除了干涉條紋的出現(xiàn)，并且保證了圖像分辨率每毫米5.8行對(duì)。
權(quán)利要求
1.一種將成像器件中的干涉條紋減至最小的分層成像疊片(30)，包括其折射系數(shù)為n1的聚合物層(34)，它帶有基本為平面的第一主表面，以及與之相對(duì)的表面粗糙度為RA的第二主表面；和提供在該聚合物層的第二表面上的聚合涂層(36)，該涂層折射系數(shù)為n2，厚度小于50μm，其中RA與Δn為n2-n1的絕對(duì)值，RA的單位μm。
2.如權(quán)利要求1的分層成像疊片，其中所述涂層的厚度是在大約從5μm至15μm的范圍之內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1的分層成像疊片，其中Δn是在大約從0.02至0.08的范圍之內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1、2或3的分層成像疊片，其中RA是在大約從0.5μm至2.5μm的范圍之內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4的分層成像疊片，進(jìn)一步包括提供于涂層上與聚合物層相反一側(cè)的光敏層(38)。
6.一種將成像器件中的干涉條紋減至最小的分層成像疊片，包括其折射系數(shù)為n1的聚合物層(34)，它帶有基本為平面的第一主表面和表面粗糙度為RA的第二主表面(35)；提供于該聚合物層的第二表面上的粘合層(36)，該粘合層的折射系數(shù)為n2，厚度小于50μm，其中RA和Δn的乘積是在大約從0.01至0.05的范圍之內(nèi)，在此設(shè)Δn為n2-n1的絕對(duì)值，RA以的單位為μm；和提供在所述粘合層上與聚合物層相反一側(cè)的光敏層(38)。
7.如權(quán)利要求6的分層成像疊片，其中該光敏層為一層非晶體硒。
8.如權(quán)利要求6的分層成像疊片，其中該粘合劑層的厚度是在大約5μm至15μm的范圍之內(nèi)。
9.如權(quán)利要求6、7或8的分層成像疊片，其中Δn是在大約從0.02至0.08的范圍之內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9的分層成像疊片，其中RA是在大約從0.5μm至2.5μm的范圍之內(nèi)。
全文摘要
一種將成像器件中的干涉條紋減至最小的分層成像疊片。一聚合物層(34)帶有一個(gè)平坦表面和一個(gè)與之相對(duì)的第二表面；第二表面的粗糙度R
文檔編號(hào)G02B1/10GK1120370SQ94191609
公開日1996年4月10日 申請(qǐng)日期1994年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月1日
發(fā)明者B·迪桑那亞卡 申請(qǐng)人:明尼蘇達(dá)礦產(chǎn)制造公司