(57)【要約】【課題】絶縁部の耐圧性を向上させることができるイメージ管を提供することである。【解決手段】実施形態に係るイメージ管は、筒状を呈する外囲器と、前記外囲器の一方の端部側に設けられ、入射した放射線を蛍光に変換し、前記蛍光を電子線に変換する入力部と、前記外囲器の他方の端部側に設けられ、前記電子線を蛍光に変換する出力部と、絶縁性を有し、前記外囲器の他方の端部と、前記出力部と、の間に設けられた絶縁部と、を備えている。前記絶縁部は、筒状を呈し、一方の端部が前記外囲器の他方の端部に固定された接続部と、環状を呈し、外周端が前記接続部の他方の端部に固定され、内周端側が前記出力部に固定された連結部と、を有している。前記接続部は、前記連結部側になるに従いイメージ管の中心線に近づく方向に傾斜している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状を呈する外囲器と、
前記外囲器の一方の端部側に設けられ、入射した放射線を蛍光に変換し、前記蛍光を電子線に変換する入力部と、
前記外囲器の他方の端部側に設けられ、前記電子線を蛍光に変換する出力部と、
絶縁性を有し、前記外囲器の他方の端部と、前記出力部と、の間に設けられた絶縁部と、
を備え、
前記絶縁部は、筒状を呈し、一方の端部が前記外囲器の他方の端部に固定された接続部と、環状を呈し、外周端が前記接続部の他方の端部に固定され、内周端側が前記出力部に固定された連結部と、を有し、
前記接続部は、前記連結部側になるに従いイメージ管の中心線に近づく方向に傾斜しているイメージ管。
【請求項２】
前記接続部の外面と、前記イメージ管の中心線のなす角は、２°以上２０°以下である請求項１記載のイメージ管。
【請求項３】
前記接続部と、前記連結部との間には、湾曲部が設けられている請求項１または２に記載のイメージ管。
【請求項４】
前記絶縁部は、ガラスを含む請求項１〜３のいずれか１つに記載のイメージ管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、イメージ管に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線、γ線、中性子線などの放射線による画像情報を光学像に変換するイメージ管がある。  
イメージ管は、いわゆるイメージインテンシファイア（Image Intensifier）として、医療用診断装置や工業用非破壊検査装置などに広く用いられている。  
この様なイメージ管には、外囲器、入力部、集束電極、陽極、絶縁部および出力部などが設けられている。  
絶縁部は、外囲器と出力部との間に設けられ、外囲器と出力部との間を絶縁している。一般的には、絶縁部は、ガラスを用いて形成される。
【０００３】
ここで、イメージ管の内部は、高真空とされる。そのため、絶縁部には大気圧による曲げ応力が発生する。この場合、絶縁部の外面には引張応力が生じ、絶縁部の内面には圧縮応力が生じる。また、絶縁部の湾曲部の外面には、最も大きな引張応力が生じる。
【０００４】
また、ガラスは脆性材料であるため引張応力に対する耐性が低い。  
そのため、イメージ管の製造過程において絶縁部の湾曲部に僅かな傷が発生すると、傷を起点としたクラックが生じるおそれがある。クラックが生じると、真空気密の劣化と絶縁部の耐圧性が低下するおそれがある。
【０００５】
この場合、イメージ管の製造過程において他の物が絶縁部の湾曲部に接触しない様にしたり、絶縁部の湾曲部に保護テープ等を巻き付けたりすることもできる。しかしながら、この様にすると手間がかかり製造コストの上昇を招くことになる。また、この様にすると手作業が多くなるので、作業のばらつきが発生して、歩留まりがばらつくおそれもある。  そこで、絶縁部の耐圧性を向上させることができるイメージ管の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２８０３３９号公報
【特許文献２】特開２００６−８００２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、絶縁部の耐圧性を向上させることができるイメージ管を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係るイメージ管は、筒状を呈する外囲器と、前記外囲器の一方の端部側に設けられ、入射した放射線を蛍光に変換し、前記蛍光を電子線に変換する入力部と、前記外囲器の他方の端部側に設けられ、前記電子線を蛍光に変換する出力部と、絶縁性を有し、前記外囲器の他方の端部と、前記出力部と、の間に設けられた絶縁部と、を備えている。前記絶縁部は、筒状を呈し、一方の端部が前記外囲器の他方の端部に固定された接続部と、環状を呈し、外周端が前記接続部の他方の端部に固定され、内周端側が前記出力部に固定された連結部と、を有している。前記接続部は、前記連結部側になるに従いイメージ管の中心線に近づく方向に傾斜している。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態に係るイメージ管１を例示するための模式断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る絶縁部２０７を備えたイメージ管２０１の製造過程を例示するための模式断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る絶縁部７を備えたイメージ管１の製造過程を例示するための模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
また、以下においては、一例として、放射線の中の代表的なものとしてＸ線に係る場合を例にとり説明をする。  
したがって、以下の実施形態の「Ｘ線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。
【００１１】
図１は、本実施の形態に係るイメージ管１を例示するための模式断面図である。  
なお、図１中のＬはＸ線を、Ｍは電子線を、Ｎは可視光像を、Ｔは被写体をそれぞれ表している。  
図１に示すように、イメージ管１には、外囲器２、入射窓２１、入力部３、電極４、陽極５、出力部６、および絶縁部７が設けられている。
【００１２】
外囲器２は、筒状を呈し、内部の雰囲気を大気圧よりも減圧された状態に維持する。この場合、外囲器２の内部は、高真空（例えば、１０−４Ｐａ程度以下）とされる。  
外囲器２の一方の端部側は、入射窓２１により塞がれている。  
外囲器２の他方の端部側は、出力部６および絶縁部７により塞がれている。  
外囲器２の材料は、例えば、金属とすることができる。
【００１３】
入力部３は、外囲器２の一方の端部側に設けられ、入射したＸ線Ｌを蛍光に変換し、変換した蛍光をさらに電子線Ｍに変換する。
入力部３は、外囲器２の内部であって、入射窓２１の内側に設けられている。  
入力部３は、入射窓２１側に設けられた入射基板と、入射基板の、入射窓２１側とは反対側に設けられた入射側蛍光膜と、入射側蛍光膜の、入射基板側とは反対側に設けられた光電変換膜とを有する。  
入射基板の入射窓２１側の面は、入射面となっている。入射基板には、放射線であるＸ線Ｌが入射する。また、入射基板は、陰極として機能する。入射基板は、例えば、アルミニウムなどから形成されている。入射基板の厚み寸法は、例えば、１ｍｍ程度とすることができる。
【００１４】
入射側蛍光膜は、入射基板を介して入射したＸ線Ｌを蛍光（可視光）に変換する。  
入射側蛍光膜は、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）を含む。  
光電変換膜は、外囲器２の内部に面している。  
光電変換膜には、入射側蛍光膜により変換された蛍光が入射する。  
光電変換膜は、入射した蛍光を電子線Ｍに変換する。
【００１５】
電極４は、外囲器２の内部であって、入力部３と陽極５の間に複数設けられている。  
電極４は、電極４０、集束電極４１、および集束電極４２を有する。  
電極４０、集束電極４１、および集束電極４２は、例えば、金属から形成することができる。  
集束電極４１と集束電極４２は、入力部３から放射された電子線Ｍを集束させる。  
集束電極４１は、入力部３から放射された電子線Ｍの焦点位置を制御する。集束電極４１は、フォーカス用の集束電極である。  
集束電極４２は、複数の集束電極のうち最も出力部６側に位置する。  
集束電極４２は、入力部３から放射された電子線Ｍの出力部６における照射領域を制御する。集束電極４２は、視野可変用の集束電極である。
【００１６】
図１に例示をしたイメージ管１の場合には、１つの電極４０と、１つの集束電極４１と、１つの集束電極４２とが設けられているが、電極４０、集束電極４１および集束電極４２の数は適宜変更することができる。
【００１７】
集束電極４２は、固定部４２ａおよび電極部４２ｂを有する。  
固定部４２ａは、電極部４２ｂの外囲器２側の面に固定されている。
固定部４２ａの一方の端部側は、電極部４２ｂの外囲器２側の面に溶接されている。固定部４２ａの他方の端部側は、絶縁部７の接続部７ｃに融着されている。  
固定部４２ａおよび電極部４２ｂは、例えば、金属から形成することができる。
【００１８】
また、図示は省略したが、電極４０および集束電極４１は、絶縁部材を介して外囲器２の内壁に固定されている。
【００１９】
陽極５は、外囲器２の内部であって、集束電極４２と、出力部６の間に設けられている。
陽極５は、集束電極４１、４２により集束させた電子線Ｍを加速させる。
【００２０】
出力部６は、外囲器２の他方の端部側に設けられている。
出力部６は、絶縁部７の、外囲器２が設けられる側とは反対側の端部を塞ぐように設けられている。  
出力部６は、陽極５により加速させた電子線Ｍを蛍光（可視光）に変換し、可視光像Ｎとして出射する。
【００２１】
出力部６は、フェースプレート６ａ、固定板６ｂ、出射側蛍光膜６ｃ、およびメタルバック膜６ｄを有する。  
フェースプレート６ａは、板状を呈し、ガラスなどの光透過性を有する材料から形成されている。  
固定板６ｂは、環状を呈し、内周側がフェースプレート６ａに固定されている。例えば、固定板６ｂの内周側は、フェースプレート６ａに融着されている。  
固定板６ｂの外周側は、絶縁部７に固定されている。例えば、固定板６ｂの外周側は、絶縁部７に融着されている。
また、固定板６ｂには、陽極５を電気的に接続することができる。
【００２２】
出射側蛍光膜６ｃは、フェースプレート６ａの入射窓２１側の面に設けられている。  
出射側蛍光膜６ｃは、メタルバック膜６ｄを介して入射した電子線Ｍを蛍光（可視光）に変換し、可視光像Ｎとして出射する。  
出射側蛍光膜６ｃは、例えば、アルミニウム、銅を賦活物質とするＺｎＳ：Ａｌ、Ｃｕからなる緑色蛍光体などを含むものとすることができる。
【００２３】
メタルバック膜６ｄは、出射側蛍光膜６ｃを覆っている。  
メタルバック膜６ｄは、出射側蛍光膜６ｃに残る余剰な電子を固定板６ｂを介して放出する。すなわち、メタルバック膜６ｄは、出射側蛍光膜６ｃにおける帯電を防止する。  
メタルバック膜６ｄは、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などから形成することができる。メタルバック膜６ｄの厚みは、例えば、２００ｎｍ〜３５０ｎｍ程度とすることができる。
【００２４】
絶縁部７は、絶縁性を有している。絶縁部７は、外囲器２の端部と出力部６との間に設けられている。  
絶縁部７の一方の端部は、外囲器２の、入射窓２１側とは反対側の端部に固定されている。  
絶縁部７の他方の端部は、固定板６ｂの外周側の端部に固定されている。  
絶縁部７の外囲器２側の断面積は、絶縁部７の出力部６側の断面積よりも大きくなっている。絶縁部７は、段付きの筒状体となっている。  
なお、絶縁部７に関する詳細は後述する。
【００２５】
図１に示すように、イメージ管１の外部には、電源８を設けることもできる。  
電源８は、例えば、イメージ管１と離隔した位置に設けられ、配線などを介して、電極４、陽極５、メタルバック膜６ｄ、および、陰極である入力部３の入射基板と電気的に接続することができる。  
電源８は、電極４、陽極５、およびメタルバック膜６ｄに所定の電圧を印加する。  
なお、電極４に印加される電圧は、集束電圧となる。  
この場合、集束電極４１と集束電極４２には数百Ｖ〜数千Ｖ程度の電圧が印加される。
【００２６】
また、陽極５に印加される電圧は、陽極電圧となる。  
この場合、陽極５には、２５ｋＶ〜３０ｋＶ程度の電圧が印加される。  
メタルバック膜６ｄには、２５ｋＶ〜３０ｋＶ程度の電圧が印加される。  
入力部３の入射基板は、アースであるグランドに接続される。
【００２７】
また、図１中のＸ線発生装置１００は、Ｘ線Ｌを発生させ、発生させたＸ線Ｌをイメージ管１の入射窓２１に向けて放射する。  
Ｘ線発生装置１００は、例えば、Ｘ線Ｌを発生させる回転陽極Ｘ線管と、回転陽極Ｘ線管に高電圧を印加する電源を備えたものとすることができる。  
回転陽極Ｘ線管は、印加された高電圧により加速させた電子をターゲットに衝突させることでＸ線Ｌを発生させる。
【００２８】
次に、絶縁部７についてさらに説明する。  
絶縁部７は、外囲器２と出力部６との間を絶縁する。すなわち、絶縁部７は、集束電極４２と、陽極５およびメタルバック膜６ｄと、の間を絶縁している。  
そのため、絶縁部７は、絶縁性を有する。絶縁部７は、絶縁性材料から形成されている。絶縁性材料は高真空中においてガスを放出しない材料とすることが好ましい。また、陽極５やメタルバック膜６ｄには２５ｋＶ〜３０ｋＶ程度の電圧が印加されるので、絶縁性材料は高い耐電圧特性を有するものとすることが好ましい。また、イメージ管１の内部は、高真空とされるので、絶縁性材料は高い耐圧力特性や、高い真空機密特性を有するものとすることが好ましい。  
絶縁性材料は、例えば、ガラスとすることができる。
【００２９】
図１に示すように、絶縁部７は、接続部７ａ、連結部７ｂ、および接続部７ｃを有する。
また、接続部７ａと連結部７ｂとの間には、湾曲部７ａｂが設けられている。
接続部７ａおよび接続部７ｃは、筒状を呈している。  
接続部７ａの一方の端部は、外囲器２の、入射窓２１側とは反対側の端部に固定されている。  
接続部７ｃの一方の端部は、出力部６に固定されている。  
連結部７ｂは、環状を呈している。連結部７ｂは、接続部７ａと接続部７ｃを連結している。接続部７ａと連結部７ｂとからなる部分の外観は、円錐台状を呈している。  
連結部７ｂの外周端は、接続部７ａの他方の端部に固定されている。連結部７ｂの内周端は、接続部７ｃを介して出力部６に固定されている。
また、接続部７ａは、連結部７ｂ側になるに従いイメージ管１の中心線１ａに近づく方向に傾斜している。  
連結部７ｂの外面と接続部７ｃの外面のなす角には特に限定はない。連結部７ｂの外面と接続部７ｃの外面のなす角は、例えば、直角とすることができる。なお、接続部７ｃは必ずしも必要ではなく、省くこともできる。
【００３０】
接続部７ａ、連結部７ｂ、および接続部７ｃは、一体に形成されている。ガラスからなる絶縁部７は、例えば、ブローイング成形法やプレス成形法を用いて形成することができる。この場合、プレス成形法を用いて絶縁部７を成形すれば、均一な肉厚を得ることが容易となり、また製造コストの低減を図ることもできる。
【００３１】
ここで、前述したように、イメージ管１の内部は、高真空とされる。そのため、真空気密容器の一部となる絶縁部７には大気圧による応力が発生する。接続部７ａおよび接続部７ｃは筒状を呈しているため剛性が高く変形し難い。これに対して、連結部７ｂは板状を呈しているため剛性が低く、イメージ管１の内部に突出する方向に撓み易くなる。この場合、接続部７ａと連結部７ｂとの間に設けられた湾曲部７ａｂに発生する曲げ応力が最も大きくなる。
【００３２】
湾曲部７ａｂに曲げ応力が発生すると、湾曲部７ａｂの外面側には引張応力が生じ、湾曲部７ａｂの内面側には圧縮応力が生じる。そのため、湾曲部７ａｂの外面には最も大きな引張応力が加わることになる。  
また、イメージ管１の製造過程において湾曲部７ａｂの外面に僅かな傷が発生する場合がある。
【００３３】
図２（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る絶縁部２０７を備えたイメージ管２０１の製造過程を例示するための模式断面図である。  
なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ部の模式拡大図である。  
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、絶縁部２０７は、接続部２０７ａ、連結部２０７ｂ、および接続部２０７ｃを有する。  
連結部２０７ｂとイメージ管２０１の中心線２０１ａは垂直、また、接続部２０７ａとイメージ管２０１の中心線２０１ａは平行となっている。
【００３４】
ここで、イメージ管２０１の製造過程において、イメージ管２０１を台などの上に置く場合がある。この場合、載置後のイメージ管２０１の姿勢を安定させるために、イメージ管２０１は横にして置かれることになる。  
連結部２０７ｂとイメージ管２０１の中心線２０１ａは垂直、また、接続部２０７ａとイメージ管２０１の中心線２０１ａは平行となっている。そのため、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、外囲器２の入射窓２１側の角部と、絶縁部２０７の湾曲部２０７ａｂの外面とが台などと接触することになる。また、湾曲部２０７ａｂの外面と台などとは、点接触に近い形で接触する。そのため、湾曲部２０７ａｂの外面に僅かな傷が発生し易くなる。
【００３５】
ガラスは、絶縁部２０７の材料としては好ましいが、脆性材料であるため引張応力に対する耐性が低い。そのため、湾曲部２０７ａｂの外面に僅かな傷が発生すると、傷を起点としたクラックが生じるおそれがある。クラックが生じると、絶縁部２０７の耐圧性が低下するおそれがある。また、イメージ管２０１の内部に大気中のガスが侵入するおそれもある。
【００３６】
この場合、湾曲部２０７ａｂが台などと接触しない様にするために、治具を用いることもできる。ところが、一般的には、機械によりイメージ管２０１を治具に置くわけではないので、作業者のミスなどにより湾曲部２０７ａｂと治具が接触して傷が発生する場合がある。
【００３７】
また、イメージ管２０１の製造過程において、湾曲部２０７ａｂに保護テープ等を巻き付けたりすることもできる。しかしながら、この様にすると手間がかかり製造コストの上昇を招くことになる。また、この様にすると手作業が多くなるので、作業のばらつきが発生して、歩留まりがばらつくおそれもある。
【００３８】
図３（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る絶縁部７を備えたイメージ管１の製造過程を例示するための模式断面図である。  
なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＢ部の模式拡大図である。  
前述したように、本実施の形態に係る絶縁部７においては、接続部７ａは、連結部７ｂ側になるに従いイメージ管１の中心線１ａに近づく方向に傾斜している。  
そのため、イメージ管１の製造過程において、イメージ管１を台などの上に置く場合には、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、外囲器２の入射窓２１側の角部と、絶縁部７の接続部７ａの外面とが台などと接触することになる。そのため、湾曲部７ａｂの外面と台などとが接触するのを抑制することができる。その結果、湾曲部７ａｂの外面に僅かな傷が発生するのを抑制することができるので、クラックの発生、ひいては絶縁部７の耐圧性の低下やイメージ管１の内部への大気中のガスの侵入を抑制することができる。
【００３９】
本発明者の得た知見によれば、接続部７ｂの外面とイメージ管１の中心線１ａのなす角を２°以上２０°以下とすれば、湾曲部７ａｂの外面に僅かな傷が発生するのを効果的に抑制することができる。
【００４０】
なお、接続部７ａの外面と台などとは面接触に近い形で接触するので、傷の発生を抑制することができる。また、接続部７ａの外面に発生する引張応力は、湾曲部７ａｂの外面に発生する引張応力よりも小さいので、仮に、接続部７ａの外面に僅かな傷が発生したとしてもクラックが発生するおそれは少ない。
【００４１】
また、接続部７ａが連結部７ｂ側になるに従いイメージ管１の中心線１ａに近づく方向に傾斜していれば、湾曲部７ａｂの曲率半径を大きくすることが容易となる。  
湾曲部７ａｂの曲率半径を大きくすることができれば、湾曲部７ａｂの外面に発生する引張応力を緩和させることができる。  
湾曲部７ａｂの外面に発生する引張応力を緩和させることができれば、クラックの発生をさらに抑制することが可能となる。また、絶縁部７の耐圧性のさらなる向上やイメージ管１の内部への大気中のガスの侵入のさらなる抑制をも図ることが可能となる。
【００４２】
本発明者の行ったシミュレーションによれば、例えば、接続部７ｂの外面とイメージ管１の中心線１ａのなす角を１０°程度とすれば、当該角が０°の場合と比べて湾曲部７ａｂの外面に発生する引張応力を３０％程度削減することができた。
【００４３】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１  イメージ管、１ａ  中心線、２  外囲器、３  入力部、４  電極、５  陽極、６  出力部、７  絶縁部、７ａ  接続部、７ｂ  連結部、７ｃ  接続部、７ａｂ  湾曲部
【図１】
2017220352.tif 000003
【図２】
2017220352.tif 000004
【図３】
2017220352.tif 000005