JP2009026694A

JP2009026694A - イメージインテンシファイアおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2009026694A
Application number: JP2007191036A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Uzuka; 竜一兎束
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2009-02-05

Abstract

【課題】ストレイエミッションを防止し、高信頼性のイメージインテンシファイアを提供する。
【解決手段】真空外囲器11の内面およびアンチモンカップ21に、硫黄、リン、ヒ素、セレン、亜鉛、ガリウムおよびインジウムから選んだ少なくとも１種以上の元素を含有するコーティング部23を形成する。コーティング部23にアンチモンが蒸着しても、アンチモンが光電効果を示さない化合物に変化するから、アルカリ金属が蒸着しても不要光電面を生成せず、ストレイエミッションを防止し、高信頼性のイメージインテンシファイアを提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、入射線像を可視光像に変換するイメージインテンシファイアおよびその製造方法に関する。

一般に、イメージインテンシファイアを用いた医用のＸ線診断装置や産業用の非破壊検査装置、宇宙観測用の紫外線検出機などでは、被検体を透過したＸ線、紫外線、中性子線像を、イメージインテンシファイアで可視光像に変換し、この可視光像を撮像カメラで撮影し、この撮影映像をモニタで表示して観察を可能としている。

従来のイメージインテンシファイアは、Ｘ線の入射側に入力窓が形成されるとともに、入力窓に対して反対側に出力窓が形成された真空外囲器を備えている。この真空外囲器内には、入力窓の内側にＸ線などを電子ビームに変換して放出する入力面が設けられ、出力窓の内側に電子ビームを可視光像に変換して出力する出力面が設けられ、入力面から出力面に向かって進行する電子ビームの進路に沿って、電子ビームを加速したり集束したりする電子レンズが設けられている。この電子レンズは、入力面に負の電圧を加えるカソード電極、出力面に高い正の電圧を加えるアノード電極、および、これらカソード電極とアノード電極との間の複数のグリッド電極などで構成されている。

ここで最も入力面に近く位置しているグリッド電極は、アンチモン(Ｓｂ)カップなどとも呼ばれ、このアンチモンカップ内には、アンチモン蒸着源が備えられ、このＳｂ蒸着源が、真空通電加熱することで蒸着して、入力面にアンチモン膜が形成される。次いでセシウム(Ｃｓ)あるいはカリウム(Ｋ)などのアルカリ金属蒸気を作用させ、光電効果を持った光電面を生成する(例えば、特許文献１および２参照。)。
特開平４−２４９０５０号公報（第２−３頁、図１）特開平８−２７３５４２号公報（第２−３頁、図１−３）

しかしながら、アンチモンは入力面のみに選択的に蒸着することはなく、特にアンチモンカップよりも入力側に位置するグリッド電極の電極面など、他のグリッド電極、特にアンチモンカップにも蒸着することになる。すると、セシウム、あるいはカリウムなどのアルカリ金属蒸気との作用で、入力面のみならず、上記範囲のグリッド電極にもＣｓ_３Ｓｂ、Ｋ_３Ｓｂ、Ｋ_２ＣｓＳｂあるいはこれに準じた光電面が生成される。これらは不要光電面として作用し、出力の不要蛍光を招き、本来のイメージインテンシファイアの性能・品質を低下させてしまう。

例えば、上位範囲のグリッド電極に不要光電面が生成された場合に、Ｘ線がＸ線管から入力面へ入射して入力面・入力基板を透過、入力基板上に設けられたヨウ化セシウム(ＣｓＩ)を蛍光させると、この蛍光が上記不要光電面をも照らし、不要光電面からの不要光電子の射出を促す。そして、この不要光電子は電子レンズによって加速収束され、出力面に到達、これを蛍光させることで、不要な可視光像(ストレイエミッション)を産み出すことになる。

不要可視像の形態は、不要光電子射出位置やその光電変換効率によりさまざまである。出力面中心部に円状に現れる場合もあるし、リング状発光を発現させることもあるが、いずれの場合でも、的確な医用診断、厳密な産業あるいは科学観測の妨げとなる。

このようなストレイエミッション対策として、例えばアンチモンカップ外壁を高く設けてグリッドへ電極へのアンチモン付着を防止する構成、あるいは、アンチモン源を管外から挿入し管中央部で蒸着後、管外に引き去る構成などが考えられる。

しかしながら、アンチモンカップの外壁を高く設ける構成では、電子レンズ設計の自由度が制約を受けるだけでなく、グリッド電極の一部を構成するアンチモンカップへの不要光電面生成を抑止することはできないという問題点を有している。

また、アンチモン源を管外から挿入し管中央部で蒸着後、管外に引き去る構成では、厳密に入力面のみに選択的に再現性よくアンチモン蒸着させることが容易でなく、さらには、アンチモン源の搬入・搬出機構の構築制御にコストがかかるという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ストレイエミッションを防止し、高信頼性のイメージインテンシファイアおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のイメージインテンシファイアは、放射線の入射側に入力窓が形成されるとともにこの入力窓に対して反対側に出力窓が形成された真空外囲器と、この真空外囲器内で入力窓側に設けられ入射する放射線に対応する電子ビームを放出する光電面を備えた入力面と、前記真空外囲器内で出力窓側に設けられ前記電子ビームを可視光像に変換する出力面と、前記入力面と前記出力面との間で前記電子ビームの進路上に電子レンズを構成する複数の電極と、前記真空外囲器の内面と前記電極の少なくとも一部との少なくともいずれかに設けられ、アンチモンと反応して光電効果を有さない化合物を生成する少なくとも１種以上の元素を含有する蒸着保護部とを具備したものである。

また、本発明のイメージインテンシファイアの製造方法は、放射線の入射側に入力窓が形成されるとともにこの入力窓に対して反対側に出力窓が形成された真空外囲器と、この真空外囲器内で入力窓側に設けられ入射する放射線に対応する電子ビームを放出する光電面を備えた入力面と、前記真空外囲器内で出力窓側に設けられ前記電子ビームを可視光像に変換する出力面と、前記入力面と前記出力面との間で前記電子ビームの進路上に電子レンズを構成する複数の電極とを具備したイメージインテンシファイアの製造方法であって、前記真空外囲器の内面と前記電極の少なくとも一部との少なくともいずれかに設けられ、アンチモンと反応して光電効果を有さない化合物を生成する少なくとも１種以上の元素を含有する蒸着保護部を形成し、前記真空外囲器内で前記入力面にアンチモンを蒸着するとともにアルカリ金属を蒸着して前記光電面を形成するものである。

本発明によれば、真空外囲器の内面と電極の少なくとも一部との少なくともいずれかに、アンチモンと反応して光電効果を有さない化合物を生成する少なくとも１種以上の元素を含有する蒸着保護部を設けることにより、この蒸着保護部にアンチモンが蒸着しても、光電効果を示さない化合物に変化するから、アルカリ金属が蒸着しても、真空外囲器の内面、あるいは電極などに不要光電面が生成されず、ストレイエミッションを防止し、高信頼性のイメージインテンシファイアを提供できる。

以下、本発明の一実施の形態を図１を参照して説明する。

図１において、11はイメージインテンシファイアの真空外囲器で、この真空外囲器11のＸ線、紫外線、中性子線などの入射線12の入射側には入力窓13が形成され、入力窓13に対して反対側には出力窓14が形成されている。真空外囲器11内には、入力窓13の内側に入射線12を電子ビーム15に変換して放出する入力面16が設けられ、出力窓14の内側に電子ビーム15を可視光像に変換して出力する出力面17が設けられている。

入力面16から出力面17に向かって進行する電子ビーム15の進路に沿って、電子ビーム15を加速したり集束したりする電子レンズ18が配設されている。この電子レンズ18は、入力面16に負の電圧を加えるカソード電極Ｋや出力面17に高い正の電圧を加えるアノード電極Ａ、これらカソード電極Ｋとアノード電極Ａとの間の複数のグリッド電極G1，G2，G3などの複数の電極19で構成されている。

入力面16は、図示しない基板上に、図示しない入力膜(蛍光体)と、図示しない光電面とが順次積層されている。

また、グリッド電極G1の内面の入力面16に近い約半域およびグリッド電極G2の入力面16に近い、いわゆるアンチモン(Ｓｂ)カップ21全域の表面には、アンチモンと反応して光電効果を有さない化合物を生成する元素、具体的には、硫黄(Ｓ)、リン(Ｐ)、ヒ素(Ａｓ)、セレン(Ｓｅ)、亜鉛(Ｚｎ)、ガリウム(Ｇａ)、あるいはインジウム(Ｉｎ)から選ばれた少なくとも１種以上の元素を含有する蒸着保護部としてのコーティング部23が形成されている。ここでは、このコーティング部23を、例えば硫黄(Ｓ)をスパッタリングなどにより約０．１μｍコーティングして形成しており、アンチモンは、少なくとも硫黄によりコーティングされたコーティング部23の範囲内に蒸着される。また、アンチモンが蒸着する際のグリッド電極G1，G2の温度は、例えば１２０℃程度に保たれており、この熱を活性化エネルギとしてＳｂ_２Ｓ_３(三硫化アンチモン)が合成される。

その後、アルカリ金属蒸気であるセシウム(Ｃｓ)あるいはカリウム(Ｋ)が飛来し付着するが、例えばＣｓ_３Ｓｂ，Ｋ_３Ｓｂ，Ｋ_２ＣｓＳｂなどの量子変換効率１０％程度以上もの高い化合物は生成されることはない。特に、セシウムおよびカリウムは、単体での量子変換効率が１％未満と非常に低く、ストレイエミッション源に成りうるように不要光電面として機能することはない。

一方、入力面16においては、アンチモン蒸着とその後のセシウムあるいはカリウムの飛来によって、Ｃｓ_３Ｓｂ，Ｋ_３Ｓｂ，Ｋ_２ＣｓＳｂといった量子変換効率の高い化合物が生成され、正規の光電面が形成される。

すなわち、上記一実施の形態では、真空外囲器11の内面、および、電極19の一部であるアンチモンカップ21の表面に、アンチモンと反応して光電効果を有さない化合物を生成する元素、具体的には硫黄、リン、ヒ素、セレン、亜鉛、ガリウムおよびインジウムから選んだ少なくとも１種以上の元素を含有するコーティング部23を形成する構成とした。

この結果、光電面を形成するためにアンチモンを入力面16に蒸着する際の加熱により与えられる熱を活性化エネルギとして、このコーティング部23上に飛翔してきたアンチモンとの間に光電効果を示さない化合物を生成するので、その後、アルカリ金属蒸気が飛来付着しても、アンチモンとの間に光電変換効率の高い化合物を生成することはなく、よって意図しない位置に不要光電面が形成されないから、ストレイエミッション事象の発生を根本的に抑止でき、信頼性の高いイメージインテンシファイアを提供することができる。なお、アルカリ金属単体でも光電効果を備えるが、アンチモンとの化合物に比べれば光電変換効率は遥かに低く、たとえ不要光電面が形作られたとしても、問題となるようなストレイエミッションは発現しない。

また、上記のように構成することで、アンチモンカップ外壁を高く設けてグリッド電極へのアンチモンの付着を防止する従来の方法と異なり、電子レンズ18の設計の自由度に制約を与えることはなく、かつ、グリッド電極G2の一部を構成するアンチモンカップへの不要光電面の生成を抑止できる。

さらに、アンチモン源を管外から挿入し管中央部で蒸着後管外に引き去る従来の構成では、厳密に入力面のみに選択的に再現性よくアンチモンを蒸着させることは容易でなかったのに対して、本実施の形態では、コーティング部23を部品組み立て前に形成するので、入力面16以外にアンチモンが付着しても不要光電面が生成されることがなく、また、このように入力面16のみから光電子が射出し得るようになると、搬入・搬出機構の構築制御も不必要となる。

このようにして、ストレイエミッションが発現せず、信頼性の高いイメージインテンシファイアが、再現よく、かつ、低コストで提供されることになる。

なお、上記一実施の形態において、コーティング部23の形成方法は、スパッタリングに限定されるものではない。

また、コーティング部23を形成する位置は、光電面の形成を意図しない位置の真空外囲器11の内面あるいは電極19などであれば、任意に設定できる。

さらに、蒸着保護部としては、コーディング部23でなくてもよい。

本発明の一実施の形態を示すイメージインテンシファイアの説明図である。

符号の説明

11 真空外囲器
13 入力窓
14 出力窓
15 電子ビーム
16 入力面
17 出力面
18 電子レンズ
19 電極
23 蒸着保護部としてのコーティング部

Claims

放射線の入射側に入力窓が形成されるとともにこの入力窓に対して反対側に出力窓が形成された真空外囲器と、
この真空外囲器内で入力窓側に設けられ入射する放射線に対応する電子ビームを放出する光電面を備えた入力面と、
前記真空外囲器内で出力窓側に設けられ前記電子ビームを可視光像に変換する出力面と、
前記入力面と前記出力面との間で前記電子ビームの進路上に電子レンズを構成する複数の電極と、
前記真空外囲器の内面と前記電極の少なくとも一部との少なくともいずれかに設けられ、アンチモンと反応して光電効果を有さない化合物を生成する少なくとも１種以上の元素を含有する蒸着保護部と
を具備したことを特徴とするイメージインテンシファイア。
蒸着保護部の少なくとも１種以上の元素は、硫黄、リン、ヒ素、セレン、亜鉛、ガリウムおよびインジウムのいずれかである
ことを特徴とする請求項１記載のイメージインテンシファイア。
放射線の入射側に入力窓が形成されるとともにこの入力窓に対して反対側に出力窓が形成された真空外囲器と、この真空外囲器内で入力窓側に設けられ入射する放射線に対応する電子ビームを放出する光電面を備えた入力面と、前記真空外囲器内で出力窓側に設けられ前記電子ビームを可視光像に変換する出力面と、前記入力面と前記出力面との間で前記電子ビームの進路上に電子レンズを構成する複数の電極とを具備したイメージインテンシファイアの製造方法であって、
前記真空外囲器の内面と前記電極の少なくとも一部との少なくともいずれかに設けられ、アンチモンと反応して光電効果を有さない化合物を生成する少なくとも１種以上の元素を含有する蒸着保護部を形成し、
前記真空外囲器内で前記入力面にアンチモンを蒸着するとともにアルカリ金属を蒸着して前記光電面を形成する
ことを特徴とするイメージインテンシファイアの製造方法。
蒸着保護部の少なくとも１種以上の元素を、硫黄、リン、ヒ素、セレン、亜鉛、ガリウムおよびインジウムのいずれかとする
ことを特徴とする請求項３記載のイメージインテンシファイアの製造方法。