JPS5924300A - 放射線変換用シンチレ−シヨンスクリ−ン及びその製造方法 - Google Patents

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】 本発明は、放射線変換用シンチレーションスクリーン及
びその製造方法に関する。

放射線変換用シンチレーションスクリーンは公知である
。シンチレーションスクリーンはＸ線やγ線の照射を受
けるとそれを光子に変換し、このスクリーンの凹面を覆
っている光電陰極は該光子を関知できる。

Ｘ線の照射を受けるスクリーンはＸ線像増感管（Ｘ、１
．１．増感器）に用いられ、γ線の照射を受けるスクリ
ーンはシンチレーション走査管に用いられる。

公知技術では、放射線変換用シンチレーションスクリー
ンは、ナトリウム又はタリウムをドープした沃化セシウ
ムを、たとえばアルミニウム製で放射線を透過させる金
属製の支持体の凹面に蒸着することによって通常製造さ
れる。沃化セシウムが成長すると自然に並置配列の針状
結晶になる。

この構造は、放射線の入射を受けて沃化セシウムの内部
に発生した光をガイドするのに役立つ。このようにして
得られたシンチレーションスクリーンの凹面は、このス
クリーンを光電陰極から隔離することとスクリーンの凹
面の表面状態を向上させることの双方又は一方を意図し
た光電陰極の下層を支持している。次に、光電陰極を該
下層に蒸着する。

公知のシンチレーションスクリーンにはかなりの数の不
利益が付随しており、そのうちのいくつかは以下列挙で
きる。

（１）得られたシンチレーションスクリーンの凹面はシ
ンチレーション材料の針状結晶構造のために鏡面になっ
ていない事実。この凹面の表面の不整を完全に滑らかに
するのは、光電陰極の下層を用いた場合でも困難である
。蒸着した光電陰極は高い電気的表面抵抗を持つ。与え
られた入射放射線量を越えると、光電陰極の表面でポテ
ンシャルに実質的な局部変動が発生して、その結果電子
像がぼけてしまう。さらに、光電陰極が表面不整である
とその感度が損なわれてしまう。光電感度の層近傍にガ
スポケットを形成する無数の隙間が存在すると、光子放
出効率の低下を招来する。

（２）クランクの数と表面の不連続はスクリーンの厚さ
の増大に伴って増加するので、スクリーンの厚さを制限
しなければならないという事実。この不利益は、厚いシ
ンチレーションスクリーンを用いる必要のあるγ線写真
用スクリーンの場合に特に問題となる。

（３）シンチレーション材料を表面に蒸着した支持体が
シンチレーションスクリーンの内部に存在する事実。こ
の支持体は、入射放射線のほとんどを透過させるがそれ
でもその幾分かの透過を妨げる。

本発明の目的は、上述した不利益のない放射線変換用シ
ンチレーションスクリーンを提供することである。

本発明の特徴によれば、針状結晶構造を持つシンチレー
ション材料で作られている放射線変換用シンチレーショ
ンスクリーンであって、放射線を受ける凸面と鏡面にな
っており表面に光電陰極を支持している凹面とを形成し
であるスクリーンが提供される。

本発明の他の特徴によれば、鏡面状の凸面を形成しであ
ると共に前記シンチレーション材料と異なる熱膨張率の
材料で作られている支持体に蒸着することによりシンチ
レーションスクリーンを得る工程と、蒸着後単に加熱す
ることにより該支持体からシンチレーションスクリーン
を分離する工程とからなる放射線変換用シンチレーショ
ンスクリーンが提供される。

本発明によるシンチレーションスクリーンの凹面ば、シ
ンチレーション材料の蒸着中支持体の凸面と接触してい
るので、鏡面になっている。従って、この鏡面に蒸着さ
れる光電陰極も鏡面になっ゛ている。スクリーンの肉厚
はその鏡面状態を保ちつつ２〜３０ミクロンから数ミリ
メーターの範囲で変えることができる。

最後に、本発明によれば、完成したシンチレーションス
クリーンには、その製造にのみ用いた支持体は残ってい
ない。

本発明の他の特徴は、以下添付の図面を参照しで行う詳
細な説明を読むとさらに明らかになるであろう。

添付の図面において、同じ参照数字は同じ構成要素を指
示しているが、これらの構成要素の寸法と割合は説明を
明瞭にするために同一にしていない。

第１図に図示したように、従来のシンチレーションスク
リーンの断面を見ると、このスクリーンは、例えばアル
ミニウム製の肉薄の金属支持体１の凹面に沃化セシウム
を蒸着することによって得られる。この支持体１は、走
査されるＸ線又はγ線を透過する。沃化セシウムが成長
していくと、より詳細にスクリーン構造を示す円形の拡
大図に図示しであるような四面体結晶の端部を持つ針状
結晶２が得られる。第１図を見ると、こうして得られた
シンチレーションスクリーンの凹面の表面は著るしく不
整になっていることが該円形拡大図から明らかである。

光電陰極から針状結晶２を隔離すること及びスクリーン
の凹面の表面状態を改良することの双方又は一方を目的
として光電陰極下層３が該凹面に蒸着される。次いで、
光電陰極０ ４が下層３の表面に蒸着される。

第２図は、本発明によるスクリーンの一構成を示す断面
図である。

本発明によるスクリーン構成がより詳細に図示しである
２つの円形拡大図を見ると、該スクリーンは針状結晶構
造のシンチレーション材料２で構成されることがわかる
。右側の円形拡大図は該スクリーンの凹面が鏡面になっ
ていることを示している。光電陰極４が該凹面に蒸着さ
れる。必要ならば、例えばバナジン酸リンの光電陰極下
層３も該凹面と光電陰極の間に蒸着することもできる。

本発明によるスクリーンを得るためには、以下に述べる
方法を用いることができる。

高度に研磨しであるが任意の肉厚でよい支持体を用意し
なければならない。この支持体は、用いたシンチレーシ
ョン材料と異なる熱膨張率のガラス又は金属のような任
意の材料で作ってよい。

シンチレーションスクリーンは、支持体の凹面にシンチ
レーション材料を蒸着することによって得られる。蒸着
後、単に加熱することによってス１ クリーンは支持体から分離される。この分離が可能であ
るのは、支持体の凹面が鏡面になっているためであり、
支持体とシンチレーション材料の熱膨張率が異なってい
るためである。

このようにして、第２図に示したように鏡面状態の凹面
を持つシンチレーションスクリーンが得られる。何故な
ら、鏡面の凹面はシンチレーション材料の蒸着中支持体
の凸面と接触していたからである。スクリーンの凹面は
光学的に鏡面研磨仕上げになっている。この凹面表面の
粒子の直径は０．１　ミクロンないし５０ミクロンの範
囲内で変化する。

第２図の左側の円形拡大図かられかるように、スクリー
ンの凸面は、シンチレーション材料の針状結晶の端部の
ためにかなり不整な表面になっているが、このことは、
その凸面では導電現象がないので重要でない。

事実、この導電現象は、鏡面に蒸着した光電陰極によっ
て生ずる。従って、従来の場合のようなミクロ構造の、
クレータ−の結果として光電陰極と２ 接触している層がその連続性従ってその導電現象が妨げ
られる危険は起こらない。

意図した応用に依存して、スクリーンの肉厚は、鏡面状
態の凹面を確保しつつ２〜３０ミクロンから２〜３ミリ
メーターの間で変化できる。

蒸着支持体が蒸着工程中低温に維持されていれば、シン
チレーションスクリーンは微細に分かれた針状結晶構造
を持つ。この場合、該スクリーンは高鮮明度のＸ線像増
感管に用いることができる。

他方、もし蒸着支持体が蒸着工程中例えば１００°Ｃな
いし６００℃の温度範囲まで加熱されると、集塊状態の
針状結晶のよりモノリシックな構造が得られ、シンチレ
ーション走査技術に該スクリーンを用いることができる
。

蒸着支持体は例えばアルミニウムで作ることができる。

用いるシンチレーション材料は、ナトリウム又はタリウ
ムをドープした沃化セシウムのようなアルカリハライド
、又は、タリウムをドープ。

した沃化カリウムのようなアルカリ／動イドであってよ
い。また、シンチレーション材料は、例え３ ば、タングステン、金属の硫化物又は硫酸塩であってよ
い。

上述した方法を用いることによって、こうして得られた
シンチレーションスクリーンの両面を以後任意に処理で
きるようになることがわかる。この処理は、従来のスク
リーンとは異なり蒸着支持体は完成スクリーンの一部を
構成しないという理由で必要となることがある。

スクリーンの機械的強度を高めるために、特に、微細に
分離した針状結晶構造を持つ肉薄のスクリーンの場合、
スクリーンの剛性を高めるために、第２図に図示したよ
うな層５をスクリーンの凸面に蒸着することができる。

−例として、該層５は、低融点のガラスあるいはほうろ
う、又は、管を炉中で加熱する加熱温度に堪えることが
できる任意の有機材料で作ることができる。こうした材
料を例示すれば、エポキシ樹脂、パリレン（Ｐ−キシレ
ン樹脂）、ポリイミド、氷晶石が挙げられる。

スクリーンの凸面にも、放射線の入射でスクリーンに発
生した光を反射する層を形成することが４ できる。この層は、スクリーンの凸面に入射してくる全
光を光電陰極に戻してしう。該層は、アルミニウムやニ
クロムのような任意の適当な蒸着金属を用いて作ること
ができる。

スクリーンの凸面には、又、その量子検出効率を高める
層を形成することもできる。この層は、酸化バリウム、
酸化鉛や酸化タングステンのような原子番号が大きくて
薄いフィルム状に蒸着される高密度材料で作られる。こ
のタイプの材料は、光電放出及び電離線遮蔽力に効果が
ある。

それ故、スクリーンの凸面に１枚、２枚あるいは３枚の
連続層を重ねることができる。これらの各層は以下の機
能を果たすものとされる。すなわち、スクリーンの剛性
を高める層、放射線の入射でスクリーンに発生する光を
反射する層、及び、スクリーンの量子検出効率を高める
層である。これらの異なる層の重ね順序は可変である。

上述の２ｔａ能を果たす材料で作られた層を用いること
は可能である。例えば、インジウム又はすず製の層は、
放射線の入射でスクリーンに発生し５ た光を反射する機能及びスクリーンの剛性を高める機能
の両方を果たすことができる。このタイプの層は、陰極
スパッター法、蒸着法、溶射法や他の任意の公知方法で
得ることができる。スクリーンの鏡面状の凹面に関して
は、その表面に蒸着された光電陰極は、シンチレーショ
ンスクリーンにはあまり依存しないがスクリーンに蒸着
した光電陰極に第一義的に依存している最小の電気的表
面抵抗を持つ。

スクリーンの凹面は、はぼ前面に渡って以下の機能の少
なくとも１つを果たす少なくとも１層で覆われている。

すなわち、光電陰極の電気的表面抵抗をさらに低下させ
る機能、及び、シンチレーションスクリーンと光電陰極
間に化学的見地からの適合性を確立する機能である。

第２図に示したように、下層３はスクリーンの凹面に蒸
着できる。この下層は酸化インジウム、又は、シンチレ
ータによって発生する光のほとんどを透過させるアルミ
ニウムのような薄いフィルム状金属で作ることができる
。例えば、セシウム６ やアンチモン製の光電陰極４を下層に蒸着する。

以後の使用を目的として管の内部に本発明のスクリーン
を埋め込むためには、第３図に示したように、スクリー
ンと同じ凹形率又は曲率半径を持つ支持グリッド７を用
いることができる。このグリッドは、入射放射線束を透
過すると共に例えばニッケル又は鉄で作ることができる
。

第３図において、図示のスクリーンは、このスクリーン
の量子検知効率を高める層６と、高度に研磨した凹面を
持つ針状結晶タイプのシンチレーション材料の層２と、
光電陰極下層３と、光電陰極４とから構成される。

第３図から明らかなように、スクリーンの凹面の周辺に
金属リング８が蒸着しである。加圧ストリップ９を該リ
ングに押圧して光電陰極との接続を与える。

本発明のスクリーンは、十分な肉厚の場合、支持グリッ
ドを用いなくとも管に埋め込むこともできる。

本発明による種々異なった構成のスクリーンは、７ 任意の所望の順序で重ねることのできる前述した層の１
又は多数を該スクリーンの１面又は両面に形成すること
によって得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のシンチレーションスクリーンの断面図
である。 第２図及び第３図は、本発明によるシンチレーションス
クリーンの２構成をそれぞれ示す断面図である。 図面において、 １００．肉薄の金属支持体、 ２００．針状結晶、 ３００．光電陰極下層、 ４０８．光電陰極、 ５．６０１０層、 ７００．支持グリッド、 ８８０．金属リング、 ９１０．加圧ストリップ。 ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｘ線やγ線の照射を受けるとそれを光子に変換す
   ると共に、両面の一方を覆っている光電陰極が該光子を
   感知できるようになっている放射線変換用シンチレーシ
   ョンスクリーンであって、針状結晶構造のシンチレーシ
   ョン材料で形成しであること、及び、放射線の照射を受
   ける凸面と鏡面になっていて前記光電陰極を支持してい
   る凹面とが形成しであることを特徴とするシンチレーシ
   ョンスクリーン。 （２、特許請求の範囲第１項に記載したスクリーンであ
   って、前記凸面は、以下の少なくとも１機能を果たす少
   なくとも１層で覆われていることを特徴とするスクリー
   ン、 Ｔａｌスクリーンの剛性を高める層、 山）放射線の入射を受けてスクリーンに発生した光を反
   射する層、 （Ｃｌスクリーンの量子検知効率を高める層。 （３）特許請求の範囲第１項に記載したスクリーンであ
   って、前記凹面は、以下の少なくとも１機能を果たす少
   なくとも１層で覆われていることを特徴とするスクリー
   ン、 （ａ）前記光電陰極との適合性を保障する層、山）該光
   電陰極の表面抵抗を減少させる層。 （４）特許請求の範囲第１項に記載したスクリーンであ
   って、用いたシンチレーション材料は、ナトリウム又は
   タリウムをドープした沃化セシウムのようなアルカリハ
   ライド、又はタリウムをドープした沃化カリのようなア
   ルカリハライドであることを特徴とするスクリーン。 （５）特許請求の範囲第１項に記載したスクリーンであ
   って、前記シンチレーション材料は、微細に”分かれた
   針状結晶から成る構造又は集塊状の針状結晶から成る構
   造になっていることを特徴とするスクリーン。 （６）特許請求の範囲第１項に記載したスクリーンであ
   って、前記シンチレーション材料は、２〜３０ミクロン
   から２〜３ミリメートルの範囲の厚さを持つことを特徴
   とするスクリーン。 （７）特許請求の範囲第１項に記載したスクリーンであ
   って、前記した鏡面状の凹面は、０．１　ミクロンない
   し５０ミクロンの範囲の直径を持つ粒子を含むことを特
   徴とするスクリーン。 （８）特許請求の範囲第２項に記載したスクリーンであ
   って、スクリーンの剛性を高める前記した層は、低融点
   のガラスあるいはほうろう、又は、エポキシ樹脂、パリ
   レン、ポリイミド、氷晶石のような有機物質を含むこと
   を特徴とするスクリー（９）特許請求の範囲第２項に記
   載したスクリーンであって、放射線の入射でスクリーン
   に発生した光を反射する前記した層は、アルミニウム又
   はニクロム製であることを特徴とするスクリーン。 （１０）特許請求の範囲第２項に記載したスクリーンで
   あって、前記量子検知効率を高める前記した層は、薄い
   フィルムに蒸着した酸化バリウム、酸化鉛、酸化タング
   ステンのような高密度材料で作られることを特徴とする
   スクリーン。 （１１）特許請求の範囲第３項に記載したスクリーンで
   あって、前記光電陰極の表面抵抗を減少させる前記した
   層は、酸化インジウムで作られているか、又は、金属性
   の薄いフィルムであることを特徴とするスクリーン。 （１２、特許請求の範囲第１項に記載したスクリーンの
   製造方法であって、鏡面状の凸面を形成しであると共に
   前記シンチレーション材料と異なる熱膨張率の材料で作
   られている支持体に蒸着することによりシンチレーショ
   ンスクリーンを得る工程と、蒸着後単に加熱することに
   より該支持体からシンチレーションスクリーンを分離す
   る工程とからなることを特徴とする方法。 （１３）特許請求の範囲第１２項に記載したスクリーン
   の製造方法であって、該支持体は蒸着中低温状態に維持
   されるので、微細に分かれた針状結晶から成る構造が得
   られることを特徴とする方法。 （１４）特許請求の範囲第１２項に記載したスクリーン
   の製造方法であって、該支持体は蒸着中加熱されるので
   、集塊状の針状結晶から成る構造が得られることを特徴
   とする方法。