JP2001307667A - Ｘ線イメージ管およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 出力部を形成する出力窓と金属フレームとの
接合強度が高いＸ線イメージ管およびその製造方法を提
供すること。 【解決手段】 Ｘ線が入射する入力窓１２および可視光
が透過する出力窓１４、入力窓１２と出力窓１４との間
に位置する筒状外容器１３を有する真空外囲器１１と、
この真空外囲器１１内に配置されＸ線を電子に変換する
入力部２２と、電子を可視光に変換する出力部２０と、
出力窓１４の外周部に融着し出力窓１４部分と筒状外容
器１３部分を一体化する金属フレーム１９とを具備した
Ｘ線イメージ管において、出力窓１４と融着する金属フ
レーム１９の融着面の一部に凸部Ｐを設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｘ線イメージ管
を構成する出力窓とこの出力窓に融着される金属フレー
ムとの融着強度を大きくしたＸ線イメージ管およびその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＸ線イメージ管について、マイク
ロチャンネルプレートを利用した平板型Ｘ線イメージ管
を例にとり図６の概略の構造図を参照して説明する。

【０００３】符号５１は平板型Ｘ線イメージ管を構成す
る真空外囲器で、真空外囲器５１は、平板状の入力窓５
２や円筒状のガラス製絶縁容器５３、平板状の出力窓５
４などから構成されている。入力窓５２の周辺部は金属
製フレーム５５に接合されている。金属フレーム５５の
外周部は、絶縁容器５３の一端から延設する環状の金属
製封止用フランジ５６と気密接合している。絶縁容器５
３の他端から環状の封止用フランジ５７が延設され、封
止用フランジ５７は、出力窓５４が気密接合されている
金属フレーム５８と、気密溶接部Ｗで全周が気密接合さ
れている。金属フレーム５８は、出力窓５４の真空側の
面に形成された出力部５９のメタルバック膜と電気的に
接続されている。

【０００４】真空外囲器５１内には、入力窓５２と対面
して平板状の入力基板６０が配置されている。入力基板
６０上に、Ｘ線を電子に変換する入力部６１が形成さ
れ、入力部６１と出力部５９との間に、電子通過用電
極、たとえば電子を増倍する多数のチャンネルを有する
マイクロチャンネルプレート６２が配置されている。マ
イクロチャンネルプレート６２は、その入力側が入力部
６１と対向し、出力側が出力部５９と対向している。ま
た、マイクロチャンネルプレート６２の動作を制御する
電気端子６３が絶縁容器５３を気密に貫通している。

【０００５】上記した構成において、入力窓５２から入
射したＸ線が入力部６１で電子に変換される。その後、
電子は、出力部５９で可視光に変換され、出力窓５４を
通して出力される。

【０００６】ここで、上記した出力窓５４部分の製造方
法について図７を参照して説明する。図７では、図６と
対応する部分には同じ符号を付し、重複する説明を一部
省略する。

【０００７】まず、出力窓５４と金属フレーム５８とを
高周波を利用した融着法で気密接合する。その後、出力
窓５４の内面に出力蛍光面Ｓを形成する。その後、出力
窓５４に融着された金属フレーム５８と、絶縁容器５３
（図６）から延設する封止用フランジ５７（図６）とを
溶接接合する。

【０００８】上記した方法によれば、出力窓５４と金属
フレーム５８とを融着した後に、出力窓５４の内面に出
力蛍光面Ｓを形成している。したがって、出力窓５４と
金属フレーム５８とを融着する際の熱で出力蛍光面Ｓが
劣化するようなことがない。

【０００９】次に、出力窓５４と金属フレーム５８を高
周波を利用して融着する方法について図８を参照して説
明する。図８では、図６や図７と対応する部分には同じ
符号を付し、重複する説明を一部省略する。

【００１０】ガラス製出力窓５４は全体が平板状に形成
され、外周部分に、上面よりも低くなった段部５４ａが
環状に形成されている。金属フレーム５８は全体が環状
に形成され、その断面形状は、内側のフランジ状部分５
８ａと外側のフランジ状部分５８ｂ、これら２つのフラ
ンジ状部分５８ａ、５８ｂに挟まれた凹状部分５８ｃか
ら形成されている。

【００１１】上記した構成において、高周波を利用した
高周波融着法などにより、出力窓５４の段部５４ａに金
属フレーム５８の内側フランジ部分５８ａを融着する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のＸ線イメージ管
は、金属フレーム５８の直径は、通常、１００ｍｍ以下
の大きさになっている。この程度の大きさの場合は、金
属フレーム５８と出力窓５４の平坦な面どうしを高周波
融着法で接合しても十分な強度が得られる。

【００１３】しかし、出力窓５４の径が大きくなり、金
属フレーム５８の径が大きくなると、高周波融着法によ
る両者の面どうしの接合だけでは、必ずしも十分な接合
強度が得られない。また、金属フレーム５８の径が小さ
くても、形状の均一性が取りにくい矩形状などの場合
は、部品の精度が低下し、金属フレーム５８と出力窓５
４との接合強度が弱くなる。この場合、部品の精度を上
げようとすると、多様な金型が必要となり、コストが増
大し実用的でない。

【００１４】この発明は、上記した欠点を解決し、出力
部を形成する出力窓と金属フレームとの接合強度が高い
Ｘ線イメージ管およびその製造方法を提供することを目
的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は、Ｘ線が入射
する入力窓および可視光が透過する出力窓、前記入力窓
と前記出力窓との間に位置する筒状外容器を有する真空
外囲器と、この真空外囲器内に配置されＸ線を電子に変
換する入力部と、前記電子を可視光に変換する出力部
と、前記出力窓の外周部に融着し前記出力窓部分と前記
筒状外容器部分を一体化する金属フレームとを具備した
Ｘ線イメージ管において、前記出力窓と融着する前記金
属フレームの融着面の一部に凸部を設けたことを特徴と
している。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、マイ
クロチャンネルプレートを利用した平板型Ｘ線イメージ
管を例にとり図１を参照して説明する。図１は管軸Ｍの
右半分を断面で示している。

【００１７】符号１１は平板型Ｘ線イメージ管を構成す
る真空外囲器で、真空外囲器１１は、平板状の入力窓１
２や円筒状のガラス製絶縁容器１３、平板状の出力窓１
４などから構成されている。入力窓１２は、たとえばア
ルミニウム合金材で形成され、完成した状態では、図に
示すように、大気圧の影響で内側にわずかに凹んだ状態
になっている。

【００１８】入力窓１２の周辺部は環状金属フレーム１
５と気密接合され、金属フレーム１５の外周部は、絶縁
容器１３の一端から延設する環状の金属製封止用フラン
ジ１６と、インジウム（Ｉｎ）１７を間に挟んだ真空気
密接合で気密シールされている。金属フレーム１５およ
び封止用フランジ１６は、たとえばステンレス鋼あるい
は鉄合金で形成されている。

【００１９】ガラス絶縁容器１３の他端に、鉄合金製の
全体が環状をした封止用フランジ１８が延設され、封止
用フランジ１８は、出力窓１４の外周部分にその内周部
分が気密接合している金属製の環状金属フレーム１９
と、気密溶接部Ｗで全周が気密接合されている。金属フ
レーム１９は、出力窓１４の真空側の面に形成されてい
る出力部２０のメタルバック膜と電気的に接続されてい
る。なお、金属製金属フレーム１９の出力窓１４と接合
する面の一部に凸部Ｐが環状に形成され、凸部Ｐが、出
力窓１４の内部、たとえば出力窓１４の厚み方向に入り
込んで融着している。

【００２０】真空外囲器１１内には、入力窓１２と対向
して、Ａｌクラッド材などで形成された平板状の入力基
板２１が配置され、この入力基板２１に入力部２２が付
着形成されている。入力基板２１を構成するＡｌクラッ
ド材は、外面側が高強度アルミニウム合金材２１ａで形
成され、内面側が純アルミニウム材２１ｂで形成され、
入力基板２１上に入力部２２が付着されている。入力基
板２１は支持部材２３を介して金属フレーム１５に固定
されている。

【００２１】入力部２２に対向して、電子通過用電極、
たとえば電子を増倍する多数のチャンネルを有するマイ
クロチャンネルフレート２４が配置されている。マイク
ロチャンネルプレート２４と対向して、出力窓１４の真
空側の面に出力部２０が付着形成されている。また、マ
イクロチャンネルプレート２４の動作を制御する電気端
子２５がガラス絶縁容器１３を気密に貫通している。

【００２２】上記した構成において、入力窓１２を通し
てＸ線が入力部２２に入射し、入力部２２において、Ｘ
線は電子に変換され出力する。入力部２２から出力する
電子は、マイクロチャンネルフレート２４で増倍され、
さらに出力部２０において可視光に変換され、出力窓１
４を通して外部に出力される。

【００２３】ここで、出力窓１４と金属製金属フレーム
１９との接合方法について図２を参照して説明する。図
２では、図１に対応する部分には同じ符号を付し、重複
する説明を一部省略する。

【００２４】ガラス製の出力窓１４は全体が平板状に形
成され、真空側に位置する外周部分に、上面よりも低く
なった段部１４ａが環状に形成され、厚さが薄くなって
いる。金属フレーム１９は全体が環状に形成され、その
断面形状は、内側のフランジ状部分１９ａと外側のフラ
ンジ状部分１９ｂ、これら２つのフランジ状部分１９
ａ、１９ｂに挟まれた凹状部分１９ｃから形成されてい
る。そして、内側のフランジ状部分１９ａの内端部に、
出力窓１４の厚み方向に折れ曲がった凸部Ｐが形成され
ている。

【００２５】出力窓１４は、たとえば直径が１５０ｍｍ
以上と通常の倍以上の大きさになっている。出力窓１４
の板厚は、大気側と真空側との圧力差による変形をなく
すために１０ｍｍ以上になっている。なお、金属フレー
ム１９の材料には出力窓１４を構成するガラスと熱膨張
率が近い金属が用いられている。

【００２６】そして、石英ガラスなどからなる治具を用
いて出力窓１４と金属フレーム１９を固定する。その
後、金属フレーム１９の表面に、ガラスとの拡散層を形
成するために、金属フレーム１９を高周波加熱し酸化層
を形成する。その後、ガラスが溶融する温度まで上昇さ
せる。このとき、ガラスは５００℃に予備加熱する。そ
の後、十分に加熱され続けている金属フレーム１９を出
力窓１４に接触させ、その熱で出力窓１４の表面を溶融
させる。この場合、治具を利用して、金属フレーム１９
と出力窓１４の位置関係を正しく設定し、金属フレーム
１９をその凸部Ｐの向きに合わせて徐々に移動させ、金
属フレーム１９および凸部Ｐが出力窓１４のガラス中に
十分に食い込むまで移動させる。その後、アニール炉内
に保管し徐冷した後、融着した出力窓１４と金属フレー
ム１９を取り出す。

【００２７】上記した方法では、出力窓１４のガラスと
金属フレーム１９の金属との接合端部において、ガラス
が金属の表面に這い上がるような条件となるように、た
とえば溶着時の温度や加圧力を調整し、結合を強化させ
ている。

【００２８】たとえば、出力窓１４のガラスと金属フレ
ーム１９との溶着部分を拡大した円Ｍ内に示すように、
金属フレーム１９の凸部Ｐが出力窓１４のガラスに食い
込むと、凸部Ｐ周囲のガラスｇ１、ｇ２が流動し金属側
に這い上がる形になる。これによって両者の接合面が強
化され、出力窓１４にかかる真空の差圧に耐える強度が
得られる。

【００２９】次に、本発明の他の実施形態について図３
を参照して説明する。図３では、図２に対応する部分に
は同じ符号を付し、重複する説明を一部省略する。

【００３０】この実施形態では、金属フレーム１９の凸
部Ｐが内端部から所定距離だけ外側に寄った位置に形成
されている。そして、金属フレーム１９の内端、すなわ
ち、内側のフランジ状部分１９ａの内端部が、出力窓１
４の真空側の表面と段部１４ａとの間の側面に接触する
ようにしている。

【００３１】この構成によれば、金属フレーム１９と出
力窓１４との融着面が多くなり、接合強度が大きくな
る。

【００３２】次に、本発明のもう１つの他の実施形態に
ついて図４を参照して説明する。図４では、図２に対応
する部分には同じ符号を付し、重複する説明を一部省略
する。 この実施形態では、金属フレーム１９の凸部Ｐ
の先端が出力窓１４のガラスに対し、その厚み方向に埋
め込まれた形になっている。

【００３３】この構成によれば、金属フレーム１９と出
力窓１４との融着が凸部Ｐの先端で行われている。その
ため、金属フレーム１９と出力窓１４とを融着する時間
が短縮する。この場合、ガラス成分と金属成分の拡散層
が金属フレーム１９と出力窓１４の界面に形成される温
度に設定される。この方法の場合、金属フレームの形状
精度が低い場合でも、金属フレームの凸部が出力窓に食
い込んで接合し、強い接合が得られる。

【００３４】次に、本発明のもう１つの他の実施形態に
ついて図５を参照して説明する。図５は、出力窓の中心
部分ｍからその一方の側だけを断面で示している。

【００３５】図５（ａ）の実施形態では、平板状に形成
されたガラス製の出力窓３１の外周部分に、全体が環状
に形成された金属フレーム３２が溶着されている。金属
フレーム３２は、出力窓３１のガラスに溶着された凸部
Ｐや凸部Ｐから出力窓３１の面と並行に伸びる第１部分
３２ａ、第１部分３２ａから出力窓３１と反対側に垂直
に伸びる第２部分３２ｂ、この第２部分３２ｂに連続す
る凹状部分３２ｃ、この凹状部分３２ｃに連続し、第２
部分３２ｂのほぼ延長上で出力窓３１に対し垂直方向に
伸びる第３部分３２ｄなどから構成されている。

【００３６】図５（ｂ）の実施形態では、平板状に形成
されたガラス製の出力窓４１の外周部分に、厚さが薄く
なった段部４１ａが設けられ、その段部４１ａの部分に
全体が環状に形成された金属フレーム４２が溶着されて
いる。金属フレーム４２は、出力窓４１の段部４１ａに
溶着された凸部Ｐや凸部Ｐから出力窓４１の面と並行に
伸びる第１部分４２ａ、第１部分４２ａから出力窓４１
と反対側に垂直に伸びる第２部分４２ｂなどから構成さ
れている。

【００３７】図５の構成の場合、たとえば金属フレーム
３２、４２の一端に設けられた凸部Ｐが出力窓３１、４
１部分に溶着され、金属フレーム３２、４２の他端が出
力窓３１、４１に対しほぼ垂直方向に伸びている。この
場合も、金属フレーム３２、４２の凸部Ｐが出力窓３
１、４１部分に食い込み、十分な強度を持つ出力窓３
１、４１が得られる。

【００３８】上記した構成によれば、金属フレームの他
端が出力窓の延長方向に伸びる構成の場合に比較して、
出力窓の中心から金属フレームの端部までの長さ、すな
わち図５（ａ）では符号Ｒ１、図５（ｂ）では符号Ｒ２
が短くなり、金属フレーム３２、４２を含めた出力窓全
体の外形寸法が小さくなり、Ｘ線イメージ管を小型化で
きる。

【００３９】上記した構成によれば、金属フレームと出
力窓との融着部分は、両者の平坦な面どうしの接合だけ
でなく、金属フレームの凸部が出力窓に食い込む形で接
合している。したがって、金属フレームと出力窓との接
合強度が大きくなる。

【００４０】また、金属フレームの凸部がガラス面へ食
い込むことによってガラスの流動がが発生し、金属フレ
ームの精度が取れなかった場合でも、接合部における十
分な接合強固が確保される。したがって、出力部が大口
径化して出力窓が大きくなり、金属フレームの精度が出
にくい場合、あるいは、四角型など金属フレームが均一
性を取りにくい形状の場合でも、金属フレームと出力窓
とを高周波融着で十分な強度で接合できる。

【００４１】なお、上記した構成の場合、Ｘ線イメージ
管を構成する真空外囲器の真空気密性は金属フレームと
出力窓との融着部分の界面部で確保され、その接合強度
によって形状が維持される。また、融着する際のガラス
の平坦性はガラスの厚さや加熱温度、治具などで確保さ
れる。

【００４２】上記の各実施形態では、平板型Ｘ線イメー
ジ管の例で説明しているが、この発明は、平板型Ｘ線イ
メージ管に限らず、他のＸ線イメージ管についても適用
できる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、出力部を形成する出力
窓と金属フレームとの接合強度が高いＸ線イメージ管お
よびその製造方法を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための概略構造図
である。

【図２】本発明の実施形態における出力窓とこの出力窓
に融着される金属支持部材との接合方法を説明する概略
構造図である。

【図３】本発明の実施形態における出力窓とこの出力窓
に融着される金属支持部材との他の接合方法を説明する
概略構造図である。

【図４】本発明の実施形態における出力窓とこの出力窓
に融着される金属支持部材との他の接合方法を説明する
概略構造図である。

【図５】本発明の他の実施形態を説明するための概略構
造図である。

【図６】従来例を説明するための概略構造図である。

【図７】従来例における出力部の製造方法を説明するた
めの概略構造図である。

【図８】従来例における出力窓とこの出力窓に融着され
る金属支持部材との他の接合方法を説明するための概略
構造図である。

【符号の説明】

１１…真空外囲器 １２…入力窓 １３…絶縁容器 １４…出力窓 １５…金属フレーム １６、１８…封止用フランジ １９…金属フレーム ２０…出力部 ２１…入力基板 ２２…入力部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線が入射する入力窓および可視光が透
   過する出力窓、前記入力窓と前記出力窓との間に位置す
   る筒状外容器を有する真空外囲器と、この真空外囲器内
   に配置されＸ線を電子に変換する入力部と、前記電子を
   可視光に変換する出力部と、前記出力窓の外周部に融着
   し前記出力窓部分と前記筒状外容器部分を一体化する金
   属フレームとを具備したＸ線イメージ管において、前記
   出力窓と融着する前記金属フレームの融着面の一部に凸
   部を設けたことを特徴とするＸ線イメージ管。
2. 【請求項２】 金属フレームは全体が環状に形成され、
   前記金属フレームの内周部と出力窓の外周部が融着し、
   凸部が環状に形成されている請求項１記載のＸ線イメー
   ジ管。
3. 【請求項３】 金属フレームは全体が環状に形成され、
   金属フレームの出力窓との融着面に設けられる凸部が前
   記金属フレームの内端部に形成されている請求項１記載
   のＸ線イメージ管。
4. 【請求項４】 金属フレームは全体が環状に形成され、
   金属フレームの出力窓との融着面に設けられる凸部が前
   記金属フレームの内端部から所定距離だけ外側に寄った
   位置に形成されている請求項１記載のＸ線イメージ管。
5. 【請求項５】 金属フレームは全体が環状に形成され、
   かつ、出力窓の外周部分に段部が形成され、金属フレー
   ムの内端が前記出力窓の表面と前記段部間の側面に一致
   している請求項１記載のＸ線イメージ管。
6. 【請求項６】 金属フレームの凸部から遠い側の端部が
   出力窓の面に垂直方向に向いている請求項１記載のＸ線
   イメージ管。
7. 【請求項７】 電子を可視光に変換する出力部が設けら
   れる出力窓を形成する第１工程と、前記出力窓に融着
   し、前記出力窓と融着する融着面の一部に凸部が設けら
   れた金属フレームを形成する第２工程と、前記金属フレ
   ームを加熱する第３工程と、加熱された前記金属フレー
   ムと前記出力窓とを前記金属フレームの凸部を前記出力
   窓に向けて融着する第４工程とからなるＸ線イメージ管
   の製造方法。