CN1643640B - X射线显像管、x射线显像管装置以及x射线装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种提高对比度而无需增加X射线的照射剂量，能得到适当浓度的图像的X射线显像管。在X射线显像管中，由被检测物体吸收或散射的X射线在形成于输入窗内侧的输入面发光，再在将该光变换为电子的光电面变换为电子，利用聚焦电极使电子加速，同时使其聚焦、放大，并向阳极方向引导。导向阳极一侧的电子利用荧光体将其可视化，以对应于入射的X射线的分布的亮度和颜色发光，使对应于X射线的照射剂量的颜色的图像在玻璃板上映出。

Description

X射线显像管、X射线显像管装置以及X射线装置
技术领域
本发明涉及彩色显示的X射线显像管(image tube)、X射线显像管装置以及X射线装置。
背景技术
一般来说，医疗诊断、工业用的无损检查等使用的X射线照相中，为了提高摄影系统的灵敏度，通过将图像在X射线显像管上映出，并且采用单色CCD摄像机对该映出的图像进行摄像，以此对X射线进行摄像。即在X射线摄影中，透过被检测物体的X射线在X射线显像管中设置的输入侧的输入荧光面被变换为可视光，并在与该输入荧光面一同设置的光电面上将该光转换为电子，将该电子加以电气放大，在输出侧的荧光体上变换为可视光并形成图像，通过采用CCD摄像机对该可视图像进行摄像，从而形成被检测物体的透视图像。
在这样的X射线拍摄中，为提高可视度，广泛利用加大单色CCD的特性曲线的斜率的高对比度的摄像状态。例如，在拍摄乳房的情况下，需要利用高分辨率和高对比度对X射线吸收差小的石灰化部位和异常软组织等进行拍摄。
然而，在上述摄像条件下，也与X摄像显像管的测量的动态范围不充分有相，存在中这样的问题，即有些许的拍摄条件的偏离，就将产生无法得到合适的浓度的图像。
另一方面，在诸如测量对象是骨头和肌肉那样的，其元素构成不同的情况下，必需考虑使用的X射线的能量和部位的厚度等，并且根据多方面的经验，设定X射线的照射时间。这种情况下，如同正常的组织和癌等异常组织那样的元素构成大致相同而密度不同的情况下，也必需同样设定X射线的照射时间。
而且，在例如日本特公昭48-6157号公报以及特公昭48-12676号公报中，登载了在彩色放射线照相术中与X射线的不同的照射剂量对应改变色彩的彩色X射线照片。特公昭48-6157号公报以及特公昭48-12676号公报中登载的彩色X射线照片，在X射线的照射剂量少的部分有红色成分，而照射剂量比该部分多的部分中，在红色成分上再添加绿色成分，另外，X射线的剂量多的部分，则在红色成分及绿色成分上再添加蓝色成分，以此使其发色，根据X射线的照射剂量的不同添加颜色。
但是产生了这样的问题，就是即使想要只根据这样的彩色X射线照片上的色彩变化取出信息，由于在例如照射剂量多的部分，在红色成分上添加绿色成分以及蓝色成分，在彩色X射线照片上接近白色，因而无法取出正确的信息，而即使有许多信息被摄像的情况下，也无法有效地利用它们。
在例如日本特开2001-209142号公报中登载了可以显示与X射线的照射剂量对应的多个颜色的彩色X射线照片，作为对上述存在问题被认为是有效的方案。该公报中公开了对应于通过被检测物体的X射线等放射线的照射剂量，发出不同颜色的光的发光片。
又，上述公报中还登载了采用彩色胶片、彩色摄像机等光检测手段按照颜色分别对从彩色发光片发射的多个颜色的发光进行检测，从而得到具有不同灵敏度特性的多色的图像信息。
而且，上述的公报中公开的彩色发光片，采用这样的荧光体，即由与例如可见光区域内的一个发光色对应的主发光成分、以及具有与主发光成分不同的发光色，同时相对于相同强度的放射线的发光比例与主发光成分不同的至少一个副发光成分组成，并且根据摄影系统的动态范围对主要发光成分与副发光成分的发光比例进行调整的荧光体。
又，上述公报的彩色X射线照片中示出了将摄影系统的X射线的曝光量与浓度之间的关系设定为图11所示那样的多色发光体的各种颜色(红、绿、蓝)之间大致为等间隔。通过使用该发光体所得到的图像中，低照射剂量的部分作为没有绿色及蓝色的信息的状态的红色信息获得；如果照射剂量多，红色信息饱和，作为绿色信息获得；而如果照射剂量多，则红色和绿色的信息饱和，成为蓝色信息。即能够在X射线的照射剂量相对较宽的条件下得到合适浓度的图像，同时根据得到的图像获取X射线的照射剂量不同所产生的大量信息。而且，由图11所示的多色发光体的发光特性可知，与一般的单色摄像用的发光体的发光特性相比，曝光量与浓度的关系的特性曲线的斜率平缓。
但是，上述公报中所示的彩色X射线照片中，通过扩大摄影系统的动态范围，提高了最终的输出图像的动态范围，存在着由于作为被检测物体的人体或动物的拍摄对象部位及个体差，未必能够得到合适的摄像条件。
存在这样的问题，也就是，即使是在例如X射线吸收少的乳房摄影等中视为适当的摄影条件，在X射线吸收多的身体主骨架摄影中如果与动态范围不一致，将得不到合适的浓度的图像的问题。又，即使是动态范围合适的范围，也可能使被检测物体受到过多的X射线照射剂量的照射。
又，对于摄影系统范围内正常的组织与癌等异常组织那样的X射线吸收差小的部位，即使红色(R)、绿色(G)以及蓝色(B)的各种信息是能够作为合适的图像摄像的状态，也会产生在诊断例如从骨头到血管那样的X射线吸收差大的部位，即使X射线吸收大的部位通过红色、绿色以及蓝色的任意一种信息能够获得适当的图像，也得不到X射线吸收差小的部位的合适的图像的问题。
这样的问题，不限于医疗诊断用的X射线摄影，工业用的无损检查的X射线摄影中也同样如此。例如，在测量对象物为铁的情况下和塑料的情况下，因比重差而导致最佳摄影条件不同，必需考虑作为摄影对象的部分的厚度。又，在复合材料那样的不同的多种物质存在的情况下，将产生难以得到合适的图像的问题。
另一方面，彩色X射线照片中的测量的动态范围变宽，通过一次拍摄能够获得许多信息，将对X射线起反应的闪烁器以及彩色CCD摄像机的组合与X射线显像管以及单色CCD摄像机的组合作比较时，包含电子放大的X射线显像管一方的灵敏度高1个数量级以上。
这种情况，在由X射线闪烁器(发光体层)以及彩色CCD摄像机获得的彩色X射线照片中，为得到与X射线显像管以及单色CCD摄像机的组合相同的图像，必需增加X射线的照射剂量而别无它法。因此产生在日本特开2001-209142号公报记载的构成中必需照射被拍照物体的X射线的照射剂量增大的问题。
如上所述，对应摄影系统的动态范围变宽，且X射线的透射量不同的被检测物体，可以设定适当的摄影条件，从而减少彩色X射线照片因摄影条件略有偏差而导致曝光量不足或曝光量过多等情况的发生，更可靠地测量被检测物体。
但是，为了使图像的浓度恰当，将产生在被检测物体明确时必需对照被检测物体改变彩色发光体层(闪烁器层)的发光比例，从而调整不同颜色的发光特性曲线的问题。又，彩色X射线照片与单色的X射线显像管相比较，其灵敏度低1个数量级以上。
另外，为检测图像，必需使用透射率高的透镜以及高灵敏度的摄像机。而且还产生即使能够使用透射率高的透镜以及高灵敏度的摄像机也未必得到足够的灵敏度的问题。
还有，在工业应用方面，将产生难以识别原子序数大的物质的问题。与此不同，在医疗应用方面，作为应照射被检测物体的X射线的照射剂量，有时需要比单色X射线显像管相大10～1000倍的X射线照射剂量，在检测物体为人体的情况下，存在很可能无法使用的问题。
又，无论在任何场合，作为彩色X射线照片，虽然获得静止图像的技术已经实现，但依然没能实现获得移动图像的技术。
本发明是鉴于上述各点而作出的，其目的在于，提供一种提高对比度而无需增加X射线的照射剂量，从而能得到合适浓度的图像的X射线显像管、X射线显像管装置以及X射线装置。本发明是根据上述各存在问题而作出的，因此具有真空外壳、在真空外壳的一端上形成，能够输入X射线的输入窗、以及与所述输入窗相对配置于真空外壳的另一端，按照输入到所述的X射线的强度发出不同颜色的光线的输出窗，由真空外壳的输入窗输入X射线，相应于该输入的X射线的强度在输出荧光面上发出不同的颜色的光线，并且按照由真空外壳的输入窗输入的X射线的强度在输出荧光面发出不同颜色的光线，因此得到对比度提高且浓度合适的图像，而无需增加X射线的照射剂量。
又，本发明是一种X射线装置，其特征在于，具有将X射线照射于被检测物体上的X射线源、在照射透过被检测物体的X射线的真空外壳的一端上形成，并输入X射线的输入窗、具备与所述输入窗相对配置在所述真空外壳的另一端，并且按照输入的X射线的强度发出不同颜色的光线的输出荧光面的X射线显像管、以及对由该X射线显像管的输出荧光面发出的，因X射线的强度的不同而颜色不同的光线进行摄像的摄像手段。
而且，本发明是一种X射线管和具有这种X射线管的X射线装置，其特征在于，能够利用将通过位于真空容器的一端的输入窗口输入的X射线在真空容器中进行X射线-光变换所得到的光加以光-电变换所得到的电子束的撞击，从而得按照与输入的X射线的强度对应的强度发出不同颜色的光的多色发光体设置于其输出侧，该X射线装置中，多色发光体设置于真空容器中放大的电子束能够撞击的位置，并且能够输出与放大的电子束的强度对应的至少2种以上颜色的光，区别各颜色的要件是X射线透射量或者X射线的吸收量，其范围大约为1000倍。
这样，采用本申请发明的X射线显像管，即使在提高例如放射线图像的对比度的情况下，也可以相应于被检测物体得到浓度适当的图像，而且作为放射线摄影系统扩大了动态范围。
又，采用本申请发明的X射线显像管，将摄影系统的曝光量(照射检测物体的X射线的照射剂量)的范围(动态范围)、以及与被检测物体对应的多色发光体(荧光面)分别加以优化组合，从而能够在一次摄影中相应于被检测物体可靠地得到许多信息，而不受被检测物体的X射线吸收(透射)特性的支配。
附图说明
图1是本发明的X射线的X射线显像管的一种实施方式的概念的剖面图。
图2是示出图1所示的X射线装置的概念图。
图3是示出图1所示的X射线显像管的红色发光体层的发光特性的曲线图。
图4是示出图1所示的X射线显像管的绿色发光体层的发光特性的曲线图。
图5是示出图1所示的X射线显像管可以适用的多色发光体层的发光特性的曲线图。
图6是示出图1所示的X射线显像管的其他实施方式的X射线显像管的概念的剖面图。
图7是示出图1所示的X射线显像管的其他实施方式的X射线显像管的概念的截面图。
图8A以及图8B是说明照射在图1、图6以及图7所示的X射线显像管中使用的发光体层上的X射线照射剂量和各种颜色成分的发光特性以及测量对象的X射线透射率的之间关系的概略图。
图9A是说明为评价图1、图6以及图7所示的X射线显像管中使用的发光体层的X射线透射量和发光特性而采用的浓度刻度之一例的模式图。
图9B～图9D是分别示出根据图1、图6以及图7所示的X射线显像管中使用的发光体层的X射线透射量，对图9A所示的浓度刻度进行摄像的结果之一例的概略图。
图9E是示出根据图1、图6以及图7所示的X射线显像管中使用的发光体层的X射线透射量，对图9A所示的浓度刻度进行多色摄像的结果之一例的概略图。
图9G～9I分别示出利用图1、图6以及图7所示的X射线显像管中使用的发光体层的X射线透射量，将对图9A所示的浓度刻度进行摄像的结果之一例作为浓度刻度的厚度与透射剂量之间的关系表示的曲线图。
图10是说明图5所示的多色发光体的各种颜色的发光强度与作为活化剂的铕的浓度之间的关系的曲线图。
图11是示出彩色X射线照片以及本发明的彩色X射线显像管中使用的照射发光体层的X照射剂量和各个颜色成分的发光亮度之一特性的曲线图。
最佳实施方式
下面参考附图对本发明的X射线装置的一个实施方式进行说明。
如图2所示，A是人体以及各种物品等被检测物体，该被检测物体A位于作为X射线源的放射源的X射线管1以及输出彩色图像的X射线显像管2之间，利用被检测物体A将来自X射线管1的放射线X吸收或者散射，使其照射在X射线显像管2上，用X射线显像管2输出彩色图像。然后，通过光学系统3，用作为摄像手段的平面型的半导体检测器即彩色CCD摄像机4接收该X射线显像管2的彩色图像，并且在显示监视器5上显示。
这里，参考图1对X射线显像管2进行说明。
如图1所示，X射线显像管2具有内部抽真空的真空外壳10，该真空外壳10具有筒状管主体11，该管主体11的一端上形成输入部12，另一端上形成输出部13。而且，输入部12在管主体11的一端上形成输入窗14，在该输入窗14的里面一侧上形成借助于X射线发光的输入荧光面，并且还设有形成将该光变换成电子的带电转换元件即光电面的输入面15。又，输出部13在管主体11的另一端上形成支持体16，在该支持体16上安装作为输出窗的平板状或弯曲状的玻璃板17，该玻璃板17的内表面侧上设置形成输出荧光面的荧光体18。
又，作为使电子加速、聚焦以及放大的电子放大器起作用的聚焦电解19以及阳极20设置在管主体11内的输入部12以及输出部13之间。
而且，该X射线显像管2中，一旦有被检测物体A等吸收或者散射的X射线14从输入窗14入射，即在输入面15发光，而后将该该发出的光变换成电子，利用聚焦电极19使电子加速，同时使其聚焦并将其向阳极20方向引导，而后加以放大，荧光体18被电子激发并发光，以对应于入射的X射线的分布的亮度以及颜色发光，并且使图像在玻璃板17上映出。
而且，荧光体18包含发出多种颜色的荧光体、即具有多个发光波长区域的荧光体。又，荧光体18使用相对例如彩色CCD摄像机4具有灵敏度的荧光体。
这里，在本发明中，输入窗与输入面成为一体，即可以在输入窗的内表面上直接形成输出面。又，输出窗与荧光体各自形成一体，即也可以在与输出窗的基板以外的基板上形成荧光体(层)。
而且，作为荧光体18的发光色，有代表性的是，采用蓝色光、绿色光以及红色光中的至少2个发光色，即使是这些发光色以外的颜色，只要是可相互区别的发光色，也可以采用各种发光色，例如紫色光、黄色光等。另外，红色光也可以是橙色系统的发光。
又，荧光体18最好是具有包含与可见光领域内的1种发光色对应的主发光成分、以及具有与主发光成分不同的发光色，同时包含相对于同一强度的放射线的发光比例、即亮度较主发光成分小的至少1种副发光成分的发光光谱，副发光成分的亮度最好是在相对主发光成分的亮度为0.1～90％的范围内。即副发光成分的比例一旦超过主发光成分的90％，放射线吸收差小的拍摄对象部位虽然能够得到足够正确的图像，但却失去作为本来特征的摄影系统的动态范围的扩大效果。另一方面，如果副发光成分的比例不到主发光成分的0.1％，考虑实际摄影对象物的放射线吸收差时，这是不能有的范围。
而且，具有上述那样的发光光谱的荧光体18可采用例如在与各发光色对应的多个发光波长区域具有各种发光波峰的例如用铕活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Eu)荧光体或者用铽活化的硫氧化铽(Gd2O2S:Tb)荧光体等稀土荧光体、以及在多个发光波长区域中具有连续的宽度大的发光波峰的钨酸钙(CaWO4)荧光体。
图3是用铕活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Eu)荧光体18的发光光谱，主发光成分大致处于波长600～720nm的红色波长区域，同时副发光成分大致处于500～600nm的绿色波长区域。而且，用铕活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Eu)荧光体18以及用铕活化的硫氧化钇(Y2O2S:Eu)荧光体18可利用铕(Eu)的活化量调整各个成分的发光比例，从而得到恰当的发光比例。
为准确得到被检测物体的照片图像，在这样的荧光体以及用铕活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Eu)荧光体18或者用铕活化的硫氧化钇(Y2O2S:Eu)荧光体18中，铕(Eu)的浓度最好在0.01～20摩尔％的范围内。
图4是用铽活化的硫氧化钇(Y2O2S:Tb)荧光体18的发光光谱，主发光成分大致处于波长500～600nm的绿色波长区域，同时副发光成分大致处于400～500nm的蓝色波长区域。
用铽活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Tb)荧光体18以及用铽活化的硫氧化钇(Y2O2S:Tb)荧光体18可利用铽(Tb)的活化量调整各个成分的发光比例。为了恰当地对被检测物体进行摄像，在用这样的用铽活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Tb)荧光体18以及用铽活化的硫氧化钇(Y2O2S:Tb)荧光体18中，铽(Tb)的浓度最好选择在0.01～2摩尔％的范围。
图5示出将例如用铕进行活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Eu)或者用铕进行活化的硫氧化钇(Y2O2S:Eu)等红色发光荧光体与用铽进行活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Tb)或者用铽进行活化的硫氧化钇(Y2O2S:Tb)等绿色发光荧光体、以及例如钨酸钙(CaWO4)或者用铕进行活化的氟氯化钡(BaFCl:Eu)等蓝色发光荧光体按照适当的比例加以混合的混合荧光体的发光光谱，对发光区域不同的2种以上的荧光体的混合比进行适当设定，从而可以调整主发光成分与副发光成分的发光比例。
又，这样，通过采用与一种发光颜色对应的主发光成分为红色成分的例如用铕进行活化的硫硫氧化钆(Gd2O2S:Eu)和其他的主发光成分为绿色成分的例如用铽进行活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Tb)，在红色成分的长波长区域与绿色成分的中间波长区域的双方同时形成发光强度大的荧光面，通过只与例如用铕进行活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Eu)进行比较，并添加用铽进行活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Tb)，使绿色成分的发光增强，从而使两个波长区域中的信息取得良好平衡地构成图像。
而且，作为其他的主发光成分处于波长600～720nm，且根据需要在波长650～700nm的红色波长区域存在主发光成分的荧光体18，有例如用铕进行活化的硼酸钆(GdBO3:Eu)、用铕进行活化的氧化钆(Gd2O3:Eu)、用铕进行活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Eu)、用铕进行活化的铝酸钆铝酸钆(Gd3Al5O12:Eu)、用铕进行活化的镓酸钆(Gd3Ga5O12:Eu)、用铕进行活化的钒酸钆(GdVO4:Eu)、用铈进行活化镓酸钆(Gd3Ga5O12:Ce)、用铬进行活化镓酸钆(Gd3Ga5O12:Cr)、用铕进行活化硫氧化钇(Y2O2S:Eu)、用铕进行活化铝酸钇(Y3Al5O12:Eu)、用铕进行活化铝酸钆(Gd3Al5O12:Eu)、用铕进行活化氧化镧(La2O3:Eu)，用铕进行活化硫氧化镧(La2O2S:Eu)、用铕进行活化硼酸铟(InBO3:Eu)或者用铕进行活化硼酸钇铟((Y，In)BO2:Eu)等。
又，作为主发光成分处于波长500～600nm的绿色波长区域的荧光体18，有用铽进行活化的氧化钆(Gd2O3:Tb)、用铽进行活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Tb)、用镨进行活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Pr)、用铽进行活化的镓酸钆(Gd3Ga5O12:Tb)、用铽进行活化的硫氧化钇(Y2O2S:Tb)、以及用铽进行活化的铝酸钆(Gd3Al5O12:Tb)、用铽进行活化的氧化钇(Y2O3:Tb)、用镝进行活化的硫氧化钇(Y2O2S:Dy)、用铽进行活化的硫氧化镧(La2O2S:Tb)、用铜进行活化的硫化锌(ZnS:Cu)、用金进行活化的硫化锌(ZnS:Au)、用锰进行活化的硅酸锌(Zn2SiO4:Mn)、用铽进行活化的硼酸铟(InBO3:Tb)、或者用锰进行活化的镓酸镁(MgGa2O4:Eu)等。
此外，作为主发光成分处于波长400～500nm的蓝色波长区域的荧光体18，有用铈进行活化铝酸钇(YAlO3:Ce)、用铈进行活化硅酸钇(Y2SiO5:Ce)、用铈进行活化硅酸钆(Gd2SiO5:Ce)、用铌进行活化的钽酸钇(YTaO4:Nb)、用铕进行活化氟氯化钡(BaFCl:Eu)、用银进行活化的硫化锌(ZnS:Ag)、钨酸钙(CaWO4)、钨酸镉(CdWO4)、钨酸锌(ZnWO4)和钨酸镁(MgWO4)、用铕进行活化的氯化磷酸锶(Sr5(PO4)3Cl:Eu)、或者用氯进行活化的磷酸钇(YPO4:Cl)等。
又，用图5说明的绿色发光荧光体和蓝色发光荧光体中，作为主发光成分可发出红色光的，添加例如用铕进行活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Eu)荧光体的多色发光体的X射线剂量和各种颜色成分的发光亮度如图11中已经说明的那样，但最好是R(红色)、G(绿色)以及B(蓝色)的间隔大致为等间隔。
再者，图1所示的X射线显像管2中，为提高析像度，荧光体18的粒子的适合范围是0.5～2μm、以0.7μm～1.5μm为佳，0.9μm～1.2μm更佳，为了连续地对大致一样的电子射线束均匀发光，使该粒子致密地层叠在输出面上(层叠2层以上)。还有，荧光体18通过例如分级的方式，选择使用规定的颗粒直径范围的粒子。
又，在由多种荧光体组成荧光体18的情况下，例如各个荧光体18是粉末体，因此有将其混合使用的方法。首先，在使用2种荧光体的情况下，采用主发光成分是红色成分的荧光体18和主发光成分为蓝色成分乃至绿色成分的任一荧光体18，在使用3种荧光体的情况下，采用主发光成分为红色成分的荧光体18、主发光成分为绿色成分的荧光体18、以及主发光成分为蓝色成分的荧光体18，在使用4种以上荧光体的情况下，采用主发光成分的波长区域分别不同的荧光体18，通过对材质以及比例的选择，可以调和颜色不同的发光比例。
又，作为利用方法，有将不同的荧光体18分别加以层叠的，对X射线的不同能量同时取得图像的能量扣除(subtraction)法。在这种情况下，在靠近入射侧的第1荧光体，对应光的强度改变电子的能量，将电子放大以形成图像。该荧光面进行调整，使发光色不同的荧光体层叠被覆，根据X射线的能量改变透射量。再者，荧光体18作为采用2种、3种或者4种以上的荧光体的情况下，种类虽然采用与混合时同样的种类，但是荧光体18的发光体层是从入射侧开始设置长波长的发光体层，按照红色、绿色、以及蓝色的顺序排列，根据X射线的能量，使颜色不同的发光比例不同。
再者，图1所示的X射线显像管中，虽然采用彩色CCD摄像机4作为平面型半导体检测器，但也可以采用C-MOS。
又，上述实施方式中，虽然通过光学系统使用采用彩色CCD摄像机4，但也可以在X射线显像管2的玻璃板17上直接按照彩色CCD摄像机4。这样，通过直接安装彩色CCD摄像机4，可以抑制来自在玻璃板上映出的图像的光的色散，同时可以减少透镜等的光学系统。又可以使X射线显像管以及其系统的尺寸小型化。
图6是示出图1中所示的X射线显像管的其他实施方式的X射线显像管的概念图。如图6所示，X射线显像管2的玻璃板17与彩色CCD摄像机4之间也可以设置例如变焦机构21。这样，通过设置变焦机构21，可以局部性地放大图像，并且可以通过光学变焦提高析像度。
图7是示出图1所示的X射线显像管的其他实施方式的X射线显像管的概念图。如图7所示，支持构件16上形成与玻璃板17对应的安装部22，在该安装部22上安装与玻璃板17对应的纤维板23，将安装在彩色CCD摄像机4上的图像纤维24连接于该纤维板23上。
这样，通过纤维板23以及图像纤维24将映出图像的玻璃板17与彩色CCD摄像机直接连接，因此可以减少传输损耗，同时利用纤维板23以及图像纤维24可以防止来自图像的光的扩散，使图像鲜明。
再者，也可以不设置上述图7中的玻璃板17而直接在纤维板23的端面上形成荧光体18。采用这样的结构，可以不通过玻璃板17而直接将光线取出，可以降低光的损失。
又，通过使纤维板23形成里面弯曲的曲率并且与电子透镜的图像面一致，这样可以形成减小畸变的图像，形成更理想的图像。
图8以及图8B对图1、6以及7所示的照射在X射线显像管中使用的发光体层上的X射线照射剂量与各种颜色成分的发光特性以及测量对象的X射线透射率之间的关系进行说明。
考虑例如空气、脂肪、水、树脂、肌肉、骨头以及金属作为检测体时，X射线透射量在骨头与肌肉之间大致有10倍之差，在肌肉与脂肪之间大约有数十倍之差，在骨头与脂肪之间大约有数百倍之差。因此，在仅采用单色发光体的一般X射线显像管中，通过一次X射线照射的拍摄，将可拍摄的检测体的组成以及动态范围限制在图8所示的X射线透射量的10倍左右的范围。另外，如已经说明的那样，必需避免对检测体进行X射线的多次照射。
对此，如图8B所示那样，在采用本申请发明的彩色发光体的例子中，通过1次X射线照射，由R、G、及B各色发光体，从骨头到肌肉的部分(金属的部分虽然未图示，但却是比重小的金属)作为R荧光体的发光，肌肉到树脂或者水分的部分(虽未图示，但比重小的金属)作为G荧光体的发光，而且，从树脂或者水分到脂肪的部分作为B荧光体的发光，同时被拍摄，从而得出照射被检测体的X射线的剂量相比多次照射的情况下部显得非常小。
在图8A和图8B中，细致表示的部份是通过被检测物体到达各色荧光体层的X射线饱和的状态。
图9A示出为评价图1、6及7中所示的X射线显像管中使用的发光体层的X射线的透射量和发光特性所使用的浓度刻度(scale)的一个例子。
如图9所示，浓度刻度是厚度按每个固定的距离发生等量变化(恒定减少或者恒定增加)的金属或者玻璃等。而且，采用玻璃作为X射线透射率高的材料的代表，采用例如氧化锆作为X射线透射率低的(X射线的吸收多)的例子，灰度等级数采用8个等级。又，以下为了通过图9B～9D对玻璃以及氧化锆进行说明，在玻璃上标示「G」，在氧化锆上标示「Z」。
图9B～9D分别示出根据图1、6及7所示的X射线显像管中使用的发光体层的X射线透射量对图9所示的浓度刻度进行拍摄的结果的一个例子。此外，图9B示出利用R(红色)发光体的拍摄结果，图9C示出利用G(绿色)发光体的拍摄结果，图9D示出利用B(蓝色)发光体的拍摄结果。
从图9B中得知，玻璃G由于X射线的透射量多，红色发光体发光中没有得到差(大致在整个区域饱和)。相对而言，氧化锆Z的X射线透射量比玻璃少，因此可以确认4级前后的灰度。
从图9C中得知，绿色发光体的发光中，即使在玻璃G的X射线透射量中也可以确认4级前后的灰度。相比之下，氧化锆Z比玻璃更能够吸收X射线，因此可以确认2级前后的灰度。
从图9D中得知，蓝色发光体的发光中，即使玻璃G中的X射线透射量也增多，一部分的形状也处于消失(无法摄像)状态。另一方面，氧化锆Z的X射线吸收量饱和，因此在整个区域(所有的灰度等级)中无法确认浓度差。
图9E示出利用使用根据图9B、9C以及9D对特性进行说明的发光体的多色发光体，对图9中所示的浓度刻度进行多色摄像的结果的一个例子。此外，为得到图9E中所示的图像而使用的多色发光体是采用使分别在图9B～9D中使用的发光体的各自的X射线吸收量发生微小变化，从而使颜色平衡得到改善的发光体，因此更能够加确保灰度的级数。
图9F是示出用单色对图9A中所示的浓度刻度进行摄像的结果的一个例子的概略图。与图9E所示的彩色图像相比，其对比度偏硬，而且，可以看出X射线透射量在玻璃G大致整个区域处于饱和，氧化锆Z在大致整个区域将X射线完全吸收。
图9G～9I将分别根据图1、6及7中所示的X射线显像管中使用的发光体层的X射线透射量对图9A所示的浓度刻度进行摄像的结果的一个例子作为浓度刻度的厚度与透射剂量之间的关系示出，并且，图9G将图9B中所示的红色发光体的发光程度替换为X射线的透射剂量，图9H将图9C中所示的绿色发光体的发光程度替换为X射线的透射剂量，9I将图9D中所示的蓝色发光体的发光程度替换为X射线的透射剂量。
采用图9G～9I可以明确地说明图9B～9E中所示的X射线的透射量(吸收量)与各种颜色的发光体的发光强度之间的关系。
图10是图5所示的多色发光体(膜厚为1μm)的各种颜色的发光强度与作为活化剂的铕(Eu)的浓度之间的关系的曲线图。参考图10可以得知，以前面所说的铕(Eu)的适用的浓度、即1摩尔％浓度为中心，在0.6～1.6摩尔％的范围内，R、G以及B的各自的发光强度的变化小。又可以看到，在该浓度为0.4～0.6摩尔％或者1.6～2.2摩尔％的范围内，有从R、G及B各发光体的发出的光。而且，在该浓度为0.2～0.4摩尔％的范围内，从红色(R)和绿色(G)发光体发出的光的强度发生逆转。
又可以看出，在该浓度为2.2～2.6摩尔％的范围内，来自偏蓝色(B)的发光体的发光强度极低。
因此，在制作多色发光体时，作为活化剂使用的铕(Eu)的浓度的合适范围以0.4～2.2摩尔％为佳，更加理想的是0.6～1.6摩尔％。
如以上说明的那样，如果采用使用本申请发明的多色发光体的X射线显像管，根据被检测物体对荧光体的发光体组成与主发光体以及副发光体的比率进行配制，能够通过一次拍摄就可以得到合适的浓度的照片图像和准确的照片图像，无需大幅度地使拍摄条件的设定改变，且无需增加X射线的照射剂量。而且，即使同样在透视图像，由不同比重组成的被检测物体的构成物，也可以拍摄到大宽度的图像。
本发明中，可以采用上述X射线显像管，并且至少在输出面一侧构成由透镜以及彩色CCD摄像机等组成的X射线显像管装置，此外，可以在编入该X射线显像管或者X射线显像管装置的X射线装置中使用。
即、在拍摄例如作为被检测物体的胸部时，摄影者从被检测物体所对应的荧光体中选择测量用于胸部或者与胸部相当的X射线显像管装置，或者从预先装入彩色伦琴射线装置中的X射线装置中，通过按动例如操作盘上的与被检测物体对应的操作键自动设定具有胸部用或者与胸部用相当的荧光体的X射线装置。又，在第1次的拍摄得到的是浓度不适当的图像的情况下，可以自动检测图像的浓度并且柔和地调节彩色发光等级。
又，多色的光被彩色CCD摄像机摄像，在显示监视器中，可以以红(R)、绿(G)以及蓝(B)作为主成分并按照颜色的不同分离显示，因此与已有的单纯的绿色成分的显示相比，在由其他颜色成分显示的图像上包含更加广泛的诊断以及检查所必要的信息，通过同时显示3种颜色，可以作为彩色图像显示。
或者也可以在每个颜色(波长)分离之后逐个地对光进行检测。使多色光混合的光透射过多个分色镜并按照每个波长进行分离(分光)，用CCD摄像机对分离的各光信号进行摄像。具体而言，利用第1分色镜使多色光混合的发光只反射红色成分并透射过绿色成分和蓝色成分。接着，利用第2分色镜只反射绿色成分并透射过蓝色成分。这时，利用组成分色镜的电介质多层膜的设计，可以分开设定各颜色成分的反射率和透射率，因此可以控制各种颜色的灵敏度。然后，利用这里的CCD摄像机对各分离的光进行摄像。
另一方面，在显示监视器中进行单色显示时，通过软件(应用软件)和电路可以添加彩色图像中显示的大部分信息，因此利用任意的显示方法，可以做成与由单一绿色图像和单色CCD摄像机的组合得到的已有的图像相比，在高灵敏度和宽动态范围内识别能力和诊断能力优异的图像。
因此，在以医疗诊断用放射线摄影为首的各种放射线拍摄中，可以抑制拍摄错误的产生，增加检查信息，因此可以期待检查精度的提高。
另外，荧光体中可以得到发光波长在600nm以上，特别是在必要的时在650nm以上，对红色的灵敏度，因此与已有的绿色荧光体相比，通过与彩色摄像机的组合能够大大提高灵敏度。
因此，在同一被拍照物体中可以将必要的输入X射线降低到必要量，从而有效地降低被拍照物体以及操作者遭受辐射的X射线剂量。又，即使在提高X射线的对比度的情况下，也可以得到与被检测物体对应的合适的浓度的图像，并且对被检测物体进行1次拍摄即可切实有效地得到大量的信息。而且，由于可以拍摄例如肺和骨骼，骨头的厚度所对应的识别图像，因此可以通过少数图像得到必要的信息，从而可以谋求诊断以及检查的高级化或者拍摄次数的少量化。
产业上利用的可能性
采用本发明，由真空外壳的输入窗输入的X射线，按照该输入的X射线的强度在输出时发出不同颜色的光线，由于按照从真空外壳的输出窗输入的X射线的强度发出不同颜色的光线，因此，可以提高对比度，从而得到适当浓度的图像，且无需加大X射线的照射剂量。

Claims (13)

1.一种X射线显像管，其特征在于，具备
真空外壳、
在该真空外壳的一端上形成，输入X射线的输入窗、以及
在该真空外壳的另一端上，与所述输入窗相对配置，并且按照输入的X射线的强度发出不同颜色的输出荧光面，
形成所述输出荧光面的荧光体在与各发光色对应的多个发光波长区域具有各种发光波峰。
2.如权利要求1所述的X射线显像管，其特征在于，所述输出荧光面发出红色成分为主的发光色。
3.如权利要求1所述的X射线显像管，其特征在于，
所述输出荧光面具有以下两种荧光体：主发光成分为红色成分的荧光体；以及主发光成分为蓝色成分或者绿色成分的荧光体。
4.如权利要求3所述的X射线显像管，其特征在于，
所述主发光成分为红色成分的荧光体和所述主发光成分为蓝色成分或者绿色成分的荧光体为混合物。
5.如权利要求2～4中的任意一项所述的X射线显像管，其特征在于，
所述主发光成分为红色成分的荧光体至少包含以下所述的任意一种，即
用铕进行活化的硼酸钆(GdBO3:Eu)、
用铕进行活化的氧化钆(Gd2O3:Eu)、
用铕进行活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Eu)、
用铕进行活化的铝酸钆(Gd3Al5O12:Eu)、
用铕进行活化的镓酸钆(Gd3Ga5O12:Eu)、
用铕进行活化的钒酸钆(GdVO4:Eu)、
用铈进行活化的镓酸钆(Gd3Ga5O12:Ce)、
用铬进行活化的镓酸钆(Gd3Ga5O12:Cr)、
用铕进行活化硫氧化钇(Y2O2S:Eu)、
用铕进行活化的铝酸钇(Y3Al5O12:Eu)、
用铕进行活化的铝酸钆(Gd3Al5O12:Eu)、
用铕进行活化的氧化镧(La2O3:Eu)、
用铕进行活化的硫氧化镧(La2O2S:Eu)、
用铕进行活化的硼酸铟(InBO3:Eu)、以及
用铕进行活化的硼酸钇铟((Y，In)BO2:Eu)。
6.如权利要求2～4中的任意一项所述的X射线显像管，其特征在于，
所述主发光成分为绿色成分的荧光体至少包含以下所述的任意一种，即
用铽进行活化的氧化钆(Gd2O3:Tb)、
用铽进行活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Tb)、
用镨进行活化的硫氧化钆(Gd2O2S:Pr)、
用铽进行活化的镓酸钆(Gd3Ga5O12:Tb)、
用铽进行活化的硫氧化钇(Y2O2S:Tb)、
用铽进行活化的铝酸钆(Gd3Al5O12:Tb)、
用铽进行活化的氧化钇(Y2O3:Tb)、
用镝进行活化的硫氧化钇(Y2O2S:Dy)、
用铽进行活化的硫氧化镧(La2O2S:Tb)、
用铜进行活化的硫化锌(ZnS:Cu)、
用金进行活化的硫化锌(ZnS:Au)、
用锰进行活化的硅酸锌(Zn2SiO4:Mn)、
用铽进行活化的硼酸铟(InBO3:Tb)、以及
用锰进行活化的镓酸镁(MgGa2O4:Eu)。
7.如权利要求2～4中的任意一项所述的X射线显像管，其特征在于，
所述主发光成分为蓝色成分的荧光体至少包含以下所述的任意一种，即
用铈进行活化铝酸钇(YAlO3:Ce)、
用铈进行活化硅酸钇(Y2SiO5:Ce)、
用铈进行活化硅酸钆(Gd2SiO5:Ce)、
用铌进行活化的钽酸钇(YTaO4:Nb)、
用铕进行活化氟氯化钡(BaFCl:Eu)、
用银进行活化的硫化锌(ZnS:Ag)、
钨酸钙(CaWO4)、
钨酸镉(CdWO4)、
钨酸锌(ZnWO4)、
钨酸镁(MgWO4)、
用铕进行活化的氯化磷酸锶(Sr5(PO4)3Cl:Eu)、以及
用氯进行活化的磷酸钇(YPO4:Cl)。
8.如权利要求2～4中的任意一项所述的X射线显像管，其特征在于，
所述主发光成分为红色、绿色或蓝色成分的荧光体中使用的活化剂的浓度是0.4～2.2摩尔％。
9.如权利要求8所述的X射线显像管，其特征在于，
所述主发光成分为红色、绿色或蓝色成分的荧光体中使用的活化剂的浓度是0.6～1.6摩尔％。
10.如权利要求1-4中的任意一项所述的X射线显像管，其特征在于，所述主发光成分为红色、绿色或蓝色成分的荧光体的直径是0.7μm～1.5μm。
11.如权利要求10所述的X射线显像管，其特征在于，
所述主发光成分为红色、绿色或蓝色成分的荧光体的直径是0.9μm～1.2μm。
12.一种X射线装置，其特征在于，具备
将X射线照射在被检测物体上的X射线源、
照射透射过该被检测物体的X射线的，权利要求1-4中的任意一项所述的X射线显像管、以及
对从该X射线显像管的输出荧光面发出的、与X射线的强度相对应的不同颜色的光进行摄像的摄像装置。
13.如权利要求12所述的X射线显像管装置，其特征在于，摄像装置是平面型的半导体检测器。
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