CN1104026C - X射线图像管及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明做成用铝或铝合金制成的输入基板面，保留压延成型时所产生的无方向性的平缓凹凸，通过抛光处理消除基板材料上的微细凹凸，以保证X射线图像管输入屏足够的附着强度、输出图像的高分辨率，和根据需要保证亮度均匀性。输入基板的平缓凹凸，较好是相邻谷底间的平均距离为50μm～300μm范围，而且峰顶至谷底的平均落差为0.3μm～4.0μm范围。按照本发明，抑制输入基板表面上光的杂散，提高分辨率，而且减小因微细凹凸所产生的图像噪声。

Description

X射线图像管及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种X射线图像管及其制造方法，尤其涉及形成其输入屏的输入基板及其制造方法。
背景技术
X射线图像管为一种将X射线像变换为可见光像或电子图像信号的电子管，运用于医疗或工业等种种领域。这种X射线图像管，如图20所示，包括：作为真空管壳11的一部分、兼作X射线输入窗的球面状输入基板12；其内面上形成的将X射线像变换为电子像的输入屏13；构成电子透镜的多个会聚电极14a、14b、14c、阳极14d；再将电子像变换为可见光像的输出屏15。
输入基板12通常用的是X射线透射率好的铝或铝合金(以下简称为铝)。输入屏13包括：输入基板面上蒸镀的光反射膜16；其上蒸镀的柱状晶体集合所构成的荧光体层17；其上附着的透光性中间层18；以及其上形成的光电面19。
外部通过输入基板12入射的X射线像经输入屏13变换为发光和电子像，由电子透镜组会聚，在输出屏15上变换为可见光像或电子图像信号。另外，输出可见光像通过其后方配置的未图示光学透镜，传送至X射线电视摄像机或现场摄像机等，通过电子图像处理显示在CRT监视器等上面。
但近年来X射线图像摄影技术当中，愈来愈希望提高分辨率或亮度均匀性。具体来说，在本领域，就是通过图像积分处理等进行突出图像对比度的处理，但例如输入基板面上存在的微细伤痕或污迹、浸蚀处理所造成的多个浸蚀坑点即微细孔穴等所造成的输出图像上的缺陷得到不希望的加强，成为不可忽略的图像噪声。
这种图像噪声发生的主要因素，根据本申请发明人的研究，可推断为在于，输入基板材料压延时所形成的辊筋或净化用浸蚀等所产生的浸蚀坑点等微细凹凸。具体来说，若对输入屏形成前的输入基板面进行显微镜观察的话，如图21模式化所示的那样，可发现与基板材料压延时的辊筋方向平行的凹凸，或基板材料本身所存在的无数不规则微细凹凸以及浸蚀坑点等无数凹凸12a。
而且这种现有的具有微细凹凸的输入基板面和该面上形成的输入屏当中，由入射的X射线激励的荧光体层17发光的部分光，按入射基板12的方向进入，因该基板面或未图示光反射膜面上的无数凹凸12a，产生如箭头Y那样不规则方向的漫反射。
这种反射光，其中一部分返回发光的同一柱状晶体P的内部，但另一部分则入射至横向相邻的别的柱状晶体P。因而，输入基板表面状态越粗糙，反射光返回至相同柱状晶体内的几率越低，使输出像分辨率降低，且表现为图像噪声。而且，因浸蚀处理在输入基板面产生许多浸蚀坑点时，极小的坑点可由光反射膜覆盖，但较大的坑点在输出图像上表现为点状噪声，使图像质量变差。
另外，例如特公昭52-20818号公报，及其相应专利USP-3473066号说明书，USP-3852133号说明书，特开昭55-150535号公报，特开昭57-82940号公报，特开平4-154032号公报，WO-94/22161号公报等揭示的方法中，在输入基板面形成凹凸，或研磨基板面作成镜面状态，再在其表面上形成柱状晶体的荧光体层。
但这些大多是要在基板面上形成规则的凹凸，并依靠它使荧光体生长晶体这种技术。或者是使基板面平整且呈镜面，抑制发出的光漫反射，提高分辨率的技术。但在基板面平整且呈镜面时，虽然分辨率得到改善，但输入屏的附着强度就容易不够等，因而上述技术用于实用的不一定很多。
本发明正是鉴于以上情况，其目的在于提供一种输入屏可获得足够的附着强度，而且输出图像噪声降低，具有很好的分辨率特性的X射线图像管及其制造方法。
附图简要说明
图1是示意本发明一实施例制造工序的框图。
图2是示意本发明输入基板压延工序的纵向剖面图。
图3是示意本发明压延后的输入基板与支持环结合状态的纵向剖面图。
图4是示意本发明抛光工序所用的处理装置的概略侧视图。
图5是模式化示意本发明输入屏部分构成和光反射状态的局部放大剖面图。
图6是由显微镜相片示意本发明输入基板材料和压延后表面状态的图。
图7是由显微镜相片示意本发明输入基板一例浸蚀后和抛光后表面状态的图。
图8是由显微镜相片示意另一例浸蚀后和抛光后表面状态的图。
图9是示意本发明输入基板材料和它浸蚀后表面凹凸轮廓的图形。
图10是示意本发明输入基板抛光后和光反射膜形成后表面凹凸轮廓的图形。
图11是示意本发明输入基板另一例抛光后和又一例浸蚀后表面凹凸轮廓的图形。
图12是示意本发明输入基板抛光后中心部和中间部区域表面凹凸轮廓的图形。
图13是示意本发明输入基板抛光后周边区域和又一例基板中心部区域表面凹凸轮廓的图形。
图14是示意本发明输入基板抛光后中间部和周边部区域表面凹凸轮廓的图形。
图15是示意本发明输入基板再一例抛光后中心部和周边部区域表面凹凸轮廓的图形。
图16是本发明根据输入基板面凹凸轮廓测量并求得凹凸尺寸的方法的说明图。
图17是本发明和现有的输出画面上亮度分布的说明图。
图18是本发明另一实施例抛光工序的局部放大剖面图。
图19是本发明另一实施例抛光工序的局部放大剖面图。
图20是部分放大示意一般X射线图像管构成的概略纵向剖面图。
图21是模式化示意现有输入基板和输入屏及其工作的局部放大图。
本发明的详细说明
本发明为一种X射线图像管，其特征在于，用消除或至少减少微细凹凸、且具有适当尺寸的平缓凹凸的面构成一形成输入屏的输入基板面，以保证输入屏足够的附着强度、输出图像的高分辨率，和根据需要保证亮度均匀性。这种输入基板面平缓的凹凸较好是，按柱状晶体集合构成的输入荧光体层其平均晶体直径数倍以上的间距，不规则形成的起伏。
因而，本发明的一个目的在于，提供一种X射线图像管，压延成型为大致球面形状的铝或铝合金制成的输入基板形成输入屏的凹曲面，具有平缓的凹凸，这些凹凸几乎没有上述压延成型所产生的那种方向性，这种平缓的凹凸其相邻谷底间的平均距离为50μm～300μm范围，且峰顶至谷底的平均落差为0.3μm～4.0μm范围。
本发明另一目的在于，提供一种X射线图像管，输入基板靠压延成型产生的那种凹曲面其平缓的凹凸，相邻谷底间的平均距离(Lave，单位为μm)相对于上述输入基板中心部区域凹曲面曲率半径(Rc，单位为mm)的比例(Lave/Rc)为0.5～1.2范围。
本发明又一目的在于，提供一种X射线图像管，输入基板形成输入屏的凹曲面，周边部区域的漫反射率比中心部区域高。
本发明再一目的在于，提供一种X射线图像管制造方法，包括：将铝或铝合金制成的输入基板材料压延成型为大致球面形状的压延成型工序；研磨上述压延成型后输入基板凹曲面微细突起的抛光工序；然后在上述输入基板凹曲面上直接或通过其他被膜附着形成柱状晶体集合所组成的X射线激励荧光体层和光电面的输入屏形成工序。
按照本发明，由于形成输入屏的输入基板其凹曲面上微细的尖锐凹凸或压延辊筋等微细凹凸减少，因而可抑制输入基板表面杂散光，提高分辨率。而且，因这些微细凹凸所造成的图像噪声也减少。而且，压延成型时所产生的比较平滑且平缓的凹凸保持荧光体层对基板足够的附着强度，而且这种凹面象凹面镜一样起作用，因而位于相同凹面上的邻近柱状晶体集团内容易集中反射光。因此，与平缓的凹凸间距相当的空间频率区域的变换传递系数(MTF)提高。例如，20线/cm的变换传递系数，比现有技术要提高20％～30％。
以下，参照附图按照本发明所佳实施例的制造工序说明。另外，相同部分用相同标号表示。首先，准备铝或铝合金延展材作为形成X射线图像管输入屏用的输入基板的材料。
对于未直接加大气压状态下配置于X射线图像管真空容器内部的输入基板材料来说，基板自身强度即便不太高也行，因而可以采用JIS第1000号系列纯度99％以上纯铝。作为其中一例，纯度99.5％以上的JIS第1050号板材较合适。
另一方面，输入基板兼作真空管壳一部分即X射线入射窗这种结构的X射线图像管，近来由于变换效率或高分辨率特性方面的原因，得到广泛的实际应用。这种场合，输入基板不仅需要足以承受大气压，而且该输入基板内面成为电子透镜组的实际阴极，因而必要条件是可以成型为适合成为阴极的凹曲面形状，而且不会发生不希望的变形。
作为这种兼作真空管壳X射线入射窗的输入基板的材料，高强度铝合金较合适。举例来说，JIS第5000号系列或第6000号系列铝合金较合适。这当中例如Al-Si-Mg合金材中的一种JIS-6061号铝合金尤为适合。它是含约1.0质量％Mg、约0.6质量％Si、约0.25质量％Cu、约0.25质量％Cr的铝合金。而且，以下说明的实施例中主要采用的是材料指定记号“O”、即经过退火、厚度约0.5mm的经辊压的延展材。不用说，这种铝合金材料也可以作为配置于真空容器内部不加大气压状态下的输入基板来使用。
因此，先将上述那种铝合金平板材料裁切成直径比X射线入射窗外径尺寸稍大的圆形圆板，以便兼作X射线图像管真空管壳的一部分，即X射线入射窗。具体来说，例如9英寸、12英寸和16英寸X射线图像管分别裁切为直径约260mm、350mm和440mm。
由这样准备好的平板铝或铝合金制成的输入基板材料经过图1所示工序进行制作。具体来说，将基板材料裁切为直径比X射线图像管输入窗或输入屏形成区域直径稍大的圆板形状。然后，通过压延成型，成型为规定曲率半径的凹曲面形状。然后，将它洗净，进行浸蚀处理。然后将该输入基板周边部与高强度的支持环气密地接合。接下来对该输入基板的输入屏形成面进行抛光处理。此后，在该输入基板面上形成荧光体层等输入屏的同时，对其内部排气使之成为真空容器，便完成X射线图像管。
以下，对各个工序进行说明。平板材料裁切为圆板形状后，如图2(a)所示，将该圆板21置于压延装置下位模具22上，一边用约束用模具23夹住周边部21a进行强制约束，一边如图2(b)所示，在常温下用上位冲头24以规定压力下压进行压延成型，便得到凹曲面形状的输入基板21。另外，下位模具22的压延面22a和上位冲头24的压延面24a均为规定曲率半径，且进行过接近镜面的表面精加工。然后脱脂洗净这样压延成型的输入基板21。
接下来，为了除去氧化膜等，进行浸蚀处理，即把输入基板21整面短时间浸在硝酸等当中。然后，如图3所示，输入基板的凸缘部21a的接合面靠局部热压接等方法与厚壁的不锈钢制支持环25接合面25a气密接合。
另外，本说明书说明中将输入基板21中心轴0至圆弧面外周缘E的区域沿径向大致三等分，将最内一侧划分作为中心部区域c，接下来是中间部区域m、最外一侧划分作为周边部区域p，而且定义中心部区域c曲率半径为Rc。
这种输入基板21至少内面存在如图21所示的因辊筋或浸蚀等所造成的许多微细凹凸。因此，接下来如图4所示，将输入基板21固定在抛光装置31上，在该基板21的凹曲面内侧加入许多微小球体32，使输入基板21在规定时间内连续旋转，进行抛光处理。
另外，这种抛光(burnishing)加工方法是指，使例如微小球体在基板待加工面上转动，或按上其他工具使之滑动，研磨掉表面小突起，并用它填埋在凹处，使表面平滑的加工方法。因而，此方法并非将基板待加工面突起切削除去的方法，所以若采用此方法，几乎没有基板材料的切削屑产生。
抛光装置31包括：兼作励振器的基座33；其圆弧部具有连续齿34的倾斜角度调整臂35；其驱动用齿轮36；固定输入基板21用的基板夹具37；可旋转支持它的轴承38；使基板夹具旋转的旋转驱动电动机39及其旋转轴40；与之结合传递旋转力、并充当基板盖子的旋转盖41；以及电动机支持臂42。另外，与此类似的装置在德国公开专利2435629号公报中已公开，也可以用此类装置。
抛光处理时，将输入基板21固定在装置的基板夹具37中，同时如上所述在基板21内侧加入规定量微小球体32。接着，将与电动机39构成一体的旋转盖41盖在输入基板21上，并与基板夹具37固定，驱动电动机39，按箭头S方向所示，以例如约1转/秒的转速使输入基板21旋转。
微小球体32其维氏硬度比输入基板2 1材料的硬度高出2倍以上，例如用不锈钢这种金属材料或氧化铝陶瓷这种材料构成。而且，这种微小球体32的平均直径在0.3mm～3.0mm范围，例如是1.0mm的理想圆球。例如，12英寸用输入基板处理当中，加入总重量500g左右的许多微小球体32，使输入基板旋转大约60分钟。因此，输入基板内面的微细突起由转动的微小球体慢慢地研磨掉，同时浸蚀坑点大多因此渐渐得到填充，上述压延成型产生的无方向性的平缓凹凸如后面所述及的那样，可以变得平滑，基本保留原有的形状和尺寸。
另外，抛光当中，用规定量微小球体并使基板旋转的方法，几乎不会造成被处理基板形状和曲率半径的变化，因而较适合。但不限于此方法，在不造成基板变形的前提下，用接触头以适当压力对基板表面下压，同时使基板或接触头至少其中之一移动来研磨掉基板表面微小突起这一手段也行。
另外，用该抛光装置31可以根据需要，适当调整倾斜角度调整臂35，使基板21旋转中心轴的倾斜度连续或分段变化，或由励振器加适当的振动，使输入基板中心部区域、中间部区域或周边部区域的抛光处理程度变化。或者，可以使倾斜角度调整臂35倾斜的速度并非恒定不变，例如，随着倾斜度变大，使倾斜速度变慢，或倾斜角度变大而使得微小球体主要集中于周边部区域时，使电动机39产生的基板旋转速度降低等，根据需要按基板表面每一待处理区域使单位面积平均的基板表面同球体的接触时间变化。此外，只要微小球体在输入基板面上有旋转、移动或摩擦这种动作，则可以构成和提供任意运动。
象这样抛光处理后，如图5所示，在输入基板21内侧凹曲面上形成例如约3000埃(A)厚度的铝蒸镀膜，作为光反射膜16。另外，上述抛光处理中微细突起几乎没有切削，因而没有不要的微细粉末发生。因此，不需要清洗将它除去。但在例如后述实施例产生某些微细粉末等场合，进行干式或湿式的清洗。
此后，在基板表面上形成输入屏13。具体来说，在输入基板面的光反射膜16上面靠公知的蒸镀方法形成一例如用钠(Na)活化碘化铯(CsI)制成的荧光体层17，呈厚度例如为400～500μm的柱状晶体结构。该荧光体层17各柱状晶体P的平均直径d大致在6～10μm范围，例如为8μm。在该柱状晶体集合组成的荧光体层上形成透光性中间层18，使各晶体其前端连续。在该输入基板的支持环与真空容器其他部分气密熔接的基础上，接着装在排气装置上对内部排气至真空，形成光电面19，完成输入屏13。另外，没有光反射膜16也行，但为了消除输入基板整面上的局部污迹等缺陷却很有用。
按照本发明，如图5所示，通过抛光处理形成输入基板21输入屏的面，压延成型产生的平缓凹凸21c变得平滑，基本保留原有的形状，以往可明显看到的微细凹凸(相当于图21标号12a)，变得几乎没有。因此，荧光体层发出的光当中，沿输入基板面或其面上光反射膜方向进入各柱状晶体内再反射的反射光，大致返回至相同柱状晶体内，到达光电面。因此，分辨率特性可获得改善。
对于这种认为特性得到改善的本发明实施例输入基板面的状态，与现有例相比较观察时，可确认以下事实。具体来说，图6～图8中(a)至(f)给出种种输入基板面状态的显微镜相片。
图6(a)是显示9英寸用铝合金(上述JIS第6061号)板材本身表面状态的大约100放大倍数的显微镜相片。这上面存在可辨认为辊筋的横向平行延伸的许多筋状凹凸和可辨认为不规则微细凹凸的浓淡。
而图6(b)是显示与(a)相同板材经压延成型后表面状态的相同放大倍数的显微镜相片。这上面可辨认出可视为辊筋的横向平行延伸的许多筋状凹凸和不规则微细凹凸，而且可辨认出面积较大的不规则浓淡。另外，这种面积较大的不规则浓淡，若尝试与后面所示的凹凸轮廓相对应，便可辨认出取决于压延成型所产生平缓起伏这种凹凸。
接下来，压延成型的输入基板面经15分钟浸蚀处理后的表面状态便如图7(c)所示。该图是与上述相同倍数的显微镜相片。尽管不容易识别，但此上面还是可辨认横向平行延伸的辊筋凹凸和不规则微细凹凸，而且可辨认混有许多视为浸蚀坑点的小面积黑色部分的状态。
接下来，浸蚀处理后的输入基板由上述抛光装置抛光处理约60分钟之后的基板表面为图7(d)中相同倍数的显微镜相片所示状态。由此可知，辊筋凹凸被消除得几乎无法识别，而且不规则微细突起几乎都得到研磨而平滑。其另一方面，浸蚀坑点大多被填充，但仍留有一些未填没的浸蚀坑点，显示为黑点。而且，还可辨认出取决于压延成型所产生平缓起伏这种凹凸的细微浓淡。
另外，图8(e)是经过与上述相同工序并进行过大约60分钟抛光处理之后另一样品基板表面相同倍数的显微镜相片。该样品稍稍留有可视为辊筋的凹凸。
此外，图8(f)是进行大约180分钟的抛光处理后基板表面相同倍数的显微镜相片。由此可看出，按原样留有平缓的凹凸所产生的浓淡，浸蚀产生的黑点则呈现比图7(d)或图8(e)要少的状态。由此可以确认，抛光处理时间越长，压延成型所产生的平缓凹凸便按原样得到保留，辊筋凹凸或许多不规则微细突起受到研磨，进而充填浸蚀坑点。
形成于这种表面状态的输入基板面上的荧光体层其所发出的部分光，如图5模式化所示那样，通过几乎没有微细凹凸的基板表面，以几乎没有杂散的方式返回原来的同一晶体柱内，朝光电面方向传播。其结果是可获得很好的分辨率。而且，靠压延成型所产生的平缓凹凸来维持荧光体层良好的附着强度。
输入基板面的凹凸轮廓，按JIS制定的探针式表面光洁度测定法进行测定可获得图9～图15结果。这种凹凸轮廓的测定，是在任意一条直线方向上对基板中心部区域c中任意位置大约2～4mm范围的测定。另外，对输入基板中心部区域c中凹凸的测定，是对上述压延成型当中原材料几乎没有流动的中心轴部位以外区域进行测定，属于实测。
图9中(9A-a)是9英寸输入基板用的压延成型前的平板材料按与其纵向方向基本上呈直角方向测定的凹凸轮廓。另外，横轴是沿基板表面的横向位置，即距离(50倍放大倍数)，纵轴则是纵向即上下方向的变化(1万倍放大倍数)，其他凹凸轮廓也一样。该图的凹凸轮廓与图6(a)中显微镜相片所示的基板表面相对应。根据这种凹凸轮廓，这种状态的输入基板表面可辨认有包含辊筋在内的无数微细凹凸存在。
图9中(9A-b)是以相同9英寸用平板材压延成型，并经过大约15分钟浸蚀处理之后输入基板中心部区域的凹凸轮廓。这与图7(c)中显微镜相片所示的基板表面相对应。根据这种凹凸轮廓，这种状态的输入基板表面可辨认还有落差很大的无数微细凹凸和许多浸蚀坑点存在。
图10中(9A60-c)是相同9英寸用输入基板在此后进行过大约60分钟的抛光处理后其中心部区域的凹凸轮廓。这与图7(d)中显微镜相片所示的基板表面相对应。根据这种凹凸轮廓可知，这种状态的输入基板表面有可辨认是压延成型时产生的那种平缓凹凸，处理前的无数微细凹凸和浸蚀坑点几乎全部消失。另外，某些位置可辨认的向下的脉冲状变化，这取决于所残留的极少数浸蚀坑点。
图10中(9A-d)是相同9英寸用、经上述抛光处理的输入基板面蒸镀约3000埃厚度的铝质光反射膜后，该膜面中心部区域的凹凸轮廓。根据这种凹凸轮廓可以确认，这种状态的输入基板表面上，压延成型时所产生的平缓凹凸形成光滑的表面状态，基本上显现出原来的形状和凹凸尺寸，而浸蚀坑点基本上完全填埋这种状态。另外，由这种凹凸轮廓可知，经抛光处理过的基板表面即便蒸镀约3000埃左右厚度的铝质光反射膜，还是有平缓的凹凸或微细凹凸按其原来的形状出现。
图11中(9B60-c)是另一9英寸用输入基板在浸蚀处理后进行过大约60分钟的抛光处理后其中心部区域的凹凸轮廓。这属于比图10中(9A60-c)所示凹凸轮廓中的平缓凹凸要粗，而且稍稍留有微细凹凸这种状态。
图11中(12A-b)是12英寸用输入基板面压延成型后经过约15分钟浸蚀处理后其中心部区域的凹凸轮廓。此状态输入基板面可辨认出比图9中(9A-b)场合大的许多微细凹凸和浸蚀坑点。
该基板进行过约30分钟抛光处理之后其中心部区域的凹凸轮廓为图12中的(12A30-cc)。该输入基板面，压延成型时所产生的平缓凹凸基本上原样显现，稍稍留有微细凹凸，但几乎全部的浸蚀坑点均得到填埋。
另外，与上述相同的输入基板其中间部区域的凹凸轮廓是图12中的(12A30-cm)，其周边部区域的凹凸轮廓是图13中的(12A30-cp)。若对比中心部、中间部、周边部区域各个凹凸轮廓的话，无法明显地辨认这些轮廓中间凹凸状态的差异。
对于完成压延成型、浸蚀处理的另一12英寸用输入基板，进行过约60分钟抛光处理的基板表面，其中心部区域的凹凸轮廓如图13中的(12B60-cc)，中间部区域的凹凸轮廓如图14中的(12B60-cm)，周边部区域的凹凸轮廓如图14中的(12B60-cp)。若将它们对比的话，可以确认，任何区域都是大致同等的凹凸状态，但周边部区域稍稍留有微细凹凸。经研究，这是因为，抛光处理当中基板表面单位面积与微小球体的接触时间，周边部区域比中心部区域短。但这种程度的微细凹凸的存在，经确认并不造成周边部区域分辨率的明显下降。
此外，图15中的(16A60-cc)是16英寸用，即比前述任意一种口径都大的X射线图像管所用的输入基板，在压延成型和浸蚀处理之后进行过大约60分钟抛光处理的基板表面其中心部区域的凹凸轮廓。而同一输入基板的周边部区域的凹凸轮廓如图15中的(16A60-cp)。它们仍然是大致同等的凹凸状态，在周边部区域稍稍留有微细的凹凸。
比较以上事实，就会明白，抛光处理时间越长，微细凹凸便消除，反之压延成型所发生的平缓凹凸几乎全部原样保留。象这样利用本发明制造方法，可以一下子形成预先用铝或铝合金制成的板材在压延时所产生的辊筋这种存在方向性的凹凸或无方向性的微细凹凸；此后压延成型时所产生的无方向性的平缓凹凸；以及此后浸蚀处理时所产生的微细凹凸，但通过抛光处理，便成为输入基板面微细凹凸几乎都消除，只有压延加工时所产生的无方向性的光滑、平缓凹凸基本上原样保留的表面状态。
另外，经过各种对比研究可推断，输入基板压延成型所产生的这种平缓凹凸起因于基板材料的晶体结构，凹凸轮廓各个谷底部分与各个晶体的晶粒边界部分相对应，峰顶部分与各个晶体的晶粒中心部分相对应。因此，这种平缓凹凸可认为是上述抛光处理未消除且几乎不变地留下的凹凸。
因此，本发明实施例中，根据以上所示凹凸轮廓，测量压延成型时产生、即便抛光处理也无法消除的输入基板面的平缓凹凸其大小。通过对例如12英寸用输入基板中心部区域的凹凸轮廓即图12中的(12A30-cc)进行测量和计算，结果便如表1所示。
                           表1
          12英寸用输入基板：抛光后中心部区域的平缓凹凸
    谷底间的序号 谷底间的距离(μm) 峰顶至谷底的落差H(μm)
    1     220     3.30
    2     60     0.85
    3     140     0.80
    4     110     0.50
    5     170     1.30
    6     200     2.60
    7     160     2.05
    8     320     1.90
    9     140     0.65
    10     160     0.60
    11     260     2.60
    12     120     0.85
    13     180     2.05
    14     200     1.50
    15     100     0.25
    16     100     1.20
    17     220     0.50
    18     140     1.30
    谷底间距离，落差总长(μm)     3000     24.80
    谷底间平均距离Lave(μm)，落差平均长     167     1.38
    min(μm)     60     0.25
    max(μm)     320     3.30
    谷底间数目     18     18
另外，根据这种凹凸轮廓对平缓凹凸进行测量的方法如下。具体来说，对于上述输入基板凹曲面上的中心部区域的任意方向2.0～4.0mm测定得到的凹凸轮廓，如图16所示，从左侧测定开始点起至右侧测定终点止，依次测定谷底和其右边最靠近的谷底之间的水平方向即横向距离L，和峰顶至谷底的落差H(取峰顶至两侧谷底当中较大的落差)。接着计算相邻谷底间的距离L的平均(将它作为平均距离Lave)和落差H的平均(将它作为平均落差Have).
这里，将大体上符合以下条件的超微细凹凸从这种平缓凹凸的测量和计算当中排除。具体来说，平缓凹凸面上随处存在的微细凹凸或浸蚀坑点可以大体忽略，因而如图16所示，相邻凹凸谷底间横向距离L不到20μm而且落差H不到0.2μm的超微细凹凸，和与落差大小无关但横向距离L小于5μm的凹凸，都被排除在外。另外，还考虑确定这些除外条件，CsI制成的荧光体层及发光波长大约是0.41μm，因而距离或落差比其半波长即约0.2μm小的凹凸几乎不会造成这种发光的漫反射等，可以忽略。
接着，根据上述和附图所示的各个口径大小的输入基板凹凸轮廓测量谷底间距离和落差，计算平均值，如果如表2所示。
                            表2
样  品   型   测定长度 凹凸数            谷底间距离L(μm)           峰顶与谷底的落差H(μm)
(英寸)   (mm)  (个)     平均Lave     min   max     平均Have     min     max
1，(9A)   9   3.6   35     103     60   210     0.58     0.15     1.25
2，(9B)   9   2.9   19     153     60   280     2.20     0.50     4.30
3，(12A)   12   3.0   18     167     60   320     1.38     0.25     3.30
4，(12B)   12   3.0   15     200     80   290     1.74     0.25     3.30
5，(16A)   16   2.9   12     215     70   550     1.94     0.50     4.30
另外，输入基板口径大小即输入基板形成曲面的区域的直径和中心部区域的曲率半径通常都是按9英寸型、12英寸型、16英寸型为顺序的大小尺寸。
根据以上内容，虽然看不出输入基板面压延成型所产生的平缓凹凸大小在中心部、中间部或周边部区域之间有太明显的差异，但分别与口径大小即输入基板形成曲面的区域的直径、或中心部区域曲率半径的大小有关。这可推断是由于与压延成型造成的输入基板材料塑性形变量有关的缘故。
因此，计算各口径大小及曲率半径同相邻谷底间平均距离(L.ave)之比的话，则如表3所示。
                           表3
 样品     型    谷底间平均距离 口径D  中心部区域曲率半径Rc   平均距离/口径   平均距离/曲率半径
   (英寸)     Lave(μm)  (mm)     (mm)   Lave(μm)/D(mm)  Lave(μm)/Rc(mm)
1，(9A)     9     103   250     140     0.41     0.74
1，(9B)     9     153   250     140     0.61     1.09
3，(12A)     12     167   330     200     0.51     0.84
4，(12B)     12     200   330     200     0.61     1.00
5，(16A)     16     215   420     210     0.51     1.02
根据以上内容，输入基板压延成型所产生的平缓凹凸21c，其凹凸轮廓相邻谷底间距离L的平均是100～220μm，峰顶至谷底的落差H的平均是约0.6～2.2μm。形成输入屏的输入基板面这种平缓的凹凸21c，不仅起到提高输入屏附着强度的作用，而且凹凸轮廓的谷部分即凹面部象凹面镜一样起作用。
如前文所述，构成输入荧光体层的柱状晶体P的直径d平均在约6～10μm范围。因此，输入基板压延成型所产生的平缓凹凸中相邻谷底间的平均距离Lave具有荧光体层柱晶体P平均直径的数倍以上。
因此，若构成输入荧光体层的柱状晶体P的平均直径例如为约10μm，输入基板面平缓凹凸的间距即谷底间距为大约100μm，则该平缓凹凸的一个凹面部便有大致100根柱状晶体以集团方式构成。
当X射线入射这样构成的X射线图像管输入部，便透过输入基板，在荧光体层变换为光。接着，荧光体层变换的部分光向输入基板方向传播，由基板表面或其面上蒸镀的光反射层面按图5箭头Y所示反射。这时，输入基板面上几乎没有微细凹凸，因而输入基板面上不规则方向的漫反射少，返回原来柱状晶体的几率高，X射线图像管的分辨率提高。
而且，输入基板平缓凹凸中每一个凹面部均起到凹面镜作用，各凹面部反射的光入射并返回至共同凹面部上形成的同一集团中的柱状晶体内。因此，与输入基板面平缓凹凸的谷底间距即凹凸间距相当的空间频率区域内的变换传递系数(MTF)也提高。
根据以上内容，若考虑作为实用的种种口径尺寸的X射线图像管，则输入基板输入屏形成面在按下述测定条件根据凹凸轮廓进行测定时，希望所具有的平缓凹凸其相邻凹凸谷底至谷底的平均距离为50μm～300μm范围，而峰顶与谷底的平均落基为0.3μm～4.0μm范围。更好是，相邻谷底间的平均距离为80μm～250μm范围，而峰顶至谷底的平均落差为0.4μm～3.0μm范围。
而且，上述平缓凹凸相邻谷底间的平均距离Lave(单位为μm)同输入基板形成凹曲面的区域其直径D(单位为mm)的比例(Lave/D)较好是0.35～0.65μm范围。
而且，谷底间平均距离Lave(单位为μm)同曲率半径Rc(单位为mm)的比例(Lave/Rc)较好是0.7～1.1范围。
不过如先前所述，显然在输入基板面的抛光处理当中，通过对于基板中心部区域、中间部区域、再接下来周边部区域使单位面积平均的微小球体转动接触时间逐步相对缩短，从而可以使微小突起或浸蚀坑点的消除程度按中心中区域、中间部区域、周边部区顺序减少，使例如X射线图像管输出图像的亮度均匀性提高。
与此相关，通常X射线图像管输出可见光像中心部至周边部的亮度，可确认有如图17所示的关系。该图的横轴是距输入基板中心轴相对应的输出图像中心轴0的径向距离，纵轴是以中心0为100时的相对亮度(％)。曲线A所示的是具有周边部区域漫反射率约为20％、正反射率约为35％的现有基板表面的X射线图像管输出亮度分布。与此相比，曲线B所示的是具有接近于本发明实施例、相同周边部区域漫反射率约为30％、正反射率约为95％的基板表面的X射线图像管输出亮度分布。另外，曲线A和B的漫反射率、正反射率均是以输入基板中心轴部分为100时的相对值。而且假定输出屏的发光效率在整个区域均匀。
这里，所谓漫反射率为垂直入射至基板表面的光相对于反射点垂直法线偏离2.5°以上方向反射的比例，并定义为以白色粉体为100％时的相对值。所谓正反射率为相对于反射点垂直法线偏离不到2.5°反射的比例，并定以为以镜面为100％时相对值。因而，若输入基板表面是微细凹凸面的话，则漫反射率就高，从该表面上形成的输入屏得到的输出屏亮度高。而若输入基板面没有微细凹凸、接近于镜面的话，则正反射率就高，通过柱状晶体光导部分到达光电面的光量相对于发光总量的比例高，分辨率提高。
对比图17曲线A和曲线B时，漫反射率和正反射率低的现有曲线A其周边部亮度低，亮度均匀性差。与此相比，若利用本发明曲线B，提高基板表面整体正反射率，并抑制周边部漫反射率，则可以使亮度均匀性和分辨率均得到改善。
因此，利用上述抛光装置，若对于输入基板表面中心部至周边部的整个区域进行足够时间的抛光处理，输入基板面的正反射率便总体提高，分辨率改善。而且，使单位面积平均的基板表面与微小球体的接触时间在周边部区域相对于输入基板中心部区域相对缩短。或者调节旋转中的输入基板倾斜角度，使得周边部区域的抛光量比中心部区域要少。由此，周边部区域可以保留某种程度的微小凹凸，避免抑制漫反射率下降，并抑制该周边部亮度下降。因此，可以说，对周边部区域分辨率比中心部改善得少，而亮度有较大的改善效果，从而可改善输出画面良好的分辨率和亮度均匀性。
较好是，这样制造的X射线图像管，就上述相邻谷底间的平均距离来说，输入基板周边部区域的比输入基板中心部区域的要小。
较好是，这样制造的X射线图像管，上述输入基板面的平缓凹凸面存在相邻谷底间距离40μm以下的微细凹凸，存在于周边部区域的该微细凹凸比基板中心部区域存在的该微细凹凸要多。
图18所示的实施例，是一种在不锈钢制的微小球体32中混入少量铝或镁的微粒子32a进行抛光处理的方法。按照这种方法，在抛光处理中微粒子32a附着于输入基板21的表面，基板面可以在相对较短时间变得平滑。据认为，这取决于附着的微粒子有一部分逐渐被研磨，输入基板表面的微细突起受到研磨，并由微粒子填埋在包含浸蚀坑点在内的凹陷部分。因而，通过适当时间的这种抛光处理，可提高基板面正反射率，降低漫反射率。
因此，若将此方法应用于对输入基板主要是中心部区域抛光处理的话，便可以提高中心部区域分辨率，另一方面对该中心部区域亮度稍稍抑制，使画面整体亮度均匀性提高。另外，按照该方法，可以使抛光处理时间比前述实施例场合短。另外，处理后基板表面留有容易去掉的微粒子时，便通过净化加以去除。
图19所示实施例是用表面蒸镀铝或镁较薄被膜32b的不锈钢制的微小球体32进行抛光处理的方法。按照此方法，微小球体的被膜32b与基板表面相互摩擦，逐渐与上述图18实施例相同使之平滑，可获得相同作用及效果。这时，只要被膜膜超过500埃便可获得理想效果。
另外，例如不锈钢这种金属制的微小球体，要做到表面凹凸少很容易，但陶瓷制的微小球体一般表面凹凸稍大。若用这种陶瓷制的微小球体进行抛光处理，则初期由该球体表面稍稍磨削基板表面，附着铝粒子，此后，逐渐将它附着于基板表面微小凹陷处起到平滑作用。因而，为了形成任意凹凸面，可以根据需要使用陶瓷制的微小球体。但该微小球体表面有5μm以上凹凸的话，便难以减少和消除输入基板面的微小凹凸，因而希望微小球体表面凹凸低于5μm，最好低于3μm。
此外，抛光处理过程中，也可以最初用不锈钢制的微小球体处理输入基板面的整体，然后改为陶瓷制微小球体主要对例如中心部区域进行处理。此外，还可以将表面凹凸程度有差异的多种微小球体进行种种组合或分别使用进行抛光处理。
若长时间持续这种抛光处理，输入基板表面微细凹凸暂时消除，但继续下去基板表面就逐渐有无数微小球体的超微细擦伤产生。产生这种擦伤的基板表面呈现黑色而且闪亮的表面状态。这种表面漫反射低，正反射率高，因而利用这种输入基板的话，便成为亮度低分辨率高的输出画面。若应用该原理，将足够长时间用于中心部区域的抛光处理，对于中间部区域、周边部区域则相对此中心部区域慢慢地缩短抛光时间的话，从中心部起直到周边部，漫反射率慢慢增加，可获得良好的亮度均匀性。
工业实用性
综上所述，按照本发明，可以实现一种X射线图像管，在保持输入荧光体层相对于基板足够的附着强度的同时，防止分辨率下降，并且根据需要改善亮度均匀性，并减少基板表面状态所造成的图像噪声。

Claims (15)

1.一种X射线图像管，具有一输入屏，它包括：压延成型为大致球面状态、铝或铝合金制成的输入基板；该输入基板凹曲面上直接或通过其他被膜附着形成的由柱状晶体集合构成的X射线激励荧光体层；和光电面，其特征在于，
上述输入基板的凹曲面具有几乎没有方向性的平缓凹凸，该平缓凹凸按下述测定和测量方法进行凹凸轮廓测定和测量时，相邻谷底间的平均距离为50μm～300μm范围，而且峰顶至谷底的平均落差为0.3μm～4.0μm范围，
上述测定和测量方法，是根据在上述输入基板凹曲面上中心部区域在任意方向上对于2.0mm～4.0mm直线范围内的凹凸轮廓，测量相邻谷底间的横向平均距离和峰顶至谷底的平均落差，这里，不包含任何一种这样的峰顶或谷底，即相邻谷底间的横向距离不到20μm且峰顶至谷底的落差不到0.2μm的微小凹凸，和与落差尺寸无关横向距离小于5μm的微小凹凸。
2.如权利要求1所述的X射线图像管，其特征在于，上述X射线激励荧光体层的柱状晶体平均直径为6μm～10μm范围。
3.如权利要求1所述的X射线图像管，其特征在于，上述相邻谷底间的平均距离，所述输入基板周边部区域的比所述输入基板中心部区域的要小。
4.如权利要求1所述的X射线图像管，其特征在于，上述输入基板面的平缓凹凸面存在相邻谷底间距离40μm以下的微细凹凸，存在于周边部区域的该微细凹凸比所述基板中心部区域存在的该微细凹凸要多。
5.如权利要求1所述的X射线图像管，其特征在于，上述输入基板由铝合金制成，并且兼作真空容器的X射线输入窗，在该输入基板凹曲面上形成上述输入屏。
6.如权利要求1所述的X射线图像管，其特征在于，上述输入基板形成上述输入屏的凹曲面，其周边部区域漫反射率比其中心部区域高。
7.一种X射线图像管，具有一输入屏，它包括：压延成型为大致球面状态、铝或铝合金制成的输入基板；该输入基板凹曲面上直接或通过其他被膜附着形成的由柱状晶体构成的X射线激光荧光体层；和光电面，其特征在于，
上述输入基板的凹曲面，具有几乎无方向性的平缓凹凸，该平缓凹凸按下述测定和测量方法进行凹凸轮廓测定和测量时，上述平缓凹凸的相邻谷底间的平均距离Lave同上述输入基板成型为凹曲面状的区域的直径D的比例Lave/D为0.35～0.65范围，其中Lave以μm为单位，D以mm为单位，而且峰顶至谷底的平均落差为0.3μm～4.0μm范围，
上述测定和测量方法，是根据在上述输入基板凹曲面上中心部区域在任意方向上对于2.0mm～4.0mm直线范围内的凹凸轮廓，测量相邻谷底间的横向平均距离和峰顶至谷底的平均落差，这里，不包含任何一种这样的峰顶或谷底，即相邻谷底间的横向距离不到20μm且峰顶至谷底的落差不到0.2μm的微小凹凸，和与落差尺寸无关横向距离小于5μm的微小凹凸。
8.如权利要求7所述的X射线图像管，其特征在于，上述相邻谷底间的平均距离Lave同上述输入基板中心部区域的凹曲面曲率半径Rc的比例Lave/Rc为0.7～1.1范围，其中Lave以μm为单位，Rc以mm为单位。
9.一种X射线图像管制造方法，用于制造如权利要求1所述的X射线图像管，其特征在于，包括：将铝或铝合金制成的输入基板材料压延成型为大致球面状的压延成型工序；对上述压延成型后的输入基板凹曲面的微细突起进行研磨的抛光工序；然后直接或通过其他被膜在上述输入基板凹曲面上附着形成柱状晶体集合制成的X射线激励荧光体层和光电面的输入屏形成工序。
10.如权利要求9所述的X射线图像管制造方法，其特征在于，上述抛光工序保留上述输入基板压延成型所产生的相邻谷底间距在50μm至300μm的平缓凹凸。
11.如权利要求9所述的X射线图像管制造方法，其特征在于，上述抛光工序包含在上述压延成型后的输入基板的凹曲面上放置无数微小球体，通过在该输入基板面上连续转动，从而对该输入基板面的微细突起进行研磨处理。
12.如权利要求11所述的X射线图像管制造方法，其特征在于，上述抛光工序中所用的微小球体由维氏硬度为上述输入基板维氏硬度2倍以上的金属或陶瓷制成。
13.如权利要求11所述的X射线图像管制造方法，其特征在于，上述微小球体平均直径为0.3mm～3.0mm范围。
14.如权利要求9所述的X射线图像管制造方法，其特征在于，上述抛光工序，使周边部区域单位面积平均抛光处理时间比上述输入基板中心部区域短。
15.如权利要求11所述的X射线图像管制造方法，其特征在于，上述抛光工序，上述微小球体中混入铝或镁的微粒子进行处理。
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