JPH06290714A - Ｘ線撮像管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少ないＸ線量でも輝度及びコントラストの高
い画像信号を得ることができるようにする。 【構成】 アルミニウム基盤２１の上に蛍光体２２を形
成し、その上にガラス薄板２３を介してＩＴＯ膜２４及
びアモルファスセレン膜２５を積層することにより、タ
ーゲット１２を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、医療の診断あるいは
非破壊材料検査などに用いられるＸ線テレビジョンシス
テムにおいてＸ線画像を電気信号に変換するＸ線撮像管
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＸ線テレビジョンシステムでは、
Ｘ線画像を電気信号に変換するのに、Ｘ線イメージイン
テンシファイアと、テレビジョン撮像管とを組み合わせ
ている。すなわち、イメージインテンシファイアにＸ線
を入射し、ＣｓＩ等の変換膜によって可視光線に変換し
た後光電膜より電子を放出させ、この電子を増倍しなが
ら出力蛍光膜に結像させて可視光に変換し、この出力蛍
光膜より可視光の画像として出力する。そして、このイ
メージインテンシファイアの出力面に撮像管を光学的に
結合させ、光学レンズなどを介して可視光線の像をこの
撮像管の撮像面に結像させることにより、この撮像面
に、入射光に応じた電荷を蓄積し、これを電子ビームで
走査することにより読み出し、電気信号として出力す
る。

【０００３】また、Ｘ線ハープ管などのＸ線用の撮像管
を用いて、Ｘ線から電子への直接変換を行なうＸ線テレ
ビジョンシステムも知られている。このＸ線用撮像管
は、通常の可視光用の撮像管において用いられている光
電変換膜の代わりに、アモルファスセレンなどのＸ線領
域に感応する材料で構成したＸ線−電気変換膜を用いた
ものである。すなわち、このＸ線用撮像管では、イメー
ジインテンシファイアで用いられているＣｓＩ等のＸ線
−可視光の変換膜を用いず、Ｘ線を直接電荷に変換する
アモルファスセレン膜を用い、アバランシェ効果を起こ
して増幅された電気信号を得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
Ｘ線イメージインテンシファイアとテレビジョン撮像管
とを組み合わせたＸ線テレビジョンシステムでは、Ｘ線
画像から最終の電気的画像信号が得られるまでには、上
記のようにＸ線−可視光線−電子−可視光線−光学系−
可視光線−電気信号というように多くの変換工程が含ま
れており、そのため変換効率が悪化する傾向にあり、最
終画像のＳ／Ｎ比を低下させる原因となることが避けら
れない。それとともに、イメージインテンシファイアと
撮像管とを組み合わせるため、装置が複雑・大型化する
という問題がある。また、Ｘ線ハープ管などのアモルフ
ァスセレン膜でＸ線−電荷の変換を直接行うＸ線用の撮
像管では、Ｘ線の透過率が大きいため、効率を上げるた
めにはアモルファスセレン膜を厚くしなければならず、
そうするとアバランシェ効果を引き起こすために超高電
圧を要し、実用的には無理がある。

【０００５】また、Ｘ線−可視光の変換膜に直接アモル
ファスセレン膜を形成して、このアモルファスセレン膜
を光電変換面として用いることも考えられているが、Ｘ
線−可視光の変換膜は通常ＣｓＩであって針状結晶構造
となっているので、その上のアモルファスセレン膜は平
坦にならず、その結果、アモルファスセレン膜の中で局
所高電界を発生し、スパークなどを起こして画素を破壊
してしまうおそれがある。

【０００６】この発明は、上記に鑑み、少ないＸ線量で
も輝度及びコントラストの高い画像信号を得ることがで
きるとともに、大口径とすることも容易な、Ｘ線撮像管
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＸ線撮像管は、Ｘ線を可視光線に変
換する蛍光面と、この蛍光面に密着させられたガラス薄
板と、該ガラス薄板の他方の面に密着させられたアモル
ファスセレンよりなる光電変換面と、この光電変換面に
形成された電荷を電子ビームの走査によって読み出す手
段とを備えることが特徴となっている。

【０００８】また、ファイバプレートと、該ファイバプ
レートの一方の面に形成された、Ｘ線を可視光線に変換
する蛍光体層と、上記ファイバプレートの他方の面に形
成されたアモルファスセレンよりなる光電変換面と、こ
の光電変換面に形成された電荷を電子ビームの走査によ
って読み出す手段とによりＸ線撮像管を構成しても、上
記の目的を達成できる。

【０００９】

【作用】蛍光面にＸ線が入射すると可視光線に変換さ
れ、これが、蛍光面に密着させられている光電変換面に
入射する。この光電変換面はアモルファスセレンよりな
り、可視光線の入射によって生じた電荷がアバランシェ
効果によって増幅される。こうして増幅された電荷が電
子ビームの走査によって電気信号として取り出される。
Ｘ線の画像が蛍光面に入射したとき、その画像に対応し
た電荷の分布が光電変換面に形成され、これが電子ビー
ムの走査により順次読み出され、Ｘ線画像に対応した画
像信号が電気信号として得られる。この画像信号は上記
のアバランシェ増幅のため非常に大きく、かつダイナミ
ックレンジの大きなものとなる。そして、アモルファス
セレンの層は蛍光面に直接形成されるのでなく、ガラス
薄板を介して形成されたり、ファイバプレートを介して
形成される。つまり、アモルファスセレン層は表面の平
坦なガラス薄板やファイバプレート上に形成されるた
め、アモルファスセレン層の表面も平坦になり、その層
の中で局所的に高電界を生じることがなくなり、画素を
破壊してしまうスパーク事故などを起こすことがなくな
る。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の好ましい一実施例について
図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示すよう
に、Ｘ線撮像管１は、真空バルブ１０中にターゲット１
２と電子銃１３とを納めて構成されている。被写体４を
透過したＸ線がＸ線を透過する窓１１を経てターゲット
１２に入射するようにされる。

【００１１】ターゲット１２は図２に模式的に示すよう
に、アルミニウム基盤２１の、Ｘ線入射側とは反対側の
表面に蛍光体２２を形成し、さらにその上にガラス薄板
２３を形成した後、導電膜２４とアモルファスセレン膜
２５とを順次形成したものからなる。この蛍光体２２と
しては、ＣｓＩ等のＸ線に感応して可視光線を生じる材
料を用いる。導電膜２４は透明なもので、たとえばイン
ジウムと錫と酸素の合金であるＩＴＯよりなる。アモル
ファスセレン膜２５は可視光を電気信号に変換する光電
変換膜として機能する。

【００１２】被写体４にＸ線を照射し、それを透過した
Ｘ線を窓１１を介してターゲット１２に入射すると、Ｘ
線が入射した部分の蛍光体２２が発光し、その光がガラ
ス薄膜２３と透明な導電膜であるＩＴＯ膜２４とを通っ
てアモルファスセレン膜２５に入る。このアモルファス
セレン膜２５に光が達することによりその中で電荷（電
子・正孔対）が発生し、その部分の導電率が高くなる。
すなわち、このアモルファスセレン膜２５上に、入射し
たＸ線透過像に対応した導電率の分布が得られる。

【００１３】ターゲット１２の導電膜（ＩＴＯ膜）２４
と電子銃１３との間には高電圧がかけられ、高電界が形
成される。そこで、アモルファスセレン膜２５には高電
界がかけられることになるため、アバランシェ効果が引
き起こされて上記の電荷は指数関数的に増加し、導電率
が高まる。このアバランシェ効果を起こすためには１０
０メガボルト／ｍｍ程度の高電界が必要であるが、これ
はアモルファスセレン膜２５を薄くすることにより比較
的容易に達成できる。電荷の増大によりアモルファスセ
レン膜２５の導電率は非常に大きくなるが、Ｘ線照射を
受けない部分のアモルファスセレン膜２５の導電率は低
いままである。

【００１４】こうして形成されたアモルファスセレン膜
２５上の導電率の２次元的分布は電子ビームにより読み
出される。すなわち、電子銃１３からターゲット１２に
向けて電子ビームが発射させられ、アモルファスセレン
膜２５の、この電子ビームが当たった部分における導電
率に比例した電流がターゲット１２と電子銃１３との間
に流れるので、抵抗Ｒの両端において電圧信号が得られ
る。電子ビームは図示しない偏向コイル等により偏向さ
れてターゲット１２上を２次元的に走査させられるた
め、上記のアモルファスセレン膜２５上の導電率の分布
が電気的な画像信号として読み出される。

【００１５】この電気信号はカメラコントロールユニッ
ト２を経てビデオ信号となり、テレビジョンモニター装
置３に送られる。そのため、このテレビジョンモニター
装置３の画面上に、被写体４のＸ線透過像が表示される
ことになる。

【００１６】このＸ線撮像管１においては、Ｘ線が可視
光線に変換され、さらにこの可視光線の強度に応じて電
荷が発生するとともにそれがアバランシェ効果により増
幅されるので、感度が高く、少ないＸ線入射量でも大き
な電気信号が得られるとともに、信号のダイナミックレ
ンジも大きなものとなる。また、Ｘ線から電気信号に至
るまでの変換工程が少なく、そのためノイズが少ない。
その結果、テレビジョンモニター装置３の画面に表され
るＸ線透過像は輝度及びコントラストが高く、Ｓ／Ｎ比
の大きなものとなる。さらにＣｓＩ等の蛍光体２２を大
きな面積で形成することは従来のイメージインテシファ
イア製造技術上可能であり、またアモルファスセレン膜
２５も大型化が容易である。そのため関心領域の大きさ
にまで視野を広げることのできる大口径のＸ線撮像管１
を作製することも可能である。

【００１７】しかも、ＩＴＯ膜２４およびアモルファス
セレン膜２５は蛍光体２２の上に直接形成するのではな
く、ガラス薄板２３を介して形成するようにしているた
め、ＩＴＯ膜２４およびアモルファスセレン膜２５の表
面の平滑性が良好となる。このアモルファスセレン膜２
５では上記のように１００メガボルト／ｍｍ程度の電界
強度となっているが、表面の平滑性が良好であるため、
その表面内の方向では等電界分布となる。その結果、局
所的に高電界となることがないので、電子ビーム走査時
にスパークを起こして画素を破損するおそれがなくな
る。

【００１８】図３、図４は第２の実施例にかかるもの
で、この実施例では、これらの図に示すように、表面が
平滑化されたファイバプレート２６の一表面（Ｘ線入射
側の面）に蛍光体２２を蒸着し、他の表面にＩＴＯ膜２
４およびアモルファスセレン膜２５を蒸着することによ
って、ターゲット１２を形成している。ここでは、ファ
イバプレート２６が蛍光体２２やアモルファスセレン膜
２５等の支持体となっているとともに、光透過膜となっ
ている。

【００１９】ファイバプレート２６は微小な直径の光フ
ァイバを多数束ねて切断し、薄板化したもので、光は厚
さ方向には伝達するが面方向に拡散することはない。そ
のため、図１、図２の実施例のような単なるガラス薄板
２３を使用した場合の問題を回避できる。すなわち、ガ
ラス薄板２３の場合、蛍光体２２からの光は厚さ方向に
伝達されるとともに、面方向にも拡散することになり解
像度の低下を招く。これを避けるにはガラス薄板２３の
厚さを５０μｍ程度と薄くすればよいが、そうすると脆
弱になって、取り扱いがやっかいとなる。この点、ファ
イバプレート２６では上記の通り光は面方向に拡散する
ことはないため、厚くして強度を大きくしても問題がな
い。

【００２０】そこで、このファイバプレート２６の強度
を利用し、これを支持体とすることができる。その結
果、図２のようなアルミニウム基盤２１が不要となり、
Ｘ線の減衰を防ぐことができるという効果も得られる。

【００２１】

【発明の効果】 以上説明したように、この発明のＸ線
撮像管によれば、イメージインテンシファイアと組み合
わせることなく、少ないＸ線入射量でも輝度及びコント
ラストが高く、しかもノイズの少ないＸ線画像信号を得
ることができる。また、構造上、大口径化も比較的容易
である。さらにイメージインテンシファイアと撮像管と
を組み合わせるという構成としないので、構造が簡単と
なり、装置を小型化することができる。また、アモルフ
ァスセレン膜でスパークを起こして画素を破損するおそ
れをなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例のブロック図。

【図２】同実施例のターゲット部分のみを示す模式的な
断面図。

【図３】第２の実施例のブロック図。

【図４】同実施例のターゲット部分のみを示す模式的な
断面図。

【符号の説明】

１ Ｘ線撮像管 ２ カメラコントロールユニット ３ テレビジョンモニター装置 ４ 被写体 １０ 真空バルブ １１ Ｘ線入射窓 １２ ターゲット １３ 電子銃 ２１ アルミニウム基盤 ２２ 蛍光体 ２４ ＩＴＯ（透明導電）膜 ２５ アモルファスセレン膜 ２６ ファイバプレート

フロントページの続き (72)発明者 竹本 隆之 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地株 式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 木村 雄太郎 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地株 式会社島津製作所三条工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線を可視光線に変換する蛍光面と、こ
   の蛍光面に密着させられたガラス薄板と、該ガラス薄板
   の他方の面に密着させられたアモルファスセレンよりな
   る光電変換面と、この光電変換面に形成された電荷を電
   子ビームの走査によって読み出す手段とを備えることを
   特徴とするＸ線撮像管。
2. 【請求項２】 ファイバプレートと、該ファイバプレー
   トの一方の面に形成された、Ｘ線を可視光線に変換する
   蛍光体層と、上記ファイバプレートの他方の面に形成さ
   れたアモルファスセレンよりなる光電変換面と、この光
   電変換面に形成された電荷を電子ビームの走査によって
   読み出す手段とを備えることを特徴とするＸ線撮像管。