JPH04112434A - 撮像管およびその動作方法 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、撮像管およびその動作方法に係り、特にター
ゲット電圧を高めて使用するＸ線用撮像管に適用するの
に好適なターゲット部を改良した撮像管およびその動作
方法に関する。

［従来の技術］ 般に、Ｘ線用撮像管では、基板にＸ線を透過し得る薄板
の材料として、例えば、Ｂｅ、Ｔｉ等が用いられている
。

光導電膜としては、Ｓｅを主体とする非晶質半導体、ｐ
ｂ○、ＳｌまたはＣｄＳｅ系材料等が用いられている。

中でもＳｅを主体とする非晶質材料を用いた光導電膜に
高い電界を印加し、膜内の電荷のアバランシェ増倍を生
じさせて、高い感度を実現する方法が、「テレビジョン
学会全国大会手積１５〜１６頁（１９８９年）」に記載
されている。

一般に、Ｘ線は物質を透過しやすいので、このようなＸ
線用撮像管の感度を更に高めるためには、光導電膜の厚
さを増して、Ｘ線の吸収量を高めることが望ましい。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術によるＸ線用撮像管において、感度向上を
はかるために、光導電膜を厚くすると、それに伴ってＸ
線用撮像管のターゲット電圧をさらに高くして動作させ
ることが当然必要となる。

しかし、光導電膜を厚くしたＸ線用撮像管を高い電圧で
使用すると画面周辺部分にさざ波現象、極性反転現象、
画面全体に白点状画面欠陥等の画像異常現象が発生し、
極度の画質劣化をきたす。

本発明の目的は、このような画像異常現象を抑えて高感
度高画質のＸ線画像を得ることにある。

〔課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の撮像管は、基板上
に形成したターゲット電極と光導電膜とを少なくとも有
するターゲットと、上記ターゲットを走査する電子ビー
ムを発射する電子銃を少なくとも有する撮像管において
、上記基板が、Ｘ線を通過させる開口部を有する絶縁板
と、Ｘ線を透過し得る絶縁性薄板とで少なくとも構成さ
れ、かつ上記ターゲット電極を上記絶縁性薄板上の上記
電子ビームの有効走査領域に対応する部分に限定して形
成したことを特徴とする。

また、上記絶縁性薄板は、ＢＮで構成するか、またはＢ
Ｎ薄板と８１０．またはＡｌ２Ｏ３薄板の積層板で構成
する。

また、上記ターゲット電極から信号を取り出す方式は、
該ターゲット電極が上記基板の絶縁板側から貫通して設
けた電極ピンに内部で接続されているか、または該ター
ゲット電極が上記絶縁性薄板に貫通して設けた孔を介し
て上記絶縁板の上記開口部の側壁に設けたリード部に接
続され、該電極ピンまたは該リード部から信号を取り出
すようになっている。

さらに、上記光導電膜を構成する材料は、その少なくと
も一部がＳｅを主体とする非晶質半導体である。

また、本発明の撮像管の動作方法は、上記光導電膜内で
電荷のアバランシェ増倍を生ずる電界領域で動作させる
ことを特徴とする。

［作用］ 本発明では、ターゲット電極を有効走査領域に対応する
部分のみに形成し、これを基板表面から取り出す方式と
することにより、撮像管ターゲットの周辺部に接触する
Ｉｎリングをターゲット電極と絶縁し、独立電源に接続
して動作できるようにしたので、ターゲット電極と金属
リングを別々の電源に接続して動作させることが可能と
なり、例えば、ターゲット電極をカソードに対して正電
位にバイアスし、金属リングをカソードと同電位にして
動作させると、光導電膜の電子走査ビームによる有効走
査領域外の表面の電圧を低く抑えることができ、その結
果、ターゲット電極の電位を高めても画像周辺に発生す
るさざ波現象や画像の極性反転現象等の画像異常現象が
抑制することができる。

また、基板に肉厚の絶縁板を設けたので、ピン電極の取
り付けの歩留まりや基板を撮像管国体にＩｎ（インジウ
ム）を介して圧着する際の信頼性が大幅に向上する。

光導電膜にＳｅを主体とする非晶質半導体を用いると、
解像度の高いＸ線用撮像管が得られ、さらに、光導電膜
の内部で電荷のアバランシェ増倍か生じる程の電界を印
加して用いると、高感度のＸ線画像を得ることができる
。

［実施例］ 第１図を用いて本発明の基本的構造を説明する。

第１図（ａ）は、本発明を実施したＸ線用撮像管のター
ゲット部の概略断面図、（ｂ）は、（ａ）のｘ−ｘ’線
で切断した場合のターゲット表面を電子ビーム走査側（
矢印入方向）から見た平面図である。１はＸ線を通過さ
せる開口部１７を設けた絶縁板、２はＸ線を透過し得る
絶縁性薄板、３は導電性薄板からなるターゲット電極、
４は光導電膜、５はピン電極、６はインジウムリング、
７は金属リング、８はガラスバルブ、９はメツシュ、１
０は電子走査ビームである。

第１図において、従来のＸ線用撮像管と異なる点は、基
板を、Ｘ線を通過させるための開口部１７を設けた絶縁
板１とＸ線を透過しやすい絶縁性薄板２で構成し、導電
性薄板からなるターゲット電極３を絶縁性薄板２上に投
影された電子走査ビーム１０の有効走査領域に対応する
部分に限定して設け、上記ターゲット電極３を絶縁板１
を貫通する信号取り出し用ピン電極５に接続して金属リ
ング７と絶縁したことである。

以上のような構成にすることで、ターゲット電極３と金
属リング７を別々の電源に接続して動作させることが可
能となり、例えば、ターゲット電極３をカソードに対し
て正電位にバイアスし、金属リング７をカソードと同電
位にして動作させると、光導電膜４の電子走査ビーム１
ｏによる有効走査領域外の表面の電圧を低く抑えること
ができ、その結果、ターゲット電極３の電位を高めても
画像周辺に発生するさざ波現象や画像の極性反転現象等
の画像異常現象を抑制することができる。

また、基板に肉厚の絶縁板１を設けたので、ピン電極５
の取り付けの歩留まりや基板を撮像管国体にＩｎを介し
て圧着する際の信頼性が大幅に向上する。

絶縁板１の開口部１７は、必ずしも第１図に示すような
電子走査ビーム１０の有効走査領域に対応する部分に限
られるものではなく、上記有効走査領域に対応する部分
より大きくても差し支えない。

第２図（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ絶縁板１の開口部１
７を示す図である。図中の破線１８は有効走査領域に対
応する部分を示す。第２図（ａ）は開口部が有効走査領
域に対応する部分とほぼ等しい場合、第２図（ｂ）、（
ｃ）は開口部が有効走査領域に対応する部分より大きい
場合の一例である。

絶縁性薄板２としては、Ｘ線を透過しゃすいＢＮ薄板が
最も望ましい。しかし、ＢＮ薄板で十分に平坦な表面が
得られない場合には、ＢＮ薄板上にさらにＳ　ｉ　Ｏ，
あるいはＡＩ、Ｏ，等の絶縁性物質からなる薄板を積層
し、その表面を光学研磨すると良い。さらにまた、光学
研磨された表面を高周波プラズマ放電により全面イオン
エツチングするとさらに平坦化ができ、この場合、Ｘ線
用撮像管の白点状画面欠陥発生を大幅に抑制することが
できる。

上記Ｓ　ｉ　Ｏ，あるいはＡ１、Ｏ，等からなる薄層は
、Ｘ線の吸収が無視できる程に薄くすることが好ましく
、例えば、ＳｉＣ，あるいはＡＩ、Ｏ，ターゲットを用
いて、高周波放電によりスパッタリングするか、あるい
は、薄板を接着したのち表面を研磨して薄層化すると良
い。

導電性薄板からなるターゲット電極３は、ＩＴＯ，Ｓｎ
Ｏ，、金属蒸着薄板等が使用し得る。

中でもＡｌ蒸着薄板がＸ線透過性が優れているため好適
である。ターゲット電極３は有効走査領域に対応する部
分１８のみに形成することが最も望ましく、この場合、
前述したようにさざ波現象、極性反転現象の発生を抑制
する作用が最も顕著となる。

第３図（ａ）は、本発明の他の実施形態を示すターゲッ
ト部の概略断面図、（ｂ）は、（ａ）のＹ−Ｙ’線で切
断した場合のターゲット表面を電子ビーム走査側（矢印
Ａ方向）から見た平面図である。本実施形態では、ター
ゲット電極からの信号取り出し方式が異なる点を除けば
、他は第１図と同じ構成である。

ターゲット電極３からの信号取り出しは１図に示すよう
に絶縁板１の開口部１７の側面を使って行う。１１は絶
縁板ｌの表面から側面に沿って設けたタンザク状の導電
性薄膜、１２はタンザク状の導電性薄膜１１とターゲッ
ト電極３を接続するための孔である。

本発明に用いる光導電膜４としては、ｐｂ○、ＣｄＳｅ
、Ｓｅ、またはＳｌを主成分とする非晶質半導体等が使
用できる。中でも光導電膜にＳｅを主体とする非晶質半
導体を用いると、解像度の高いＸ線用撮像管が得られ、
さらにまた、光導電膜４の内部で電荷のアバランシェ増
倍が生じる程の電界を印加して用いると、高感度のＸ線
画像が得られる。

第４図は、本発明によるＸ線用撮像管における電流、電
圧特性の一例を示す図である。この場合、光導電膜には
Ｓｅを主体とする膜厚４μｍの非晶質半導体を用いる。

信号電流は印加電圧の増加とともに増大し、のち−旦飽
和傾向を示すが、更に印加電圧を高めると、非晶質Ｓｅ
膜内で電荷の増倍が起こって信号電流が急激に増加し、
利得が１より犬になる。従来のＸ線用撮像管では、領域
Ａまで電圧を高めると、モニタ画像の周辺部にさざ波現
象および極性反転現象が発生しやすい問題があったが、
本発明の製造方法を実施したＸ線用撮像管では、上記画
面異常現象が大幅に改善されるだけでなく、暗電流も低
く抑えられ、より高い電圧の動作が可能となって十分な
感度が得られる。

撮像管の走査電子ビームの偏向集束方式に関しては何ん
らの制約はなく、電磁的、静電的のいずれでも良い。

以上述べたように、ターゲット電極３を有効走査領域に
対応する部分１８のみに形成し、これを基板表面から取
り出す方式とすることで撮像管ターゲットの周辺部に接
触するＩｎリング６をターゲット電極３と絶縁し、独立
電源に接続して動作できるようにし、これにより前述し
た画面異常現象の発生を抑止することができる。また、
ターゲット電極３の面積を必要最小限にして信号出力を
ピン電極５またはタンザク状の導電性薄膜１１から読み
取るようにし、ターゲット電極３の静電浮遊容量を極力
減らす構造になっているため、上述の効果の他に従来の
撮像管に比べてＳＮ比を高めることができる。

以下、本発明の具体的実施について述べる。

実施例１ 第５図（ａ）は、本発明の第１の実施例のＸ線用撮像管
のターゲット部の概略断面図、（ｂ）は、（ａ）のｚ−
ｚ’線で切断した場合のターゲット表面を電子ビーム走
査側（矢印Ａ方向）から見た平面図である。第５図（ａ
）に示すように直径２６ｍｍ、厚さ２．４ｍｍのガラス
板１に超音波加工法により１４Ｘ１１ｍｍの開口部１７
を形成する。次に、あらかじめ高周波スパッタリング法
により表面を０．５〜５μｍ全面イオンエツチングした
直径２６ｍｍ。

厚さ０．５■のＢＮ薄板２を絶縁性接着剤１３で上記ガ
ラス板１にはり合わせる。次に、超音波加工法により両
者（ｌと２）を貫通する直径１ｍｍの穴をあけ、洗浄し
たのち、イオンエツチングしたＢＮ薄板２上にマスクを
用いた蒸着法により孔の周囲に直径２ｍｍのＣｒ　−Ａ
　ｕからなるハンダ付は用パット１５を形成し、信号取
り出し用ピンを極５を孔に挿入して半田１６により付け
る。次に、イオンエツチングしたＢＮ薄板２上の中央部
にターゲット電極としてマスク蒸着法により、大きさ１
３Ｘ１１ｍｍ、厚さＩＩＣｌ−５０ｎのＡ１薄膜３を第
５図（ｂ）に示す斜線部分に真空蒸着する。次に、その
上に直径２０ｍｍにわたって膜厚２０ｎｍの酸化セリウ
ムからなる正孔注入阻止層（図示省略）、膜厚４〜５０
μｍのＳｅを主体とする非晶質半導体光導電膜４を形成
し、さらにその上に０．３ＴｏｒｒのＡｒガス雰囲気中
でｓｂ、ｓおを蒸着して膜厚０．１μｍの多孔質ｓｂ、
ｓ、膜からなる電子注入阻止層（図示省略）を形成し、
Ｘ線用撮像管ターゲットを得る。

以上により得られた撮像管ターゲットを、電子銃を内蔵
した撮像管にＩｎを介して圧着し、内部を排気して真空
封止し、Ｘ線用撮像管を得る。

本実施例のＸ線用撮像管をカメラに組み込んで、Ｉｎリ
ングをカソード電位とし、ターゲットピン電極にカソー
ドに対して２００〜２０００Ｖの電圧を印加して動作さ
せたところ、さざ波現象、極性反転現象等の画像異常現
象は生じず、高感度で高画質のＸ線再生画像が得られた
。

実施例２ 実施例１と同じ方法でガラス板ｌとＢＮ薄板２を接合し
た基板を得る（第５図参照）。次に、ＢＮ薄板２上に厚
さ１００μｍのＥ−７薄板（図示省略）を絶縁性接着剤
ではり合わせ、Ｅ−７薄板の厚さが２０μｍになるまで
光学研磨し、さら、光学研磨面を高周波スパッタリング
法により０．２〜２μｍ全面イオンエツチングする。次
に、上記はり合わせ基板に超音波加工法により孔をあけ
、実施例１と同じ方法でピン電極５ならびにターゲット
電極用ＡＩ蒸着膜３を形成する。その上に実施例１と同
じ方法で正孔注入阻止層、光導電膜４、電子注入阻止層
も順次形成し、撮像管国体に圧着真空封止してＸ線用撮
像管ターゲットを得る。

本実施例のＸ線用撮像管では、Ｘ線を透過し得る絶縁性
薄板２としてＢＮ薄板の他にさらにＳｉｎ、薄板を設け
たために、実施例１と同様に良好な画像が得られる他に
白点状の局所的画像欠陥が大幅に低減した。

実施例３ 実施例３を第３図（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。あ
らかじめガラス板１の中央部に超音波加工法により直径
１３ｍｍの開口部１７を形成し、開口部１７の側面の一
部に幅２ｍｍのＣｒ−Ａｕからなるタンザク状導電性薄
１ｊｌｌを真空蒸着法により形成する。また一方、厚さ
０．３ｍｍのＢＮ薄板２の一部に超音波加工法により直
径２ｍｍ電極取り出し用の孔１２を中心から９ｍｍの位
置にあけ、片面に高周波スパッタリング法により厚さ３
〜１０μｍのＡｔ、Ｏ，薄板を形成し、その表面を高周
波スパッタリング法により０．５〜２μｍ全面イオンエ
ツチングする。次に、孔１２とその周辺部に幅約１ｍｍ
のＣｒＡｕからなるタンザク状導電性薄膜１１を形成す
る。次に、ガラス板とＢＮ薄板を両者のタンザク状導電
性薄膜が対向するような位置で絶縁性接着剤よりはり合
わせる。

以上のようにして得たターゲット基板上に実施例１と同
じ方法で９Ｘ９ｍｍのＡＩ薄膜からなるターゲット電極
３を真空蒸着し、タンザク状導電性薄膜１１を接続する
。その上に実施例１と同じ方法で正孔注入阻止層、光導
電膜４、電子注入阻止層を順次形成し、撮像管国体に圧
着真空封止してＸ線用撮像管ターゲットを得る。

本実施例のＸ線用撮像管では、光導電膜側にターゲット
電極接続部の凸部（第５図の１５．１６）がないために
、実施例２の撮像管に比較してさざ波現象、反転現象な
らびに画像の図形歪などが更に改善される。

上記実施例１．２．３のいずれにより得られたＸ線用撮
像管において、Ｓｅ系非晶質半導体層の電界が１×１０
°Ｖ　／　ｍ以上になるような電圧を印加して動作させ
ると、非晶質半導体層内の電荷のアバランシェ増倍が起
こり、画面異常現象を抑止した状態でさらなる高感度Ｘ
線画像が得られる。

以上本発明を前記実施例に基づいて具体的に説明したが
、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明により、画面異常現象や画
面欠陥を改善したＸ線用撮像管を得ることができ、また
、ターゲット電圧を高めて動作させることにより、従来
の撮像管を大幅に上回る高感度特性が得られる。特に、
光導電膜にＳｅを主体とする非晶質半導体を用いた場合
は、光導電膜が優れた解像度特性を有しているために走
査線数を増して使用することにより、高感度で高精細度
のＸ線画像が得られるので、広範囲のＸ線画像応用分野
で用いることができ、産業上の利用価値が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明を実施したＸ線用撮像管のター
ゲット部の概略断面図、第１図（ｂ）は、第１図（ａ）
のｘ−ｘ’線で切断した場合のターゲット表面を電子ビ
ーム走査側から見た平面図、第２図（ａ）、（ｂ）、（
ｃ）は、それぞれ絶縁板の開口部を示す図、第３図（ａ
）は、本発明の他の実施例のターゲット部の概略断面図
、第３図（ｂ）は、第３図（ａ）のＹ−Ｙ’線で切断し
た場合のターゲット表面を電子ビーム走査側から見た平
面図、第４図は、本発明によるＸ線用撮像管における電
流、電圧特性の一例を示す図、第５図（ａ）は、本発明
の他の実施例のＸ線用撮像管のターゲット部の概略断面
図、第５図（ｂ）は、第５図（ａ）のｚ−ｚ’線で切断
した場合のターゲット表面を電子ビーム走査側から見た
平面図である。 ｌ・・・絶縁板 ２・・・Ｘ線を透過し得る絶縁性薄板 ３・・・ターゲット電極 ４・・・光導電膜 ５・・・ピン電極 ６・・・Ｉｎリング ７・・・金属リング ８・・・ガラスバルブ ９・・・メツシュ 】　１ ・・・電子ビーム ・・導電性薄膜 ・・・孔 ・・絶縁性接着剤 ・・・導電性接着剤 ・・・半田付は用バット ・・・半田

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に形成したターゲット電極と光導電膜とを少
   なくとも有するターゲットと、上記ターゲットを走査す
   る電子ビームを発射する電子銃を少なくとも有する撮像
   管において、上記基板が、Ｘ線を通過させる開口部を有
   する絶縁板と、Ｘ線を透過し得る絶縁性薄板とで少なく
   とも構成され、かつ上記ターゲット電極を上記絶縁性薄
   板上の上記電子ビームの有効走査領域に対応する部分に
   限定して形成したことを特徴とする撮像管。 ２、上記絶縁性薄板がＢＮからなることを特徴とする請
   求項１記載の撮像管。 ３、上記絶縁性薄板が、ＢＮ薄板とＳｉＯ＿２またはＡ
   ｌ＿２Ｏ＿３薄板の積層板からなることを特徴とする請
   求項１または２記載の撮像管。 ４、上記ターゲット電極が上記基板の絶縁板側から貫通
   して設けた電極ピンに内部で接続され、上記電極ピンか
   ら信号を取り出すようになっていることを特徴とする請
   求項１、２または３記載の撮像管。 ５、上記ターゲット電極が上記絶縁性薄板に貫通して設
   けた孔を介して上記絶縁板の上記開口部の側壁に設けた
   リード部に接続され、上記リード部から信号を取り出す
   ようになっていることを特徴とする請求項１、２または
   ３記載の撮像管。 ６、上記光導電膜を構成する材料の少なくとも一部がＳ
   ｅを主体とする非晶質半導体であることを特徴とする請
   求項１、２、３、４または５記載の撮像管。 ７、上記光導電膜内で電荷のアバランシエ増倍を生ずる
   電界領域で動作させることを特徴とする請求項１、２、
   ３、４、５または６記載の撮像管の動作方法。