JPH0354417B2

JPH0354417B2 -

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Publication number: JPH0354417B2
Application number: JP21570182A
Authority: JP
Priority date: 1982-12-09
Filing date: 1982-12-09
Publication date: 1991-08-20
Also published as: JPS59105246A

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２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内部の側壁に沿つて集束電極５
が配置されている。前記入力面２は球面状のAl
からなる基板６の出力側（凹面側）にC_SＩ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４
は基板９に出力螢光体層１０を形成してなつてい
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
率によつて変調されて、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より電子を放出させる。この、電子
は陽極３、集束電極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１０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
螢光体層の保持基盤として光学繊維束板を用いる
例の１つとして、特開昭53−34770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光学繊維束
板１７出力螢光体層１０を形成してなる出力面１
６を真空外囲器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、光学繊維束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があり、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のガラス屈折率
n₂を1.49とする。又、真空の屈折率をn₀、光学繊
維への入射角をθ₀とするとθ₀は次の式で表わされ
る。 n₀sinθ₀＝√₁ ²−₂ ² この式よりθ₀は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θ₁が33.7°
となる。他方、芯部１０１のガラスと被覆部１０
２のガラスとの境界面での全反射角は55.9°とな
る。ところで、θ₁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
射しながら維持の中を伝播し、反対面に伝わる。
ここで注目すべきことは、芯部１０１のガラスの
中心軸と光の角度θ₁は０〜33.7°の範囲にあり、
33.7°を越えた光は存在しない。従つて理論的に
は、光は単繊維から外の維持に洩れることがなく
伝達される。実際には、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膜を形成したとき
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を接
着するために、螢光体粒子２０１と光学繊維束板
１７とは光学的な接触度合が強くなる。従つて、
第３図で示したように、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°〜90°の
ものも混在することになる。従つて、芯部１０１
のガラスと被覆部１０２のガラスの屈折率で決定
される全反射角より小さい角度φ₁が存在するこ
とになり、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
出た光は単繊維を伝播するが、(c)の光のように芯
部１０１のガラスと被覆部１０２のガラスの境界
面に全反射角より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の蛍光膜
１０と反射の面で反射し、これが螢光体層１０の
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１０３を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なくなるため、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１mm以下になると、コントラスト
の位置が非常に大きくなり、光学繊維束板１７を
使用する利点がなくなる。尚、光学繊維束板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
USP4264408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
螢光体を埋め込む内容である。しかし、これは螢
光体と光学繊維束板の接触度合が大きいため、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。〔発明の概略〕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
光体層を形成してなり、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
の光学的な失陥は、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、その発明の実施例は第５図に示すよう
に構成され、従来例と同一個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
１の表面つまり螢光体層形成側には、各々凹み１
８が設けられている。この場合、光学繊維束板１
７に凹み１８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の主成分の珪
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板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されて
凹み１８を生じる。この凹み１８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
ると被覆部１０２のガラスも腐食されてしまい、
好効果が得られず、深さは１〜20μｍの範囲で良
い結果が得られた。このようにして凹み１８を設けた光学繊維束板
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１
０２の端面でできる面上に披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１８に螢光体粒
子２０１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の粒径の選択は重要で
ある。即ち、細か過ぎると光学繊維束板１７の凹
み１８の中へ入つ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つてしまう。最
適な螢光体粒子２０１の粒径は、光学繊維束板１
７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
凹みに充分大きな空間すなわち深さが螢光体層の
発光波長より充分大きい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入り込ん
でも差し支えないことはいうまでもない。又、上記光学繊維束板１７は、解像度の点から
単繊維の径についても規定する必要がある。即
ち、端繊維径をＤmm、空間周波数はflp／mm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Ｆ(f)で表わすと、Ｆ(f)は下記のよう
になる。Ｆ（ｆ）＝〔2J₁（2πfD）／2πfD〕²×100（％）ここでJ₁は１次のベツセル関数である。通常、
イメージ管では、高い品位の画像を得るために
は、30lp／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即ち単繊維径は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、更に像伝達に大口のレンズを必要
とするため、この発明における化学繊維束板１７
の有効径は50mm以下で良好な効果が得られた。〔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５図に示すように螢光体粒子２
０１は光学繊維束板１７の芯部１０１とは殆ど接
触していない。電子ビームによつて螢光体粒子２
０１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な
がら伝播して、反対側の面から取り出される。最
後に(c)の光は被覆部１０２のガラスと吸収層１０
３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なり、この
結果、ソ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0.5mmの光学繊
維束板を用い、螢光体層の発光径を20.mmとし、
発光径の中心に面積比で10％の電子ビームと遮光
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50：１であるのに対し、この発明では約
100：１と著しく向上した。尚、上記実施例ではイメージ管出力面について
述べたが、こと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図は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
光学繊維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、１０１……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光学繊維束板は、その単繊維の直径が10μｍ
以下であり、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螢光体粒子は平均粒径が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。