像增強器的製作方法
2023-05-29 15:51:26
專利名稱：像增強器的製作方法
技術領域：
本發明涉及將入射線像變換成可視的光學圖像的像增強器。
背景技術：
在使用像增強器的醫用x射線診斷裝置、產業用非破壞檢查裝置、宇宙觀
測用紫外線檢測機等中， 一般將穿透被測體的X射線、紫外線、中子線的像用 像增強器變換成可視的光學圖像後，用攝像機拍攝此可視的光學圖像，並在監 視器顯示此拍攝的視像，從而可作觀察。
已有的像增強器具有在X射線的入射側形成輸入窗並相對於輸入窗在相反 側形成輸出窗的真空管殼。此真空管殼內，在輸入窗的內側設置將X射線等變 換成電子束並加以放射的輸入面，在輸出窗的內側設置將電子束變換成可視的 光學圖像並加以輸出的輸出面，沿輸入面至輸出面行進的電子束的路徑設置又 加速又匯聚電子束的電子透鏡。此電子透鏡包含對輸入面施加負電壓的陰極、 對輸出面施加高的正電壓的陽極、該陰極與陽極之間的多個柵極等。
通過對這種像增強器施加驅動顯示管的高電壓，例如柵極與陽極之間的電 位差達到大於等於6千伏/毫米，在這種電場強度大、電位梯度高的部位，從 柵極場致發射電子、金屬異物位於該柵極上時，場致發射的概率進一步提高。 而且，電子發射帶來的熱使柵極產生氣體，此氣體按電子產生電離、並離子化 後，碰撞柵極，產生二次電子發射。因而，使局部異常放電持續，該放電到達 輸入面，從光電層產生非正常光電子，此非正常光電子使輸出面產生螢光，成
為像增強器的"非正常發光"的主要原因。此非正常光電子還使各種電極的電 位變化，從而像增強器的工作也不穩定。
作為其抑制措施，用二次電子發射係數小且其另一方面具有某種程度的導 電性的物質覆蓋柵極等具有電位梯度的部位是有效的；作為代表性的物質，有
氧化鉻膜(例如參考日本國特開昭58 — 5319號公報，第1 2頁，圖1)。
但是，已有的氧化鉻膜缺乏與電極等的附著力和粒子間的粘結力，容易因 製造工序、使用時的振動或衝擊、或者環境的急劇變化而剝落。此氧化鉻膜剝 落時，不但從剝落的部位產生二次電子發射，導致上述非正常發光和工作不穩 定，而且剝落的膜片成為管內異物，所以不合格，導致成品率降低或質量降低。 為了提高附著力和粒子間的粘結力，已知將含水玻璃等作為粘接劑的方法，但 氧化鉻膜容易受損，雖然二次電子發射性減小，可是在電絕緣性上帶電，因此 成為引塵的原因，存在管內電位分布不穩定的問題。
因此，提出構成比例為，鉻的原子百分比為25% 40%、矽的原子百分比 為1% 8%、鹼金屬的原子百分比為0.7% 5%，其餘部分實質上由氧構成的 氧化鉻膜。利用此氧化鉻膜構成比例，得到適度的導電性和二次電子發射性， 能防止引塵和非正常發光等，而且確保與膜形成部位的附著力和粒子間粘結 力，能防止膜剝落，可防止該膜剝落帶來的二次電子發射和管內異物造成的不 合格。
但是，金屬異物介入時，柵極與陽極之間的電位差遠未達到例如6千伏/毫
米的部位也成為放電源。
金屬異物是指電極加工時產生燒瘤或在管內組裝電極類時的磨擦、焊接時
等各種原因產生的異物，利用燒瘤去除處理和改善組裝法、修正焊接條件，來 減少管內攜入物，進而利用出渣、管內洗淨，可某種程度排出，但並非萬全， 實質上不可能撲滅管內金屬異物。
此金屬異物多數情況下為SUS、 Al、 Cu等，呈現50微米 200微米的針狀。 此程度的大小，則在大於等於0.5千伏/毫米的電場下，能因庫侖力的作用而 迂迴轉動。許多信息和各種實驗表明像增強器實際運轉工作中，潛伏在管內 的金屬異物承載在柵極上，庫侖力作用於異物，會使其站起並往陽極漂升，從 而使該處電場集中並產生放電，放電電流流通，金屬異物熔敷在柵極，由於持 續放電的過程，像增強器不堪使用。
關於這個問題，通過使氧化鉻膜至少形成在電場強度能成為大於等於0.5千 伏/毫米的電極部位，得到解決。所謂電場強度大於等於0.5千伏/毫米，這 是金屬異物能在庫侖力下移動的臨界值。儘管如上文所述，金屬異物因庫侖力 而站起並產生電場集中，如果用氧化鉻膜保護柵極，放電也得到抑制。即使產 生放電，金屬異物也不直接熔敷在柵極，所以不會導致致命的持續放電(例如參
考曰本國特開2005 — 268197號公報)。
雖然如上所述，徹底解決介入金屬異物而產生的連續放電現象，但根據一 些計算、實驗、試製，判明產生以多個電極之間和將這些電極之間絕緣的絕緣 體為源的"非正常間歇放電"現象。
間歇放電的源是在多個電極間和將這些電極之間絕緣的絕緣體的界面上產 生的間歇擊穿。例如，即使典型的9英寸規模的像增強器，也在陽極與作為放 大電極起作用的柵極之間施加27千伏的高電壓。通常，例如由真空管殼的玻 璃管對兩者作絕緣支撐。從柵極場致發射的電子使玻璃管帶負電，擴大玻璃管 與陽極之間的電位差，此電位差超過絕緣破壞的閾值時，玻璃管與陽極的界面 上發生擊穿。擊穿的弧光入射到輸入面，使非正常光電子從光電面出射，此非 正常光電子又使輸出面非正常地產生螢光。其後，從上述帶電開始，最終導致 擊穿並輸出螢光。此過程的重複產生間歇放電現象。間歇的間隔因管球結構、 外加電壓而多種多樣， 一般為幾百毫秒至幾百秒。此現象在醫療或非破壞檢查 的現場妨礙其診斷性。
發明內容
本發明是鑑於上述情況而完成的，其目的在於防止間歇放電現象，提供可 靠性高的像增強器。
本發明的像增強器包含在入射線的入射側形成輸入窗，並相對於輸入窗 在相反側形成輸出窗的真空管殼；設置在此真空管殼內輸入窗側，並放射與入 射線對應的電子束的輸入面；設置在所述真空管殼內輸出窗側，並將所述電子
束變換成可視的光學圖像的輸出面；設置在所述輸入面與所述輸出面之間，並 在所述電子束的路徑上構成電子透鏡的多個電極；使該多個電極之間絕緣的絕 緣體；以及以將所述多個電極之間和這些多個電極之間的絕緣體連續連接的方 式形成的氧化鉻膜。
根據本發明，通過以將所述多個電極之間和把多個電極之間絕緣的絕緣體 連續連接的方式形成氧化鉻膜，能防止非正常間歇放電現象，可提供可靠性高 的像增強器。
下面的說明將闡述本發明的優點，從該說明或通過本發明的實踐分別會清 楚或學到其中的一部分。利用下文具體指出的手段和組合可實現並獲得本發明
的優點。
編入並構成本說明書的一部分的
本發明的實施例，並與上述一般 說明和後文給出的實施例詳細說明一起，用於解釋本發明的主旨。 圖1是示出一本發明實施方式的像增強器的示意圖。
具體實施例方式
下面，參照圖1說明一本發明實施方式。
圖1中，11是像增強器的真空管殼，在此真空管殼11的X射線、紫外線、 中子線等入射線12的入射側形成入射窗13，並且相對於輸入窗13在相反側形 成輸出窗14。真空管殼ll內，在輸入窗13的內側設置將入射線12變換成電 子束15並放射的輸入面16，在輸出窗14的內側設置將電子束15變換成可視 的光學圖像並輸出的輸出面17。
沿從輸入面16往輸出面17行進的電子束15的路徑，配置對電子束15又 加速又匯聚的電子透鏡18。此電子透鏡18包含對輸入面16施加負電壓的陰極 K、對輸出面17施加高的正電壓的陽極A、該陰極K與陽極A之間的多個柵 極Gl、 G2、 G3等多個電極19。
而且，以真空管殼11的玻璃管或陶瓷等構成的絕緣體21為中介，將陽極A
和柵極G3支撐成絕緣狀態。
以例如棒狀玻璃或陶瓷等構成的絕緣體22為中介，將柵極G3和柵極G2 支撐成絕緣狀態。
圖中未示出，但以玻璃或陶瓷構成的絕緣體為中介，在真空管殼ll上將柵 極G1支撐成絕緣狀態。
而且，以連續連接陽極A、柵極G3和把它們絕緣的絕緣體21(真空管殼11 的內表面)的方式，形成氧化鉻膜23。擊穿容易發生在絕緣體21與陽極A的界 面，但由於以連續連接陽極A、柵極G3和絕緣體21的方式形成氧化鉻膜23， 所以能防止產生擊穿。
又，以連續連接柵極G3、柵極G2和把它們絕緣的絕緣體22的方式，形成 氧化鉻膜23。該柵極G3與柵極G2的電位差在擴大態下，升高到10千伏左右， 因此有時導致產生擊穿，但由於以連續連接柵極G3、柵極G2和絕緣體22的 方式形成氧化鉻膜23，能防止產生擊穿。
再者，柵極G3與柵極G1的電位差在擴大態下，也升高到10千伏左右， 因此有時導致產生擊穿，但由於以連續連接柵極G3、柵極G1和把它們之間絕 緣的由真空管殼11的玻璃管構成的絕緣體的方式形成氧化鉻膜23，所以能防 止產生擊穿。
又，氧化鉻膜23的構成比例為，鉻的原子百分比為25% 40%、矽的原子 百分比為1% 8%、鹼金屬的原子百分比為0.7% 5%，其餘部分實質上由氧 構成。而且，氧化鉻膜23中的氧化鉻粒子的平均粒徑以0.5微米 1.5微米構 成。按5微米 100微米形成氧化鉻膜23的厚度。
這裡。說明一例氧化鉻膜23的形成方法。首先，計算並混合平均粒徑0.9 微米的0203粉末和Si02/K20為3摩爾比的水玻璃水溶液，使其為上述氧化 鉻膜23的構成比例。這時，可添加氨作為分散加速劑。接著，用噴塗法、筆 塗法等，對目的部位進行塗覆。
接著，在400'C 55(TC下進行燒結。這時，氛圍可用真空、空氣或氫等， 但真空氛圍能得到最穩定的導電率。
此燒結後，根據需要，進行表面電阻值、膜厚、外觀的檢査後，與其它部件一起組裝，並密封輸入面16和輸出面17，進行排氣，形成光電面，從而形 成像增強器。
可是，鉻的原子百分比少於25%時，不但缺乏導電性，而且損失抑制二次 電子發射的功能，容易產生非正常發光。鉻的原子百分比超過40%時，缺少與 膜形成部的附著力和粒子間的粘結力，容易產生膜剝離，膜剝離帶來的異物疵 點弊病或非正常發光弊病增多。因此，鉻的原子百分比為25°/。 40%的範圍較 佳，可靠獲得導電性、低二次電子發射性和抗剝離性的更好範圍是原子百分比 為32% 36%。
矽的原子百分比少於1%時，損失膜與形成部位的附著力和粒子間的粘結 力，容易產生膜剝離，膜剝離帶來的異物疵點弊病或非正常發光弊病增多。矽 超過8原子％時，膜的導電性不充分。因此，矽的原子百分比為1% 8%的範 圍較佳，可靠獲得導電性、低二次電子發射性和抗剝離性的更好範圍是原子百 分比為3% 6%。
鉀的原子百分比少於0.7%時，損失膜與形成部位的附著力和粒子間的粘結 力，容易產生膜剝離，膜剝離帶來的異物疵點弊病或非正常發光弊病增多。鉀 的原子百分比超過5%時，膜的導電性不充分。因此，鉀的原子百分比為0.7 % 5%的範圍較佳，可靠獲得導電性、低二次電子發射性和抗剝離性的更好 範圍是原子百分比為2% 4%。而且，鉀對矽的原子存在率以0.6%~0.7%的
範圍為佳。
又，以上述氧化鉻膜23的構成比例為前提，氧化鉻粒子的平均粒徑以0.5 微米 1.5微米的範圍為佳。小於0.5微米，則塗覆時容易凝結，而且導電性過 高；大於1.5微米，則損失導電性，接近絕緣膜。
氧化鉻膜23的厚度以5微米 100微米的範圍為佳。小於5微米時，損失 抑制二次電子發射功能，非正常發光弊病增多；大於100微米時，膜容易壞。 因此，以5微米 100微米的範圍為佳，為了可靠獲得低二次電子發射性且難 以破壞，10微米 15微米的範圍更好。
又，作為氧化鉻膜23的組成中的鹼金屬，以鉀為佳，但也能置換成鈉，或 能用鉀和鈉兩者。
於是，將真空管殼11收裝到管容器25中，並在該管容器25中配置對多個 電極19施加高電壓的高電壓電源26、以及拍攝在輸出面17上成像的可視的光 學圖像的相機27等，從而形成像增強器。
因而，在此像增強器中，以將多個電極19之間和把該多個電極19絕緣的 絕緣體21、 22連續連接的方式，形成氧化鉻膜23，所以能防止間歇放電現象， 可提供高可靠性的像增強器。
而且，上述組成的氧化鉻膜23是電方面不帶電的半導體，所起的作用是即 便例如從柵極G3接收發射電子，也不荷電，總使其逸至陽極A。當然，同時 具有陽極A與柵極G3之間電絕緣這種相反的功能，所以不導致絕緣欠佳。
本領域技術人員不難發現另外的優點和修改。所以，本發明在其廣泛發明 點方面不受這裡揭示並闡述的具體細節和代表性實施例限制。因而，可作各種 修改而不脫離所附權利要求書及其等同件規定的總發明理念的精神或範圍。
權利要求
1、一種像增強器，其特徵在於，包含在入射線的入射側形成輸入窗，並相對於輸入窗在相反側形成輸出窗的真空管殼；設置在此真空管殼內輸入窗側，並放射與入射線對應的電子束的輸入面；設置在所述真空管殼內輸出窗側，並將所述電子束變換成可視的光學圖像的輸出面；設置在所述輸入面與所述輸出面之間，並在所述電子束的路徑上構成電子透鏡的多個電極；使該多個電極之間絕緣的絕緣體；以及以將所述多個電極之間和這些多個電極之間的絕緣體連續連接的方式形成的氧化鉻膜。
2、 根據權利要求l所述的像增強器，其特徵在於，所述多個電極至少是陽極和鄰近此陽極的柵極，絕緣體是玻璃和陶瓷這兩 者中的一種。
3、 根據權利要求1或2所述的像增強器，其特徵在於， 所述氧化鉻膜的構成比例為，鉻的原子百分比為25% 40%、矽的原子百分比為1% 8%、鹼金屬的原子百分比為0.7% 5%，其餘部分實質上由氧構 成。
4、 根據權利要求3所述的像增強器，其特徵在於， 鹼金屬是鉀。
5、 根據權利要求1至4中任一項所述的像增強器，其特徵在於， 氧化鉻膜中的氧化鉻粒子的平均粒徑為0.5微米 1.5微米。
6、 根據權利要求1至5中任一項所述的像增強器，其特徵在於， 氧化鉻膜的厚度為5微米 100微米。
全文摘要
本發明提供一種像增強器。以將陽極(A)、柵極(G3)和把它們之間絕緣的絕緣體(21)連續連接的方式，形成氧化鉻膜(23)。以將柵極(G3)、柵極(G2)和把它們之間絕緣的絕緣體(22)連續連接的方式，形成氧化鉻膜(23)。利用氧化鉻膜(23)，防止絕緣體(21)與陽極(A)之間或絕緣體(22)與柵極(G2、G3)之間的間歇放電現象。
文檔編號H01J31/08GK101206989SQ20071030054
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月19日 優先權日2006年12月19日
發明者免束龍一 申請人:株式會社東芝;東芝電子管器件株式會社