JPH07296749A

JPH07296749A - 放射線二次元検出器

Info

Publication number: JPH07296749A
Application number: JP6110400A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Tonami; 寛道戸波; Shiro Oikawa; 四郎及川; Toshiro Yamagishi; 敏郎山岸; Tsutomu Kato; 務加藤; Kenkichi Tanioka; 健吉谷岡; Shiro Suzuki; 四郎鈴木
Original assignee: Shimadzu Corp; Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Shimadzu Corp; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1994-04-25
Filing date: 1994-04-25
Publication date: 1995-11-10

Abstract

(57)【要約】【目的】入射放射線を効率よく電気信号に変換するこ
とができるとともに、大口径化することも容易な薄型の
放射線二次元検出器を提供する。【構成】放射線を二次元分布の電荷に変換するターゲ
ット構造体３と、これを電子ビームｅで走査する電子ビ
ーム走査機構４とを備える。電子ビーム走査機構４は複
数本の線陰極２２を備える。背面電極２１と垂直集束電
極２３ａ，２３ｂによって、選択された一つの線陰極２
２から電子ビームｅが取り出される。この電子ビームｅ
が、垂直偏向電極２４、電子ビーム流制御電極２５、水
平集束電極２６、水平偏向電極２７等によって２次元的
に走査されることにより、ターゲット構造体３の所定領
域の電位分布が読み取られる。以下、線陰極２２が順に
選択されることにより、ターゲット構造体３の全領域の
電位分布が読み取られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、医療の診断あるいは
非破壊材料検査などに用いられるＸ線テレビジョンシス
テムにおいてＸ線画像を電気信号に変換したり、あるい
は原稿などの被写体を光学的に読み取って得られた可視
光を電気信号に変換するのに使用される放射線二次元検
出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の放射線二次元検出器の一例とし
てのＸ線テレビジョンシステムでは、Ｘ線画像を電気信
号に変換するのに、Ｘ線イメージインテンシファイア
と、テレビジョン撮像管とを組み合わせている。すなわ
ち、イメージインテンシファイアにＸ線を入射し、Ｃｓ
Ｉ等の変換膜によって入力Ｘ線を可視光線に変換した
後、光電面より電子を放出させ、この電子を加速しなが
ら出力蛍光膜に結像させて可視光に変換し、この出力蛍
光膜から可視光の画像として出力する。そして、このイ
メージインテンシファイアの出力面に撮像管を光学的に
結合させ、光学レンズなどを介して可視光線の像をこの
撮像管の撮像面に結像させることにより、この撮像面
に、入射光に応じた電荷を蓄積し、これを電子ビームで
走査することにより読み出し、電気信号として出力す
る。

【０００３】また、可視光像を電気信号に変換するデバ
イスとしては二次元ＣＣＤ（ChargeCoupled Device ）
カメラがよく知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Ｘ線イメージインテンシファイアとテレビジョン撮像管
とを組み合わせたＸ線テレビジョンシステムでは、Ｘ線
画像から最終の電気的画像信号が得られるまでには、上
記のようにＸ線−可視光線−電子−可視光線−光学系−
可視光線−電気信号というように多くの変換工程が含ま
れており、そのため変換効率が悪化する傾向にあり、最
終画像の信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比を低下させる原因とな
ることが避けられない。それとともに、イメージインテ
ンシファイアと撮像管とを組み合わせるので、装置が複
雑・大型化するという問題がある。

【０００５】また、二次元ＣＣＤカメラは小型であると
いう利点はあるものの、その構成上、大面積化が困難で
あり、そのため、被写体の可視光像を縮小する光学系が
不可欠であるという難点がある。

【０００６】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、Ｘ線や可視光などの放射線を効率よ
く電気信号に変換することができるとともに、大口径化
が可能で、かつ薄型の放射線二次元検出器を提供するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、このような
目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、この発明に係る放射線二次元検出器は、入射した二
次元分布の放射線を二次元分布の電荷に変換する変換膜
を含むターゲット構造体と、前記ターゲット構造体の放
射線入射面と反対側の面を電子ビームで走査することに
より、前記ターゲット構造体に生じた二次元的な電位の
分布を電気信号として読み出す電子ビーム走査機構とを
備え、前記電子ビーム走査機構は、（ａ）前記ターゲッ
ト構造体に対向するようにほぼ等間隔で水平に配置され
た電子ビーム発生源としての複数本の線陰極と、（ｂ）
前記線陰極の後方（前記ターゲット構造体が配置された
側と反対側）に、各線陰極に対応して配置された背面電
極と、（ｃ）前記線陰極の前方（前記ターゲット構造体
が配置された側）に配置され、前記背面電極との間で電
位勾配を作ることにより、前記複数本の線陰極の中の選
択された一つの線陰極からのみ電子ビームを発生させ、
その電子ビームを垂直方向に集束して前方へ押し出す、
前記各線陰極に対応して設けられた複数個の垂直集束電
極と、（ｄ）前記垂直集束電極を通過した電子ビームを
垂直方向に偏向する、前記各線陰極に対応して設けられ
た複数個の垂直偏向電極と、（ｅ）前記垂直偏向電極を
通過した電子ビームに作用して、前記電子ビームの経路
を水平ラインに沿って順に切り換える複数個の電子ビー
ム流制御電極と、（ｆ）前記電子ビーム流制御電極を通
過した電子ビームを水平方向に偏向する、前記電子ビー
ム流制御電極に対応して設けられた複数個の水平偏向電
極と、（ｇ）前記水平偏向電極を通過した電子ビームを
前記ターゲット構造体の方向へ引き込む加速電極と、
（ｈ）前記加速電極を通過した電子ビームをターゲット
構造体の手前で減速させる減速電極と、を備えたもので
ある。

【０００８】

【作用】この発明の作用は次のとおりである。二次元分
布の入射放射線はターゲット構造体によって二次元の電
位分布に変換される。ターゲット構造体に生じた電位分
布は電子ビーム走査機構によって以下のように読み出さ
れる。まず、背面電極と垂直集束電極とによって、複数
本の線陰極の中から一つの線陰極が選択され、この線陰
極から電子ビームが取り出される。この電子ビームは垂
直偏向電極および電子ビーム流制御電極を経て、水平偏
向電極に至る。水平偏向電極は電子ビームを予め定めれ
た画素分だけ水平方向に偏向する。水平偏向電極を通過
した電子ビームは加速電極および減速電極を経てターゲ
ット構造体に入射する。結果、ターゲット構造体の予め
定められた画素分に相当する領域が水平に走査される。
この走査領域の電位分布に応じた電流が、線陰極とター
ゲット構造体との間に流れる。この電流変化を検出する
ことにより、ターゲット構造体の電位分布が読み取られ
る。

【０００９】ターゲット構造体の予め定められた画素分
に相当する領域が水平方向に走査された後、電子ビーム
流制御電極によって電子ビームが水平方向に変位され
る。この電子ビームが上述と同様に水平偏向電極によっ
て走査されることにより、ターゲット構造体の水平方向
の隣の画素領域が読み取られる。以下、同様にして一水
平ラインの領域が読み取られる。

【００１０】一水平ライン分の領域が走査されると、次
に、垂直偏向電極によって電子ビームが垂直方向に１画
素相当分だけ偏向される。以下、電子ビーム流制御電極
と水平偏向電極の作用により電子ビームが水平方向に走
査されて、その水平ラインの電位分布が読み取られる。

【００１１】垂直方向に予め定められたライン数の電位
分布が読み取られると、背面電極と垂直集束電極とが切
り換えられることにより、隣の線陰極が選択される。以
下、この線陰極から取り出された電子ビームによって、
予め定められたライン数の電位分布が読み取られる。以
下、線陰極を順に選択することによって、ターゲット構
造体が二次元的に走査されて、全ての電位分布が読み取
られる。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１はこの発明に係る放射線二次元検出器の
一実施例であるＸ線撮像管の概略構成図である。

【００１３】図１に示すように、Ｘ線撮像管１は、１０
^-7〜１０^-9Ｔｏｒｒの真空度に保たれた真空容器２内
に、入射した二次元分布のＸ線を二次元分布の電荷に変
換するターゲット構造体３と、このターゲット構造体３
のＸ線入射面と反対側の面を電子ビームで走査すること
により、ターゲット構造体３に生じた二次元的な電位の
分布を電気信号として読み出す電子ビーム走査機構４と
を備えている。

【００１４】ターゲット構造体３は図２に模式的に示し
たように、基板１１のＸ線入射側とは反対側の表面に蛍
光体１２を形成し、その上に透明電極１３と光導電膜１
４とをその順に積層形成して構成されている。

【００１５】基板１１は、ターゲット構造体３の機械的
強度を確保するためのもので、厚みが１〜２ｍｍのアル
ミニウム、金属ベリリウム、ガラス、セラミック等のＸ
線透過材料を用いる。

【００１６】蛍光体１２としては、ナトリウムがドープ
された沃化セシウム（ＣｓＩ：Ｎａ）、銀がドープされ
た硫化亜鉛（ＺｎＳ：Ａｇ）、タングステン酸カルシウ
ム（ＣａＷＯ₄）、タリウムがドープされた沃化セシウ
ム（ＣｓＩ：Ｔｌ）等のＸ線に感応して可視光線を生じ
る材料を用いる。特に、Ｘ線変換効率の面から、Ｃｓ
Ｉ：Ｎａの針状結晶構造体が好ましい。ＣｓＩ：Ｎａの
膜厚は、通常、２００〜４００μｍ程度である。

【００１７】透明電極１３は、たとえばインジウムと錫
と酸素の合金であるＩＴＯ、ＳｎＯ₂等の透光性を備え
た導電性薄膜を用いる。光の散乱を防止するために透明
電極１３は出来るだけ薄く（３００程度）形成され
る。

【００１８】光導電膜１４は、蛍光体１２で生じた二次
元分布の可視光像を二次元分布の電荷に変換するための
もので、蛍光体１２の発光波長域に感度をもつものが使
用される。例えば、蛍光体１２として青色発光のＣｓ
Ｉ：Ｎａ、ＺｎＳ：Ａｇ、ＣａＷＯ₄を用いた場合は、
セレン（Ｓｅ）を主成分とする非晶質半導体層（ａ−Ｓ
ｅ）が好ましく用いられ、緑色発光のＣｓＩ：Ｔｌの場
合はセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）が用いられる。

【００１９】光導電膜１４として、セレン（Ｓｅ）を主
成分とする非晶質半導体層（ａ−Ｓｅ）を用いると、そ
の光導電膜１４に高電界が作用したときに、その内部に
アバランシェ効果に基づく電荷増倍作用を得ることがで
きる点で好ましい。以下に、セレン（Ｓｅ）を主成分と
する非晶質半導体層（ａ−Ｓｅ）で光導電膜１４を構成
した場合の具体例を説明する。

【００２０】光導電膜１４にはＸ線が直接入射しないの
で、セレン（Ｓｅ）を主成分とする非晶質半導体層（ａ
−Ｓｅ）は比較的薄くてよく、通常、４〜２０μｍ程度
である。また、この非晶質半導体層（ａ−Ｓｅ）への電
荷の注入を阻止するために、非晶質半導体層（ａ−Ｓ
ｅ）の両面にブロッキング層を設けるのが好ましい。透
明電極１３側のブロッキング層としては、ＣｅＯ₂、Ｇ
ｅＯ₂等が用いられ、電子ビーム入射側のブロッキング
層としては、Ｓｂ₂Ｓ₃等が用いられる。なお、非晶質
半導体層（ａ−Ｓｅ）は必ずしもＳｅのみで構成する必
要はなく、熱的安定性や感度の向上を図る目的で、Ａ
ｓ，Ｇｅ，Ｔｅ等の適宜の不純物が添加されることもあ
る。

【００２１】上述したターゲット構造体３は、例えば以
下のようにして製造される。まず、基板１１の一方の面
に真空蒸着法でＣｓＩ：Ｎａを被着することにより蛍光
体１２を形成する。このとき、基板１１の温度を２００
〜４００℃程度にすることにより、ＣｓＩ：Ｎａの針状
結晶構造体が得られる。蛍光体１２の表面に真空蒸着
法、またはスパッタリング法によりＩＴＯを被着するこ
とにより透明電極１３を形成する。透明電極１３の上に
ａ−Ｓｅ等を真空蒸着法で被着することにより光導電膜
１４を形成する。

【００２２】次に、図３を参照して電子ビーム走査機構
４の構造を説明する。図３の左側から順に、背面電極２
１、電子ビーム源としての線陰極２２、垂直集束電極２
３ａ，２３ｂ、垂直偏向電極２４、電子ビーム流制御電
極２５、水平集束電極２６、水平偏向電極２７、電子ビ
ーム加速電極２８、減速電極２９が配置されている。

【００２３】電子ビーム源としての線陰極２２は水平方
向に線状に分布する電子ビームを発生するように水平方
向に張架されている。このような線陰極２２が適宜間隔
を置いて垂直方向に複数本設けられている。本実施例で
は、６３本の線陰極２２が設けられている（ただし、図
３では作図の便宜のために４本の線陰極２２のみを示し
ている）。これらの線陰極２２は、例えば直径１０〜２
９μｍのタングステン線の表面に酸化物陰極材料が塗着
されて構成されている。そして、後述するように、上方
の陰極線から順に一定時間づつ電子ビームを放出するよ
うに制御される。これらの線陰極２２と、ターゲット構
造体３の透明電極１３との間には高電圧Ｅが印加されて
いる（図１参照）

【００２４】背面電極２１は、電気絶縁体で構成された
ベース２１ａの線陰極２２側のコの字状内面に、蒸着法
等によって、アルミニウム等の導体膜２１ｂを線陰極２
２ごとに電気的に分離して被着形成されている。背面電
極２１の各導体膜２１ｂは、後述の垂直集束電極２３ａ
との間で選択的に電位勾配を作り出し、電子ビームを一
定時間放出するように制御される線陰極２２以外の他の
線陰極２２からの電子ビームの発生を抑止し、かつ、発
生された電子ビームを前方向だけに向けて押し出す作用
をする。この背面電極２１は、前述した真空容器２の後
壁の内面に付着された導電材料の塗膜によって形成され
ることもある。

【００２５】垂直集束電極２３ａは、各線陰極２２のそ
れぞれと対向する水平方向に長いスリット３０を有する
導電板３１であり、線陰極２２から放出された電子ビー
ムをそのスリット３０を通して取り出し、かつ垂直方向
に集束させる。

【００２６】スリット３０は途中に適宜の間隔で桟が設
けられていてもよく、あるいは、水平方向に小さい間隔
（ほとんど接する程度の間隔）で多数個並べて設けられ
た貫通孔の列で実質的にスリットとして構成されてもよ
い。垂直集束電極２３ｂも同様のものである。

【００２７】垂直偏向電極２４は上記スリット３０のそ
れぞれの中間の位置に水平方向にして複数個配置されて
おり、それぞれ、絶縁基板３２の上面と下面とに導電体
３３ａ，３３ｂが設けられたもので構成されている。そ
して、相対向する導電体３３ａ，３３ｂの間に垂直偏向
用電圧が印加され、電子ビームを垂直方向に偏向する。

【００２８】本実施例では、一対の導電体３３ａ，３３
ｂによって１本の線陰極２２からの電子ビームを垂直方
向に１６ライン分の位置に偏向する。そして、６４個の
垂直偏向電極２４によって６３本の線陰極２２のそれぞ
れに対応する６３対の導電体対が構成され、結局、ター
ゲット構造体３の光導電膜１４上に１００８本の水平ラ
インを描くように電子ビームを垂直方向に偏向する。

【００２９】電子ビーム流制御電極２５は、それぞれが
垂直方向に長いスリット３４を有する導電板３５で構成
されており、所定間隔を介して水平方向に複数個並設さ
れている。本実施例では、１００本の制御電極用導電板
３５が設けられている（ただし、図３では作図の便宜
上、１０本のみを示している）。各電子ビーム流制御電
極２５は、水平走査の開始端から順にビーム選択制御信
号を与えられる。このビーム選択制御信号を与えられて
いる間だけ、その電子ビーム流制御電極２５は電子ビー
ムを通過させ、他の電子ビーム流制御電極２５は電子ビ
ームの通過を阻止する。各電子ビーム流制御電極２５を
順に通過した電子ビームは、それぞれ水平方向に１０画
素分の信号（光導電膜１４上の電位分布）を読み出すた
めに用いられる。したがって、本実施例では、光導電膜
１４上の電位分布は、水平方向に１０００（１００×１
０）画素の信号として読み出される。

【００３０】水平集束電極２６は電子ビーム流制御電極
２５のスリット３４と相対向する垂直方向に長い複数本
（１００本）のスリット３６を有する導電板３７で構成
され、１画素に相当する大きさに電子ビームをそれぞれ
水平方向に集束して細い電子ビームにする。

【００３１】水平偏向電極２７は、スリット３６のそれ
ぞれの中間の位置に垂直方向にして複数本配置された導
電板３８で構成されており、それぞれの間に水平偏向用
電圧が印加される。これにより、水平偏向電極２７間を
通る電子ビームは水平方向に偏向され、水平方向に１０
画素分に相当する、光導電膜１４上の領域を走査され
る。

【００３２】加速電極２８は、垂直偏向電極２４と同様
の位置に水平方向にして設けられた複数個の導電板２９
で構成されおり、電子ビームを引っ張り込むように作用
する。

【００３３】減速電極２９は、小さな多数の孔が開設さ
れたメッシュ状の導電体４０から構成されており、ター
ゲット構造体３の光導電膜１４の直前で、電子ビームを
減速させ、垂直に入射するように作用する。

【００３４】以下、上述した実施例の作用を説明する。
図１に示すように、被検体Ｍを透過した二次元分布のＸ
線は真空容器２の窓２ａを介してターゲット構造体３に
入射する。ターゲット構造体３に入射したＸ線は基板１
１を透過して蛍光体１２に達することにより、二次元分
布の可視光像に変換される。この可視光像が透明電極１
３を通って光導電膜１４に入る。この光導電膜１４が可
視光像を電荷に変換することにより、光導電膜１４上
に、入射したＸ線透過像に対応した二次元の電位分布が
得られる。

【００３５】なお、光導電膜１４に非晶質半導体層（ａ
−Ｓｅ）を用いた場合、透明電極１３と線陰極２２との
間に印加された高電圧により生じた高電界の作用によ
り、非晶質半導体層（ａ−Ｓｅ）内部にアバランシェ効
果が引き起こされて上記の電荷は指数関数的に増加し、
電位が高まる。このアバランシェ効果を起こすために
は、１０⁸Ｖ／ｍ程度の高電界が必要であるが、これは
非晶質半導体層（ａ−Ｓｅ）を薄く形成することにより
比較的容易に達成できる。電荷の増大により光導電膜１
４の電位は非常に大きくなるが、Ｘ線照射を受けない部
分の光導電膜１４の電位は低いままである。

【００３６】光導電膜１４に生じた電位分布は、電子ビ
ーム走査機構４によって以下のように読み取られる。背
面電極２１と垂直集束電極２３ａ，２３ｂの作用によ
り、一つの線陰極２２が選択されて、その線陰極２２か
らのみ電子ビームｅが取り出される。この電子ビームｅ
は電子ビーム流制御電極２５により１画素分の電子ビー
ムｅとして取り出される。この電子ビームｅがターゲッ
ト構造体３の光導電膜１４に入射するとともに、水平偏
向電極２７の作用により、水平方向へ１０画素分の光導
電膜１４の領域が走査されることにより、その領域の電
位分布が読み取られる。具体的には、電子ビームｅが当
たった部分における電位に比例した電流がターゲット構
造体３の透明電極１３と線陰極２２との間に流れるの
で、この電流の変化を図１に示したように、透明電極１
３に接続された多段構成の読み出し回路５によって電圧
信号として取り出す。

【００３７】１０画素分の水平領域が読み取られると、
電子ビーム流制御電極２５が切り換えられることによ
り、電子ビームｅの水平方向の経路が１０画素分水平方
向に変位して、走査領域が隣の１０画素分の領域に移
る。そして、水平偏向電極２７によって電子ビームｅが
水平走査されることにより、その領域の電位分布が読み
取られる。以下、電子ビーム流制御電極２５が順に切り
換えられることにより、電子ビームｅが１０画素領域の
単位で変位し、各領域で水平偏向電極２７によって水平
走査されることにより、光導電膜１４の１水平ラインの
電位分布が読み取られる。

【００３８】１ラインの電位分布の読み取りが終わる
と、垂直偏向電極２４によって電子ビームｅが垂直方向
に１画素相当分だけ偏向される。以下、電子ビーム流制
御電極２５と水平偏向電極２７の作用により電子ビーム
ｅが水平方向に走査されて、その水平ラインの電位分布
が読み取られる。

【００３９】垂直方向に予め定められたライン数（本実
施例では１６ライン）の電位分布が読み取られると、背
面電極２１と垂直集束電極２３ａ，２３ｂが切り換えら
れることにより、一つ下の線陰極２２から電子ビームが
取り出され、上述と同様に、この電子ビームによって１
６ライン分の電位分布が読み取られる。以下、順に線陰
極２２が選択されることにより、光導電膜１５が２次元
的に走査されて全領域の電位分布が読み取られる。

【００４０】以上のようにして光導電膜１４上の二次元
分布の電位が、読み出し回路５から電気信号として取り
出される。この電気信号はカメラコントロールユニット
（ＣＣＵ）６を経てビデオ信号となり、テレビジョンモ
ニター装置７に送られる。その結果、このテレビジョン
モニター装置７の画面上に、被写体ＭのＸ線透視像が表
示されることになる。

【００４１】このＸ線撮像管１において、入射Ｘ線に対
応した電気信号を得るための過程が、Ｘ線を可視光像に
変換する過程と、可視光像を電位分布に変換する過程
と、電位分布を走査して電気信号を得る過程とで構成さ
れるので、Ｘ線から電気信号に至るまでの変換過程が少
なく、そのためノイズが少ない。その結果、テレビジョ
ンモニター装置７の画面に表されるＸ線透過像はＳ／Ｎ
比の大きなものとなる。さらに上述したような蛍光体１
２や光導電膜１４は大面積化が容易であるので、関心領
域の大きさにまで視野を広げることができる大口径のＸ
線撮像管１を作成することが可能である。しかも、複数
本の線陰極２２から順に取り出した電子ビームを垂直・
水平偏向して光導電膜１４を走査するので、電子ビーム
を偏向するために必要な経路は比較的短くてすみ、Ｘ線
撮像管１の奥行きを短くできる。

【００４２】ところで、蛍光体１２として用いられるＣ
ｓＩ：Ｎａの針状結晶構造体は、その表面の凹凸の高低
差が２μｍ程度ある。そのため、極薄い透明電極１３を
介して被着される光導電膜１４の膜厚が均一にならない
ので、透明電極１３と線陰極２２との間に高電圧が印加
されたとき、光導電膜１４に局所的に高電界が集中し、
その部分でスパークなどを起こして画素が破壊されてし
まうおそれがある。このような事態を避けるために、タ
ーゲット構造体３を以下のように構成してもよい。

【００４３】（１）蛍光体１２の表面を平滑化加工す
る。好ましくは、蛍光体１２の表面の凹凸の高低差を
０．１μｍ以下にする。ただし、蛍光体１２の表面の大
きなうねりによる高低差は、光導電膜１４に局所的な電
界集中を生じさせないので、このような高低差について
は、０．１μｍを越えてもよい。

【００４４】（２）図４に示すように、蛍光体１２と透
明電極１３との間に平滑層１５を介在させる。平滑層１
５としてはガラス薄板、ポリイミド樹脂層、酸化シリコ
ン膜などがある。ガラス薄板を用いる場合は、ガラス薄
板の一方面に蛍光体１２を形成し、他方面に透明電極１
３および光導電膜１４を積層した後、このガラス薄板の
蛍光体１２側に基板１１を接着する。また、平滑層１５
としてポリイミド樹脂層や酸化シリコン膜を用いた場合
には、基板１１の上に蛍光体１２を形成した後、ポリイ
ミド樹脂をスピンコートしたり、あるいは酸化シリコン
膜を気相成長法などで形成した後、透明電極１３および
光導電膜１４を積層する。

【００４５】上記（１），（２）のターゲット構造体に
よれば、均一な膜厚の光導電膜１４が得られるので、光
導電膜１４に局所的に電界が集中するのを避けることが
できる。

【００４６】（３）また、ターゲット構造体３を図５の
ように構成してもよい。この実施例では、表面が平滑化
されたファイバプレート１６の一方の表面（Ｘ線入射側
の面）に蛍光体１２を蒸着し、他方の表面に透明電極１
３および光導電膜１４を被着することによって、ターゲ
ット構造体３を形成している。ここでは、ファイバプレ
ート１６が蛍光体１２や光導電膜１４等の支持基体とな
っているとともに、光透過膜となっている。ファイバプ
レート１６は、６〜２５μｍ程度の微小な直径の光ファ
イバを多数束ねて周面間を接合し、これを１〜３ｍｍの
厚さに切断して薄板化したもので、光は厚さ方向には伝
達するが面方向に拡散することはない。そのため、上記
（２）で説明したように平滑層１５としてガラス薄板を
利用した場合の問題を回避できる。すなわち、ガラス薄
板の場合、蛍光体１２からの光は厚さ方向に伝達される
とともに、面方向にも拡散することにより解像度の低下
を招く。これを避けるにはガラス薄板の厚さを極力薄く
すればよいが、そうすると脆弱になって、取り扱いがや
っかいとなる。この点、ファイバプレート１６では上記
の通り光は面方向に拡散することはないため、厚くして
強度を大きくしても問題がない。そこで、このファイバ
プレート１６の強度を利用し、これを支持基体とするこ
とができる。その結果、ターゲット構造体３の基板１１
が不要となり、Ｘ線の減衰を防ぐことができるという効
果も得られる。

【００４７】なお、上述の各実施例では、放射線二次元
検出器の一例としてＸ線撮像管１を挙げたが、この発明
はこれに限定されず、入射放射線が可視光である場合も
適用することができる。この場合、蛍光体１２を除いて
ターゲット構造体を構成すればよいことは勿論である。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明に係る放射線二次元検出器は、入射放射線像を二次元
分布の電位に変換し、これを電子ビームで走査すること
によって電気信号を得ているので、入射放射線像から電
気信号を得るまでの変換過程が少なく、Ｓ／Ｎ比の高い
画像信号を得ることができる。

【００４９】また、電子ビーム走査機構は、電子ビーム
発生源として複数本の線陰極を用いているので、単一の
電子銃を用いたものに比べて、電子ビームを走査するの
に必要な経路長さが短くなり、そのだけ放射線二次元検
出器を薄型化することができる。また、電子ビームを大
きく走査する必要がないので、画像周辺部の歪みを少な
くすることも可能である。

【００５０】さらに、二次元分布の放射線を電位分布に
変換する変換膜は、その構成上、大面積化することが容
易であるので、この発明によれば大口径の放射線二次元
検出器を実現することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る放射線二次元検出器の一例であ
るＸ線撮像管の概略構成図である。

【図２】ターゲット構造体の一例を示した模式図であ
る。

【図３】電子ビーム走査機構の概略構成を示した図であ
る。

【図４】ターゲット構造体の変形例の模式図である。

【図５】ターゲット構造体の更に別の変形例の模式図で
ある。

【符号の説明】

１…Ｘ線撮像管２…真空容器３…ターゲット構造体４…電子ビーム走査機構１１…基板１２…蛍光体１３…透明電極１４…光導電膜２１…背面電極２２…線陰極２３ａ，２３ｂ…垂直集束電極２４…垂直偏向電極２５…電子ビーム流制御電極２６…水平集束電極２７…水平偏向電極２８…電子ビーム加速電極２９…減速電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｌ (72)発明者山岸敏郎東京都世田谷区砧一丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内 (72)発明者加藤務東京都世田谷区砧一丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内 (72)発明者谷岡健吉東京都世田谷区砧一丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内 (72)発明者鈴木四郎東京都世田谷区砧一丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射した二次元分布の放射線を二次元分
布の電荷に変換する変換膜を含むターゲット構造体と、
前記ターゲット構造体の放射線入射面と反対側の面を電
子ビームで走査することにより、前記ターゲット構造体
に生じた二次元的な電位の分布を電気信号として読み出
す電子ビーム走査機構とを備え、前記電子ビーム走査機
構は、（ａ）前記ターゲット構造体に対向するようにほ
ぼ等間隔で水平に配置された電子ビーム発生源としての
複数本の線陰極と、（ｂ）前記線陰極の後方（前記ター
ゲット構造体が配置された側と反対側）に、各線陰極に
対応して配置された背面電極と、（ｃ）前記線陰極の前
方（前記ターゲット構造体が配置された側）に配置さ
れ、前記背面電極との間で電位勾配を作ることにより、
前記複数本の線陰極の中の選択された一つの線陰極から
のみ電子ビームを発生させ、その電子ビームを垂直方向
に集束して前方へ押し出す、前記各線陰極に対応して設
けられた複数個の垂直集束電極と、（ｄ）前記垂直集束
電極を通過した電子ビームを垂直方向に偏向する、前記
各線陰極に対応して設けられた複数個の垂直偏向電極
と、（ｅ）前記垂直偏向電極を通過した電子ビームに作
用して、前記電子ビームの経路を水平ラインに沿って順
に切り換える複数個の電子ビーム流制御電極と、（ｆ）
前記電子ビーム流制御電極を通過した電子ビームを水平
方向に偏向する、前記電子ビーム流制御電極に対応して
設けられた複数個の水平偏向電極と、（ｇ）前記水平偏
向電極を通過した電子ビームを前記ターゲット構造体の
方向へ引き込む加速電極と、（ｈ）前記加速電極を通過
した電子ビームをターゲット構造体の手前で減速させる
減速電極と、を備えたことを特徴とする放射線二次元検
出器。