(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に放射線励起蛍光物質による膜面が形成された被加工体の前記膜面を、ローラを使用して平坦に形成する放射線励起蛍光面の加工方法であって、
前記膜面は、前記ローラを保持すると共に支点を中心に回動可能に配設されたアームの先端が描く円弧形状に対応した凹面形状を呈しており、
前記ローラはその内部にヒータが装着され、
前記被加工体を加熱状態とし、前記ヒータによる熱風を前記ローラに吹きかけながら前記ローラで加圧する工程を具備することを特徴とする放射線励起蛍光面の加工方法。
【請求項２】
前記被加工体の裏面が、真空吸着により固定されることを特徴とする請求項１記載の放射線励起蛍光面の加工方法。
【請求項３】
前記被加工体の裏面は固定体で固定され、前記固定体は、表面に前記被加工体の裏面と等しい球状面が形成されて、前記固定体が前記球状面を貫く軸線まわりに回転している際に、この球状面に対向した位置に設けられた前記ローラが前記被加工体の表面の曲面に沿って移動して前記被加工体を加圧することを特徴とする請求項１記載の放射線励起蛍光面の加工方法。
【請求項４】
前記ローラは、樽状ローラであることを特徴とする請求項１記載の放射線励起蛍光面の加工方法。
【請求項５】
前記ローラは、空気ばねにより被加工体に付勢されていることを特徴とする請求項１記載の放射線励起蛍光面の加工方法。
【請求項６】
前記空気ばねは、ベローズを用いることを特徴とする請求項５記載の放射線励起蛍光面の加工方法。
【請求項７】
前記ローラは、非接触センサにより被加工体の加工面との距離を測定した結果にもとづき前記被加工体に接触することを特徴とする請求項１記載の放射線励起蛍光面の加工方法。
【請求項８】
前記ローラは、振動付与手段により振動が印加された状態で前記被加工体を加工することを特徴とする請求項１記載の放射線励起蛍光面の加工方法。
【請求項９】
表面に放射線励起蛍光物質による膜面が形成された被加工体の前記膜面を、ローラを使用して平坦に形成する放射線励起蛍光面の加工装置であって、
前記被加工体の裏面を固定すると共に回転する固定体と、
前記ローラを保持すると共に支点を中心に回動可能に配設されたアームと、
前記ローラの内部に装着されるヒータと、
このヒータの熱風を前記ローラに吹き付けるためのノズルと、
前記ローラを前記被加工体の前記膜面に接触させて移動させる膜面追従手段とを有し、
前記ローラは、前記固定体に対向した位置に配置され前記膜面を加圧して平坦化することを特徴とする放射線励起蛍光面の加工装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８記載の放射線励起蛍光面の加工方法によって加工された放射線励起蛍光面を有することを特徴とするイメージインテンシファイア。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イメージインテンシファイアの技術に関し、特に、イメージインテンシファイアの放射線励起蛍光面であるシンチレータ面の平坦化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にイメージインテンシファイアは、真空外囲器内の入力側に入力面が形成された入力ユニットが設けられ、出力側に陽極及び出力面が設けられている。更に、真空外囲器内の側壁に沿い入力側から出力側にかけて、集束電極が配設されている。ところで、入力ユニットは図９及び図１０に示すように構成されている。なお、図９は図１０で示した入力ユニットの周辺部を拡大模式化したものである。
【０００３】
即ち、入力ユニット７１は、表面が平滑な入力基板７２と、この入力基板７２上に低真空度の下に蒸着法で形成され、Ｎａで活性化されたＣｓＩ（沃化セシウム）を母体とする第１蛍光層７３と、この第１蛍光層７３上に高真空度の下に蒸着法で形成された第２蛍光層７４と、これら第１蛍光層７３、第２蛍光層７４及び入力基板７２のそれぞれ各周縁部を覆うように形成された環状金属薄膜７５と、第２蛍光層７４上に直接又は他の薄層を介して間接的に形成された光電面（図示せず）とから形成されている。そして、第１蛍光層７３と第２蛍光層７４とにより、いわゆる入力蛍光層７６が構成されている。
【０００４】
環状金属簿膜７５は、第２蛍光層７４上の光電面と、入力ユニット７１に形成されている金属薄板電極（不図示）との間を電気的に接続するための機能を有している。又、環状金属薄膜７５の内径は、ほぼ入力面の有効径の値に設定される。環状金属薄膜７５の他の機能として、入力蛍光層７６の有効径外の部分からの蛍光による電子放出を遮断する機能も有している。
【０００５】
第１蛍光層７３は５μｍ〜５０μｍの平均直径を有し、かつ、入力基板７２に対しほぼ垂直に成長したＣｓＩの柱状結晶の集合体であり、代表的な膜厚は約４００μｍである。このように、隣接し合ったＣｓＩの柱状結晶は、互いに微細な隙間によって分離しているため、高い解像特性を有する半面その表面に直接光電面が形成された場合には、光電面も同様に分離した微小島状に区画されてしまい、光電面の面に平行な方向の電気的な導通が得られない。その結果、光電面から放出される光電子の数の増加に伴い、光電面の電位を一定に保つことが出来なくなり、イメージインテンシファイアの電子光学的な均一性が著しく損なわれ、出力像の歪みや解像特性の劣化が引起こされる。
【０００６】
そのため、第１蛍光層７３の表面には、１０μｍ〜３０μｍの膜厚の第２蛍光層７４が形成されている。この第２蛍光層７４は、比較的連続した表面を有しているため、この表面に形成される光電面の面に平行な方向の電気的導通を確保することが出来る。
【０００７】
なお、入力ユニットの光電面を平坦化する技術として、ステンレスボールを用いたタンブラー方式で平坦化する技術が特開平５７−１３６７４４号公報に開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、イメージインテンシファイアの入力ユニットは、半球状に入力基板となる金属板を凹面に成形し、その凹面にＣｓＩなどの放射線励起蛍光物質を真空蒸着することで光電面であるシンチレータ面を製造していた。また、シンチレータのチャンネルセパレーションを向上させるため、ＣｓＩを柱状結晶に成長させ、その壁面をセパレータに用いている。
【０００９】
そのため、シンチレータ面には柱状結晶の先端部分の凹凸が残っており、それがＸ線画像の解像度低下の原因となっていた。なお、ＣｓＩはモース硬度が０．２程度で脆い材質であるため、除去加工で平坦化することは困難であるので、塑性変形により平坦化加工を行っている。それらは、例えば上述のようなステンレスボールを用いたタンブラー方式で平坦化する方法であるが、この方法では、加工面の全面に亘って均質に平坦化することは困難である。
【００１０】
本発明はそれらの事情に基づいて成されたもので、イメージインテンシファイアの光電面であるシンチレータ面に平坦化処理を施して平坦化することにより、Ｘ線画像の解像度の向上をを図り、高速で安定して画像処理を行えるようにすることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明による手段によれば、表面に放射線励起蛍光物質による膜面が形成された被加工体の前記膜面を、ローラを使用して平坦に形成する放射線励起蛍光面の加工方法であって、
前記膜面は、前記ローラを保持すると共に支点を中心に回動可能に配設されたアームの先端が描く円弧形状に対応した凹面形状を呈しており、
前記ローラはその内部にヒータが装着され、
前記被加工体を加熱状態とし、前記ヒータによる熱風を前記ローラに吹きかけながら前記ローラで加圧する工程を具備することを特徴とする放射線励起蛍光面の加工方法である。
【００１２】
また請求項２の発明による手段によれば、前記被加工体の裏面が、真空吸着により固定されることを特徴とする放射線励起蛍光面の加工方法である。
【００１３】
また請求項３の発明による手段によれば、前記被加工体の裏面は固定体で固定され、前記固定体は、表面に前記被加工体の裏面と等しい球状面が形成されて、前記固定体が前記球状面を貫く軸線まわりに回転している際に、この球状面に対向した位置に設けられた前記ローラが前記被加工体の表面の曲面に沿って移動して前記被加工体を加圧することを特徴とする放射線励起蛍光面の加工方法である。
【００１４】
また請求項４の発明による手段によれば、前記ローラは、樽状ローラであることを特徴とする放射線励起蛍光面の加工方法である。
【００１５】
また請求項５の発明による手段によれば、前記ローラは、空気ばねにより被加工体に付勢されていることを特徴とする放射線励起蛍光面の加工方法である。
【００１６】
また請求項６の発明による手段によれば、前記空気ばねは、ベローズを用いることを特徴とする放射線励起蛍光面の加工方法である。
【００１７】
また請求項７の発明による手段によれば、前記ローラは、非接触センサにより被加工体の加工面との距離を測定した結果にもとづき前記被加工体に接触することを特徴とする放射線励起蛍光面の加工方法である。
【００１８】
また請求項８の発明による手段によれば、前記ローラは、振動付与手段により振動が印加された状態で前記被加工体を加工することを特徴とする放射線励起蛍光面の加工方法である。
【００１９】
また請求項９の発明による手段によれば、表面に放射線励起蛍光物質による膜面が形成された被加工体の前記膜面を、ローラを使用して平坦に形成する放射線励起蛍光面の加工装置であって、前記被加工体の裏面を固定すると共に回転する固定体と、前記ローラを保持すると共に支点を中心に回動可能に配設されたアームと、前記ローラの内部に装着されるヒータと、このヒータの熱風を前記ローラに吹き付けるためのノズルと、前記ローラを前記被加工体の前記膜面に接触させて移動させる膜面追従手段とを有し、前記ローラは、前記固定体に対向した位置に配置され前記膜面を加圧して平坦化することを特徴とする放射線励起蛍光面の加工装置である。
【００２０】
また請求項１０の発明による手段によれば、上記の放射線励起蛍光面の加工方法によって加工された放射線励起蛍光面を有することを特徴とするイメージインテンシファイアである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は、イメージインテンシファイアの概要を示す断面図で、イメージインテンシファイアは、真空外囲器１の内部の入力側にＸ線の入力面２が形成された入力ユニット３が設けられ、出力側に陽極４及び出力面５が設けられている。更に、真空外囲器１内の側壁に沿い入力側から出力側にかけて、集束電極６が配設されている。したがって、Ｘ線を受光し励起した入力ユニット３のシンチレータ（放射線励起蛍光）物質の光電面７から出射した光電子を、集束電極６で収束させて出力面に入射させている。
【００２３】
入力ユニット３は、図２及び図３に示すように構成されている。なお、図３は図２の入力ユニット３の内部構造を拡大した模式図である。
【００２４】
図２に示すように表面が平滑な入力基板８の上に、シンチレータ物質の層が形成されている。それらは、低真空度の下に蒸着法で形成されＮａで活性化されたＣｓＩを母体とする第１蛍光層９と、この第１蛍光層９上に高真空度の下に蒸着法で形成された第２蛍光層１０等である。
【００２５】
第１蛍光層９は５μｍ〜５０μｍの平均直径を有し、かつ、入力基板８に対しほぼ垂直に成長したＣｓＩの柱状結晶の集合体であり、代表的な膜厚は約４００μｍである。このように、隣接したＣｓＩの柱状結晶は、互いに微細な隙間によって分離しているため、高い解像特性を有する半面その表面に直接光電面７ａが形成された場合には、光電面７ａも同様に分離した微小島状に区画されてしまい、光電面７ａの面に平行な方向の電気的な導通が得られない。
【００２６】
その結果、光電面７ａから放出される光電子の数の増加に伴い、光電面７ａの電位を一定に保つことが出来なくなり、イメージインテンシファイアの電子光学的な均一性が著しく損なわれ、出力像の歪みや解像特性の劣化が引起こされる。
【００２７】
そのため、第１蛍光層９の表面には、１０μｍ〜３０μｍの膜厚の第２蛍光層１０が形成される。この第２蛍光層１０は、比較的連続した表面を有しているため、この表面に形成される光電面７の面に平行な方向の電気的導通を確保することが出来るようにしている。
【００２８】
また、ＣｓＩなどのシンチレータ物質は、最大発光波長、減衰時間、反射係数、密度、光出力比や蛍光効率の温度依存性等が異なるのでそれぞれの装置の特性に応じて選定される。また、それぞれ選定された材料でも、事前に、異物の混入、寸法精度、表面粗さや加工変質層の有無等がチェックされる。
【００２９】
次に、入力ユニット３のシンチレータ面（光電面７）の平坦化について説明する。
【００３０】
先ず、予め、図示しない蒸着装置の上蒸着槽内で、図２で示した入力基板８を自転させながら低真空度の下でＣｓＩ蛍光体を蒸発させ、入力基板８上に第１蛍光層９を約４００μｍの膜厚で成膜する。その後、蒸着槽を大気圧に戻さず、高真空度の下でＣｓＩ蛍光体を蒸発させ、第１蛍光層９上に５〜２０μｍの膜厚で、第２蛍光層１０を成膜させて入力ユニット３を形成させ、この入力ユニット３を平坦化装置に装着する。
【００３１】
平坦化装置は図４に側面を模式図で示すように、入力ユニット３を固定して回転する固定体３１と、この固定体３１に対向して設けられた加工部３２とで構成されている。
【００３２】
固定体３１には入力ユニット３を吸着固定する球面状の固定面３０が形成され、この固定面３０には全面に亘り球面にそって吸着孔３１ａ、３１ｂ、３１ｃ…３１ｎが設けられている。この吸着孔３１ａ、３１ｂ、３１ｃ…３１ｎは図示しない真空ポンプ等の真空源に配管により接続されている。また、固定面３０の反対側には固定体３１を回転させる回転駆動機構３３が設けられている。
【００３３】
一方、加工部３２としては、固定体３１の固定面３０の対向位置に、シンチレータ追従機構３４に保持された平坦化ローラ４１が配置されている。シンチレータ追従機構３４は軸線方向にスライド自在なアーム３５が支点３６を中心に回動自在な構成で、支点３６はモータ３７の回転軸（不図示）に枢着されている。アーム３５のスライド構造はパイプ状の中空軸３８の内径にスライド軸３９が摺動自在に嵌合している。このスライド軸３９は中空軸３８内に設けられた図示しないソレノイドにより吸引される構造で、ソレノイドに吸引された場合は支点３６の方向に移動する。また、このソレノイドに抗してばね（不図示）が設けられているので、ソレノイドが作動しない状態（ソレノイドに吸引されない状態）では、このスライド軸３９はばねにより、常時、固定体３１側へ付勢されている。
【００３４】
スライド軸３９の先端部にはローラ保持部４０が設けられ、このローラ保持部４０にステンレス製の平坦化ローラ４１が回転自在に保持されている。この平坦化ローラ４１の外形は加工する入力ユニット３の内径に合わせた曲率に形成され、また、内部にはヒータ（不図示）が装着されている。
【００３５】
これらの構成による装置の動作を図５（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。上述のように、まず、図５（ａ）に示すように、入力ユニット３を固定体３１の固定面３０に装着し、吸着孔３１ａ、３１ｂ、３１ｃ…３１ｎに真空ポンプを作動させて吸着する。この状態では入力ユニット３のシンチレータ面７は球状の凹面に蒸着して形成されているが、金属製の入力基板８の球面誤差は大きいため、シンチレータ面７もそれに倣った誤差が生じている。そのため、入力ユニット３を固定体３１の精密に加工せれている半球状凹面に形成された吸着孔３１ａ、３１ｂ、３１ｃ…３１ｎで真空を用いて固定することにより、球面誤差を矯正する。
【００３６】
次に図５（ｂ）に示すように、固定体回転機構３３を１００ｒｐｍ程度で回転し、入力ユニット３を吸着固定している固定体３１を回転させる。一方、シンチレータ面追従機構３４が駆動して入力ユニット３の外縁部より、徐々にシンチレータ面７に接近し、シンチレータ面追従機構３４の先端に装着されている平坦化ローラ４１が回転しているシンチレータ面７に接触する。その接触圧（数１００ｍｇ／ｉｎｃｈ程度）により、回転しているシンチレータ面７を平坦化ローラ４１がシンチレータ面７に沿って矢印Ａ方向に移動して、シンチレータ面７の中心部分まで進みシンチレータ面７の平坦化加工を行う。
【００３７】
なお、平坦化ローラ４１は内部に装着されているヒータ（不図示）の作用で、常時１５０℃程度に加熱されているので、平坦化加工は加熱状態での加圧によって行なわれることになる。
【００３８】
また、平坦化加工する際の平坦化ローラ４１のシンチレータ面７上での軌跡は、スパイラル状になり、シンチレータ面７の中心部分まで進んだ後、図５（ｃ）に示すように、平坦化ローラ４１をシンチレータ面７からリフトして分離し、平坦化加工を終了する。
【００３９】
なお、シンチレータ面追従機構３４の追従方式は、ばねによる受動的な力制御や、シンチレータ面との距離を測定し、それによる能動的に位置制御を行う方法を用いることで行うことができる。
【００４０】
すなわち、ばねによる受動的な力制御は図６に示すように、シンチレータ面追従機構３４ａのアーム３５ａの先端に、リンク機構４５を介して平坦化ローラ４１ａを設けたもので、リンク機構４５を構成しているリンク４６は空気ばねであるベローズ４７で付勢してシンチレータ面（不図示）に一定の力を加える。空気ばねはストロークに関係なく一定の力を付与することができる。また、このベローズ４７は管４８を介してバッファタンク４９に接続し、バッファータンク４９は図示しない真空ポンプに接続されている。またべローズ４７を空気ばねに用いることで、空圧ピストンの摺動抵抗を無くすことができる。
【００４１】
また、図７に示す方法は位置制御による方法である。すなわち、シンチレータ面追従機構３４ｂのアーム３５ｂの先端には取付台５１が設けられ、この取付台５１には積層圧電体５２上に取付けられた平坦化ローラ４１ｂと、シンチレータ面との距離のを非接触で測定する、例えば超音波センサの測定端子５３が設置されている。それらにより、測定端子５３により測定装置（不図示）がシンチレータ面（不図示）との距離を測定し、その結果に基づいて制御装置５４により積層圧電体５２を伸縮作動させて平坦化ローラ４１ｂの位置を制御して平坦化加工を行う。
【００４２】
また、平坦化ローラ４１による平坦化方式は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すいずれかを単独又は組合せて用いることもできる。いずれの方式でも、シンチレータ層の柱状結晶は破壊せずに表面のみ平坦化する。
【００４３】
図８（ａ）には、平坦化ローラ４１に樽状ローラ４１ｃを用いた平坦化方式を示す。樽状ローラ４１ｃには、図示しないシンチレータ面追従機構より一定の力または、一定の押し込み量が与えられ、シンチレータ面７を平坦にする。樽状ローラ４１ｃはその曲率半径がシンチレータ面７の曲率半径と等しいか又は小さく形成されている。なお、平坦化ローラ４１ｃの曲率が小さ過ぎると、シンチレータ面７に規則的な凹凸が発生し、撮像した画像にモアレを発生させるおそれがあるので好ましくない。
【００４４】
図８（ｂ）には、加熱による平坦化方式を示す。平坦化ローラ４１ｄに内蔵されたヒータ４２で平坦化ローラ４１ｄを加熱すると共に、ノズル５５により熱風をシンチレータ面７に吹きかけることにより、シンチレータ面７を加熱、軟化させ表面を平坦化する。なお、熱風が平坦化ローラ４１ｄに吹きかかる位置にノズル５５を配置すれば、平坦化ローラ４１ｄのクリーニングも併せて行うことができる。
【００４５】
図８（ｃ）には、振動を印加したによる平坦化方式を示す。平坦化ローラ４１ｅを保持するローラ受け５６の部分に振動子５７を設置したもので、この振動子５７により平坦化ローラ４１ｅに振動を与えてシンチレータ面７を平坦化する。この場合、衝撃的な力を加えることにより、第１蛍光層９の柱状結晶の表面のみを押し潰し平坦化することができる。
【００４６】
また、上述の場合には、加工の際の加熱を平坦化ローラ４１、４１ｄの中にヒータ４２設けて、平坦化ローラ４１〜４１ｄにより行ったが、固定体３１の内部にヒータ（不図示）を埋設してそれにより加熱してもよい。
【００４７】
また、上述の各場合は、シンチレータ面が曲面であったが、シンチレータ面が平面の場合には、シンチレータ面追従機構を極座標系に置くのではなく、ＸＹステージを用いて平面軸上で走査して行うことができる。
【００４８】
以上に述べたように、本発明によれば、タンブリングによる平坦化方法に比べ、平坦化面が安定した均質な仕上がりが期待できる。また、バフ加工のような除去加工に比べて、ダストが発生しないので良好な加工面が得られる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、イメージインテンシファイアのシンチレータ面に良好な平坦面が得られることにより、Ｘ線画像の解像度の向上をを図ることができる。
【００５０】
また、そのイメージインテンシファイアを搭載した各種装置は、高速で安定して画像処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】イメージインテンシファイアの概要を示す断面図。
【図２】入力ユニットの構成を示す模式図。
【図３】入力ユニットの内部構造の拡大模式図。
【図４】本発明の平坦化装置の側面の模式図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）本発明の平坦化装置による平坦化動作の説明図。
【図６】本発明の平坦化装置のシンチレータ面追従機構の説明図。
【図７】本発明の平坦化装置の別のシンチレータ面追従機構の説明図。
【図８】（ａ）〜（ｃ）いずれも本発明の平坦化装置の加圧機構の説明図。
【図９】入力ユニットの構成を示す説明図。
【図１０】入力ユニットの周辺部を拡大した模式図。
【符号の説明】
３…入力ユニット、７…光電面（シンチレータ面）、９…第１蛍光層、１０…第２蛍光層、３１…固定体、３４…シンチレータ追従機構、４１、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ…平坦化ローラ、４２…ヒータ
【図１】
0004201933.tif 000002
【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】
0004201933.tif 000007
【図７】
0004201933.tif 000008
【図８】
0004201933.tif 000009
【図９】
0004201933.tif 000010
【図１０】
0004201933.tif 000011