JP3378041B2 - イメージ増倍管 - Google Patents

イメージ増倍管

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JP3378041B2
JP3378041B2 JP04271593A JP4271593A JP3378041B2 JP 3378041 B2 JP3378041 B2 JP 3378041B2 JP 04271593 A JP04271593 A JP 04271593A JP 4271593 A JP4271593 A JP 4271593A JP 3378041 B2 JP3378041 B2 JP 3378041B2
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  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、はじめにイオン化輻射
入力が可視また近可視範囲の光子に変換され、次にマイ
クロチャンネルからなるプレートが電子の利得を達成す
るために用いられるようになった形式のイメージ増倍管
に関する。
【０００２】
【従来の技術】このようなイメージ増倍管は放射線の分
野、特にＸ線診断の分野で一般に使用されており、その
ためＸ線または放射線増倍管（または“ＩＩＲ”管）と
呼ばれている。
【０００３】放射線またはＸ線増倍管の原理は周知であ
る。図１はＸ線増倍管１を断面で概略的に示す。
【０００４】Ｘ線増倍管１は気密チャンバを含み、これ
は長手軸３のまわりにあって、回転体の形を有する中央
本体２で構成されている。本体２の一端は入力窓４によ
りそして他端は出力ポート５により夫々閉じられてい
る。
【０００５】入射Ｘ線は入力窓４を貫通するから、この
入力窓はそのような放射線に対し出来るだけ透過的なも
のであるべきである。この窓４は一般にアルミニウムま
たはタンタルの箔あるいはガラス等でつくられる。窓４
の形状と機械的特性を適当に選ぶことにより、窓４は管
の外部から内部に加わる大気圧に耐えるに充分な機械的
強度をもつことが出来る。
【０００６】Ｘ線は次に主スクリーン１５と呼ばれるも
のに当る。このスクリーンは入射Ｘ線を電子に変換する
ものであり、それら電子はＸ線が吸収された点から減圧
された管内部に送られる。この主スクリーンは一般にＸ
線に対し透過な支持体６と、Ｘ線を一般には可視光の形
の低エネルギーの輻射線に変換する発光材料からなる層
７と、このシンチレーター層７の上に形成されてそのシ
ンチレーター層から放出される輻射の効果のもとで電子
を減圧下に送り出す光電陰極８とを次々に“サンドイッ
チ”状として構成される。
【０００７】シンチレーターの支持体６はＸ線に対し透
過である。これは一般に金属またはシリカを主とするガ
ラス等の薄板で構成される。
【０００８】シンチレーター７はしばしば厚さが０．２
〜０．８mm程度のヨウ化セシウム（caesium iodide）層
で構成される。
【０００９】光電陰極８は一般に非常に薄い（しばしば
１μｍより薄い）光電子放出材料層で構成される。
【００１０】このＸ線増倍管１は更に出力ポート５側に
配置された発光スクリーン１１の一点上の光電陰極８の
その点で放出されるすべての電子を加速し収束するに適
した電位（図示せず）とされた電極システム１０を含
む。この電極システムをＸ線増倍管１の電子光学系と呼
ぶ。
【００１１】発光スクリーン１１は管の内側で出力ポー
ト５の背後に配置された透過的な支持体１２上に形成さ
れた層により形成される。従って、管の入力窓４を通じ
て主スクリーン１５に投射されたＸ線像の変換された可
視像を出力ポートを通して見ることが出来る。
【００１２】このようなＸ線増倍管ではシンチレーター
７により吸収される３０−１００ＫＶのエネルギーをも
つ夫々の入射Ｘ線は一般に数千個の光子をつくりそれ故
数１００個の電子を減圧空間に放出するのであり、光電
陰極８の量子収量は一般に１０％から２０％となる。
【００１３】１０−３０ＫＶで加速される夫々の電子は
数百個の光子の発光スクリーンへの衝突を促進する。か
くして主スクリーン１５により吸収される夫々のＸ線光
子は発光スクリーン１１により放出される１００００個
に近い光子へと変換される。
【００１４】更に、この管の電子光学系は一般に出力像
を入力像のフォーマットより著しく小さい、一般に１／
１０〜１／５に等しいフォーマットに集束させるのであ
る。これは出力像について輝度で大きな利得を伴う。像
の縮小により主スクリーン上の１mmの分解能が発光スク
リーン上では約１／１０mmとなり、そして発光スクリー
ンのレベルで要求される分解能が主スクリーンで検出さ
れるものより著しく大きくなることを意味する。
【００１５】この光子利得と縮小により生じる輝度利得
は患者が受けることの出来る放射線量により、実時間で
動作する放射線透視系を構成する際、映画カメラまたは
テレビジョンカメラにより観察し記録するに充分な輝度
をもつ出力像をうることを可能にする。
【００１６】第２および第３世代のイメージ増倍管（入
力輻射線が可視光の形であり従ってシンチレーターを含
まない光増幅器）では電子利得を更に増加するためにマ
イクロチャンネルプレートを付加するという周知の方法
がある。しかしながら図１で示すようなＸ線増倍管では
光子利得は実用上充分と考えられ、そして、そのような
組立体はすでに提案されてはいるが、マイクロチャンネ
ルプレートを用いることによりそれを増加する必要は一
般にないとされている。
【００１７】しかしながら、電子光学系の代りにＸ線増
倍管にマイクロチャンネルプレートを用いれば、例えば
厚さ、すなわち入力窓と出力ポート間の距離、の大幅な
減少、全像フィールドについての均一な分解能（大型像
であっても）、通常の像またはテレビジョンスクリーン
のフォーマットにより適した方形または矩形のフォーマ
ットを得ることが著しく容易になる可能性、のような大
きな利点が得られるものと考えられる。
【００１８】電子光学系の代りにマイクロチャンネルプ
レートを用いるＸ線増倍管は二重近接焦点（dual proxi
mity focusing)を有するＸ線増倍管と呼ばれている。こ
のような管は特にI.C.P.ミラー他の文献“Channel Elec
tron Multiplier Plates inX-Ray Image Intensificati
on ”，Advances in Electronics and Electron Phy sic
s,Vol.33 、アカデミックプレス出版、１９７２に示さ
れている。この文献に示されるＸ線増倍管では主スクリ
ーンは平面である。これはマイクロチャンネルプレート
の入力面に平行にそしてそれから小さい距離をもって伸
張しており、発光スクリーンはこのプレートの出力面に
平行でそれから小さい距離をもって配置される。まず光
電陰極とこのプレートの入力との間、そして次にプレー
トの出力と発光スクリーンとの間の電子の散逸が分解能
を低下させないようにするために、一般に１mmより小さ
い距離を電極間において維持しなければならない。
【００１９】図２は上記文献に示されるものと同様のＸ
線増倍管を示す。
【００２０】図１の例におけるように、Ｘ線増倍管２０
は長手軸３に関して配置される管本体２を含む。本体２
の一端は入力窓４で、他端は出力ポート５で閉じてい
る。
【００２１】入射Ｘ線は管２０の入力窓４から入り、主
スクリーン２１に当る。図１の主スクリーン１５とは異
なりスクリーン２１は平面である。これは図１の支持
体、シンチレーターおよび光電陰極と同じであるシンチ
レーター支持体２２、シンチレーター２３および光電陰
極２４を有する。
【００２２】光電陰極２４からの電子（図示せず）は電
界によりマイクロチャンネルプレート２５の入力面２６
に向けられる。このため、第１および第２バイアス電位
Ｖ１，Ｖ２が光電陰極２４と入力面２６に夫々加えられ
る。第２電位Ｖ２は第１電位Ｖ１より大きい。
【００２３】このマイクロチャンネルプレート２５は隔
壁２８で分離された多数の小さい平行なチャンネルすな
わちマイクロチャンネル２７を固体のプレートの形にし
たものである。一つのマイクロチャンネル２７を通る夫
々の一次電子（光電陰極から放出されたもの）はそのマ
イクロチャンネルの壁でのカスケード状の２次電子放出
現象により増倍され、それ故、このプレートの出力にお
ける電子電流は入力側のそれの１０００倍より大きくな
りうる。マイクロチャンネルの直径ｄ１は１０−１００
μｍである。マイクロチャンネル２７は、プレートの面
に垂直に光電陰極２４で放出される電子が２次電子放出
を行わずにマイクロチャンネルから出られないように、
その垂線に対して傾斜している。マイクロチャンネル以
外のプレート２５の入力面２６の部分に入る電子の数を
減少させるために、それらマイクロチャンネルの入口に
拡大部分３０をつくりそして隔壁２８の厚さを減少させ
ている。マイクロチャンネルプレート２５の厚さＥは一
般に１mmと５mmの間である。このプレートの電子的利得
は、マイクロチャンネルプレート２５の入力面２６と第
３のバイアス電位Ｖ３となった出力面３１の間の電圧の
関数として、例えば１と５０００の間のような広い範囲
の値にわたり調整しうる。
【００２４】入力面２６と出力面３１は夫々金属化層Ｍ
１，Ｍ２（図２では太線で示す）で覆われており、それ
らを介して電位Ｖ２とＶ３が入力および出力面に夫々与
えられる。当然これら金属化層Ｍ１，Ｍ２はマイクロチ
ャンネル２７を阻止できない。これらの金属化層Ｍ１，
Ｍ２はマイクロチャンネル２７の端部、すなわちそれら
の入口と出口の壁に形成するのが普通である。一般に、
金属化層Ｍ１，Ｍ２は導電金属（例えばクロム、ニッケ
ル‐クロム、イコネル（Iconel）等のようなもの）の真
空蒸着法によりマイクロチャンネルプレートの入力およ
び出力面２６，３１に蒸着されるのであり、この蒸着は
蒸着されるべき金属を昇華させるためにしばしば電子銃
を用いてのジュール効果による。
【００２５】この技術は標準的なものである。金属のマ
イクロチャンネル２７への浸透を制限するために、蒸着
は斜めに行われる。
【００２６】更に、複数のマイクロチャンネルプレート
が蒸着中遊星輪系の上に支持される。この系は連続回転
によりそれらプレートの表面が傾斜を維持しつつすべて
の方向の金属流に露呈されうるようにするものである。
マイクロチャンネル２７への金属の侵入は各チャンネル
およびすべてのチャンネルについて均一となる。
【００２７】マイクロチャンネルプレートの出力におけ
る電子はプレートに面するようにそれに平行で且つ１〜
５mm程度の距離Ｄをおいて配置される発光スクリーン３
５上に電界により加速されて集束する。発光スクリーン
３５は主スクリーンにほぼ等しい寸法を有する。これは
局部的に入射電子電流に比例する量の光を出し、それ故
管の入力窓を介してシンチレーターに投射されるＸ線像
の可視の増倍された像を回復する。この発光スクリーン
３５は発光材料粒子で構成される厚さ数ミクロンの層で
あり、これは出力ポート５に形成してもよい。マイクロ
チャンネルプレート２５に指向する発光スクリーン３５
の面は例えばアルミニウムの非常に薄い層３６でコーテ
ィングされる。この金属化はスクリーンの電気的なバイ
アスを可能にし（第３電位Ｖ３より高い第４電位Ｖ４を
印加することにより）、そしてこのスクリーンにより反
射した光についての反射器として作用する。
【００２８】主スクリーン２１とマイクロチャンネルプ
レート２５は例えば管の本体２にシールされたラグ２９
により管の本体２に固定される。これらラグには更にバ
イアス電位Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３が与えられる。主スクリー
ン２１とプレート２５は互いに電気的に絶縁されている
と共に互いに数１０mm程度の比較的小さい距離Ｄ１だけ
離されて固定される（図は正確なものではない）。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】このようなＸ線イメー
ジ増倍管の構造は特に大画面のものについて製造が困難
である。完全に平面となった主スクリーンをつくり、そ
してそれを非常に小さい均一の距離を保ってマイクロチ
ャンネルプレートに平行に維持することは困難である。
しかしながらこれは電子の角度をもった散逸を制限し
（空間解像度を低下させる効果）そして全フィールド上
の像の効果的な解像度を得るために必要である。
【００３０】他の困難性は、シンチレーター２３とその
支持体２２が同じ膨脹係数を有していないことによるも
のである。これらは変形しやすく、光電陰極の変形を生
じさせそして光電陰極とマイクロチャンネルプレートの
間の距離を局部的に変化させる傾向のある薄い層で構成
されている。
【００３１】これらの困難性は、Ｘ線増倍管の寸法が大
きいときに大きくなるが、マイクロチャンネルプレート
を備えたＸ線増倍管（すなわち二重近接焦点を備えたＸ
線増倍管）について考えられる応用では直径が１５cmを
越える大きな有効表面積または矩形フォーマットではそ
れに等価な表面積が必要である。
【００３２】
【発明の概要】本発明の目的はイオン化輻射を光または
近可視輻射に変換するためのシンチレーターおよび電子
の増幅を行うためのマイクロチャンネルプレートを用い
るイメージ増倍管を提供することである。本発明はマイ
クロチャンネルプレートの使用に関連した前記の諸問題
を解決するものである。
【００３３】本発明は光電陰極をマイクロチャンネルプ
レートの入力面上に直接配置することを提案する。この
ように光電陰極とマイクロチャンネルプレート間の均一
の間隔の維持の問題およびこれら二つのエレメント間の
電気的絶縁の問題に対する答えが得られる。電源はマイ
クロチャンネルプレートの入力面については簡単とな
り、そして光電陰極は一つの電位としうる。
【００３４】この構成は更にシンチレーターとその支持
体の膨脹係数の差による光電陰極上の効果を解消しそし
てこの支持体そのものを除去することさえ可能となる。
この場合、シンチレーターは、予め光電陰極とともにコ
ーティングされているマイクロチャンネルプレート上に
蒸着される。これはシンチレーター用の特定の支持体を
つくる必要性をなくすものである。この支持体は入射Ｘ
線の側にあるためにＸ線の一部を吸収することになるか
らそれがないことによる利点は明らかである。シンチレ
ーターは支持体を必要としない程の剛性はないがマイク
ロチャンネルプレートが支持体として作用する。光電陰
極はシンチレーターに蒸着して次にそれをプレートに適
用してもよく、あるいは部分的にシンチレーターにそし
て部分的にプレートに蒸着してもよい。コーティングさ
れたシンチレーターがコーティングされたプレートに対
して適用される。
【００３５】本発明はシンチレーター、光電陰極、その
入力面が少くとも部分的に導電層でコーティングされた
マイクロチャンネルプレート、を含み、その光電陰極が
上記導電層と接触する少くとも一つの層として構成され
るイメージ増倍管を提供する。
【００３６】
【実施例】図３は例えばＸ線増倍管のような本発明によ
るイメージ増倍管４０を示す。Ｘ線増倍管４０は一端が
入力窓４によりそして他端が出力ポート５により閉じた
管本体２からなる真空チャンバを有する。このチャンバ
はシンチレーター４１、シンチレーター支持体４２、光
電陰極４３、マイクロチャンネルプレート４４、出力ポ
ート５により支持される発光スクリーン３５、を含み、
これらエレメントすべては図２のＸ線増倍管の支持体２
２、シンチレーター２３、光電陰極２４、プレート２５
および発光スクリーン３５の行う機能と同様の機能を有
する。
【００３７】本発明の一つの特徴によれば、光電陰極４
３はマイクロチャンネルプレート４４の入力面ＦＥ（入
力窓４とシンチレーター４１に面している）上に直接支
持される。詳細には、図３の例では光電陰極４３は入力
面ＦＥ上に形成された第１金属化層Ｍ１である。
【００３８】マイクロチャンネルプレート４４は通常の
ものであり、図２のプレート２５と同様である。第２金
属化層Ｍ２はプレート４４の出力面ＦＳ（発光スクリー
ンに面している）上に蒸着される。第２金属化層Ｍ２は
第１層Ｍ１と共にプレート４４内のマイクロチャンネル
２７の全長にわたり、すなわち夫々入力面ＦＥおよび出
力面ＦＳまでとなったこれらマイクロチャンネルの入力
と出力間に電界をつくる。この電界は層Ｍ１とＭ２に夫
々第２バイアス電位Ｖ２とＶ２より高い第３バイアス電
位Ｖ３を加えることで得られる。第２金属化層Ｍ２に加
えられる電位Ｖ２は従来のごとくにマイクロチャンネル
プレートの出力面ＦＳと発光スクリーン３５の間に電界
を限定するためにも用いられるものであり、このレベル
での動作については従来のものと同じである。
【００３９】マイクロチャンネル２７に電界をつくるた
めに、金属化層Ｍ１とＭ２は入力および出力面ＦＥとＦ
Ｓの上のみならずマイクロチャンネル２７の壁の幅ｈ１
である入力および出口部分にも蒸着される。このため、
層Ｍ１とＭ２の蒸着方法は前述のように傾斜蒸着技術を
用いる。
【００４０】第１金属化層Ｍ１が僅かにチャンネル２７
の入口部分に入っているため、光電陰極４３の支持体と
なる。光電陰極４３を形成する層は従って入力面ＦＥと
夫々のマイクロチャンネル２７の入口とにつくられてミ
クロ光電陰極４３ａを形成する。その結果、光電陰極４
３はマイクロチャンネル２７と同数のミクロ光電陰極４
３ａを含む。
【００４１】シンチレーター４１は光電陰極４３上に位
置し、プレート４４の入力面ＦＥ上に直接に寄りかか
る、すなわち、光電陰極４３と直接、接触する。
【００４２】シンチレーター４１は従来のように図３に
示すように支持体４２に固定され、そしてシンチレータ
ーとその支持体の組立体は例えば１個以上のスラストエ
レメント５６のスラスト力によりマイクロチャンネルプ
レート４４に固定される。これらスラストエレメント５
６は夫々にＸ線増倍管に適した製造モードの関数として
種々に構成出来る。
【００４３】本発明のこの実施例では圧力装置５６が入
力窓４の内部周辺部分５７に置かれ、この部分は入射Ｘ
線の吸収を出来るだけ少くしなければならないため中央
部分より大型である。図２の例ではこれらスラストエレ
メント５６はかたいスペーサ５８とばねワッシャ５９か
らなる。ワッシャ５９は支持体４２（その周辺領域）に
置かれ、スペーサ５８は入力窓４とワッシャ５９の間に
配置される。スペーサ５８の高さはＨ２であり、ワッシ
ャ５９によりプレート４４の入力面に対しシンチレータ
ー４１とその支持体４２を保持するに適している。これ
らのような数個のスラストエレメントをシンチレーター
４１の周辺に分散して用いることが出来る。
【００４４】シンチレーター／支持体組立体４１，４４
の固定の改善とそれらの間の膨脹係数の差による機械的
な変形の制限あるいは除去のために、この組立体４１，
４２がプレート４４に固定される前にそれを僅かに凹ん
だ形（入力窓から見て）にしてもよい。そのようにする
と、組立体４１，４２をプレート４４上に置くとき、ま
ずその中央部分が光電陰極４３を形成した入力面ＦＥと
接触する。次に、スラストエレメント５６による固定中
に組立体４１，４２の周辺に圧力を加えることによりこ
の組立体はその弾性により入力面ＦＥ上に均一に支持さ
れる。
【００４５】このようなシンチレーター４１とその支持
体４２の凹形状は内部的な機械的張力によるものであ
り、この張力自体は支持体４２にシンチレーター４１を
蒸着する前に与えられた凹形状による。ヨウ化セシウム
の膨脹係数は一般に支持体より大きく、このシンチレー
ターはこの支持体に蒸着される。その結果、シンチレー
ター４１により生じる張力ははじめの凹形状を緩和する
傾向をもつから、支持体３２は最終的に必要な凹性より
僅かに高い凹性をもつべきである。例えば厚さ０．５m
m、直径１５〜２５cmのアルミニウム合金からなる支持
体５について１mmに近い初期的な偏りを与えることが出
来る。
【００４６】しかしながら、プレートの入力面ＦＥにシ
ンチレーター４１を設けるこの構成ではシンチレーター
の支持体４２はなくてもよい。Ｘ線増倍管のシンチレー
ターをその製造後に除去しうる一時的な支持体上につく
ることが出来る。そのような技術はフランス特許第２５
３０３６７号明細書に示されている。この特許は後に分
離しうる一時的支持体上に針構造（この形式のシンチレ
ーターはＸ線増倍管に普通に用いられるものである）を
もった、ヨウ化セシウム以外のシンチレータースクリー
ンをつくる方法を示している。そのような場合、シンチ
レーター４１（支持体なし）は例えば上述のようなスラ
ストエレメント５６を用いてプレート４４の入力面ＦＥ
に固定出来る。しかしながら、支持体または基体のない
シンチレーター４１の場合には膨脹係数の差は問題では
なくなり、従ってシンチレーター４１を凹形にする（固
定前に）必要はない。
【００４７】光電陰極４３がマイクロチャンネルプレー
トの入力面ＦＥ上につくられる本発明では、１次スクリ
ーンの変形の問題、そして一般にはマイクロチャンネル
プレートに対する光電陰極の位置ぎめの問題はない。
【００４８】本発明は更に従来、すなわち図２のＸ線増
倍管の電源と比較してＸ線増倍管４０の電源が簡単にな
る。本発明のＸ線増倍管では第１金属化層Ｍ１と接触す
る光電陰極４３は入力面ＦＥと同一である第２バイアス
電位Ｖ２を受けそしてそれが放出する電子は夫々のマイ
クロチャンネル２７の電界に直ちに影響される。
【００４９】図２のＸ線増倍管と比較してこの条件下で
は本発明のＸ線増倍管の動作に必要な電位は次のものに
限られる：−入力面ＦＥと光電陰極４３に同時に加えら
れる第２バイアイ電位Ｖ２。
【００５０】−出力面ＦＳに加えられる第３バイアス電
位（Ｖ２より大）。
【００５１】−発光スクリーン３５に加えられる第４バ
イアス電位Ｖ４（Ｖ３より大）。
【００５２】図２のＸ線増倍管と比較して第１バイアス
電位Ｖ１が不要である。第１電位Ｖ１は従来光電陰極と
マイクロチャンネルプレートの入力面との間に電界をつ
くるために用いられる。
【００５３】更に、本発明のＸ線増倍管ではこれはバイ
アス電位の数を減少させるばかりでなく、この管に加え
られる電位差を著しく低下させる。
【００５４】図４は図３のボックス５０内のエレメント
の拡大図であって本発明のＸ線増倍管を明確に示すもの
である。図４はシンチレーター４１とその支持体４２、
マイクロチャンネルプレート４４、プレート４４とシン
チレーター４１の間に配置された光電陰極４３、プレー
ト４４に対しシンチレーター４１とは反対の側に配置さ
れた発光スクリーン３５、の部分図である。
【００５５】シンチレーター４１は例えば従来の方法に
より支持体４２の上に蒸着により成長した、針４１ａに
より形成されるヨウ化セシウムの均一な層でつくられ
る。しかしながら、前述のように、支持体４２は機械的
な役割をもたない。それ故、シンチレーターが一時的支
持体上に形成されるのであればそれを除去してもよい。
シンチレーター４１の厚さは一般に０．５mmである。
【００５６】シンチレーター４１は光電陰極４３と接触
配置され、陰極４３自体はマイクロチャンネルプレート
４４の入力面上につくられる。
【００５７】マイクロチャンネルプレート４４は隔壁２
８で分離された平行なマイクロチャンネル２７を含む。
マイクロチャンネル２７はプレートの面に対する垂線に
対しすなわち管の軸３に対し僅かに傾斜している。入力
面ＦＥは第１金属化層Ｍ１を含み、それに第２バイアス
電位Ｖ２が加えられる。出力面ＦＳは第２金属化層Ｍ２
を含み、それに第３バイアス電位Ｖ３が加えられる。２
mm程度の厚さＥを有するプレート４４および約５０ミク
ロンの直径ｄ１を有するマイクロチャンネル２７がこの
発明に適している。
【００５８】発光スクリーン３５はプレート４４の出力
面ＦＳから１mm程度の距離Ｄのところに配置される。発
光スクリーン３５は第３バイアス電位Ｖ３を受け、それ
によりプレートの出力面ＦＳに対し数千ボルトの正電位
となる。
【００５９】光電陰極４３を形成する層は入力面ＦＥ、
すなわち、第１金属化層Ｍ１、特にミクロ光電陰極４３
ａを構成するためのマイクロチャンネルの入口に真空蒸
着される。金属化層Ｍ１，Ｍ２と同様に、これは前述の
ように傾斜蒸着で行うことが出来る（マイクロチャンネ
ルプレート４４は例えば回転支持体上に置かれる）。こ
の技術はマイクロチャンネルの直径ｄ１の約２倍に対応
する深さｄ２までマイクロチャンネル２７内にミクロ光
電陰極４３ａを蒸着するために使用出来るのであり、マ
イクロチャンネルの直径を５０ミクロンとすれば約１０
０ミクロンとなる。光電陰極４３は第１金属化層Ｍ１を
覆いそして更にマイクロチャンネル２７の内部へと伸び
る。
【００６０】Ｘ線光子がシンチレーター４１により吸収
されると、シンチレーター４１は数千個の可視光子を放
出する。シンチレーターの針４１ａによりチャンネル化
されるこの光は、光電陰極４３（その有効部分はミクロ
光電陰極４３ａで構成されうる）を励起する可能性の高
いマイクロチャンネル２７の入口（図４では光子Ｐｈ１
で示してある）に向けて送られる。従って、光電陰極に
より放出される電子は電界によりマイクロチャンネル２
７の内部に吸収され、そこでマイクロチャンネルプレー
トで生じる周知のプロセスに従ってカスケード形の２次
電子放出により増倍されてマイクロチャンネルの壁に当
る。マイクロチャンネル２７の出口においてそれら電子
は発光スクリーン３５へと加速され、そこで陰極ルミネ
センスにより、シンチレーター４１により吸収されるＸ
線像に一致した可視像を回復する。
【００６１】シンチレーター４１内で放出される可視光
子はプレート４４に向い（光子Ｐｈ１で示すように）、
あるいはその反対方向、すなわち支持体４２の方向にシ
ンチレーター４１内でチャンネル化される。支持体４２
が反射性であればそれら光子はプレート４４へと反射さ
れコントラストの低下に対する感度が改善される。支持
体４２が吸収性であればあるいは支持体がなければ、Ｘ
線増倍管の感度はその改善された分解能およびコントラ
ストに対し低下する。支持体の選択は目的とする応用に
より行われる。
【００６２】プレート４４に向けてシンチレーター４１
内で放出される可視光子の一部は失われる。失われた光
子（図示せず）は部分的には隔壁２８に向うものおよび
マイクロチャンネル２７に入らないものである。他の失
われる可視光子はマイクロチャンネル２７の軸に向けて
放出されるものおよびその後光電陰極４３あるいは詳細
にはミクロ光電陰極４３ａに当らないものである。
【００６３】いずれの場合でも失われる光子の率はマイ
クロチャンネル２７の入力を広げることで低下する。こ
のことについては図５により説明する。
【００６４】いずれにしても有効な光子の部分は放出さ
れる光子の２０％を越える。これはマイクロチャンネル
プレート４４により与えられる電子利得を与えるに充分
なものである。シンチレーター４１に吸収される各Ｘ線
光子について光電陰極４３から出る電子の数は数１０個
より大きいままであり、これは検出される像に対し無視
しうるノイズのみを与えるものである。
【００６５】図５はマイクロチャンネルに与えられる拡
大された形およびミクロ光電陰極４３ａのその結果によ
る形を示すために図４のボックス６０に含まれる２個の
マイクロチャンネル２７の入口を示している。
【００６６】マイクロチャンネル２７の入口（入力面Ｆ
Ｅの近辺）の拡大は例えば第１金属化層Ｍ１の形成前に
行われる適当な選択的化学腐食または化学エッチング方
法による、それ自体周知の方法で行うことが出来る。
【００６７】この化学エッチングの効果はマイクロチャ
ンネルの壁（入力面の近辺）から材料を除去しそしてこ
のレベルで隔壁２８の厚さＥ３を減少させることであ
り、その結果、拡大が行われる。第１金属化層Ｍ１およ
び光電陰極４３を形成する層が前述のように次に蒸着さ
れる。かくして、その表面に蒸着された光電陰極の表面
積はマイクロチャンネルの入口に形成されるミクロ光電
陰極４３ａにより減少し、従って、光電陰極４３の有効
部分が増大する。
【００６８】マイクロチャンネル２７の入口の拡大を行
うためには気相蒸着により得られる減少した厚さＥ３を
有する付加蒸着層２０により、隔壁２８の端部（図５の
点線）を伸ばしてもよい。この付加的な蒸着物２９はプ
レート４４に近い膨脹係数をもつ材料であるとよい。プ
レートがガラスであればその材料は例えばシリカでよ
い。次にこの付加的蒸着物を第１金属化層Ｍ１そして次
に光電陰極４３でカバーする。
【００６９】本発明の画像増倍管の説明を一つの画像増
倍管について行ったが本発明は入力輻射を可視または近
可視輻射に変換するためにシンチレータースクリーンを
用いるすべての画像増倍管に適用しうる。
【００７０】本発明による増倍管の製造はすべて周知の
技術を用いて行うことが出来る。
【００７１】しかしながら、一例として本発明の管は真
空下での転移方法によりつくるべきである。光電陰極４
３は基板上（本発明の場合にはマイクロチャンネルプレ
ート上）に真空蒸着されるべきであり、従って必要な清
浄なスペースを設けるべきである。
【００７２】本発明の管は次の３個の副組立体の形の真
空転移フレーム（図示せず）に導入される： −第１副組立体。これは管の本体、マイクロチャンネル
プレート、発光スクリーン、および出力ポート（発光ス
クリーンは例えばこのポートの内面に直接蒸着され
る）、を含み、これらすべてが一つの方向で固定され
る； −第２副組立体。これは支持体（または一時的支持体）
上のシンチレーターにより構成される； −第３副組立体。これは例えば管本体上で閉じることの
出来るフランジ（図示せず）を備えた入力窓で構成され
る。
【００７３】このフレーム内部で真空下で種々の部分が
通常ガス抜きされ、次に光電陰極が例えば側に配置され
たアンチモンおよびアルカリ金属（Ｋ，Ｃｓ）源を用い
た傾斜蒸着によりプレートの入口に蒸着される。
【００７４】光電陰極がつくられると、真空下で動作す
る処理アーム系がマイクロチャンネルをプレート上に蒸
着して固定させる。次に、管の本体に気密的に入力窓を
置きシールすることが出来る。
【００７５】この管は次に大気圧とされ使用しうる状態
となる。
【００７６】図６は、光電陰極４３をプレート４４の入
力面ＦＥ上に蒸着された層とプレート４４に向うシンチ
レーター４１の面上に蒸着される第２層４３ｓで構成す
る実施例を示す。他は図３と同様である。
【００７７】シンチレーター４１は入力面ＦＥに与えら
れるから、第２層４３ｓは第１発光層４３と接触し、そ
してこの層４３と同じ電位でバイアスされる。
【００７８】かくして、本発明においては陰極はシンチ
レーター４１に蒸着された１つの層４３ｓで構成するこ
とが出来る。この場合、層４３ｓは第１金属化層Ｍ１と
直接に接触することになる。
【００７９】第２発光層４３ｓは製造は複雑になるが電
子収量を改善するために使用出来る。しかしながら、こ
の複雑さに伴う困難性は完全に克服しうる。
【００８０】シンチレーター４１がマイクロチャンネル
プレートの入力面ＦＥに付着される前であって上述の位
置に固定される前にマイクロチャンネルプレートの入力
面上に光電陰極４３をつくるには管の種々の部分（出力
スクリーンおよびプレートと組合される管の本体、主ス
クリーンまたはシンチレーター、入力窓）の真空中での
取扱いを可能にする、複雑（ではあるが周知）な装置が
必要である。この装置では光電陰極をつくる材料（アン
チモンおよびアルカリ金属）の蒸着源が必要であり、そ
してプレートの入力面上の光電陰極の均一な蒸着を可能
にする複数の源の相対的な動き（プラネットホイール）
の可能性が必要である。
【００８１】この比較的複雑なシステムでは光電陰極４
３の形成中、光電陰極がプレートの入力面およびシンチ
レーター４１の選ばれた面に同時につくられるように蒸
着源に対しシンチレーター４１をプレート４４のそれと
対称な位置に配置することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子光学系を有する従来のＸ線増倍管を示す図
である。
【図２】マイクロチャンネルプレート形の従来のＸ線増
倍管の断面図である。
【図３】本発明の、マイクロチャンネルプレート形のＸ
線増倍管の構造の断面図である。
【図４】図３のマイクロチャンネルプレートの一部の拡
大図である。
【図５】図３、４のマイクロチャンネルの入口を示す図
である。
【図６】図３と同様であってシンチレーター上につくら
れる光電陰極を示す図である。
【符号の説明】
２ 管本体 ４ 入力窓 ５ 出力ポート ３５ 発光スクリーン ４０ Ｘ線増倍管 ４１ シンチレーター ４２ シンチレーター支持体 ４３ 光電陰極 ４３ａ ミクロ光電陰極 ４４ マイクロチャンネルプレート ５６ スラストエレメント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−267466（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−215238（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−91059（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 31/50 H01J 29/45

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】シンチレータースクリーンと、光電陰極
    と、複数のマイクロチャンネルを有する電子増幅プレー
    トと、を含み、前記電子増幅プレートは前記シンチレー
    タースクリーンに向って配向されるその入力面が金属化
    層により少くとも部分的に覆われ、前記光電陰極は前記
    金属化層と接触した少くとも１個の光電子放出層を備え
    ていることを特徴とするイメージ増倍管。
  2. 【請求項２】前記光電陰極の光電子放出層は前記プレー
    トの入力面上に形成されることを特徴とする請求項１記
    載のイメージ増倍管。
  3. 【請求項３】前記光電子放出層は前記マイクロチャンネ
    ルの壁の少くとも一部において、それらマイクロチャン
    ネルへの入口を貫通することを特徴とする請求項２記載
    のイメージ増倍管。
  4. 【請求項４】前記シンチレータースクリーンは前記プレ
    ートの入力面上に配置されることを特徴とする請求項１
    乃至３のいずれかに記載のイメージ増倍管。
  5. 【請求項５】前記シンチレータースクリーンは前記プレ
    ートの入力面上にあり、そして前記光電陰極は更に上記
    シンチレータースクリーン上に配置された少くとも１個
    の光電子放出層を含むことを特徴とする請求項２記載の
    イメージ増倍管。
  6. 【請求項６】前記シンチレータースクリーンは前記プレ
    ートの入力面上にあり、前記金属化層と接触する前記光
    電子放出層は上記シンチレータースクリーン上に形成さ
    れることを特徴とする請求項１記載のイメージ増倍管。
  7. 【請求項７】前記マイクロチャンネルへの入口は拡大さ
    れた形を有することを特徴とする請求項１乃至６のいず
    れかに記載のイメージ増倍管。
  8. 【請求項８】前記入力面上に、付加的蒸着により、前記
    マイクロチャンネル間に隔壁が設けられ、その厚さは前
    記マイクロチャンネルへの入口において拡大した形が得
    られるように変化することを特徴とする請求項７記載の
    イメージ増倍管。
  9. 【請求項９】前記シンチレータースクリーンは前記プレ
    ート上にあり、このプレートが前記シンチレータースク
    リーンの単独の支持体を構成することを特徴とする請求
    項１乃至８のいずれかに記載のイメージ増倍管。
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