JP3297078B2 - Ｘ線イメージ管およびその製造方法 - Google Patents

Ｘ線イメージ管およびその製造方法

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JP3297078B2
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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

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  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Formation Of Various Coating Films On Cathode Ray Tubes And Lamps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、分解能を向上させた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、Ｘ線イメージ管は、一般に医療用
のＸ線撮像装置や工業用の非破壊検査用のＸ線工業テレ
ビなどに広く応用されている。
【０００３】また、従来のＸ線イメージ管は、Ｘ線が入
力される入力窓を有する真空外囲器を備えている。そし
て、この真空外囲器の内部には、入力窓に対向して湾曲
基板が配置され、湾曲基板の入力窓と反対面には、入力
蛍光スクリーンおよび光電面が順次積層されている。さ
らに、真空外囲器の出力側には、陽極および蛍光スクリ
ーンが配設され、真空外囲器の内部の側壁に沿って集束
電極が配設されている。
【０００４】そして、Ｘ線管から放射されたＸ線は、被
写体を通り、入力窓と湾曲基板とを通過して入力蛍光ス
クリーンによって光に変換される。この光は、光電面に
よって電子に変換され、集束電極と陽極とによって構成
される電子レンズによって、加速、収束され、出力蛍光
スクリーンによって可視像に変換される。
【０００５】そうして、この可視像は、テレビカメラ、
シネカメラまたはスポットカメラなどによって現像さ
れ、医療診断などが行なわれる。
【０００６】次に、上記Ｘ線イメージ管に用いる入力蛍
光スクリーンの一例を図１を参照して説明する。
【０００７】この入力蛍光スクリーンは、アルミニウム
基板１上によう化セシウム（ＣｓＩ）の蛍光体層として
の不連続層２を形成し、この不連続層２上によう化セシ
ウムの蛍光体層としての連続層３を積層させ、光電面４
を連続して形成している。
【０００８】そうして、上述の入力蛍光スクリーンは、
まず、ライトガイド効果を有している。すなわち、よう
化セシウムは、波長４２０ｎｍ付近の発光に対する屈折
率が１．８４であり、理論上、結晶中で生じた発光は、
図１０に示すように、臨界角３３°以上の鈍角で結晶と
真空との界面に達すると、全反射して結晶の外に出られ
なくなる。このため、発光の一部は光電面４に到達し、
光は強制的に結晶成長方向に伝送される。
【０００９】また、結晶と真空の界面とでの光の減衰が
生ずる。したがって、臨界角３３°以下の角度で結晶の
外に出た光は、再度隣接する別の不連続層２に到達す
る。このとき、ほとんどの光は、結晶内に取り込まれる
が、一部は図１０に示すようにフレネル反射により元の
結晶に戻される。なお、結晶から真空に出るときも同様
である。このようにして、横方向へ広がる光は次第に減
衰し、結晶成長方向から外れた光ほど界面を通る回数が
多くなり、減衰の度合いが大きくなる。そこで、発光は
結晶成長方向に近いほど少ない減衰量で光電面４に到達
する。
【００１０】上述のように、不連続層で発光した光は、
発光点からあまり離れていない光電面４上に到達するこ
とになり、入力蛍光スクリーン単体としての分解能が得
られる。
【００１１】そして、近年のＸ線イメージ管は、被写体
を透過したＸ線信号をできるだけ多く拾うことを目的と
して、入力蛍光スクリーンの厚さを４００μｍ以上に設
定してＸ線吸収効率の向上を図っている。
【００１２】また、上記作用のうち、ライトガイド効果
は、入力蛍光スクリーンの厚さに依存しないが、真空と
界面とでの光の減衰については、入力蛍光スクリーンの
厚さが厚くなると界面による減衰の効果が弱くなり、入
力蛍光スクリーンの分解能が低下する。
【００１３】この分解能を補強するために、不連続層２
の径を細くして面方向の光学的界面を密にすることが考
えられる。そして、このように光学的界面を密にするこ
とにより、横方向へ広がる光は、単位光路長当たり減衰
される割合が増加すると考えられる。
【００１４】また、不連続層２の径は、スクリーン蒸着
工程における基板温度に依存するので、蒸着時に基板温
度を１５０℃に維持したまま、４．５Ｐａの圧力下でよ
う化セシウム膜を形成させたところ、６μｍの結晶柱の
不連続層２が形成され、基板温度を１８０℃に維持した
ところ、９μｍの不連続層２が形成された。
【００１５】これらの不連続層２が形成された入力蛍光
スクリーンの解像度を測定したところ、２０ｌｐ／ｃｍ
で、ＣＴＦ（Contrast Transfer Function）値はいずれ
も２４％前後で略等しく、５０ｌｐ／ｃｍでも６μｍの
入力蛍光スクリーンの方が１％上回ったにすぎなかっ
た。なお、この程度のＣＴＦの差であると、入力蛍光ス
クリーンをＸ線イメージ管内部に装着した場合、撮像系
を経てテレビ画面上に現れる差は小さい。
【００１６】特に、真空と界面とでの光の減衰を向上さ
せるものとして、たとえば特開昭６２−４３０４６号公
報に記載されているように、不連続層の結晶柱間に光吸
収層を介在させるもの、特開昭５９−１２１７３３号公
報に記載されているように、不連続層の結晶柱間に光反
射物質の粉末を充填するものが知られている。
【００１７】ところが、不連続層の結晶柱間は１μｍ程
度であり、これら結晶柱間の間隙を加工することは非常
に困難である。
【００１８】さらに、銅を混入させた柱状蛍光体を酸化
性雰囲気でアニールすることにより、柱状蛍光体の光学
界面に酸化膜を形成する構成が特公昭５４−４０７１号
公報に記載されている。
【００１９】しかしながら、この特公昭５４−４０７１
号公報記載の構成のものでは、柱状蛍光体内の光は、入
力蛍光面の酸化膜により反射されて蛍光体外に出力され
ない旨記載されている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】上述の特開昭６２−４
３０４６号公報または特開昭５９−１２１７３３号公報
に記載のように、真空と界面とでの光の減衰を向上させ
るものとして、不連続層の結晶柱間に光吸収層を介在さ
せたり、あるいは光反射物質の粉末を充填することは、
不連続層の結晶柱間が１μｍ程度であり、これら結晶柱
間の間隙を加工することは非常に困難である問題を有し
ている。
【００２１】また、特開昭６２−４３０４６号公報記載
のように、不連続層の結晶柱間に光吸収物質を介在さ
せ、不連続層の結晶柱間で蛍光体からの光を吸収するも
のの場合、分解能を十分に向上させることができない問
題を有している。
【００２２】さらに、特公昭５４−４０７１号公報記載
の構成では、柱状蛍光体内の光は、入力蛍光面の酸化膜
に反射されて出力できない問題を有している。
【００２３】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、簡単な構成で、分解能を向上させることができる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。
【００２４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のＸ線イメ
ージ管は、Ｘ線を光に変換する蛍光体と、この蛍光体か
らの発光を吸収する光吸収物質が含有され、光学的界面
により面方向に不連続な形状で、かつ、前記光学的界面
に光吸収物質が析出された不連続層を有する入力蛍光ス
クリーンとを具備したものである。
【００２５】請求項２記載のＸ線イメージ管は、Ｘ線を
光に変換する蛍光体と、この蛍光体からの発光を吸収す
る光吸収物質が含有され、光学的界面により面方向に不
連続な形状で、かつ、前記光学的界面近傍ほど光吸収物
質の濃度が高い不連続層を有する入力蛍光スクリーンと
を具備したものである。
【００２６】請求項３記載のＸ線イメージ管は、Ｘ線を
光に変換する蛍光体を有する蛍光体層を備えたＸ線イメ
ージ管において、前記蛍光体層は、前記蛍光体を主とし
て構成する元素イオンよりもある気体に対して活性であ
るとともに、前記蛍光体層の結晶中で金属イオンとして
存在する場合よりも結晶外で前記気体の化合物として存
在する場合の方が効果的に前記蛍光体の発光を吸収する
元素を含み、かつ、光学的界面により面方向に不連続な
構造であるものである。
【００２７】請求項４記載のＸ線イメージ管は、請求項
３記載のＸ線イメージ管において、蛍光体層は、酸化
銅、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、酸化ストロン
チウムおよび酸化水銀の少なくとも１種を含むものであ
る。
【００２８】請求項５記載のＸ線イメージ管の製造方法
は、Ｘ線を光に変換する蛍光体を有する蛍光体層を備え
たＸ線イメージ管の製造方法において、主として構成す
る元素イオンよりもある気体に対して活性であるととも
に、結晶中で金属イオンとして存在する場合よりも結晶
外で前記気体の化合物として存在する場合の方が効果的
に発光を吸収する元素を含有させ、この元素が含有され
た表面に前記気体を接触させ、表面側に近いほど光の発
光を吸収する前記蛍光体層を形成するものである。
【００２９】
【作用】請求項１記載のＸ線イメージ管は、入力蛍光ス
クリーンが、光学的界面により面方向に不連続な形状
で、光学的界面に光吸収物質を析出させたことにより、
蛍光体からの発光が結晶成長方向からはずれると、入力
蛍光スクリーンの光路が長くなって減衰量が増加して光
が減衰して分解能が向上する。
【００３０】請求項２記載のＸ線イメージ管は、入力蛍
光スクリーンが、光学的界面により面方向に不連続な形
状で、不連続層は含有された光吸収物質が光学的界面近
傍ほど光吸収物質の濃度が高くなっているため、蛍光体
からの発光が、結晶成長方向からはずれたほど、入力蛍
光スクリーンの光路が長くなるので、減衰量が増加して
分解能が向上する。
【００３１】請求項３記載のＸ線イメージ管は、蛍光体
層を光学的界面により面方向に不連続な構造とすること
により、蛍光体を主として構成する元素イオンよりもあ
る気体に対して活性であるとともに、蛍光体層の結晶中
で金属イオンとして存在する場合よりも結晶外で化合物
として存在する場合の方が効果的に蛍光体の発光を吸収
する元素を用いることにより、蛍光体層内部よりも、気
体の多い光学的界面で活性化して化合物となり効率的に
発光を吸収し、横方向に拡がる光を減衰させて光の拡散
を抑制し、分解能を向上させる。
【００３２】請求項４記載のＸ線イメージ管は、請求項
３記載のＸ線イメージ管において、蛍光体層は、酸化
銅、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、酸化ストロン
チウムおよび酸化水銀の少なくとも１種を含むため、有
効に蛍光体層内の発光を吸収できる。
【００３３】請求項５記載のＸ線イメージ管の製造方法
は、主として構成する元素イオンよりもある気体に対し
て活性であるとともに、結晶中で金属イオンとして存在
する場合よりも結晶外で気体の化合物として存在する場
合の方が効果的に発光を吸収する元素を含有させ、この
元素が含有された表面に気体を接触させるため、表面に
近いほど気体との接触が大きくなり、容易に表面側に近
いほど光の発光を吸収する蛍光体層を形成でき、効率的
に発光を吸収し、横方向に拡がる光を減衰させて光の拡
散を抑制し、分解能を向上させる。
【００３４】
【実施例】以下、本発明のＸ線イメージ管の一実施例を
図面を参照して説明する。
【００３５】本発明の一実施例のＸ線イメージ管も従来
例と同様にＸ線を光に変換する入力蛍光スクリーンを有
し、この入力蛍光スクリーンも図１に示すようになって
いる。すなわち、入力蛍光スクリーンは、アルミニウム
（Ａｌ）基板１上に面方向に蛍光体層としての不連続な
ファイバ柱状の多数の柱状結晶のファイバ体2aからなる
よう化セシウム（ＣｓＩ）の不連続層２を形成し、この
不連続層２上によう化セシウムの連続層３を積層させ、
光電面４を連続して形成している。
【００３６】そして、不連続層２には、平均濃度０．１
ｗｔ％以下、より好ましくは０．０１〜０．１ｗｔ％の
よう化鉄（ＦｅＩ2 ）が混入され、透明度は低くなって
おり、不連続層２の結晶中の表面には、鉄（Ｆｅ）の酸
化物の層が形成されている。
【００３７】また、不連続層２および連続層３には、タ
リウムイオン（Ｔｌ+ ）、ナトリウムイオン（Ｎ
ａ+ ）、カリウムイオン（Ｋ+ ）が発光効率向上のた
め、適当な濃度含有されている。
【００３８】なお、隣接するファイバ体2aの間隔、即ち
光学的界面の間隔は、０．１〜４０μｍが好ましく、よ
り好ましくは０．１〜３μｍであり、ファイバ体2aの径
は４０μｍ以下が好ましく、より好ましくは５〜１５μ
ｍである。
【００３９】次に、上記Ｘ線イメージ管の製造装置を図
２を参照して説明する。
【００４０】図２は、入力蛍光スクリーンの製造装置で
ある。11は真空槽で、この真空槽11の内部には、アルミ
ニウム基板１が載置されている。そして、アルミニウム
基板１の上部には加熱ヒータ12、下部にはボート13，14
がそれぞれ配設されている。また、一方のボート13に
は、０．１ｗｔ％のよう化鉄（ＦｅＩ2 ）が混入された
よう化セシウム（ＣｓＩ）が、他方のボート14には、よ
う化セシウム（ＣｓＩ）が入れられている。
【００４１】そして、まず、加熱ヒータ12でアルミニウ
ム基板１を１８０℃に加熱し、真空槽11内の圧力を４．
５×１０-1Ｐａに保った状態で、一方のボート13を加熱
し、アルミニウム基板１に膜圧が３８０μｍの柱状の不
連続層２を形成する。この状態で、引き続き、アルミニ
ウム基板１を１８０℃に加熱し、真空槽11の圧力を１０
-3Ｐａ以下の状態にして、他方のボート14を加熱し、不
連続層２上に約２０μｍの厚さの連続層３を形成する。
そうして、これら不連続層２および連続層３が形成され
たアルミニウム基板１を、空気中にさらし２００℃で２
時間ベーキングする。
【００４２】さらに、作用について説明する。
【００４３】Ｘ線イメージ管の入力蛍光スクリーンを構
成する物質であるよう化セシウム（ＣｓＩ）は、イオン
結晶であるから、格子中のセシウムイオン（Ｃｓ+ ）も
しくはよう素イオン（Ｉ- ）は、容易に他の化学種イオ
ンと置き変わることができる。たとえば、入力蛍光スク
リーンにおいては、発光効率を上げるために、化学式１
に示すように、タリウムイオン（Ｔｌ+ ）、ナトリウム
イオン（Ｎａ+ ）を微量添加している。
【００４４】
【化１】 この性質を利用すると、結晶格子を保ったまま、不連続
層２に光吸収物質を混入することができる。これは、多
価イオンでも可能であり、添加量が少ない場合は不連続
層２の蛍光体本来の物性を損ねることは少ない。また、
たとえば２価の鉄イオン（Ｆｅ++）の場合は、化学式２
に示すようになる。
【００４５】
【化２】 このようにして、ある種の化学種のイオンが混入した結
晶には、純よう化セシウム（ＣｓＩ）もしくはナトリウ
ムイオン（Ｎａ+ ）が加えられたよう化セシウム（Ｃｓ
Ｉ）にはなかった光吸収特性があり、もともとは、発光
に対してほぼ透明であった入力蛍光スクリーンも光透過
率が小さくなる。
【００４６】したがって、発光が不連続層２の結晶方向
から外れた方向に向かう光ほど光電面４に到達する距離
が長くなり、入力蛍光スクリーンの投下率が小さいほ
ど、光電面４上で発光点から離れたところに到達する減
衰は大きくなり、入力蛍光スクリーンの分解能は向上す
る。
【００４７】また、結晶中に注入する物質を選択するこ
とにより、混入物質の分布を変化させることができる。
たとえば均一に鉄イオン（Ｆｅ++）が混入されたよう化
鉄（ＦｅＩ2 ）の結晶を酸素雰囲気中で加熱すると、化
学式３のように不連続層２の結晶の表面付近、すなわち
光学的界面には、鉄（Ｆｅ）の酸化物が析出する。
【００４８】
【化３】 なお、このときセシウムイオン（Ｃｓ+ ）は、鉄イオン
（Ｆｅ++）よりも酸素（Ｏ2 ）に対して不活性なのでセ
シウム（Ｃｓ）の酸化物はできにくく、不連続層２の蛍
光膜の劣化は少ない。
【００４９】さらに、不連続層２の表面付近の酸化反応
が進むにつれて鉄イオン（Ｆｅ++）が欠乏するものの、
加熱によりバルク中の鉄イオン（Ｆｅ++）が拡散して補
充されるから、反応はさらに進み、不連続層２の結晶表
面、すなわち光学的界面に近いほど高濃度の酸化鉄（Ｆ
ｅ2 Ｏ3 ）の層が形成される。
【００５０】このような反応により精製された入力蛍光
スクリーンは、結晶バルク中の光吸収物質である光吸収
イオンの濃度が低くなり、不連続層の蛍光体の発光効率
の低下を最小限に抑えることができ、さらに、光吸収物
質である鉄のような酸化物を選択すると、光減衰性の機
能も同等に保つことができる。
【００５１】上述のように製造された入力蛍光スクリー
ンを入力視野９インチ、出力径直径２５ｍｍのＸ線イメ
ージ管に装着したら、図３に示す効果が得られた。すな
わち、上記入力蛍光スクリーンを用いたＸ線イメージ管
の視野サイズ９インチのときのＣＴＦ値Ａは、従来のＸ
線イメージ管の視野サイズを４．５インチに拡大したＣ
ＴＦ値Ｂとほぼ同様であり、従来のＸ線イメージ管の視
野サイズを同じ９インチにしたときのＣＴＦ値Ｃに比べ
て、大きく向上した。
【００５２】また、他の実施例として、酸化鉄に代えて
酸化銅を用いた構成について説明する。
【００５３】そして、図１に示す実施例の不連続層２
に、鉄に代えて平均濃度０．１ｗｔ％以下、より好まし
くは０．０１〜０．１ｗｔ％の銅（Ｃｕ）を混入し、不
連続層２の各ファイバ体2aの結晶中の表面に、銅の酸化
物である酸化銅（ＣｕＯ）からなる黒色膜５を被覆した
ものである。
【００５４】なお、銅という元素は、蛍光体を主として
構成するたとえばナトリウム付活よう化セシウム（Ｃｓ
Ｉ：Ｎａ）などの元素イオンよりも、酸素に対して活性
であるとともに、連続層３の結晶中で金属イオンとして
存在する場合よりも、結晶外で酸化物として存在する場
合の方が、効果的に蛍光体の発光を吸収するものであ
る。
【００５５】なお、同様に、隣接するファイバ体2aの間
隔、即ち光学的界面の間隔は、０．１〜４０μｍが好ま
しく、より好ましくは０．１〜３μｍであり、ファイバ
体2aの径は４０μｍ以下が好ましく、より好ましくは５
〜１５μｍである。
【００５６】このように、銅を用いる場合にも図２に示
す入力蛍光スクリーンの製造装置を使用する。
【００５７】このように銅を用いる場合、一方のボート
13には、０．０２ｗｔ％のよう化銅（ＣｕＩ）が混入さ
れたよう化セシウム（ＣｓＩ）および微量のよう化ナト
リウム（ＮａＩ）が、他方のボート14には、よう化セシ
ウム（ＣｓＩ）および微量のよう化ナトリウム（Ｎａ
Ｉ）が入れられている。そして、よう化鉄を含んだ不連
続層２および連続層３と同様の動作を行ない、最後に、
アルミニウム基板１を空気中にさらし２８０℃で５時間
ベーキングして形成する。
【００５８】さらに、上記入力蛍光スクリーンの構造が
得られる理由について説明する。
【００５９】Ｘ線イメージ管の入力蛍光スクリーンを構
成する物質であるよう化セシウム（ＣｓＩ）は、イオン
結晶であるから、格子中のセシウムイオン（Ｃｓ+ ）も
しくはよう素イオン（Ｉ- ）は、容易に他の化学種イオ
ンと置き変わることができる。たとえば、入力蛍光スク
リーンにおいては、発光効率を上げるために、化学式４
に示すように、タリウムイオン（Ｔｌ+ ）、ナトリウム
イオン（Ｎａ+ ）を微量添加している。
【００６０】
【化４】 この性質を利用すると、結晶格子を保ったまま、不連続
層２に光吸収物質を混入することができる。これは、多
価イオンでも可能であり、添加量が少ない場合は不連続
層２の蛍光体本来の物性を損ねることは少ない。また、
たとえば１価の銅イオン（Ｃｕ+ ）の場合は、化学式５
に示すようになる。
【００６１】
【化５】 なお、このような構造の結晶は、よう化セシウムによう
化銅の粉末同士を混ぜ合わせたものを真空蒸着すること
により得られる。
【００６２】また、図５に示すように、銅イオン（Ｃｕ
+ ）は、蛍光体を構成するセシウムイオン（Ｃｓ+ ）お
よびよう素イオン（Ｉ- ）に比べて酸素（Ｏ2 ）に対し
て活性であるから、空気中にさらすことにより酸化させ
ることができる。
【００６３】このとき
【化６】
【化７】 の反応式となる。そして、酸素は、不連続層２の内部よ
り、光学的界面に多く供給されるため、光学的界面を中
心に反応が生ずる。
【００６４】さらに、不連続層２の表面付近の酸化反応
が進むにつれて銅イオン（Ｃｕ+ ）が欠乏するものの、
加熱によりバルク中の銅イオン（Ｃｕ+ ）が拡散して補
充されるから、反応はさらに進み、不連続層２の結晶表
面、すなわち光学的界面に近いほど高濃度の酸化銅（Ｃ
ｕ０）の黒色膜５が形成される。
【００６５】この黒色膜５が形成される反応が行なわれ
る場合の、十分な反応速度を得るための温度は、よう化
銅が酸化され酸化銅が形成される際のよう素ガス
（Ｉ2 ）の量をモニターすることにより求めることがで
きる。
【００６６】すなわち、図６に示すように、横軸に時
間、縦軸によう素ガスの発生総量を採り、測定値をプロ
ットしていくと、温度を２８０℃にまで上昇させたとき
に、急激によう素ガスの量が多くなるので、２８０℃の
温度が化学式６、化学式７の反応を起こすのに十分な温
度といえる。
【００６７】そして、上述のような結晶中の不純物を酸
素中で加熱することにより析出させることについては、
Journal of Crystal Growth 7 (1970)の２５９頁〜２６
０頁の「GROWTH OF Mn2 Ｏ3 THIN FILMS BY IMPURITY D
IFFUSION FROM VOLUME TO SURFACE IN IMPURE NaCl CRY
STALS 」などに記載されている。
【００６８】したがって、上記実施例では、よう化セシ
ウム（ＣｓＩ）粉末によう化銅粉末を混合したものを真
空蒸着してファイバ体2aからなる不連続層２を形成し、
次に、よう化セシウム（ＣｓＩ）粉末を蒸着して連続層
３を形成し、その後、空気中で２８０℃で５時間加熱す
ることにより、ファイバ体2aの光学的界面に高濃度の酸
化銅（ＣｕＯ）の黒色膜５を容易に形成することが可能
である。この場合、連続層３と接するファイバ体2aの表
面は空気と接していないので、高濃度の酸化銅（Ｃｕ
Ｏ）の黒色膜５は形成されていない。
【００６９】一方、加熱条件及び結晶の寸法と、結晶表
面への不純物の析出状態との関係は、Revista Mexican
de Fisica 30 (4) (1984) ６８５頁〜６９２頁に記載さ
れている。この記載によると、加熱時間をｔ、結晶寸法
をｌとすると、ｔ／ｌ2 が析出の進行状況を示すパラメ
ーターとなっている。言い換えると、結晶寸法をｎ倍に
すると、結晶表面に不純物が析出するに必要な加熱時間
はｎ2 にしなければならないことを示しており、結晶の
中の不純物が表面に到達する距離が長くなることが原因
である。
【００７０】このようなことから、不連続層２を構成す
るファイバ体2aの径が大きい場合には、極端に長い加熱
時間が必要である。加熱時間が長くなると、量産性に劣
るだけでなく、熱により結晶がくずれた構造となる。実
際に様々な径のファイバ体2aを製作したところ、ファイ
バ体2aの径が５０μｍを越えると、２４時間の加熱でＣ
ｕＯの黒色膜５の量は極端に少なくなることが判明し
た。
【００７１】以上を考慮すると、空気中での加熱温度は
６０〜３５０℃が好ましく、より好ましくは２６０〜３
００℃であり、加熱時間は２４時間以下が好ましく、よ
り好ましくは３〜５時間である。
【００７２】また、隣接するファイバ体2aの光学的界面
間の間隔は、加熱工程において酸素供給源となってい
る。したがって、この間隔が狭すぎると、加熱の途中で
酸素量が不足し、反応速度で遅くなる。実際に作成した
膜では、幅はすべて０．３μｍ以上であり、問題はなか
ったが、０．１μｍより狭くなると、数１０オングスト
ロームの酸化膜でも形成が困難となる。
【００７３】次に、上記実施例の効果について、次に示
す３種類の実施例を用いた場合について説明する。
【００７４】 サンプルＤ：従来の蛍光スクリーンを２６０℃で真空加
温したもの サンプルＥ：０．００２ｗｔ％のよう化銅を混入した蛍
光スクリーンを実施例に示す方法で作成したもの サンプルＦ：０．００２ｗｔ％のよう化銅を混入した蛍
光スクリーンを実施例に示す方法で作成し、さらに、２
６０℃で真空加温したもの なお、サンプルＤの２６０℃での真空加温は、蛍光体の
活性のための工程である。
【００７５】また、サンプルＥは空気中での加温の工程
を省略したもので、サンプルＦは空気中で加温すること
により、酸化銅が形成され灰色に変色している。
【００７６】そして、サンプルＦは、図８に示すよう
に、ＣＴＦ曲線はサンプルＤに比べて大幅に向上してい
る。また、サンプルＦは、外観が灰色であるにもかかわ
らず、発光量は図示しないがサンプルＤの３６％に達し
ている。この外観が灰色であるにもかかわらず発光量の
低下が少ないことについては、バルクの結晶中の銅イオ
ンが含まれず、図９に示すように、透明であることに起
因していると考えられる。
【００７７】逆に、サンプルＥは、ＣＴＦ曲線はサンプ
ルＤに比べて差異がない。しかも、サンプルＥは、透明
にもかかわらず、バルクの結晶中に銅イオンが多く含ま
れているため、蛍光体ＣｓＩ／Ｎａ+ の発光を妨げ、発
光量は図示しないがサンプルＤの２９％にまで低下し
た。
【００７８】上述のように製造された入力蛍光スクリー
ンを入力視野９インチ、出力径直径２５ｍｍのＸ線イメ
ージ管に装着したら、図９に示すようにＣＴＦ曲線が向
上する効果が得られた。このとき、スクリーン単体の実
験のときと同様に、サンプルＦはサンプルＤに比べ、輝
度（（ｃｄ／ｍ2 ）／ｍＲｉsec ）の低下が認められる
が、輝度の低下を防止するためには、光吸収材の濃度を
低下させるか、光吸収材を含む部分を入力蛍光スクリー
ンの厚さ方向の一部に限定すればよく、Ｘ線イメージ管
の各用途に必要な輝度に応じて濃度、構造を検討すれば
よい。
【００７９】なお、上記実施例のように、０．０２ｗｔ
％のよう化銅の混入では、十分な透明度が得られてお
り、光電面４からはなれた部分の発光にも寄与してお
り、Ｘ線イメージ管の重要な性能ファクターであり、入
射Ｘ線信号をできるだけ多く有効な信号として取り出す
能力の劣化は少ない。
【００８０】上述のように、一旦、結晶中に光吸収材の
元となるイオンを混入させ、後の酸化処理により光吸収
材の元になるものを結晶界面に析出させる一連の工程
は、高分解性能が要求されるＸ線イメージ管のファイバ
構造を持った入力蛍光スクリーンの形成工程に組み合わ
せることにより、絶大な効果を発揮し、なおかつ、非常
に簡単な所望の構造が得られるので、工業的生産手段と
しても有用である。
【００８１】また、よう化セシウム（ＣｓＩ）に含有す
る光吸収物質としては、鉄イオン（Ｆｅ++）または銅イ
オン（Ｃｕ+ ）以外の物質として、クロム（Ｃｒ）、マ
ンガン（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、水銀（Ｈ
ｇ）のように鉄（Ｆｅ）に近い化学的性質を示し、よう
化セシウム（ＣｓＩ）の結晶格子中に取り込まれる光吸
収物質なら、１個もしくは複数個の元素などを用いても
同様の効果が得られる。なお、蒸着プロセスにおいて、
よう化セシウム（ＣｓＩ）に近い蒸気圧で、同時に蒸発
するものである必要はある。
【００８２】さらに、酸素（Ｏ2 ）以外のたとえば窒素
ガス（Ｎ2 ）、アンモニアガスなどの気体雰囲気中で着
色する物質でも有効である。なお、窒素を含む雰囲気中
で熱処理を行なう場合には、クロム、鉄などを使用可能
である。
【００８３】またさらに、連続層３は光電面４に近いた
め、光電面４の変質を避けるため、鉄（Ｆｅ）のような
光吸収物質を含まないものがよい場合もある。
【００８４】以上説明したＸ線イメージ管は、Ｘ線管お
よび撮像装置と組み合わせて、Ｘ線撮影システムとして
使用することが可能で、たとえば図３は、透視系および
間接撮影系Ｘ線撮影システムの一例を示す図である。
【００８５】図３に示すように、Ｘ線管21に対して、Ｘ
線イメージ管22を配置し、このＸ線イメージ管22のＸ線
グリッド23に対向して被写体24を配置する。一方、Ｘ線
イメージ管22の出力側には、ハーフミラー25を配置し、
このハーフミラー25によりテレビジョンレンズ26を介し
てテレビジョンカメラ27に送られテレビジョンモニタ28
に映像できるようにするとともに、シネカメラ29および
スポットカメラ30に映像されるようになっている。
【００８６】そして、Ｘ線管21からＸ線が被写体24に照
射され、被写体24を透過してＸ線透視像が形成される。
このＸ線透視像は、Ｘ線グリッド23を通り、散乱Ｘ線が
除去れて、Ｘ線イメージ管22に入射する。Ｘ線透視像は
ここで明るい可視光像に変換され、透視系の場合にはテ
レビジョンレンズ26を透過してテレビジョンカメラ27に
より撮像され、テレビジョンモニタ28上にＸ線透視像が
出力される。間接撮影系の場合にはハーフミラー25によ
り、光量の９０％をシネカメラ29に送り込み、残りの１
０％をテレビジョンカメラ27に送ってテレビジョンモニ
タ28上にＸ線透視像が出力される。また、必要に応じ
て、ハーフミラー25が反転して９０％の光がスポットカ
メラ30の側に送り込まれ、ロールフィルムまたはカット
フィルム上にＸ線透視像を印画する。
【００８７】このように、上記実施例のＸ線イメージ管
によれば、高感度撮像素子を組み合わせることによりＳ
／Ｎ比は従来と同等で、かつ高分解性能を有することが
できる。
【００８８】上記実施例のＸ線イメージ管によれば、入
力蛍光スクリーンを構成する蛍光体柱状結晶の相互に隣
接する側面には、内部より光吸収元素の濃度が高い、こ
の元素の化合物を含む光吸収層が形成されているため、
横方向の光の拡散が抑制され、それによって分解能の向
上が可能である。また、ファイバ体2aと連続層３との界
面には光吸収層が存在しないため、発光効率および輝度
の低下が少ない。
【００８９】
【発明の効果】請求項１記載のＸ線イメージ管によれ
ば、入力蛍光スクリーンが、光学的界面により面方向に
不連続な形状で、光学的界面に光吸収物質を析出させた
ことにより、蛍光体からの発光が結晶成長方向からはず
れると、入力蛍光スクリーンの光路が長くなって減衰量
が増加して光が減衰して分解能を向上できる。
【００９０】請求項２記載のＸ線イメージ管によれば、
入力蛍光スクリーンが、光学的界面により面方向に不連
続な形状で、不連続層は含有された光吸収物質が光学的
界面近傍ほど光吸収物質の濃度が高くなっているため、
蛍光体からの発光が、結晶成長方向からはずれたほど、
入力蛍光スクリーンの光路が長くなるので、減衰量が増
加して分解能を向上できる。
【００９１】請求項３記載のＸ線イメージ管によれば、
蛍光体層を光学的界面により面方向に不連続な構造とす
ることにより、蛍光体を主として構成する元素イオンよ
りもある気体に対して活性であるとともに、蛍光体層の
結晶中で金属イオンとして存在する場合よりも結晶外で
化合物として存在する場合の方が効果的に蛍光体の発光
を吸収する元素を用いることにより、蛍光体層内部より
も、気体の多い光学的界面で活性化して化合物となり効
率的に発光を吸収し、横方向に拡がる光を減衰させて光
の拡散を抑制し、分解能を向上させることができる。
【００９２】請求項４記載のＸ線イメージ管によれば、
請求項３記載のＸ線イメージ管に加え、蛍光体層は、酸
化銅、酸化鉄、酸化クロム、酸化マンガン、酸化ストロ
ンチウムおよび酸化水銀の少なくとも１種を含むため、
有効に蛍光体層内の発光を吸収できる。
【００９３】請求項５記載のＸ線イメージ管の製造方法
によれば、主として構成する元素イオンよりもある気体
に対して活性であるとともに、結晶中で金属イオンとし
て存在する場合よりも結晶外で気体の化合物として存在
する場合の方が効果的に発光を吸収する元素を含有さ
せ、この元素が含有された表面に気体を接触させるた
め、表面に近いほど気体との接触が大きくなり、容易に
表面側に近いほど光の発光を吸収する蛍光体層を形成で
き、効率的に発光を吸収し、横方向に拡がる光を減衰さ
せて光の拡散を抑制し、分解能を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＸ線イメージ管の入力蛍光スクリーン
の一実施例を示す断面図である。
【図２】同上Ｘ線イメージ管の入力蛍光スクリーンの製
造装置を示す説明図である。
【図３】同上Ｘ線イメージ管を用いたシステムを示す説
明図である。
【図４】同上Ｘ線イメージ管の入力蛍光スクリーンと従
来例の入力蛍光スクリーンとのＣＴＦ値を示すグラフで
ある。
【図５】同上Ｘ線イメージ管の入力蛍光スクリーンの他
の実施例を示す断面図である。
【図６】同上入力面のアニール工程中のよう素ガス発生
総量の時間との関係を示すグラフである。
【図７】同上入力面の分光透過光量を示すグラフであ
る。
【図８】同上Ｘ線イメージ管の入力蛍光スクリーンと従
来例の入力蛍光スクリーンとのＣＴＦ値を示すグラフで
ある。
【図９】同上Ｘ線イメージ管と従来例のＸ線イメージ管
のＣＴＦ値を示すグラフである。
【図１０】入射角と反射との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
２ 蛍光体層としての不連続層 2a ファイバ体

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｘ線を光に変換する蛍光体と、 この蛍光体からの発光を吸収する光吸収物質が含有さ
    れ、光学的界面により面方向に不連続な形状で、かつ、
    前記光学的界面に光吸収物質が析出された不連続層を有
    する入力蛍光スクリーンと を具備したことを特徴とするＸ線イメージ管。
  2. 【請求項２】 Ｘ線を光に変換する蛍光体と、 この蛍光体からの発光を吸収する光吸収物質が含有さ
    れ、 光学的界面により面方向に不連続な形状で、かつ、
    前記光学的界面近傍ほど光吸収物質の濃度が高い不連続
    層を有する入力蛍光スクリーンと を具備したことを特徴とするＸ線イメージ管。
  3. 【請求項３】 Ｘ線を光に変換する蛍光体を有する蛍光
    体層を備えたＸ線イメージ管において、 前記蛍光体層は、 前記蛍光体を主として構成する元素イオンよりもある気
    体に対して活性であるとともに、前記蛍光体層の結晶中
    で金属イオンとして存在する場合よりも結晶外で前記気
    体の化合物として存在する場合の方が効果的に前記蛍光
    体の発光を吸収する元素を含み、 かつ、 光学的界面により面方向に不連続な構造である ことを特徴としたＸ線イメージ管。
  4. 【請求項４】 蛍光体層は、酸化銅、酸化鉄、酸化クロ
    ム、酸化マンガン、酸化ストロンチウムおよび酸化水銀
    の少なくとも１種を含む ことを特徴とした請求項３記載のＸ線イメージ管。
  5. 【請求項５】 Ｘ線を光に変換する蛍光体を有する蛍光
    体層を備えたＸ線イメージ管の製造方法において、 主として構成する元素イオンよりもある気体に対して活
    性であるとともに、結晶中で金属イオンとして存在する
    場合よりも結晶外で前記気体の化合物として存在する場
    合の方が効果的に発光を吸収する元素を含有させ、 この元素が含有された表面に前記気体を接触させ、 表面側に近いほど光の発光を吸収する前記蛍光体層を形
    成する ことを特徴としたＸ線イメージ管の製造方法。
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