1561-5405 10.24151/1561-5405 Proceedings of Universities. Electronics Scientifical and technical journal "Proceedings of Universities. Electronics" Научно-технический журнал «Известия высших учебных заведений. Электроника» 1561-5405 2587-9960 National Research University of Electronic Technology Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" 10.24151/1561-5405-2017-22-6-528-545621.386.84Технологические процессы и маршрутыStructurization of the Phosphor Layers to Improve Resolution of the X-ray DetectorsСтруктурирование люминофорных слоев для повышения пространственной разрешающей способности детекторов рентгеновского изображенияСупонников Дмитрий Александрович СупонниковДмитрий Александрович AleksandrovichSuponnikov DmitriySuponnikov Dmitriy AleksandrovichПутилин Андрей Николаевич ПутилинАндрей Николаевич NikolaevichPutilin AndreyPutilin Andrey NikolaevichБаринов Анатолий Андреевич БариновАнатолий Андреевич AndreevichBarinov AnatoliyBarinov Anatoliy AndreevichМосковский физико-технический институт (технический университет), г. Долгопрудный, РоссияМосковский физико-технический институт (технический университет), г. Долгопруд-ный, РоссияМосковский физико-технический институт (государственный университет), г. Москва, Россия528545http://ivuz-e.ru/issues/6-_2017/strukturirovanie_lyuminofornykh_sloev_dlya_povysheniya_prostranstvennoy_razreshayushchey_sposobnosti/

Currently, there are a lot of the methods for structuring the luminophore coatings and screens, however, the studies, oriented to a search for more technological methods of structuring, are being conducted. Based on literary sources, a comparative analysis of the existing methods for structuring the luminophore coatings has been performed, the main principles of structuring scintillators have been determined and the most promising methods of modifying and structuring have been selected. The following methods for structuring the phosphor coatings have been considered: structuring the scintillation screen by disintegrating the luminophore from the colloidal solution onto the polymer matrix; structuring the scintillation screen by forming a luminophore composite on polymer matrix by mechanical deposition; structuring the scintillation screen by the method of filling the preliminarily formed cells on a silicon wafer; direct structuring of laser scintillation screen; auto-structured luminophores; formation of luminophore structures by layered 3D printing methods; structuring the scintillation screen by the method of differentiated luminophor disposition onto a previously prepared surface; ncreasing the resolution of the scintillation screen by EMA-borrowed methods (EMA - Enhanced Mutual Absorption, Improved Total Absorption). In the methods of the X-ray photodetector stacking two main variants have been identified that are of the greatest importance for creating the promising large-sized and inexpensive detectors. Self-organization of the structural elements of the luminophore layer allows creating the optical anisotropic wave-like structures with a good transverse optical limitation. Formation of anisotropic optical properties of the luminophore layer due to the addition of nanoparticles or spatial elements to the luminophore composition, with further structuring effect on them of an external magnetic or electric field, which provides the creation of luminophores with high anisotropic characteristics.

В настоящее время существует большое число методов структурирования люминофорных покрытий и экранов. Однако проводятся исследования, направленные на поиск более технологичных способов структурирования. На основе литературных источников проведен сравнительный анализ существующих методов структурирования люминофорных покрытий, определены основные принципы структурирования сцинтилляторов. Выделены наиболее перспективные методы модифицирования и структурирования. Рассмотрены следующие методы структурирования люминофорных покрытий: высадка люминофора из коллоидного раствора на полимерную матрицу; формирование люминофорного композита на полимерной матрице путем механического нанесения; заполнение предварительно сформированных ячеек на кремниевой пластине; прямое структурирование сцинтилляционного экрана лазером; использование автоструктурированных люминофоров; формирование люминофорных структур методом трафаретной печати, а также послойной 3D-печати; дифференцированная высадка люминофора на предварительно подготовленную поверхность; повышение разрешающей способности сцинтилляционного экрана EMA-заимствованными методами (Enhanced Mutual Absorption - улучшенное общее поглощение). Выделены два метода структурирования стека рентгеновского фотодетектора, наиболее перспективных для создания большеразмерных и недорогих детекторов. Первый - самоорганизация структурных элементов люминофорного слоя позволяет создавать оптически анизотропные волноводоподобные структуры с хорошим поперечным оптическим ограничением. Второй - формирование анизотропных оптических свойств люминофорного слоя за счет добавления в состав люминофора наночастиц либо пространственных элементов с дальнейшим структурирующим воздействием на них внешнего магнитного или электрического поля, что обеспечивает создание люминофоров с высокими анизотропными характеристиками.

люминофорсцинтилляторрентгеновский фотосенсорluminophorestructurizationphosphorscintillatorx-ray photosensor Clinical use of electronic portal imaging: Report of AAPM radiation, Therapy Committee Task Group 58 / M.G. Hermana, J.M. Balter, D.A. Jaffray et al. // Med. Phys. – 2001. – No. 28(5). – Р. 712–726.Rocha Jose G., Lanceros-Mendez Senentxu. Review on X-ray detectors based on scintil-lators and CMOS technology // Recent Advances in Electrical & Electronic Engineering. – 2011. – Vol. 4(1). – P. 16–41.Фризер Х. Фотографическая регистрация информации. – М.: Мир, 1978. – 672 с.Pixel-structured scintillator with polymeric microstructures for X-ray image sensors / I.D. Jung, M.K. Cho, S.M. Lee et al. // ETRI Journal. – 2008. – Vol. 30. – No. 5. – Р. 747–749.Pixel-structured scintillators for digital x-ray imaging / Seung Man Yun, Chang Hwy Lim, Tae Woo Kim et al. // Proc. of SPIE. – 2009. – Vol. 7258. – P. 72583N-1 – 72583 N-9.http://rmdinc.com/structured-scintillator/ (дата обращения: 28.02.2017).van Eijk C.W.E. Inorganic scintillators in medical imaging // Phys. Med. Biol. – 2002. – Vol. 47. – No. 8 – P. 85–106.Microdome-gooved Gd2O2S:Tb scintillator for flexible and high resolution digital radiog-raphy / Phill Gu Jung, Chi Hoon Lee, Kong Myeong Bae et al. // OPTICS EXPRESS. – 2010. – Vol. 18. – No. 14. – P. 14850–14858.Pixel-structured scintillator with polymeric microstructures for x-ray image sensors / Im Deok Jung, Min Kook Cho, Kong Myeong Bae et al. // ETRI Journal. – 2008. – Vol. 30. – No. 5. – P. 747–749.Flexible Gd2O2S:Tb scintillators pixelated with polyethylene microstructures for digital x-ray image sensors / I.D. Jung, M.K. Cho, S.M. Lee et al. // J. Micromech. Microeng. – 2009. – Vol. 19(10). – P. 7–8.X-ray imaging performance of scintillator-filled silicon pore arrays / Matthias Simon, Klaus Jürgen Engel, Bernd Menser et al. // Med. Phys. – Vol. 35. – Iss. 3. – P. 968–981. – 2008. – DOI: 10.1118/1.2839441.Glenn C. Tyrrell. Phosphors and scintillators in radiation imaging detectors// Nuclear In-struments and Methods in Physics Research. – 2005. – A 546. – P. 180–187.Rocha J.G., Correia J.H. A High-performance scintillator-silicon-well X-rays microde-tector based on DRIE techniques // EUROSENSORS XIV The 14th European Conference on Solid-State Transducers. (Copenhagen, Denmark August 27–30, 2000). – Copenhagen. – 2000. – P. 329–330.High-resolution X-ray imaging based on pixel-structured CsI:Tl scintillating screens for indirect X-ray Image Sensors / Bo Kyung Cha, Dong Hoon Lee, Bonghoe Kim et al. // Journal of the Korean Physical Society. –2011. – Vol. 59. – No. 6. – P. 3670–3673.Wafer-scale pixelated scintillator and specially designed data acquisition system for fiber optic taper array-coupled digital X-ray detector / Zhigang Zhao, Ji Li, Yaohu Lei et al. // Nucle-ar Instruments and Methods in Physics Research. – 2015. – A 795. – P. 71–76.Hammar Lars. Novell design of high resolution imaging x-ray detectors// Proceedings of 18th World Conference on Nondestructive Testing (Durban, South Africa, 16–20 April, 2012). 2012. – P.5.Improvement of light extraction of LYSO scintillator by using a combination of self-assembly of nanospheres and atomic layer deposition / Zhichao Zhu, Bo Liu, Haifeng Zhang et al. // Opt. Express. – 2015. – No. 23. – P. 7085–7093.Ziebarth J.M., McGeheea M.D. A theoretical and experimental investigation of light ex-traction from polymer light-emitting diodes // Journal of applied physics. – 2005. – No. 97,064502. – P. 1–7.Nagano Kazumi, Tamura Tomoyuki. Radiation detector assembly and method of man-ufacturing the same / Pat. JP2002303674 (A), 2002.Супонников Д.А., Путилин А.Н., Дабагов А.Р. Способ формирования структури-рованного сцинтиллятора на поверхности пикселированного фотоприемника и сцинтил-ляционный детектор, полученный данным способом Патент. №2532645 РФ: МПК G01T1/20, 2014. Бюл. №31.Roach Paul, Shirtcliffe Neil J., Newton Michael I. Progess in superhydrophobic surface development // The Journal of Royal Society of Chemistry, Soft Matter. – 2008. – April. – P. 224–240.Effects of photonic crystals on the light output of heavy inorganic scintillators / A. Knapitsch, E. Auffray, C.W. Fabjan et al. // IEEE Trans. Nucl. Sci. – 2013. – No. 60 (3). – Р. 2322–2329.Супонников Д.А., Путилин А.Н., Баринов А.А., Дабагов А.Р. Повышение про-странственной разрешающей способности сцинтиллятора методом формирования анизо-тропных оптических свойств люминофорного слоя // Естественные и технические науки. – 2016. – No. 12. – C. 204–214.