JPH0636714A - Ｘ線イメージ管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分解能を向上させることができるＸ線イメー
ジ管を提供する。 【構成】 アルミニウム（Ａｌ）基板11上に面方向に、
不連続な多数の柱状結晶のファイバ体12a のよう化セシ
ウムの第１の不連続蛍光体層12を形成する。第１の不連
続蛍光体層12上に面方向に、ファイバ体12a より径小の
不連続な多数の柱状結晶のファイバ体13a のよう化セシ
ウムの第２の不連続蛍光体層13を積層させて入力蛍光ス
クリーン14を形成する。第１の不連続蛍光体層12のファ
イバ体12aおよび第２の不連続蛍光体層13のファイバ体1
3a により、界面の数が多くなり、減衰率を大きくし
て、それぞれ光の拡散を抑制する。面抵抗の低い光電面
15を形成し、入力蛍光スクリーン14の輝度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分解能を向上させたＸ
線イメージ管に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｘ線イメージ管は、一般に医療用
のＸ線撮像装置や工業用の非破壊検査用のＸ線工業テレ
ビなどに広く応用されている。

【０００３】また、従来のＸ線イメージ管は、Ｘ線が入
力される入力窓を有する真空外囲器を備えている。そし
て、この真空外囲器の内部には、入力窓に対向して彎曲
基板が配置され、彎曲基板の入力窓と反対面には、入力
蛍光スクリーンおよび光電面が順次積層されている。さ
らに、真空外囲器の出力側には、陽極および蛍光スクリ
ーンが配設され、真空外囲器の内部の側壁に沿って集束
電極が配設されている。

【０００４】そして、Ｘ線管から放射されたＸ線は、被
写体を通り、入力窓と彎曲基板とを通過して入力蛍光ス
クリーンによって光に変換される。この光は、光電面に
よって電子に変換され、集束電極と陽極とによって構成
される電子レンズによって、加速、収束され、出力蛍光
スクリーンによって可視像に変換される。

【０００５】そうして、この可視像は、テレビカメラ、
シネカメラまたはスポットカメラなどによって現像さ
れ、医療診断などが行なわれている。

【０００６】次に、上記Ｘ線イメージ管に用いる入力蛍
光スクリーンの一例を図９を参照して説明する。

【０００７】この図９に示す入力蛍光スクリーンは、ア
ルミニウム基板１上によう化セシウム（ＣｓＩ）の不連
続蛍光体層２を形成し、この不連続蛍光体層２上によう
化セシウムの連続蛍光体層３を積層させ、光電面４を連
続して形成している。

【０００８】そうして、上述の入力蛍光スクリーンは、
まず、ライトガイド効果を有している。すなわち、よう
化セシウムは、波長４２０nm付近の発光に対する屈折率
が１．８４であり、理論上、結晶中で生じた発光は、図
１０に示すように、臨界角３３°以上の鈍角で結晶と真
空との界面に達すると、全反射して結晶の外に出られな
くなる。このため、発光の一部は光電面４に到達し、光
は強制的に結晶成長方向に伝送される。

【０００９】また、結晶と真空の界面とでの光の減衰が
生ずる。したがって、臨界角３３°以下の角度で結晶の
外に出た光は、再度隣接する別の不連続蛍光体層２に到
達する。このとき、ほとんどの光は、結晶内に取り込ま
れるが、一部は図１０に示すようにフレネル反射により
元の結晶に戻される。なお、結晶から真空に出るときも
同様である。このようにして、横方向へ広がる光は次第
に減衰し、結晶成長方向から外れた光ほど界面を通る回
数が多くなり、減衰の度合いが大きくなる。そこで、発
光は結晶成長方向に近いほど少ない減衰量で光電面４に
到達する。

【００１０】上述のように、不連続蛍光体層２で発光し
た光は、発光点からあまり離れていない光電面４上に到
達することになり、入力蛍光スクリーン単体としての分
解能が得られる。

【００１１】そして、近年のＸ線イメージ管は、被写体
を透過したＸ線信号をできるだけ多く拾うことを目的と
して、入力蛍光スクリーンの厚さを４００μｍ以上に設
定してＸ線吸収効率の向上を図っている。

【００１２】また、上記作用のうち、ライトガイド効果
は、入力蛍光スクリーンの厚さに依存しないが、真空と
界面とでの光の減衰については、入力蛍光スクリーンの
厚さが厚くなると界面による減衰の効果が弱くなり、入
力蛍光スクリーンの分解能が低下する。

【００１３】この分解能を補強するために、不連続蛍光
体層２の径を細くして面方向の光学的界面を密にするこ
とが考えられる。そして、このように光学的界面を密に
することにより、横方向へ広がる光は、単位光路長当た
り減衰される割合が増加すると考えられる。

【００１４】また、不連続蛍光体層２の径は、スクリー
ン蒸着工程における基板温度に依存するので、蒸着時に
基板温度を１５０℃に維持したまま、４．５Ｐａの圧力
下でよう化セシウム膜を形成させたところ、６μｍの結
晶柱の不連続蛍光体層２が形成され、基板温度を１８０
℃に維持したところ、９μｍの不連続蛍光体層２が形成
された。

【００１５】これらの不連続蛍光体層２が形成された入
力蛍光スクリーンの解像度を測定したところ、２０ｌｐ
／ｃｍで、ＣＴＦ（Contrast Transfer Function）値は
いずれも２４％前後で略等しく、５０ｌｐ／ｃｍでも６
μｍの入力蛍光スクリーンの方が１％上回ったにすぎな
かった。なお、この程度のＣＴＦの差であると、入力蛍
光スクリーンをＸ線イメージ管内部に装着した場合、撮
像系を経てテレビ画面上に現れる差は小さい。

【００１６】このような、柱状構造を持った入力蛍光ス
クリーンの分解能特性を向上させる別の手段として、柱
状構造によって形成される光学的な界面に光吸収材ある
いは光反射材の層を設けることが考えられる。

【００１７】特に、真空と界面とでの光の減衰を向上さ
せるものとして、たとえば特開昭６２−４３０４６号公
報に記載されているように、不連続蛍光体層の結晶柱間
に光吸収層を介在させるもの、特開昭５９−１２１７３
３号公報に記載されているように、不連続蛍光体層の柱
状結晶間に光反射物質の粉末を充填するものが知られて
いる。

【００１８】ところが、不連続蛍光体層の結晶柱間は１
μｍ程度であり、これら結晶柱間の間隙を加工すること
は非常に困難である。

【００１９】このような構造を実現する最も簡単で、量
産性がある方法として特公昭５４−４００７１号公報記
載の構成が知られている。この特公昭５４−４００７１
号公報記載の構成は、光吸収材料を混入させ、酸化雰囲
気中でアニールすることにより、光学的界面に光吸収材
の酸化物を析出させるものである。

【００２０】しかしながら、この特公昭５４−４００７
１号公報記載の構成では、結晶中に含まれる不純物が、
光学的界面に析出するためには、不純物が拡散移動する
ことができ、かつ、光学的界面で酸化が進行する結晶構
造とアニール条件とが整ってなければ、任意の柱状構造
の入力蛍光スクリーンに対して実現できるとは限らな
い。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上述の特開昭６２−４
３０４６号公報または特開昭５９−１２１７３３号公報
に記載のように、真空と界面とでの光の減衰を向上させ
るものとして、不連続蛍光体層の結晶柱間に光吸収層を
介在させたり、あるいは光反射物質の粉末を充填するこ
とは、不連続蛍光体層の結晶柱間が１μｍ程度であり、
これら結晶柱間の間隙を加工することは非常に困難であ
る問題を有している。

【００２２】また、特開昭６２−４３０４６号公報記載
のように、不連続蛍光体層の結晶柱間に光吸収物質を介
在させ、不連続蛍光体層の結晶柱間で蛍光体からの光を
吸収するものの場合、分解能を十分に向上させることが
できない問題を有している。

【００２３】さらに、特公昭５４−４００７１号公報記
載の構成では、結晶中に含まれる不純物が、光学的界面
に析出するためには、不純物が拡散移動することがで
き、かつ、光学的界面で酸化が進行する結晶構造とアニ
ール条件とが整ってなければ、任意の柱状構造の入力蛍
光スクリーンに対して実現できるとは限らない問題を有
している。

【００２４】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、簡単な構成で、分解能を向上させることができるＸ
線イメージ管を提供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明のＸ線イメージ管
は、基体と、この基体の上に形成されＸ線の入射により
蛍光体が発する光を吸収する光吸収物質を含有した柱状
結晶からなる第１の不連続蛍光体層と、この第１の不連
続蛍光体層の上に形成されＸ線の入射により蛍光体が発
する光を吸収する光吸収物質を含有し前記前記第１の不
連続蛍光体層の柱状結晶より径小の柱状結晶からなる第
２の不連続蛍光体層とを具備したものである。

【００２６】

【作用】本発明のＸ線イメージ管は、基体の上にＸ線の
入射により蛍光体が発する光を吸収する光吸収物質を含
有した柱状結晶からなる第１の不連続蛍光体層を形成
し、第１の不連続蛍光体層の上にＸ線の入射により蛍光
体が発する光を吸収する光吸収物質を含有し第１の不連
続蛍光体層の柱状結晶より径小の柱状結晶からなる第２
の不連続蛍光体層とを形成したため、到達するまでに通
過する界面の数が多くなり、減衰率が大きくなるため、
光の散乱が抑えられ、輝度が向上する。

【００２７】

【実施例】以下、本発明のＸ線イメージ管の一実施例を
図面を参照して説明する。

【００２８】図１に示すように、基体としてのアルミニ
ウム（Ａｌ）基板11上に面方向に、不連続なファイバ柱
状の多数の柱状結晶のファイバ体12a からなるよう化セ
シウム（ＣｓＩ）の第１の不連続蛍光体層12を形成し、
この第１の不連続蛍光体層12上に面方向に、第１の不連
続蛍光体層12のファイバ体12a より径小の不連続なファ
イバ柱状の多数の柱状結晶のファイバ体13a からなるよ
う化セシウムの第２の不連続蛍光体層13を積層させて入
力蛍光スクリーン14を形成し、光電面15を連続して形成
している。

【００２９】そして、第１の不連続蛍光体層12には、平
均濃度０．１ｗｔ％以下、より好ましくは０．０１〜
０．１ｗｔ％のよう化銅（ＣｕＩ）が混入され、透明度
は低くなっており、第１の不連続蛍光体層12の結晶中の
表面には、酸化銅（ＣｕＯ）の黒色膜16が形成されてい
る。なお、第１の不連続蛍光体層12は、基板付近で光吸
収物質の濃度が濃くなっている。

【００３０】また、第１の不連続蛍光体層12および第２
の不連続蛍光体層13には、タリウムイオン（Ｔｌ⁺ ）、
ナトリウムイオン（Ｎａ⁺ ）、カリウムイオン（Ｋ⁺ ）
が発光効率向上のため、適当な濃度含有されている。

【００３１】なお、第１の不連続蛍光体層12の隣接する
ファイバ体12a の間隔、すなわち光学的界面の間隔は、
０．１〜４０μｍが好ましく、より好ましくは０．１〜
３μｍであり、０．１μｍに形成され、ファイバ体12a
の径は４０μｍ以下が好ましく、より好ましくは５〜１
５μｍで、２０μｍに設定され、膜厚は２００〜４００
μｍに設定されている。

【００３２】一方、第２の不連続蛍光体層13のファイバ
体13a の径は３〜６μｍで、膜厚は２０〜５０μｍに設
定されている。

【００３３】なお、アルミニウム基板11としては柱状結
晶を支持するため、別に他の物質たとえばチタン（Ｔ
ｉ）や、場合によってはベリリウム（Ｂｅ）などのＸ線
透過率の小さいものでもよい。

【００３４】次に、上記Ｘ線イメージ管の製造装置を図
２を参照して説明する。

【００３５】図２は、入力蛍光スクリーンの製造装置で
ある。21は真空槽で、この真空槽21の内部には、アルミ
ニウム基板11が載置されている。そして、アルミニウム
基板11の上部には加熱ヒータ22、下部にはボート23，24
がそれぞれ配設されている。また、一方のボート23に
は、０．１ｗｔ％のよう化鉄（ＦｅＩ₂ ）が混入された
よう化セシウム（ＣｓＩ）が、他方のボート24には、よ
う化セシウム（ＣｓＩ）が入れられている。

【００３６】そして、まず、加熱ヒータ22でアルミニウ
ム基板11を１８０℃に加熱し、真空槽21内の圧力を４．
５×１０^-1Ｐａに保った状態で、一方のボート23を加熱
し、アルミニウム基板11に膜圧が３８０μｍの柱状のフ
ァイバ体12a からなる第１の不連続蛍光体層12を形成す
る。一旦、この不連続蛍光体層12を空気中で２８０℃で
アニールした後、再度真空槽21内に戻し、アルミニウム
基板11を１８０℃に加熱し、真空槽21の圧力を１０^-3Ｐ
ａ以下の状態にして、他方のボート24を加熱し、第１の
不連続蛍光体層12上に約２０μｍの厚さのファイバ体12
a より径小の柱状のファイバ体13a からなる第２の不連
続蛍光体層13を形成する。そうして、これら第１の不連
続蛍光体層12および第２の不連続蛍光体層13が形成され
たアルミニウム基板11を、空気中にさらし２８０℃で５
時間ベーキングする。

【００３７】さらに、これら第１の不連続蛍光体層12お
よび第２の不連続蛍光体層13が形成される作用について
説明する。

【００３８】まず、Ｘ線イメージ管の入力蛍光スクリー
ン14を構成する物質であるよう化セシウム（ＣｓＩ）
は、イオン結晶であるから、格子中のセシウムイオン
（Ｃｓ⁺）もしくはよう素イオン（Ｉ^- ）は、容易に他
の化学種イオンと置き変わることができる。たとえば、
入力蛍光スクリーン14においては、発光効率を上げるた
めに、化学式１に示すように、タリウムイオン（Ｔ
ｌ⁺ ）、ナトリウムイオン（Ｎａ⁺ ）を微量添加してい
る。

【００３９】

【化１】 この性質を利用すると、結晶格子を保ったまま、第１の
不連続蛍光体層12に光吸収物質を混入することができ
る。これは、多価イオンでも可能であり、添加量が少な
い場合は第１の不連続蛍光体層12の蛍光体本来の物性を
損ねることは少ない。また、たとえば１価の銅イオン
（Ｃｕ⁺ ）の場合は、化学式２に示すようになる。

【００４０】

【化２】 このようにして、ある種の化学種のイオンが混入した結
晶には、純よう化セシウム（ＣｓＩ）もしくはナトリウ
ムイオン（Ｎａ⁺ ）が加えられたよう化セシウム（Ｃｓ
Ｉ）にはなかった光吸収特性があり、もともとは、発光
に対してほぼ透明であった入力蛍光スクリーン14も光透
過率が小さくなる。

【００４１】したがって、発光が第１の不連続蛍光体層
12の結晶方向から外れた方向に向かう光ほど光電面15に
到達する距離が長くなり、入力蛍光スクリーン14の透過
率が小さいほど、光電面15上で発光点から離れたところ
に到達する減衰は大きくなり、入力蛍光スクリーン14の
分解能は向上する。

【００４２】また、結晶中に注入する物質を選択するこ
とにより、混入物質の分布を変化させることができる。
たとえば均一に銅イオン（Ｃｕ⁺ ）が混入されたよう化
銅（ＣｕＩ）の結晶を酸素雰囲気中で加熱すると、化学
式３および化学式４のように第１の不連続蛍光体層12の
結晶の表面付近、すなわち光学的界面には、銅（Ｃｕ）
の酸化物が析出する。

【００４３】

【化３】

【化４】 なお、このときセシウムイオン（Ｃｓ⁺ ）は、銅イオン
（Ｃｕ⁺ ）よりも酸素（Ｏ₂ ）に対して不活性なのでセ
シウム（Ｃｓ）の酸化物はできにくく、第１の不連続蛍
光体層12の蛍光膜の劣化は少ない。

【００４４】さらに、第１の不連続蛍光体層12の表面付
近の酸化反応が進むにつれて銅イオン（Ｃｕ⁺ ）が欠乏
するものの、加熱によりバルク中の銅イオン（Ｃｕ+ ）
が拡散して補充されるから、反応はさらに進み、第１の
不連続蛍光体層12の結晶表面、すなわち光学的界面に近
いほど高濃度の酸化銅（ＣｕＯ）の層が形成される。

【００４５】このような反応により精製された入力蛍光
スクリーン14は、結晶バルク中の光吸収物質である光吸
収イオンの濃度が低くなり、第１の不連続蛍光体層12の
蛍光体の発光効率の低下を最小限に抑えることができ、
さらに、光吸収物質である鉄のような酸化物を選択する
と、光減衰性の機能も同等に保つことができる。

【００４６】また、上述の条件では、柱状結晶の径は平
均１２μｍ、光学的界面の幅は０．３〜１μｍであっ
た。

【００４７】この黒色膜16が形成される反応が行なわれ
る場合の、十分な反応速度を得るための温度は、よう化
銅が酸化され酸化銅が形成される際のよう素ガス
（Ｉ₂ ）の量をモニターすることにより求めることがで
きる。

【００４８】すなわち、図３に示すように、横軸に時
間、縦軸によう素ガスの発生総量を採り、測定値をプロ
ットしていくと、温度を２８０℃にまで上昇させたとき
に、急激によう素ガスの量が多くなるので、２８０℃の
温度が化学式３、化学式４の反応を起こすのに十分な温
度といえる。

【００４９】そして、上述のような結晶中の不純物を酸
素中で加熱することにより析出させることについては、
Journal of Crystal Growth 7 (1970)の２５９頁〜２６
０頁の「GROWTH OF Mn₂ Ｏ₃ THIN FILMS BY IMPURITY
DIFFUSION FROM VOLUME TOSURFACE IN IMPURE NaCl CR
YSTALS 」などに記載されている。

【００５０】したがって、上記実施例では、よう化セシ
ウム（ＣｓＩ）粉末によう化銅粉末を混合したものをフ
ァイバ体12a からなる第１の不連続蛍光体層12を形成
し、次に、よう化セシウム（ＣｓＩ）粉末を蒸着して柱
状結晶のファイバ体13a からなる第２の不連続蛍光体層
13を形成し、その後、空気中で２８０℃で５時間加熱す
ることにより、ファイバ体12a の光学的界面に高濃度の
酸化銅（ＣｕＯ）の黒色膜16を容易に形成することが可
能である。この場合、第２の不連続蛍光体層13と接する
ファイバ体12a の表面は空気と接していないので、高濃
度の酸化銅（ＣｕＯ）の黒色膜16は形成されていない。

【００５１】一方、加熱条件及び結晶の寸法と、結晶表
面への不純物の析出状態との関係は、Revista Mexican
de Fisica 30 (4) (1984) ６８５頁〜６９２頁に記載さ
れている。この記載によると、加熱時間をｔ、結晶寸法
をｌとすると、ｔ／ｌ² が析出の進行状況を示すパラメ
ーターとなっている。言い換えると、結晶寸法をｎ倍に
すると、結晶表面に不純物が析出するに必要な加熱時間
はｎ² にしなければならないことを示しており、結晶の
中の不純物が表面に到達する距離が長くなることが原因
である。

【００５２】このようなことから、第１の不連続蛍光体
層12を構成するファイバ体12a の径が大きい場合には、
極端に長い加熱時間が必要である。加熱時間が長くなる
と、量産性に劣るだけでなく、熱により結晶がくずれた
構造となる。実際に様々な径のファイバ体12a を製作し
たところ、ファイバ体12a の径が５０μｍを越えると、
２４時間の加熱でＣｕＯの黒色膜16の量は極端に少なく
なることが判明した。

【００５３】また、ファイバ体12a の光学的界面は、ア
ニール工程において、酸素供給源となっている。したが
って、ファイバ体12a の間隔が狭いと、アニール工程の
途中で酸素が不足して反応速度が遅くなる。実験による
と、０．１μｍより小さくなると、数１０オングストロ
ーム程度の酸化膜でも形成が難しくなる。

【００５４】以上を考慮すると、空気中での加熱温度は
６０〜３５０℃が好ましく、より好ましくは２６０〜３
００℃であり、加熱時間は２４時間以下が好ましく、よ
り好ましくは３〜５時間である。

【００５５】また、隣接するファイバ体12a の光学的界
面間の間隔は、加熱工程において酸素供給源となってい
る。したがって、この間隔が狭すぎると、加熱の途中で
酸素量が不足し、反応速度で遅くなる。実際に作成した
膜では、幅はすべて０．３μｍ以上であり、問題はなか
ったが、０．１μｍより狭くなると、数１０オングスト
ロームの酸化膜でも形成が困難となる。

【００５６】次に、１２μｍの柱状結晶のファイバ体12
a の効果について、次に示す３種類の実施例を用いた場
合について説明する。

【００５７】サンプルＡ：従来の入力蛍光スクリーンを
２６０℃で真空加温したもの サンプルＢ：０．０２ｗｔ％のよう化銅を混入した入力
蛍光スクリーン14を、アニール工程を省略し、２６０℃
で真空加熱したもの サンプルＣ：０．０２ｗｔ％のよう化銅を混入した入力
蛍光スクリーンを実施例に示す方法で作成し、さらに、
２６０℃で真空加温したもの なお、サンプルＡ，Ｂ，Ｃの２６０℃での真空加温は、
蛍光体の活性のための工程である。

【００５８】また、サンプルＣは空気中で加温すること
により、酸化銅が形成され灰色に変色している。

【００５９】そして、サンプルＣは、図４に示すよう
に、ＣＴＦ曲線はサンプルＡに比べて大幅に向上してい
る。また、サンプルＣは、外観が灰色であるにもかかわ
らず、発光量は図示しないがサンプルＡの３６％に達し
ている。この外観が灰色であるにもかかわらず発光量の
低下が少ないことについては、バルクの結晶中の銅イオ
ンが含まれず、図５に示すように、透明であることに起
因していると考えられる。

【００６０】逆に、サンプルＢは、ＣＴＦ曲線はサンプ
ルＡに比べて差異がない。しかも、サンプルＢは、透明
にもかかわらず、バルクの結晶中に銅イオンが多く含ま
れているため、蛍光体ＣｓＩ／Ｎａ⁺ の発光を妨げ、発
光量は図示しないがサンプルＡの２９％にまで低下し
た。

【００６１】上述のように製造された入力蛍光スクリー
ンを入力視野９インチ、出力径直径２５ｍｍのＸ線イメ
ージ管に装着したら、図６に示すようにＣＴＦ曲線が向
上する効果が得られた。このとき、スクリーン単体の実
験のときと同様に、サンプルＣはサンプルＡに比べ、輝
度（（ｃｄ／ｍ² ）／ｍＲｉsec ）の低下が認められる
が、輝度の低下を防止するためには、光吸収材の濃度を
低下させるか、光吸収材を含む部分を入力蛍光スクリー
ンの厚さ方向の一部に限定すればよく、Ｘ線イメージ管
の各用途に必要な輝度に応じて濃度、構造を検討すれば
よい。

【００６２】なお、上記実施例のように、０．０２ｗｔ
％のよう化銅の混入では、十分な透明度が得られてお
り、光電面16からはなれた部分の発光にも寄与してお
り、Ｘ線イメージ管の重要な性能ファクターであり、入
射Ｘ線信号をできるだけ多く有効な信号として取り出す
能力の劣化は少ない。

【００６３】上述のように、一旦、結晶中に光吸収材の
元となるイオンを混入させ、後の酸化処理により光吸収
材の元になるものを結晶界面に析出させる一連の工程
は、高分解性能が要求されるＸ線イメージ管のファイバ
構造を持った入力蛍光スクリーンの形成工程に組み合わ
せることにより、絶大な効果を発揮し、なおかつ、非常
に簡単な所望の構造が得られるので、工業的生産手段と
しても有用である。

【００６４】また、他の実施例として、酸化銅に代えて
酸化鉄を用いた構成について説明する。

【００６５】そして、図１に示す実施例の第１の不連続
蛍光体層12に、銅に代えて平均濃度０．１ｗｔ％以下、
より好ましくは０．０１〜０．１ｗｔ％の鉄（Ｆｅ）を
混入し、第１の不連続蛍光体層12の各ファイバ体12a の
結晶中の表面に、酸化鉄（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）からなる黒色膜
16を被覆したものである。

【００６６】なお、鉄という元素は、蛍光体を主として
構成するたとえばナトリウム付活よう化セシウム（Ｃｓ
Ｉ：Ｎａ）などの元素イオンよりも、酸素に対して活性
であるとともに、第２の不連続蛍光体層13の結晶中で金
属イオンとして存在する場合よりも、結晶外で酸化物と
して存在する場合の方が、効果的に蛍光体の発光を吸収
するものである。

【００６７】なお、同様に、隣接するファイバ体12a の
間隔、すなわち光学的界面の間隔は、０．１〜４０μｍ
が好ましく、より好ましくは０．１〜３μｍであり、フ
ァイバ体12a の径は４０μｍ以下が好ましく、より好ま
しくは５〜１５μｍである。

【００６８】このように、鉄を用いる場合にも図２に示
す入力蛍光スクリーンの製造装置を使用する。

【００６９】このように鉄を用いる場合、一方のボート
23には、０．０２ｗｔ％のよう化鉄（ＦｅＩ₂ ）が混入
されたよう化セシウム（ＣｓＩ）および微量のよう化ナ
トリウム（ＮａＩ）が、他方のボート24には、よう化セ
シウム（ＣｓＩ）および微量のよう化ナトリウム（Ｎａ
Ｉ）が入れられている。そして、よう化銅を含んだ第１
の不連続蛍光体層12および第２の不連続蛍光体層13と同
様の動作を行ない、最後に、アルミニウム基板11を空気
中にさらし２８０℃で５時間ベーキングして形成する。

【００７０】さらに、上記入力蛍光スクリーンの構造が
得られる理由について説明する。

【００７１】Ｘ線イメージ管の入力蛍光スクリーンを構
成する物質であるよう化セシウム（ＣｓＩ）は、イオン
結晶であるから、格子中のセシウムイオン（Ｃｓ⁺ ）も
しくはよう素イオン（Ｉ^- ）は、容易に他の化学種イオ
ンと置き変わることができる。たとえば、入力蛍光スク
リーンにおいては、発光効率を上げるために、化学式５
に示すように、タリウムイオン（Ｔｌ⁺ ）、ナトリウム
イオン（Ｎａ⁺ ）を微量添加している。

【００７２】

【化５】 この性質を利用すると、結晶格子を保ったまま、第１の
不連続蛍光体層12に光吸収物質を混入することができ
る。これは、多価イオンでも可能であり、添加量が少な
い場合は第１の不連続蛍光体層12の蛍光体本来の物性を
損ねることは少ない。また、たとえば２価の鉄イオン
（Ｆｅ⁺⁺）の場合は、化学式６に示すようになる。

【００７３】

【化６】 なお、このような構造の結晶は、よう化セシウムによう
化銅の粉末同士を混ぜ合わせたものを真空蒸着すること
により得られる。

【００７４】また、鉄イオン（Ｆｅ⁺⁺）は、蛍光体を構
成するセシウムイオン（Ｃｓ⁺ ）およびよう素イオン
（Ｉ^- ）に比べて酸素（Ｏ₂ ）に対して活性であるか
ら、空気中にさらすことにより酸化させることができ
る。

【００７５】このとき

【化７】 の反応式となる。そして、酸素は、第１の不連続蛍光体
層12の内部より、光学的界面に多く供給されるため、光
学的界面を中心に反応が生ずる。

【００７６】さらに、不連続蛍光体層12の表面付近の酸
化反応が進むにつれて鉄イオン（Ｆｅ⁺⁺）が欠乏するも
のの、加熱によりバルク中の鉄イオン（Ｆｅ⁺⁺）が拡散
して補充されるから、反応はさらに進み、不連続蛍光体
層12の結晶表面、すなわち光学的界面に近いほど高濃度
の酸化鉄（Ｆｅ₂ Ｏ₃ ）の黒色膜16が形成される。

【００７７】また、よう化セシウム（ＣｓＩ）に含有す
る光吸収物質としては、鉄イオン（Ｆｅ⁺⁺）、銅イオン
（Ｃｕ⁺ ）以外の物質として、クロム（Ｃｒ）、ストロ
ンチウム（Ｓｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、水銀（Ｈ
ｇ）のように鉄（Ｆｅ）に近い化学的性質を示し、よう
化セシウム（ＣｓＩ）の結晶格子中に取り込まれる光吸
収物質なら、１個もしくは複数個の元素などを用いても
同様の効果が得られる。なお、蒸着プロセスにおいて、
よう化セシウム（ＣｓＩ）に近い蒸気圧で、同時に蒸発
するものである必要はある。

【００７８】さらに、酸素（Ｏ₂ ）以外のたとえば窒素
ガス（Ｎ₂ ）、アンモニアガスなどの気体雰囲気中で着
色する物質でも有効である。なお、窒素を含む雰囲気中
で熱処理を行なう場合には、クロム、鉄などを使用可能
である。

【００７９】またさらに、第２の不連続蛍光体層13は光
電面15に近いため、光電面15の変質を避けるため、鉄
（Ｆｅ）のような光吸収物質を含まないものがよい場合
もある。

【００８０】以上説明したＸ線イメージ管は、Ｘ線管お
よび撮像装置と組み合わせて、Ｘ線撮影システムとして
使用することが可能で、たとえば図７は、透視系および
間接撮影系Ｘ線撮影システムの一例を示す図である。

【００８１】図７に示すように、Ｘ線管31に対して、Ｘ
線イメージ管32を配置し、このＸ線イメージ管32のＸ線
グリッド33に対向して被写体34を配置する。一方、Ｘ線
イメージ管32の出力側には、ハーフミラー35を配置し、
このハーフミラー35によりテレビジョンレンズ36を介し
てテレビジョンカメラ37に送られテレビジョンモニタ38
に映像できるようにするとともに、シネカメラ39および
スポットカメラ40に映像されるようになっている。

【００８２】また、Ｘ線イメージ管32は、図８に示すよ
うに、真空外囲器41の一面側に形成された入力窓42側の
内部側に、アルミニウム基板11に第１の不連続蛍光体層
12および第２の不連続蛍光体層13からなる入力蛍光スク
リーン14が形成されている。さらに、真空外囲器41の入
力窓42と反対側には、出力面43が形成され、この出力面
43の内面側には陽極44が設けられている。そして、入力
蛍光スクリーン14と陽極44間には、真空外囲器41の内面
に沿って集束電極45が複数形成されている。

【００８３】そして、Ｘ線管31からＸ線が被写体34に照
射され、被写体34を透過してＸ線透視像が形成される。
このＸ線透視像は、Ｘ線グリッド33を通り、散乱Ｘ線が
除去されて、Ｘ線イメージ管32に入射する。また、Ｘ線
イメージ管32は、入力窓42からＸ線を入射し、入力蛍光
スクリーン14にて変換し、集束電極45にて集束し、陽極
44により出力面43に可視光像に変換して出力する。そし
て、透視系の場合にはテレビジョンレンズ36を透過して
テレビジョンカメラ37により撮像され、テレビジョンモ
ニタ38上にＸ線透視像が出力される。間接撮影系の場合
にはハーフミラー35により、光量の９０％をシネカメラ
39に送り込み、残りの１０％をテレビジョンカメラ37に
送ってテレビジョンモニタ38上にＸ線透視像が出力され
る。また、必要に応じて、ハーフミラー35が反転して９
０％の光がスポットカメラ40の側に送り込まれ、ロール
フィルムまたはカットフィルム上にＸ線透視像を印画す
る。

【００８４】このように、上記実施例のＸ線イメージ管
によれば、高感度撮像素子を組み合わせることによりＳ
／Ｎ比は従来と同等で、かつ高分解性能を有することが
できる。

【００８５】また、柱状結晶であるファイバ体12a に黒
色膜16を析出させているため、ファイバ体12a の一点で
発光した光が、ファイバ体12a 間を透過しないため、輝
度を下げることなく、コントラスト、解像度が向上す
る。

【００８６】さらに、第１の不連続蛍光体層12および第
２の不連続蛍光体層13はそれぞれファイバ体12a および
ファイバ体13a にて形成されているため、アルミニウム
基板11側から光電面15に出力されるまでに通過する界面
数が多くなり、減衰率が向上して光の散乱は抑えられ
る。また、面抵抗の小さい光電面15となるので、輝度の
向上が図れる。

【００８７】また、入力蛍光スクリーン14を構成する蛍
光体柱状結晶の相互に隣接する側面には、内部より光吸
収元素の濃度が高い、この元素の化合物を含む光吸収層
が形成されているため、横方向の光の拡散が抑制され、
それによって分解能の向上が可能である。また、ファイ
バ体12a と第２の不連続蛍光体層13との界面には光吸収
層が存在しないため、発光効率および輝度の低下が少な
い。

【００８８】

【発明の効果】本発明のＸ線イメージ管によれば、基体
の上にＸ線の入射により蛍光体が発する光を吸収する光
吸収物質を含有した柱状結晶からなる第１の不連続蛍光
体層を形成し、第１の不連続蛍光体層の上にＸ線の入射
により蛍光体が発する光を吸収する光吸収物質を含有し
第１の不連続蛍光体層の柱状結晶より径小の柱状結晶か
らなる第２の不連続蛍光体層とを形成したため、到達す
るまでに通過する界面の数が多くなり、減衰率が大きく
なるため、光の散乱が抑えられ、輝度が向上することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＸ線イメージ管の入力蛍光スクリーン
の一実施例を示す断面図である。

【図２】同上Ｘ線イメージ管の入力蛍光スクリーンの製
造装置を示す説明図である。

【図３】同上入力面のアニール工程中のよう素ガス発生
総量の時間との関係を示すグラフである。

【図４】同上Ｘ線イメージ管の入力蛍光スクリーンと従
来例の入力蛍光スクリーンとのＣＴＦ値を示すグラフで
ある。

【図５】同上入力面の分光透過光量を示すグラフであ
る。

【図６】同上Ｘ線イメージ管の入力蛍光スクリーンと従
来例の入力蛍光スクリーンとのＣＴＦ値を示すグラフで
ある。

【図７】同上Ｘ線イメージ管を用いたシステムを示す説
明図である。

【図８】同上Ｘ線イメージ管を示す説明図である。

【図９】従来例のＸ線イメージ管の入力蛍光スクリーン
を示す断面図である。

【図１０】入射角と反射との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

11 基体としてのアルミニウム基板 12 第１の不連続蛍光体層 13 第２の不連続蛍光体層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体と、 この基体の上に形成されＸ線の入射により蛍光体が発す
   る光を吸収する光吸収物質を含有した柱状結晶からなる
   第１の不連続蛍光体層と、 この第１の不連続蛍光体層の上に形成されＸ線の入射に
   より蛍光体が発する光を吸収する光吸収物質を含有し前
   記第１の不連続蛍光体層の柱状結晶より径小の柱状結晶
   からなる第２の不連続蛍光体層とを具備したことを特徴
   とするＸ線イメージ管。