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Rare Earth Phosphor

 New Phsophor Technology

CaWO4 के द्वारा अधिकतम स्पीड पा लेने के बाद new phosphor technology से अधिक स्पीड प्राप्त हो पायी | 

Intensifying  Screen Speed

किसी Intensifying  Screen की Speed बढ़ाने के तीन तरीके होते है - 

 Thicker Phosphor Layer

Thicker Phosphor Layer, Thin Phosphor Layer की तुलना में अधिक X-ray photon absorb करती है, जिससे स्क्रीन की स्पीड बढ़ती है | 

Par speed CaWO4 screen का जोड़ा 20% x-ray beam को अवशोषित करता है | 

High speed  CaWO4 screen का जोड़ा 40% x-ray beam को अवशोषित करता है | 

Thickness ( ↑ )     →   High speed screen = 2.3 X Par speed screen

लेकिन CaWO4 स्क्रीन की मोटाई एक सीमा से अधिक नहीं बढ़ाई जा सकती है, क्योंकि इससे लाइट डिफ्यूजन के कारण image sharpness बढ़ती है |

Conversion efficiency

Rare Earth intensifying screen सन 1973 से commercially available है | यह रेयर अर्थ मेटल्स से बनी होती है इसलिए इन्हें रेयर अर्थ स्क्रीन कहते हैं | इनमें मुख्यतया Lanthanum (La) तथा Gadolinium (Gd)  रेयर अर्थ फॉस्फर के रूप में उपयोग में लिए जाते हैं |

Rare earth phosphor terbium-activated gadolinium oxysulfide (Gd2O2S:Tb) तथा  Thulium activated lanthanum oxybromide (LaOBr :Tm) के crystalline powder से बनायीं जाती है | 

CaWO4 की तरह Rare earth phosphor अपने प्योर फॉर्म में या शुद्ध रूप में फ्लोरोसेंस गुण नहीं दर्शाते हैं | इसके लिए इनमें बहुत कम मात्रा में अशुद्धि मिलाई जाती है जिन्हें activator कहते हैं | उदाहरण के लिए Gd2O2S में 0.3%  Gd atom को Tb atom से प्रतिस्थापित किया जाता है | 

Rare earth phosphor की conversion efficiency, CaWO से अधिक होती है | 

 CaWO4  → 5%

Rare Eearth Phosphor → 20%

LaOBr :Tm → 18%

Gd2O2S:Tb → 18%

Y2O2S:Tb  → 18% (Yttrium Oxysulfide)

Higher absorption 

CaWO4  फॉस्फर के लिए X-ray beam के अवशोषण की दर निम्नानुसार होती है | 

Parspeed screen → 20%

High speed screen → 40% → due to increased phosphor layer thickness

Rare earth screen → 60% → Due to improvement in absorption characteristics.

CaWOScreen के द्वारा X-ray अवशोषण 


Diagnostic energy range में high atomic number atom screen/phosphor में एक्सरे फोटोन का अवशोषण पूरी तरह से photoelectric effect के द्वारा होता है | 

ElementAtomic NumberK-shell binding energy
Yttrium (Y)3917.05 KeV
Barium (Ba)5637.4 KeV
Lanthanum (La)5738.9KeV
Gadolinium (Gd)6450.2KeV
Tungsten (W)7469.5KeV
Molybdenum (Mo)4220 KeV


CaWOतथा Gd2O2S
K-edge 
   Gd → 50.2 keV
    W → 69.5 keV 
50 KeV तक दोनों फॉस्फर एक सामान x-rays अवशोषित करते है | लेकिन Gd का K-edge 50.5 keV होता है, जिससे कि rare earth phosphor (Gd2O2S)  यहाँ CaWOसे 4-5 गुना ज्यादा एक्सरे अवशोषित करता है | 
CaWOतथा Gd2O2S के द्वारा X-ray अवशोषण 

यह तब तक होता है जब तक की 70 keV पर W का K-edge नहीं आ  जाता है | अतः कम परमाणु क्रमांक होते हुए भी Gd को 50 - 70 kVp तक W से ज्यादा एक्सरे अवशोषण होने का फायदा होता होता है , लेकिन डायग्नोस्टिक एनर्जी रेंज पर एक्सरे  बीम में 50 keV से कम एक्सरे का प्रतिशत अधिक होता है | अतः इस फॉस्फर में Lanthanum (La) मिलाया जाता है | 

    La K-edge → 38.9 keV

 यह  39 - 50 keV रेंज के पास होता है | जिससे ज्यादा एक्सरे का अवशोषण होता है | 

Y2O2S

CaWOतथा  Y2O2S की तुलना करने पर दोनों के द्वारा 17 keV से 70 keV तक एक्सरे अवशोषण लगभग एकसमान होता है | लेकिन Y2O2S ज्यादा लाइट फोटोन उत्पन्न करता है, क्योकि Y2O2S की X-ray to light conversion efficiency ज्यादा होती है  |
Y2O2S के द्वारा X-ray का अवशोषण 


X-ray to light conversion efficiency
 Y2O2S → 18%
CaWO→ 5%



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