JPH01209637A - X線イメージ増倍管用の入力スクリーンシンチレータの製造方法 - Google Patents

X線イメージ増倍管用の入力スクリーンシンチレータの製造方法

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JPH01209637A
JPH01209637A JP1007568A JP756889A JPH01209637A JP H01209637 A JPH01209637 A JP H01209637A JP 1007568 A JP1007568 A JP 1007568A JP 756889 A JP756889 A JP 756889A JP H01209637 A JPH01209637 A JP H01209637A
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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】 産業上の利用分野 本発明は、X線イメージ増倍管用の入力スクリーンシン
チレータに関するものである。本発明はまた、このシン
チレータの製造方法にも関する。
従来の技術 X線イメージ増倍管は従来から周知である。例えば、こ
のような増倍管はX線画像を医学的診断のために目に見
える画像に変換するのに使用される。
このような増倍管は、入力スクリーンと、光電素子と、
観察用スクリーンとからなる。
入力スクリーンは、入射X線のフォトンを可視フォトン
に変換するシンチレータを備えている。
これらフォトンは次に、一般にアルカリアンチモナイド
からなるフォトカソードを叩く。フォトカソードはフォ
トンによって励起されて電子流を発生させる。フォトカ
ソードはシンチレータの表面に直接堆積させることはで
きないが、フォトカソード材料の電荷を復元することの
できる導電性下層の上には堆積させることが可能である
。この下層は、例えばアルミナ、酸化インジウム、また
はこれら2つの材料の混合物で形成することができる。
次に、フォトカソードからの電子流は電子光学システム
によって伝送される。この電子光学システムは、電子を
収束させて発光団からなる観察用スクリーンに向かわせ
る。このスクリーンからは可視光が放射される。この光
はテレビまたは映画の画像、あるいは写真に変換するこ
とが可能である。
入力スクリーンのシンチレータは一般に基板上に真空蒸
着によって形成されたヨウ化セシウム針からなる。蒸着
は、冷たい基板に対しても熱い基板に対しても実行する
ことができる。この基板は、アルミニウム基板であるこ
とが好ましい。通常は厚;l<150〜500μmのヨ
ウ化セシウム層がMl上に堆積される。
ヨウ化セシウムは一般に直径が5〜10μmの針として
堆積される。ヨウ化セシウムは屈折率が1.8であるた
めに光ファイバとして振る舞う。このため、ヨウ化セシ
ウムの内部で発生した光の横方向への散乱が少なくなる
第1図はアルミニウム基板1上に複数のヨウ化セシウム
針2が堆積された状態の概略図である。
アルミニウム基板は鉛直方向の矢印で表されたX線フォ
トン流を受ける。図面には、入射X線フォトンにより生
成した可視光線のヨウ化セシウム針内での軌跡の例がい
くつか示さiている。参照番号3で表される通常の軌跡
によってヨウ化セシウム針の端部に光信号が発生する。
この図面において参照番号4で表されているように、ヨ
ウ化セシウム針によって伝送される光の側方散乱も発生
する。この側方散乱によりイメージ増倍管の分解能が低
下する。実際、分解能はヨウ化セシウム針が正確に光を
ガイドする能力に依存する。分解能はまた、ヨウ化セシ
ウム層の厚さにも依存する。厚さが厚くなると分解能が
低下する。しかし、ヨウ化セシウム層の厚さが厚くなる
ほどX線がよく吸収される。従って、X線の吸収と分解
能の間で妥協点を見出す必要がある。
イメージ増倍管の分解能に影響のある別の因子は、製造
時に入力スクリーンに対して実施することになる熱処理
である。熱処理は、ヨウ化セシウムを真空蒸着した直後
に実施される。この熱処理によって例えばナトリウムや
タリウムがヨウ化セシウムにドープされるため、スクリ
ーンが発光するようになる。この熱処理は、スクリーン
を乾燥空気または窒素の雲間気中に入れて約340℃に
約1時間保つことからなる。
絶対に必要なこの熱処理の間、ヨウ化セシウム針はある
程度凝集して塊まりになる。この状態が第2図に簡単に
示されている。この凝集によって光がさらに側方に散乱
しく参照番号40点線矢印を参照のこと)、分解能が低
下する。
熱処理時に発生する凝集を抑制するために、純粋なヨウ
化セシウムと耐火性材料をドープしたヨウ化セシウムを
交互に蒸着することによって入力スクリーンのシンチレ
ータを実現することが提案された。純粋なヨウ化セシウ
ムと耐火性材料をドープしたヨウ化セシウムの交互層に
よってこのように構成された針は熱処理時に接触しない
であろうと期待された。
しかしこの方法では所望の結果が得られなかった。さら
に、光の側方散乱を避けるという別の重要な問題は、純
粋なヨウ化セシウムと耐火性材料をドープしたヨウ化セ
シウムの交互層によってはまったく解決されない。
そこで、1978年1月17日に公開されたアメリカ合
衆国特許第4.069.355号に記載されているよう
に、二酸化チタン、ガドリニウム酸化硫化物、またはラ
ンタン酸化硫化物を用いてヨウ化セシウム針を被覆する
ことが提案された。金属を単独の金属としてではなく酸
化物または化合物として含むこの堆積材料を用いると、
上記の問題点の一部を解決することができる。すなわち
、この材料によって針の凝集が防止され、光の側方散乱
がわずかに少な(なる。
発明が解決しようとする課題 しかし側方散乱がこのように減少してもシンチレータの
効率が顕著に向上することはない。
上記の特許のシンチレータによっても解決されない別の
問題は、凝集と光の側方散乱を防止すると同時に、針を
覆う層全体に対して電気伝導が得られることが望ましい
という問題である。実際、針と、これら針が表面上に形
成されているアルミニウム基板と、この基板に接続され
ている環状電極とを覆う層を同じ電位にすることによっ
てシンチレータの効率を向上させるためにはこのような
電気伝導があることが望ましい。
本発明の目的は、上記の問題点を解決して、ヨウ化セシ
ウム針が導電性材料で被覆されており、これら針の凝集
を避けるとともに光の側方散乱を少なくしたシンチレー
タを実現することである。
課題を解決するための手段 この目的は、半導体材料、または金属酸化物でない金属
を選択することによって達成される。
本発明によれば、導電性基板上に形成された光導電性ヨ
ウ化セシウムからなる複数の針を備えるX線イメージ増
倍管用の入力スクリーンシンチレータであって、各社が
金属または半導体などの被覆材料によって完全に覆われ
ており、この被覆材料が、針内を通過する光を反射して
この針の内部に向けることを特徴とするシンチレータが
提供される。
本発明の別の特徴によれば、上記被覆材料は重合した樹
脂中に希釈されてl/匈。
さらに、本発明によれば、上記のシンチレータの製造方
法であって、上記被覆材料が金属である場合に、この金
属を、この金属の化合物の分子を気相中で光化学分解す
ることによって上記針の表面に堆積させることを特徴と
する製造方法が提供される。
本発明によれば、シンチレータの製造方法は、上記被覆
材料を有機溶媒または重合可能な樹脂中に拡散させた上
記被覆材料を溶液にして上記針の表面に上記被覆材料を
堆積させ、その後に熱処理を行うことからなる。
本発明の方法の別の特徴によれば、シンチレータの製造
方法は、上記被覆材料が金属である場合に、有機金属化
合物を気相中で上記針の間にあらかじめ拡散させておき
、前記金属を、この有機金属化合物の熱分解によって上
記針の表面に堆積させることからなる。
本発明の方法の別の特徴によれば、上記金属は、少なく
ともインジウム、ガリウム、亜鉛、スズ、鉛を含むリス
トの中から選択する。
別の特徴によれば、上記被覆材料はシリコンまたはゲル
マニウム半導体である。
本発明の特徴ならびに利点は、添付の図面を参照した以
下の説明によりさらによく理解できよう。
実施例 第3図に概略が示された本発明のシンチレータは、従来
のシンチレータと同様に、ヨウ化セシウム針2が上に載
せられた金属(例えばアルミニウム)基板lを備えてい
る。本発明によれば、各社は金属または半導体材料5に
よって覆われている。
この材料5は、針の内部を通過する光を反射して針の内
部に向ける。光ビームの軌跡は例えば参照番号6.7.
8.9で示されている。針は、これら針の間に充填され
て光バリヤとして作用するとともに針が凝集するのを防
止する材料によって覆われている。
針の上に堆積される反射性の金属または半導体材料は、
製造プロセス中に実施する熱処理による影響を受けない
ようにするためにできるだけ高い融点となっている。
この材料が導体または半導体であることから、ヨウ化セ
シウム針と基板を覆う層を同じ電位にすることかできる
。この結果、イメージ増倍管内でシンチレータとフォト
カソードの間に存在している導電性下層は、厚さを薄く
するか、あるいは省略することができる。従ってシンチ
レータの効率が向上する。
第3図において軌跡が参照番号6.7.8.9で表され
ている光線は、ヨウ化セシウム針を覆う反射層5のため
にこれら針の内側へ案内される。
各社の周辺部への光線の入射角は、針の内部でこの光線
が反射されるような角度である。シンチレータの出力面
10への光線の入射角は、この光線が外側に散乱される
ような角度である。針を覆う材料は、シリコンまたはゲ
ルマニウムなどの半導体のほか、インジウム、ガリウム
、亜鉛、スズ、鉛などの金属にすることができる。材料
が金属の場合には、この金属は、金属酸化硫化物または
酸化物を用いる従来のシンチレータとは異なり、金属状
態の金属である。
本発明の方法によれば、材料が金属の場合には、針の表
面に金属を堆積させるのに、対応する金属分子を気相中
で光化学分解する。このためには、基板とヨウ化セシウ
ム針を最初に真空容器に入れる。次に、この容器内に窒
素中に希釈したシラン(SiH,)を導入する。室温か
ら約200℃の温度の範囲の温度で、シラン分子は、紫
外線によって励起させることにより破壊される。この場
合、必要に応じて触媒として作用する水銀を存在させる
この光化学作用の結果としてヨウ化セシウム針の表面に
金属が堆積される。
本発明の方法の別の態様によれば、材料が金属であろう
と半導体であろうとこの材料を有機溶媒または重合した
樹脂中の溶液にして針の表面に拡散させることによって
堆積させることができる。
この拡散操作の後に熱処理を行うと、溶媒を除去して針
の表面に反射性材料を含む重合した樹脂のフィルムを残
すことができる。
本発明の方法の別の態様によれば、材料が金属の場合に
は、有機金属化合物をあらかじめ気相で針の間に拡散さ
せた後に熱分解することによって金属を針の表面に堆積
させることが可能である。
この化合物はMX、の形が可能である。ここに、Mは選
択した金属であり、Xはメチル基(CH3)またはエチ
ル基(−CH5)などの有機基、あるいは水素原子また
は塩素原子を含む別の有機基である。
有機金属化合物の拡散は真空中で実施される。
次にシンチレータを加熱する。すると有機金属化合物は
熱いシンチレータと接触することにより以下の反応 MX、−+ M+ガス生成物 に従って分解し、金属になる。ガス生成物は一般に水素
と炭化水素である。
この方法を用いると、シンチレータの針によって構成さ
れた基本的に鉛直な基板の上に薄い層として材料を堆積
させることができる。この方法は、針を被覆するに当た
って針の間隔が直径と比べて大きいことに主として起因
する困難を取り除くことができるという利点を有する。
実際、この間隔は直径と比べて約1000倍大きい。
本発明を用いると上記の目的を達成することができる。
すなわち、本発明によると、表面を導電性にした状態で
針の内部で光をガイドし、光の側方損失を抑制してシン
チレータの効率を向上させることができる。
第4図は、シンチレータが受けた光線の空間周波数Fの
関数として変調伝送機能(FTM)の変化を示すグラフ
である。従来のシンチレータは曲線11で示されており
、本発明のシンチレータは曲線12で示されている。こ
のグラフから、変調伝送機能(FTM)が従来のシンチ
レータ(曲線11)よりも本発明のシンチレータ(曲線
12)ではるかに大きくなっていることがわかる。従っ
て、本発明のシンチレータは分解能が優れており、変調
伝送機能も従来のシンチレータより大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図は、従来のシンチレータの概略図である
。 第3図は、本発明のシンチレータの概略図である。 第4図は、従来のシンチレータと本発明のシンチレータ
に対して、シンチレータが受けた光線の空間周波数の関
数として変調伝送機能(FTM)を示したグラフである
。 (主な参照番号) 1・・基板、      2・・ヨウ化セシウム針、5
・・金属または半導体材料、 10・・出力面 特許出願人トムソンーセーエスエフ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導電性基板上に形成された光導電性ヨウ化セシウ
    ムからなる複数の針を備えるX線イメージ増倍管用の入
    力スクリーンシンチレータであって、各針が金属または
    半導体などの被覆材料によって完全に覆われており、こ
    の被覆材料が、針内を通過する光を反射してこの針の内
    部に向けることを特徴とするシンチレータ。
  2. (2)上記被覆材料が重合した樹脂中に希釈されている
    ことを特徴とする請求項1に記載のシンチレータ。
  3. (3)請求項1のシンチレータの製造方法であって、上
    記被覆材料が金属である場合に、この金属を、この金属
    の化合物の分子を気相中で光化学分解することによって
    上記針の表面に堆積させることを特徴とする製造方法。
  4. (4)請求項1のシンチレータの製造方法であって、上
    記被覆材料を有機溶媒または重合可能な樹脂中に拡散さ
    せた上記被覆材料を溶液にして上記針の表面に上記被覆
    材料を堆積させ、その後に熱処理を行うことを特徴とす
    る製造方法。
  5. (5)請求項1のシンチレータの製造方法であって、上
    記被覆材料が金属である場合に、有機金属化合物を気相
    中で上記針の間にあらかじめ拡散させておき、前記金属
    を、この有機金属化合物の熱分解によって上記針の表面
    に堆積させることを特徴とする製造方法。
  6. (6)上記金属を、少なくともインジウム、ガリウム、
    亜鉛、スズ、鉛を含むグループの中から選択することを
    特徴とする請求項4または5に記載の製造方法。
  7. (7)上記被覆材料がシリコンまたはゲルマニウム半導
    体であることを特徴とする請求項3または4に記載の製
    造方法。
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