(57)【要約】【課題】耐電圧特性を安定的に確保できる電子管を提供する。【解決手段】電子管１では、原子層堆積法を用いることにより、電気絶縁層及び導電層の積層構造又は電気絶縁材料及び導電性材料の混合構造を有する電気抵抗膜３１が第２の外囲器１２の内壁面及び外壁面の全体を覆うように形成されている。原子堆積法を用いることで、結合剤のような材料を含ませずに、所望の抵抗値を持った強固且つ緻密な電気抵抗膜３１を絶縁面に形成できる。そして、電気抵抗膜３１に僅かな導電性を持たせることで、絶縁面の帯電等による耐圧不良の発生を抑制でき、耐電圧特性の安定化を実現できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性を有する絶縁面が内面側に位置する筒状の筐体と、
前記絶縁面を被覆する電気抵抗膜と、を備え、
前記電気抵抗膜は、原子層堆積法によって形成された電気絶縁層及び導電層の積層構造を有していることを特徴とする電子管。
【請求項２】
電気絶縁性を有する絶縁面が内面側に位置する筒状の筐体と、
前記絶縁面を被覆する電気抵抗膜と、を備え、
前記電気抵抗膜は、原子層堆積法によって形成された電気絶縁材料及び導電性材料の混合構造を有していることを特徴とする電子管。
【請求項３】
前記電気抵抗膜は、前記絶縁面の略全面にわたって形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電子管。
【請求項４】
前記筐体の内面側には、導電性を有する導電面が前記絶縁面に連続して位置しており、
前記電気抵抗膜は、前記絶縁面から前記導電面にわたって形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の電子管。
【請求項５】
前記電気抵抗膜は、前記絶縁面及び前記導電面の略全面にわたって形成されていることを特徴とする請求項４記載の電子管。
【請求項６】
前記筐体の内部に配置された電極と、
前記筐体を貫通して前記電極と電気的に接続される通電部と、を更に備え、
前記電気抵抗膜は、前記通電部と前記筐体の内面との接触部分に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の電子管。
【請求項７】
入射光を光電子に変換する光電陰極と、
前記光電陰極で発生した光電子を受けて蛍光を発する蛍光面と、を更に備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の電子管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イメージインテンシファイアといった電子管においては、耐電圧特性の劣化を防止する技術が求められている。電子管の耐電圧特性が劣化すると、局所的な放電現象が生じ、電子管の出力特性の劣化につながるためである。このような放電現象を抑制するため、例えば特許文献１に記載の電子管では、外囲器の一部が酸化クロム層で覆われた構造となっている。また、例えば特許文献２，３に記載の電子管では、金属筐体の内壁面或いはガラス筐体のネック部分に、Ａｌ２Ｏ３やＺｎＯなどからなる電気絶縁性膜を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平２−２２７９４６号公報
【特許文献２】特開平９−２６５９２３号公報
【特許文献３】特開２００２−８０８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の技術では、いずれも塗布等によって材料を付着させた後に焼成して電気絶縁性膜を形成している。このため、製造工程上、電気絶縁性膜中に不必要な物質（例えば結合剤）が膜中に不均一に存在し、所望の抵抗値が得られない場合があった。
【０００５】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、耐電圧特性を安定的に確保できる電子管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の解決のため、本発明に係る電子管は、電気絶縁性を有する絶縁面が内面側に位置する筒状の筐体と、絶縁面を被覆する電気抵抗膜と、を備え、電気抵抗膜は、原子層堆積法によって形成された電気絶縁層及び導電層の積層構造を有していることを特徴としている。
【０００７】
この電子管では、原子層堆積法を用いることにより、電気絶縁層及び導電層の積層構造を有する電気抵抗膜を形成している。これにより、結合剤のような材料を含ませずに、所望の抵抗値を持った強固且つ緻密な電気抵抗膜を絶縁面に形成でき、絶縁面の帯電等による耐圧不良の発生を抑制でき、耐電圧特性の安定化を実現できる。
【０００８】
また、本発明に係る電子管は、電気絶縁性を有する絶縁面が内面側に位置する筒状の筐体と、絶縁面を被覆する電気抵抗膜と、を備え、電気抵抗膜は、原子層堆積法によって形成された電気絶縁材料及び導電性材料の混合構造を有していることを特徴としている。
【０００９】
この電子管では、原子層堆積法を用いることにより、電気絶縁材料及び導電性材料の混合構造を有する電気抵抗膜を形成している。これにより、結合剤のような材料を含ませずに、所望の抵抗値を持った強固且つ緻密な電気抵抗膜を絶縁面に形成でき、絶縁面の帯電等による耐圧不良の発生を抑制でき、耐電圧特性の安定化を実現できる。
【００１０】
また、電気抵抗膜は、絶縁面の略全面にわたって形成されていることが好ましい。これにより、耐圧不良の発生をより確実に抑制できる。
【００１１】
また、筐体の内面側には、導電性を有する導電面が絶縁面に連続して位置しており、電気抵抗膜は、絶縁面から導電面にわたって形成されていることが好ましい。筐体における絶縁面と導電面との境界部分は、絶縁材料と導電材料と真空とのトリプルジャンクションとなり、特に放電が発生しやすい部分である。したがって、絶縁面から導電面にわたって電気抵抗膜を形成することにより、放電の発生を効果的に防止できる。
【００１２】
また、電気抵抗膜は、絶縁面及び導電面の略全面にわたって形成されていることが好ましい。これにより、筐体の内壁面の電気的な特性が均一化され、耐圧不良の発生を一層確実に抑制できる。
【００１３】
また、筐体の内部に配置された電極と、筐体を貫通して電極と電気的に接続される通電部と、を更に備え、電気抵抗膜は、通電部と筐体の内面との接触部分に形成されていることが好ましい。電気的に不安定になり易い通電部を電気抵抗膜で被覆することで、耐圧不良の発生をより確実に抑制できる。
【００１４】
また、入射光を光電子に変換する光電陰極と、光電陰極で発生した光電子を受けて蛍光を発する蛍光面と、を更に備えたことが好ましい。例えばイメージインテンシファイアといった光電陰極及び蛍光面を有する電子管では、筐体内での放電現象の発生が出力特性に影響しやすい。したがって、上述した電気抵抗膜を絶縁面に形成して耐圧不良の発生を抑制することが特に有用となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、耐電圧特性を安定的に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子管の内部構成を示す断面図である。
【図２】図１に示した電子管の要部拡大断面図である。
【図３】比較例に係る電子管の要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る電子管の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子管の内部構成を示す断面図である。同図に示すように、電子管１は、後述の第１の外囲器１１及び第２の外囲器１２を含む筐体２の内部に、光電面（陰極）５、第１のグリッド電極２１、第２のグリッド電極２２、陽極２３、及び蛍光面７が近接して配置されたＸ線イメージインテンシファイアである。
【００１９】
電子管１の内部は、両端が解放された略円筒形状の筐体２の両開口端部を略円板状の入射窓３及び出射窓４によって気密に封止することにより、高真空状態に保持されている。すなわち、筐体２、入射窓３、及び出射窓４によって真空容器が形成されている。入射窓３の真空側表面の略中央部分には、光電面５が形成されている。これらの入射窓３、光電面５、及び入射窓３と光電面５との間に設けられ、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（不図示）によって、Ｘ線を光電子に変換する光電陰極６が構成されている。一方、出射窓４の真空側表面の略中央部分には、蛍光面７が形成されている。蛍光面７は、例えば合成石英等からなるガラス面板の真空側表面に蛍光体を塗布することによって形成されている。蛍光面７から出射した光像は、一般にＣＣＤカメラ等の撮像手段によって取得される。
【００２０】
筐体２は、導電材料、例えばステンレスからなる略円筒形状の第１の外囲器１１と、導電材料及び絶縁材料を結合してなる筒状の第２の外囲器１２と、導電材料からなるリング状の第３の外囲器１５とを有している。第２の外囲器１２は、例えばコバール金属からなる略円板状の金属外囲器１３と、例えばコバールガラスからなる略円筒形状の絶縁外囲器１４と、例えばコバール金属からなるリング部材１７とによって構成されている。第３の外囲器１５は、例えばコバール金属からなるリング部材１８によって構成されている。
【００２１】
第１の外囲器１１の一端には、導電材料からなるフランジ部材１６を介して上述した入射窓３が嵌め込まれ、第１の外囲器１１の他端には、金属外囲器１３の一端が固定されている。したがって、フランジ部材１６、第１の外囲器１１、及び金属外囲器１３は、光電面５と同電位（陰極電位）となっている。また、金属外囲器１３の他端側は、一端側よりも小径となるように狭窄化されており、絶縁外囲器１４の一端が固定されている。そして、絶縁外囲器１４の他端側には、リング部材１７の一端が固定されており、リング部材１７の他端側には、リング部材１８の一端が固定されている。したがって、筐体２は、絶縁外囲器１４を介することで、第１の外囲器１１及び金属外囲器１３と、リング部材１７，１８とを異なる電位にすることが可能となっている。
【００２２】
第１の外囲器１１の内側には、陽極２３との協働によって電界を形成し、光電陰極６で発生した光電子を蛍光面７に向けて加速・収束させる第１のグリッド電極２１及び第２のグリッド電極２２が配置されている。また、第２の外囲器１２及び第３の外囲器の内側には、陽極２３と出射窓４が配置されている。陽極２３及び出射窓４は、リング部材１８に固定されており、リング部材１８は、陽極電位となっている。そして、リング部材１７とリング部材１８とは、例えば溶接等によって接合され、互いに電気的に接続されている。したがって、第２の外囲器１２は、陰極電位の金属外囲器１３と陽極電位のリング部材１７とを絶縁外囲器１４で一体化した構成となっている。
【００２３】
光電面５及び蛍光面７には、外部電源（不図示）から所定の電圧が印加される。また、金属外囲器１３には、第１のグリッド電極２１及び第２のグリッド電極２２への給電に用いられる給電ピン（通電部）２４が設けられている。給電ピン２４は、不図示の絶縁体を介して金属外囲器１３と電気的に絶縁された状態で固定されている。この給電ピン２４は、金属外囲器１３を貫通して筐体２の内部に伸び、第１の外囲器１１の内側で第２のグリッド電極２２のフランジ部分２２ａに接続されている。例えばグリッド電極２１には数百Ｖ、グリッド電極２２には２０ｋＶ、陽極２３には２５ｋＶの電圧が印加される。
【００２４】
ここで、第２の外囲器１２の壁面には、図２に示すように、電気抵抗膜３１が形成されている。本実施形態では、電気抵抗膜３１は、第２の外囲器１２の内壁面及び外壁面の全体を覆っている。すなわち、電気抵抗膜３１は、第２の外囲器１２において、金属外囲器１３の内壁面（導電面）１３ａから、金属外囲器１３と絶縁外囲器１４との境界部分Ｐ１、絶縁外囲器１４の内壁面（絶縁面）１４ａ、絶縁外囲器１４とリング部材１７との境界部分Ｐ２、及びリング部材１７の内壁面（導電面）１７ａにわたって形成されている。
【００２５】
また、電気抵抗膜３１は、第２の外囲器１２において、金属外囲器１３の外壁面１３ｂから、金属外囲器１３と絶縁外囲器１４の境界部分Ｐ３、絶縁外囲器１４の外壁面１４ｂ、絶縁外囲器１４とリング部材１７との境界部分Ｐ４、及びリング部材１７の外壁面１７ｂにわたって形成されている。また、電気抵抗膜３１は、第２の外囲器１２の内壁面及び外壁面を覆っているので、図１に示すように、金属外囲器１３を貫通している給電ピン２４と金属外囲器１３の内壁面１３ａとの接触部分Ｐ５にも形成されている。なお、電気抵抗膜３１は、接触部分Ｐ５と連続するように、給電ピン２４の外表面全体にも形成されている。
【００２６】
この電気抵抗膜３１は、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成されている。原子層堆積法は、化合物の分子の吸着工程、反応による成膜工程、及び余剰分子を除去するパージ工程を繰り返し行うことで、原子層を一層ずつ積層して薄膜を得る手法である。
【００２７】
原子堆積法を利用した電気抵抗膜３１の成膜サイクルには、電気絶縁材料の成膜サイクルと、導電性材料の成膜サイクルとが含まれる。例えば電気絶縁材料をＡｌ２Ｏ３とし、導電性材料をＺｎＯとした場合、Ａｌ２Ｏ３の成膜サイクルでは、例えばＨ２Ｏの吸着工程、Ｈ２Ｏのパージ工程、トリメチルアルミの吸着工程、及びトリメチルアルミのパージ工程がこの順で実施される。また、ＺｎＯの成膜サイクルでは、例えばＨ２Ｏの吸着工程、Ｈ２Ｏのパージ工程、ジエチルジンクの吸着工程、及びジエチルジンクのパージ工程がこの順で実施される。そして、Ａｌ２Ｏ３の成膜サイクルとＺｎＯの成膜サイクルとを、例えば４：１の実施比（Ａｌ２Ｏ３の成膜サイクルを４回実施した後ＺｎＯの成膜サイクルを１回実施する）で６０回程度繰り返し、厚さ３００Å程度の電気抵抗膜３１を得る。
【００２８】
なお、原子層堆積法によって形成した電気抵抗膜３１は、通常はＡｌ２Ｏ３層（電気絶縁層）及びＺｎＯ層（導電層）の積層構造となるが、電子管１の全体の製造工程の中で行われる加熱等の影響で必ずしも積層構造とはならず、Ａｌ２Ｏ３（電気絶縁材料）及びＺｎＯ（導電性材料）の混合構造となる場合もある。
【００２９】
以上説明したように、電子管１では、原子層堆積法を用いることにより、電気絶縁層及び導電層の積層構造又は電気絶縁材料及び導電性材料の混合構造を有する電気抵抗膜３１が第２の外囲器１２の内壁面及び外壁面の全体を覆うように形成されている。原子堆積法を用いることで、結合剤のような材料を含ませずに、所望の抵抗値を持った強固且つ緻密な電気抵抗膜３１を絶縁外囲器１４の内壁面１４ａに形成できる。そして、電気抵抗膜３１に僅かな導電性を持たせることで、内壁面１４ａの帯電等による耐圧不良の発生を抑制できる。したがって、筐体２内での放電や発光を抑えることができる。
【００３０】
また、電気抵抗膜を塗布等によって形成する場合とは異なり、アルカリの吸収の問題が発生し難いので、多量のアルカリを用いることなく光電面５等を作製でき、ノイズ特性が低下することを抑制できる。また、電気抵抗膜３１を強固且つ緻密に内壁面１４ａに形成できるので、電気抵抗膜を塗布等によって形成する場合と比べて膜剥がれの発生を抑制できる。膜剥がれが発生すると、筐体２内の異物となるので画像不良等の原因となる。したがって、電子管１では、かかる画像不良の発生も防止できる。また、電気抵抗膜を塗布等によって形成する場合には、工数の増加や、膜に吸着したガスの排気に時間を要するといった問題もあるが、電子管１では、このような問題も回避できる。
【００３１】
また、電子管１では、第２の外囲器１２において、金属外囲器１３の内壁面１３ａから、金属外囲器１３と絶縁外囲器１４の境界部分Ｐ１、絶縁外囲器１４の内壁面１４ａ、絶縁外囲器１４とリング部材１７との境界部分Ｐ２、及びリング部材１７の内壁面１７ａにわたって電気抵抗膜３１が形成されている。これにより、筐体２の内壁面の電気的な特性が均一化され、耐圧不良の発生を一層確実に抑制できる。特に、絶縁面と導電面との境界部分Ｐ１，Ｐ２は、筐体２における絶縁材料と導電材料と真空とのトリプルジャンクションとなり、特に放電が発生しやすい部分である。したがって、金属外囲器１３と絶縁外囲器１４の境界部分Ｐ１、及び絶縁外囲器１４とリング部材１７との境界部分Ｐ２を覆うように電気抵抗膜３１を形成することにより、放電や発光の発生を効果的に防止できる。
【００３２】
さらに、電子管１では、電気抵抗膜３１は、金属外囲器１３を貫通している給電ピン２４と金属外囲器１３の内壁面１３ａとの接触部分Ｐ５にも形成されている。このように、電気的に不安定になり易い給電ピン２４と金属外囲器１３との接触部分Ｐ５を電気抵抗膜３１で被覆することで、耐圧不良の発生をより確実に抑制できる。
【００３３】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、電子管１としてＸ線イメージインテンシファイアを例示しているが、他の波長域におけるイメージインテンシファイアや、ストリーク管、光電子増倍管、電子増倍管、Ｘ線管などの他の電子管についても電気抵抗膜３１を適用可能である。また、上述した実施形態では、第２の外囲器１２の内壁面及び外壁面の全体を覆うように電気抵抗膜３１を形成しているが、図３に示すように、第２の外囲器１２の内壁面のみを覆うように電気抵抗膜３１を形成してもよい。
【００３４】
耐圧不良の発生を抑制する観点からは、電気抵抗膜３１は、少なくとも絶縁外囲器１４の内壁面１４ａを覆っていればよい。したがって、電気抵抗膜３１は、絶縁外囲器１４の内壁面１４ａのみを覆うように形成してもよく、金属外囲器１３と絶縁外囲器１４との境界部分Ｐ１、絶縁外囲器１４の内壁面１４ａ、及び絶縁外囲器１４とリング部材１７との境界部分Ｐ２にわたって形成してもよい。また、境界部分Ｐ１，Ｐ２を越えて金属外囲器１３の内壁面１３ａの中間部分及びリング部材１７の内壁面１７ａの中間部分までを覆うように形成してもよい。また、上述した実施形態では、電気抵抗膜３１の形成に用いる導電性材料としてＺｎＯを例示したが、この他の導電性材料としては、例えばＳｎＯ２、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３などを用いることができる。一方、絶縁性材料としては、上述したＡｌ２Ｏ３以外にも、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＨｆＯ２などを用いることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１…電子管、２…筐体、６…光電陰極、７…蛍光面、１３ａ…金属外囲器の内壁面（導電面）、１４ａ…絶縁外囲器の内壁面（絶縁面）、１７ａ…リング部材（金属外囲器）の内壁面（導電面）、２１，２２…グリッド電極、２４…給電ピン（通電部）、３１…電気抵抗膜、Ｐ５…接触部分。
【図１】
2014053094.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014053094.tif 000005