JP5166749B2 - 近接型イメージインテンシファイア - Google Patents

Description

本発明は、近接型イメージインテンシファイアに関する。

イメージインテンシファイア（Ｉｍａｇｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）は、高感度で高速な二次元センサとして、特に、画像入力装置（例えば高感度テレビカメラ）の撮像素子などに広く用いられている。従来は、イメージインテンシファイアの素子形状として、電子レンズを用いたものが使用されてきたが、最近では、小型で軽量の近接型のものが一般的になってきている。

まず、一般的な近接型イメージインテンシファイアについて、その作動原理を説明する。図１は、近接型イメージインテンシファイアの構造図を模式的に示したものである。この図に示すように、イメージインテンシファイアは、光入射面側から、光電面１、マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）２、光ファイバプレート４の順に並べて構成される。光ファイバプレート４には、入射面側に、蛍光面３が設置されている。

このように構成される近接型イメージインテンシファイア１０において、光入射面に光が入射すると、光電面１において、光（光子）が電子に変換される（これを、一般に光電子放出という）。次に、この変換された電子は、ＭＣＰ２の方向に進み、ＭＣＰ２内部で加速、増倍される。その後、電子は、光ファイバプレート４の蛍光面３に侵入し、この際に、再度電子から光（光子）に変換され、これにより発光が生じる。蛍光面３での発光により生じた画像は、光ファイバを束ねて構成された光ファイバプレート４によって、入射側と反対の側から、出力画像として出力される。

近年、このような近接型イメージインテンシファイア１０については、特に光ファイバプレート４を始め、様々な改良が加えられている。図２には、改良型の光ファイバプレート４の電子入射面側の断面構造を示す。

この図において、光ファイバプレート４は、多数の光ファイバ４０を束ねることにより構成されている。また、光ファイバ４０のそれぞれは、中心側の光を導波するコア部４０ａと、このコア部を取り囲むクラッド部４０ｂとで構成される。クラッド部４０ｂは、コア部４０ａよりも屈折率が低い材料で構成される。この光ファイバ４０の入射側端部では、コア部４０ａが凹型に定形されており、この凹部１１には、蛍光体粉末２０が充填されている。なお、通常の場合、帯電防止のため、光ファイバプレート４の端面（最表面）には、メタルバック層１５が設置されている。このような構造で構成された光ファイバプレート４では、蛍光体２０が凹部１１にのみ設置されているため、蛍光体２０で生じた光がコア部４０ａに入射される確率が高くなり、光散乱が抑制される。従って、光ファイバプレート４の入射面全体に、蛍光体粉末を均一に塗布した場合に比べて、解像度の向上を図ることができる（特許文献１）。

ただし、このイメージインテンシファイアの構造では、ＭＣＰ２から放射される電子は、メタルバック層１５に衝突した際に、一部が乱反射される。また、ＭＣＰ２と蛍光面３の間には、電圧が印加されている。従って、乱反射によって真空中に再放出された電子は、印加電圧により生じる電界によって再び蛍光面方向に向かって加速され、最終的に、蛍光面３に再入射される。このため、いわゆるハレーション現象（一度蛍光面上で散乱した電子が、再び蛍光面上の別の部分に入射して、最初の入射範囲よりも広い範囲で発光が生じ、出力分解能が低下する現象）が生じてしまう。

そこで、このようなハレーションの問題を軽減するため、図３に示すように、コア部４０ａの凹部１１の深さをさらに深くして、この凹部１１の底部に蛍光体粉末２０を充填することにより、解像度をさらに向上させる技術が提案されている（特許文献２）。
特開昭６２−２５２０４３号公報 特開平１０−１７２４５８号公報

図２および３に示したような光ファイバプレートを備える近接型イメージインテンシファイアでは、光ファイバプレート４の蛍光面は、粉末状の蛍光体２０をコア部４０ａの凹部１１に塗布することにより製作される。従って、粉末蛍光体２０を光ファイバ４０のコア部４０ａの凹部１１に充填するためには、コア部４０ａは、少なくとも蛍光体の粒径を超える直径を有する必要がある。例えば、現在広く使用されている蛍光体粉末は、通常３μｍ〜８μｍ程度の粒径を有するが、この場合、コア部４０ａには、８μｍを超えない直径を有する蛍光体粉末が使用される。

しかしながら、ハイビジョンまたはそれ以上の高解像度に対応した近接型イメージインテンシファイアを製作しようとした場合、近接型イメージインテンシファイア１０またはＭＣＰ２の広径が数インチの場合、８μｍ以下の直径のコア部４０ａを有する光ファイバプレート４が必要となる。このような直径の小さな各コア部４０ａの端部に、均等に所定の深さの凹部を精度良く形成することは、極めて難しい。また、各コア部４０ａにそのような凹部１１を形成することができたとしても、今度は、そのような微細な凹部１１に、蛍光体粉末２０を所望の位置に均一に充填しなければならない。しかしながら、そのような蛍光体の充填を、３μｍ程度の粒径を有する蛍光体粉末を凹部に塗布することにより行うことは、極めて困難である。一方、８μｍ程度の粒径の大きな蛍光体を用いた場合には、コア部４０ａの凹部１１に塗布した蛍光体の均一性、分散性は、著しく低下してしまう。さらに、このような粒径が大きく均一性の劣る蛍光体を設置した蛍光面３を有する光ファイバプレート４を、イメージインテンシファイア１０に使用した場合、表示画像にばらつきが生じ、画像のばらつきノイズであるＦＰＮ（Ｆｉｘｅｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｎｏｉｓｅ）が増大してしまうという問題が生じる。さらに、粒径が１μｍ以下の蛍光体粉末を使用した場合、蛍光体の占める体積に対する表面積の割合が増加するため、蛍光体表面の欠陥密度が飛躍的に増大し、発光効率が低下するため、イメージインテンシファイアの感度が低下してしまうという問題が生じる。

本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、製作がより容易で、ＦＰＮが抑制された近接型イメージインテンシファイアを提供することを目的とする。

本発明では、入射面側に入射された電子により光を発する蛍光体が設置された光ファイバプレートを備える近接型イメージインテンシファイアであって、
前記蛍光体は、前記光ファイバプレートの入射面側に層状に形成された蛍光体層として設置され、
該蛍光体層は、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅ（ここで、ＭＩ＝Ｃａ、ＳｒまたはＥｕであり、Ｒｅ＝Ｅｕ^２＋またはＣｅ^３＋である）で表される材料で構成されることを特徴とする近接型イメージインテンシファイアが提供される。

ここで、前記光ファイバプレートは、コア部とその周囲に設置されたクラッド部とからなる光ファイバを複数本結束させることにより構成され、
前記蛍光体層は、前記コア部とクラッド部の端面に連続的に設置されても良い。

あるいは、前記光ファイバプレートは、コア部とその周囲に設置されたクラッド部とからなる光ファイバを複数本結束させることにより構成され、
各コア部の先端には、凹部が形成され、
前記蛍光体層は、前記凹部の底面に設置されても良い。

また、前記凹部の深さは、１μｍ〜１０μｍの範囲であっても良い。

また、前記蛍光体層は、厚さが０．５μｍ〜１μｍの範囲であっても良い。

本発明では、製作が容易で、使用時のＦＰＮを抑制することが可能な近接型イメージインテンシファイアを得ることが可能となる。

本発明は、光ファイバプレートの電子入射側端面に、薄膜蛍光体を層状に設置することにより、蛍光面を構成することを第１の特徴とするものである。光ファイバプレートの端面に層状の蛍光体を設置する際には、例えば、蒸着技術など、公知の高精度微細成膜技術を適用することができるため、従来の粉末状の蛍光体をコア部の凹部に塗布する場合に比べて、極めて容易に蛍光面を形成することが可能となる。

さらに本発明では、粉末状の蛍光体を使用していないため、将来、高解像度化のため光ファイバのコア部の直径が現状の約８μｍよりも微細になったとしても、本構成をそのまま適用することができる。従って、本発明の近接型イメージインテンシファイアでは、現在の、すなわち光ファイバのコア部の直径が８μｍ程度の近接型イメージインテンシファイアにおいて得られているハレーションに対する良好な抑制効果を、そのまま維持することができる。

さらに、本発明の近接型イメージインテンシファイアでは、従来の粉末状の蛍光体をコア部の凹部に塗布する場合に問題となる、蛍光体の均一性の問題が解消され、従来の近接型イメージインテンシファイアを使用する際に生じやすいＦＰＮを抑制することが可能となる。

しかしながら、単に従来の蛍光体材料、例えばＰ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）を、光ファイバプレートの入射側端面に層状に設置しただけでは、効率よく発光を生じさせることはできない。これは、Ｐ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）は、元来、電子線励起用蛍光体として開発された材料であり、発光感度が低いという材料特有の問題があるためである。

そこで本発明では、蛍光体材料として、従来のＰ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）ではなく、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅで表される材料を使用することを第２の特徴としている。ここで、ＭＩ＝Ｃａ、ＳｒまたはＥｕであり、Ｒｅ＝Ｅｕ^２＋またはＣｅ^３＋である。

この材料は、６ｋＶ以下の中低加速電圧領域において、良好な発光特性を示す。

例えば、ＣＲＴ用に一般に使用されているＰ２２蛍光体（ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ）（Ｐ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）よりも発光効率が高い材料）と、本発明に使用される一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅで表される材料（ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅ）について、発光効率を比較した場合、以下のような差異が生じることが知られている（例えば、チャン（Ｆ．−Ｌ．Ｚｈａｎｇ）ら、アプライドフィジックスレター（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．）、７２巻、２２２６、１９９８年）。すなわち、Ｐ２２蛍光体（ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ）およびＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅを用いて、２ｋＶの加速電圧で電子線をこれらの材料に照射した場合、１００ｃｄ／ｍ^２の輝度が得られる際の発光効率は、それぞれ、１．５３ｌｍ（ルーメン）／Ｗ（ワット）および５．６４ｌｍ（ルーメン）／Ｗ（ワット）となる。

これは、本発明に使用される材料（ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅ）では、同一の条件で比較した場合、発光効率がＰ２２蛍光体（ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ）に比べて約３．７倍大きくなることを示している。従って、Ｐ２２蛍光体（ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ）よりも発光効率の劣る、従来のイメージインテンシファイア用の蛍光体材料であるＰ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）と比較した場合、本発明に使用される蛍光体材料では、さらに良好な発光効率が得られることになる。

このように、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅで表される材料を蛍光体層として使用することにより、発光効率が高まり、同一の発光効率で比較した場合、従来のＰ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）を使用する場合に比べて、ＭＣＰ２と光ファイバプレートの間の印加電圧を低下させることが可能となる。

さらにこの材料は、Ｐ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）と同様の「高速応答性」（すなわち、発光後の減衰時間が短いという特性）を有し、１０％残光は、０．２μｓ〜０．４μｓ程度である。なお、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅで表される材料が良好な高速応答性を示すのは、この材料の発光に、Ｅｕ^２＋またはＣｅ^３＋イオン内の内殻遷移（Ｐ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）と同様の許容遷移）が使用されるためである。

ここで、フェルドマン（Ｃ．Ｆｅｌｄｍａｎ）の式によれば、蛍光体材料に電子線を照射した際の電子の侵入長Ｒ（Å）（電子が蛍光体に入射した際の、最大侵入深さ距離）は、以下のように表される（Ｃ．Ｆｅｌｄｍａｎ、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．、１１７巻、４５５、１９６０年）：
Ｒ＝２５０×Ａ／ρ（Ｅ_０／Ｚ^１／２）^ｎ （１）
ただし、ρはバルク密度、Ａは分子量、Ｚは平均原子番号、Ｅ_０は加速電圧（ｋＶ）であり、ｎ＝１．２／（１−０．２９ｌｏｇ_１０Ｚ）である。

特に、この式は、中低加速電圧領域（１００Ｖ〜１５ｋＶ）においてよい一致を示すことが知られている。そこでこの式を用いて、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅ（ただし、ＭＩ＝Ｃａ、ＳｒまたはＥｕであり、Ｒｅ＝Ｅｕ^２＋またはＣｅ^３＋）で表される蛍光体材料の電子の侵入長Ｒを求めると、６ｋＶの加速電圧では、Ｒ＞０．５μｍとなる。従って、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅで表される蛍光体材料を、これ以上の厚さ（例えば、０．５μｍ）となるように光ファイバプレートの電子入射側に設置すれば、侵入電子が蛍光体層を突き抜けてしまうという問題は生じなくなる。換言すれば、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅで表される蛍光体材料を適用することにより、例えば６ｋＶ程度の中低加速電圧条件下においても、薄膜蛍光体を使用することが可能となる。

また、本発明では、ＭＣＰ２と光ファイバプレートの間に印加される電圧、さらには電界を低下させることが可能になるため、従来、蛍光体の帯電防止用に設けられていたメタルバック層１５を除去することが可能となる。従って、メタルバック層１５での電子の反射によって生じるハレーションを抑制することができる。さらに、イメージインテンシファイアの製造コストを抑制することが可能となる。

以下、図面により本発明の形態を説明する。

図４には、本発明による近接型イメージインテンシファイアの一部を構成する光ファイバプレートの電子入射側端面の拡大断面図を示す。なお、本発明によるイメージインテンシファイアの基本構造は、図１に示した従来のものと同様であるので、全体構造および動作についての説明は、省略する。

本発明による光ファイバプレート１０４は、図４に示すように、クラッド部１４０ｂで被覆されたコア部１４０ａを有する多数の光ファイバ１４０を結束させることにより構成される。光ファイバ１４０のコア部１４０ａの長手方向に対して垂直な断面の形状は、いかなる形状であっても良く、例えば、円形、長方形、正方形等であっても良い。クラッド部１４０ｂの先端部は、丸く定形されている。コア部１４０ａの入射面側には、クラッドに対して僅かに（例えば０．１μｍ〜１μｍ程度）彫り込まれた凹部１１１が形成されている。また、各光ファイバ１４０の入射面には、蛍光体層１２０が設置されている。蛍光体層１２０は、各コア部１４０ａの凹部１１１を完全に充填し、さらに、各クラッド部１４０ｂの先端を完全に覆うように設置されている。なお、蛍光体層１２０は、光ファイバ１４０の入射面の最表面に、実質的に凹凸が生じないように形成されている。蛍光体層１２０の最大厚さ（凹部１１１の底面から最表面までの距離）Ｘは、特に限られないが、例えば、０．５μｍ〜１μｍ程度である。またクラッド部１４０ｂの突出部分（先端から内方にかけて）には、該突出部分の表面を覆うように金属膜１３０が設置されている。従って、各光ファイバ１４０は、この金属膜１３０により電気的に接続されている。この金属膜１３０は、ＭＣＰ２と光ファイバプレート１０４の間に電圧を印加する際の電極として使用される。このように構成される光ファイバプレート１０４の端部は、前述の図１に示す近接型イメージインテンシファイア１０の蛍光面３に相当する。

次に、このような光ファイバプレート１０４の製作方法の一例について説明する。

まず、コア部１４０ａの先端に凹部が定形される。コア部１４０ａの凹部１１１は、当業者には公知のいかなる方法で定形しても良い。例えば、酸またはアルカリ溶液を用いて、コア部１４０ａの先端のみを選択的にエッチング処理し、所望の深さの凹部１１１を定形しても良い。

次に、クラッド部１４０ｂの先端が丸く定形される。この定形は、いかなる方法で実施しても良く、例えば、クラッド部１４０ｂの先端をエッチング処理することにより定形しても良い。

次に、クラッド部１４０ｂの先端に、金属膜１３０が設置される。金属膜は、いかなる技術でクラッド部１４０ｂの先端に設置しても良く、例えば、蒸着法などが適用される。次に、光ファイバ１４０の端部に、蛍光体層１２０が設置される。蛍光体層１２０は、前述のように、コア部１４０ａの凹部１１１を完全に覆い、さらに、クラッド部１４０ｂの丸く成形された先端が完全に覆われるような厚さで設置される。このような蛍光体層１２０は、例えば、ＣＶＤ（化学気相成膜法）、ＰＶＤ（物理気相成膜法）等の蒸着法、または他の既存の成膜技術を用いて、容易に設置することができる。

次に、本発明による近接型イメージインテンシファイアの別の実施形態について説明する。図５には、図４とは異なる光ファイバプレートの電子入射側の拡大断面構成図を示す。この図に示すように、この光ファイバプレート１０４’も、前述の光ファイバプレートと同様に、コア部１４０ａ’とクラッド部1４０ｂ’とからなる光ファイバ１４０’を多数結束することにより構成される。ただしこの光ファイバプレート１０４’においては、コア部１４０ａ’の先端に形成された凹部１１１’の深さが図４の場合に比べて、より深くなっている。この光ファイバプレート１０４’では、凹部１１１’の深さは、約１μｍ〜
１０μｍ程度となっている。また、蛍光体層１２０’は、光ファイバ１４０’の先端ではなく、コア部１４０ａ’に定形された凹部１１１’の底部に設置されている。従って、この例では、蛍光体層１２０’は、クラッド部１４０ｂ’上には設置されておらず、コア部１４０ａ’の部分にのみ断続的に定形されている。

光ファイバプレート１０４’の入射面をこのように構成した場合、ＭＣＰ２から光ファイバプレートに向かう電子は、その一部が光ファイバのクラッド部１４０ｂ’の先端またはその近傍に衝突し、他の部分は、蛍光層１２０’に入射する。このうち、クラッド部１４０ｂ’に衝突した電子は、そのほとんどが表面に形成された金属膜１３０’によって吸収される。また、金属膜１３０’によって吸収されなかったごく僅かの電子は、クラッド部１４０ｂ’表面での反射によって、入射面（クラッド部の先端を結んだ面）から飛び出す可能性があるが、この場合も、凹部１１１’が深くなっているため、その後、そのような電子が他の光ファイバの凹部１１１’に設置された蛍光体層１２０’に侵入する可能性は、無視できる。一方、蛍光層１２０’に入射した電子は、そのほとんどが光子に変換される。また、蛍光層１２０’に入射した後に、ここから反射されるごく僅かの電子も、その後クラッド部１４０ｂ’で吸収される。従って、ＭＣＰ２から放射され、光ファイバプレートの入射面に到達した電子の一部が、蛍光層で反射され、別のコア部１４０ａ’の凹部１１１’に設置された蛍光層１２０’に再入射されるという現象は、生じにくくなる。このように、この光ファイバプレート１０４’では、ハレーションの発生をより一層抑制することが可能となり、高い解像度を有する近接型イメージインテンシファイアを得ることができる。

このような本発明による近接型イメージインテンシファイアは、例えば、画像入力装置の撮像装置等に使用することができる。

図６には、本発明による近接型イメージインテンシファイアを使用した撮像装置の一例を示す。この撮像装置６００は、前述の図４に示した電子線入射側構造を有する光ファイバプレート６０４を含む近接型イメージインテンシファイア６１０と、ＣＣＤチップ６２０とを備えている。なお、近接型イメージインテンシファイア６１０は、光ファイバプレート６０４の他、図１に示す一般的な構成部分、例えば、光電面６０１およびＭＣＰ６０２等を有するが、これらの部分については、当業者には明らかであるため、説明は省略する。

近接型イメージインテンシファイア６１０の光ファイバプレート６０４は、電子線入射方向とは反対側（すなわち、光放射方向側）で、ＣＣＤチップ６２０と光学的にカップリングされている。従って、光ファイバプレート６０４で生じた発光の出力は、ＣＣＤチップ６２０において画像として取り込むことができる。

なお、図６の撮像装置の例では、光ファイバプレート６０４は、ＣＣＤチップ６２０と光学的にカップリングされているが、本発明の近接型イメージインテンシファイアの適用例は、このような構成に限られるものではない。例えば、ＣＣＤチップ６２０の代わりにＭＯＳ型の撮像素子を取り付けても良い。

以上のように、本発明では、蛍光面に帯電が生じにくく、ＦＰＮが抑制された近接型イメージインテンシファイア、さらには高解像の撮像装置を容易な製造法で提供することが可能となる。

以下、実施例により、本発明を説明する。

この実施例では、蛍光体層を構成する材料としてＥｕＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ（通常、単にＥｕＧａ_２Ｓ_４とも表される）を選定し、この層を光ファイバプレートを構成する光ファイバの端面（コア部の凹部およびクラッド部の先端）に設置した。成膜には、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置を使用し、多源蒸着法により、以下のようにＥｕＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ層を成膜した。

まず、端部が僅かに凹状に定形された（図４に示す形状の）コア部を有する光ファイバプレート基板を準備した。コア部の直径は、４μｍであり、凹部の深さは、０．２μｍである。また、２つのクヌーセンセル（Ｋｎｕｄｓｅｎ Ｃｅｌｌ、以下、「Ｋセル」という）に、それぞれＥｕおよびＧａ_２Ｓ_３を充填した。次に、温度調節器を用いて各Ｋセルを加熱して、Ｋセル内の材料を、光ファイバプレート基板の端面に供給した。Ｋセルの温度、基板温度、および成膜速度の各条件は、表１に示す通りである。

このような操作により、光ファイバプレートの端面には、以下の化学反応により、ＥｕＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ蛍光体薄膜が形成された：
Ｅｕ + ２ Ｇａ_２Ｓ_３ → ＥｕＧａ_２Ｓ_４ + ２ ＧａＳ（↑） （２）
なお、（２）式のＧａＳは、光ファイバプレート基板上で再蒸発してしまうため、ＥｕＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ層中には残留しない。

次に、このようにして得られた光ファイバプレート基板の蛍光体層に、６ｋＶの加速電圧条件下で電子線を照射し、発光される光のスペクトルを測定した。結果を図７に示す。この図に示すように、このＥｕＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ蛍光体層により、波長５３６ｎｍにピークを有する緑色光が放射された。

この実施例では、蛍光体層を構成する材料としてＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅを選定し、この層を光ファイバプレートを構成する光ファイバの端面（コア部の凹部およびクラッド部の先端）に設置した。成膜には、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置を使用し、多源蒸着法により、以下のようにＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅ層を成膜した。

まず、端部が僅かに凹状に定形された（図４に示す形状の）コア部を有する光ファイバプレート基板を準備した。コア部の直径は、４μｍであり、凹部の深さは、０．２μｍである。また、３つのＫセルにＳｒ、Ｇａ_２Ｓ_３およびＣｅＣｌ_３を充填した。次に、温度調節器を用いて各Ｋセルを加熱して、Ｋセル内の材料を、光ファイバプレート基板の端面に供給した。Ｋセルの温度、基板温度、および成膜速度の各条件は、表２に示す通りである。

このような操作により、光ファイバプレートの端面には、以下の化学反応により、ＳｒＧａ_２Ｓ_４蛍光体薄膜が形成された：
Ｓｒ+ ２ Ｇａ_２Ｓ_３ → ＳｒＧａ_２Ｓ_４ + ２ＧａＳ（↑） （３）
なお、（３）式のＧａＳは、光ファイバプレート基板上で再蒸発してしまうため、ＳｒＧａ_２Ｓ_４層中には残留しない。また、ＣｅＣｌ_３が充填されたＫセルが同時に加熱されるため、Ｃｅ^３＋イオンがＳｒＧａ_２Ｓ_４結晶中に取り込まれ、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅが形成される。なお、ＣｅＣｌ_３のＫセルを加熱する際には、Ｋセルの開口付近を１３００℃程度に加熱し、クラッキングを行うと、Ｃｅ^３＋イオンが効率よくＳｒＧａ_２Ｓ_４結晶中に取り込まれる。

次に、このようにして得られた光ファイバプレート基板の蛍光体層にＸ線を照射し、発光される光のスペクトルを測定した。結果を図８に示す。この図に示すように、このＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅ蛍光体層により、波長４４０ｎｍと４８０ｎｍにピークを有する青色光が放射された。

このように、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅ（ここで、ＭＩ＝Ｃａ、ＳｒまたはＥｕであり、Ｒｅ＝Ｅｕ^２＋またはＣｅ^３＋である）で表される蛍光体材料を薄膜として設置した蛍光面を形成することにより、ＦＰＮが小さく、高感度で、高い発光効率を示す近接型イメージインテンシファイアを容易に製作することが可能となる。

本発明は、例えば、近接型イメージインテンシファイアを備える画像入力装置に利用することができる。

近接型イメージインテンシファイアの断面模式図である。 従来の光ファイバプレートの電子線入射側の断面拡大図である。 従来の別の光ファイバプレートの電子線入射側の断面拡大図である。 本発明による光ファイバプレートの電子線入射側の断面拡大図である。 本発明による別の光ファイバプレートの電子線入射側の断面拡大図である。 本発明の近接型イメージインテンシファイアの光ファイバプレートの光放射面側にＣＣＤチップがカップリングされた撮像装置の断面模式図である。 本発明の近接型イメージインテンシファイアの光ファイバプレートの蛍光体として使用されるＥｕＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕの発光スペクトルを示す図である。 本発明の近接型イメージインテンシファイアの光ファイバプレートの蛍光体として使用されるＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅの発光スペクトルを示す図である。

符号の説明

１ 光電面
２ ＭＣＰ
３ 蛍光面
４ 光ファイバプレート
１０ イメージインテンシファイア
１１ 凹部
１５ メタルバック層
１６ 金属膜
２０ 蛍光体
４０ 光ファイバ
４０ａ コア部
４０ｂ クラッド部
１０４、１０４’ 光ファイバプレート
１１１、１１１’ 凹部
１２０、１２０’ 蛍光体層
１３０、１３０’ 金属膜
１４０、１４０’ 光ファイバ
１４０ａ、１４０ａ’ コア部
１４０ｂ、１４０ｂ’ クラッド部
６００ 撮像装置
６０４ 光ファイバプレート
６１０ イメージインテンシファイア
６２０ ＣＣＤチップ。

Claims (3)

1. 入射面側に入射された電子により光を発する蛍光体が設置された光ファイバプレートを備え、ハイビジョンまたはそれ以上の高解像度に対応した近接型イメージインテンシファイアであって、
   前記光ファイバプレートは、コア部とその周囲に設置されたクラッド部とからなる光ファイバを複数本結束させることにより構成され、前記コア部は、長手方向に垂直な断面が８μｍ以下の直径を有し、
   各コア部の先端には凹部が形成され、該凹部は、少なくとも０．１μｍ〜１μｍの深さを有し、
   前記蛍光体は、粉末を含まず、前記凹部の底面に層状に形成された蛍光体層として設置され、
   該蛍光体層は、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅ（ここで、ＭＩ＝Ｃａ、ＳｒまたはＥｕであり、Ｒｅ＝Ｅｕ^２＋またはＣｅ^３＋である）で表される材料で構成され、
   前記蛍光体層は、厚さが０．５μｍ〜１μｍの範囲であることを特徴とする近接型イメージインテンシファイア。
2. 前記蛍光体層は、前記コア部とクラッド部の端面に連続的に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の近接型イメージインテンシファイア。
3. 前記凹部の深さは、１μｍ〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の近接型イメージインテンシファイア。

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