CN1036665A

CN1036665A - X射线图象管及其制造方法

Info

Publication number: CN1036665A
Application number: CN89101205A
Authority: CN
Inventors: 阿武秀郎; 小野胜弘
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1989-03-03
Publication date: 1989-10-25
Also published as: EP0331019B2; EP0331019A3; EP0331019A2; US4935617A; CN1012773B; JP2815881B2; KR920001843B1; DE68906057T2; KR890015336A; JPH01315930A; EP0331019B1; DE68906057T3; DE68906057D1

Abstract

X射线图象管具备真空管壳及含配设在该真空管壳的X射线输入侧的基板、在该基板上形成的有柱状结晶的荧光体层、及在该荧光体层上形成的光电面的输入面。在此X射线图象管的输入面上通过使荧光体层的柱状结晶的顶部变形来埋没柱状结晶的顶部间隙。该输入面的制作工序为在形成光电面前使用蒸镀法形成的柱状结晶的顶部作机械塑性变形，至少埋没该柱状结晶的头部间的间隙，并形成该结晶的头部实质上连续的连续面。

Description

本发明涉及X射线图象管，特别涉及其输入面的改良。

现有的X射线图象管的输入面，如图1A所示，由下列几部分所组成，即表面光滑的输入基板31，由在该输入基板31上在低真空度的条件下用蒸镀法形成的用钠（Na）激活的碘化铯（Cs I）荧光体的结晶粒子32所构成的第1荧光层，使结晶粒子32结晶成柱状而形成的第2荧光层34，在该第2荧光层34上在高真空度的条件下用蒸镀法形成的表层35，和光电面34。

而且，第2荧光层34为具有5μm-50μm的平均直径、且相对于输入基板31大致垂直成长的、其长度约400μm的柱状结晶34的集合体。这样相邻的碘化铯Cs I的柱状结晶34通过微小的间隙而互相分离。当在此柱上的表面上直接形成光电面36时，通过此间隙还将光电面36分成分离的微小岛状。在具有这种形状的光电面36上，在平行于光电面36的方向上在电气上是不导通的。因此，随着从光电面36上放出的光电子数的增加，不能保持光电面36的电位一定。其结果是X射线图象管的电子光学方面的均匀性显著地受到损害，并引起输出图象的畸变或析象度降低。

为了避免这样的问题，在上述第2荧光层34的表面上形成表层35，其后再形成光电面36。此表层35由于具有比较连续的表面，从而在此表层35上所形成的光电面36也具有比较连续的表面，其结果是在平行于该光电面36的方向上可确保在电气上导通。

但是如图1B所示，在由此而形成的表层35的表面上，与在第2荧光层34的柱状结晶间各处存在的约1μm的较大间隙33相对应而形成有气孔（pin hole）37。此气孔37对在表层35的表面上所形成的光电面36的灵敏度有很坏的影响。即在100℃以上的高温下形成光电面36的过程中由于构成光电面36的物质通过此气孔37而慢慢地扩散消失在各荧光层中，在形成光电面的工序结束时光电面36的灵敏度下降。

又，上述物质，在光电面的形成工序之后，还会通过气孔在荧光体层中慢慢扩散。从而使光电面的灵敏度随之逐渐降低。其结果是输入面的产品寿命缩短。

上述气孔37可通过使表层35的厚度增大而减少其气孔数，并使气孔变小。这样，如使光电面36的膜厚增大，即可使此光电面的灵敏度更加提高。

但是，随着表层35的膜厚增大而使输入面的析象度降低。并已知X射线图象管的析象度也随之而降低。因此表层35的膜厚在约10-30μm的范围内付之实用。

又根据光电面的材料的种类不同，在光电面本身的电阻值高，且在具有如上所述比较连续的表面的表层35上形成光电面的场合，有时也会由于光电面的电阻过高而不实用。此时通过在表层35和光电面36之间形成导电性的中间层能使光电面实用化。作为这样的导电膜最好是透明度高的导电膜，已知的有氧化铟膜及氧化铟锡膜。但是为了在使用这些导电膜时也能得到能使以钠激活的碘化铯荧光层的X射线荧光付之实用的透射率（约70%以上），有必要使这些中间层的膜厚在0.3μm以下。因而，存在于上述表层中的气孔在具有导电性的中间层时也完全得不到改良。

又作为上述表层，即使用由荧光体以外的透明材料所作成的蒸镀膜，也不能完全解决这样的问题。

又，在特开昭63-88732号公报中所揭示的技术为通过削平完全离散且分离的第1荧光膜碘化铯Cs I的表面，并在其上蒸镀第2荧光层Cs I而形成连续的表面。但是即使使用此方法，虽然有可能以第2荧光层来使第1荧光层的前端部的端部之间连接起来，但难以防止气孔的形成，故并不实用。

如上所述，现有的X射线图象管的输入面的荧光体层表面由于不是平坦的且有多个气孔，故不能形成灵敏度高且寿命长的光电面。

本发明的目的在于解决上述现有技术的问题，提供具备高灵敏度且长寿命的光电面的X射线图象管及其制造方法。

本发明的X射线图象管具备真空管壳，及含有配置在该真空管壳内的X射线输入侧的基板、在此基板上所形成的有柱状结晶的荧光层、和在该荧光层上所形成的光电面的输入面，该输入面的特征在于使该柱状结晶的顶部变形成埋没掉该柱状结晶的顶部间的间隙。

又在本发明的X射线图象管中上述柱状结晶具有比其他的柱状部剖面大的头部，且此相邻的头部实质上相互贴紧。

且关于本发明的X射线图象管的制造方法所具备的工序为通过在基板上形成含柱状结晶的荧光层，并在此荧光层上形成光电面而形成输入面的工序，而其特征则为在形成该荧光层之后，使该柱状结晶的顶部作机械塑性变形，从而埋没该柱状结晶的头部间的间隙。

根据本发明的输入面通过埋没荧光层表面的气孔，可防止构成光电面的物质的扩散和消失。因而能防止光电面的初期灵敏度及经过一段时间后的灵敏度的劣化。

图1A为现有的X射线图象管的输入面的主要部分的放大的断面图;

图1B为表示现有的X射线图象管的输入面的表面状态图;

图2为表示本发明的X射线图象管的输入面的一实施例的主要部分的放大的断面图;

图3为表示本发明的X射线图象管的输入面的其他实施例的主要部分的放大的断面图;

图4A及图4B为表示研磨根据本发明的输入面的概略图;

图5为表示本发明的另一实施例的输入面的主要部分的放大的断面图;

图6为表示在输入基板上蒸镀柱状结晶的状态的主要部分的放大的断面图;

图7为表示本发明的又一实施例的涉及X射线图象管的输入面的主要部分的放大的断面图。

本发明为改良X射线图象管的输入面的发明。以下参照附图就输入面进行说明。

根据本发明的输入面如图2所示，由基板1、在其上形成的荧光层3及在该荧光层3上所形成的光电面6所构成，并在荧光层3和光电面6之间可形成由该荧光层3和同一荧光体组成的表层5。上述荧光层3为柱状结晶的集合体，在该柱状结晶之间具有间隙2。在该荧光层的表面上形成连续层4，该层是使该柱状结晶3的顶部作机械塑性变形而作成的，而该间隙2则被该连续层4埋没掉。

上述基板可使用一般常用的铝、玻璃等。

上述荧光层3可用用钠Na激活的碘化铯Cs I等的X射线用荧光体。又该荧光层3最好如图3所示由粒状的第1荧光层12a，和在该第1荧光层上结晶成长为柱状的第2荧光层13a所组成。

上述光电面6可使用一般常用的（Cs）Na₂KSb，K₂CsSb等的锑Sb和碱金属的化合物。又在通过使用例如K₂CsSb等作为上述光电面的材料而使光电面本身的电阻值增大时可在荧光层3或表层5和光电层6之间设导电性的中间层。中间层可用透明度好的氧化铟膜及氧化铟锡膜等。

关于本发明的输入面的制作步骤为首先在基板1中用蒸镀法使例如用钠Na激活的碘化铯Cs I荧光体结晶成长为柱状，再通过使上述柱状结晶3a的顶部机械塑性变形而在该荧光层3的表面上形成实质上连续的面，最后在该荧光层3上形成光电阻6。

此连续面的形成方法可采用利用研磨工具研磨该头部的方法或通过在该头部上装载上多个例如不锈钢制的直径为0.1-2.0mm的球，使其和基板一起震动，从而使该顶部滚光。

又上述研磨方法可使用例如图4A及图4B所示的装置。此装置具备有固定形成有荧光层3的基板1的转台8，研磨工具11，支持研磨工具并可在上下方向上进行移动的臂9，及支持该臂9并可向该转台8的中心方向进行前后移动的轴10。此装置具有的功能是通过移动此轴10可使研磨工具11从转台8上的中心部分向周边部分移动到所希望的位置上。又通过使该臂9移动，还具有调整功能，以便以所希望的推压力和该荧光层表面进行接触。

这样的功能在下列场合是有效的。关于X射线图象管，在其X射线入射面上，即使在从中心到周边部分入射有其强度都一样的X射线时，其输出图象的光量分布一般具有光量随着从中心部到周边部的变化而减小的特性。为了使这样的X射线图象管输出图象的光量分布更均匀，通过使该压力在管轴附近较低而在周边部分较高能使荧光层的表面在周边部分更平滑，且周边部分的灵敏度提高。

关于通过研磨顶部而机械塑性变形的柱状结晶3a，如图3所示，其头部具有变形为钩状的形状。又关于因滚光而变形的柱状结晶如图5所示其头部具有变形为钉状的形状。且在将两种方法组合在一起时，在荧光层3中就混有两种形状。

在这样所形成的荧光层表面上在形成连续面的这些工序中形成0.1μm以下的微细的裂缝15。这些裂缝15通过在荧光层3的表面上形成1μm以上的表层5可以完全地塞住。所形成的表层的表面的平滑度为微米级。

除去如上述装置那样固定研磨工具的装置外，还可以使用使研磨工具本身旋转的装置或使研磨工具本身震动的装置来制作平滑面。作为湿式研磨法，也可以在研磨中在研磨工具和输入荧光面之间放入例如乙醇液体那样的难溶解荧光面的液体。通过放入液体可使研磨工具和输入荧光面之间的摩擦系数降低，从而可得到不大粗糙的平滑面。且在研磨到在一定程度并埋掉气孔之后，也可在将水或醋酸乙基等那样的容易溶解碘化铯Cs I的溶液以少量浸到研磨工具上之后进行精加工研磨。此时碘化铯Cs I荧光层的表面不会生成0.1μm以下的微细的裂缝，由于能得到微米级光滑面，故能在其表面上直接形成光电面，或在形成约0.1μm的导电性的保护膜之后，形成光电面。

又作为使荧光层表面机械变形的方法除研磨法以外，还可通过在荧光层表面上放置多个球并使基板振动，以滚光荧光层来进行加工。

实例1

如图6所示，在铝制的基板1上蒸镀用钠Na激活的碘化铯Cs I荧光体。此荧光层为其膜厚为400μm、并形成其直径为5-10μm的柱状结晶3的集合体、且析象度优良的荧光层。在此柱状结晶3之间有顶部7，且相互有间隙2。在此状态下使用如图4A、4B所示的研磨装置，将蒸镀了Cs I荧光层3后的输入基板1固定在转台8上，通过使该转台8旋转来进行研磨。研磨工具11设在臂9的前端，用任意的压力来压荧光层3的表面。研磨工具11可使用织布可不织布的。又通过使臂9和轴10一起移动可以从荧光层3的表面的中心部向周边部沿输入面的曲面进行研磨。此研磨工具的推压力设定为比荧光层3的表面开始变形的临界压力约高50%，此时为200g/cm²。通过研磨工具11和荧光层3的表面之间的摩擦力，荧光层3的表面将变形并逐渐变得平滑。如得到充分的连续层4，则将摩擦力减小到1/2以下，变形就不会再继续下去。变形后的柱状结晶3a的头部如图2所示有着钩状的形状。且在所形成的连续层4上产生有0.1μm以下的微细的裂缝。在此连续层4上在高真空下蒸镀Cs I荧光体，形成膜厚为3μm的表层。表层的平均结晶大小为第2荧光层的柱状结晶的平均直径的约1.5倍。表层晶界的位置与柱状结晶的晶界的位置不一致。此表层5的表面实质上是光滑的。且在此表层5之上形成光电面6，作成输入面。

备有这样的输入面的X射线图象管，与现有的X射线图象管相比，灵敏度提高约50%，同时临界析象度从现有值的50 lp/cm提高到52 lp/cm。且在空间频率为20 lp/cm时的MTF值也对于现有值的40%来说提高到45%。

实例2

如图3所示，在表面平滑的输入基板1上蒸镀其大小平均为10μm以下的用钠Na激活的碘化铯Cs I荧光体的结晶粒子12a，从而形成第1荧光层12。接着以上述结晶粒子12a上的各突起部分为种结晶，用蒸镀法使柱状结晶成长，使之蒸镀第2荧光层13。此第2荧光层13膜厚为400μm，并形成具有5-10μm的直径的柱状结晶13a的集合体，且析象度优良。

在这样所形成的第2荧光层13的表面上和实例1相同进行机械研磨。变形后的柱状结晶13的头部如图3所示具有钩状的形状。又在所形成的连续层14上产生有0.1μm以下的微细裂缝15。接着在连续层14的表面上形成具有3μm的膜厚的表层16。此表层16的表面实质上是光滑的。又在表层16之上形成光电面17，制成了输入面。备有这样的输入面的X射线图象管与现有的X射线图象管相比，灵敏度约提高50%，同时临界析象度从现有值的50lp/cm提高到52lp/cm。又在空间频率20lp/cm时的MTF值也相对于现有值的40%提高到45%。

实例3

在以和实例2相同的方法形成第1荧光层及第2荧光层之后，如图5所示，在由柱状结晶24构成的荧光层25的顶部上装载直径为0.5mm的金属制球（未图示），使其和形成有荧光层24的基板1一起震动，滚光该顶部。在进行滚光约10分钟时柱状结晶24的顶部即变形为钉状，并形成具有约3μm以下的厚度的连续层25。在所形成的连续层25的表面上形成具有约3μm的膜厚的用Na激活的Cs I荧光体膜19作为表层。此表层19的表面实质上是光滑的。在该表层19上形成具有约0.1μm的膜厚的氧化铟膜27作为中间层，并在其上形成光电面28，制成了输入面。备有这样的输入面的X射线图象管与现有的X射线图象管相比，灵敏度提高约50%，同时临界析象度从现有值的50 lp/cm提高到52lp/cm。又在空间频率20lp/cm时的MTF值也相对于现有值的40%提高到45%。

实例4

在对以和实例2相同的方法所形成的荧光层进行研磨之后，和实例3相同进行滚光。在所形成的荧光层上如图7所示混有钩状的柱状结晶40a和钉状的柱状结晶40b。在此荧光层40上和实例3相同形成表层19，此表层19的表面实质上是光滑的。以此表层19之上依次形成中间层27及光电面28，制成了输入面。备有此输入面的X射线图象管显示有和实例3相同的特性。

实例5

在以和实例1相同的方法所研磨的荧光层上使用荧光体以外的透明物质例如LiF、NaF、CsF、CaF₂、MgF₂或SiO₂等形成厚度约为1μm的表层。此表层的表面实质上是光滑的。在此表层之上形成光电面，制成了输入面。在备有使用SiO₂的输入面的X射线图象管中与已有的X射线图象管相比灵敏度提高30%，临界析象度从现有的50lp/cm提高到54lp/cm，又在空间频率为20lp/cm时的MTP值相对于现有值的40%提高到50%。

这样根据本发明的X射线图象管由于在形成光电面的面上没有形成气孔而变成很光滑。为此可以防止因存在于荧光层上的气孔而使构成光电面的物质扩散和消失的现象。其结果是提高光电面的灵敏度。

Claims

1、一种X射线图象管具有真空管壳及含有配置在该真空管壳内的X射线输入侧的基板、在该基板上所形成的具有柱状结晶的荧光体层和在该荧光体层上所形成的光电面的输入面；其特征在于所具备的上述输入面为通过使上述荧光体层的柱状结晶的顶部变形而埋没柱状结晶的顶部间隙的输入面。

2、如权利要求1所述的X射线图象管，其特征在于上述荧光体层上形成用以得到平坦面的表层。

3、如权利要求2所述的X射线图象管，其特征在于上述表层由荧光体构成。

4、如权利要求3所述的X射线图象管，其特征在于上述表层的平均结晶大小为上述柱状结晶的平均直径的1.5倍以上。

5、如权利要求2所述的X射线图象管，其特征在于上述表层是用从由碱金属囟化物、碱土金属囟化物、Al₂O₃或SiO₂所组成的群中选出的至少1种透明物质形成的。

6、如权利要求1所述的X射线图象管，其特征在于在上述荧光体层上设导电性中间层，并在该中间层上形成光电面。

7、如权利要求6所述的X射线图象管，其特征在于上述导电性中间层由氧化铟或氧化铟锡所组成。

8、如权利要求1所述的X射线图象管，其特征在于上述荧光体层由在基板上用蒸镀法形成为粒状的第1荧光体层和在该第1荧光体层上成长为柱状第2荧光体层所组成。

9、一种X射线图象管，具备含有配设在真空管壳的X射线输入侧的基板、在该基板上形成的具有柱状结晶的荧光体层、和在该荧光体层上形成的光电面的输入面，其特征在于上述荧光体层的柱状结晶具有比其他部分的柱状部断面大的头部，且该相邻的头部实质上相互贴紧。

10、如权利要求9所述的X射线图象管，其特征在于上述头部具有钩状的形状。

11、如权利要求9所述的X射线图象管，其特征在于上述头部具有钉状的形状。

12、一种X射线图象管的制造方法，为通过用蒸镀法在基板上形成有柱面结晶的荧光体层的工序和在该荧光体层上形成光电面的工序来形成输入面的X射线图象管的制造方法，其特征在于具备在形成上述光电面之前先使上述荧光体的柱状结晶头部作机械塑性变形，至少埋没柱状结晶的头部间的间隙、且形成该结晶的顶部实质上连续的连续面的工序。

13、如权利要求12所述的X射线图象管的制造方法，其特征在于含有在上述荧光体层上形成用以得到平坦面的表层的工序。

14、如权利要求13所述的X射线图象管的制造方法，其特征在于上述表层的平均结晶大小为上述柱状结晶的平均直径的1.5倍以上。

15、如权利要求13所述的X射线图象管的制造方法，其特征在于上述表层是用从由碱金属囟化物、碱土金属囟化物、Al₂O₃或SiO₂所组成的群中选出的至少一种透明物质形成的。

16、如权利要求12所述的X射线图象管的制造方法，其特征在于在上述连续面上形成中间层之后形成上述光电面。

17、如权利要求12所述的X射线图象管的制造方法，其特征在于通过用研磨装置研磨上述柱状结晶的顶部来形成上述连续面。

18、如权利要求17所述的X射线图象管的制造方法，其特征在于上述研磨装置的研磨工具的推压力设定成与基板的中心部相比离周边部越近则推压力越大，并形成从中心部起离周边部越近则研磨得越光滑的连续面。

19、如权利要求12所述的X射线图象管的制造方法，其特征在于将多个球装载在上述柱状结晶的顶部并通过使上述基板振动来滚光该顶部，形成上述连续面。