JPS6355838A

JPS6355838A - 放射線像増倍管の入力面

Info

Publication number: JPS6355838A
Application number: JP20071786A
Authority: JP
Inventors: Satoru Sano; 哲佐野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-08-27
Filing date: 1986-08-27
Publication date: 1988-03-10

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）この発明は、放射線像増倍管の入力面に関する。

（従来の技術）一般に、放射線像増倍管は、真空外囲器内の入力側に入
力面が配設され、出力側に出力面と陽極が配設され、更
に側壁に沿って集束電極が配設されている。そして、動
作時には、入射したＸ線又はγ線は入力面の入力蛍光面
にて蛍光像に変換され、入力面の光電子放出面にて光電
子像に変換され、真空中に放出される。放出された光電
子像は、集束電極と陽極により集束・加速されて出力面
の出力蛍光面に衝突し、明るい可視光像に変換される。

ところで、上記のような放射線像増倍管の役割は、入力
された放射線像を、可能な限り忠実に明るい可視光像に
変換することである。その画像の忠実さを表わす特性は
、主に空間変調度特性（Ｍ、Ｔ、Ｆ）及び画像ノイズ特
性である。

この画像ノイズ特性は、主に放射線の量子のゆらぎによ
って生じる量子ノイズであり、量子ノイズ特性は、量子
数の平方根に比例して向上する。

従って、量子ノイズ特性を向上させるには、放射線像増
倍管に入射した放射線量子を有効に利用することが重要
となる。入射した放射線量子は、入力蛍光面が数百μｍ
と薄膜であるために完全に捕えることが出来ず、約半分
の量子が入力蛍光面を透過し、有効に利用されない。そ
こでＪ出来るだけ多くの入射放射線量子を有効に利用す
るためには、入力蛍光面を厚くすることが考えられる。

しかし、これは逆に空間変調度特性の低下を招く。

即ち、入力蛍光面で発光した蛍光が、その厚膜の故に光
電子放出面に到達するまでに拡散し、像ボケを発生し、
この結果、空間変調度特性を低下させる。

従来、上記間ｍを解決するために、入力蛍光面を柱状に
結晶成長させ、ファイバー構造とすることにより、入力
蛍光面で発光した蛍光が横方向へ拡散することを防止す
ることが試みられているが、これは入力蛍光面の材料の
屈折率ｎによってライトガイド効果の程度が決定される
。例えば入力蛍光面の材料がＣｓＩ／Ｎａ７あれば、屈
折率ｎ　−１，７８、従って３４″よりも垂直な角度で
真空中に放出された光は、全反射されずに屈折を受けて
横方向に光が拡散していく。つまり、画像のボケを発生
させることになる。そして、はとんどの入力蛍光面材料
は、全ての光を全反射させるほど屈折率は高くない。

上記のような入力蛍光面を柱状に結晶成長させ、ファイ
バー構造とした例をあげるると、第６図に示すように構
成され、Ａ１からなる基板３４上にＣｓＩからなる入力
蛍光面３１が柱状に形成され、更にこの入力蛍光面３１
上に光電子放出面３３が形成されている。

動作時には、入力蛍光面３１に外部がら放射線３５が入
射し、点Ａで蛍光に変換された場合、蛍光は全ての方向
に発光される。発光した蛍光の中で、入力蛍光面３１の
柱状結晶方向に発光した蛍光３６は、柱状結晶の真空界
面で全反射され、横方向に拡散せずに光電子放出面３３
に到達する。

従って、画像のボケが生じない。しかし、入力蛍光面３
１の横方向に発光した蛍光３７は全反射されずに、光電
子放出面３３に到達するまで広がり続ける。これは、画
像ボケを発生させる大きな原因である。尚、図中の３８
は光電子を示す。

又、横方向への光の広がりを防ぐために、ファイバー構
造を有する柱状の入力蛍光面の隙間に光吸収剤を付着さ
せる等の提案（特開昭５０−１４５０７２号公報）がな
されているが、容易に実現するものではない。

（発明が解決しようとする問題点）放射線像増倍管の入力蛍光面において、空間変調度特性
を低下させずに、厚膜化した入力蛍光面を得ることは、
従来の柱状結晶構造だけでは限度がある。実用上有用な
空間変調度特性が得られる限界の膜厚は、アルカリハラ
イド蛍光面（例えばＣｓ１）で３５０μｍが限度である
。又、光吸収剤あるいは光反射剤等の付着は、技術的に
容易に実現されるものではなく、たとえ可能であったと
しても、非常に高価なものとなる。

この発明は、上記従来の問題点を解決し、実用的な空間
変調度特性を有し、且つ膜厚が３５０μｍ以上の入力蛍
光面を実現させ、量子ノイズ特性を格段に向上させて忠
実な画像を伝達することが可能な放射線像増倍管の入力
面を提供することを目的とする。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）上記従来の問題点を解決するためには、横方向に発光し
た蛍光を減少させ、光電子放出面に到達させないことで
ある。

そこで、この発明は、基板の一面に入力蛍光面が形成さ
れてなる放射線像増倍管の入力面において、上記入力蛍
光面の表面は凹凸状に形成され、この凹凸状表面にその
凸部では密暑し凹部では密着しないように光電子放出面
が形成されてなる放射線像増倍管の入力面である。

（作用）この発明によれば、放射線吸収能力の高い３５０μｍ以
上の厚膜入力蛍光面が実現され、量子ノイズ特性及び空
間変調度特性の優れている放射線像増倍管が得られる。

（実施例）以下、図面を参照して、この発明の一実施例を詳細に説
明する。

この発明による放射線像増倍管の入力面は、第１図及び
第２図にに示すように構成され、第２図は第１図の要部
を拡大して示したものである。即ち、Ａｔからなる基板
１４の一面には、アルカリハライド例えばＣｓＩ／Ｔｌ
又はＣｓＩ／Ｔｌの柱状結晶からなる入力蛍光面１１が
形成されている。この場合、柱状結晶は径が３０μｍ以
下に設定されている。このような入力蛍光面１１の表面
は、図からも明らかなように、凹凸状に形成され、この
凹凸状表面にその凸部では密着し凹部では密着しないよ
うに、ほぼ透明な支持膜１２が形成されている。この場
合、入力蛍光面１１の凸部の高さは、少なくとも２μｍ
以上に設定されている。

支持膜１２の厚さや材質については、詳しく後述するが
、通常、金属の酸化物や導電膜からなり、この支持膜１
２上には、光電子放出面１３が形成されている。従って
光電子放出面１３も、支持膜１２を介して入力蛍光面１
１の凹凸状表面にその凸部では密着し凹部では密着しな
いように形成されていることになる。即ち、光電子放出
面１３又は支持膜１２は、入力蛍光面１１と１０％以上
光学的に密着していない。尚、図中の１８は光電子であ
る。

ところで、第３図は入力面の概念図であるが、光電子放
出面１３が先端から３１５ｈの部分まて光学的に密着し
ていれば、図中のＡ及びＢ領域の角度で表面に到達する
蛍光は、はとんど光電子放出面１３に到達しない。又、
Ｄ領域の角度の蛍光１６は、全反射されて拡散しない。

尚、ｈは凸部の高さを表わす。そして、Ｃ領域の僅かな
部分の拡散光に限って、光電子放出面１３に到達し、光
電子を放出させて画像ボケを生じさせる。又、光電子放
出面１３の光学的に密着する面積を減じれば、Ｃ領域の
蛍光が減り、画像ボケは少なくなる。

しかし、光電子放出面１３の膜厚は、一般に数百人と非
常に薄く、自己保持することは不可能である。従って、
この発明のように、光電子放出面１３を支持する支持膜
１２が必要となる。この支持膜１２は、金属の酸化物例
えばアルミニウムの酸化物、インジウムの酸化物、スズ
の酸化物、シリコンの酸化物、又はそれらの混合物等蛍
光に対して透過率が高ければ良い。又、これらは熱的、
化学的に安定な樹脂例えばポリイミド樹脂であっても良
い。更に、ケイ素の化合物であっても良い。

そして、支持膜１２は、２層以上又は２つ以上の混合物
より構成しても良い。

これら支持膜１２の厚さは、１０００Å以上であれば光
電子放出面１３を支持することが可能であり、又、１μ
ｍ以上では、透過率が低下する。

従って、支持膜１２の厚さは、１０００Å〜１μｍの範
囲に設定されている。

又、入力蛍光面１１の柱状結晶サイズＤを小さく（Ｄ−
３０μｍ以下）することによっても、光電子放出面１３
及び支持膜１２の自己保持が可能となる。例えば、入力
蛍光面１１の柱状結晶サイズＤ−３０μｍで、先端凸部
Ｄ−６μｍで、支持膜１２の厚さが１０００人であれば
、入力蛍光面１１の表面積の１０％以上、光電子放出面
１３を浮かすことが可能となる。又、入力蛍光面１１の
柱状結晶サイズＤ−１０μｍで、先端凸部Ｄ−２μｍで
、支持膜１２の厚さが１０００人であれば、入力蛍光面
１１の表面積の１５％以上、光電子放出面１３を浮かす
ことが可能となる。

尚、以上述べてきた入力面を用いた放射線像増倍管の空
間変調度特性を、第４図に示す。即ち、この第４図にお
いて、入力蛍光面１１の厚さＴは４００μｍで、曲線５
１は凸部の高さ２μｍ１柱状結晶サイズの径１０μｍの
空間変調度特性を示し、曲線５２は凸部の高さ６μｍ１
柱状結晶サイズの径３０μｍの空間変調度特性を示し、
曲線５３は光電子放出面１３が入力蛍光面１１に密着し
た場合の空間変調度特性を示している。そして、曲線５
１及び５２の構造であれば、空間変調度特性が格段に向
上することが判る。

さて、上記のこの発明の入力面において、動作時には、
入力蛍光面１１に入射した放射線１５は、Ａ点にて蛍光
を発生させる。この蛍光の中で、柱状結晶方向に発した
蛍光１６は、全反射を繰返しながら光電子放出面１３に
到達する。しかし、柱状結・晶壁面で全反射されない蛍
光１７は、入力蛍光面１１の横方向に拡散していく。

既述のように、この発明の重要な点は光電子放出面１３
が入力蛍光面１１の四部に光学的に密着させないことで
ある。この凹部の界面に真空領域が存在することによっ
て、蛍光１７が屈折されて、光電子放出面１３に到達せ
ず、再び入力蛍光面１１の中に突入し、長い距離を進み
ながら減衰していく。

詳細に述べると、例えばＣｓＩの屈折率はｎｌ−１，７
８、又、真空の屈折率はｎＱ−１，０である。従って、
θ１の角度でｎｌからｎ。に入射された光は、スネルの
法則によって、　θ。−ｓ　ｉｎ’　　（ｎ、／ｎｏ−
ｓ　ｉｎθ１）に変化する。

θ１が２０″の角度であれば、θ０は３７．５゜に屈折
される。従って、第２図に示したように、横方向に発光
した蛍光１７は、光電子放出面１３に到達しない。

以上述べてきたように、光電子放出面１３が入力蛍光面
１１に完全に密着状態であれば、上記の説明は成立たな
い。そして、光電子数−出面１３の屈折率は一般的に高
い（ｎ　＞　２）。

しかし、この発明では、入力蛍光面１１の表面形状は凹
凸状にして、凸部には光電子放出面１３が光学的に密着
して形成され、凹部には光電子放出面１３が密着せずに
真空層が形成されているので、上記説明が満足され、光
拡散のない鮮明な画像を得ることが出来る。

（変形例）第５図はこの発明の変形例を示したもので、上記実施例
と同様効果が得られる。

即ち、上記実施例では、入力蛍光面１１の凸部は鋭角的
であったが、この変形例では入力蛍光面１１の凸部は球
状をしている。

［発明の効果］この発明によれば、放射線吸収能力の高い３５０μｍ以
上の厚膜入力蛍光面１１が実現され、量子ノイズ特性及
び空間変調度特性の優れている放射線像増倍管が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る放射線像増倍管の入
力面を示す断面図、第２図は第１図の要部を拡大して示
す断面図、第３図はこの発明の入力面を示す概念図、第
４図はこの発明の入力面における空間変調度特性を示す
特性曲線図、第５図はこの発明の変形例を示す断面図、
第６図は従来の放射線像増倍管の入力面を示す断面図で
ある。１１・・・入力蛍光面、１２・・・支持膜、１３・・・
光電子放出面、１４・・・基板。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第２図第３図食藺ｎ友秋　（Ｑｐ／ｃｍ）第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板の一面に入力蛍光面が形成されてなる放射線
像増倍管の入力面において、上記入力蛍光面の表面は凹凸状に形成され、この凹凸状
表面にその凸部では密着し凹部では密着しないように光
電子放出面が形成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）上記入力蛍光面の凸部の高さは、少なくとも２μ
ｍ以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の放射線像増倍管の入力面。
（３）上記入力蛍光面は、径が３０μｍ以下の柱状結晶
からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第
２項記載の放射線像増倍管の入力面。
（４）上記入力蛍光面と上記光電子放出面との間に、ほ
ぼ透明な支持膜が設けられていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項又は第２項又は第３項記載の放射線像
増倍管の入力面。
（５）上記支持膜は金属の酸化膜からなることを特徴と
する特許請求の範囲第４項記載の放射線像増倍管の入力
面。
（６）上記支持膜は導電膜からなることを特徴とする特
許請求の範囲第４項記載の放射線像増倍管の入力面。
（７）上記導電膜はスズの酸化物、インジウムの酸化物
又はその混合物からなることを特徴とする特許請求の範
囲第６項記載の放射線像増倍管の入力面。
（８）上記支持膜はアルミニウムの酸化物からなること
を特徴とする特許請求の範囲第４項記載の放射線像増倍
管の入力面。
（９）上記支持膜はアルミニウムの酸化物、スズの酸化
物、インジウムの酸化物、シリコンの酸化物の２層以上
又は２つ以上の混合物からなることを特徴とする特許請
求の範囲第４項記載の放射線像増倍管の入力面。
（１０）上記支持膜は１０００Å〜１μｍの厚さに設定
されてなることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
の放射線像増倍管の入力面。
（１１）上記光電子放出面又は支持膜は上記入力蛍光面
と１０％以上光学的に密着していないことを特徴とする
特許請求の範囲第１項又は第４項記載の放射線像増倍管
の入力面。
（１２）上記入力蛍光面はアルカリハライドからなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の放射線像増
倍管の入力面。
（１３）上記入力蛍光面はＣｓＩ／Ｎａ又はＣｓＩ／Ｔ
ｌからなることを特徴とする特許請求の範囲第１２項記
載の放射線像増倍管の入力面。