JPS59201350A - イメージ管 - 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、基板にファイバープレートを用いその面上
に螢光体層を形成した螢光スフＩＪ　＋ンの改良に関す
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

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
螢光増倍管は、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、
主としてガラスよりなる真空外囲器１の入力側内部に入
力面Ｚが配設されている。一方、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４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０前記入力面２は球面状のＡＡからなる
基板６の出力側（凹面側）にＣｓＩの入力螢光体層２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！−は基板９に出方螢光体層
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（図示せず）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８ｖＣエネルギーを与え、光
電面８より電子を放出させる。この電子は陽極３、染束
電仲５で構成される電子レンズ作用により出力螢光体層
ｌｏ上に加速年末し、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が行なわれ、入力螢光体層
７で得られる光像より格段に明るい像が出力螢光体層１
０に得られる。

ところで、上記のようなＸ線螢光増倍管の出力螢光体層
の保持基板としてファイバープレート　（光学＃′＃雛
束板）を用いる例の１つとして、特開昭５３−２４７７
０号公報に開示されたようにファイバープレートに出力
螢光体層を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、基板であるファイ
バーブｌ／　−トｌ　７に出力螢光体層１０を形成して
なる出力面２１６−を、真空外囲器１の出力側に配信し
たものである。この提案は、従来良く知ら力ているファ
イバープレートを真空外囲器の一部として用い、直接信
号を真空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、ファイバープ
レート１７上に単に螢光体を形成しただけでは、コンｉ
・ラストの向上に限界があり、以下にその理由を説明す
る。

即ち、第３図にファイバーの説明図を示すが、今、説明
の都合上、ファイバーの芯部１０１のガラス屈折率ｎ１
を１．８、被覆部１０２のガラス屈折率ｎ、を１．４９
とする０又、真空の屈折率をｎ。、ファイバーへの入射
角を００とすると００は次の式で表わされる。

この式よりθ。／ｌ１９０°となる。一方、９００で入
射した光は、芯部１０１のガラスでの屈折角θ１が３３
．７°と々る０他方、芯部１０１のガラスと被り部１０
２のガラスとの境界面での全反射角Ｆｉ５５．９°とな
る。ところで、θ、が３３．７°の光は、芯部１０１の
ガラスと被覆部１０２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
ながらファイバーの中を伝播し、反対面に伝わる。そし
て、反対面での出射角は、入射角と同じになる。

又、ファイバープレート１７に出力螢光体層１０を形成
したと外は、光の伝達の状況が異なる。第４図にこの説
明を示すが、通常、出力螢光体層１０を形成する際、ガ
ラス質の接着剤を用いて螢光体粒子２０ノを接着するた
めに、螢光体粒子２０１とファイバーブ１ノート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、芯部ガラス１０１の中心軸と出力螢光体層
１０で発光した光のうち３３．７’の角度のものが、出
射面では９００の角度で出射することに女る０即ち、出
力螢光体層とファイバープレートの接触の度合如何に拘
らず、出射面では０〜９０°の角度で出射する光が存在
することになる。

ところが屈折率の異なる物質量の境界面では、屈折光以
外に入射角と同じ角度の反射光が存在し、これはフレネ
ル反射と呼ばれている。入射角に対するフレネル反射に
よる反射率を第５図に示すが、入射角が大きくなると急
激に大きくなる。そして、実線は真空よりガラスへ、点
線はガラスより空気へ光が伝播する際、発生する０入射
光及び境界面の垂線を含む面（入射面）と、これに垂直
な平面での成分をＲＶ、Ｒ８で表わす。このフレネル反
射の影響により、第４図のようにファイバーより出射し
た光は、出力窓ガラス１８の両表面で反射してファイバ
ープレート１７に戻ってくる。この光は、螢光体層の別
の位置て散乱光を発生させてコントラストを低下させる
。

〔発明の目的〕 この発明の目的は、基板にファイバーブ１／−トを用い
て、コントラストの優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〕

この発明け、ファイバーブ１／−トの出力螢光体層と反
対の面の□各ファイバーの芯部ガラス又は芯部ガラスと
被榎部ガラスに凹みを設け、出射角の大へい光の成分を
減少させることによって、出力窓ガラスでのフレネル反
射を防止してコントラストを向上させた螢光スクリーン
である０ 〔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、ファイバープレート上に出力螢光体
層を形成し、これを単にイメージ管の真空外囲器の出力
面側に配置しただけでは、コントラスト向上に対して限
界がある。

そこで、この発明の一実施例は第６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、基板であ
るファイバープレート１７は多数のファイバーからなり
、各ファイバーは芯部ガラス１０１、被覆部ガラス１θ
２及び吸収体１０３より構成されている。このようなフ
ァイバープレート１７の一面には、多数の螢光体粒子２
０１からなる出力螢光体層１０が形成されている。更に
、上記ファイバーブ１／−ト１７の各ファイバーの芯部
ガラス１０１の出力螢光体層と反対側の面には、各々凹
み１９が設けられている。この場合、ファイバーブ１／
−ト１７に凹み１９を形成するには、酸による腐食で行
なう。一般に、高い屈折率のガラスは主成分の硅素以外
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ファイバープレート１７を入れ
ると、高い屈折率を有する芯部ガラス１０１が、低い屈
折率の被覆部ガラス１０２より早く腐食されて凹み１９
を生じる。この凹み１９の程度は、少な過ぎるとコント
ラストの向上が見られず、又、多過ぎるとファイバープ
レート１７の凹み壁部か弱くなって、好結果が得られず
、深ζは１〜２０μｍの範囲で良い結果が得られた。酸
の溶液で芯部ガラス１０１を覆部させる際、被稗部ガラ
ス１０２の一部又は全部が腐食され、ファイバー相互を
光学的に分離している光の吸収体１０３のみ残る場合も
あるが、コントラスト向上の効果は同じである。

そして、凹み１９を設ける工程は、螢光体粒子２０１を
ファイバープレート１７上に被着させ、出力螢光体層１
０を形成させる前でも後でもよい。イ１し、出力螢光体
層１０を形成させた後に酸の溶液で凹みを設ける場合は
、出力螢光体層１０に覆いをして、酸の溶液から隔離す
る必要がある。

又、上記ファイバープレート１７は、解像度の点からフ
ァイバーの径についても規定する必要がある。即ち、フ
ァイバーの径をＤｎ、空間周波数はｆ　ｌｐ　／ＩＩ　
とし、ファイバープレートの像伝達能力を正弦波入力に
対する変調度としてＦ　（ｆ）で表わすと％Ｆ（ｆ）は
下記のようになる。

ここで、Ｊｌ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、３０１ｐ
／朋で変調度は５０％以上が好ましい。この点からファ
イバープレート１７のＦ　（ｆ）を計算すると、Ｄ即ち
ファイバーの径は１５μｍ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
の発明におけるファイバープレート１７の有効径は１０
０酊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、ファイバーブ１／−トの性能を一層
発揮させることができ、而もコントラスト特性が非常に
優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６図に示すようにファイバープレート１７の光
の出射側に凹み１９を適切な深さに設けている。そして
、出力螢光体層１０の発光により光はファイバーの中へ
伝達されるが、この光のうち出射角度がある角度以上の
ものは、ファイバープレート１７の吸収体１０３を数回
〜数十回通過の後、出力窓カラス１８の界面に達する。

この出力窓ガラス１８では、光が屈折して出力窓ガラス
１８の中に入り、再び屈折されて外へ出て行く。このと
き、光の一部はｔｇＧ図に破線で示したフレネル反射を
し、ファイバープレート１７の出射部とは別の位置に返
ってくる。ところが前述のようにファイバープレート１
７の吸収体１０３を通過することにより光の強度は弱め
られ、従ってフレネル反射の光も弱くなる。即ち、ファ
イバーからの出射角度が、第５図に示すようにフレネル
反射が大角くなる角度のとき、吸収体１０３を通過させ
るようにすれば、７レネル反射の影響を軽減できる。発
明者の実験では、出射角度が６０°以上のとき吸収体１
０３を通過させるように、凹みの深さを決めることによ
り、良い結果が得られた。又、出力窓ガラス１８のガラ
スと空気との境界面でのフレネル反射を起す角度は、第
５図のように３８°位より急に増している。ところが第
６図に示すように′ファイバープレートからの出射角度
θ８が６０°のときけ、出力窓ガラス１８の屈折率を１
．４９とすると、ガラスと空気との境界面の角度θ４は
３５．２６０であり、３８゜より小さいので、ここでの
７レネル反射の影響も著しく軽減でき、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２．０ｆｉのファイバーブ１／−トを用
い、螢光体層の発光径を２０闘とし、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
ストを定義すると、従来は約６０＝１であるのに対し、
この発明では約９０＝１と著しく向上した。

尚、第７図はこの発明の変形例を示したもので、ファイ
バープレート１７の凹み１９の側壁部にカーボン又は金
属から表る光吸収層２０を設けている。この結果、側壁
部に当った光を殆ど通さなくなり、コントラスト向上の
効果が一層強く滑る。又、ファイバーの被覆ガラス１０
２を直接通ってくる光も防止するため、ファイバープレ
ート単独のコントラストも向上する。

又、上記説明では、螢光体層１０は螢光体粒子２０１を
用いているが、勿論、蒸着螢光体でも類イ以の効果が、
ある。

更に以上の説明で（ｄｌ）１／ネル反射を起す横方向の
光のみについて触れたが、本来のファイバー面より出射
する信号光はファイバーの表面に凹みを設けても、何ら
問題はない。

又、上記実施例では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、ファイ
バーブ！／−ト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（性一般的々イメージ管（Ｘ線螢光増倍管）を示
す概略構成図、第２図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図はファイバーの光伝達を
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、Ｆｆ、５図は入射角に対する
フレネル反射率を示す特性曲線図、第６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、第
７図はこの発明の変形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、１・・・入力面、３・・・陽極、
５・・・年中電極、１０・・・螢光体層、Ｌ互・・・出
力面、１７・・・ファイバープレート、１８・・・出力
窓ガラス、１９・・・凹み、１０１・・・ファイバーの
芯部ガラス、１０２・・・ファイバーの被覆部ガラス、
ｉｏｓ・・・吸収体、２０１・・・螢光体粒子、２０・
・・凹みの側壁に設けた光吸収層〇 出願人代理人　弁理士　鈴　　江　　武　　彦第１図 １ 第２図 第３図 第４図 入身丁肉 第６図 第７図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ファイバープレートの一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、上記ファイバープ
   レートの上記螢光体層と反対の端面部における芯部ガラ
   スに凹みが形成され、この凹みの深さが１〜２０μｍで
   あることを特徴とする螢光スクリーン。
2. （２）上記ファイバープレートの上記凹みの少なくとも
   側壁又は先端部に光吸収層を設けたことを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項記載の螢光スクリーン。
3. （３）上記ファイバープレートのファイバーの直径が１
   ５μｍ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項及び第（２）項記載の螢光スクリーン。
4. （４）上記螢光体層は、粒状螢光体又は蒸着螢光体から
   なることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項乃至第
   （３）項記載の螢光スクリーン。