JPH02152143A - Ｘ線イメージ管及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はＸ線イメージ管及びその製造方法に係り、特
にその入力蛍光面の改良に関する。

（従来の技術） 一般に、Ｘ線イメージ管を使用した被写体観察システム
は、第８図に示すように構成され、Ｘ線管１の前方にＸ
線イメージ管２が配置され、被写体３を透過した変調Ｘ
線の入射により、このＸ線イメージ管２に得られる出力
像を、例えば撮像カメラで観察してモニタテレビに再生
出来るように構成されている。

即ち、Ｘ線イメージ管２内には、一端部に入力面４、他
端部にこの入力面４に対向して出力蛍光面５が配設され
、動作時には変調されたＸ線像を入力面４で光学像に、
更にこの光学像を光電子像に変換し、この光電子像を集
束加速して、出力蛍光面５に輝度増強された出力像を得
ている。そして、この出力像を例えば撮像カメラにより
観察するようになっている。

ところで、従来のＸ線イメージ管２の人力面４は、第９
図に示すように、球面状に形成されたアルミニウム基板
６の凹面にヨウ化ナトリウム付活ヨウ化セシウム蛍光体
の柱状晶７からなる蛍光体層８が形成され、この蛍光体
層８上に酸化アルミニウム層と酸化インジウム層からな
る中間層９を介して光電面１０が形成された構造になっ
ている。

（発明が解決しようとする課題） 被写体３のＸ線被爆を少なくするためには、被写体透過
Ｘ線を損失なく蛍光体層８に入力させて、その吸収量を
多くすることが要請される。蛍光体層８については、Ｘ
線吸収量を多くするためには蛍光体の柱状晶７を長くし
た方が良いが、柱状晶７が長くなると光の屈折回数が増
加し、柱状晶７側面から他の柱状晶７に伝搬する光の量
が増加し、解像度を低下させる。そのため、柱状晶７を
余り長くすることは出来ず、４００μｍ程度が限度であ
る。

そこで、上記の問題を解決しようとする試みは従来から
あった。例えば、実開昭４８−２４６５号公報には、多
数の管状ファイバーを並列に集積して形成された板体の
ファイバーの透孔の内壁に光反射層を設けた後、透孔内
に蛍光物質を埋め込むことによって作製した蛍光板が示
されている。

この例では、蛍光物質がＸ線を吸収して発光した光は隣
接する他のファイバーへと透過することはなく、各ファ
イバーの中に閉じ込められたまま表面に到達することが
出来る。従って、各ファイバーの径を十分小さ（するこ
とによって、高解像度の蛍光面が原理的には得られると
予想される。

しかしながら、Ｘ線診断に現在使用されている増感紙は
最大１４″角のサイズを有し、Ｘ線イメージ管の入力面
の視野径も６′以上であり、最大２２′にも及ぶ。この
ような大口径の入力面を実開昭４８−２４６５号公報に
述べられている方法で作製することは、莫大なコストが
かかり実用化することは不可能であった。

又、市販のファイバープレートを使用し、コアの部分の
みをケミカルエツチングにより除去したプレートを作成
することは容易である。従って、コア部分を除去したフ
ァイバープレートの小孔の内壁に光反射性のコーティン
グ層を形成した後、小孔に蛍光体を充填することにより
、解像度の優れた入力蛍光面を得ることが出来る。

しかし、６′以上の口径を有するファイバープレートを
作成するには、莫大なコストを要し、耐熱性が不十分で
あるため、Ｘ線イメージ管の入力蛍光面に適用すること
は出来なかった。

又、特開昭５１−１２７６６８号公報には、金属基板に
ケミカルエツチングによっって多数の小孔を穿ち、その
小孔に蛍光物質を充填した入力蛍光面をＸ線イメージ管
の入力面に使用することが開示されている。

しかし、ケミカルエツチング法によって金属基板に小孔
を穿設する場合、現状の技術では小孔の最大内径の小孔
とその深さに対する比を１以下とすることは、非常に困
難である。例えば、小孔に充填される蛍光物質がＣｓｌ
を母体とする蛍光体である場合に必要とされる厚さ４０
０μｍに対応して、小孔の深さを４００μｍとする場合
を考えるならば、小孔の断面サイズはほぼ４００μｍ程
度にしか小さくすることは出来ない。

従って、金属基板に４００μｍ径で深さ４００μｍの多
数の小孔を穿ち、小孔にＣｓｌ蛍光体を充填することに
よって作られた入力蛍光面の限界解像度は２０ｊ７ｐ／
ｃｍ程度になり、現行の４００μｍの厚さのＣｓｌ入力
蛍光面の限界解像度５０〜１００ρｐ　／　ｃ　ｍに比
較して、大幅に解像度特性が低下してしまうと予想され
る。

この発明は、上記従来の課題を解消し、Ｘ線吸収率が高
く、解像度（及びコントラスト）を向上させ安価で信頼
性の高いＸ線イメージ管及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明は、入射Ｘ線像を入力蛍光面で蛍光像に変換し
、この蛍光像を上記入力蛍光面上に直接又は間接に形成
された光電面により光電子像に変換し、この光電子像を
加速集束して出力蛍光面に入射させ電子工学的に増倍し
て出力蛍光像を得るＸ線イメージ管において、上記入力
蛍光面は、少なくとも、結晶化ガラスからなり多数の小
孔が穿設された基板と、上記小孔に充填された蛍光物質
とからなり、且つ上記小孔はその最大内径と深さの比が
０６５以下に設定されてなるＸ線イメージ管である。

又、この発明は、入射Ｘ線像を入力蛍光面で蛍光像に変
換し、この蛍光像を上記入力蛍光面上に直接又は間接に
形成された光電面により光電子像に変換し、この光電子
像を加速集束して出力蛍光面に入射させ電子工学的に増
倍して出力蛍光像を得るＸ線イメージ管において、上記
入力蛍光面は、少なくとも、結晶化ガラスからなり多数
の小孔が穿設された基板と、上記小孔の内壁に形成され
た低屈折率物質層と、上記小孔に充填された蛍光物質と
からなるＸ線イメージ管である。

更に又、この発明は、感光性ガラスからなる基板に多数
の小孔を穿設する工程と、上記基板を熱間プレスで曲面
状に形成する工程と、上記各小孔に蛍光物質を充填し入
力蛍光面を得る工程と、を少なくとも具備するＸ線イメ
ージ管の製造方法である。

（作用） この発明によれば、小孔に充填される蛍光物質がＸ線を
吸収して発光した光は、小孔の内壁で反射を繰り返し、
殆ど強度を弱めることなく、小孔の中を伝播して表面に
到達する。従って、蛍光は而に平行な方向には小孔の径
以上に拡散することがなく、従来よりも高い限界解像度
を得ることが出来る。又、光の拡散が起こらないため、
中間的な空間周波数帯においてもＭＴＦを大幅に向上さ
せることが出来る。

（実施例１） 以下、図面を参照して、この発明の実施例を詳細に説明
するが、この発明はＸ線イメージ管の入力蛍光面を改良
したもので、入力蛍光面についてのみ述べることにする
。

又、２つの実施例につき説明するが、先ず実施例１につ
いて述べることにする。

即ち、この実施例１の入力蛍光面は第１図に示すように
構成され、符号３３は結晶化ガラスからなる基板３３で
ある。この基板３３には、後述の方法により多数の小孔
３９（第５図参照）が穿設されている。この小孔３９は
、その最大内径と深さの比が０．５以下に設定されてい
る。

このような小孔３９内壁には、光反射層３４と低屈折率
物質層３５が順次積層して形成されている。この低屈折
率物質層３５は、後述の蛍光物質の発光の波長に対する
屈折率が、蛍光物質の屈折率に比べて小さい値を有する
透明物質からなっている。このように内壁に光反射層３
４と低屈折率物質層３５が形成された小孔３９の中には
、蛍光物質例えばＣｓｌ蛍光体３６が充填されている。

Ｃｓｌ蛍光体３６が充填された基板３３の一面（入力側
）には、光反射コーティングとしてアルミニウムの蒸着
層３７が形成され、他面（出力側）には酸化インジウム
・スズからなる透明導電膜３８が形成されている。

さて次に、上記の入力蛍光面の製造方法について説明す
る。

先ず、基板３３の製作であるが、この基板３３は第２図
に示すような基板素材１３を用いる。この基板素材１３
は酸化シリコンを主成分とする感光性ガラスからなり、
厚さ０．７ｍｍの円板形状にして、その両面は研磨加工
により鏡面に仕上げられている。

次に、このような基板素材１３にフォトエツチング法に
より多数の小孔３９を穿設するが、この場合、第３図に
示すようなパターンを有するフォトマスク１５を使用す
る。このフォトマスク１５は、例えば０．１ｍｍ程度の
板厚のステンレス板にフォトエツチング法により直径６
０μｍの微細な透孔１６を多数穿つことにより容易に得
られる。

このようなフォトマスク１５を第２図に示すように基板
素材１３の一面に密着して載せ、点状の紫外線光源１１
から基板素材１３の方へ紫外線１２を放射する。放射さ
れた紫外線１２の一部は、フォトマスク１５の透孔１６
を通過して基板素材１３に照射される。すると、基板素
材１３の感光性ガラスは、この紫外線１２により感光し
、潜像１４を形成する。尚、紫外線光源１１と基板素材
１３との距離は、後に説明する基板の曲面加工の際に設
定されるべき平均的な曲率半径の値にほぼ等しくなるよ
うに設定されている。

次に、基板素材１３は、潜像工程の後、４００℃〜６０
０℃の温度範囲で熱処理を行ない、潜像１４が形成され
た部分を結晶化させ、後に説明するエツチング工程で酸
に溶は易い状態とする（現像処理）。更に、後述する結
晶化のための熱処理工程の前処理工程として、基板素材
１３の全面に紫外線の一照射を行なう（再露光処理）。

次に、結晶化して酸に溶は易くなった潜像領域を、基板
素材１３の両面から希弗酸を吹付けながらエツチングす
る。感光性ガラスの特性により、この結晶化して酸に溶
は易くなった潜像領域のエツチング速度は、非潜像領域
のエツチング速度に比べて３０〜６０倍も大きい。従っ
て、エツチングにより穿設された孔は、エツチング時間
の経過と共に径が大きくなる速度に比べて、深さが大き
くなるスピードの方が３０〜６０倍も大きい。従って、
エツチング工程の終了時には、第４図に示すような貫通
孔２４（基板３３の小孔３９に相当）が多数穿たれた基
板２３を形成することが可能である。ここで得られた基
板２３の厚さは約０．６０ｍｍであり、貫通孔２４の直
径は約９０〜９５μｍとなる。全体積に占める貫通孔２
４の占有率は約７３％となる。

次に、基板２３を５００℃〜９００℃の温度範囲で熱間
プレスを行なうことにより、第５図に示すようにＸ線イ
メージ管の入力面形状つまり曲面状に成形することが出
来る。又、この成形工程中の加熱処理により、感光性ガ
ラスの結晶化が進み、最終的には７００℃以上の温度に
対しても軟化しない結晶ガラスからなり多数の小孔３９
を有する基板３３を得ることが出来る。

次に、第１図に示すように、この基板３３の小孔３９の
内壁に光反射材をコーティングして光反射層３４を形成
する。例えば、良く知られているみず銀と呼ばれる銀色
の焼付は絵具を使用して、白金膜を２〜３μｍの厚さに
コーティングすることにより光反射層３４が得られる。

基板３３の小孔３９の内壁に光反射層３４を形成した後
、更に酸化シリコンの膜を約１μｍの厚さに積層させる
。例えば、半導体素子の製造分野で良く知られているポ
リシロキサン高分子のアルコール溶液を塗布後、大気中
で加熱処理を行なうという一連の工程を繰り返すことに
より低屈折率物質層３５を形成する。エツチングにより
形成された小孔３９の内壁は１〜２μｍの凹凸が見られ
、非常に荒れているが、上記光反射層３４や低屈折率物
質層３５がコーティングされることにより、表面の平滑
性が向上する。

次に、基板３３のの凹面側からＣｓｌ蛍光体３６を蒸着
法により均一の膜厚に蒸着する。

次に、真空中でＣｓｌ蛍光体３６を蒸着した基板３３を
、Ｃｓｌ蛍光体３６の融点よりもやや高めの温度（６３
０℃〜６８０℃）に加熱してＣｓｌ蛍光体３６を溶かし
、基板３３の小孔３つの中へ充填させる。この際、基板
３３の昇温スピード及び降温スピードは十分大きくする
ことにより、Ｃｓｌ蛍光体３６の蒸発ロスを防ぐことが
出来る。又、Ｃｓｌ蛍光体３６の蒸着膜厚は、真空中溶
融により基板３３の小孔３９の内部がほぼ完全にＣｓｌ
蛍光体３６で満たされ、且つ小孔３９の外部に余分のＣ
ｓｌ蛍光体３６が残存しないような値に選ぶ必要がある
。

このようにして基板３３の小孔３９の中にＣｓｌ蛍光体
３６を充填した後、Ｘ線が入射する凸面側に光反射材、
例えばアルミニウムの蒸着層３７を形成し、光電面を形
成する凹面側には透明導電膜３８を形成することにより
、入力蛍光面が得られる。

このようにして得られた入力蛍光面をＸ線イメージ管に
組込んだ後、入力蛍光面上に光電面を形成して人力面を
得る。

さて、上記のようなこの発明のＸ線イメージ管において
は、Ｃｓｌ蛍光体３６の蛍光波長における屈折率は約１
．７８であり、低屈折率物質層３５つまり酸化シリコン
の蛍光波長における屈折率は約１．４６である。従って
、基板３３の小孔３つの中に充填されたＣｓｌ蛍光体３
６がＸ線を吸収して発光した光の一部は、低屈折率物質
層３５とＣｓｌ蛍光体３６との界面で全反射を繰返し、
殆ど強度を弱めることなく小孔３９の中を伝播して光電
面に入射する。その他の蛍光も白金のコーティング層で
ある光反射層３４の表面で反射を繰返し、隣の小孔３９
へと拡散することなく、有効に光電面へと入射すること
が出来る。

小孔３９の体積占有率に対応して、その中に充填される
Ｃｓｌ蛍光体３６の体積占有率も約７０％と低下するが
、小孔３９の深さが６００μｍあるため、従来の蒸着法
によって作られた４００μｍの膜厚のＣｓｌ蛍光体層と
同等のＸ線の吸収効率を保つことが出来る。又、Ｃｓｌ
蛍光体３６は、溶融して小孔３つに充填されているため
、蛍光に対する透過率は従来の蒸着膜よりも高い値が得
られた。

又、入力蛍光面の表面（光電面が形成される側）はほぼ
完全な連続面となっており、その表面に透明導電膜３８
を形成した後、形成される光電面の感度は従来に比べて
高い値が得られた。

約９０μｍ径の小孔３９の中に充填されたＣｓｌ蛍光体
３６によって発光した光は、この小孔３９の外部に拡散
伝播することが全くなく、従来の入力蛍光面に見られる
光の拡散によるぼけが全くなくなった。又、小孔３９の
長さ方向の向きが、はぼＸ線の入射方向に揃っているた
め、入力蛍光面の周辺においても、従来の入力蛍光面に
見られるＸ線斜入射による蛍光のはけがなくなった。

上記のような結果、この実施例１によれば、従来に比べ
限界解像度が５ＣＮ７ｐ／ａｍから５６４７ｐ／ａｍへ
と向上し、空間周波数２０９ｐ　／　ｃ　ｍにおけるＭ
ＴＦ値も２５％から６０％へと向上した。周辺位置の限
界解像度も、従来の４６ｆＩｐ／ｃｍから５４．Ｑｐ／
ｃｍへと向上した。

又、感度も従来に比べて約１０〜２０％高い値を得るこ
とが出来た。

（実施例２） 第６図は、この発明における入力蛍光面の実施例２を示
したものである。

即ち、第６図において、第１蛍光而４１は、実施例１と
同一の手順に従ってＣｓｌ蛍光体４６を結晶ガラスから
なる基板４３の小孔５０の中に充填することによって得
られた入力蛍光面である。

但し、この場合、凸面側に光反射層は形成していない。

図中の４４は光反射層、４５は低屈折率物質層である。

更に４９は、第１蛍光面４１の凸面側に従来の蒸着法に
よって積層形成されたＣｓＩ蛍光体からなる第２蛍光面
である。この第２蛍光ｉ！１１ｉ４９の膜厚分布は、第
１蛍光面４１と第２蛍光面４９とを合わせた人力蛍光面
４２の膜厚が、Ｘ線イメージ管に組込まれてＸ線撮影を
行なう際に、人力蛍光面４２のどの場所においてもＸ線
の吸収特性が均一になるように調整されている。

即ち、第７図に示すように入力蛍光面４２の任意の位置
Ｘを透過するＸ線が入力蛍光面４２を透過する距離Ｒ（
ｘ）は、Ｘの値によらず一定となるように第２蛍光面４
９の膜厚分布を選ぶ。具体的には、中心位置（ｘ−０）
においては、第２蛍光面４９の膜厚を２５０μｍとし、
周辺に行く程より薄くなるような膜厚分布とする。

第２蛍光１ｊ４９の表面（凸面側）には、光反射コーテ
ィングとしてアルミニウムの蒸着層４７が形成されてい
る。又、第１蛍光面４１の表面（凹面側）には、酸化イ
ンジウム・スズからなる透明導電膜４８が形成されてい
る。

このような入力蛍光面４２を、Ｘ線イメージ管に組込ん
だ後、入力蛍光面４２上に光電面を形成して入力面を得
ることが出来る。

さて、この実施例２では、従来よりも蛍光の拡散による
ぼけが少ない第１蛍光面４１と従来よりも膜厚が薄い第
２蛍光面４９とを積層させることにより、従来の約４０
０μｍの膜厚を有する入力蛍光面に比べて、蛍光の拡散
によるはけを少なくすることが出来る。

又、従来の膜厚４００μｍに比べて８５０μｍと螢光層
の膜厚が厚いため、Ｘ線の吸収効率が増大する。又、中
心と周辺とでＸ線の吸収特性を均一にすることが出来る
。

更に、この実施例２によれば、従来に比べ限界解像度が
５０．ｌＪｐ／ａｍから５２Ωｐ／Ｃｍへと向上し、空
間周波数２０４７ｐ／ｃｍにおけるＭＴＦ値も２５％か
ら３０％へと向上した。

又、従来に比べより少ないＸ線量で同等の画質を得るこ
とが出来、入射Ｘ線量を同一にした場合、従来に比べて
ノイズが少ないＸ線画像を得ることが出来た。

又、Ｘ線イメージ管を用いてエネルギーサブトラクショ
ン撮影を行なう場合、中心から周辺部まで均一な画像を
得ることが出来た。

又、螢光層の膜厚が厚いため、感度も従来に比べて３０
〜４０％向上することが認められた。

尚、上記実施例１及び実施例２では、小孔３９．５０は
貫通孔であったが、小孔は非貫通孔の場合もある。

又、上記実施例１及び実施例２では、感光性ガラスから
なる基板に多数の小孔を穿設した後、上記基板を熱間プ
レスで曲面状に形成したが、現像処理及び再露光処理の
後に熱間プレスで曲面状に形成を行なった後、エツチン
グ処理により小孔を穿設しても良い。

但し、その場合には、エツチング処理後、再度７００〜
９００℃の温度範囲で過熱処理を行ない、基板に結晶化
させる必要がある。

又、上記実施例１及び実施例２では、光反射層３４．４
４は小孔３９．５０の内壁に直接設けられていたが、間
接的に設けても良い。

更に、上記実施例１及び実施例２では、低屈折率物質層
３５．４５は小孔３つ、５０の内壁に間接的に設けられ
ていたが、直接設けても良い。

［発明の効果］ この発明によれば、Ｘ線吸収率が優れており、小孔に充
填される蛍光物質がＸ線を吸収して発光した光は、小孔
の内壁で反射を繰り返し、殆ど強度を弱めることなく、
小孔の中を伝播して表面に到達する。従って、蛍光は面
に平行な方向には小孔の径以上に拡散することがなく、
この結果、従来よりも高い限界解像度を得ることが出来
る。又、光の拡散が起こらないため、中間的な空間周波
数帯においてもＭＴＦを大幅に向上させることが出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るＸ線イメージ管の入
力蛍光面を拡大して示す断面図、第２図乃至第５図はこ
の発明の一実施例に係るＸ線イメジ管の製造方法（基板
の製造方法）を示す断面図、平面図、断面図、断面図、
第６図はこの発明の他の実施例に係るＸ線イメージ管の
入力蛍光面を拡大して示す断面図、第７図は第６図の入
力蛍光面とＸ線管からのＸ線との関係を示す説明図、第
８図は従来のＸ線イメージ管を使用した被写体観察シス
テムを示す断面図、第９図は従来のＸ線イメージ管にお
ける入力蛍光面を示す断面図である。 ３３．４３・・・基板、３４．４４・・・光反射層、３
５．４５・・・低屈折率物質層、３６．４６・・・Ｃｓ
ｌ蛍光体（蛍光物質）、３９．５０・・−小孔。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 第 図 すへ゛ 到７ 図 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射Ｘ線像を入力蛍光面で蛍光像に変換し、この
   蛍光像を上記入力蛍光面上に直接又は間接に形成された
   光電面により光電子像に変換し、この光電子像を加速集
   束して出力蛍光面に入射させ電子工学的に増倍して出力
   蛍光像を得るＸ線イメージ管において、 上記入力蛍光面は、少なくとも、結晶化ガラスからなり
   多数の小孔が穿設された基板と、上記小孔に充填された
   蛍光物質とからなり、 且つ上記小孔はその最大内径と深さの比が ０．５以下に設定されてなることを特徴とするＸ線イメ
   ージ管。
2. （２）入射Ｘ線像を入力蛍光面で蛍光像に変換し、この
   蛍光像を上記入力蛍光面上に直接又は間接に形成された
   光電面により光電子像に変換し、この光電子像を加速集
   束して出力蛍光面に入射させ電子工学的に増倍して出力
   蛍光像を得るＸ線イメージ管において、 上記入力蛍光面は、少なくとも、結晶化ガラスからなり
   多数の小孔が穿設された基板と、上記小孔の内壁に形成
   された低屈折率物質層と、上記小孔に充填された蛍光物
   質とからなることを特徴とするＸ線イメージ管。
3. （３）感光性ガラスからなる基板に多数の小孔を穿設す
   る工程と、 上記基板を熱間プレスで曲面状に形成する工程と、 上記各小孔に蛍光物質を充填し入力蛍光面を得る工程と
   、 を少なくとも具備することを特徴とするＸ線イメージ管
   の製造方法。