JP2001093415A - 放射線励起蛍光面の加工方法および加工装置、それによるイメージインテンシファイア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イメージインテンシファイアの光電面である
シンチレータ面に平坦化処理を施して平坦化することに
より、Ｘ線画像の解像度の向上をを図り、高速で安定し
て画像処理を行えるようにする。 【解決手段】 表面に放射線励起蛍光物質による膜面が
形成された被加工体３の裏面を固定体３１に固定し、膜
面を加熱状態で平坦化ローラ４１、４１ａ、４１ｂ、４
１ｃ、４１ｄ、４１ｅにより加圧して平坦化する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、イメージインテン
シファイアの技術に関し、特に、イメージインテンシフ
ァイアの放射線励起蛍光面であるシンチレータ面の平坦
化技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にイメージインテンシファイアは、
真空外囲器内の入力側に入力面が形成された入力ユニッ
トが設けられ、出力側に陽極及び出力面が設けられてい
る。更に、真空外囲器内の側壁に沿い入力側から出力側
にかけて、集束電極が配設されている。ところで、入力
ユニットは図９及び図１０に示すように構成されてい
る。なお、図９は図１０で示した入力ユニットの周辺部
を拡大模式化したものである。

【０００３】即ち、入力ユニット７１は、表面が平滑な
入力基板７２と、この入力基板７２上に低真空度の下に
蒸着法で形成され、Ｎａで活性化されたＣｓＩ（沃化セ
シウム）を母体とする第１蛍光層７３と、この第１蛍光
層７３上に高真空度の下に蒸着法で形成された第２蛍光
層７４と、これら第１蛍光層７３、第２蛍光層７４及び
入力基板７２のそれぞれ各周縁部を覆うように形成され
た環状金属薄膜７５と、第２蛍光層７４上に直接又は他
の薄層を介して間接的に形成された光電面（図示せず）
とから形成されている。そして、第１蛍光層７３と第２
蛍光層７４とにより、いわゆる入力蛍光層７６が構成さ
れている。

【０００４】環状金属簿膜７５は、第２蛍光層７４上の
光電面と、入力ユニット７１に形成されている金属薄板
電極（不図示）との間を電気的に接続するための機能を
有している。又、環状金属薄膜７５の内径は、ほぼ入力
面の有効径の値に設定される。環状金属薄膜７５の他の
機能として、入力蛍光層７６の有効径外の部分からの蛍
光による電子放出を遮断する機能も有している。

【０００５】第１蛍光層７３は５μｍ〜５０μｍの平均
直径を有し、かつ、入力基板７２に対しほぼ垂直に成長
したＣｓＩの柱状結晶の集合体であり、代表的な膜厚は
約４００μｍである。このように、隣接し合ったＣｓＩ
の柱状結晶は、互いに微細な隙間によって分離している
ため、高い解像特性を有する半面その表面に直接光電面
が形成された場合には、光電面も同様に分離した微小島
状に区画されてしまい、光電面の面に平行な方向の電気
的な導通が得られない。その結果、光電面から放出され
る光電子の数の増加に伴い、光電面の電位を一定に保つ
ことが出来なくなり、イメージインテンシファイアの電
子光学的な均一性が著しく損なわれ、出力像の歪みや解
像特性の劣化が引起こされる。

【０００６】そのため、第１蛍光層７３の表面には、１
０μｍ〜３０μｍの膜厚の第２蛍光層７４が形成されて
いる。この第２蛍光層７４は、比較的連続した表面を有
しているため、この表面に形成される光電面の面に平行
な方向の電気的導通を確保することが出来る。

【０００７】なお、入力ユニットの光電面を平坦化する
技術として、ステンレスボールを用いたタンブラー方式
で平坦化する技術が特開平５７−１３６７４４号公報に
開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、イメー
ジインテンシファイアの入力ユニットは、半球状に入力
基板となる金属板を凹面に成形し、その凹面にＣｓＩな
どの放射線励起蛍光物質を真空蒸着することで光電面で
あるシンチレータ面を製造していた。また、シンチレー
タのチャンネルセパレーションを向上させるため、Ｃｓ
Ｉを柱状結晶に成長させ、その壁面をセパレータに用い
ている。

【０００９】そのため、シンチレータ面には柱状結晶の
先端部分の凹凸が残っており、それがＸ線画像の解像度
低下の原因となっていた。なお、ＣｓＩはモース硬度が
０．２程度で脆い材質であるため、除去加工で平坦化す
ることは困難であるので、塑性変形により平坦化加工を
行っている。それらは、例えば上述のようなステンレス
ボールを用いたタンブラー方式で平坦化する方法である
が、この方法では、加工面の全面に亘って均質に平坦化
することは困難である。

【００１０】本発明はそれらの事情に基づいて成された
もので、イメージインテンシファイアの光電面であるシ
ンチレータ面に平坦化処理を施して平坦化することによ
り、Ｘ線画像の解像度の向上をを図り、高速で安定して
画像処理を行えるようにすることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による手
段によれば、表面に放射線励起蛍光物質による膜面が形
成された被加工体の前記膜面を加熱状態で加圧してより
平坦に形成する工程を具備することを特徴とする放射線
励起蛍光面の加工方法である。

【００１２】また請求項２の発明による手段によれば、
前記被加工体の裏面が、真空吸着により固定されること
を特徴とする放射線励起蛍光面の加工方法である。

【００１３】また請求項３の発明による手段によれば、
前記固定体は、表面に前記被加工体の裏面と等しい球状
面が形成されて、その球状面を貫く軸線まわりに回転し
ている際に、この球状面に対向した位置に設けられたロ
ーラが前記被加工体の表面の曲面に沿って移動して前記
被加工体を加圧することを特徴とする放射線励起蛍光面
の加工方法である。

【００１４】また請求項４の発明による手段によれば、
前記ローラは、回転自在に保持されていることを特徴と
する放射線励起蛍光面の加工方法である。

【００１５】また請求項５の発明による手段によれば、
前記ローラは、樽状ローラであることを特徴とする放射
線励起蛍光面の加工方法である。

【００１６】また請求項６の発明による手段によれば、
前記ローラは、弾性力により被加工体に付勢されている
ことを特徴とする放射線励起蛍光面の加工方法である。

【００１７】また請求項７の発明による手段によれば、
前記ローラは、非接触センサにより被加工体の加工面と
の距離を測定した結果にもとづき前記被加工体に接触す
ることを特徴とする放射線励起蛍光面の加工方法であ
る。

【００１８】また請求項８の発明による手段によれば、
前記ローラは、振動付与手段により振動が印加された状
態で前記被加工体を加工することを特徴とする放射線励
起蛍光面の加工方法である。

【００１９】また請求項９の発明による手段によれば、
表面に放射線励起蛍光物質による膜面が形成された被加
工体の裏面を固定し回転する固定体と、この固定体に対
向した位置に配置され前記膜面を加熱状態で加圧して平
坦化するローラと、このローラを前記被加工体の前記膜
面に接触させて移動させる膜面追従手段とを有すること
を特徴とする放射線励起蛍光面の加工装置である。

【００２０】また請求項１０の発明による手段によれ
ば、上記の放射線励起蛍光面の加工方法によって加工さ
れた放射線励起蛍光面を有することを特徴とするイメー
ジインテンシファイアである。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２２】図１は、イメージインテンシファイアの概
要を示す断面図で、イメージインテンシファイアは、真
空外囲器１の内部の入力側にＸ線の入力面２が形成され
た入力ユニット３が設けられ、出力側に陽極４及び出力
面５が設けられている。更に、真空外囲器１内の側壁に
沿い入力側から出力側にかけて、集束電極６が配設され
ている。したがって、Ｘ線を受光し励起した入力ユニッ
ト３のシンチレータ（放射線励起蛍光）物質の光電面７
から出射した光電子を、集束電極６で収束させて出力面
に入射させている。

【００２３】入力ユニット３は、図２及び図３に示すよ
うに構成されている。なお、図３は図２の入力ユニット
３の内部構造を拡大した模式図である。

【００２４】図２に示すように表面が平滑な入力基板８
の上に、シンチレータ物質の層が形成されている。それ
らは、低真空度の下に蒸着法で形成されＮａで活性化さ
れたＣｓＩを母体とする第１蛍光層９と、この第１蛍光
層９上に高真空度の下に蒸着法で形成された第２蛍光層
１０等である。

【００２５】第１蛍光層９は５μｍ〜５０μｍの平均直
径を有し、かつ、入力基板８に対しほぼ垂直に成長した
ＣｓＩの柱状結晶の集合体であり、代表的な膜厚は約４
００μｍである。このように、隣接したＣｓＩの柱状結
晶は、互いに微細な隙間によって分離しているため、高
い解像特性を有する半面その表面に直接光電面７ａが形
成された場合には、光電面７ａも同様に分離した微小島
状に区画されてしまい、光電面７ａの面に平行な方向の
電気的な導通が得られない。

【００２６】その結果、光電面７ａから放出される光電
子の数の増加に伴い、光電面７ａの電位を一定に保つこ
とが出来なくなり、イメージインテンシファイアの電子
光学的な均一性が著しく損なわれ、出力像の歪みや解像
特性の劣化が引起こされる。

【００２７】そのため、第１蛍光層９の表面には、１０
μｍ〜３０μｍの膜厚の第２蛍光層１０が形成される。
この第２蛍光層１０は、比較的連続した表面を有してい
るため、この表面に形成される光電面７の面に平行な方
向の電気的導通を確保することが出来るようにしてい
る。

【００２８】また、ＣｓＩなどのシンチレータ物質は、
最大発光波長、減衰時間、反射係数、密度、光出力比や
蛍光効率の温度依存性等が異なるのでそれぞれの装置の
特性に応じて選定される。また、それぞれ選定された材
料でも、事前に、異物の混入、寸法精度、表面粗さや加
工変質層の有無等がチェックされる。

【００２９】次に、入力ユニット３のシンチレータ面
（光電面７）の平坦化について説明する。

【００３０】先ず、予め、図示しない蒸着装置の上蒸着
槽内で、図２で示した入力基板８を自転させながら低真
空度の下でＣｓＩ蛍光体を蒸発させ、入力基板８上に第
１蛍光層９を約４００μｍの膜厚で成膜する。その後、
蒸着槽を大気圧に戻さず、高真空度の下でＣｓＩ蛍光体
を蒸発させ、第１蛍光層９上に５〜２０μｍの膜厚で、
第２蛍光層１０を成膜させて入力ユニット３を形成さ
せ、この入力ユニット３を平坦化装置に装着する。

【００３１】平坦化装置は図４に側面を模式図で示すよ
うに、入力ユニット３を固定して回転する固定体３１
と、この固定体３１に対向して設けられた加工部３２と
で構成されている。

【００３２】固定体３１には入力ユニット３を吸着固定
する球面状の固定面３０が形成され、この固定面３０に
は全面に亘り球面にそって吸着孔３１ａ、３１ｂ、３１
ｃ…３１ｎが設けられている。この吸着孔３１ａ、３１
ｂ、３１ｃ…３１ｎは図示しない真空ポンプ等の真空源
に配管により接続されている。また、固定面３０の反対
側には固定体３１を回転させる回転駆動機構３３が設け
られている。

【００３３】一方、加工部３２としては、固定体３１の
固定面３０の対向位置に、シンチレータ追従機構３４に
保持された平坦化ローラ４１が配置されている。シンチ
レータ追従機構３４は軸線方向にスライド自在なアーム
３５が支点３６を中心に回動自在な構成で、支点３６は
モータ３７の回転軸（不図示）に枢着されている。アー
ム３５のスライド構造はパイプ状の中空軸３８の内径に
スライド軸３９が摺動自在に嵌合している。このスライ
ド軸３９は中空軸３８内に設けられた図示しないソレノ
イドにより吸引される構造で、ソレノイドに吸引された
場合は支点３６の方向に移動する。また、このソレノイ
ドに抗してばね（不図示）が設けられているので、ソレ
ノイドが作動しない状態（ソレノイドに吸引されない状
態）では、このスライド軸３９はばねにより、常時、固
定体３１側へ付勢されている。

【００３４】スライド軸３９の先端部にはローラ保持部
４０が設けられ、このローラ保持部４０にステンレス製
の平坦化ローラ４１が回転自在に保持されている。この
平坦化ローラ４１の外形は加工する入力ユニット３の内
径に合わせた曲率に形成され、また、内部にはヒータ
（不図示）が装着されている。

【００３５】これらの構成による装置の動作を図５
（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。上述のように、ま
ず、図５（ａ）に示すように、入力ユニット３を固定体
３１の固定面３０に装着し、吸着孔３１ａ、３１ｂ、３
１ｃ…３１ｎに真空ポンプを作動させて吸着する。この
状態では入力ユニット３のシンチレータ面７は球状の凹
面に蒸着して形成されているが、金属製の入力基板８の
球面誤差は大きいため、シンチレータ面７もそれに倣っ
た誤差が生じている。そのため、入力ユニット３を固定
体３１の精密に加工せれている半球状凹面に形成された
吸着孔３１ａ、３１ｂ、３１ｃ…３１ｎで真空を用いて
固定することにより、球面誤差を矯正する。

【００３６】次に図５（ｂ）に示すように、固定体回転
機構３３を１００ｒｐｍ程度で回転し、入力ユニット３
を吸着固定している固定体３１を回転させる。一方、シ
ンチレータ面追従機構３４が駆動して入力ユニット３の
外縁部より、徐々にシンチレータ面７に接近し、シンチ
レータ面追従機構３４の先端に装着されている平坦化ロ
ーラ４１が回転しているシンチレータ面７に接触する。
その接触圧（数１００ｍｇ／ｉｎｃｈ程度）により、回
転しているシンチレータ面７を平坦化ローラ４１がシン
チレータ面７に沿って矢印Ａ方向に移動して、シンチレ
ータ面７の中心部分まで進みシンチレータ面７の平坦化
加工を行う。

【００３７】なお、平坦化ローラ４１は内部に装着され
ているヒータ（不図示）の作用で、常時１５０℃程度に
加熱されているので、平坦化加工は加熱状態での加圧に
よって行なわれることになる。

【００３８】また、平坦化加工する際の平坦化ローラ４
１のシンチレータ面７上での軌跡は、スパイラル状にな
り、シンチレータ面７の中心部分まで進んだ後、図５
（ｃ）に示すように、平坦化ローラ４１をシンチレータ
面７からリフトして分離し、平坦化加工を終了する。

【００３９】なお、シンチレータ面追従機構３４の追従
方式は、ばねによる受動的な力制御や、シンチレータ面
との距離を測定し、それによる能動的に位置制御を行う
方法を用いることで行うことができる。

【００４０】すなわち、ばねによる受動的な力制御は図
６に示すように、シンチレータ面追従機構３４ａのアー
ム３５ａの先端に、リンク機構４５を介して平坦化ロー
ラ４１ａを設けたもので、リンク機構４５を構成してい
るリンク４６は空気ばねであるベローズ４７で付勢して
シンチレータ面（不図示）に一定の力を加える。空気ば
ねはストロークに関係なく一定の力を付与することがで
きる。また、このベローズ４７は管４８を介してバッフ
ァタンク４９に接続し、バッファータンク４９は図示し
ない真空ポンプに接続されている。またべローズ４７を
空気ばねに用いることで、空圧ピストンの摺動抵抗を無
くすことができる。

【００４１】また、図７に示す方法は位置制御による方
法である。すなわち、シンチレータ面追従機構３４ｂの
アーム３５ｂの先端には取付台５１が設けられ、この取
付台５１には積層圧電体５２上に取付けられた平坦化ロ
ーラ４１ｂと、シンチレータ面との距離のを非接触で測
定する、例えば超音波センサの測定端子５３が設置され
ている。それらにより、測定端子５３により測定装置
（不図示）がシンチレータ面（不図示）との距離を測定
し、その結果に基づいて制御装置５４により積層圧電体
５２を伸縮作動させて平坦化ローラ４１ｂの位置を制御
して平坦化加工を行う。

【００４２】また、平坦化ローラ４１による平坦化方式
は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すいずれかを単独又は組合
せて用いることもできる。いずれの方式でも、シンチレ
ータ層の柱状結晶は破壊せずに表面のみ平坦化する。

【００４３】図８（ａ）には、平坦化ローラ４１に樽状
ローラ４１ｃを用いた平坦化方式を示す。樽状ローラ４
１ｃには、図示しないシンチレータ面追従機構より一定
の力または、一定の押し込み量が与えられ、シンチレー
タ面７を平坦にする。樽状ローラ４１ｃはその曲率がシ
ンチレータ面７の曲率と等しいか又は小さく形成されて
いる。なお、平坦化ローラ４１ｃの曲率が小さ過ぎる
と、シンチレータ面７に規則的な凹凸が発生し、撮像し
た画像にモアレを発生させるおそれがあるので好ましく
ない。

【００４４】図８（ｂ）には、加熱による平坦化方式を
示す。平坦化ローラ４１ｄに内蔵されたヒータ４２で平
坦化ローラ４１ｄを加熱すると共に、ノズル５５により
熱風をシンチレータ面７に吹きかけることにより、シン
チレータ面７を加熱、軟化させ表面を平坦化する。な
お、熱風が平坦化ローラ４１ｄに吹きかかる位置にノズ
ル５５を配置すれば、平坦化ローラ４１ｄのクリーニン
グも併せて行うことができる。

【００４５】図８（ｃ）には、振動を印加したによる平
坦化方式を示す。平坦化ローラ４１ｅを保持するローラ
受け５６の部分に振動子５７を設置したもので、この振
動子５７により平坦化ローラ４１ｅに振動を与えてシン
チレータ面７を平坦化する。この場合、衝撃的な力を加
えることにより、第１蛍光層９の柱状結晶の表面のみを
押し潰し平坦化することができる。

【００４６】また、上述の場合には、加工の際の加熱を
平坦化ローラ４１、４１ｄの中にヒータ４２設けて、平
坦化ローラ４１〜４１ｄにより行ったが、固定体３１の
内部にヒータ（不図示）を埋設してそれにより加熱して
もよい。

【００４７】また、上述の各場合は、シンチレータ面が
曲面であったが、シンチレータ面が平面の場合には、シ
ンチレータ面追従機構を極座標系に置くのではなく、Ｘ
Ｙステージを用いて平面軸上で走査して行うことができ
る。

【００４８】以上に述べたように、本発明によれば、タ
ンブリングによる平坦化方法に比べ、平坦化面が安定し
た均質な仕上がりが期待できる。また、バフ加工のよう
な除去加工に比べて、ダストが発生しないので良好な加
工面が得られる。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、イメージインテンシフ
ァイアのシンチレータ面に良好な平坦面が得られること
により、Ｘ線画像の解像度の向上をを図ることができ
る。

【００５０】また、そのイメージインテンシファイアを
搭載した各種装置は、高速で安定して画像処理を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】イメージインテンシファイアの概要を示す断面
図。

【図２】入力ユニットの構成を示す模式図。

【図３】入力ユニットの内部構造の拡大模式図。

【図４】本発明の平坦化装置の側面の模式図。

【図５】（ａ）〜（ｃ）本発明の平坦化装置による平坦
化動作の説明図。

【図６】本発明の平坦化装置のシンチレータ面追従機構
の説明図。

【図７】本発明の平坦化装置の別のシンチレータ面追従
機構の説明図。

【図８】（ａ）〜（ｃ）いずれも本発明の平坦化装置の
加圧機構の説明図。

【図９】入力ユニットの構成を示す説明図。

【図１０】入力ユニットの周辺部を拡大した模式図。

【符号の説明】

３…入力ユニット、７…光電面（シンチレータ面）、９
…第１蛍光層、１０…第２蛍光層、３１…固定体、３４
…シンチレータ追従機構、４１、４１ａ、４１ｂ、４１
ｃ、４１ｄ、４１ｅ…平坦化ローラ、４２…ヒータ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に放射線励起蛍光物質による膜面が
   形成された被加工体の前記膜面を加熱状態で加圧してよ
   り平坦に形成する工程を具備することを特徴とする放射
   線励起蛍光面の加工方法。
2. 【請求項２】 前記被加工体の裏面が、真空吸着により
   固定されることを特徴とする請求項１記載の放射線励起
   蛍光面の加工方法。
3. 【請求項３】 前記固定体は、表面に前記被加工体の裏
   面と等しい球状面が形成されて、その球状面を貫く軸線
   まわりに回転している際に、この球状面に対向した位置
   に設けられたローラが前記被加工体の表面の曲面に沿っ
   て移動して前記被加工体を加圧することを特徴とする請
   求項１記載の放射線励起蛍光面の加工方法。
4. 【請求項４】 前記ローラは、回転自在に保持されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の放射線励起蛍光面の
   加工方法。
5. 【請求項５】 前記ローラは、樽状ローラであることを
   特徴とする請求項１記載の放射線励起蛍光面の加工方
   法。
6. 【請求項６】 前記ローラは、弾性力により被加工体に
   付勢されていることを特徴とする請求項１記載の放射線
   励起蛍光面の加工方法。
7. 【請求項７】 前記ローラは、非接触センサにより被加
   工体の加工面との距離を測定した結果にもとづき前記被
   加工体に接触することを特徴とする請求項１記載の放射
   線励起蛍光面の加工方法。
8. 【請求項８】 前記ローラは、振動付与手段により振動
   が印加された状態で前記被加工体を加工することを特徴
   とする請求項１記載の放射線励起蛍光面の加工方法。
9. 【請求項９】 表面に放射線励起蛍光物質による膜面が
   形成された被加工体の裏面を固定し回転する固定体と、
   この固定体に対向した位置に配置され前記膜面を加熱状
   態で加圧して平坦化するローラと、このローラを前記被
   加工体の前記膜面に接触させて移動させる膜面追従手段
   とを有することを特徴とする放射線励起蛍光面の加工装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至請求項８記載の放射線励
    起蛍光面の加工方法によって加工された放射線励起蛍光
    面を有することを特徴とするイメージインテンシファイ
    ア。