JPH01276544A - Ｘ線蛍光増倍管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はＸ線蛍光増倍管に係り、特にその入力面の改
良に関する。

（従来の技術） 一般に、Ｘ線蛍光増倍管を使用した被写体観察システム
は、第７図に示すように構成され、Ｘ線管１の前方にＸ
線蛍光増倍管ヱが配置され、被写体３を透過した変調Ｘ
線の入射により、このＸ線蛍光増倍管ヱに得られる出力
像を、例えば撮像カメラで観察してモニタテレビに再生
出来るように構成されている。

即ち、Ｘ線蛍光増倍管Ｚ内には、一端部に入力面４、他
端部にこの入力面４に対向して出力蛍光面５が配設され
、動作時には変調されたＸ線像を入力面４で光学像に、
更にこの光学像を光電子像に変換し、この光電子像を集
束加速して、出力蛍光面５に輝度増強された出力像を得
ている。そして、この出力像を例えば撮像カメラにより
観察するようになっている。

ところで、従来のＸ線蛍光増倍管２の入力面４は、第８
図に示すように、球面状に形成されたアルミニウム基板
６の凹面によう化ナトリウム賦活よう化セシウム蛍光体
の柱状晶７からなる蛍光体層８が形成され、この蛍光体
層８上に酸化アルミニウム層と酸化インジウム層からな
る中間層９を介して光電面１０が形成された構造になっ
ている。

（発明が解決しようとする課題） さて、被写体３のＸ線被爆を少なくするためには、被写
体透過Ｘ線を損失なく蛍光体層８に入力させて、その吸
収量を多くすることが要請される。

蛍光体層８については、Ｘ線吸収量を多くするためには
蛍光体の柱状晶７を長くした方が良いが、柱状晶７が長
くなると光の屈折回数が増加し、柱状晶７側面から他の
柱状晶７に伝搬する光の量が増加し、解像度を低下させ
る。そのため、柱状晶７を余り長くすることは出来ず、
４００μｍ程度が限度である。

そこで、柱状の蛍光体内で発光した光が他の柱状の蛍光
体に伝播しないようにするため、これら柱状の蛍光体間
にギャップを作り、このギャップに光反射物質を埋め込
んだ蛍光体スクリーンが米国特許明細書節４，０１１，
４５４号に示されている。これは、パターン化した入力
基板上に蛍光体を蒸若し、４５０〜５００℃で熱処理を
することにより隣接する柱状の蛍光体の間のギャップを
入力基板の四部と同じ程度に広げ、蛍光体と同じ高さま
でこのギャップを光の反射物質又は光の吸収物質を含む
物質で埋めることを特徴とする蛍光体スクリーンである
。

これは、米国特許明細書節４．０１１，４５４号に開示
されているように、蛍光体を１２５μｎ１以上厚くする
場合、加温処理と蛍光体の蒸着を多数回繰り返す必要が
あり、製作に時間を要し、高価なものとなる。例えば、
基板温度を５００℃から５０℃まで冷却する時間を４０
分とすると、５００μｍの厚さの蛍光体層を作るのに（
５＋６０＋４０）ｘ５００／１２５−４２０分を要する
こととなる。

更に、米国特許明細書節４，０１１，４５４号では、蛍
光体の表面から裏面までギャップがあるため、このギャ
ップに他種の蛍光体又は光の反射物質を埋め込んでいる
。しかし、熱膨張差等により微小なギャップを生じ、そ
の表面にシリコンレジン等の透明体をコーティングして
いるが、これにピンホールを生じ、その上に形成した光
電面の感度が低くなると共に、光電面感度の経時変化が
大きくなる。

又、蛍光体表面に光の反射物質が付青し、これを完全に
除去することが極めて困難であり、感度が著しく低下す
る。

又、被写体３から発生する散乱Ｘ線や、入力面４付近の
真空外囲器から発生する散乱Ｘ線が蛍光体層８の柱状晶
７で吸収され、これがコントラストを低下させている。

これらを改良するために、例えば特開昭５５−２１８０
５号公報に記載された発明において、隔壁によって区画
されて複数の開口部を有する重金属材料からなる蜂巣状
保持板と、この保持板の開口部に蛍光物質を充填してな
る入力蛍光面をＨする蛍光増倍管が開示されている。

しかるに、この特開昭５５−２１８０５号公報に記載さ
れた発明には、蜂巣状保持板を電子ビーム又はレーザー
ビーム等により孔開は加工することが開示されているが
、この方法では、例えば１２インチ口径の入力面粗の蜂
巣状保持板を作るためには、およそ１０００時間以上の
加工時間を要し、非現実的である。

この発明は、上記従来の課題を解消し、Ｘ線吸収率が高
く、解像度（及びコントラスト）を向上した安価で高信
頼度のＸ線蛍光増倍管を提供することを目的とする。

〔発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明は、入力面が、凹凸にパターン化された表面を
白゛すると共に多数の透孔が穿設された入力Ｊ！仮と、
この入力基板上に形成された蛍光体層と、この蛍光体層
上に直接又は間接に形成された光電面とからなり、 上記蛍光体層は上記入力基板の凹凸パターンに対応した
ブロック状結晶からなり、且つ上記入力基板の透孔に沿
い先細りにして上記光電面側では実質的に閉鎖されたギ
ャップを白゛し、更に上記ギャップ内に少なくとも光の
反射物質又は光の吸収物質を含む物質が充填されてなり
、充分な空間解像度と極めて高いコントラスト及び低ノ
イズを実現させたＸ線蛍光増倍管である。

（作用） この発明によれば、被写体観察システムに使用した場合
、Ｘ線管から放射されたＸ線は被写体を通過し、Ｘ線蛍
光増倍管の入力窓に入射する。これらは、入力面に到達
し、入力基板を透過した後、光学的に遮蔽された隔壁に
よって囲まれた蛍光体を発光させる。この蛍光体は充分
な厚さがあるため、入射したＸ線をほぼ１００９６吸収
させることが出来る。この蛍光体内で発生した光は、隣
の蛍光体との間の光学的反射物質で隔離され、有効にそ
の表面に到達する。従って、クロストークを生じること
なく、高解像度、高コントラストのＸ線蛍光増イΔ管を
提供出来る。

又、蛍光体は表面ではほぼ連続性を保っているため、適
当な保３膜を設けることにより、表面の連続性を保つこ
とができ、高信頼度の光電面が得られる。

以上により、この発明のＸ線蛍光増倍管では、中間的な
空間周波数帯でのＭＴＦが大幅に改善され、極めて高コ
ントラストのＸ線画像を得ることが出来る。

（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の一実施例を詳細に説
明する。

即ち、この発明のＸ線蛍光増倍管は、第５図に示すよう
に構成され、真空外囲器１０は、Ｘ線透過性金属材料よ
りなる入力窓２０と、この入力窓２０に気密封むされた
円筒状の金属よりなる胴部３０と、この胴部３０にコバ
ールからなる円筒状封管部材４０を介して気密封着され
たガラスよりなる出力端部５０とからなっている。

このような真空外囲器１０の入力窓２０の内側には入力
面６０が設けられ、この入力而立」−に対向して、出力
端部５０内側には出力蛍光面７０と陽ｔ！ｉ！ｉ９０が
配設されている。又、真空外囲器１旦の胴部３０の内側
には、集束電極８０が同軸的に配設されている。

動作時には、入力窓２０に入射されたＸ線像は入力面６
０で光電子像に変換され、この変換された光電子像は陽
極９０と集束電極８０により加速・集束されて出力蛍光
面７０に至り、ここに高輝度の光像を出現させる。

ここで、この発明の要部をなす入力面１旦について、第
１図、第２図、第３図を参照して詳述する。尚、第１図
は第２図の一部分を拡大表示したものである（便宜上、
第１図と第２図は天地が逆に描いである）。又、第２図
は第５図の入力面６０を模式的に拡大して示した断面図
であり、寸法は相似関係となっていない。更に、第３図
（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は第１図における入力基板６４
０を説明するための図であり、第３図（ｂ）は入力基板
６４０の断面図で表面基板６４１と補強基板６４２とか
ら構成されている。そして、第３図（ａ）は第３図（ｂ
）のＡ−Ａ’での断面を表わしている。第３図（Ｃ）は
、第３図（ｂ）のＢ−Ｂ’での断面図であり、表面基板
６４１の裏面が見えている。

即ち、入力面廷は、第２図に示すように構成され、入力
ＪＪＩＲ６４０上に形成された蛍光体層６００と、この
蛍光体層６００上に形成された酸化インジウムを主成分
とする保護膜６２０と、この保訛膜６２０上に形成され
た光電面６３０とからなっている。

先ず、入力基板６４０から説明すると、この入力基板６
４０は第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように構成
され、表面基板６４１と補強基板６４２が接合されてな
っている。

表面基板６４１は厚さ１００μｍ程度の薄板であり、ス
テンレスやアルミニウム等からなっている。ｘＨの透過
率を良くする点では、アルミニウムが好ましいが、加工
性の点からはステンレスが好ましい。

このような表面、２！仮６４１の表面は凹凸にパターン
化されている。即ち、幅す、６約８０〜９０μｍ１厚さ
ｔ。約３０μｍのタイル状突起６４３があり、その周囲
は深さがｄｌの凹溝６４４により隣のタイル状突起６４
３から約１００μｍの周期を有して分離されている。製
造時には、このタイル状突起６４３はプレス加工又はエ
ツチング等により作られている。又、タイル状突起６４
３の隣り合う間隔すは約１０〜２０μｍである。この時
に生じる凹溝６４４の深さは、既述のようにｄ、である
。次に裏面から深さｄ２の凹部６４６をエツチング加工
等により作る。この時、表面基板６４１の厚さをｔとす
ると、ｔ＜ｄ、　十ｄ２の関係が成立つようにしておく
。表面の凹溝６４４の交叉点の中心と裏面の四部６４６
の中心を一致させておくと、この凹溝６４４と凹部６４
６が連続して表面基板６４１を貫通する多数の透孔が形
成されることになる。而も、表面のタイル状突起６４３
は裏面の隔壁６４５によって支持されるため、脱落する
ことはない。

このようにして作られた表面基板６４１は、プレス加工
等により第２図に示すように凹面となる　　　゛ように
変形させである。この際、メツシュ形状が変形しないよ
うに凹部６４６にプラスチック等を充填しておいてから
、プレス加工した後、取り去ると好適である。

一方、補強基板６４２は、比較的厚板、例えば５００μ
ｒｒｌのアルミニウム板で出来ている。比較的厚いため
、現（１：の技術では貫通した小孔を開けることが困難
であるので、約３００μｍの大きな透孔６４９が穿設さ
れている。そして、隔壁６４７の周期（ピッチ）は凡そ
３００μｍであり、上記のタイル状突起６４３の周期（
ピッチ）の整数倍となっている。上記の透孔６４９は、
当然、表面基板６４１の凹溝６４４及び凹部６４６から
なる多数の透孔と連通しており、この結果、入力基板６
４０仝体としても多数の透孔が穿設されていることにな
る。

このように構成された補強基板６４２は、表面基板６４
１と同様にして第２図に示すように凹面に形成されてい
る。この際、その曲率半径は表面基板６４１の外面のそ
れよりも大きくなっており、これらを重ね合わせること
により第２図に示すような入力基板６４０の構造になる
ことが出来る。

この際、表面基板６４１の隔壁６４８と補強基板６４２
の隔壁６４７とが、ある周期をもって一致するように取
付けられている。これらの取付けに際しては、これらの
外縁部（図示せず）を点溶接等により接合することによ
り、機械的に接合する。

この場合、補強基板６４２は表面基板６４１を機械的に
補強するだけであるため、隔壁６４８と隔壁６４７とが
至る所で密に接触している必要はなく、従って、これら
の基板の加工精度はそれ程必要がなく、十分容品に工業
的に作製することが出来た。　次に、入力基板６４０上
に形成された螢光体層６００について、製造方法的に説
明する。

第１図に示すように、タイル状突起６４３上に例えばＣ
ｓＩをＱ、Ｑｌｔｏｏｒ、２５０℃なる条件で蒸着する
ことにより、多数の針状結晶の束をなしたブロック状結
晶６０１が成長する。この際、上記の条件ではタイル状
突起６４３の凹溝６４４の幅が約３０μｒｎであるので
、この直上ではブロック状結晶６０１間のギャップ６０
２が３０μＩＩＩ程度となり、ブロック状結晶６０１の
成長と共に、そのギャップ６０２は狭くなる。そして、
凡そ４００μｍの厚さになると、その表面はギャップの
ない連続した而となる。

つまり、この発明では、ブロック状結品６０１柑互間の
ギャップ６０２は、入力基板６４０を構成する表面基板
６４１の透孔である凹溝６４４に沿い、先細りにして充
電面６３０側では実質的に閉鎖されており、表面基板６
４１側では２０μｍ以上、充電面６３０側では１μｍ以
ドに設定されている。

上記の条件左異なる場合に、Ｃｓｌの表面においてもパ
ターン化したギャップが生じることがあるが、この場合
には、その表面により高真空下で第２層１］のＣｓ■結
品を薄く蒸着する（後述の他の実施例２照）ことにより
、表面が連続になる。

これは、その表面に保護膜６２０にピンホール等が生じ
るのを防止して、その上層に形成した光電面６３０の感
度低ドを防止するためである。

この光電面６３０の形成に先立って、次の工程を行なう
。即ち、入力基板６４０の裏面（Ｃｓｌと反対側）から
光の反射率が高い反射物質６０３を挿入する。この反射
物質６０３は例えばＴｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等の微粉でも
よく、入力基板６４０の裏面から圧入する。この場合、
補強基板６４２は十分な強度を持たせているため、変形
等が生じることはな（、十分容易に反射物質６０３をブ
ロック状結晶６０１のギャップ６０２に挿入することが
出来る。

この際、ギャップ６０２は螢光体層６００つまりＣｓＩ
の表面では実質的に零となっているため、反射物質６０
３はＣｓｌの表面には出て来なく、Ｃｓ１表面の光の透
過率を同等低下させることがない。

上記した状態で４５０〜５００℃での高温処理すること
により、Ｃｓｌの透明度が増し、入力面の高感度化が図
れる。

更に、補強基板６４２の透孔６４９内に類似のＸ線透過
率を有する物質、好適には同一材質の粒子６５１を充填
することにより、Ｘ線吸収量の均一化を図り、補強基板
６４２の隔壁６４７が識別されないようにする。

又、この工程は、この粒子６５１の挿入により反射物質
６０３の充填度を向上させることが出来る。

更に、補強基板６４０の外面には、金属の薄膜（図示せ
ず）を設けることにより、これらの粒子６５１が出て来
ないように保持している（後述の他の実施例参照）。表
面基板６４１は、パターンの周期が１００μｍと小さく
、Ｘ線蛍光増倍管の限界解像度の近くにあり、このパタ
ーンは画像に出現しないようにしである。

さて、動作時には、入射面６０にＸ線が入射した時、Ｘ
線が入力基板６４０を透過し、螢光体層６００のブロッ
ク状結晶６０１に入射して発光する。ブロック状結晶６
０１は針状結晶の束であるので、この中でも光の透過率
は深さ方向の方が横方向のそれよりも大きいが、ギャッ
プ６０２に充填された光の反射物質６０３により反射さ
れ・隣接する蛍光体内に光が洩れることがなく、有効に
表面に導かれる。

表面の近くでは、蛍光体が極めて薄い層で連続となって
おり、この部分で起こる光の散乱は無視出来るようにし
である。その上層部の透明導電膜で出来た保護膜６２０
により、その上方に形成した光電面６３０を構成するア
ルカリ金属の移動を防＋Ｉ＝し、高信頼性を保つように
している。

上記したように、光の散乱による解像度の劣化が起こら
ないため、蛍光体層６００を１ｍｍ程度に厚くすること
が出来、Ｘ線吸収効率を増すことが出来る。

（他の実施例） 上記実施例では、入力Ｍ、ｌ１ｉｌＥ６４０は表面基板
６４１と補強基板６４２とからなっているが、表面基板
６４１の強度が十分であるときは、補強基板６４２を省
略することも出来る。

又、表面基板６４１のタイル状突起６４３は、その形が
正方形以外の形状であっても、差し障りはない。

又、表面基板６４１の表面のタイル状突起６４３と裏面
の四部６４６との相対位置関係は、タイル状突起６４３
が分離しないで且つ貫通した透孔が出来るならば、相対
的にずらしてあっても良い。

又、この条件が満たされるなら、周期がずれていても良
い。

又、第６図に示すように、ブロック状結晶６０１の表面
つまりブロック状結晶６０１と保護膜６２０との間に蛍
光体の薄層６０５を形成しても良いことは勿論である。

この際、これにより解像力がコントラストを低下させな
いため、この蛍光体の薄層６０５は針状結晶の集合であ
ることが好ましい。尚、第６図中の６５０は透孔６４９
内の粒子６５１の脱落を防ｌ卜するための薄板である。

又、上記実施例ではギャップ６０２内に光の反射物質６
０３が充填されていたが、ギャップ６０２内に導電性粒
子と光の反射物質とからなる粒子を充填しても良い。こ
の場合、導電性粒子は光電面６３０側に充填され、光の
反射物質は入力基板６４０側に充填されている。勿論、
導電性粒子と光の反射物質は入力基板６４０の後方から
挿入される。

又、ギャップ６０２内に充填される光の反射物質６０３
を、入力基板６４０側で＾密度に充填しても良い。即ち
、Ｘ線の入射する位置に近いところ、つまり入力基板６
４０に近いところで発生する光の方が解像度低下効果が
大であり、この部分の光が隣接するブロック状結晶６０
１へ伝播するのを防止することが、近い周波数でのＭＴ
Ｆ向上にとって重要である。そこで、上記のように光の
反射物質６０３を、入力基板６４０側で高密度に充填す
ることが有効である。これを達成するためには、入力基
板６４０の後方から光の反射物質６０３を挿入すること
が有効であり、この結果、高ＭＴＦのＸ線蛍光増倍管が
実現出来る。

尚、このためには、入力基板６４０の表面基板６４１を
貫通した透孔つまり凹溝６４４、凹部６４６の大きさが
１０〜２００μｍの範囲にあることが有効であった。

又、上記実施例ではギャップ６０２内に光の反射物質６
０３が充填されていたが、ギャップ６０２内に光の吸収
物質又は少なくとも光の吸収物質を含む混合物質を充填
しても良い。この場合、ギャップ６０２に充填された光
の吸収物質により隣接する蛍光体に光が洩れることがな
いため、蛍光体層６００の解像特性を上記実施例と同様
に向上させることが出来る。

又、上記実施例ではギャップ６０２内に粉体を充填させ
る場合について述べたが、ギャップ６０２内に物質を充
填させる方法として、物質を液体状態にて充填した後、
固化させても良い。

［発明の効果コ この発明によれば、第６図の曲線Ａに示す従来のＭＴＦ
を、曲線Ｂに示すように、空間周波数が１０〜４０１ｐ
／ａｍでのＭＴＦを極めて大きく改迫することが出来、
鮮明なＸ線画像を得ることが出来る。

更に、光の反射物質又は光の吸収物質を入力基板の後方
（裏面）から挿入するため、蛍光体の表面を汚すことな
（、高感度化を果たすことが出来る。

又、光の反射物質又は光の吸収物質を入力基板の後方（
裏面）から挿入するため、機械的な圧力を掛けることが
出来、蛍光体のギャップの充填率を高く出来る。

又、表面基板の表面のタイル状突起は、各々がその周囲
の溝によって全周にわたって、他の突起と分離されてい
るため、その上方に形成されたブロック状結晶もそれぞ
れ全周にイ〕たって独立したブロック状に形成される。

従って、表面基板の裏面から挿入された光の反射物質又
は光の吸収物質は、これらブロック状結晶を全周にわた
って包むように挿入される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るＸ線蛍光増倍管の入
力面の一部を拡大して示す断面図、第２図はこの発明の
一実施例に係るＸ！！ｊ！蛍光増倍管の入力面の全体を
示す断面図、第３図（ｂ）はこの発明のＸ線蛍光増倍管
の入力面の一部を構成する入力基板を示す断面図、同図
（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ’線に沿って切断し矢印方向に
見た断面図、同図（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ’線に沿って
切断し矢印方向に見た断面図、第４図はこの発明の他の
実施例に係るＸ線蛍光増倍管の入力面の一部を拡大して
示す断面図、第５図はこの発明の一実施例に係るＸ線蛍
光増倍管の全体を示す断面図、第６図はこの発明と従来
のＸ線蛍光増倍管における特性を示す特性曲線図、第７
図は従来のＸ線蛍光増倍管の全体を示す断面図、第８図
は従来のＸ線蛍光増倍管における入力面を示す断面図で
ある。 ６０・・・入力面、６００・・・蛍光体層、６０１・・
・ブロック状結晶、６０２・・・ギャップ、６０３・・
・光の反射又は吸収物質、６２０・・・保護膜、６３０
・・・光電面、６４０・・・入力基板。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射Ｘ線像を入力面で光電子に変換し、この光電
   子を加速集束して出力蛍光面より電子工学的に増倍され
   た光像を得るようにしたＸ線蛍光増倍管において、 上記入力面は、凹凸にパターン化された表面を有すると
   共に多数の透孔が穿設された入力基板と、この入力基板
   上に形成された蛍光体層と、この蛍光体層上に直接又は
   間接に形成された光電面とからなり、 上記蛍光体層は上記入力基板の凹凸パターンに対応した
   ブロック状結晶からなり、且つ上記入力基板の透孔に沿
   い先細りにして上記光電面側では実質的に閉鎖されたギ
   ャップを有し、 更に上記ギャップ内に少なくとも光の反射物質又は光の
   吸収物質を含む物質が充填されてなることを特徴とする
   Ｘ線蛍光増倍管。