JPS58131644A - 放射線像増倍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】 発明の技術分野 この発明は放射線像増倍管の入力面及びその製造方法に
関する。

発明の技術的背景 一般ＫＸ纏、ｒ線その他の放射線による像増倍管例えば
ｘｌｓ螢光増倍管は、医療用を主に工業用非破壊検査な
どｘｌＩＩ業テレビを併用して広範囲に応用されている
。この種のｘＩｍ螢光増倍管は第１１１に示すように構
成され、真空容器である金属あるいはｆラスよ〕なる外
囲器１０入力側内部に入力面２が配設されている。一方
、外囲ａ１の出力側内部には、陽極３が配設されると共
に出力面４が形成され、更に外囲器１内部の側壁に沿っ
て集束電極５が配設されている。そしてＸ線発生器から
放射されたｘ＠ｇＨ被写体を透過して入力面２に達し、
入力面２から出た光電子が集束電極５および陽極１にょ
シ集束、加速されて出力面４を励起し、この出方面４に
は輝度増強された光出力像が再現される。

ところで従来の入力面は第２図に示すように構成され、
球面状のｈｔ（アルミニウム）基板１の出力側の面上に
入力螢光膜８が形成され、この入力螢光膜８上には金属
酸化物よシなゐ保護膜９が形成され、との保護膜９上に
は光電陰極層１０が形成されている。この場合、ＡＬ基
板１の厚さはｘｆ１透ｊｌＫ大きな影響を与えない範囲
で０．３〜１．５−の板厚であシ、入力螢光膜８はアル
カリハライド螢光体であって、例えば母材がヨウ化セシ
ウム（ＣｓＩ　）で活性剤としてＮａ、　Ｌｉ、Ｕ等を
含有しておシ、入力Ｘ線を有効に光に変換するに必１’
　＆　１００　ｓｒｍ以上の膜厚を用いている。又、保
護膜９は入力螢光膜８と光電面１０との化学的安定性或
いは導電性を得るために、通常、透明な金属酸化物を１
μｍ以下の膜厚で設けている。光電面１０としては、入
力螢光膜１の光に感ｆＯ良いマルチアルカリ光電面等を
用いている。

既に多くの例で開示されているように、入力螢光Ｗｉｇ
はムＬ基板ｒの上にアルカリハライド９螢光体を蒸着す
るととＫよって、光案内作用をもつ黴細な柱状結晶の入
力螢光膜８を形成している。このような入力面を用いた
Ｘ＊＊増倍管は、他の入力螢光膜例えば２１ａ％ＺｎＣ
５ｊＬ　Ｇ１２０２Ｓを用い丸もＯよシも高感度で、且
つ高解儂度を提供することができる。そヒで最近ＯＸ線
像増倍管は、殆んどがこのような入力面を具備している
。

しかし、Ｘ線像増倍管を會むＸ線診断において、人間Ｏ
ＩＩ器官を撮影する際、従来よシ高精Ｋに識別できるこ
とが強く要請され、このためＸ線像増倍管Ｏ解１１度を
更にレペルアッグする必賛がある。なかでも、入力面の
高解ａｔ化が重要である。光案内作用をもつ黴細な柱状
結晶の蒸着ＣｓＩ螢光膜をつくる技術は既に種々提供さ
れ且つ実用になっている０例えばムを基板面に凹凸や不
規則なりラックを形成してその上Ｋｃｍｌ結晶を成長さ
せる方法がある。他の例として既に特願昭５５−８０１
４６号、あるいは特願昭５６−２１９３４号として提案
しているように平坦なＡｊ基板面上に黴細な柱状結晶の
ＣｓＩ螢光膜を蒸着する方法がある。

背景技術の問題点 ｈｔ基板面に凹凸やクラックを形成しその上にＣａｌ柱
状結晶を成長させる方法は、柱状結晶のサイズが凹凸や
クラックのサイズによって制約されるため、今日要望さ
れている高精細度の画像再現特性を実現することが困１
１になっていみ。

これに対して前述の平坦なムを基板面上に数１０Ｊｍ以
下の平均サイズのＣａｌ柱状結晶を成長させる方法は、
高精細度を得るのに充分であル実用になっている。一方
、よく知られているようＫＣａＩの蒸着においてムを基
板の温度を低くすれば蒸着された柱状結晶のサイズを小
さくすることができ好ましい高精細度が得られる反面、
付着力が低下する・逆に基板を高温にすると結晶が横方
向にひろがシ、付着力は増すが柱状結晶サイズが大きく
なって精細度が悪くなる傾向にある。この丸め充分な付
着力をもち、且つ高精細度を４つＣｓＩ蒸着蒸着膜光膜
つ入力面を得ることは、その製造条件の極めて厳密な制
御を必要とすゐ、このことは工業的とくに大量生産のう
えで紘不都合なヒとである。

この平坦なムＬ基板を用いその上ＫＣＩＩ蒸着螢光膜管
形威する技術Ｋかいて、基板を比較的低温に保って蒸着
しようとすると付着力が弱く、ＣｓＩ蒸着膜が基板から
唸がれ易く表る原因を詳細に検討し九とζろ、概ね次の
ことがわかった。

このはがれ現象の発生社％ＣｓＩ蒸着工程において蒸着
後に基板温度を徐々に下げた状態で基板のとくに中央部
付近Ｅｌ１分的なはがれや、ある一定方向に砥びゐ１歇
のクラック中基板からの浮き上が夛と′して認められゐ
、ヒの原因の１つは、Ａｔ基板の熱膨張率（室温“から
２００℃の範囲で約２．４ｘ１ｏ　／Ｃ）Ｋ対してＣａ
Ｉ　Ｏそれが大きい（同、約５．３　Ｘ　１０　／ｅ）
ため、徐冷において両者の差によって生ずることが考え
られる。

また基板面にｋＡ２０５のような酸化層があるとはがれ
易い傾向がある。これらによるはがれは部分的であるに
してもある程度広い面積にわ九ってはがれる。別の原因
はＮ基板の圧延ロール傷や凹凸、基板の結晶構造に起因
するものと考えられる。すなわち圧延ロールによるすし
状の傷や凹凸の上にＣｓＩが蒸着されると、徐冷の際の
熱収縮差と相まってすじ状の傷や凹凸の部分ではがれや
クラックが生じやすい、また基板が圧延されたものであ
ると、結晶構造が圧延方向に沿って細長く配向されてお
り、熱膨張、収縮がこの細長い結晶の長手方向に大きく
、これと喬直な方向に小さいという不均一性があられれ
る。

このため蒸着後の徐冷ではムを基板の収縮量が細長い結
晶配向Ｏ長手方向に沿う方向が総置方向よりも多く収縮
するため、ＣａＩ蒸着層に部分的なタラツク中はがれが
生じてしまうものと考えられる・なお圧延ａ−ル傷中凹
凸を皆無にするととは実際上不可能であシ、また圧延に
よって基板材料をつくる丸め細長い結晶の圧延方向への
配向もまた避けられない。

発明の目的 ヒの発明Ｏ目的線、平坦なＡｔ基板面上に蒸着するＣａ
Ｉのようなアルカリハライド螢光体膜の付着力が強く、
高精細度をもつ光案内作用をもつ柱状結晶構造を有する
放射線倫増倍管の入力面％およびその製造方法を提供す
ることである。

発明の概要 この発明は、ムｔａｇをあらかじめ真空中また紘非酸化
性ｆス雰日気中で４５０〜６５０℃の範囲内の温度で熱
処理をして基板の結晶粒を平均数１００７ｍ〜１０数−
〇範囲内の大きさで且つ方向性なく並んだ状態にし、さ
らに基板表面部のム１，０．０ような酸化物層を化学処
理などで除去して結晶粒を１ＩｌｉＫ露出させ、この上
に直ｌｌＩｃ５Ｉのよう′＆活性化されたアルカリＩ・
ライド螢光体膜を蒸着によシ被着形成したものである。

これによって基板の熱膨張、収縮の方向による差が解消
され、基板を比較的低温にして蒸着しても蒸着螢光膜と
基板との間の付着力が低下せず、はがれやクラックの発
生が抑制され、したがってまた高精細度のＣｓＩ柱状結
晶をつくることができる。

発明の実施例 以下、好ましい製造方法にしたがって説明する。この実
施例の入力面は基本的には第２図のものと（ロ）様にム
を又はムＬ合金製の基板面上に、ＣｓＩのような活性化
されたアルカリハライド螢光体の蒸着螢光膜、酸化イン
ジウムのような透甲導電膜の保鋏層、および光電陰極層
が順次被着されてなる。さて基板７の材質として紘アル
ミニウム（ムＬ）又はＵ合金を用い、その板厚は０．３
〜１．５−の範囲内のものである。材質の純度は、ＡＡ
より原子量の大きい不純物を含まない９９．５４以上の
高純度のものが艮い、但し、特殊な場合には機械的耐力
の大きいムＬ合金を使用するときもある。　Ａｔ板の製
造工程は、冷間圧延による場合が多く、この工程によっ
て、仕上）製品は平坦で且つ反射率の高い表面をしてい
るが、圧延によるロール傷（すじ）が圧延された方向に
ついていて、その表面粗さは通常の３μｍ（平均）以下
であればよい、また表面部にはムｚ２ｏ１のような酸化
膜が存在する。

そヒで、この発明ＫｊｉＰいては所定の入力基板形状例
えば凹面状に成形したＡｔ基板７を真空中（例えばｌＸ
ｌ０　　ＴｅｒｒｔＩＪｉｌ）で熱処理する。

この熱処理Ｉｌｆは、基板Ｏ結晶が再結晶が起こシ結晶
粒が粗大化する温度で、且つ融解温度以下の温度であり
、ａｓｏｃ〜６５０℃の範囲内、とくに上記高純度ムＬ
を用い九場合好ましくは８００℃〜６００℃Ｏ範囲内で
ある。この１囲Ｏ高温では処運時間を短かく、逆に低温
であれば長時間処理する。この熱処理によシ粒径（基板
面に平行な方向の大きさ）を平均で数１００ｍ〜１０数
■ｏａｔｓ内Ｏ大きさとなるようにする。

なか熱処理は窒素、水素、ムｒ：あゐいはそれらの混合
ガスのような非酸化性ガス雰囲気中で行なってもよい、
この酸化層を除去するため、す／酸、カセイソーダ等の
腐食液で表面を溶解すると、結晶粒がはつきシと現われ
る。たとえばカセイソーダ液のようなＵ又はＡＡの酸化
物を腐蝕する溶液を使って表面溶解処理した場合の板厚
減小は処理時間にほぼ比例して進行する。

板厚費化は酸化層の除去をするために起こるもので、実
用的に当初の板厚に対して３−以上減らすように処理す
ることが望ましい、実用的には５−カセイソーダ液に約
２０分浸す。

この表面処理後、表面を清浄化し、乾燥する。

なおこの処理を行なった基板は空気中に放置しておくと
再び１２２０３層が形成されてしまうので、酸累を含ま
ない雰囲気中に保管、する・次にこの基板をＣＨＩ蒸着
装置に装着し、まず真空状態で３００℃程度に加熱して
ガス出しおよび清浄化し、そのあと基板□温度を８０〜
１５０℃に下げてムｒのような不活性ガスを含む低圧条
件の本とでＣｓＩを基板上に直接蒸着して第１層を形成
し、ひき続いて高真空のもとでＣｓＩの第２層、必要に
よシ第３層を蒸着し２００　Ｊ１１１１程度の厚さの蒸
着螢光膜を被着する。なお真空中のみでの蒸着によって
形成してもよい、そして基板を徐冷して装電外にとシ出
す。

これによって光案内作用をもつ柱状結晶（直径が平均Ｓ
〜ＩＳμｍ１１度）の集合体の活性化Ｃｓｌ　（）蒸着
螢光膜をムＬ基板面上に被着した入力面を得ることがで
きる。そして基板と螢光膜とＯ付着力はよく、はがれ中
クラックが生じにくい入力面を得ることができる。その
理由は次のように考えられる。すなわち、一般に、金属
は加熱をすると原子の再配列をし、再結晶成長が起こる
。つ１）、Ａｊ、又はムＬ合金製基板に加熱処理を加え
焼鈍すると、含有不純物の量、圧延の加工皺によっても
異なあが、１５０〜２４０℃の加熱温度で再結晶が始ま
る（再結晶温１’）。

再結晶は、冷間加工の結果、・転位の格子ひずみとなっ
ているエネに４＃−が駆動力として起こる。

再結晶温度付近の結晶粒後は一般に４・さく、更に高温
で長時間の加熱にょシＡｔの結晶粒径は大きくなる・お
よそ４５０℃以上の加熱焼鈍によって、再結晶を経た結
晶粒成長後の数１１００ｊ〜ｌＯ数箇（大倉いものでは
２０■とも々る）の結晶粒を得ることができる。このＡ
４基板面部のＡｚ２ｏ３層を除去すると第３図に示すよ
うに結晶粒面が露出した表面状態が観察でき、各々の結
晶粒面の形状、広がりは方向性がなく、また圧延ロール
の傷やすし、凹凸とはまったく無関係である。しかも基
板の両面には埋対応した形状と太き、さで露出して観察
できる。この結晶構造はほとんどそのま塘増倍管の最終
製品の入力面基板に残へなお結晶配向は多結晶状態であ
ったものが、結晶面（２０ののみの単一に殆どの場合な
る。但し、加熱温度、冷却曲線がずれた場合には、他の
結晶面のピークをＸ＠回折によって確認することができ
る。紅は面心立方格子であ゛す、（２０のの格子定数は
１．４３１である０機械的性質は多結晶体と単結晶体の
相違は次の如くである。応力とひずみの関係は、多結晶
の場合、結晶粒界を挾んで両側の結晶方位が異なるため
、すべ夛面が不連続にな）、従って転位の運動は結晶粒
界で阻止されるが、単結晶ではこれは生じ難い、ヒのよ
うな２つの処理をしたＡｔ基板にＣｓＩを蒸着すると、
Ｕ基板へ０ＣｓＩの付着強度が大幅に向上するので、基
板温度１００℃以下の低温で入力螢光膜を形成しても、
膜のはがれを生じにくい、それは方向性のない大結晶粒
からなるムＬ基板面に直接ＣａＩが被着されているので
、熱膨張、収縮の方向による不均等性が解消されている
ためであると考えられる。これによって蒸着螢光膜の形
成から管の排気工程（約３００℃数時間）後に至るまで
はがれが生しにくい、なお蒸着され九〇ｓｌの結晶をみ
ると、これは主としてＵ基板と岡以２拳０）面となって
いる。この点も付着力の向上に役立っているものと考え
られる。そして更に、ＣｓＩの柱状結晶粒径は平均１！
！ｊｍ以下という高精細度をもってお１、ｃｓＩＯはぼ
食ｌ膜厚、実用的には１００〜１４００５１１ｋにわた
って細い柱状晶を呈する。そしてＣｓＩの発光を横方向
に拡散することがなく、光学ファイバーに類似した機能
を持つので、解像度が大幅に向上する。すなわち付着力
が増すためＣｓＩ蒸着の際のＡｊ基板温度をそれだけ低
く設定しうるからである・ 発明の効果 この発明によれば、基板とアルカリハライド蒸着螢光膜
との間のはがれやクラックが生じに＜＜、シたがって蒸
着工程での基板温度を低く抑えることができ高精細度の
柱状結晶螢光膜を得ることができる。そしてこのことに
よって大雪生産においても蒸着条件管理が容嘉とカシ、
解像度のよい放射線像増倍管を安定して製作しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図ｑＸ線螢光増倍管の一般柳造を示す概略図、第２
図は入力面の断面図、第３図は本発明のＡｔ基板面の結
晶粒面形状の観察例を示す要部平面図である。 １・・・ムを基板、８・・・ＣｓＩ螢光膜、９・−保護
層、１ｆＪ−一光電陰極層・ 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦篤１図 Ｎ３閣 特許庁長官若杉和夫　殿 、事件の表示 特＃Ｒ昭５６−２１３００４号 ２、発明の名称 放射線像増倍管の入力面及びその製造方法３、補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 （３０７）東以芝浦電気株式会社 ４、代理人 ５、補正の対象 明細書 ？１１１正の内容 （１１願書添付明細書中、第１頁の「２、特許請求の範
囲」の項全文を別紙の如く訂正する。 （２）同じく第３頁第２０行目に「入力Ｘ線」とあるの
を「入射Ｘ線」と訂正する。 （３）同じく第１１頁第１２行目に「表面會清沖化し」
とあるのｔ「表面を例えば硝酸水溶液にて清浄化し」と
訂正する。 （４）同じく第８頁第１３行目署：「この発明は」とあ
るのを「この発明はＭ又は１合金製の基板上書ユアルカ
リパライド螢光体の１！に看螢光膜、光電険極層が被着
されてなる放射線像増倍管の入力面において、上記基板
社該基板面６ユ露出した結晶粒の形状が方向性なく並ん
だものからなり、この結晶粒面か露出した基板表面種ユ
直接上記蒸着螢光膜か被着されてなることを特徴とする
放射線像増倍管の入力向およびその皺造方法にあり、製
造方法として」と訂正する。 ２、特許請求の範囲 １１１　　ＡＪ　又はＭ　合金製の基板上堰ユアルカリ
ハライド螢光体の蒸着螢光＃、光電隘極層か被着されて
なる放射線像増倍管の入力面Ｃユおいて。 上記基板は該基板面に露出した結晶粒の形状が方向性な
く並んだものからなり、この結晶粒面が層比した基板表
面に直接上記蒸着螢光膜が被布されてなることを特徴と
する放射線像増倍管の入力面。 入力向。 （３）蒸着螢光膜が基板面（一対して垂直方向に並ぶ活
性化されたＣ８■の柱状結晶の集合体である特許請求の
範囲第１項又は第２項記載の入力面。 （４）Ｍ　又はＭ　合金製の基板を真空中又は非酸化性
ガス雰−気中で４５０〜６５０Ｃの範囲内の温度で熱処
理する工程と、こめあと該基板表面部の酸化層を除去す
る工程と、しかるのち該基板面（：アルカリパライド螢
光棒金不活性ガス雰囲気ギもしくは真空中で蒸着する工
程とを具備する放射線像増倍管の入力面の製造方法。 （５）基板面酸化層を除去する工程は、ｋｌ　　又はＭ
　の酸化物を腐蝕する溶液を使用して表面溶解し基板の
結晶粒を露出させることを特徴とする特許請求の範囲第
４項記載の入力面の製造方法。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ＡＡ又はＡｔ合金製の基板上にアルカリハラ
   イド螢光体の蒸着螢光膜、光電陰極層が被着されてなる
   放射線像増倍管の入力面において、上記基板は結晶粒の
   基板面方向の大きさが平均数１００μｍ〜１０数■の範
   囲内で且つ方向性のない形状で並らんだものから々シ、
   この結晶粒面が露出した基板表面に直接上記蒸着螢光膜
   が被着されてなることを特徴とする放射線像増倍管の入
   力面。
2. （２）蒸着螢光膜が基板面に対して垂直方向に並ぶ活性
   化され九〇ｓＩの柱状結晶の集合体である特許請求の範
   囲第１項記載の入力面。
3. （３）　　ムを又はＡ２合金製の基板を真空中又は非酸
   化性ガス雰囲気中で４５０〜６５０℃の範囲内の温度で
   熱処理する工程と、とのあと該基板表面部の酸化層を除
   去する工程と、しかるのち該基板面にアルカリハライド
   螢光体を低圧不活４！！ｔｒヌ雰囲気中もしくは真空中
   で蒸着する工程と會具備する放射線像増倍管の入力面の
   製造方法・
4. （４）　　基板面酸化層を除去する工程は・Ａｔ又はム
   １０酸化物を腐蝕する溶液を使用して表面溶解し基板の
   結晶粒を露出させることを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載の入力面の製造方法・