JPS59105246A

JPS59105246A - 螢光スクリ−ン

Info

Publication number: JPS59105246A
Application number: JP21570182A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Obata; 義治小幡; Takashi Noji; 隆司野地; Masahiro Sugiyama; 正弘杉山; Shigeharu Kawamura; 重治河村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-12-09
Filing date: 1982-12-09
Publication date: 1984-06-18
Also published as: JPH0354417B2

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〕この発明は基板に光学繊維束板を用いその面上に螢光体
層を形成した螢光スクリーンの改良に関する。

〔発明の技術的背景及び問題点〕

一般に螢光スクリーンを内蔵するイメージ管例えばＸ線
螢光増倍管に、医療用を主に工業用非破壊検査などＸ線
工業テレビを併用して広範囲に応用されている。この種
のＸ線螢光増倍管は第１図に示すように構成され、主と
してガラスよシなる真空外囲器１の入力側内部に入力面
互が配設されている。−万、真空外囲器１の出力側内部
には、陽極３が配設されると共に出力面ｌが設けられ、
更に真空外囲器１内部の側壁に沿って集束電極５が配設
されている。前記入力面２ｔｌ’１球面状のＡＩ！から
なる基板６の出力側（凹面側）に０．Ｉの入力螢光体層
７が形成され、この入力螢光体層７の上に更に光電面８
が形成されている。又、出力面ｉに基板９に出力螢光体
層１０を形成してなっている。そして動作時には、Ｘ線
（図示せず）は被写体（図示せす）を通過する際、被写
体のＸ線透過率によって変調されて、入力螢光体層７を
励起する。入力螢光体層７の励起光は入力螢光体層７の
内面に形成されている光電面８にエネルギーを与え、光
電面８よう電子を放出させる。この電子に陽極３、真束
電極５で構成される電子レンズ作用により出力螢光体層
１０上に加速集束し、出力螢光体層１０を発光させる。

このような過程で電子の増倍か行なわれ、入力螢光体層
７で得られる光僧よシ格段に明るい像か出力螢光体層１
０に得られる。

ところで、上記のようなＸＭ螢光増倍管の出力螢光体層
の保持基板として光学繊維束板を用いる例の１つとして
、特開昭５３−２４７７０号公報に開示されたように光
学繊維束板に出力螢光体層全形成してコントラストを改
善する提案がある。この提案の概略を第２図に示すが基
板である光学繊維束板１７に出力螢光体層１゜を形成し
てなる出力面ノー６を真を外囲器１の出力側に配置した
ものである。この提案は、従来良く知られている光学繊
維束板を真壁外囲器の一部として用い、直接信号を真壁
外囲器の外へ引き出せず、レンズ系を必要とするが、加
速電圧の印加は第１図に示す従来のＸ線螢光増倍管と同
じにできる利点がある。しかし、光学繊維束板１７上に
単に螢光体を形成しただけでは、コントラストの向上に
限界かあり、以下にその理由を説明する。

即ち、第３図に光学繊維の説明図を示すが、今、説明の
都合上、光学繊維の芯部１０１のガラス屈折率ｎ１を１
．８、被覆部１０２のガラス表わされる。

ｎ６ｓ１ｎθ０＝　　’ｎｌ”　　、、ｚこの式よシθ
。ハ９０°となる。一方、９０°で入射した光は、芯部
１０１のガラスでの屈折角θ１ｄ３３３．７°となる。

他方、芯部１０１のガラスと被覆部１０２のガラスとの
境界面での全反射角Ｕ５５．９°となる。ところで、θ
１が３３．７°の光は、芯部１０１のガラスと被覆部１
０２のガラスの境界面への入射角φ１が５６．３°とな
り、臨界角より大きいため、全反射しながら繊維の中を
伝播し、反対面に伝わる。ここで注目すべきことに、芯
部１０１のガラスの中心軸と光の角度θ、は０〜３３，
７°の範囲にあフ、３３．７°を越えた光は存在しない
。従って理論的には、光は単繊維から外の繊維に洩れる
ことがなく伝達される。実際は、被覆部１０２に直接入
射する光もあるが、この影響は非常に少ない。

ところが光学繊維束板に螢光Ｍを形成したときは、光の
伝達の状況が大巾に異なる。第４図にこの説明を示すが
、通常、螢光体層を形成する際、ガラス質の接着剤を用
いて螢光体粒子２０１を擬石するために、螢光体粒子２
０１と光学繊維束板１７とは光学的な接触度合が強くな
る。従って、第３図で説明したように、芯部１０１のガ
ラスの中心軸と螢光膜で発光した光の角度が３３．７°
〜９００のものも存在することになる。従って、芯部１
０１のガラスと被覆部１０２のガラスの屈折率で決定さ
れる全反射角よシ小さい角度φ１が存在することになシ
、この光は隣の光学繊維に伝播してしまう。第４図に示
すように、例えば（ａ）　＊　（ｂ）の方向に出た光は
単繊維内を伝播するが、（Ｃ）の光のように芯部１０１
ＬＤガラスと被覆部１０２のガラスの境界面に全反射角
よシ小さい角度で入射したものは、どんどん隣へ伝播し
、光学繊維束板１７の螢光ＭＭ１ｏと反対の面で反射し
、これが螢光体層ｌＯＯ別の位置を光らせるため、コン
トラストを悪くする。

実際の光学繊維束板は、被覆部１０２のガラスの外側に
吸収層１０３ｆ設けて隣へ伝播する光を軽減する工夫が
なされているものの、光学繊維束板１７の厚みが薄くな
ると、隣へ伝播する光の吸収層１０３を通過する回数が
少々くなるため、コントラストの低下が大きくなる。特
に光学繊維束板１７の厚みが１ｍ１１以下になると、コ
ントラストの低下が非常に大きくな力、光学紹維東板１
７を使用する利点が万くなる。

尚、光学繊維束仮に螢光膜を形成する別の例として、実
公昭４０−１９８５５号公報、或いはＵＳＰ４２６４４
０８の明細書に開示された技術がある。これらは、光学
繊維束板に凹みを設け、この中に螢光体を埋め込む門番
である。

しかし７、これは螢光体と光学繊維束板の接触度合か大
きいため、コントラストが悪い。又、螢光体を均一に埋
め込む技術が困難で、輝度も低い。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、基板に光学繊維束板を用いて、コン
トラスト及び輝度の俊れた高品位の画像が得られる螢光
スクリーンを提供することである。

〔発明の概要〕

この発明は、光学繊維束板の各単繊維芯部ガラスの端面
に凹みを設け、螢光体粒子を上記凹み中に充填しないで
この凹みを空間として残し、上記光学繊維束板の単繊維
被覆部ガラスの端面上に螢光体層を形成してカリ、螢光
体層と光学繊維束板との光学的な接触面積を減らし、コ
ントラスト及び輝度を向上させた螢光スクリーンである
。

〔発明の実施例〕

この発明を前述の如きイメージ管の出力面に適用した例
を説明する。即ち、光学繊維束板上に直接螢光膜を形成
−す゛ると、螢光体層との光学的接触が大きくなり、コ
ントラストの低下をきたす。一般に光学繊維束板には光
学的な欠陥が存在し、例えば黒点、繊維の失透、繊維束
の乱れがある。この光学的な欠陥は、光学繊維束板を薄
く研磨することにより改善されるが、反面、前述のコン
トラストの低下は一層大きくなる。

そこで、この発明の実施例は第５図に示すように構成さ
れ、従来例と同一箇所は同一符号を付すと、光学繊維束
板１７各単繊維の芯部ガラス１０ノの表面つまシ螢光体
層形成側には、各々凹み１８が設けられている。この場
合、光学繊維束板１７に凹み１８を形成するＫに、酸に
よる）１．）食で行なう。一般に、高い屈折率のガラス
の主成分の硅素以外に金属成分が多く、低い屈折率のガ
ラスに比べて酸に弱い。そこで、例えば塩酸、又は硝酸
等の酸の溶液に光学繊維束仮１７を入れると、高い屈折
率を有する芯部１０１のガラスが、低い屈折率の被覆部
１０２のガラスより早く腐食てれて凹み１８を生じる。

この凹み１８の程度に少な過ぎるとコントラストの同上
が見られず、又多過ぎると被覆部１０２のガラスも腐食
されてしまい、好結果が得られず、深場は１〜２０μｍ
の範囲で良い結果か得られた。

このようにして凹み１８を設けた光学繊維束仮１７上に
、螢光体粒子２０１を凹み１８中にほとんど充填しない
ように各単繊維の被覆部ガラス１０２の端面でできる面
上に被着して出力螢光体層１０を形成する。この場合、
ブラウン管等で一般に実施されている懸濁液中で螢光体
粒子を沈降被着させる方法、又は遠心機で強制的に被着
させるいずれの方法でもよい。これらの方法は、特に大
きな粒子から沈降するので、凹み１８ＶＣ螢光体粒子２
０１が充填されてしまう不都合がほとんど生じ難いので
望ましい。

但し、螢光体粒子２０１の粒径の選択に重要である。即
ち、細か過ぎると光学繊維束板１７の凹み１８の中へ入
ってしまい良い結果が得られず、逆に荒ら過ぎると粒状
性が悪くなってしまう。最適な螢光体粒子２０１の粒径
に、光学繊維束板１７の芯部１０１のガラスの径にも関
係するが、平均２〜１０μｍで良好な結果が得られた。

勿論、各凹みに光分大きな空間すなわち深さが螢光体層
の発光波長よシ充分大きい１〜２０μｍの範囲で空間が
残る程度に螢光体粒子が凹み内へ幾分大フ込んでも差し
支えないことにいうまでもない。

又、上記光学繊維束板１７に、解像庭の点から単繊維の
径についても規定する必要がある。

即ち、単繊維径をＤｍｍ　、空間周波数は１８７皿　と
し、光学繊維束板の像伝達能力を正弦波入力に対する変
調度としてＦｌｆｌで表わすと、Ｆ（ｆ）は下記のよう
Ｋなる。

ここでＪ、は１次のベッセル関数である。通常、イメー
ジ管では、高い品位の画像を得るためには、３０１　ｐ
／ｍｍで変調度は５０％以上が好ましい。この点から光
学繊維束板１７のＦ（ｆ）を計算すると、Ｄ即ち単繊維
径に１０μｍ以下であることが必要である。又、イメー
ジ管の出力像径は大きくなると輝度が低下し、更に像伝
達に大口径のレンズを必要とするため、この発明におけ
る光学繊維束板１７の有効径は５０ｕ以下で良好な結果
が得られた。

〔発明の効果〕

この発明によれば、光学繊維束板の性能を一層発揮させ
ることができ、而もコントラスト特性が非常ｖｃ慢れ高
品位の画像を得ることができる。

非常に優れたコントラスト特性が得られる理由を説明す
ると、第５図に示すように螢光体粒子２０１は光学繊維
束板１７の芯部１０１とは殆ど接触していない。電子ビ
ームによって螢光体粒子２０１が発光するが、この光の
方向性は殆ど完全拡散面に近い。今、（ａ）　＊　（ｂ
）　−（ｃ）　３方向の光を考えてみる。（ａ）の方向
の光は芯部１０１のガラスを通過する。（ｂ）の方向の
光は光学繊維の中で全反射し々から伝播して、反対側の
面から取り出される。最後に（Ｃ１の光に被覆部１０２
のガラスと吸収層１０３を通過して隣の光学繊維に入る
が、これは隣の光学繊維に捉えられてその中を伝播する
。即ち、第４図の（Ｃ）で示したような動作はなく々シ
、この結果、コントラストが著しく向上する。具体的な
コントラストの値としては、板厚０．５Ｕの光学繊維束
板を用い、螢光体層の発光径を２０Ｍとし、発光径の中
心に面積比で１０％の電子ビームの遮光板を置く。

そして、遮光板を置かないときと、置いたときの輝度比
でコントラストラ定義すると、従来に約５０＝１である
の叫対し、こ６発明では約１００：１と著しく向上した
。

尚、上記実施例でにイメージ管出力面について述べたが
、この発明は出力面に限定されるものではなく、光学繊
維束板の面上に螢光体層を形成する構造のスクリーンに
広く適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図に一般的なイメージ管（Ｘ線螢光増倍管）を示す
概略構成図、第２区は過去に提案されているイメージ管
の要部を示す断面図、第３図は光学騙礁の光伝達を示す
説明図、第４図は第２図のイメージ管の欠点を説明する
ために用いる断面図、第５図はこの発明の一実施例に係
る螢光スクリーンの要部を示す断面図である。１・・・真空外囲器、２・・・入力面、３・・・陽極、
５・・・集中電極、１０・・・螢光体層、１６・・・出
力面、１７・・・光学繊維束板、１８・・・凹み、１０
１・・・光学繊維の芯部ガラス、１０２・・・光学繊維
の被覆部ガラス、１０３・・・吸収層、２０１・・・螢
光体粒子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光学繊維束板の面上に螢光体層を形成してなる螢
光スクリーンにおいて、上記光学繊維束板の単繊維の芯
部ガラスの上記螢光体層側端面部分に凹みが形成され、
この凹みを空間として残し上記光学繊維束板の単繊維被
覆ガラス端面上に前記螢光体層を形成してなることを特
徴とする螢光スクリーン。
（２）　　光学繊維束板に、その単繊維の直径が１０μ
ｍ以下であシ、凹みの深さが１〜２０μｍである特許請
求の範囲第１項記載の螢光スクリーン。
（３）　　螢光体粒子に平均粒径が２〜１０μｍである
特許請求の範囲第１項又は第２項記載の螢光スクリーン
。