JP2994032B2 - 放射線像増倍管用入力スクリーン - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
- H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
- H01J29/10—Screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored
- H01J29/36—Photoelectric screens; Charge-storage screens
- H01J29/38—Photoelectric screens; Charge-storage screens not using charge storage, e.g. photo-emissive screen, extended cathode
- H01J29/385—Photocathodes comprising a layer which modified the wave length of impinging radiation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は放射線像増倍管用入力スクリーンに関する。
放射線像増倍管は一般に医学的なモニタのために放射
線像を可視像に変換しうるようにする。
線像を可視像に変換しうるようにする。
これらの管は入力スクリーン、電子光学系、および可
視像をモニタするためのスクリーンを含む。
視像をモニタするためのスクリーンを含む。
この入力スクリーンは入射Ｘ線を、例えばセシウムで
ドーピングされたアンチモン化カリウムのようなアルカ
リアンチモナイドにより一般に構成されるホトカソード
を励起するようになった可視光子に入射Ｘ線光子を変換
するシンチレータを含む。このような励起されたホトカ
ソードは電子束を発生する。
ドーピングされたアンチモン化カリウムのようなアルカ
リアンチモナイドにより一般に構成されるホトカソード
を励起するようになった可視光子に入射Ｘ線光子を変換
するシンチレータを含む。このような励起されたホトカ
ソードは電子束を発生する。
ホトカソードによりつくられる電子束は電子光学系に
より伝送され、この電子光学系が電子を集束し、可視光
を発生する発光体からなるモニタスクリーンに方向づけ
る。この光は例えばテレビジョン、シネマまたは写真系
により処理出来る。
より伝送され、この電子光学系が電子を集束し、可視光
を発生する発光体からなるモニタスクリーンに方向づけ
る。この光は例えばテレビジョン、シネマまたは写真系
により処理出来る。
最近の構成では入力スクリーンはシンチレータで被覆
されたアルミニウム基体を含み、このシンチレータ自体
は例えば酸化インジウムからなる導電性の透明な層で覆
われる。ホトカソードがこの透明層の上に配置される。
されたアルミニウム基体を含み、このシンチレータ自体
は例えば酸化インジウムからなる導電性の透明な層で覆
われる。ホトカソードがこの透明層の上に配置される。
Ｘ線はこのアルミニウム基体側の入力スクリーンに当
りその基体を通過してシンチレータを構成する物質に入
る。
りその基体を通過してシンチレータを構成する物質に入
る。
シンチレータにより発生される光子は全方向に放射す
る傾向がある。しかしながら、管の解像度を上げるため
に、付着面に直角の方向に結晶をつくる性質のあるヨウ
化セシウムのような物質が一般にシンチレーション材料
として選ばれる。その針状の結晶は光をこの面に垂直の
方向に導く傾向があり、解像度の点で有利である。
る傾向がある。しかしながら、管の解像度を上げるため
に、付着面に直角の方向に結晶をつくる性質のあるヨウ
化セシウムのような物質が一般にシンチレーション材料
として選ばれる。その針状の結晶は光をこの面に垂直の
方向に導く傾向があり、解像度の点で有利である。
しかしながら、光子は背後にも放射される。すなわ
ち、光子はＸ線の入る側に拡がる。これら光子はランダ
ムな入射角をもってアルミニウムの基体に当る。これら
はこのアルミニウム基体により前方に反射し、ホトカソ
ードに向うが、その光路は解像度を低下させるようなも
のとなる。１個のＸ線光子入射によりホトカソードの異
なった点で電子が発生してしまう。
ち、光子はＸ線の入る側に拡がる。これら光子はランダ
ムな入射角をもってアルミニウムの基体に当る。これら
はこのアルミニウム基体により前方に反射し、ホトカソ
ードに向うが、その光路は解像度を低下させるようなも
のとなる。１個のＸ線光子入射によりホトカソードの異
なった点で電子が発生してしまう。
図１はこの解像度損失を示すものであり、シンチレー
タ上のＸ線光子の衝突から平行な通路を通る２個の光子
が発生してホトカソードの異なった点に電子が出来るこ
とを示すものである。図１において、Ｘ線の入る入力面
を構成する上側に反ったアルミニウム基体10と、ヨウ化
セシウムからなるシンチレータ12と、透明な導電性の副
層14とホトカソード16が示されており、この入力面に直
角のセシウムイオダイドの結晶は光子をチャンネル化す
る傾向をもつ。
タ上のＸ線光子の衝突から平行な通路を通る２個の光子
が発生してホトカソードの異なった点に電子が出来るこ
とを示すものである。図１において、Ｘ線の入る入力面
を構成する上側に反ったアルミニウム基体10と、ヨウ化
セシウムからなるシンチレータ12と、透明な導電性の副
層14とホトカソード16が示されており、この入力面に直
角のセシウムイオダイドの結晶は光子をチャンネル化す
る傾向をもつ。
アルミニウム表面の反射をなくし、そのような反射に
よる光子によって生じるホトカソード内の電子をなくす
ために、アルミニウム基体10とシンチレーション層12の
間に黒い、光吸収層を配置するとよい。
よる光子によって生じるホトカソード内の電子をなくす
ために、アルミニウム基体10とシンチレーション層12の
間に黒い、光吸収層を配置するとよい。
しかしながら、これは、そのような層をどのようにし
て適正に配置するかということが知られていないために
困難である。もしそのような吸収層が金属層であればそ
の吸収を制御することは困難である。その付着の条件に
よっては金属層は吸収体ともなるし反射体ともなりう
る。この吸収層が黒いガラス（金属粒子をまぜたガラ
ス）であれば、それを付着することは困難である。スク
リーンが上向きに反っているという事実は物事を容易に
しない。またこの吸収体が有機物層であれば、管内部の
真空状態とよく両立することはない。
て適正に配置するかということが知られていないために
困難である。もしそのような吸収層が金属層であればそ
の吸収を制御することは困難である。その付着の条件に
よっては金属層は吸収体ともなるし反射体ともなりう
る。この吸収層が黒いガラス（金属粒子をまぜたガラ
ス）であれば、それを付着することは困難である。スク
リーンが上向きに反っているという事実は物事を容易に
しない。またこの吸収体が有機物層であれば、管内部の
真空状態とよく両立することはない。
本発明は、透明またはいく分吸収性（シンチレータか
らの光の波長で）をもつ薄い反−反射層を基体とシンチ
レータの間に置くことを提案する。
らの光の波長で）をもつ薄い反−反射層を基体とシンチ
レータの間に置くことを提案する。
像増倍管内に、不透明な層よりも透明またはわずかに
吸収性のある反−反射層を付着し与えることは著しく容
易であることがわかった。
吸収性のある反−反射層を付着し与えることは著しく容
易であることがわかった。
この透明の反−反射層はシンチレータを構成する材料
よりも屈折率の大きい材料の層である。その厚さは反射
係数を最小とするように経験的に選ばれる。この厚さは
反−反射効果を得るためシンチレータからの光の波長の
10分の１程度である。この厚さはシンチレータが可視光
（一般的な場合）を出す場合に400から6000オングスト
ローム程度である。
よりも屈折率の大きい材料の層である。その厚さは反射
係数を最小とするように経験的に選ばれる。この厚さは
反−反射効果を得るためシンチレータからの光の波長の
10分の１程度である。この厚さはシンチレータが可視光
（一般的な場合）を出す場合に400から6000オングスト
ローム程度である。
わずかに吸収性をもつ反−反射層としてはインジウム
酸化物、またはアンチモン、錫またはビスマスの酸化
物、または通常ITOで略記されるインジウム−錫酸化物
のようなこれら酸化物の組合せであるとよい。これら酸
化物は最大酸化状態（インジウムについてはIn2O3、錫
についてはSnO2、アンチモンについてはSb2O3、ビスマ
スについてはBi2O3）であるとよい。これら物質は特に
高い屈折率をもつという利点を有する。
酸化物、またはアンチモン、錫またはビスマスの酸化
物、または通常ITOで略記されるインジウム−錫酸化物
のようなこれら酸化物の組合せであるとよい。これら酸
化物は最大酸化状態（インジウムについてはIn2O3、錫
についてはSnO2、アンチモンについてはSb2O3、ビスマ
スについてはBi2O3）であるとよい。これら物質は特に
高い屈折率をもつという利点を有する。
また、この層は特に屈折率が序々に減少する（基体か
らシンチレータへと）ように数層の積層体であるとよ
い。
らシンチレータへと）ように数層の積層体であるとよ
い。
上記の材料のすべてはその適用が容易であるばかりで
なく、ヨウ化セシウムとの化学的両立性にすぐれたもの
であり、シンチレーション層の基体への付着性を改善す
るものである。
なく、ヨウ化セシウムとの化学的両立性にすぐれたもの
であり、シンチレーション層の基体への付着性を改善す
るものである。
本発明の他の特徴および利点は添付図面を参照した以
下の詳細説明から明らかとなるものである。添付図面に
おいて、 図１は前述のように近辺のアルミニウム基体に向いそ
れで反射される光子による解像度低下の説明のための従
来の技術を示す図である。
下の詳細説明から明らかとなるものである。添付図面に
おいて、 図１は前述のように近辺のアルミニウム基体に向いそ
れで反射される光子による解像度低下の説明のための従
来の技術を示す図である。
図２は本発明による像増倍管の入力スクリーンの構成
を示す図である。
を示す図である。
本発明によるスクリーンを図２に示す。
まずはじめに、基体10は回転放物面の形のアルミニウ
ムシートであるとよい。この基体はまたアルミニウムを
含む合金でもよい。その厚さは２分の２ミリメートル程
度である。この厚さではＸ線（従来の医学用放射線技術
では60KeV程度のエネルギーを有する）に対し良好な透
明性を有する。基体の内面はソーダに漬けることにより
サテン仕上とされる。
ムシートであるとよい。この基体はまたアルミニウムを
含む合金でもよい。その厚さは２分の２ミリメートル程
度である。この厚さではＸ線（従来の医学用放射線技術
では60KeV程度のエネルギーを有する）に対し良好な透
明性を有する。基体の内面はソーダに漬けることにより
サテン仕上とされる。
本発明によれば、薄い透明な反−反射層20がこの基体
に付着される。これは好適にはインジウム酸化物In2O3
からなり、その厚さは400オングストロームと2000オン
グストロームの間であるとよい。
に付着される。これは好適にはインジウム酸化物In2O3
からなり、その厚さは400オングストロームと2000オン
グストロームの間であるとよい。
その付着は酸化物の真空蒸着または酸化物からの陰極
スパッタリングにより行われる。しかしながら蒸着また
は金属スパッタリングとそれに続く熱酸化（数100度の
温度で:350℃以上でインジウムの酸化が得られる）をそ
れに用いることが出来る。これら技術は従来のものであ
り、図１の層14に用いられるものである。
スパッタリングにより行われる。しかしながら蒸着また
は金属スパッタリングとそれに続く熱酸化（数100度の
温度で:350℃以上でインジウムの酸化が得られる）をそ
れに用いることが出来る。これら技術は従来のものであ
り、図１の層14に用いられるものである。
このように付着された反−反射層はアルミニウム基体
によく接着する。
によく接着する。
厚さ数100ミクロン、例えば400ミクロンのシンチレー
ション層12が次にこの反−反射層に付着される。この層
はアルカリ金属のハロゲン化物からなり、そのヨウ化セ
シウム（ナトリウムまたはタリウムでドーピングされた
もの）はこの種のものに最も普通に用いられている。
ション層12が次にこの反−反射層に付着される。この層
はアルカリ金属のハロゲン化物からなり、そのヨウ化セ
シウム（ナトリウムまたはタリウムでドーピングされた
もの）はこの種のものに最も普通に用いられている。
ヨウ化セシウムは例えば約4300オングストロームの波
長の光（青色）を放出するものであり、その波長はヨウ
化物のドーピング量で変化しうる。その屈折率は約1.7
である。
長の光（青色）を放出するものであり、その波長はヨウ
化物のドーピング量で変化しうる。その屈折率は約1.7
である。
反−反射層として作用させるためには透明またはわず
かに吸収性のある層20はシンチレーション層より大きい
屈折率を有していなければならない。これは、透明層が
インジウム酸化物（２より大きい屈折率）からなり、シ
ンチレータがヨウ化セシウムからなる場合に特に云いえ
ることである。
かに吸収性のある層20はシンチレーション層より大きい
屈折率を有していなければならない。これは、透明層が
インジウム酸化物（２より大きい屈折率）からなり、シ
ンチレータがヨウ化セシウムからなる場合に特に云いえ
ることである。
反−反射層の厚さについてはそれは論理的には屈折率
の比（その屈折率とシンチレータの屈折率の間の）、放
射される光の波長、および特に除去したい反射角との関
数として計算出来る。しかしながら、実際にはこの計算
は、アルミニウムの表面が滑らかでなくサテン状組織を
有しておりそしてヨウ化セシウムの付着が均一でないた
めに非常に難しい。従って所望の反−反射層の役割を与
えるためのこの層20の最適な厚さは実験的に定められ
る。この厚さはシンチレータからの光の波長の程度であ
り、例えば青光を出す従来のヨウ化セシウムのシンチレ
ータについては400オングストロームと2000オングスト
ロームの間である。
の比（その屈折率とシンチレータの屈折率の間の）、放
射される光の波長、および特に除去したい反射角との関
数として計算出来る。しかしながら、実際にはこの計算
は、アルミニウムの表面が滑らかでなくサテン状組織を
有しておりそしてヨウ化セシウムの付着が均一でないた
めに非常に難しい。従って所望の反−反射層の役割を与
えるためのこの層20の最適な厚さは実験的に定められ
る。この厚さはシンチレータからの光の波長の程度であ
り、例えば青光を出す従来のヨウ化セシウムのシンチレ
ータについては400オングストロームと2000オングスト
ロームの間である。
反−反射層に対するヨウ化セシウムまたは他のアルカ
リ金属のハロゲン化物の接着性はすぐれたものである。
アルミニウム、インジウム酸化物およびヨウ化セシウム
間の膨脹係数の差は許容しうるものであり、ヨウ化セシ
ウムと反−反射層との化学的両立性も同様に良好であ
る。ヨウ化セシウムは非常に反応性に富む物質であるか
らこの事実は重要である。
リ金属のハロゲン化物の接着性はすぐれたものである。
アルミニウム、インジウム酸化物およびヨウ化セシウム
間の膨脹係数の差は許容しうるものであり、ヨウ化セシ
ウムと反−反射層との化学的両立性も同様に良好であ
る。ヨウ化セシウムは非常に反応性に富む物質であるか
らこの事実は重要である。
シンチレータ層12の形成後に透明な導電層14が付着さ
れるから、その役割は特にホトカソードの均一な接地を
保証することである。その層は外部的に接地される。こ
れはシンチレータ12からホトカソードへの光子の移動を
妨げないように透明である。好適にはこれはインジウム
酸化物からなる。また、これは錫またはアンチモンの酸
化物またはITOのような組合せのごとき、他の半導体酸
化物でもよい。その厚さは数100オングストロームであ
る。
れるから、その役割は特にホトカソードの均一な接地を
保証することである。その層は外部的に接地される。こ
れはシンチレータ12からホトカソードへの光子の移動を
妨げないように透明である。好適にはこれはインジウム
酸化物からなる。また、これは錫またはアンチモンの酸
化物またはITOのような組合せのごとき、他の半導体酸
化物でもよい。その厚さは数100オングストロームであ
る。
一般にSbKCsのようなアルカリアンチモナイドからな
るホトカソード層16が次にこの透明層に付着される。こ
の層は非常に薄い（約150−200オングストローム）もの
である。
るホトカソード層16が次にこの透明層に付着される。こ
の層は非常に薄い（約150−200オングストローム）もの
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−166442（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−299028（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−109662（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−78359（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−225463（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−26468（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−128672（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 31/00 - 31/68
Claims (8)
- 【請求項１】ホトカソード層（16）と、シンチレーショ
ン層（12）を支持しアルミニウムまたはアルミニウムを
主成分とする合金からなる支持体（10）とを含み、前記
シンチレーション層は前記支持体と前記ホトカソード層
との間に位置し、前記支持体は受けたＸ線が透過して前
記シンチレーション層に到達するように構成され、前記
シンチレーション層は前記ホトカソード層を励起する発
光光子を放出する、放射線像増倍管用入力スクリーンに
おいて、 前記シンチレーション層により発光される光の波長に対
して透明またはわずかに吸収性をもつ薄い反−反射層
（20）が前記支持体と前記シンチレーション層との間に
介在されて、前記支持体に向かって前記シンチレーショ
ン層から放出された発光光子が前記支持体によって反射
されて前記ホトカソード層に向かうのを防止するように
構成されていることを特徴とする放射線像増倍管用入力
スクリーン。 - 【請求項２】前記反−反射層（20）は前記シンチレーシ
ョン層より大きい光学屈折率を有する材料からなること
を特徴とする請求項１記載の入力スクリーン。 - 【請求項３】前記反−反射層（20）はインジウム酸化物
からなることを特徴とする請求項１または２のいずれか
に記載の入力スクリーン。 - 【請求項４】前記反−反射層はアンチモン、錫、または
ビスマスの酸化物からなることを特徴とする請求項１ま
たは２のいずれかに記載の入力スクリーン。 - 【請求項５】前記反−反射層はインジウム、アンチモ
ン、錫、およびビスマスの酸化物から選ばれた酸化物の
組合せ、特にインジウム−錫酸化物であることを特徴と
する請求項１または２のいずれかに記載の入力スクリー
ン。 - 【請求項６】前記反−反射層は異なる層の積層体である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の入
力スクリーン。 - 【請求項７】前記シンチレーション層はヨウ化セシウム
を基本とすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれ
かに記載の入力スクリーン。 - 【請求項８】導電性透明層（14）が前記シンチレーショ
ン層の上に堆積され、ホトカソード層（16）がこの導電
性透明層の上に堆積されることを特徴とする請求項１乃
至７のいずれかに記載の入力スクリーン。
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