(57)【要約】      （修正有）【課題】イメージ管の輝度特性が一様で輝度むらと共に局所的に生じる輝度染みのないイメージ管の製造方法を提供する。【解決手段】Ｘ線イメージ管の光電変換層形成で、アルカリ金属放出室２２内に飛翔指向性をもって導入されたアルカリ金属蒸気２１は、蓋部２２ｂに衝突し散乱される。更に、底部２２ａ、側壁部２２ｃ等で散乱され、これ等の散乱を繰り返した後に気体放出口２２ｄから真空外囲器１１内の入力部１３に向かう分子流となり放出される。ここで、アルカリ金属放出室２２に酸化クロムを含有するアルカリ金属吸収層２３を取り付け、アルカリ金属吸収層２３に当たったアルカリ金属の一部を吸収させる。これにより、真空外囲器１１内で直進し入力部１３に入射するアルカリ金属が大きく低減し、光電効果の量子効率が均一な光電変換層が得られる。【選択図】図１
2012164534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体から得られる光学像の光を光電子に変換する光電変換層が形成された入力スクリーンと、該入力スクリーンに対置して設けられ、前記光電子から出力像が得られる出力スクリーンと、前記入力スクリーンと前記出力スクリーンを所定の真空度に保持する真空容器と、を備えるイメージ管の製造方法において、
アルカリ金属の蒸気を外部から前記真空容器に導入し、前記入力スクリーン側に飛散させて前記光電変換層を形成する際に、前記真空容器内に取り付けた酸化クロムを含有するアルカリ金属吸収体により、前記真空容器内で散乱するアルカリ金属の一部を吸収し、前記アルカリ金属が前記入力スクリーン上に均一に被着するように制御して前記光電変換層を形成することを特徴とするイメージ管の製造方法。
【請求項２】
前記アルカリ金属吸収体は、前記真空容器内にあって、前記アルカリ金属を導入する導入口に向かって、前記入力スクリーンから見える領域に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のイメージ管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体からの入力像を電子像にするイメージ管の製造技術に係り、特に高画質像が得られる光電変換層を備えたイメージ管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微弱光、赤外線、紫外線、あるいはＸ線／γ線、中性子線等のような放射線からなる入力像を例えば可視光像等の出力像に映し出すイメージ管においては、その入力像を電子像に変換するための光電陰極として光電変換層が使用される。そして、この電子像から所要の可視光像等が得られる。ここで、光電変換層としては、アンチモン（Ｓｂ）とアルカリ金属からなる光電面物質が多用される。この光電面物質による膜を形成するには、まずはアンチモンの膜を形成し、その後、特定の温度でアルカリ金属蒸気を反応させて生成する。しかしこのアルカリ金属は活性が高く酸素と激しく反応する。このため、アルカリ金属の蒸着により光電変換層を形成する際には、蒸着雰囲気における酸素あるいは水分の分圧は極度に下げなければならない。たとえば１０−４〜１０−６Ｐａ程度の高い真空度が必要になる。
【０００３】
ここで、Ｘ線イメージ管の製造の場合を例にとり図３および図４を参照し説明する。Ｘ線イメージ管は、Ｘ線の強度分布であるＸ線像を可視光像などに出力するものであり、医療用診断装置や工業用非破壊検査装置などに使用される。この場合、Ｘ線像は蛍光体を通って一度蛍光からなる光学像に変換され、その光学像が光電変換層により電子像になる。
【０００４】
図３に示されるように、例えば典型的なＸ線イメージ管では、真空外囲器１０１の径大部１０１ａの一端部にＸ線像が入力する入力窓１０２、その内側に入力部１０３が設けられる。入力部１０３は、例えばＸ線入力側が凸の球面になり、図４に示されるように入力基板１０３ａ表面に入力蛍光層１０３ｂおよび透明導電膜層１０３ｄ、さらに光電変換層１０３ｃがこの順に形成されている。入力蛍光層１０３ｂは例えばアルミニウム（Ａｌ）等からなる入力基板１０３ａ表面に例えばナトリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｎａ）やタリウム賦活ヨウ化セシウム（ＣｓＩ：Ｔｌ）が堆積されたものである。そして、光電変換層１０３ｃは例えばアンチモン（Ｓｂ）と所望の種類のアルカリ金属との合金により構成される。ここで、アルカリ金属はＣｓ、カリウム（Ｋ）、Ｎａ等であり、その合金は例えばＳｂ−Ｃｓ合金あるいはＳｂ−Ｋ−Ｃｓ合金等である。
【０００５】
そして、光電変換層１０３ｃにより電子像となった光電子は、真空外囲器１０１の径大部１０１ａ、径縮小部１０１ｂおよび径小部１０１ｃ内において電子レンズを構成する第１の集束電極１０４、第２の集束電極１０５、第３の集束電極１０６により適宜に集束される。更に、真空外囲器１０１の管底部１０７内において、アノード電極１０８で加速集束され真空外囲器１０１の他端部に設けられた出力部１０９に到達する。そして、出力部１０９に到達した光電子は例えば出力蛍光層による可視光像、あるいは電気信号等の出力像に変換され、真空外囲器１０１と一体に設けられた出力窓を通して外部に出力される。
【０００６】
上記Ｘ線イメージ管の製造における光電変換層１０３ｃの形成では、例えば第２の集束電極１０５の入力部１０３側の外周面に沿って固設されたＳｂ蒸着ユニット（図示せず）から半金属のＳｂが入力基板１０３ａの予め形成されている入力蛍光層１０３ｂ上に真空蒸着される。ここで、真空外囲器１０１内の真空度は１０−５Ｐａ程度の高真空になっている。なお、このＳｂ蒸着ユニットは、所定量のＳｂが真空蒸着された後も真空外囲器１０１内にそのまま残される。
【０００７】
引き続いて、図３に示すように例えば真空外囲器１０１の管底部１０７の所定箇所に設けられたアルカリ金属導入管１１０から高真空の真空外囲器１０１内にアルカリ金属蒸気１１１が導入される。なお、このアルカリ金属蒸気１１１はアルカリ金属導入管１１０に連通するアルカリ金属蒸発源（図示せず）で生成される。そして、上記Ｓｂの真空蒸着により形成された蒸着Ｓｂ層上に例えばＣｓ気体のアルカリ金属蒸気が被着する。その後、被着したアルカリ金属はＳｂとの反応により例えばＳｂ−Ｃｓ合金にされる。このようにして、Ｓｂと所望の種類のアルカリ金属との合金からなる光電変換層１０３ｃが形成される。そして、上記光電変換層１０３ｃを形成後はチップオフ（封止・切断）されてその一部が残される。
【０００８】
上述した蒸着Ｓｂ層上へのアルカリ金属蒸着においては、アルカリ金属蒸気１１１は、アルカリ金属導入管１１０から真空外囲器１０１の管底部１０７にあるアルカリ金属放出室１１２内に導入される。このアルカリ金属放出室１１２は、底部１１２ａ、蓋部１１２ｂ、側壁部１１２ｃ等の各部分で構成され、有底有蓋状の中空環状室になっている。底部１１２ａにアルカリ金属導入管１１０がつながり、蓋部１１２ｂにはアルカリ金属蒸気１１１の気体放出口１１２ｄが設けられている。この気体放出口１１２ｄは鍔状の蓋部１１２ｂと径小部１０１ｃの間隙であって蓋部１１２ｂの周回方向に沿って形成されている。
【０００９】
アルカリ金属蒸気１１１は、アルカリ金属導入管１１０から導入された状態ではその飛翔が指向性をもっている。そこで、アルカリ金属放出室１１２はこの指向性のあるアルカリ金属の気体を蓋部１１２ｂ、底部１１２ａ、側壁部１１２ｃ表面で種々の方向に散乱させる。この散乱の中で、アルカリ金属放出室１１２内のアルカリ金属の飛翔は非指向性になる。そして、非指向性になったアルカリ金属の気体が真空外囲器１０１内を入力部１０３に向かって分子流として拡散し、蒸着Ｓｂ層上に被着する。
【００１０】
なお、上述したようなＸ線イメージ管については例えば特許文献１などに記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−１８６６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したようなアルカリ金属放出室１１２内では、その中のアルカリ金属は拡散して濃度が薄く、ほぼ非指向性を有するものになる。そして、入力部１０３の蒸着Ｓｂ層上に被着するアルカリ金属はほぼ一様となり、大きな輝度むらのない輝度特性をもったＸ線イメージ管が得られる。しかし、アルカリ金属放出室１１２内で散乱されるアルカリ金属の中で、その一部がアルカリ金属放出室１１２内での散乱回数が少なく高濃度のまま、例えば図３の矢印Ｙ１、矢印Ｙ２で示したように、そのまま入力部１０３に直進し入射することがある。ここで、矢印Ｙ１および矢印Ｙ２は、それぞれアルカリ金属放出室１１２の底部１１２ａおよび側壁部１１２ｃで散乱され、入力部方向に放出され、気体放出口１１２ｄを通り真空外囲器１０１内で他の気体とも衝突せずに到達するアルカリ金属の飛翔を示す。これは、高真空度の真空外囲器１０１内では気体の平均自由行程が例えば１ｍ近くと長くなるために生じる。
【００１３】
上述したような矢印Ｙ１あるいは矢印Ｙ２で示したアルカリ金属の飛翔による入射があると、図４に示すように入力部１０３の光電変換層１０３ｃにアルカリ金属濃厚領域１１３が形成される。そして、このアルカリ金属濃厚領域１１３に対応してＸ線イメージ管の出力像等に部分的な、又はリング状の輝度染みが生じ、イメージ管の高画質化が阻害される。アルカリ金属濃厚領域１１３は通常は部分的な、又はリングに形成され、アルカリ金属の濃度が高くなりＳｂとの合金の組成あるいは合金層の厚さが周囲と異なったものになる。そして、光電変換層１０３ｃにおける光電効果の量子効率がそのところで変わってくる。
【００１４】
上記輝度染みのような輝度非一様性の発生はＸ線イメージ管に限らない。その他に、上述した微弱光、赤外線、紫外線、あるいはγ線、中性子線等のような放射線からなる入力像を電子像にして可視光像等の出力像にするイメージ管において同様にみられる。これ等のイメージ管では、内蔵される光電変換層が同様な高真空度のアルカリ金属蒸着により形成されるからである。
【００１５】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、イメージ管に内蔵の光電変換層における光電効果の量子効率の均一性を高めることを目的とする。そして、イメージ管においてその輝度特性が一様になり部分的な、又はリング状に生じる輝度染みのないイメージ管の製造方法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】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明にかかるイメージ管の製造方法は、被写体から得られる光学像の光を光電子に変換する光電変換層が形成された入力スクリーンと、該入力スクリーンに対置して設けられ、前記光電子から出力像が得られる出力スクリーンと、前記入力スクリーンと前記出力スクリーンを所定の真空度に保持する真空容器と、を備えるイメージ管の製造方法において、アルカリ金属の蒸気を外部から前記真空容器に導入し、前記入力スクリーン側に飛散させて前記光電変換層を形成する際に、前記真空容器内に取り付けた酸化クロムを含有するアルカリ金属吸収体により、前記真空容器内で散乱するアルカリ金属の一部を吸収し、前記アルカリ金属が前記入力スクリーン上に均一に被着するように制御して前記光電変換層を形成する、構成になっている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、イメージ管に内蔵の光電変換層における光電効果の量子効率の均一性が向上する。そして、イメージ管においてその輝度特性が一様でリング状、又は部分的なリング状に生じる輝度染みのないイメージ管の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態にかかるイメージ管の製造方法の説明に供するＸ線イメージ管の例を示す概略構成図。
【図２】図１に示したＸ線イメージ管に形成される光電変換層を示した入力部の一部拡大断面図。
【図３】従来技術におけるイメージ管の製造方法の説明に供するためのＸ線イメージ管の例を示す概略構成図。
【図４】従来技術におけるＸ線イメージ管の光電変換層を示した入力部の一部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態にかかるイメージ管の製造方法について、Ｘ線イメージ管の製造の場合を例にとり図１および図２を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の説明に供するＸ線イメージ管の一例を示す概略構成図であり、図２は図１に示したＸ線イメージ管に形成される光電変換層を示した入力部の一部拡大断面図である。
【００２０】
図１に示すように、真空容器である真空外囲器１１では径大部１１ａの一端部にＸ線像が入力する入力窓１２、そして入力部１３が入力スクリーンとして設けられる。この入力スクリーンでは、図２に示す例えばＡｌ金属等からなる入力基板１３ａ上に入力蛍光層１３ｂ、透明導電膜層１３ｄおよび高品位の光電変換層１３ｃが積層して形成される。真空外囲器１１の金属製又はガラス製の径大部１１ａ、径縮小部１１ｂおよび径小部１１ｃ内に電子レンズとして第１の集束電極１４、第２の集束電極１５、第３の集束電極１６が設けられる。真空外囲器１１の例えばガラス製の管底部１７内に電子を加速集束するアノード電極１８が形成され、真空外囲器１１内の他端部に出力部１９が設けられる。出力スクリーンとなる出力部１９では、例えばガラス製の出力窓の表面に順に出力蛍光層、金属薄膜層が形成される。
【００２１】
真空外囲器１１の管底部１７の所定箇所に設けられたアルカリ金属導入管２０を通してアルカリ金属蒸気２１が導入されるアルカリ金属放出室２２は有底有蓋状の中空環状室である。ここで、アルカリ金属放出室２２には、真空外囲器１１の管軸ｍに対してほぼ垂直になる底部２２ａと蓋部２２ｂ、平行になる側壁部２２ｃが配置される。この底部２２ａ、側壁部２２ｃあるいは蓋部２２ｂ等の各部分の所定の箇所において、アルカリ金属を吸収するアルカリ金属吸収層２３がアルカリ金属吸収体として形成される。そして、その底部２２ａにアルカリ金属導入管２０の導入口が設けられ、鍔状の蓋部２２ｂには、径小部１１ｃとの間隙であってアルカリ金属の気体を放出する気体放出口２２ｄが蓋部２２ｂの周回方向に沿って形成される。
【００２２】
上記アルカリ金属吸収層２３は、光電変換層１３ｃの形成において用いられる例えばＣｓ、Ｋのようなアルカリ金属を吸収することができる物質を含む。このような物質としては酸化クロムが極めて好適である。ここで、使用できる酸化クロムはクロムの価数が２価の一酸化クロム、２価の二酸化クロム、３価の酸化クロムが挙げられる。
【００２３】
上述した酸化クロムは粉末状のものが例えば水ガラスに混入され用いられるとよい。そして、この酸化クロムを含有する水ガラスは、アルカリ金属蒸気が濃厚に付着して入力面から直接見える部分に対して塗布する。本例で例えれば、アルカリ金属放出室２２の底部２２ａ、側壁部２２ｃあるいは蓋部２２ｂの所定箇所に塗布され、その加熱処理により固化されてアルカリ金属吸収層２３になる。その他にも酸化クロムを含むアルカリ金属吸収層２３の形成には種々の方法があり、塗布以外にも色々の取り付け方法がある。アルカリ金属吸収層２３が取り付けられるアルカリ金属放出室２２内の所定箇所については、後述する光電変換層１３ｃの形成方法のところでも説明される。
【００２４】
次に、上述したようなＸ線イメージ管の製造において、その入力部１３上に高品位の光電変換層１３ｃを形成する方法について説明する。はじめに、従来技術で説明したのと同様に、例えば第２の集束電極１５の入力部１３側の外周面に沿って固設されたＳｂ蒸発源カップ（図示せず）を通電加熱しＳｂを真空蒸着する。ここで、Ｓｂ蒸発源から蒸発したＳｂの蒸気は適度な指向性をもって飛翔し入力部１３の入力蛍光層１３ｂ上に被着し蒸着Ｓｂ層を形成する。なお、真空外囲器１１内の真空度は１０−５Ｐａ程度になっている。このＳｂの真空蒸着では、蒸発源カップからのＳｂ蒸気の飛翔の指向性を高めその放射範囲を制御する。そして、Ｓｂ蒸着における不所望の領域、例えば図１に示した第１の集束電極１４の内周面あるいは径大部１１ａの内壁面へのＳｂの付着する量を低減させる。
【００２５】
続いて、管球を光電面を製作するのに最適な温度に制御した後、図１で説明したアルカリ金属導入管２０の導入口からアルカリ金属放出室２２にアルカリ金属蒸気２１を導入する。そして、このアルカリ金属放出室２２を介して高真空の真空外囲器１１内にアルカリ金属の気体を放出する。ここで、アルカリ金属蒸気２１はアルカリ金属導入管２０に連通するアルカリ金属蒸発源（図示せず）で生成される。
【００２６】
そして、上記Ｓｂの真空蒸着により形成した蒸着Ｓｂ層上にアルカリ金属を被着する。その後、被着したアルカリ金属はＳｂとの反応によりそれ等の合金にする。このようにして、Ｓｂと所望の種類のアルカリ金属の合金からなる光電変換層１３ｃが形成される。そして、上記光電変換層１３ｃを形成後はチップオフされてその一部が残される。このアルカリ金属の真空蒸着において、真空外囲器１１内の真空度は１０−５Ｐａ程度に維持される。
【００２７】
上述したアルカリ金属蒸着において、アルカリ金属放出室２２内にその飛翔の指向性をもって導入されたアルカリ金属蒸気２１は、はじめに蓋部２２ｂに衝突して散乱され底部２２ａ、側壁部２２ｃ等に当たるようになる。そして、底部２２ａ、側壁部２２ｃで散乱され、これ等の散乱を繰り返した後に、ほとんどのアルカリ金属の飛翔は非指向性のものになる。そして、気体放出口２２ｄから真空外囲器１１内の入力部１３に向かう分子流になって放出される。
【００２８】
更に、アルカリ金属放出室２２の所定箇所にアルカリ金属吸収層２３を取り付けていると、このアルカリ金属吸収層２３に衝突したアルカリ金属はその一部が吸着され捕獲される。例えば、アルカリ金属放出室２２にあって、入力スクリーンである入力部１３からアルカリ金属導入管２０に向かって見える領域にある側壁部２２ｃあるいは底部２２ａにアルカリ金属吸収層２３を取り付ける。このようにすると、従来技術の図３で説明した矢印Ｙ１あるいは矢印Ｙ１に示したように直進して入力部１３に入射するアルカリ金属が上記アルカリ金属吸収層２３によって吸収される。そして、従来技術で説明したイメージ管の輝度染みにつながるアルカリ金属濃厚領域１１３が無く、また輝度むらを生じさせない高品位の光電変換層１３ｃが形成される。
【００２９】
上記アルカリ金属吸収層２３に大量に吸収されたアルカリ金属は僅かなら放出される可能性がある、だが、光電面作成温度とは異なる室温の状態では、新たな光電面物質を作る事はない。このため、徐々に放出されても後からリング状のシミが発生する事はない。
【００３０】
上述した光電変換層１３ｃの形成において、２種類のアルカリ金属を用いる場合には、はじめに第１のアルカリ金属である例えばＣｓ金属蒸気をアルカリ金属導入管２０から真空外囲器１１内に導入する。この導入によりＣｓ金属が蒸着Ｓｂ層に被着する。続いて、第２のアルカリ金属である例えばＫ金属蒸気をアルカリ金属導入管２０から真空外囲器１１内に導入する。そして、同様にしてＫ金属が蒸着Ｓｂ層に被着する。そして、これ等を反応させＳｂ−Ｋ−Ｃｓ合金から成る光電変換層１３ｃを形成する。
【００３１】
なお、上記アルカリ金属吸収層２３のようなアルカリ金属吸収体は、入力部１３から気体放出口２２ｄを介して見えるアルカリ金属放出室２２の底部２２ａあるいは側壁部２２ｃの一部に取り付けてもよい。あるいは、その見える領域を全て覆うように取り付けても構わない。
【００３２】
また、上記アルカリ金属吸収体は、アルカリ金属放出室２２以外に取り付けても構わない。例えば、真空外囲器１１における径大部１１ａ、径縮小部１１ｂ、径小部１１ｃあるいは管底部１７の内壁に取り付けてもよい。
【００３３】
このようにして、入力部１３上に所望の光電変換層１３ｃを形成した後は、アルカリ金属導入管２０はチップオフする。
【００３４】
以上に説明したような光電変換層１３ｃの形成を通してＸ線イメージ管が製造される。なお、その他の製造工程は、従来技術の場合と変わらないのでその説明は省略する。
【００３５】
上記光電変換層１３ｃの形成方法は、Ｘ線イメージ管以外にも種々のイメージ管の製造において適用できる。そのイメージ管としては、上述した微弱光、赤外線、紫外線、あるいはγ線、中性子線等のような放射線からなる入力像を電子像にした後に例えば可視光像等に映し出すものが挙げられる。
【００３６】
本実施形態では、上述したようなイメージ管の製造において、アルカリ金属の蒸気を外部から高真空度の真空容器に導入し入力スクリーン側に飛散させて、上記アルカリ金属を含む光電変換層を形成する。この光電変換層の形成において、上記アルカリ金属の蒸気が導入される領域の真空容器内に取り付けたアルカリ金属吸収体により、上記容器内壁で散乱し入力スクリーンに直進し入射するようなアルカリ金属を吸収させる。そして、アルカリ金属が入力スクリーン上に均一に被着するように制御して光電変換層を形成する。
【００３７】
このようなイメージ管の製造方法により、従来技術で生じていた真空容器内で直進し入力スクリーンに入射するアルカリ金属の飛翔は、アルカリ金属吸収体を所定箇所に取り付けるという極めて簡便な手法により防止することができる。そして、入力スクリーンである入力部１３上の蒸着Ｓｂ層に積層して均一なアルカリ金属層が形成でき、光電効果の量子効率が均一になる高品位の光電変換層が得られる。
【００３８】
このようにして、イメージ管においてその輝度特性が一様で輝度むらと共に局所的に生じる輝度染みがなく、被写体からの入力像から高画質の出力像の得られるイメージ管が安定して低コストに製造できるようになる。また、本発明により、一般的にアルカリ金属発生源として使用されている六価クロム含有物を管球内部に設置しなくても入力面にシミが発生しにくいＸ線イメージ管、及び内部に光電面を有するイメージ管を製造する事が出来る。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００４０】
例えば、真空外囲器１１において、その径大部１１ａと径小部１１ｃが同一径になっていてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１１…真空外囲器（真空容器），１１ａ…径大部，１１ｂ…径縮小部，１１ｃ…径小部，１２…入力窓，１３…入力部（入力スクリーン），１３ａ…入力基板，１３ｂ…入力蛍光層，１３ｃ…光電変換層，１３ｄ…透明導電膜層，１４…第１の集束電極，１５…第２の集束電極，１６…第３の集束電極，１７…管底部，１８…アノード電極，１９…出力部（出力スクリーン），２０…アルカリ金属導入管，２１…アルカリ金属蒸気，２２…アルカリ金属放出室，２２ａ…底部，２２ｂ…蓋部，２２ｃ…側壁部，２２ｄ…気体放出口，２３…アルカリ金属吸収層（アルカリ金属吸収体）、ｍ…管軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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