(57)【要約】【課題】活性金属膜を本体ケース内に設け、この活性金属膜より本体ケース内の真空度合いを検知することが可能となるので、Ｘ線センサの本体ケース内の真空維持部材を適切に活性化することができるため、本体ケース内の真空維持部材の寿命を長くすることができる。【解決手段】真空密封された本体ケースと、この本体ケースのＸ線入射面の内面と対向して順次設けられたターゲット部、電子源と、を備え、前記本体ケース内には、真空維持部材と、この真空維持部材の活性化手段と、前記本体ケース内の真空度合いを検知する活性金属膜と、この活性金属膜からの真空度合いを判定して前記真空維持部材の活性化手段を制御し、前記真空維持部材を活性化する制御部と、を設けたＸ線センサ。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空密封された本体ケースと、
この本体ケースのＸ線入射面の内面と対向して順次設けられたターゲット部、電子源と、を備え、前記本体ケース内には、真空維持部材と、この真空維持部材の活性化手段と、前記本体ケース内の真空度合いを検知する活性金属膜と、この活性金属膜からの真空度合いを判定して前記真空維持部材の活性化手段を制御し、前記真空維持部材を活性化する制御部と、を設けたＸ線センサ。
【請求項２】
前記活性金属膜のターゲット材と、前記ターゲット材を蒸発または昇華させて、前記活性金属膜を形成する前記活性金属膜ターゲット材の蒸着または昇華手段を有することを特徴とする請求項１記載のＸ線センサ。
【請求項３】
前記活性金属膜のターゲット材とその蒸着または昇華手段を２個以上有することを特徴とする請求項１記載のＸ線センサ。
【請求項４】
前記活性金属膜の構成材料が１族、２族、４族元素もしくはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１記載のＸ線センサ。
【請求項５】
Ｘ線源と、このＸ線源から所定の間隔をおいて対向配置されたＸ線センサとを備え、前記Ｘ線センサとして、請求項１から４のいずれか一つに記載のＸ線センサを用いたことを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれか一つに記載のＸ線センサの本体ケース内を真空に維持する方法であって、
Ｘ線センサの本体ケース内に設けた活性金属膜の色をモニターして、本体ケース内の真空度合いを判定する第１の工程と、
この本体ケース内での真空度合いが所定の値以下となった場合には、真空維持部材の活性手段を制御し、本体ケース内の真空維持部材を活性化する第２の工程と、を備えたＸ線センサの真空状態維持方法。
【請求項７】
前記活性金属膜の色をモニターする方法が、前記活性金属膜の反射率、透過率、色純度もしくはこれらの組合せたものによることを特徴とする請求項６記載のＸ線センサの真空状態維持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線センサ、およびそのＸ線センサを用いたＸ線診断装置、およびＸ線センサの真空状態維持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明のＸ線センサの構成に類似したものとして、内部を真空に維持した電界放出型画像表示装置があり、その構成は以下のようになっていた。
【０００３】
すなわち、電子放出素子が主面上に行列状に配列して形成されたリア基板と、上記電子放出素子に電子を放出させる電界を印加するための引き出し電極と、上記リア基板の主面に対向して配置され、上記電子放出素子から放出された電子の照射を受けて発光する蛍光体が該リア基板の主面に対向する主面上に上記電子放出素子と対向配置されているフロント基板と、上記リア基板と上記フロント基板との間に気密に介装され、上記電子放出素子および上記蛍光体の形成領域を囲繞する枠体と、を備え、上記リア基板、上記フロント基板および上記枠体により構成される気密空間内が真空雰囲気にされている構成であって、上記電子放出素子および上記蛍光体の形成領域を避けて上記気密空間内に配設され、該気密空間内のガスを吸着する非蒸発ゲッターと、上記非蒸発ゲッターを加熱して該非蒸発ゲッターを活性化するゲッター加熱手段と、上記ゲッター加熱手段への通電を制御する制御手段と、上記電子放出素子からの放出電流を計測する電流計測手段を更に備え、上記制御手段は、上記引き出し電極に所定の電圧を印加するとともに、上記電流計測手段により放出電流を計測し、その電流計測値が基準電流値より小さい場合に、上記ゲッター加熱手段に通電して上記非蒸発ゲッターを活性化させる構成となっていた（下記特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０１２５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のＸ線センサの課題は、本体ケースの真空を維持するための真空維持部材（例えばゲッター）を、適切に活性化できないことであった。
【０００６】
すなわち、真空維持部材を適切に活性化するためには、本体ケース内の真空度合いが所定の基準を満たさなくなるタイミングで、活性化を行うことが重要となるが、その真空度合いを検知する方法としては、電子放出素子（例えば、Ｘ線センサにおける電子源）からの放出電流を計測し、この放出電流値によって検知する方法があるが、この場合、放出電流の値が、電子放出素子の電極の劣化度合いによるばらつきが大きく影響するので、本体ケース内の真空度合いを正確に検知できないので、その結果、真空度を保持するために、真空維持部材（例えばゲッター）を、頻繁に活性化することとなり、本体ケース内の真空維持部材の寿命が短くなってしまうのであった。
【０００７】
そこで本発明は、Ｘ線センサの本体ケース内の真空維持部材の寿命を長くすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために本発明にかかるＸ線センサは、真空密封された本体ケースと、この本体ケースのＸ線入射面の内面と対向して順次設けられたターゲット部、電子源と、を備え、前記本体ケース内には、真空維持部材と、この真空維持部材の活性化手段と、前記本体ケース内の真空度合いを検知する活性金属膜と、この活性金属膜からの真空度合いを判定して前記真空維持部材の活性化手段を制御し、前記真空維持部材を活性化する制御部と、を設け、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明は、真空密封された本体ケースと、この本体ケースのＸ線入射面の内面と対向して順次設けられたターゲット部、電子源と、を備え、前記本体ケース内には、真空維持部材と、この真空維持部材の活性化手段と、前記本体ケース内の真空度合いを検知する活性金属膜と、この活性金属膜からの真空度合いを判定して前記真空維持部材の活性化手段を制御し、前記真空維持部材を活性化する制御部と、を設けたものであるので、Ｘ線センサの本体ケース内の真空維持部材の寿命を長くすることができる。
【００１０】
すなわち、本発明においては、活性金属膜を本体ケース内に設け、この活性金属膜より本体ケース内の真空度合いを検知することが可能となるので、Ｘ線センサの本体ケース内の真空維持部材を適切に活性化することができるため、本体ケース内の真空維持部材の寿命を長くすることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態にかかるＸ線診断装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態にかかるＸ線診断装置のブロック図
【図３】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの外観を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの真空維持機構のブロック図
【図５】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの光導電性膜の構成図
【図６】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの制御ブロック図
【図７】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの他の真空維持機構のブロック図
【図８】本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの真空維持機構の動作フロー図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明にかかるＸ線センサ、およびそのＸ線センサを用いたＸ線診断装置の実施の一形態について、添付図面を交えて説明する。なお添付図面は、理解を容易にするために模式的な図を示している。
【００１３】
まず、この実施の形態にかかるＸ線診断装置の全体構成について、図１および図２を用いて説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態にかかるＸ線診断装置の構成図である。図１に示すように、Ｘ線診断装置は、Ｘ線源１と、Ｘ線源１から所定の間隔をおいて対向配置されるＸ線センサ２とを備え、Ｘ線源１から放射したＸ線を撮像対象者３に照射し、その撮像対象者３を通過したＸ線をＸ線センサ２に入射させることにより、撮像対象者３の内部の状態を目視可能とするものである。
【００１５】
具体的には、側面視したときの形状が略半円状のアーム４の一端にＸ線源１が設けられ、該アーム４の他端にＸ線センサ２が設けられている。このようにしてＸ線源１とＸ線センサ２が所定の間隔をおいて対向配置されている。したがってアーム４によって、ベット５に横たわった撮像対象者３を挟んでＸ線源１とＸ線センサ２とを対向配置させることができるので、Ｘ線源１から放射されて撮影対象者３を通過したＸ線を、Ｘ線センサ２で検出することができる。
【００１６】
アーム４は、装置本体６に回動自在に取り付けられている。装置本体６は、アーム４を回動させる駆動装置（図示せず）を内蔵している。このようにすることで、撮像対象者３の内部の状態を様々な角度から目視することが可能となる。
【００１７】
図２は本発明の実施の形態にかかるＸ線診断装置のブロック図である。
【００１８】
図２に示すように、Ｘ線源１はＸ線制御部７に接続されており、Ｘ線制御部７はコントローラ８に接続されている。コントローラ８は、Ｘ線診断装置全体の動作を統括的に制御するものである。Ｘ線制御部７は、コントローラ８からの指令信号に従って、Ｘ線源１によるＸ線の放射動作やＸ線の照射量を制御する。
【００１９】
Ｘ線センサ２は画像処理部９に接続されている。画像処理部９は、Ｘ線センサ２から取り出された電気信号（光電変換信号）を検出して画像処理する。画像処理部９により処理された信号はコントローラ８に送信される。コントローラ８は、Ｘ線センサ２が検出したＸ線の光量（強度）に基づく画像、すなわち撮像対象者３の内部の状態を表示する画像をモニタ１０に映し出す。
【００２０】
またＸ線センサ２は、電子源制御部１１にも接続されている。この電子源制御部１１もコントローラ８に接続されている。電子源制御部１１は、コントローラ８からの指令信号に従って、後述する電子源による電子線の照射動作や電子線の照射量を制御する。
【００２１】
装置本体６に内蔵されているアーム４を回動させる駆動装置（図示せず）は移動制御部１３に接続されており、移動制御部１３はコントローラ８に接続されている。移動制御部１３は、コントローラ８からの指令信号に従って、アーム４の回動動作を制御する。
【００２２】
コントローラ８には、さらに入力部１４が接続されている。コントローラ８は、入力部１４から入力された指令に従って、Ｘ線診断装置全体の動作を統括的に制御する。
【００２３】
続いて、この実施の形態にかかるＸ線センサ２について、図３ないし図６を用いて説明する。図３は本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの外観を示す斜視図であり、図４は本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの断面図であり、図５は本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの光導電性膜の構成図であり、図６は本発明の実施の形態にかかるＸ線センサの制御ブロック図である。
【００２４】
図３および図４に示すように、Ｘ線センサ２は、平面視したときの形状が矩形状の取り付け基板１５を備える。また図４に示すように、取り付け基板１５の主面上には、同じく矩形状の電子源１６が設けられており、その電子源１６の上部には、ターゲット部１２が配置されている。
【００２５】
ターゲット部１２の構成としては、Ｘ線入射面側より、透光性基板１７と、透光性基板１７のＸ線入射面とは反対側の面には透光性電極が形成されていて、その透光性基板１７の透光性電極が形成されている面上に光導電性膜１８を設けたものとなっている。
【００２６】
より詳しくは、透光性基板１７は、Ｘ線が入射される面（Ｘ線入射面）とは反対側の面が電子源１６に向くように、取り付け基板１５に対して対向配置されている。図示しないが、透光性基板１７のＸ線入射面とは反対側の面には透光性電極が形成されていて、その透光性基板１７の透光性電極が形成されている面上に光導電性膜１８が設けられている。
【００２７】
さらに図３および図４に示すように、取り付け基板１５の主面上において、電子源１６とターゲット部１２（透光性基板１７および光導電性膜１８で構成）は、側壁１９によって四方を囲まれた状態となっており、その結果、電子源１６とターゲット部は、取り付け基板１５を底面とし、側壁１９を側面とした本体ケース１９ａ内に配置された構成となっている。
【００２８】
この本体ケース１９ａ上部の開口した部分を蓋体である本体ケースのカバー２０で覆うのであるが、このカバー２０は、ターゲット部１２と電子源１６によってＸ線の照射エネルギーを光電変換可能とするために、容器内を真空密封するように構成されている。
【００２９】
図５に示すように、ターゲット部１２の光導電性膜１８は、透光性基板１７の透光性電極２１が形成されている面上に順次設けられた正孔注入阻止層２２と、電界緩和層２３と、Ｘ線や可視光などの照射によって発生した正孔をトラップする正孔トラップ層２４と、電荷増倍機能を持つ光導電性の感度層２５と、電子注入阻止層２６とからなる。したがって、透光性基板１７は、電子注入阻止層２６が電子源１６に向くように、取り付け基板１５に対して対向配置される。これにより、電子源１６は光導電性膜１８の電子注入阻止層２６側の面に向けて電子線を照射することができる。
【００３０】
ここで、透光性電極２１には酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）や酸化スズなどが使用される。また、正孔注入阻止層２２には酸化セリウム（ＣｅＯ２）が、電界緩和層２３には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が、正孔トラップ層２４には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）とフッ化リチウム（ＬｉＦ）が、感度層２５には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が、電子注入阻止層２６には硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３）がそれぞれ使用される。
【００３１】
光導電性膜１８に電界緩和層２３と正孔トラップ層２４が設けられているのは、正孔注入阻止層２２などにキズや膜厚ムラが発生している場合でも、それによる白キズの発生を抑えることができるようにするためである。
【００３２】
すなわち、正孔注入阻止層２２などにキズや膜厚ムラが発生している状態では、Ｘ線が照射されていない時でも透光性電極２１に接続される高圧電源から正孔が常時流入し、その流入した正孔が光導電性膜１８の内部電界により加速・増倍して白キズとして現れてしまう。この問題に対して、透光性電極２１と感度層２５との間に正孔トラップ層２４を設けることにより、正孔トラップ層２４で正孔をトラップさせて、透光性電極２１と正孔トラップ層２４との間の電界を緩和させることができる。したがって、正孔注入阻止層２２などにキズや膜厚ムラがある場合でも、高圧電源から流入した正孔が感度層２５へ到達することを防止して、白キズを低減することができる。
【００３３】
さらに、正孔注入阻止層２２と正孔トラップ層２４との間に配置された電界緩和層２３により、透光性電極２１と正孔トラップ層２４との間の電界緩和領域を広げることができる。したがって、この電界緩和層２３により、白キズの発生をより抑えることができる。また、この実施の形態では、電界緩和層２３の厚みを、透光性電極２１と正孔注入阻止層２２とからなる層の厚みよりも厚くして、可視光用途のセンサの電界緩和層の厚み（３０ｎｍ程度）よりも厚くしている。これにより、可視光用途のセンサよりも電界緩和効果を効果的に発揮させることができる。なお、可視光用途のセンサにおいても、透光性電極には酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）や酸化スズなどが使用され、正孔注入阻止層には酸化セリウム（ＣｅＯ２）が使用され、電界緩和層には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が使用され、正孔トラップ層には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）とフッ化リチウム（ＬｉＦ）が使用され、感度層には非晶質セレン（ａ−Ｓｅ）が使用され、電子注入阻止層には硫化アンチモン（Ｓｂ２Ｓ３）が使用される。
【００３４】
図６に示すように、電子源１６には、電子線を照射するための電圧Ｖｄが供給される。さらに電子源１６は、電子源制御部１１に含まれるＸ走査ドライバ２７とＹ走査ドライバ２８に接続している。したがって、電子源１６は、Ｘ走査ドライバ２７とＹ走査ドライバ２８により、光導電性膜１８の電子注入阻止層２６側の面に電子線を走査する。
【００３５】
またＸ線センサ２は、図６に示すように、複数の開口が設けられたメッシュ２９を備えてもよい。メッシュ２９は、電子源１６から照射される電子線を加速させたり、集束させたり、余剰電子を回収するために設けられる中間電極であり、電子源制御部１１に含まれるメッシュ電圧印可部３０に接続している。メッシュ電圧印可部３０はメッシュ２９に正電圧（メッシュ電圧）Ｖｍｅｓｈを印可する。メッシュ２９は、公知の金属材料、合金、半導体材料等で形成することができる。
【００３６】
透光性電極２１は、高電圧Ｖｈａｒｐを供給する高電圧源３１に接続している。この高電圧Ｖｈａｒｐにより、光導電性膜１８の感度層２５に高電界がかかる。さらに透光性電極２１は画像処理部９に接続している。画像処理部９は、上述したように、透光性電極２１から取り出された光電変換信号を検出して画像処理する。光電変換信号のレベルは、透光性基板１７のＸ線入射面に入射される光の光量（強度）に応じて変化する。
【００３７】
図４に本発明の好適な実施例を示す。図４に示すように、本構成には真空維持部材３１、真空維持部材の活性化手段３２、活性金属膜３３、モニター３４及び真空制御部３５が設置される。真空維持部材３１は、ゲッターとも呼ばれ、ゲッターは、気体分子を固体表面に非可逆的に主として化学結合で吸着する物質で、これにより気相から気体を排気する作用を持つ。ゲッターの排気作用は低いので、高い圧力雰囲気ではその効果は目立たないが、高真空領域の圧力での効果は著しく、高真空を維持する手段として手段として多用される。このゲッターは、蒸発型ゲッターと非蒸発型ゲッターがあるが、ガス吸着能力や繰り返し使用の観点から、現在は非蒸発型ゲッターが主流となっている。非蒸発ゲッターは、ゲッター表面への気体吸着とゲッターバルク中への拡散現象を利用して排気を行う。気体に対する排気速度は、バルク内への拡散速度によって決まるため、非蒸発型ゲッターは適宜高温に加熱して拡散速度を回復させている。不活性ガスに対する吸着力は低いので、一般には排気速度が遅い。また、表面積を有効に増すための工夫として、円筒状等に成型されることが多い。
【００３８】
真空維持部材の活性化３２、つまりゲッターの活性化は、通電加熱方式と、誘電加熱方式がある。通電加熱方式は、図４のようにゲッターにリード線を設置してゲッターに電流を流し、抵抗過熱により、ゲッターを加熱活性化する方法である。一方、誘電加熱方式は、図示しないが、高周波交流電界中に被加熱物を置き、
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の作用による被加熱物自体の発熱によって昇温目的を達する加熱方式である。誘電過熱方式は、周囲に金属部材が存在すると放電等の危険性があるため、一般的には通電加熱方式が主流であるが、本発明においては通電加熱に限るものではない。
【００３９】
また、活性金属膜３３は、バリウム、ジルコニウム、チタン等の素材から構成されるもので、気体吸着作用があり、吸着に比例して光の反射率、透過率及び色純度が変化する１族、２族、４族元素もしくはこれらの混合物が特に好適である。この活性金属膜の形成方法は、蒸着や昇華等があり、その反射率や透過率を測定するために、成膜基材となる本体ケースにはガラスや石英等透明材料を使用することが望ましい。
【００４０】
また、この活性金属膜３３は、前述の通りガス吸着により反射率等変化していくものであるが、一定の吸着量でその変化は飽和する。したがって、図７のように、本体ケース内に、複数の活性金属膜のターゲット材３６と、このターゲット材３６を蒸発または昇華させて、活性金属膜３３を形成する活性金属膜３３の蒸着（昇華)手段を設けることにより、継続的に変化をモニターすることができる。    
【００４１】
また、モニター３４は、活性金属膜３３の色変化を観察するもので、観察した色変化を数値化して真空制御部３５に伝達する役割を有する。したがって、モニター３４は、活性金属膜３３の反射率、透過率及び色純度等を測定する機能を有するものである。
【００４２】
また、真空制御部３５は、図８に示すように、モニター部３４と連動し、活性金属膜３３の反射率、透過率及び色純度等が所定の値を超えた場合に、真空度が基準値より悪化したと判断して、真空維持部材活性化手段３２に信号を送り、真空維持部材３１を活性化する。所定の時間活性化した後は、活性化終了の信号を真空維持部材活性化手段３２に送り、活性化を終了させる。真空度と活性金属膜３３の変色との関係は、事前に実験を行うことにより相関関係を把握し、検量線を作成することなどにより一致させることができる。また、当然のことながら、モニター３４によるモニタリングの結果、真空度が所定値以内であると判断された場合は、活性化手段３２を起動させずに、そのまま終了する。また、図７のように、モニター３４による数値が一定期間変化しない場合は、活性金属膜のガス吸着が飽和していると判断して、前記の活性金属膜３３のターゲット材と、ターゲット材を蒸発または昇華させて新たな活性金属膜３３を形成する活性金属膜３３の蒸着（昇華）手段３７を動作させて、活性金属膜３３を作成し、継続的に真空度をモニターできるように制御することもできる。
【００４３】
従来の電子放出素子の放出電流値によって、真空度を間接的に検知する方法では、放出電流の値が、電子放出素子の電極の劣化度合いに大きく依存し、本体ケース内の真空度合いを正確に検知できなかった。しかしながら、本発明によれば、活性金属膜３３の変化により、内部の真空度を直接的に検知することができるため、真空度の正確な評価が可能となる。この結果、真空維持部材（例えばゲッター）３１の活性化を適切なタイミングで実施することができるようになり、真空維持部材３１の不必要な消耗を防ぐことができるため、従来課題となっていた真空維持部材３１の寿命を改善させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように本発明は、真空密封された本体ケースと、この本体ケースのＸ線入射面の内面と対向して順次設けられたターゲット部、電子源と、を備え、前記本体ケース内には、真空維持部材と、この真空維持部材の活性化手段と、前記本体ケース内の真空度合いを検知する活性金属膜と、この活性金属膜からの真空度合いを判定して前記真空維持部材の活性化手段を制御し、前記真空維持部材を活性化する制御部と、を設けたものであるので、Ｘ線センサの本体ケース内の真空維持部材の寿命を長くすることができる。
【００４５】
すなわち、本発明においては、活性金属膜を本体ケース内に設け、この活性金属膜より本体ケース内の真空度合いを検知することが可能となるので、Ｘ線センサの本体ケース内の真空維持部材を適切に活性化することができるため、本体ケース内の真空維持部材の寿命を長くすることができるのである。
【００４６】
したがって、本発明にかかるＸ線センサ、そのＸ線センサの検査方法、およびそのＸ線センサを用いたＸ線診断装置は、Ｘ線を用いて検査対象体の内部状態を観察するための機器に有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１      Ｘ線源
２      Ｘ線センサ
３      撮像対象者
４      アーム
５      ベッド
６      装置本体
７      Ｘ線制御部
８      コントローラ
９      画像処理部
１０      モニタ
１１      電子源制御部
１２      ターゲット部
１３      移動制御部
１４      入力部
１５      取り付け基板
１６      電子源
１７      透光性基板
１８      光導電性膜
１９      側壁
１９ａ    本体ケース
２０      カバー
２１      透光性電極
２２      正孔注入阻止層
２３      電界緩和層
２４      正孔トラップ層
２５      感度層
２６      電子注入阻止層
２７      Ｘ走査ドライバ
２８      Ｙ走査ドライバ
２９      メッシュ
３０      メッシュ電圧印可部
３１      真空維持部材
３２      真空維持部材の活性化手段
３３      活性金属膜
３４      モニター
３５      真空制御部
３６      活性金属膜のターゲット材
３７      蒸着（昇華)手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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