JPH06168684A - 電離放射線コンバータ - Google Patents

電離放射線コンバータ

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JPH06168684A
JPH06168684A JP5011812A JP1181293A JPH06168684A JP H06168684 A JPH06168684 A JP H06168684A JP 5011812 A JP5011812 A JP 5011812A JP 1181293 A JP1181293 A JP 1181293A JP H06168684 A JPH06168684 A JP H06168684A
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JP
Japan
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ionizing radiation
cathode
anode
electron
output
Prior art date
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JP5011812A
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English (en)
Inventor
Du Toit Albert Guldenpfennig
アルバート・ギュルデンプフェニング・ドゥ・トイト
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Council for Scientific and Industrial Research CSIR
C S I R
Original Assignee
Council for Scientific and Industrial Research CSIR
C S I R
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/50Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output
    • H01J31/501Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output with an electrostatic electron optic system

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  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出力イメージの歪みを改善する電離放射線コ
ンバータを提供する。 【構成】 コンバータ10は、真空密閉筺体12と、カ
ソード16と、ピンホール20を画成しかつ前記カソー
ドと反対方向に向いた出力リン層を含むアノード18
と、収束電極26、30とを含む。前記収束電極と、ア
ノードと、カソードとは、使用中、入力電離放射線の結
果として、カソードにより放出される光電子を出力リン
層に衝突して入力放射線を表わす増強信号を生じるよう
に、ピンホールを通りアノードに戻るよう移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イメージ倍増管の如き
電離放射線コンバータに関し、特にX線イメージ倍増管
に関する。
【0002】
【従来の技術】本明細書においては、用語「電離放射
線」とは、少なくとも15eVのエネルギを持つ光子と
関連する電磁放射を意味するため用いられる。このた
め、X線、ガンマ線および一部の紫外線は、全ての種類
の電離放射線である。用語「電離放射線コンバータ」
は、その範囲内に電離放射線イメージ倍増管を含むが、
かかる倍増管に限定されることなく、例えば、電離放射
線検出器をも含む。
【0003】出願人が知るところのX線イメージ倍増管
は、管の一端部に向けて配置された光電子コンバータに
対する電離放射線の形態における入力要素即ちカソード
と、管の反対側端部に向けて配置されたアノードと、中
間の収束用電極とを含む。アノードは、カソードに面す
る透明な出力ウインドウ面上の出力リン層を含む。使用
において、カソードはX線により照射されてカソード上
の入力リン層に1次の可視イメージを形成する。照射さ
れた結果としてカソードから放出される光電子は、倍増
された可視出力イメージが衝突する光電子により出力リ
ン層に生じるように収束電極により加速され収束され
る。このイメージは、透明な出力ウインドウから見るこ
とができる。
【0004】X線イメージ倍増管により生じるイメージ
の鮮明度が倍増管の量子検出効率(QDE)および変調
伝達関数(MTF)の積に比例することが知られてい
る。QDEは、平均して吸収された各X線光子が管によ
りその出力で検出される、即ち視覚化される効率の測定
値である。MTFは、1次イメージの空間的細部の出力
イメージにおける管によるコントラストおよび鮮鋭度の
低下の測定値である。
【0005】Malashankoの米国特許第5,1
44,123号に示されるように、従来の管における不
充分なエネルギ変換プロセスの一部を改善即ち取除くこ
とにより、従来の管のイメージ品質を改善することが一
般的傾向であった。しかし、このような従来の管のイメ
ージ品質は、全てのこのような管において使用される本
質的なイメージ欠陥を持つ屈折電子光学要素のMTFに
より制約を受けたままである。例えば、入力X線はカソ
ードを透過して出力リン層に衝突し、出力リン層に衝突
する光電子により生じるイメージにおける望ましくない
バックグラウンドおよびフォギング(fogging)
を生じる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、従来のコンバータの上記の短所が少なくとも軽減さ
れると考えられる別の電離放射線コンバータの提供にあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、下記の
構成の電離放射線コンバータが提供される。即ち、真空
密閉筺体と、筺体の一端部に向けて配置されたカソード
と、筺体の他端部に向けて配置されたアノードとを設
け、このアノードはピンホールを画成し、カソードから
反対を向いた衝突電子応答領域を含み、更に収束手段を
設けてなり、アノード、カソードおよび収束手段は、使
用中、カソードで受取られた入力電離放射線の結果とし
て、カソードから放出される光電子をピンホールに向け
てこれを通る方向に移動させ、その後移動の方向は、前
記光電子が衝突電子応答領域に衝突して入力放射線を表
わす増強信号を生じるように変更される。
【0008】アノード、カソードおよび収束手段は、使
用中、アノードにより分離される第1および第2の反対
方向の電界を生じる。収束手段は、カソードとアノード
間に配置された少なくとも1つの中間収束電極と、反対
側でカソードとしてアノードから隔てられて、それ自体
とアノード間にカソードとアノード間に生じた第1の電
界方向と反対の方向を持つ第2の電界を生成する少なく
とも1つの出力収束電極とを含むことが望ましい。
【0009】光電子を伝達する電離放射線バリア装置
が、カソードとアノード間に設けられる。アノードは、
電離放射線バリア装置を含むことが望ましい。例えば、
アノードは、適当な重金属あるいは処理された鉛ガラス
から作ることもできる。あるいはまた、アノードは、ピ
ンホールと整合関係にある開口を画成する適当な重金属
あるいは鉛ガラスの層を含むこともある。
【0010】以下に述べる反射屈折型電子光学素子およ
びアノード構造により、本発明によるコンバータのQD
EおよびMTFが従来のコンバータのそれよりも優れる
ものとなるものと考えられる。
【0011】反射防止面をカソードに面するアノード表
面に設けることができ、またピンホールが漏斗形状であ
ることが望ましい。
【0012】本発明によるコンバータの第1の実施例に
おいては、衝突電子応答領域は、出力リン層を含む。
【0013】第2の実施例においては、衝突電子応答領
域は更に、出力リン層に隣接してカソードに向けて配置
された電荷結合デバイス(CCD)アレイを含む。
【0014】第3の実施例においては、衝突電子応答領
域は、電子射突電荷結合ダイオード(ECCD)アレイ
を含む。
【0015】また、本発明の範囲内には診断用電離放射
線装置が含まれ、該装置は、電離放射線ジェネレータ
と、電離放射線イメージ倍増管と、電離放射線イメージ
倍増管の出力と導通する外部イメージ検出手段とを含
み、電離放射線イメージ倍増管は、真空筺体と、この筺
体の一端部に向いて配置されたカソードと、筺体の他端
部に向いて配置され、ピンホールを画成してカソードと
反対を向いた衝突電子応答領域を含む、アノードと、収
束手段とを含み、アノード、カソードおよび収束手段
は、使用中、カソードから放出される光電子を、カソー
ドで受取られる入力電離放射線の結果として、ピンホー
ルに向けてこれを通る方向に移動させ、その後移動の方
向は、光電子が衝突電子応答領域に衝突して前記出力に
おける入力放射線を表わす増強された信号を生じるよう
に変更され、この信号が外部イメージ検出手段により検
出される。
【0016】本発明については、添付図面に関して例示
としてのみ更に記述する。
【0017】
【実施例】X線イメージ倍増管の形態における本発明に
よる電離放射線コンバータは、図1において参照番号1
0により全体的に示される。
【0018】管10は、実質的に真空に保持される、内
部チャンバ14を画成する段部のある管状真空密閉筺体
12を含む。筺体の一端部には、X線光電子コンバータ
即ちカソード16が設けられている。このカソードは、
凸状の形状を呈し、X線を検出する外側の入力リン層1
6.1と、内側の光電材料層16.2とを含む。
【0019】筺体12の他端部に向けて、電離放射線バ
リアを形成する適当に処理された鉛ガラスから作られた
丸いディスク形状のアノード18が設けられている。図
2において最もよく示されるように、このアノードは、
カソード16の曲率中心に配置された漏斗状の中心ピン
ホール20を有する。反射防止面21が、カソードに面
したアノード18の面上に設けられている。カソード1
6と反対方向を向いたアノード18の面22上には、光
反射面23と、出力リン層24の形態の衝突電子応答領
域とが設けられている。
【0020】図1に示されるように、軸方向開口28を
画成する円形の収束電極26が、カソード16とアノー
ド18間に設けられている。図2に最もよく示されるよ
うに、透明ガラスの出力ウインドウ30上には、透明な
SnO2の出力収束電極32が設けられている。アノー
ドと反対方向に向いたガラスのウインドウ30の面と、
アノードに向いた電極32の面とは共に、それぞれ反射
防止コーティング34、36により覆われている。
【0021】使用において、電源装置38を用いてカソ
ード16および電極32を0ボルトに保持するが、アノ
ード18は収束電極26より実質的に高い電圧に保持さ
れる。このため、アノード18の方向における加速およ
び収束電界が、カソード16とアノード18との間に生
成される。更に、反対方向の第2の電界が、電極32と
アノード18との間に生成される。
【0022】使用において、カソード16は、検査され
る物体54を透過したX線ジェネレータ52(図5に示
される)からのX線により照射される。X線は、可視光
子を層16.1(図1に示される)により放出させ、こ
の光子が1次イメージを構成する。光子は更に、光カソ
ード16.2から光電子を放出させる。これらの光電子
は、上記の加速および収束電界によりピンホール20に
向けて加速され収束される。次に電子は前記ピンホール
を経て、アノード18と電極32間の前記の第2電界へ
通過する。この電界は、最初に電子の移動を減速し、次
いで停止して移動方向を反転させ、実質的に平坦な出力
リン層24上に電子を収束させる。次に、出力リン層
は、増強されるも縮小された出力イメージを構成する可
視光を放出する。
【0023】アノード18とカソード16間の加速電界
は、色収差および球面収差を生じる収束電子レンズを形
成する。これらの収差は、本発明によるコンバータのア
ノード18と出力収束電極32間の均一な反転および減
速電界によって実質的に打ち消され、その結果焦点面が
実質的に平坦となり、イメージの歪みが少くなり、その
全域にわたり収束を改善する。
【0024】更に、光が出力リン層24から、その電子
が衝突する面からウインドウ30に向けて放出される。
反対方向に放出された光もまた、光反射面23により効
率的に反射される。従来のX線イメージ倍増管において
は、出力リン層からの光がこの出力リン層に面する感光
性の光カソードに達することを阻止する不透明な光バリ
アが出力リン層上に被着されねばならない。このバリア
は、電子ビームからのエネルギを吸収し、バリアを透過
しなければならない電子を散乱させて出力リン層上に衝
突させる。バリアが高い反射性のものであれば、バリア
とリン層間の多くの反射がコントラストを低下させる。
この層が反射性でなければ、光出力は著しく減少される
ことになる。解像度または明るさのいずれか一方、ある
いはその両方のこのような逸失は、本発明による管の衝
突電子応答領域24において低減される。
【0025】更にまた、アノード18の放射線バリア
は、カソード16を透過して出力リン層24に達するか
もしれない入力X線の伝達を阻止する。このため、この
ような透過X線により生じる望ましくないバックグラウ
ンドあるいはフォギングが、本発明による管のカソード
16と反対方向に向く衝突電子応答領域上に生じる出力
イメージにおいて減じられる。
【0026】図5に示されるように、目に見える出力イ
メージが、データ通信リンク58を介してコンピュータ
60に接続されたビデオ・カメラ56により捕捉され
る。出力イメージは、リアルタイムにモニター62上に
表示され、あるいはイメージと関連するデータが以降の
表示および(または)診断のため捕捉され、格納され、
コンピュータ60により処理される。
【0027】図3において、参照番号300により示さ
れる本発明による管の第2の実施例の一部をなすアノー
ドに対する別の構造が示される。この管の残部は、図1
および図2に関して述べたものと同じである。アノード
300は、導電性の円形キャリヤ302を含む。小さな
開口305を画成する適当な重金属の層304の形態の
電離放射線バリアが、カソードに面するキャリヤ面上に
設けられている。開口307を画成する反射防止層30
6が、層304上に重ねられている。電荷結合デバイス
(CCD)アレイ308が、層304と出力リン層31
0間に設けられている。漏斗状のピンホール312が挿
入子314に画成されている。開口305、307はピ
ンホール312と整合関係にある。
【0028】アノード300を構成する管の動作は、出
力リン層310により放出される光子がCCDアレイ3
08により検出され受取られることを除いて、管10の
動作と実質的に類似する。入力放射線を表わす電気信号
が出力316に与えられる。この実施例においては、出
力ウインドウ30および収束電極32が透明である必要
がない。
【0029】図4において、参照番号400により示さ
れる本発明による管の第3の実施例の一部をなすアノー
ドに対する更に別の構造が示される。この管の残部は、
出力ウインドウ30が省かれるが収束電極402が保持
される点を除いて、図1および図2に関して述べたもの
と同じである。
【0030】アノード400の構造は、CCDアレイ3
08およびアノード300の出力リン層310が電子射
突電荷結合ダイオード(EBCCD)アレイ404で置
換される点において図3のアノードと異なる。入力放射
線を表わす電子出力信号が出力406に与えられる。
【0031】アノード300または400の一方が用い
られる時、図5に示されるシステムにおけるカメラ56
は省かれる。出力316または出力406のいずれか一
方がデータ通信リンクを介してコンピュータ58におけ
る適当なインターフェース(図示せず)またはビデオ・
モニター(図示せず)に接続されている。
【0032】本発明によるコンバータには、頭書の特許
請求の範囲および趣旨から逸脱することなく細部におい
て多くの変形があることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図1】X線イメージ倍増管の形態における本発明によ
る電離放射線コンバータの軸方向断面図である。
【図2】図1の倍増管の一実施例のアノードおよび出力
ウインドウのみを示す拡大軸方向断面図である。
【図3】図1の倍増管の第2の実施例のアノードおよび
出力ウインドウのみを示す類似の図である。
【図4】本発明の第3の実施例のアノードおよび収束電
極のみを示す類似の図である。
【図5】本発明によるX線イメージ倍増管を含む診断用
X線システムを示す概略図である。
【符号の説明】
10 電離放射線コンバータ 12 管状真空密閉筺体 14 内部チャンバ 16 カソード 18 アノード 20 中心ピンホール 21 反射防止面 23 光反射面 24 出力リン層 26 収束電極 28 軸方向開口 30 出力ウインドウ 32 出力収束電極 34 反射防止コーティング 36 反射防止コーティング 38 電源装置 52 X線ジェネレータ 54 物体 58 データ通信リンク 60 コンピュータ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空密閉筺体と、 前記筺体の一端部に向けて配置されたカソードと、 前記筺体の他端部に向けて配置されたアノードとを設
    け、 前記アノードはピンホールを画成し、カソードから反対
    を向いた衝突電子応答領域を含み、更に電子収束手段を
    設け、 前記電子収束手段と、アノードと、カソードとが、使用
    中、カソードで受取られる入力電離放射線の結果とし
    て、カソードから放出される光電子をピンホールに向け
    てこれを通る方向に移動させ、その後移動の方向は、前
    記光電子が前記衝突電子応答領域に衝突して入力放射線
    を表わす増強信号を生じるように変更されることを特徴
    とする電離放射線コンバータ。
  2. 【請求項2】 前記アノードと、カソードと、電子収束
    手段とが、使用中、該アノードにより分離される2つの
    対向する電界を生成して、前記光電子を衝突電子応答領
    域に衝突するようにカソードからピンホールを通るよう
    移動させることを特徴とする請求項1記載の電離放射線
    コンバータ。
  3. 【請求項3】 光電子を伝達する電離放射線バリア手段
    を設け、該電離放射線バリア手段がアノードとカソード
    間に配置されることを特徴とする請求項1または2に記
    載の電離放射線コンバータ。
  4. 【請求項4】 前記アノードが、電離放射線バリア手段
    として働く適当な材料から作られることを特徴とする請
    求項3記載の電離放射線コンバータ。
  5. 【請求項5】 前記アノードが、導電性キャリヤと、電
    離放射線バリア手段として働く適当な材料層とを含み、
    該層が開口を画成し前記カソードと前記衝突電子応答領
    域との間のキャリヤ上に配置され、ピンホールと整合関
    係にある前記開口を有することを特徴とする請求項3記
    載の電離放射線コンバータ。
  6. 【請求項6】 前記カソードに面する前記アノードの面
    上に反射防止面を設けることを特徴とする請求項1乃至
    5のいずれかに記載の電離放射線コンバータ。
  7. 【請求項7】 前記ピンホールが漏斗形状であることを
    特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の電離放射
    線コンバータ。
  8. 【請求項8】 前記衝突電子応答領域が出力リン層を含
    むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の
    電離放射線コンバータ。
  9. 【請求項9】 前記衝突電子応答領域が更に、前記カソ
    ードに向かって前記出力リン層に隣接して配置された電
    荷結合デバイス(CCD)アレイを含むことを特徴とす
    る請求項8記載の電離放射線コンバータ。
  10. 【請求項10】 前記衝突電子応答領域が、電子射突電
    荷結合ダイオード(ECCD)アレイを含むことを特徴
    とする請求項1乃至7のいずれかに記載の電離放射線コ
    ンバータ。
  11. 【請求項11】 電離放射線ジェネレータと、 電離放射線イメージ倍増管と、 該電離放射線イメージ倍増管の出力と導通する外部イメ
    ージ検出手段とを設け、 前記イメージ倍増管が、真空密閉筺体と、該筺体の一端
    部に向けて配置されたカソードと、前記筺体の他端部に
    向けて配置され、ピンホールを画成し、かつ前記カソー
    ドと反対方向に面する衝突電子応答領域を含む、アノー
    ドと、電子収束手段とを含み、 前記アノードと、前記カソードと、前記電子収束手段と
    が、使用中、カソードにより放出された光電子を、カソ
    ードで受取られる入力電離放射線の結果として、前記ピ
    ンホールに対してこれを通る方向に移動させ、その後移
    動方向が、前記光電子が前記衝突電子応答領域に衝突し
    て前記出力における入力放射線を表わす増強信号を生
    じ、該信号が前記外部イメージ検出手段により検出され
    るように変更される、ことを特徴とする診断用電離放射
    線装置。
JP5011812A 1992-01-27 1993-01-27 電離放射線コンバータ Pending JPH06168684A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ZA92541 1992-01-27
ZA92/0541 1992-01-27

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ID=25581350

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JP5011812A Pending JPH06168684A (ja) 1992-01-27 1993-01-27 電離放射線コンバータ

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US (1) US5357100A (ja)
EP (1) EP0554076A1 (ja)
JP (1) JPH06168684A (ja)
CN (1) CN1085010A (ja)
FR (1) FR2686731A1 (ja)
IL (1) IL104534A0 (ja)
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