JPH0362437A

JPH0362437A - Ｘ線イメージ管

Info

Publication number: JPH0362437A
Application number: JP19561789A
Authority: JP
Inventors: Hideo Abu; 秀郎阿武
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1991-03-18

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）本発明は、Ｘ線イメージ管に係り、とくに、その入力面
の改良に関するものである。

（従来の技術）一般に、Ｘ線イメージ管を用いた被写体観察システムは
、第７図に示すように、Ｘ線管１の前方にＸ線イメージ
管２を配置し、これらの間の被写体３を通過して変調さ
れたＸ線像をＸ線イメージ管２に入射し、Ｘ線イメージ
管２で得られる可視出力像を、たとえば、撮像カメラで
撮影してモニタテレビで再生するように構成されている
。

すなわち、Ｘ線イメージ管２は、一端部に入力面４、他
端部に出力面５を有し、動作時には、変調されたＸ線像
を入力面４で光電子像に変換し、この光電子像を出力面
５に集束加速して、出力面５に輝度増強された可視出力
像を得ている。そして、この出力像を撮像カメラ等によ
り観察するようになっている。

ところで、特開昭５９−２４３００号公報には、Ｘ線イ
メージ管２の入力面４の改良例が示されている。この公
報に示された入力面を第８図を参照して説明する。

この公報に示された入力面は、蛍光体（ナトリウムで活
性化したよう化セシウム、Ｃｓ　Ｉ　／　Ｎａ）と異な
る熱膨張率の素材で作られた図示しない支持体の鏡面状
の凸面に蛍光体を蒸着し、支持体の鏡面状の凸面に蛍光
体の多数の柱状結晶１１を成長させて蛍光体層１２を形
成し、加熱処理により支持体から蛍光体層１２を剥離し
、蛍光体層１２の鏡面となっている凹面側の剥離面に透
明導電膜１３（酸化インジウム）をコーティングし、そ
の上に光電面１４を形成し、蛍光体層１２の凸面側にＸ
線の入射により蛍光体層１２に発生する蛍光を反射する
反射層１５（アルミニウム）を形成したもので、蛍光体
層１２は、蛍光体の多数の柱状結晶１１がわずかな間隙
１６を介して集合した構造となっている。

（発明が解決しようとする課題）上述したようなＸ線イメージ管２を用いた被写体観察シ
ステムにおいて、被写体３のＸ線被爆を少なくするため
には、被写体３を通過したＸ線を損失無く入力面の蛍光
体層１２に入力させて、その吸収量を多くすることが要
求される。そして、蛍光体層１２におけるＸ線吸収量を
多くするためには、蛍光体の柱状結晶１１を長くしたほ
うが良いが、柱状結晶１１が長くなると、柱状結晶の１
１の側面から他の柱状結晶口に伝播する蛍光の量が増加
し、解像度を低下させる。そのため、柱状結晶１１の長
さをあまり長くすることはできず、４００μｍ程度が限
度である。

このことを、以下に詳しく説明する。

すなわち、蛍光体層１２がＸ線を吸収することによって
発光する蛍光のうち、ある１つの柱状結晶ｌｌ中のＡ点
で発生した蛍光について考えてみると、Ａ点で発光した
蛍光のうち隣接する柱状結晶１１との間の間隙１６に入
射する角度θが、屈折率をＮとして、 θｃ　＝　５ｔｎ−’　（１／Ｎ）　・＝　（ａ）で定
義される臨界角θＣ（蛍光体のＣｓＩの屈折率を１．８
４として、臨界角００２３３度）よりも大きい光線Ｒ１
は、柱状結晶１１と間隙１６の界面で全反射を繰返しな
がら、光電面１４側に導かれる。

そして、間隙１６に入射する角度θが臨界角θＣよりも
小さい光線Ｒ２は、隣接する柱状結晶１１に次々に拡散
し、発光したＡ点から遠く離れた位置で透明導電膜１３
に入射角αで入射する。

ここで、蛍光体のＣｓｌの屈折率１．８４に対して、透
明導電膜１３の酸化インジウムの屈折率は約２と大きい
ため、光線Ｒ２の大部分が光電面１４側に透過してしま
う。

また、光線Ｒ２と対称的な方向に向かう光線Ｒ３も、発
光したＡ点から遠く離れた位置で反射層１５で反射され
た上で、さらに、遠く離れた位置の透明導電膜１３に入
射する。

光線Ｒ１で代表される蛍光成分は、隣接する柱状結晶１
１に拡散しないで、発光した１つの柱状結晶ｉｌ中を伝
播して光電面Ｉ４に導かれるため、Ｘ線の入射位置情報
を高い精度で保つことができるが、その一方で、光線Ｒ
２，Ｒ３で代表される蛍光成分は、隣接する柱状結晶１
１に次々に伝播するため、入力面４におけるＸ線の入射
位置情報を低下させ、すなわち解像度を低下させる要因
となっている。

この解像度低下の要因となる光線Ｒ２で代表される蛍光
成分は、柱状結晶１１が長くなると増加するため、先に
説明したように、柱状結晶１１の長さをあまり長くする
ことはできず、４００μｍ程度が限度であった。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、入力面
の蛍光体層に蛍光体の柱状結晶の集合体を用いたＸ線イ
メージ管において、解像特性を大幅に改善しようとする
ものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は、真空外囲器の一端部に設けられた入力面によ
りＸ線を光電子に変換し、この入力面からの光電子を入
力面に対向して真空外囲器の他端部に設けられた出力面
により可視光線に変換するＸ線イメージ管において、請
求項１は、入力面が、型の所定形状の表面に成長させら
れた蛍光体の多数の柱状結晶を有する蛍光体層と、この
蛍光体層の上記型を剥離した剥離面に形成された上記蛍
光体よりも小さい屈折率を有する低屈折率層と、この低
屈折率層の上に直接あるいは間接に形成された光電面と
を具備したものである。

また、請求項２は、入力面が、型の所定形状の表面に形
成された低屈折率層と、この低屈折率層の上に成長させ
られた上記低屈折率層よりも高い屈折率を有する蛍光体
の多数の柱状結晶を有する蛍光体層と、上記低屈折率層
の上記型を剥離した剥離面の上に直接あるいは間接に形
成された光電面とを具備したものである。

（作用）本発明のＸ線イメージ管では、入力面の蛍光体層を構成
する柱状結晶中でＸ線を吸収して発光した蛍光のうち、
全反射によりその柱状結晶中で光電面側に導かれる蛍光
成分が、低屈折率層を介して光電面に吸収される。そし
て、この蛍光成分以外の有害な蛍光成分つまり従来入力
面の解像度を低下させていた蛍光成分は、蛍光体層と低
屈折率層の界面で全反射されて光電面と反対の方向に押
し戻され、実質的に光電面に吸収されることがない。

さらに、請求項２では、蛍光体層を構成する多数の柱状
結晶の間隙に起因するピンホールが低屈折率層に発生し
ないものである。

（実施例）本発明のＸ線イメージ管の実施例を図面を参照して説明
する。

第４図はＸ線イメージ管の断面を示し、２１は真空外囲
器で、この真空外囲器２１は、Ｘ線を透過する球面状の
金属から成る入力窓２２と、この人力窓２２の外周にそ
の一端部を気密に封着された金属から成る円筒状の胴部
２３と、この胴部２３の他端部にその一端部を気密に封
着されたコバールから成る漏斗状の封着部材２４と、こ
の封着部材２４の他端部に気密に封着されたガラスから
成る出力窓２５とで構成されている。

そして、上記入力窓２２の内側に蛍光体層と光電面を備
えた入力面２６が設けられ、この入力面２Ｇに対向して
上記出力窓２５の内側に蛍光体層を備えた出力面２７が
形成され、この出力面２７の内側に位置して上記封着部
材２４の内側に陽極２８が設けられ、さらに、上記胴部
２３の内側に集束電極２９が設けられている。

そうして、このＸ線イメージ管では、入力窓２２に入射
したＸ線像が、入力面２６において、蛍光体層を発光さ
せ、この蛍光により光電面が光電子を発生して、光電子
像に変換され、この光電子像は、陽極２８と集束電極２
９により加速・集束されて出力面２７に到達し、蛍光体
層により高輝度の可視光像に変換される。

ここで、この発明の要部である入力面を説明する。

第１図及び第２図は請求項１に対応した第１実施例の入
力面の断面構造及び表面状態を示すものである。

始めに、この第１実施例の入力面の製造方法を説明する
。

まず、入力面の形状に適合した所定の凸面形状の表面を
有し、かつ、この凸面形状の表面を鏡面に仕上げたステ
ンレスから成る図示しない型を用意し、この図示しない
型を真空蒸着装置に入れ、この型の鏡面仕上げした凸面
形状の表面にＣｓＩ／　Ｎ　ａ蛍光体を蒸着し、型の表
面に多数のＣｓＩ／　Ｎ　ａ蛍光体の結晶粒子３１を形
成し、さらに、この結晶粒子３１の突起部分を種として
、結晶粒子３１上に柱状結晶３２を成長させ、多数のＣ
ｓＩ／Ｎａ蛍光体の柱状結晶３２から成る蛍光体層３３
を約４゜０μｍの膜厚に蒸着する。

なお、この蛍光体層３３は、多数の柱状結晶３２が互い
に間隙３４を介して光学的に分離した状態で隣接した構
造となっている。

そして、上記型の上に形成した蛍光体層３３の上に、高
周波スパッタリング法により、カーボンから成る光吸収
層３５と５ｉｎ２から成る被覆層３６を順次に形成する
。

この後、上記型及びその上に形成された蛍光体層３３等
から成る積層膜３７ａを加熱することにより、型と蛍光
体層３３の熱膨張率の相違によって、型から積層膜３７
１を剥離する。

この際、上記５ｉｎ２から成る被覆層３６は、柱状結晶
３２から成る蛍光体層３３の強度を補強し、剥離による
蛍光体層３３の破壊を防止するようになっている。

なお、蛍光体層３３の剥離面は、型の表面が鏡面となっ
ているのに対応して、鏡面となっている。

そして、蛍光体層３３の剥離面に、たとえば５ｉｎ２か
ら成る低屈折率層３８ａを約２μｍの厚さで形成し、こ
の低屈折率層３８ａの表面に透明導電膜３９と、たとえ
ばに２ＣｓＳｂ等の光電面４０を順次に形成する。

つぎに、この第１実施例の入力面の作用を説明する。

この入力面の蛍光体層３３のあるひとつの柱状結晶３２
中のＢ点でＸ線が吸収されて蛍光を発したとすると、Ｂ
点から様々な方向に発光した蛍光のうち、隣接した柱状
結晶３２との間の隙間３４に入射する角度θが、先の（
ａ）式で定義される臨界角θＣよりも大きい光線Ｒ１は
、柱状結晶３２と隙間３４の界面で全反射を繰返しなが
ら、光電面４０側に導かれる。

隙間３４に入射する角度θが、臨界角θＣよりも小さい
光線Ｒ２は、隣接する柱状結晶３２に次々に拡散し、発
光したＢ点から遠く離れた低屈折率層３８ｇとの界面の
０点に入射角αで入射する。

このとき、蛍光体層３３の表面は、実質的に平坦な鏡面
となっているため、低屈折率層３８ａの蛍光体に対する
相対屈折率Ｎｒが、Ｎｒ≦　５ｉｎ（９０°−θｃ）　＝０．８３９−　（
ｂ）を満たす場合には、θ〈θＣとなる全ての光線Ｒ２
は、０点で全反射して光電面４０に入射することができ
ない。

そして、０点で全反射した光線Ｒ２は、蛍光体層３３の
Ｘ線が入射する側の表面に対して、やはり入射角αで入
射するが、光吸収層３５の蛍光に対する吸収率が９０〜
９５％と高いため、光線Ｒ２はこの光吸収層３５に有効
に吸収されてしまう。

なお、（ｂ）式より、低屈折率層３８ａの屈折率Ｎの満
たすべき条件は、Ｎ２２．５４・・・（ｅ）で表わされる。

低屈折率層３ｈのＳｉｎ、の屈折率Ｎは、約１．４６で
あり、（Ｃ）式を満たしているので、光線Ｒ２は、光電
面４０に入射することなく、消滅してしまう。

このように、従来、入力面の解像特性を劣化させる要因
であった光線Ｒ２で代表される蛍光成分が、光電面４０
に吸収されることがないため、第５図に示すように、こ
の第１実施例の入力面のＭＴＦ特性は、従来に比べて大
幅に向上し、この結果、第６図に示すように、この入力
面を有するＸ線イメージ管のＭＴＦ特性は、同一の膜厚
の入力蛍光体層を有する従来のＸ線イメージ管に比べて
大幅に向上した。

第３図は請求項２に対応した第２実施例の入力面の断面
構造を示すものである。

始めに、この第２実施例の入力面の製造方法を説明する
。

まず、第１実施例と同様の型を用い、この型の鏡面仕上
げした凸面形状の表面にＮａＦから成る低屈折率層３８
ｂを、Ｉ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ以下の高真空下で、約
２μｍの厚さで蒸着する。

この後、低屈折率層３８ｂの表面に、第１実施例と同様
の方法で、多数のＣｓｌ／Ｎａ蛍光体の柱状結晶３２か
ら威る蛍光体層３３、カーボンから成る光吸収層３５．
５ｉｎ２から威る被覆層３６を順次に積層形成する。

この後、加熱により、型と低屈折率層３８ｂの熱膨張率
の相違によって、型から低屈折率層３８ｂ１蛍光体層３
３等から成る積層膜３７ｂを剥離し、低屈折率層３８ｂ
の剥離面に、透明導電膜３９と、たとえばに２ＣｓＳｂ
等の光電面４０を順次に形成する。

つぎに、この第２実施例の入力面の作用を説明する。

この第２実施例の入力面は、低屈折率層３８ｂのＮａＦ
の屈折率Ｎが、約１．３２であり、（Ｃ）式を満たして
いるので、先の第１実施例の入力面と同様の作用及び効
果を有し、入力面のＭＴＦ特性及びＸ線イメージ管のＭ
ＴＦ特性が従来のＸ線イメージ管に比べて大幅に向上し
た。

そして、この第２実施例の入力面は、先の第■実施例の
入力面と同様の作用及び効果を有する他、第１実施例の
入力面よりも優れた点がある。

すなわち、先の第１実施例の入力面では、第２図に示す
ように、蛍光体層３３を構成する多数の柱状結晶３２の
間隙３４に起因するピンホール４１が低屈折率層３８ｍ
や透明導電膜３９にできてしまい、この結果、光電面４
０の感度に悪影響を及ぼす。

光電面４０の形成は約１００℃以上の高温で行なわれる
ため、光電面４０の形成の際に、光電面４０を構成する
物質がピンホール４１を介して蛍光体層３３側に徐々に
拡散して消失し、光電面４０の形成工程の終了時には、
光電面４０の感度が低下してしまうが、この第２実施例
の入力面では、低屈折率層３８ｂが型の表面で形成され
るため、低屈折率層３８ｂや透明導電膜３９にピンホー
ル４１ができず、したがって、光電面４０の感度が低下
することがない。

また、上記第１実施例及び第２実施例の構成で、蛍光体
層３３の膜厚を約２．６倍の１０００μｍとしたものを
作ったが、この場合にも、Ｘ線イメージ管のＭＴＦ特性
が従来と比べて全く変わらず、従来よりも、Ｘ線の利用
効率が向上し、Ｘ線の量子ノイズがより少ない、優れた
画像が得られ、診断等に有効なことが確認できた。

なお、上述した実施例では、低屈折率層３８ａ。

３８ｂの材質として、５ｉｎ２、ＮａＦを選んだが、（
Ｃ）式を満たす物質として、たとえば、Ｌ　ｉ　Ｆ。

Ｃ５ＦＳＣａＦ２、ＢａＦ２、ＭｇＦ２、Ｎａ３ＡｌＦ
６等を選んだり、これらの物質のいくつかを積層した多
層構造としても良い。

また、低屈折率層３＋１１　、３８ｂの屈折率Ｎが式（
ｅ）を満たすことは、解像特性の向上の上からは最適で
あるが、ＮはＣｓｌの屈折率（約１．８４）よりも小さ
い限り、式（Ｃ）を満たさなくても、従来に比べて解像
度を向上させることができる。このような材料としては
、たとえば、Ｋ■、ＫＢｒ１ＬａＦ３、ＮｄＦ３、Ｃｅ
Ｆ、等を選ぶことができる。

また、上述した実施例では、光吸収層３５にカーボンを
用いたが、光吸収層３５の素材として、蛍光波長域で光
吸収率が高い任意の素材を利用することができる。

また、蛍光体層３３のＸ線入射側の表面が平坦でない場
合には、従来ＭＴＦ特性を劣化させる要因であった蛍光
成分を有効に入力面外に逃がすことが可能であるため、
光吸収層３５がなくても、従来に比べて、ＭＴＦ特性を
向上させることができる。

また、上述した実施例では、補強の目的で形成する被覆
層３６の材質にＳｉＯ２を用いたが、被覆層３６材質と
して、任意の材料を選ぶことができ、たとえば、ＣｄＳ
等を用いることにより、光吸収層３５の機能を兼ね備え
ることもできる。

また、蛍光体層３３のＣｓＩ／Ｎａ蛍光体の蒸着条件を
適当に選ぶことにより、柱状結晶３２のライトガイド効
果を実質的に低下させない範囲で、柱状結晶３２同志の
機械的結合力を増加させ、被覆層３６による補強を不要
にすることも可能である。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、入力面の蛍光体層に
蛍光体の柱状結晶の集合体を用いたＸ線イメージ管にお
いて、柱状結晶中でＸ線を吸収して発光した蛍光のうち
、全反射によりその柱状結晶中で光電面側に導かれる蛍
光成分が、低屈折率層を介して光電面に吸収され、この
蛍光成分以外の隣接した柱状結晶に拡散した有害な蛍光
成分つまり従来入力面の解像度を低下させていた蛍光成
分は、蛍光体層と低屈折率層の界面で全反射されて光電
面と反対の方向に押し戻され、実質的に光電面に吸収さ
れないので、解像特性を大幅に向上させることができ、
そして、蛍光体層の柱状結晶を長くしても、解像特性が
低下することがない。

また、請求項２によると、蛍光体層を構成する多数の柱
状結晶の間隙に起因するピンホールが低屈折率層に発生
しないので、光電面を構成する物質が蛍光体層に拡散し
て消失することが少なく、光電面の感度が低下し難くな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明のＸ線イメージ管の実施例
を示し、第１図は請求項１に対応した第１実施例の入力
面の第２図のＩ−Ｉ断面の構造図、第２図はその表面の
状態図、第３図は請求項２に対応した第２実施例の入力
面の断面構造図、第４図はＸ線イメージ管の構造図、第
５図は入力面のＭＴＦ特性の比較図、第６図はＸ線イメ
ージ管のＭＴＦ特性の比較図であり、第７図はＸ線イメ
ージ管の一般的な使用状態の説明図、第８図は従来のＸ
線イメージ管の入力面の断面構造図である。２１・・真空外囲器、２６・・入力面、２７・・出力面
、３２・柱状結晶、３３・蛍光体層、８ａ８ｂ低屈折率層、４０・・光電面。）＃Ｘ−徐むりｌ」

Claims

【特許請求の範囲】

（１）真空外囲器の一端部に設けられた入力面によりＸ
線を光電子に変換し、この入力面からの光電子を入力面
に対向して真空外囲器の他端部に設けられた出力面によ
り可視光線に変換するＸ線イメージ管において、上記入力面は、型の所定形状の表面に成長させられた蛍
光体の多数の柱状結晶を有する蛍光体層と、この蛍光体
層の上記型を剥離した剥離面に形成された上記蛍光体よ
りも小さい屈折率を有する低屈折率層と、この低屈折率
層の上に直接あるいは間接に形成された光電面とを具備
したことを特徴とするＸ線イメージ管。
（２）真空外囲器の一端部に設けられた入力面によりＸ
線を光電子に変換し、この入力面からの光電子を入力面
に対向して真空外囲器の他端部に設けられた出力面によ
り可視光線に変換するＸ線イメージ管において、上記入力面は、型の所定形状の表面に形成された低屈折
率層と、この低屈折率層の上に成長させられた上記低屈
折率層よりも高い屈折率を有する蛍光体の多数の柱状結
晶を有する蛍光体層と、上記低屈折率層の上記型を剥離
した剥離面の上に直接あるいは間接に形成された光電面
とを具備したことを特徴とするＸ線イメージ管。