JPH0955177A - Ｘ線撮像管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被写体に応じて蛍光体板を任意に選択でき、
かつ高性能とする。 【解決手段】 真空外囲器１１の前端開口部をファイバ
オプティックプレートで封止し、その内側面にアモルフ
ァスセレン膜２３を形成するとともに、外側面に、接着
剤２２を介して蛍光体板２１を着脱自在に取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工業用Ｘ線モニ
ター装置などに好適なＸ線撮像管に関する。

【０００２】

【従来の技術】工業用Ｘ線撮像管としては、従来より、
Ｘ線検出膜としてＣｄＴｅ膜等を用いたものなどが知ら
れている。また、イメージインテンシファイアとＴＶカ
メラとを組み合わせてＸ線画像信号を得る構成も用いら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｘ線検
出膜としてＣｄＴｅ膜等を用いたＸ線撮像管では、Ｘ線
検出膜が薄いため８０ｋｅＶ以上の高エネルギー領域で
Ｘ線検出感度が非常に小さいという問題がある。そのた
め、重金属などを被写体とした場合には、画像のＳ／Ｎ
比やコントラストが悪い。また、イメージインテンシフ
ァイアとＴＶカメラとを組み合わせた構成の場合は、こ
のような欠点はないが、Ｘ線画像をいったん光学的な画
像に変換した後これを画像信号に変換するため、信号変
換過程が多くなり、そのことが原因となって画像の解像
度やＳ／Ｎ比が悪いという問題がある。

【０００４】この発明は、上記に鑑み、イメージインテ
ンシファイアとＴＶカメラとを組み合わせた構成の場合
のように多くの信号変換過程を要することを避け、しか
も被写体に応じて構成を自在に変化させることを可能と
する、高感度、高Ｓ／Ｎ比、高解像度、高コントラスト
なＸ線撮像管を提供することを目的とする。

【０００５】

【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線撮像管においては、真空外囲器
と、該外囲器の前端開口部を封止するよう該外囲器に取
り付けられたファイバオプティックプレートと、該ファ
イバオプティックプレートの外側表面に着脱自在に取り
付けられた蛍光体層と、上記ファイバオプティックプレ
ートの内側表面に形成されたアモルファスセレン膜と、
該アモルファスセレン膜に向けて電子ビームを発射する
ための、上記外囲器中に配置される電子銃と、上記の電
子ビームをアモルファスセレン膜上に走査してアモルフ
ァスセレン膜上に形成された電荷像を読み出す手段とが
備えられることが特徴となっている。

【０００６】上記の蛍光体層は、ファイバオプティック
プレートの外側表面に接着剤によって着脱自在に接着さ
れる蛍光体板から構成するようにしてもよい。

【０００７】上記の蛍光体層は、別個のファイバオプテ
ィックプレートの表面に形成されていて、このファイバ
オプティックプレートが接着剤を介して、上記の外囲器
に取り付けられているファイバオプティックプレートの
外側表面に着脱自在に取り付けられるよう構成すること
もできる。

【０００８】Ｘ線は真空外囲器の外部に取り付けられた
蛍光体層に入射して吸収され、発光が生じる。この光は
ファイバオプティックプレートを通して面方向に拡散す
ることなくファイバオプティックプレートの内側表面に
伝達される。このファイバオプティックプレートの内側
表面にはアモルファスセレン膜が形成されていて、この
アモルファスセレン膜に光が入射すると電荷が生じると
ともにアバランシェ増倍作用により電荷の増倍が行なわ
れる。そのため、被写体のＸ線透過像に対応した、増倍
電荷像がアモルファスセレン膜に形成されることにな
る。電子ビームをアモルファスセレン膜上に走査してア
モルファスセレン膜上に形成された電荷像を読み出すこ
とにより、感度・解像度・Ｓ／Ｎ比・コントラストのす
べてに優れた画像信号を得ることができる。蛍光体層は
ファイバオプティックプレートの外側表面に着脱自在に
取り付けられるため、交換容易であり、被写体に適合し
たものを選択できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図１におい
て、Ｘ線撮像管１０は、前端に開口部を有するガラスや
金属等で形成された真空外囲器１１と、その前端開口部
を封止するようこの外囲器１１に取り付けられたファイ
バオプティックプレート（ＦＯＰ）２０と、外囲器１１
中に納められる電子銃１２とを有している。なお、この
真空外囲器１１は直径２５ｍｍ程度の比較的小さい円筒
形となっている。

【００１０】ファイバオプティックプレート２０は、多
数の光ファイバを面方向に並べて一体化したもので、そ
の各々の光ファイバはプレートの厚さ方向に延びていて
相互に独立している。そのため、このプレート２０の一
方の面から他方の面への光の伝達は、面方向へ拡散する
ことなく行なわれることになる。つまり、このファイバ
オプティックプレート２０ではその厚さを大きくしても
一方の面側から他方の面側へ光学的な画像を伝達する際
に、画質が劣化しない。そこで、ここでは、ファイバオ
プティックプレート２０を真空外囲器１１中に納めるの
ではなく、厚さを比較的大きくして機械的強度を高めた
ファイバオプティックプレート２０で真空外囲器１１の
前端開口部を封止するようにし、このプレート２０を真
空外囲器１１の一部として用いることとしている。

【００１１】このファイバオプティックプレート２０の
外側表面には、光学グリスなどの光学的接着剤２２によ
り蛍光体の板２１が密着されられている。この蛍光体の
材料としては、たとえば、ＣｓＩ：Ｎａ、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ、
ＢａＦＣｌなどを使用することができる。このように蛍
光体板２１が接着剤２２によって接着させられるので、
種々の蛍光体板２１に随時交換することが可能である。
すなわち、蛍光体の材料、粒径および蛍光体板２１の厚
み等を種々に変えた蛍光体板２１をあらかじめ用意して
おいて、被写体の種類等に応じてこれを選択し、取り替
えるのである。

【００１２】ファイバオプティックプレート２０の内側
表面にはアモルファスセレン膜２３が形成されている。
また、図では省略しているが、このアモルファスセレン
膜２３のファイバオプティックプレート２０側には薄い
透明電極が形成されている。この透明電極と電子銃（カ
ソード）１２との間に高電圧を印加してアモルファスセ
レン膜２３内に非常に強い電界を発生させてアバランシ
ェ現象が生じるようにされる。さらに、真空外囲器１１
の外側には、電子銃１２から発射させられた電子ビーム
のアモルファスセレン膜２３への衝突位置がアモルファ
スセレン膜２３上で２次元的に走査されるように電子ビ
ームを偏向させる偏向コイル（図示しない）が設けられ
る。

【００１３】Ｘ線は真空外囲器１１の前端（図では左
端）に入射させられる。蛍光体板２１にＸ線が入射する
と、吸収されて可視光に変換され、その光が接着剤２２
およびファイバオプティックプレート２０によりアモル
ファスセレン膜２３に導かれる。Ｘ線は被写体を透過し
たもので、Ｘ線透過像に対応した光学像が蛍光体板２１
に現われ、これがアモルファスセレン膜２３にまで伝達
される。接着剤２２は薄いものであり、またファイバオ
プティックプレート２０は厚いが上記の通り伝達光は面
方向に拡散することがないので、蛍光体板２１で生じた
光学像がそのままアモルファスセレン膜２３に伝えられ
ることになる。

【００１４】アモルファスセレン膜２３に光が入射する
と、その中で電荷（電子・正孔対）が発生する。アモル
ファスセレン膜２３内の強電界により、アバランシェ現
象が生じて電荷がなだれ（アバランシェ）的に増加す
る。入射Ｘ線強度が大きい部分では蛍光体板２１から強
い光が発生し、そのためその部分では多量の電荷が形成
されるが、入射Ｘ線強度が小さいと光は弱く形成される
電荷も少ない。そのため、入射Ｘ線強度の２次元分布
（Ｘ画像）に対応した電荷の２次元分布（電荷像）がア
モルファスセレン膜２３に形成されることになる。

【００１５】電子銃１２からはアモルファスセレン膜２
３に向けて電子ビームが発射させられ、この電子がアモ
ルファスセレン膜２３に当たり、その当たった部分の電
荷に応じた電流が透明電極との間に流れる。この電流値
はその電子ビームが当たった箇所での入射Ｘ線強度に対
応することになる。電子ビームはアモルファスセレン膜
２３上を２次元的に走査させられるため、Ｘ線画像を表
わす画像信号が得られる。

【００１６】このように蛍光体板２１でＸ線を光に変換
し、この光をアモルファスセレン膜２３で電荷に変換す
るとともに増倍しているため、高エネルギー領域におい
てＸ線の検知感度が高く、重金属等の被写体に対して、
高感度、高解像度、高Ｓ／Ｎ比、高コントラストの画像
信号を得ることができる。そして、蛍光体板２１は上記
の通り随時取り替え可能となっているので、被写体に合
わせた最適なものを選択して取り付けることができる。
また、ファイバオプティックプレート２０は真空外囲器
１１の中に納めるのではなくて真空外囲器１１の一部を
形成するようにし、その外部表面に蛍光体板２１を取り
付けるようにしているため、真空外囲器１１中にデッド
スペースが生じることを避けて、有効受像面積（電荷が
形成され電子ビームで走査される領域の面積）を最大限
とすることが可能である。さらに、真空外囲器１１の外
部に蛍光体板２１を配置する構成となっているため、真
空外囲器１１内でガスが生じることをなくすことができ
て、Ｘ線撮像管１０としての信頼性を向上させることも
できる。

【００１７】図２は他の実施の形態を示す模式的な断面
図である。この図２では、蛍光体板２１を直接ファイバ
オプティックプレート２０に取り付けるのではなく、蛍
光体板２１を別のファイバオプティックプレート２４の
表面に取り付け、このファイバオプティックプレート２
４と一体化しておき、このファイバオプティックプレー
ト２４の裏面側を接着剤２２によりファイバオプティッ
クプレート２０の表面に取り付けるようにしている。こ
の場合、蛍光体板２１はファイバオプティックプレート
２４により支持されているため、それ自体の機械的強度
は問題とならず、そのためファイバオプティックプレー
ト２４の表面に蛍光体を薄く塗布しておいてもよい。蛍
光体板２１が機械的強度の大きいファイバオプティック
プレート２４と一体化されているため、交換時の扱い等
が容易になる。他の構成は図１と同様であるから説明は
省略する。

【００１８】なお、図２において、蛍光体板２１は板状
のものでも、層状に塗布した蛍光体層でもよい旨述べた
が、図１の場合も、板状の蛍光体板２１だけではなく、
随時、蛍光体を層状に塗布するよう構成し、蛍光体の材
料、粒径等を変えたい場合には既に塗布された蛍光体層
を除去して新たに別の蛍光体を塗布するようにしてもよ
い。

【００１９】図３および図４は、上記のような工業用Ｘ
線撮像管１０を引っ張り試験機（図３）および繰り返し
振動試験機（図４）のモニターのために使用した応用例
をそれぞれ示す。引っ張り試験機の場合、試料３２を引
っ張り（図では上下方向に）その破断部３３の幾何学的
拡大撮像を行ない、その画像を観察するために用いられ
る。繰り返し振動試験機では、鉄筋などの試料３４を矢
印で示すように繰り返し振動させてその幾何学的拡大撮
像を行なって破断状態を観察する。これら引っ張り試験
機、繰り返し振動試験機では、解像度を向上させるため
Ｘ線管としてマイクロフォーカスＸ線管３１が用いられ
る。このマイクロフォーカスＸ線管３１では低線量のＸ
線しか照射できないが、このＸ線撮像管１０は増倍機能
を有しているため、感度が高く、十分な画質の画像を得
ることができる。なお、工業用Ｘ線モニタシステムへの
応用としてはこれらに限定されることなく、電子部品等
の幾何学的拡大撮像を行なって観察することなどに使用
可能である。

【００２０】

【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、感度、解像度、Ｓ／Ｎ比、コントラスト
のすべてに優れたＸ線画像の撮像を行なうことができ
る。また、蛍光体層の厚さ、その蛍光体の材料・粒径等
を被写体に応じて選択し、実際の被写体に最も適合する
蛍光体層と交換することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を模式的に示す断面図。

【図２】他の実施の形態を模式的に示す断面図。

【図３】引っ張り試験機のＸ線モニタシステムへの応用
を示す模式図。

【図４】繰り返し振動試験機のＸ線モニタシステムへの
応用を示す模式図。

【符号の説明】

１０ Ｘ線撮像管 １１ 真空外囲器 １２ 電子銃 ２０、２４ ファイバオプティックプレート ２１ 蛍光体板 ２２ 接着剤 ２３ アモルファスセレン膜 ３１ マイクロフォーカスＸ線
管 ３２、３４ 試料 ３３ 破断部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 四郎 東京都世田谷区砧１−10−11日本放送協会 放送技術研究所内 (72)発明者 谷岡 健吉 東京都世田谷区砧１−10−11日本放送協会 放送技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空外囲器と、該外囲器の前端開口部を
   封止するよう該外囲器に取り付けられたファイバオプテ
   ィックプレートと、該ファイバオプティックプレートの
   外側表面に着脱自在に取り付けられた蛍光体層と、上記
   ファイバオプティックプレートの内側表面に形成された
   アモルファスセレン膜と、該アモルファスセレン膜に向
   けて電子ビームを発射するための、上記外囲器中に配置
   される電子銃と、上記の電子ビームをアモルファスセレ
   ン膜上に走査してアモルファスセレン膜上に形成された
   電荷像を読み出す手段とを備えることを特徴とするＸ線
   撮像管。