JPS595549A - 防射線像増強管装置 - 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 本発明は放射線を用いて医療診断または工業用検査に用
いる放射線像増強管装置に関する。さらに詳しくは電子
管の内部に第１の螢光面を用いて放射線像を光像に変換
し、光電面により光像を電子像に、該電子像を適幽な増
倍手段により増倍し、そして第２の螢光面により光像に
変換し、さらに光導電面で光像を電荷像に変換し、この
電子像を電子ビーム走査により時系列的に読取って電気
信号出力を得る新しい放射線像増強管装置に関するもの
である。

発明の技術的背景と問題点 第１図は、従来の放射線像増強管装置の１例を示す。（
１）は放射線像増強管の真空容器で、放射線（９）の入
射方向から順に、放射線入射窓（２）、胴部（３）。

雌部（４）、出力部（５）よりなる。そしてこれらはい
ずれも軸対象で、放射線入射窓（２）の有効面は円形で
ある。放射線入射窓（２）の内部には放射線像を電子像
に変換する放射線像変換パネル（６）が内蔵されている
。放射線像変換パネル（６）は、第２図に示すようにア
ルミニウム基板ση上に例えば沃化セシウムからなる螢
光面舖、酸化アルミニウム、酸化インジウム等の保護膜
（１１，光電面（至）を順次形成したもので、放射線（
９）は螢光面αＢで光に変換され、この光は光［向（至
）によって光電子（８）に変換される。光電子（８）は
放射線像変換パネル（ψとグリッド電極（Ｌ！９および
陽極ｔｍによって形成され光電子レンズによって加速・
集束作用を受け、出力螢光面（７）　Ｋよりて明るい光
像に変換される。そして出力螢光面（７）に形成された
光像は１対のレンズｕｎ、（Ｉυからなるダンデムレン
ズ系によって、（１４で示すような光路をとりテレビカ
メラα（至）に入射し、出力端子（１４より電気信号と
して取り出される、 このような従来の装置の場合、放射線像変換）（ネル（
６）とグリッド電極（ｉｓ、陽極（ｌＥ９とは軸対称の
静電レンズを形成するだめ、放射線像変換／くネル（ロ
）の形状は、放射線入射窓（２）方向に突き出た球面で
あろうこのため有効面が角形に出来ない、糸巻歪が大き
い、周辺部の輝度が中心部に比し低くなる傾向をもち、
また全長が長いと言った不都合がある。特に大視野の有
効面を必要とする場合これらの不都合は顕著になる。

また撮像管の解ｆ象度は必らずしもよくないので、装置
全体の解像度が悪い。

さらにタンデムレンズ系、テレビカメラ（ｆａｔと結び
付けることによって、はじめ−〔電気信号が取り出せる
ので、調整も複雑であり価格的にも高価なものとなる。

発明の目的 本発明は上述の如く、従来の放射線像増強管装置の不都
合を除去して、性能の優れた新しい放射線像増強管装置
を提供するものでちる。

即ち本発明の特長は下記の如くなる。

■　角形有効面にすることが出来る。

■　放射線像を直接電気信号として時系列的に取り出す
ことが出来る。

０　糸巻歪が非常に少ない。

［有］　中心と周辺の輝度一様性が良い。

■　小形、軽量である。

ｅ　高解像度である。

発明の概要 径大部とコーン部を介してそれに対向する部分が径小部
からなる真空容器を備え、 ■　放射線像を第１の螢光面で光像に変換し、該光像を
光電面で電子像に変換する放射線像変換バ、ネル、 ■　上記光電子を増倍する手段、 ■　光透過ガラス基板の放射線入射側に電子線を透過す
る光じゃ光膜と電子線照射で発光する第２の螢光面を順
に形成し、他面に光導電面を有して電子像を蓄積電荷像
に変換する光電変換パネル、 ■　上記電荷像を読取るための読取電子ビームが光電変
換パネルにはｙ垂直入射するような電界形成手段 とを、径大部に放射線入射側から所定の間隔で順次に配
置し、径小部には読取電子ビームを発生せしめる電子銃
と集束手段、偏向手段とを備え、径大部面に入射した放
射線像を電気信号に変換することを特徴とした放射線像
増強管装置であって、実質的に近接集束形イメージ管と
撮像管とを一体化したような表置である。

即ち、角形を含めた任意の平面形状の放射線像変換パネ
ルで、Ｘ線→光→光電子変換を行ない、１段まだは複数
段の近接集束形イメージ管、またはマイクロチャンネル
プレートの原理を用いて、前記光を増倍し、この光を光
導鷹膜に入射せしめて撮像管の原理により光電変換パネ
ルから電気信号として時系列的に取り出すものである。

発明の実施例 第３図は本発明の一実施例で、第４図、第５図はその要
部拡大図である。

真空容器（遅曳）は径大部が放射線入射窓（１０２）。

胴部（１０３）よりなり径小のネック部（１０５）との
間はコーン部（１０４）で接続されている。放射線入射
窓（１０２）としてはガラスでもよいが、アルミニウム
、チタニウム、鉄合金の薄板が耐気圧に強く、放射線透
過もよいので望ましい。径大部の内部には、放射線入射
窓（１０２）側から順に放射線像変換パネル（１０６）
　、光電変換パネル（１０７）　、２枚のメツシュ電極
（１０８）、　（１０９）が互いに近接して配置されて
いる。放射線像変換パネル（１０６）は、例えば、厚さ
０．５瓢のアルミニウム基板（１５０）　、厚さ２００
μｍの沃化セシウム蒸着膜よりなる第１の螢光面（１５
１）　、酸化アルミニウム、酸化インジウム等よりなる
保護膜（１５２）　、　８ｂ−Ｃｓ、　８ｂ−Ｃｓ　−
に、　８ｂ−Ｃｓ−に−Ｎａ等よりなる光電面（１５３
）が順次形成されている。

今放射線（９）、例えばＸ線が放射線入射窓（１０２）
を°透過して入射すると、上記第１の螢光面（１５１）
により光に変換され、この光は保護膜（１５２）を透過
して光電面（１５３）に達し、光の強弱に応じた光電子
（１５４）を放出する。

次に放射線像変換パネル（壇から距離（ｄ）だけ離れて
光電変換パネル（１０７）が配置されている。

光電変換パネル（１０７）は光フアイバープレートまた
は厚さ１００〜３００μｍの超薄形ガラス板よりなる。

光伝達ガラス基板（１６０）の放射線像変換パネル（叫
）側に、電子線で発光する例えば（Ｚｒ＋、　Ｃｄ）８
１Ａｇ、　ＺｎＳ　：Ｃｕ、　Ｃ８等の硫化物螢光体か
らなる第２の螢光面（１６１）と、メタルバック層（１
６５）　、光しや光膜（１６９）が被着され、他面には
光導電面（泗）が形成されている。

光辿光膜（１６９）は第２の螢光面の光の一部がメタル
バック層（１６５）を透過してそれと対向する光電面（
１５３）を刺激してノイズ成分の光電子を放出させるの
を防止するのが目的である。光しや光膜としては炭素の
蒸着膜、１０　　ｔｏｒｒ程度の圧力のアルゴン雰囲気
中でアルミニウムを蒸着することによって得られる点ア
ルミニウム膜等が用い得る。

光導電膜としては用途に応じて種々のものがあるが、例
えば東芝カルニコン（商品名）撮像管に使用されている
ものは、透明導電膜（１６２）　、　Ｃｄ８ｅ膜（１６
３）、　Ａｓ！８Ｂ膜（１６４）が順次被着されている
。

今放射線像変換パネル晒の光電面（１５３）と光電変換
パネル（１０７）の第２の螢光面（１６１）間の距離を
（ｄ）、その間に印加される電圧を（ト）とすると、光
電変換パネル（１０７）の第２の螢光面（１６１）での
解像度（６）（２−で表わす）と、輝度増倍度ＢＭはＢ
Ｍ＝に′（■−ｖ０）ｎ ここでに、に’は定数、ｖｏはメタルバックＩ１１　（
１６５）と光しや光膜（１６９）との厚さで決まる定数
で一般に３〜１０Ｋｖであり、ｎは第２の螢光面（１６
１）の特性によって決まる定数で一般には０．５〜１．
５の間にある。

しかるに（ｄ）を小さくすればする程解像度は良くなる
が、両電極間の耐電圧が悪くなる。またＶを大きくすれ
ばする程解像度輝度増倍率は向上するが、耐電圧が悪く
なる関係を有する。

以上のことを勘案して（ｄ）と（Ｖ）を決める必要があ
、ｉ（、−例とＬ−’（ｄ＝３１１Ｘ　Ｖ＝１０ＫＶと
した場合、解像度は約３０！−１輝度増倍度は５０倍と
なる。

上記のように光電子増倍手段により輝度増倍された第２
の螢光面（１６１）の光（１６７）は、ファイノ（−プ
レート（１６０）を通して他面に形成された光導電面（
現場）に伝達される。光導電面（１且）は光の強弱に応
じて抵抗値が変化しその表面に電荷像を蓄積する。

第６図は第５図に示す光電変換パネル（籾刀の他の実施
例で、第５図のファイバープレー）　（１６０）の代り
に、厚さが１００〜３００μｍの薄いガラス板（１６６
）を用いたもので、ガラス板厚が充分に薄ければ、解像
度の劣化を最小限に抑えて第２の螢光面（１６１）の光
（１６７）を光導電面（１６８）へ伝達する。

一方、ネック部（１０５）の内部には電子銃（１１０）
が内蔵されており、こ＼で発生した電子ビーム（１１１
）は集束コイル（１１２）　、偏向ヨーク（１１３）の
作用を受けて前記径大部に内蔵された光電変換７くネル
（１０７）方向へ向う。この際光電変換ノくネル（度）
の電子銃（１１０，）側に２枚のメツシュ電極Ｄｏｓｊ
、　（１０９）を設け、電子銃のカソード（図示せず）
電圧に対し、例えば第１メツシユ電極（１０９）に＋８
ＫＶＸ第２メツシユ電極（ｉｏｓ）に第１メツシユ電極
（１０９）よりは高い電圧＋ｌ０ＫＶを印加する。

偏向ヨーク（１１３）で偏向され第１メツシユ電極（１
０９）で加速された読取電子ビーム（１１１）は、第７
図に示すように第１メツシユ゛磁極（１０９ｔ）と第２
メツ７ユ成極（１０８）との間の加速電界によって、第
２メツシユ電極（１０８）　を透過した後は第２メツシ
ユア！ＨＭ　（１０８）にほぼ直角方向に曲げられてい
る。

この様子を第７図に示す。

そして光導電面（環坦）に対しはソ垂直に入射し、光導
電面（履）の表面に形成された電荷像に対応した電気信
号が、光導′確固（１６８）の出力端子（１１５）より
取出せる。尚光導電面（復胆）の透明導電膜（１６２）
に印加されている電圧は数１０Ｖである。

上記２ケのメツシュ電極のピッチは読取電子ビーム（ｉ
ｉＨの大きさに対して充分小さく、かつ電子ビーム透過
の良いものが良く、−例としてニッケル、タングステン
、銅等を材料とした５０〜５００メツシユが適当である
。メツシュ電極はさらに増設してもよい。

このように本発明では放射線像変換パネル（４）東）と
光電変換パネル（１０７）とが平面であり、この間で近
接集束を行なうので、有効面を角形にすることが出来る
。

さらに上記読取電子ビーム（１１１）は径小のネック部
（ｉｏｓ）で発生せしめ偏向ヨーク（１１３）を使って
、有効面全体を走査し、かつ２ケのメツシュ電極を設け
てこの間に加速電界を作って、光導電１面（４）蜆）に
入射する読取電子ビー１、（１１１）を垂直入射させる
ので全面均一な画儂読出しが出来る。

第８図は本発明の別の実施例で、光電変換パネルを２ケ
用いて光電子増倍を２段設けたものである。電子銃快胆
）側の光電変換パネル（里）は第３図に示す光電変換パ
ネル（度）と全く同一であるが、放射線入射窓（１０２
）　１１１１１の光電変換パネル（ｆｉｌｌ）ではガラ
ス基板の電子銃側に元屯面（２０６）をｊ１イｒｙ’ｉ
　している、−また２ケの光電変換パイ、７・り翠）。

（亜）すｊｄ）隔と印卯市圧にμｍしでも第３図り放射
線１嘗λ換バオル（１阜β）と牟？板変換パネル（可）
の、４合と全＜　ｌ’ｌじである。牧射緯隙・ｉ４パネ
ル（１０６）より放出された第１の光′を電子（２０３
１ぽｑ目の尤電変侠パイル醪艮）の螢光面（２Ｆ＋５）
τ光らし光増倍ｔイテなう。？−の九は他面に彫１ｊに
さ！■た光嵯１１ｉ１　（２０６）に轡、かれて第２の
光電子（２０４）　ｅ放出する。そししこの元ト巨子（
２０４）　Ｌｊ　ｉｆ”、　２・の光礒変侯バイ、ル（
迎（３）、づ蛍ノ’ｅｔｉ　（２０７）　ｆ光らし光用
−汁を行な′ハ　この光が１・９面（てＪ杉′皮でれた
光？専一゛６月負（２０８）を中１ｊ激し、その枚浦（
て９竹１逮を形成する６　こ−っ電荷源は読取ビー　ム
（ＩＩＩＪ　Ｋ　ヨッテ出ｊＥ；％ａ　’ｆ’−（１１
５）　ｊ：す４　気ｆｇ　ｋｊとして読、出される。

この方式は近接集束形イメージ資力輝度増倍を２回くり
返すので全体の輝度増倍度は５（ｌ　ｘ　５０−２５０
０倍となるつ　じ力・し解団１１け苔干悪くなる。

光電子増倍のためにマイクロチャンネルプレートを用い
てもよい。マイクロチャンネルプレートは、例えば直径
５０Ｉｉｍのガラス細管の内壁に二次電子放出均質例え
ばＰｌ）０膜が形成されたもので、その長さ方向に連続
的に電比が印加をれているので、その低電圧側に入射し
た電子は一ヒ８ｅガラスイｊｆｌ管内壁で二次電子増倍
され、高電圧側に出てくる時には数百倍から数万倍に増
倍されている。しかるにこのようなガラス細″ｉ＃をフ
ァイバープレートのように束ねることにより、−ｉｆ＋
に入４ｆシた光電子ＩＩ！は、増倍されて四面より光電
子：家々しで放出される。このマイクロチャンネルプレ
ートをＭ射線像変換パネルに近接し１設は光４、子を増
ｆして放出するように構成することができる。

発明の効果 上記したように本発明は有効面が角形で従来方式のよう
なタンデムレンズ系とテレビカメラが不要なので装置全
体金考、えると著しく小形軽量であり、放射線）偽：を
市接室気信号として取り出し、子レビモニタ−での透視
や１ｉｊｉ像処理装置と接続しで診断能の高い画像を高
速で再構成することが出来るので、Ｘ線を用いた医療診
断用として特に有効である。

従来のＸ線螢光増倍管装置と比較して次のような利点が
ある− （１人力面が平面にできるので、糸巻歪、輝度一様性が
優れている一壕だ同一最大径に対して有効面が広くとれ
る６ （１）入力有効面を角形にすることができるので、胸部
、腹部等への診断領域が拡がる。

・０　放射線清き時系列的な電気信号として、直接取出
すことができろう ・釦　装置全体として従来表置よりも小形軽量にで轡る
っ ′ｂ　Ｍイ象度が優れているう

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の放射線１象増強管ｉ！！２置の説明図、
第２区はその放射線イ象変換パネルの構造説明図、第：
う図は本発明の一′実施例？７ドす放射線ｆ象増倍管り
備成ジノ］、第４し］、第５ノＩＱ」各／、そ−の９部
拡大図、第６図は第５図に示す光電変換パネルの別の実
施例を示し、第７図は第３図に示す読取電子ビームの軌
道説明図、第８図は本発明の他の実施例紮示す構成図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （＋）放射線入射窓を有する径大部、コーン部および径
   小部を備える真空容器と、 前記真空容器の放射線入射窓の内側に投けられ、入射放
   射線により励起され光像に変換する第１の螢光面および
   該光像を電子像に変換する光電面を備える放射線像変換
   パネルと、 上記放射線像変換パネルの光電面に近接して設けられ、
   該光電面から発する光電子により励起されて発光する第
   ２の螢光面および該第２の螢光面から発する光を受ける
   光導電面を備える光電変換パネルと、 上記光電変換パネルに対向し真空容器の径小部内に設け
   られ読取電子ビームを発生する電子銃と、この電子銃か
   ら発する電子ビームを上記光電変換パネルの光導電面に
   垂直に入射するような電界を形成する電子ビーム垂直入
   射用電極と、上記電子ビームを偏向走査する偏向装置と
   、を具備し、上記光電変換／よネルから放射線イ象に対
   応する電気信号をとり出すようになされた放射線像増強
   管装置。 （２）　　放射線像変換・くネルは、２平坦なアルミニ
   ウム基板に沃化セシウム螢光体が蒸着されてなる第１の
   螢光面と、この螢光面上に蒸着された保朦膜と、さらに
   この保護膜上に形成された光電面とを具備してなる特許
   請求の範囲第１項記載の放射線像増強管装置。 （３）光電変換パネルは、光透過性基板を有Ｌｉ！亥基
   板の放射線像変換・（ネル側の面に第２の螢光面が設け
   られ、電子銃側の面に光導電面が設けられてなる特許請
   求の範囲第１項記載の放射線像増強管装置。 （４）両パネルの２枚の基板が平行に対置され、それら
   の相対する面の一面に光電面が形成され、他面に電子線
   照射で発光する第２の螢光開力ｆ前言己光電面側に光漏
   光膜を有して設けられ、上記光電面と第２螢光面との相
   互間隔が１０闘以下に保たれ、且つ上記光電面に対して
   第２の螢光面の電位が５ＫＶ以上の正電位が与えられて
   光電子の近接集束作用を伴なう光電子増倍を得るように
   なされた特許請求の範囲第ζ項、第２項、または第３項
   記載の放射線像増強管装置。 （５）光電面およびこれに近接対面する螢光面の、。 組み合わせ構体が、放射線入射窓側から電子銃側にむか
   って複数組設けられてなる特許請求の範囲第１項記載の
   放射線像増強管装置。 （６）　　光電子増倍作用をするマイクロチャンネルプ
   レートが放射線像変換パネルのに近接して設けられてな
   る特許請求の範囲第１項記載の放射線像増強管装置。 （力　光電変換パネルの光透過性基板が光フアイバープ
   レートｔたは厚さ１００μｍ〜３００μｍの範囲の薄板
   ガラスからなる特許請求の範囲第１項または第３項記載
   の放射線像増強管装置。 （８）　　電子ビーム垂直入射用電極は少なくとも２枚
   のメツシュ電極が光電変換パネルに所定の間隔をおいて
   配設されてなる特許請求の範囲第１項記載の放射線像増
   強管装置。 （９）複数のメツシュ電極は、変電変換パネル側のメツ
   シュ電極電位が、電子銃側のメツシュ電極電位よりも高
   い電位に保たれてなる特許請求の範囲第８項記載の放射
   線像増強管装置。 （１１放射線入射窓が、アルミニウム、チタニウム、ｔ
   たは鉄合金のうちから選ばれた薄板で形成されてなる特
   許請求の範囲第１項記載の放射線像増強管装置。 Ｉ　放射線入射窓の有効面が角形である特許請求の範囲
   第１項記載の放射線像増強管装置。