JP6495100B2 - イメージ管 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、イメージ管に関する。

Ｘ線、γ線、中性子線などの放射線による画像情報を光学像に変換するイメージ管がある。
イメージ管は、いわゆるイメージインテンシファイア（Image Intensifier）として、医療用診断装置や工業用非破壊検査装置などに広く用いられている。
イメージ管には、外囲器、入力部、電極、陽極、絶縁部および出力部などが設けられている。
この様なイメージ管においては、電極は、外囲器に溶接された支持部に取り付けられている。
ここで、筒状を呈する外囲器の内壁に精度良く支持部を溶接するのは困難である。
そのため、外囲器を複数の部分に分割し、外囲器の複数の部分の間に支持部の一方の端部側を挟み込み、外囲器の複数の部分と支持部とを溶接する技術が提案されている。
ところが、溶接をした際に支持部が変形してしまい、支持部に電極を取り付ける際に電極の位置を所定の位置に合わせるのが困難となる場合がある。
電極の位置が所定の位置にないと、出力される光学像の品質が劣化するおそれがある。 この場合、支持部の変形を抑制するために、単に支持部の厚みを厚くすると、支持部を外囲器の複数の部分の間に挟んだ状態で溶接するのが困難となる。
また、支持部を外囲器の複数の部分の間に挟んだ状態で接着すれば、支持部の変形を抑制することができる。
しかしながら、接着による接合では、外囲器の内部が気密となるようにすることが困難となる。
そこで、支持部を外囲器の複数の部分の間に溶接する場合であっても、電極の位置合わせを容易とすることができる技術の開発が望まれていた。

特開平４−７９１３６号公報 特開昭５３−１２１４５５号公報

本発明が解決しようとする課題は、支持部を外囲器の複数の部分の間に溶接する場合であっても、電極の位置合わせを容易とすることができるイメージ管を提供することである。

実施形態に係るイメージ管は、筒状を呈し、互いに溶接された複数の部分を有する外囲器と、前記外囲器の一方の端部側に設けられ、入射した放射線を蛍光に変換する入射側蛍光膜と、前記蛍光を電子線に変換する光電変換膜と、を有する入力部と、前記外囲器の前記入力部が設けられる側とは反対側に設けられ、前記電子線を蛍光に変換する出射側蛍光膜を有する出力部と、前記外囲器の内部に設けられた電極と、外周縁側が前記複数の部分の間に挟まれた環状の基部と、前記基部と平行に設けられ、絶縁部材を介して前記電極を取り付ける環状の取付部と、一端が前記基部の内周縁側に接続され、他端が前記取付部に接続された筒状の接続部と、を一体に有する支持部と、を備えている。

本実施の形態に係るイメージ管１を例示するための模式断面図である。 本実施の形態に係る集束電極４２の取り付けを例示するための模式断面図である。 （ａ）は、比較例に係る集束電極４２の取り付けを例示するための模式図である。（ｂ）は、フランジ部２ａ１の外周端面、フランジ部２ｂ１の外周端面、および支持部１４３の外周端面を溶接した際の様子を例示するための模式断面図である。 比較例に係る支持部２４３を例示するための模式断面図である。 支持部４３の作用効果を説明するための模式断面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、以下においては、一例として、放射線の中の代表的なものとしてＸ線に係る場合を例にとり説明をする。
したがって、以下の実施形態の「Ｘ線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。

図１は、本実施の形態に係るイメージ管１を例示するための模式断面図である。
図２は、本実施の形態に係る集束電極４２の取り付けを例示するための模式断面図である。
なお、図２は、図１におけるＡ部の模式拡大図である。
図１に示すように、イメージ管１には、外囲器２、入射窓２１、入力部３、電極４、陽極５、出力部６、および絶縁部７が設けられている。
なお、図１中のＬはＸ線を、Ｍは電子線を、Ｎは可視光像を、Ｔは被写体をそれぞれ表している。

外囲器２は、筒状を呈し、内部の雰囲気を大気圧よりも減圧された状態に維持する。この場合、外囲器２の内部は、高真空（例えば、１０^−４Ｐａ程度以下）とされる。
外囲器２の一方の端部側は、入射窓２１により塞がれている。
外囲器２の他方の端部側は、出力部６および絶縁部７により塞がれている。

外囲器２は、第１部分２ａ、および第２部分２ｂを有する。
第１部分２ａ、および第２部分２ｂは、管軸１ａ方向に沿って並べて設けられている。 第１部分２ａ、および第２部分２ｂの材料は、例えば、金属とすることができる。

第１部分２ａは、筒状を呈している。第１部分２ａの第２部分２ｂ側の端部の断面積は、第１部分２ａの第２部分２ｂ側とは反対側の端部の断面積よりも小さくなっている。第１部分２ａは、例えば、漏斗状を呈するものとすることができる。
第１部分２ａの第２部分２ｂ側とは反対側の端部には、入射窓２１の周縁部が気密となるように取り付けられている。
第１部分２ａの第２部分２ｂ側の端部には、フランジ部２ａ１が設けられている。
フランジ部２ａ１は、管軸１ａに直交する方向において、第１部分２ａの外方に向けて突出している。平面視におけるフランジ部２ａ１の形状は、円環状とすることができる。
なお、本願明細書において平面視とは、管軸１ａ方向から見た場合をいう。

第２部分２ｂは、筒状を呈している。第２部分２ｂは、例えば、円筒状を呈するものとすることができる。第２部分２ｂの第１部分２ａ側の端部にはフランジ部２ｂ１が設けられている。第２部分２ｂの第１部分２ａ側とは反対側の端部は、ガラスからなる絶縁部７に融着されている。
フランジ部２ｂ１は、管軸１ａに直交する方向において、第２部分２ｂの外方に向けて突出している。平面視におけるフランジ部２ｂ１の形状は、円環状とすることができる。フランジ部２ｂ１の大きさは、フランジ部２ａ１の大きさと同じとすることができる。
第２部分２ｂのフランジ部２ｂ１は、第１部分２ａのフランジ部２ａ１と対峙している。 第１部分２ａと第２部分２ｂは、互いに溶接されている。
この場合、フランジ部２ａ１の外周端面と、フランジ部２ｂ１の外周端面と、基部４３ａの外周端面とが溶接されている（図２を参照）。

入力部３は、外囲器２の一方の端部側に設けられている。
入力部３は、外囲器２の内部であって、入射窓２１と対峙させて設けられている。
入力部３は、入射窓２１側に設けられた入射基板と、入射基板の入射窓２１側とは反対側に設けられた入射側蛍光膜と、入射側蛍光膜の入射基板側とは反対側に設けられた光電変換膜とを有する。
入射基板の入射窓２１側の面は、入射面となっている。入射基板には、放射線であるＸ線Ｌが入射する。また、入射基板は、陰極として機能する。入射基板は、例えば、アルミニウムなどから形成することができる。入射基板の厚み寸法は、例えば、１ｍｍ程度とすることができる。

入射側蛍光膜は、入射基板を介して入射したＸ線Ｌを蛍光（可視光）に変換する。
入射側蛍光膜は、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を含むものとすることができる。 光電変換膜は、外囲器２の内部に面している。
光電変換膜には、入射側蛍光膜により変換された蛍光が入射する。
光電変換膜は、入射した蛍光を電子線Ｍに変換する。

電極４は、外囲器２の内部であって、入力部３と陽極５の間に複数設けられている。
電極４は、管軸１ａ方向に沿って並べて設けられた電極４０、集束電極４１、および集束電極４２を有する。
集束電極４１と集束電極４２は、入力部３から放射された電子線Ｍを集束させる。
集束電極４１は、入力部３から放射された電子線Ｍの焦点位置を制御する。集束電極４１は、例えば、フォーカス用の集束電極とすることができる。

集束電極４２は、複数の電極のうち最も出力部６側に位置する。
集束電極４２は、入力部３から放射された電子線Ｍの出力部６における照射領域を制御する。集束電極４２は、例えば、視野可変用の集束電極とすることができる。
図１に例示をしたイメージ管１の場合には、１つの電極４０と、１つの集束電極４１と、１つの集束電極４２とが設けられているが、電極の数は適宜変更することができる。

集束電極４２は、外囲器２に溶接された支持部４３に取り付けられている。
図２に示すように、支持部４３は、基部４３ａ、接続部４３ｂ、および取付部４３ｃを有する。
基部４３ａは、環状の板状体とすることができる。
平面視における基部４３ａの形状は、例えば、円環状とすることができる。

基部４３ａの外周縁側は、第１部分２ａのフランジ部２ａ１と第２部分２ｂのフランジ部２ｂ１との間に挟まれている。
フランジ部２ａ１の外周端面と、フランジ部２ｂ１の外周端面と、基部４３ａの外周端面とが溶接されている。図２中の符号Ｗは、溶接された部分を表している。
接続部４３ｂは、筒状体とすることができる。
接続部４３ｂは、例えば、円筒状を呈したものとすることができる。
接続部４３ｂの一方の端部は、基部４３ａの内周縁に接続されている。接続部４３ｂの他方の端部は、取付部４３ｃの外周縁に接続されている。

取付部４３ｃは、例えば、環状の板状体とすることができる。
平面視における取付部４３ｃの形状は、例えば、円環状とすることができる。
取付部４３ｃは、基部４３ａと平行となるように設けることができる。
取付部４３ｃには、絶縁部材４４を介して集束電極４２が取り付けられる。
例えば、ねじなどの締結部材１０２を用いて取付部４３ｃに絶縁部材４４を取り付け、締結部材１０２を用いて絶縁部材４４に集束電極４２を取り付けることができる。

基部４３ａ、接続部４３ｂ、および取付部４３ｃの材料は、例えば、金属とすることができる。
基部４３ａ、接続部４３ｂ、および取付部４３ｃは、例えば、塑性加工により一体に形成することもできるし、溶接などにより一体化することもできる。

絶縁部材４４は、柱状体とすることができる。
絶縁部材４４は、取付部４３ｃと集束電極４２との間に複数設けられている。
絶縁部材４４は、集束電極４２と取付部４３ｃ（外囲器２）との間を絶縁する。
絶縁部材４４の材料は、絶縁性材料とすることができる。絶縁部材４４の材料は、例えば、セラミックスなどとすることができる。
絶縁部材４４は、締結部材１０２により取付部４３ｃに取り付けられる。
なお、絶縁部材４４は、筒状体とすることもできる。絶縁部材４４は、例えば、円筒状を呈するものとすることもできる。

電極４０、および集束電極４１は、集束電極４２と同様にして取り付けることができる。
例えば、外囲器２をさらに分割し、図示しない支持部および絶縁部材を用いて、電極４０、および集束電極４１を外囲器２の内部に取り付けることができる。
また、図示しない絶縁部材を取付部４３ｃと電極４０との間に設けて、電極４０を取付部４３ｃに取り付けることもできる。図示しない絶縁部材を取付部４３ｃと集束電極４１との間に設けて、集束電極４１を取付部４３ｃに取り付けることもできる。

図１に示すように、陽極５は、外囲器２の内部であって、集束電極４２と出力部６の間に設けられている。
陽極５は、集束電極４１、４２により集束させた電子線Ｍを加速させる。

出力部６は、外囲器２の入力部３が設けられる側とは反対側に設けられている。
出力部６は、絶縁部７の外囲器２側とは反対側の端部を塞ぐように設けられている。
出力部６は、陽極５により加速させた電子線Ｍを蛍光（可視光）に変換し、可視光像Ｎとして出射する。

出力部６は、フェースプレート６ａ、接続板６ｂ、出射側蛍光膜６ｃ、およびメタルバック膜６ｄを有する。
フェースプレート６ａは、板状を呈し、ガラスなどの光透過性を有する材料から形成することができる。
接続板６ｂの平面視における形状は環状を呈している。接続板６ｂの内周縁側は、ガラスからなるフェースプレート６ａに融着されている。
接続板６ｂの外周縁側は、ガラスからなる絶縁部７に融着されている。
また、接続板６ｂには、陽極５を電気的に接続することができる。

出射側蛍光膜６ｃは、フェースプレート６ａの入射窓２１側の面に設けられている。
出射側蛍光膜６ｃは、メタルバック膜６ｄを介して入射した電子線Ｍを蛍光（可視光）に変換し、可視光像Ｎとして出射する。
出射側蛍光膜６ｃは、例えば、アルミニウム、銅を賦活物質とするＺｎＳ：Ａｌ、Ｃｕからなる緑色蛍光体などを含むものとすることができる。

メタルバック膜６ｄは、出射側蛍光膜６ｃを覆っている。
メタルバック膜６ｄは、出射側蛍光膜６ｃに残る余剰な電子を接続板６ｂを介して放出する。すなわち、メタルバック膜６ｄは、出射側蛍光膜６ｃにおける帯電を防止する。
メタルバック膜６ｄは、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などから形成することができる。メタルバック膜６ｄの厚みは、例えば、２００ｎｍ〜３５０ｎｍ程度とすることができる。

絶縁部７は、外囲器２と出力部６との間を絶縁する。すなわち、絶縁部７は、集束電極４２と陽極５との間を絶縁している。
絶縁部７は、絶縁性を有し、例えば、ガラスなどから形成することができる。
絶縁部７の外囲器２側の端部の断面積は、絶縁部７の出力部６側の端部の断面積よりも大きくなっている。絶縁部７は、例えば、段付きの筒状体とすることができる。

イメージ管１の外部には、電源１０１を設けることができる。
電源１０１は、例えば、イメージ管１から離隔した位置に設けることができる。この場合、電源１０１は、配線などを介して、電極４、陽極５、メタルバック膜６ｄ、および、陰極である入力部３の入射基板と電気的に接続される。

電源１０１は、電極４、陽極５、およびメタルバック膜６ｄに電圧を印加する。
なお、集束電極４１および集束電極４２に印加される電圧は、集束電圧となる。
この場合、集束電極４１および集束電極４２には数百Ｖ〜数千Ｖ程度の電圧が印加される。

また、陽極５に印加される電圧は、陽極電圧となる。
この場合、陽極５には、２５ｋＶ〜３０ｋＶ程度の電圧が印加される。
メタルバック膜６ｄには、２５ｋＶ〜３０ｋＶ程度の電圧が印加される。
入力部３の入射基板は、アースであるグランドに接続されている。

Ｘ線発生装置１００は、Ｘ線Ｌを発生させ、発生させたＸ線Ｌをイメージ管１の入射窓２１に向けて放射する。
Ｘ線発生装置１００は、例えば、Ｘ線Ｌを発生させる回転陽極Ｘ線管と、回転陽極Ｘ線管に高電圧を印加する電源を備えたものとすることができる。
回転陽極Ｘ線管は、印加された高電圧により加速させた電子をターゲットに衝突させることでＸ線Ｌを発生させる。

次に、集束電極４２、電極４０、および集束電極４１の取り付けに関してさらに説明する。
図３（ａ）は、比較例に係る集束電極４２の取り付けを例示するための模式図である。 図３（ａ）に示すように、集束電極４２は、支持部１４３および絶縁部材４４により外囲器２の内部に取り付けられている。
支持部１４３は、板状体である。
また、平面視における支持部１４３の形状は、円環状である。

支持部１４３の外周端側は、第１部分２ａのフランジ部２ａ１と、第２部分２ｂのフランジ部２ｂ１との間に挟まれている。
フランジ部２ａ１の外周端面と、フランジ部２ｂ１の外周端面と、支持部１４３の外周端面とは溶接されている。図３（ａ）中の符号Ｗは、溶接された部分を表している。

図３（ｂ）は、フランジ部２ａ１の外周端面、フランジ部２ｂ１の外周端面、および支持部１４３の外周端面を溶接した際の様子を例示するための模式断面図である。
フランジ部２ａ１の外周端面、フランジ部２ｂ１の外周端面、および支持部１４３の外周端面を溶接した際に、熱によりフランジ部２ａ１およびフランジ部２ｂ１が変形する場合がある。

この場合、図３（ｂ）に示すように、フランジ部２ａ１およびフランジ部２ｂ１が、フランジ部２ａ１の内周端と、フランジ部２ｂ１の内周端とが離れる方向に変形すると、支持部１４３の外周縁側の全域を支持部１４３の内周縁側に向けて押す力Ｆ１が発生する。また、支持部１４３には、反力Ｆ２が発生する。
そのため、支持部１４３は、支持部１４３の外周端面と、支持部１４３の内周端面とを近接させる方向に変形する。
この場合、図３（ｂ）に示すように、支持部１４３は、表面が波打つように変形する。

図３（ａ）に示すように、支持部１４３の表面には、絶縁部材４４を介して集束電極４２が取り付けられる。そのため、支持部１４３の表面が波打つように変形すると、集束電極４２の位置を所定の位置に合わせるのが困難となる。
この場合、支持部１４３の変形を抑制するために、単に支持部１４３の厚みを厚くすると、支持部１４３をフランジ部２ａ１とフランジ部２ｂ１の間に挟んだ状態で溶接するのが困難となる。
また、支持部１４３をフランジ部２ａ１とフランジ部２ｂ１の間に挟んだ状態で接着すれば、支持部１４３の変形を抑制することができる。しかしながら、接着による接合では、外囲器２の内部が気密となるようにすることが困難となる。

図４は、比較例に係る支持部２４３を例示するための模式断面図である。
図４に示すように、支持部２４３は、基部２４３ａと取付部２４３ｂを有する。
基部２４３ａは、板状体である。
また、平面視における基部２４３ａの形状は、円環状である。
取付部２４３ｂは、円筒状を呈し、基部２４３ａの内周縁に接続されている。取付部２４３ｂには、絶縁部材を介して図示しない電極が取り付けられる。

フランジ部２ａ１の外周端面、フランジ部２ｂ１の外周端面、および基部２４３ａの外周端面を溶接した際には、基部２４３ａは、表面が波打つように変形する。
この場合、取付部２４３ｂには、前述した力Ｆ１や反力Ｆ２が発生しないので、取付部２４３ｂが波打つように変形することはない。

ところが、基部２４３ａが変形すると、取付部２４３ｂが傾くことになる。取付部２４３ｂが傾くと、取付部２４３ｂに取り付けられた集束電極４２も傾くことになる。
そのため、集束電極４２の位置を所定の位置に合わせるのが困難となる。
また、取付部２４３ｂは円筒状を呈しているので、絶縁部材を介した電極の取り付けが困難となる。

次に、本実施の形態に係る支持部４３の作用効果について説明する。
図５は、支持部４３の作用効果を説明するための模式断面図である。
図５に示すように、フランジ部２ａ１の外周端面、フランジ部２ｂ１の外周端面、および基部４３ａの外周端面を溶接した際には、基部４３ａは、表面が波打つように変形する。
接続部４３ｂには、前述した力Ｆ１や反力Ｆ２が発生しないので、接続部４３ｂが波打つように変形することはない。
また、取付部４３ｃにも前述した力Ｆ１や反力Ｆ２が発生しないので、取付部４３ｃが波打つように変形することはない。
そのため、絶縁部材４４の取り付け面である取付部４３ｃの表面は、平坦面のままとなる。

ただし、前述した取付部２４３ｂと同様に、基部４３ａが変形すると、接続部４３ｂが傾く。
接続部４３ｂが傾くと、管軸１ａに直交する方向における取付部４３ｃの位置が移動することになる。
しかしながら、接続部４３ｂの長さはある程度短くすることができるので、接続部４３ｂの取付部４３ｃ側の移動量、すなわち、取付部４３ｃの移動量を少なくすることができる。
また、取付部４３ｃがほぼ平行に移動するようにすることができる。

前述したように、絶縁部材４４は、ねじなどの締結部材１０２を用いて取付部４３ｃに取り付けられる。
そのため、例えば、ねじ穴を長孔などとしておけば、絶縁部材４４の取り付け位置を容易に調整することができる。
また、溶接時に基部４３ａが変形したとしても、絶縁部材４４の取り付け面である取付部４３ｃの表面は、平坦面のままとすることができる。
取付部４３ｃの移動量も少なくすることができ、取付部４３ｃがほぼ平行に移動するようにすることができる。
そのため、支持部４３を外囲器２の複数の部分の間に溶接する場合であっても、電極４の位置合わせを容易とすることができる。

なお、図２に例示をした支持部４３は、基部４３ａおよび取付部４３ｃと直交する接続部４３ｂを有しているが、支持部４３の形態はこれに限定されるわけではない。
基部４３ａと取付部４３ｃが平行であれば、接続部４３ｂの形態は適宜変更することができる。
例えば、接続部４３ｂが漏斗状を呈し、接続部４３ｂが基部４３ａおよび取付部４３ｃと直交していなくてもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ イメージ管、２ 外囲器、２ａ 第１部分、２ａ１ フランジ部、２ｂ１ フランジ部、２ｂ 第２部分、３ 入力部、４ 電極、５ 陽極、６ 出力部、７ 絶縁部、２１ 入射窓、４０ 電極、４１ 集束電極、４２ 集束電極、４３ 支持部、４３ａ 基部、４３ｂ 接続部、４３ｃ 取付部、４４ 絶縁部材、１０１ 電源、１０２ 締結部材、Ｌ Ｘ線、Ｍ 電子線、Ｎ 可視光像、Ｔ 被写体

Claims (3)

1. 筒状を呈し、互いに溶接された複数の部分を有する外囲器と、
   前記外囲器の一方の端部側に設けられ、入射した放射線を蛍光に変換する入射側蛍光膜と、前記蛍光を電子線に変換する光電変換膜と、を有する入力部と、
   前記外囲器の前記入力部が設けられる側とは反対側に設けられ、前記電子線を蛍光に変換する出射側蛍光膜を有する出力部と、
   前記外囲器の内部に設けられた電極と、
   外周縁側が前記複数の部分の間に挟まれた環状の基部と、前記基部と平行に設けられ、絶縁部材を介して前記電極を取り付ける環状の取付部と、一端が前記基部の内周縁側に接続され、他端が前記取付部に接続された筒状の接続部と、を一体に有する支持部と、
   を備えたイメージ管。
2. 前記取付部と、前記電極と、の間に設けられ、締結部材により前記取付部に取り付けられる絶縁部材をさらに備えた請求項１記載のイメージ管。
3. 前記基部の外周端面は、前記複数の部分と溶接されている請求項１または２に記載のイメージ管。

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