JPS63155534A - Ｘ線螢光増倍管 - 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９因に示すように開成され、Ｘ線管１の前方にＸ
線蛍光増信管、２−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、？−に得られ
る出力像を、例えば擾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、？−は、一端部に入力面４、池
端部にこの入力面４に対向して出力面５が配設され、動
作時には変調されたＸａ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
１０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問題点） 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。

その点、Ｘ線源側に設けられるアルミニウム基板６には
、ＸＩ吸収が少ない方が良い。しかし、従来の入力面４
は、その構成上省略することは出来ない。又、蛍光体層
８については、Ｘ線吸収旦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に伝搬する光の聞が増加し、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、４００
μｍ程度が限度である。又、従来の蛍光体層８は、アル
ミニウム基板６の凹面に蛍光体を蒸着して形成するため
、柱状晶７がアルミニウム基板６の凹面側でアルミニウ
ム基板６の中心軸と交差する方向を向くように配向し、
その向きがＸ線の入射方向と交差するので、柱状晶７が
長くなると、入力面４の周辺部では、同一経路上のＸ線
で隣接する複数の柱状晶７が発光するようになり、解僅
度を低下させる。更に又、中間、賓９は、酸化アルミニ
ウムや酸化インジウムの蒸着層のため、層内に光の反射
点を多数持ち、解像度を低下させるなどの問題点がある
。

又、柱状晶７の蛍光体層８は、溶融した蛍光体層に比べ
て光の透過率が良くないため、感度向上が図れない。更
に、柱状晶７の蛍光体層８は、その表面にミクロ的な凹
凸が大きく、その上に形成した光電面１０から発射され
る電子は、その初動方向が区々で、良好な集束が得られ
ないため、解像度を低下させている。

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５３−２１８０
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
る入力蛍光面を有する蛍光増倍管が開示されている。し
かるに、この特開昭５３−２１８０５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用の蜂巣
状保持板を作るためには、およそ２６００時間以上の加
工ｒｆ間を要し、非現実的である。

この発明は、上記従来の問題点を解消し、解像度低下を
防止すると共に感度向上を図った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］ （問題点を解決するための手段） この発明は、入力面を、エツチング等の方法によりｗＡ
壁を細く、つまり開口比を大きくした多数の小孔を開け
た薄いメツシュ板を複数枚重ね合せることにより、頁通
した多数の小孔を作り、且つこの小孔は直径又はピッチ
が１５０μｍ以下と小さく、その長さは３００μｍある
いはそれ以上とし、その中に均一な蛍光体を充填するこ
とにより。

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ＸＩＭ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、この被
写体内で発生した散乱Ｘ線と共にＸ線蛍光増倍管の入力
窓に入射する。これらは、入力窓において発生した散乱
Ｘ線と共に入力面に到達する。この入力面では、Ｘ線管
の焦点の方向を向いた隔壁によって散乱Ｘ線を吸収し、
主ＸＩ！の比率が高くなったＸｔａが、隔壁によって囲
まれた小孔の中に充填さ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１
００％吸収させることが出来る。この蛍光体は溶解させ
ているため、極めて高い透過率を有し、高感度となる。

更に、上記蛍光体はほぼ連続した隔壁によって光学的に
遮蔽されているため、他の小孔まで至らず、クロストー
クを生じない。

これら蛍光体は、厚さ方向に大きさが変化した隔壁で囲
まれるでいるため、脱落等の欠陥は生じない。

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が従来の２倍にも改善され、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ｘｍ蛍光増倍管は、第４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Ｎ２０と、この入力窓２０に気密到着された
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着部材４０を介して気密到着され
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、この入力面１１−に対向して、出力
端部５０内には出力蛍光面７０と陽極９０が配設されて
いる。又、真、学外囲器１０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６０について、第
１図、第２図、第３図及び第５図を参照して詳述する。

即ち、入力面性は、第２図に示すように蛍光！６００と
、この蛍光層６００の凹面の表面に形成された酸化イン
ジウムを主成分とする保ｉ１１６２０と、この保ｆｆ１
ＦＪ６２０上に形成された光電面６３０とからなってい
る。

上記の蛍光層６００の製造に当たっては、ステンレス製
の薄板（図示せず）を、エツチング等により第３図に斜
視口にて示すように、蜂巣状のメツシュ板６０１に加工
する。この際、小孔６０３のピッチａは５０〜１５０μ
ｍであり、厚さｂは３０〜１００μｍである。隔壁の厚
さＷは２〜１０μｍにすることが出来る。

以下には、ａ＝１００μｍ、、ｂ−５０μｍ。

ｗ＝１０μｍの場合について説明する。即ち、上記のメ
ツシュ板６０１を略球面となるように加工し、これらを
第１図及び第２図に示すとおり１０枚重ね合せることに
より、入力基板が構成される。

この際、隔壁６０２は第１図（ａ）に示すように、蛍光
ｆｆ６００を貫通した多数の小孔６０３を構成する。こ
の小孔６０３は、メツシュ板６０１をエツチング加工す
るときに、同一の原画フォトマスクを作って拡大率を変
えて露光したために、そのピッチが少しずつ変えられて
おり、正ね合せて蛍光層６００を構成した場合に形成さ
れる小孔６０３は、全体としてＸ線管１の焦点の方向を
向いている。

又、夫々のメツシュ板６０１は重ね合せたときに、例え
ばレーザービームにより部分的に小ざなスポットで溶接
している。そして、メツシュ板６０１のピッチの大きさ
は少しずつ異なり、全ての小孔６０３の隔壁６０２が揃
うように重ねであるため、その隔’１６０２は全体とし
て貫通した小孔６０３を形成している。

この小孔６０３内には、Ｎａで賦活されたＣｓ１等の蛍
光体を粒状にして充填し、６３０℃程度に加熱して溶融
させる。溶融した蛍光体は、冷却されて多数の細い柱状
構造の蛍光体柱６０４となる。冷却した場合に、熱膨張
率の差からこの蛍光体柱６０４はステンレス製の隔壁６
０２の間で小さなギャップを生じるが、隔壁６０２は薄
いメツシュ板６０１を多数枚重ねており、夫々のメツシ
ュの隔壁６０２が脹らみを持っているため、これに囲ま
れた蛍光体柱６０４は脱落等を生じない。

このように構成された蛍光体層６００の内側には、ｌ　
ｎ２０９を主成分とした透明な保護膜６２０がスパッタ
等により形成されており、この保Ｉ躾６２０上には周知
のＣ６−８ｂよりなる光電面６３０が被着形成されてい
る。

さて次に、上記のこの発明によるＸ線蛍光増倍管の作用
につき説明する。

既述のように、入力面６０は、厚さ５０μｍのメツシュ
板６０１に１００μｍピッチで開口率が９０％の孔を開
け、これを１０枚重ね合せており、その中にＣｓＩを溶
融しであるので、個々のＣｓｌは太さがおよそ９０μｍ
で長さが５００μｍであり、それらは全てｘ８管の焦点
の方向を向いている。従って、Ｘ線管の焦点から入力さ
れる被写体を通って来たいわゆる直接Ｘ線６０５をほぼ
完全に吸収する。更に、被写体内で発生する散乱Ｘａや
入力窓２０で発生する散乱Ｘ線は、隔壁６０２により吸
収され深部に到達し難い。又、開口率が９０％と高いた
め、直接Ｘ線６０５の有効利用率は９０％程度に保持出
来るが、これはＣｓＩ柱が長いためｘＰＪ管のストツピ
ングパワーが大きいことにより問題とならない。

上述の直接Ｘ線６０５が個々の蛍光体柱６０４に入力し
た場合に発生する蛍光６０６は、隔壁６０２によってほ
ぼ完全に反射され、反射を繰返しながら蛍光体ｆｆ１６
００の内側表面に達し、透明な保護膜６２０を通った後
、光電面６３０に到達して光電子を放出する。

上記のように、この発明によれば、蛍光体層６００の厚
さｄを５００μｍ以上に例えば１１０００ｕにまで増す
ことが出来るため、直接Ｘ線６０５をほぼ１００％吸収
することが出来る。

メツシュ板６０１の隔壁６０２の幅Ｗによる直接Ｘ１ｊ
１６０５の吸収率は１０％以下であるので、全体として
従来のＸ線蛍光増倍管でのＸ線吸収率が７０％以下であ
ることを考えると、２０％程度の改善効果を有している
。これにより、同−入射線量に対して約１０％のフォト
ンノイズ低下をもたらす。

更に、各蛍光体柱６０４内で発生した蛍光６０６は、隔
壁６０２によりほぼ完全に全反射されるために他の蛍光
体柱６０４に至らず、いわゆるクロストークを生じない
。これにより極めて高いコントラストの出力像を得るこ
とが出来る。この事実を第５図を用いて具体的に説明す
る。第５図はＸ線蛍光増倍管によって得られた画像のＭ
ＴＦを、入力面に換算して表わしたものである。

図中の（Ａ＞は従来のＸ線蛍光増倍管のＭＴＦを示し、
（Ｂ）はこの発明のＸ線蛍光増倍管のＭＴＦを示してい
る。既述の理由により、いわゆるクロストークが極端に
小さくなるために、２０〜３０１　ｐ／ｃｍの空間周波
数においてＭＴＦが２倍以上向上しており、この事実は
上記の通りコントラストが改善されていることを意味す
る。

又、小孔６０３のピッチが１１００Ｌ１であるため、カ
ットオフ周波数は５０１　Ｄ／Ｃｍとなっている。ピッ
チは更に小さく、例えば５Ｃ１ｍ程度にすることも可能
であり、この場合にはカットオフ周波数を１００１　ｐ
／ｃｍにまで増すことも出来る。

更に、蛍光体柱６０４は溶融されて均一に作られている
ため、高い光透過率を有しており、この内部で発生した
蛍光を有効に伝播させる。このことにより、高感度が得
られる。

又、薄い金属板をエツチング加工してメツシュ板６０１
とし、これらを重ね合わして入力基板を作っであるので
、安価な工業製品を実現させることが出来る。

（変形例） 第６図乃至第８図はこの発明の変形例を示したもので、
上記実施例と同様効果が得られる。

即ち、第６図はメツシュ板６０１として、決められた一
方の面からのみエツチング加工したものを組合わせて使
用した例であり、この補強のためにＸ線透過率の大きい
材質で出来た補強板６４０を用いる。この構造では、蛍
光体柱６０４が固定し易くなっている。

第７図＜ａ）、（ｂ）の場合は、同一サイズのメツシュ
板６０１を複数枚重ね合せて入力基板を構成し、その小
孔６０３の中にＣｓＩを充填してなる蛍光体層６００を
用いたｘｉ！蛍光増倍管の例である。この変形例では、
製造が容易であり、低価格で高コントラストなＸ線蛍光
増倍管を実現出来る。

第８図（ａ）、（ｂ）の場合は、メツシュ板６０１は前
述と同様にして作られている。そして、メツシュ板６０
１を多数枚重ね合せる場合に、夫々の位置をランダムに
重ね合せである他は、他の変形例例えば第７図の場合と
同様に作っである。

この第８図（ａ）、（ｂ）の場合の動作について述べる
と、直接Ｘ線６０５が蛍光体層６００に入射してその一
部が蛍光体内で発光し、光６０６が発生し、これが隔壁
６０２でほぼ完全に反射し、他の隔壁６０２で同様な反
射を繰返して保護膜６２０を通過して光電面６３０に至
る。他の方向を向いた光も同様な振舞いを行ない、光電
面６３０に至る。ここで用いるＣｓｌは溶融されている
ため、極めて透過率が高いこと、メツシュ板６０１の隔
壁６０２はステンレスで出来ており、表面が光沢を有す
るように研冴されているため、反射率が極めて高く、多
重回数の反射にも拘らず、光６０６の減衰は極めて小さ
く抑えられる。又、隔壁６０２でのコリメーション効果
により、光の散乱つまり広い範囲に光が広がることは起
らない。

従って、従来のＸ線蛍光増倍管に比べれば、極めて高い
コントラストを実現出来る。

この変形例では、他の変形例の場合よりもメツシュのピ
ッチａ及び隔壁６０２の厚さＷを小さくしておくと、解
像度やＸ線利用効率が更に良くなる。そして、この変形
例では、メツシュ板６０１の７ライメントが極めて容易
であり、低価格化が実現出来る。

尚、上記の実施例及び各変形例において、メツシュ板６
０１を例えばタングステンのような重い金属で作れば、
Ｘ線のコリメーション効果が更に良くなり、より鮮明な
画像を得ることが出来る。

［発明の効果〕 この発明によれば、次のような優れた効果が得られる。

即ち、被写体３内で発生する散乱Ｘ線及びＸ線蛍光増倍
管の入力窓２０で発生する散乱Ｘ線を除去することが出
来る。この結果、画像のコントラストを高めると共に、
鮮明な画像を得ることが出来る。

又、蛍光体１ｆｆ１６００内で発生した光は、隔壁６０
２によるライトガイド効果により極めて効率良く、更に
他の場所に広がらないで光電面６３０に達し、中間的な
空間周波数例えば５０１ｐ／ｃｍ以下のＭＴＦを従来の
２倍以上に改善し、コントラストの高い鮮明な画像を得
ることが出来る。

更に、蛍光体層６００は溶融して作っであるため、透明
度が良く、より感度が高いＸ線蛍光増倍管を実現出来る
。

又、蛍光体層６００はメツシュ板６０１を重ね合せて作
っであるため、いくらでも厚くすることが出来、蛍光体
ｌＧ６００内でのＸ線吸収率を１００％まで高めること
が出来る。従って、同一の入力Ｘ線伍に対して、フォト
ンノイズを減少させることが出来る。

更に、蛍光体層１のＯ９＋は溶融されているため、その
表面が滑らかであり、その上に形成された保！Ｊ１６２
０及びその表面に形成された光電面６３０は滑らかな表
面となる。従って、良好な陰ルとして動き、その表面か
ら放出される光電子は初動方向が揃い、電子レンズによ
ってより良く集束され、更に鮮明な画像となる。

このような効果を持つ一方で、例えばエツチングにより
薄板から形成したメツシュ板６０１を重ね合せて構成し
ているので、工業的に低価格で実現出来る効果を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）はこの発明の一実施例に係るＸ線
蛍光増倍管の入力面を拡大して示す断面図で、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ’線に沿って切断し矢印方向に見た断面
図、第２図は同じくＸ線蛍光増倍管の入力面を示す断面
図、第３図はこの発明のＸ線蛍光増倍管の入力面の一部
を構成するメツシュ板を示す斜視図、第４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５図はこの発明のＸ線蛍光増倍管における特性を示す
特性曲線図、第６図乃至第８図はこの発明の変形例を示
す断面図、第９図は従来のＸ線蛍光増倍管の全体を示す
断面図、第１０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。 ６０１・・・メツシュ板 ６０２・・・隔壁 ６０３・・・小孔 ６０４・・・蛍光体柱 ６２０・・・保護膜 ６３０・・・光電面 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第３図 第４図 第７図 第８図

Claims (11)

【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、多数の小孔を有する薄いメッシュ板を複
   数枚重ね合せて形成した多数の貫通した小孔を有する入
   力基板と、この入力基板の小孔に埋め込んだ蛍光体と、
   この蛍光体上に形成された光電面とからなることを特徴
   とするＸ線蛍光増倍管。
2. （２）上記入力基板は、薄板からエッチング法により小
   孔を開けたメッシュ板を複数枚重ね合せてなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線蛍光増倍管。
3. （３）上記入力基板は、同一の原画パターンを使用して
   光学的な拡大率を変えて小孔を開けた夫々の薄板を重ね
   合せてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のＸ線蛍光増倍管。
4. （４）上記入力基板が複数の薄板を重ね合せてなるとき
   、この入力基板の貫通小孔がＸ線焦点の方向を向くよう
   に、夫々の薄板のエッチング露光拡大率を変えたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線蛍光増倍管
   。
5. （５）上記入力基板の小孔は、そのピッチが１５０μｍ
   以下であり、その長さが３００μｍ以上であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線蛍光増倍管。
6. （６）上記入力基板の小孔は、その開口比が８０％以上
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ
   線蛍光増倍管。
7. （７）上記メッシュ板は、重金属からなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項乃至第６項記載のＸ線蛍光増
   倍管。
8. （８）上記メッシュ板の小孔の隔壁の厚さは、少なくと
   も一方の表面においてその中央部よりも薄く作られてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第７項記
   載のＸ線蛍光増倍管。
9. （９）上記入力面は、入力基板の小孔に蛍光体を溶かし
   込んでなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のＸ線蛍光増倍管。
10. （１０）上記入力面は、上記入力基板の小孔に蛍光体の
    微粒子を満たし、加温処理により溶融したことを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載のＸ線蛍光増倍管。
11. （１１）上記メッシュ板は、その小孔の相対位置を揃え
    ることなく、任意の位置関係で重ね合せたことを特徴と
    する特許請求の範囲第１項乃至第１０項記載のＸ線蛍光
    増倍管。