X射線圖象管及其製造方法
2023-05-20 14:49:41 2
專利名稱：X射線圖象管及其製造方法
技術領域：
本發明涉及X射線圖象管，特別涉及其輸入面的改良。
現有的X射線圖象管的輸入面，如
圖1A所示，由下列幾部分所組成，即表面光滑的輸入基板31，由在該輸入基板31上在低真空度的條件下用蒸鍍法形成的用鈉(Na)激活的碘化銫(CsI)螢光體的結晶粒子32所構成的第1螢光層，使結晶粒子32結晶成柱狀而形成的第2螢光層34，在該第2螢光層34上在高真空度的條件下用蒸鍍法形成的表層35，和光電面34。
而且，第2螢光層34為具有5μm-50μm的平均直徑、且相對於輸入基板31大致垂直成長的、其長度約400μm的柱狀結晶34的集合體。這樣相鄰的碘化銫CsI的柱狀結晶34通過微小的間隙而互相分離。當在此柱上的表面上直接形成光電面36時，通過此間隙還將光電面36分成分離的微小島狀。在具有這種形狀的光電面36上，在平行於光電面36的方向上在電氣上是不導通的。因此，隨著從光電面36上放出的光電子數的增加，不能保持光電面36的電位一定。其結果是X射線圖象管的電子光學方面的均勻性顯著地受到損害，並引起輸出圖象的畸變或析象度降低。
為了避免這樣的問題，在上述第2螢光層34的表面上形成表層35，其後再形成光電面36。此表層35由於具有比較連續的表面，從而在此表層35上所形成的光電面36也具有比較連續的表面，其結果是在平行於該光電面36的方向上可確保在電氣上導通。
但是如圖1B所示，在由此而形成的表層35的表面上，與在第2螢光層34的柱狀結晶間各處存在的約1μm的較大間隙33相對應而形成有氣孔(pinhole)37。此氣孔37對在表層35的表面上所形成的光電面36的靈敏度有很壞的影響。即在100℃以上的高溫下形成光電面36的過程中由於構成光電面36的物質通過此氣孔37而慢慢地擴散消失在各螢光層中，在形成光電面的工序結束時光電面36的靈敏度下降。
又，上述物質，在光電面的形成工序之後，還會通過氣孔在螢光體層中慢慢擴散。從而使光電面的靈敏度隨之逐漸降低。其結果是輸入面的產品壽命縮短。
上述氣孔37可通過使表層35的厚度增大而減少其氣孔數，並使氣孔變小。這樣，如使光電面36的膜厚增大，即可使此光電面的靈敏度更加提高。
但是，隨著表層35的膜厚增大而使輸入面的析象度降低。並已知X射線圖象管的析象度也隨之而降低。因此表層35的膜厚在約10-30μm的範圍內付之實用。
又根據光電面的材料的種類不同，在光電面本身的電阻值高，且在具有如上所述比較連續的表面的表層35上形成光電面的場合，有時也會由於光電面的電阻過高而不實用。此時通過在表層35和光電面36之間形成導電性的中間層能使光電面實用化。作為這樣的導電膜最好是透明度高的導電膜，已知的有氧化銦膜及氧化銦錫膜。但是為了在使用這些導電膜時也能得到能使以鈉激活的碘化銫螢光層的X射線螢光付之實用的透射率(約70%以上)，有必要使這些中間層的膜厚在0.3μm以下。因而，存在於上述表層中的氣孔在具有導電性的中間層時也完全得不到改良。
又作為上述表層，即使用由螢光體以外的透明材料所作成的蒸鍍膜，也不能完全解決這樣的問題。
又，在特開昭63-88732號公報中所揭示的技術為通過削平完全離散且分離的第1螢光膜碘化銫CsI的表面，並在其上蒸鍍第2螢光層CsI而形成連續的表面。但是即使使用此方法，雖然有可能以第2螢光層來使第1螢光層的前端部的端部之間連接起來，但難以防止氣孔的形成，故並不實用。
如上所述，現有的X射線圖象管的輸入面的螢光體層表面由於不是平坦的且有多個氣孔，故不能形成靈敏度高且壽命長的光電面。
本發明的目的在於解決上述現有技術的問題，提供具備高靈敏度且長壽命的光電面的X射線圖象管及其製造方法。
本發明的X射線圖象管具備真空管殼，及含有配置在該真空管殼內的X射線輸入側的基板、在此基板上所形成的有柱狀結晶的螢光層、和在該螢光層上所形成的光電面的輸入面，該輸入面的特徵在於使該柱狀結晶的頂部變形成埋沒掉該柱狀結晶的頂部間的間隙。
又在本發明的X射線圖象管中上述柱狀結晶具有比其他的柱狀部剖面大的頭部，且此相鄰的頭部實質上相互貼緊。
且關於本發明的X射線圖象管的製造方法所具備的工序為通過在基板上形成含柱狀結晶的螢光層，並在此螢光層上形成光電面而形成輸入面的工序，而其特徵則為在形成該螢光層之後，使該柱狀結晶的頂部作機械塑性變形，從而埋沒該柱狀結晶的頭部間的間隙。
根據本發明的輸入面通過埋沒螢光層表面的氣孔，可防止構成光電面的物質的擴散和消失。因而能防止光電面的初期靈敏度及經過一段時間後的靈敏度的劣化。
圖1A為現有的X射線圖象管的輸入面的主要部分的放大的斷面圖;
圖1B為表示現有的X射線圖象管的輸入面的表面狀態圖;
圖2為表示本發明的X射線圖象管的輸入面的一實施例的主要部分的放大的斷面圖;
圖3為表示本發明的X射線圖象管的輸入面的其他實施例的主要部分的放大的斷面圖;
圖4A及圖4B為表示研磨根據本發明的輸入面的概略圖;
圖5為表示本發明的另一實施例的輸入面的主要部分的放大的斷面圖;
圖6為表示在輸入基板上蒸鍍柱狀結晶的狀態的主要部分的放大的斷面圖;
圖7為表示本發明的又一實施例的涉及X射線圖象管的輸入面的主要部分的放大的斷面圖。
本發明為改良X射線圖象管的輸入面的發明。以下參照附圖就輸入面進行說明。
根據本發明的輸入面如圖2所示，由基板1、在其上形成的螢光層3及在該螢光層3上所形成的光電面6所構成，並在螢光層3和光電面6之間可形成由該螢光層3和同一螢光體組成的表層5。上述螢光層3為柱狀結晶的集合體，在該柱狀結晶之間具有間隙2。在該螢光層的表面上形成連續層4，該層是使該柱狀結晶3的頂部作機械塑性變形而作成的，而該間隙2則被該連續層4埋沒掉。
上述基板可使用一般常用的鋁、玻璃等。
上述螢光層3可用用鈉Na激活的碘化銫CsI等的X射線用螢光體。又該螢光層3最好如圖3所示由粒狀的第1螢光層12a，和在該第1螢光層上結晶成長為柱狀的第2螢光層13a所組成。
上述光電面6可使用一般常用的(Cs)Na2KSb，K2CsSb等的銻Sb和鹼金屬的化合物。又在通過使用例如K2CsSb等作為上述光電面的材料而使光電面本身的電阻值增大時可在螢光層3或表層5和光電層6之間設導電性的中間層。中間層可用透明度好的氧化銦膜及氧化銦錫膜等。
關於本發明的輸入面的製作步驟為首先在基板1中用蒸鍍法使例如用鈉Na激活的碘化銫CsI螢光體結晶成長為柱狀，再通過使上述柱狀結晶3a的頂部機械塑性變形而在該螢光層3的表面上形成實質上連續的面，最後在該螢光層3上形成光電阻6。
此連續面的形成方法可採用利用研磨工具研磨該頭部的方法或通過在該頭部上裝載上多個例如不鏽鋼製的直徑為0.1-2.0mm的球，使其和基板一起震動，從而使該頂部滾光。
又上述研磨方法可使用例如圖4A及圖4B所示的裝置。此裝置具備有固定形成有螢光層3的基板1的轉臺8，研磨工具11，支持研磨工具並可在上下方向上進行移動的臂9，及支持該臂9並可向該轉臺8的中心方向進行前後移動的軸10。此裝置具有的功能是通過移動此軸10可使研磨工具11從轉臺8上的中心部分向周邊部分移動到所希望的位置上。又通過使該臂9移動，還具有調整功能，以便以所希望的推壓力和該螢光層表面進行接觸。
這樣的功能在下列場合是有效的。關於X射線圖象管，在其X射線入射面上，即使在從中心到周邊部分入射有其強度都一樣的X射線時，其輸出圖象的光量分布一般具有光量隨著從中心部到周邊部的變化而減小的特性。為了使這樣的X射線圖象管輸出圖象的光量分布更均勻，通過使該壓力在管軸附近較低而在周邊部分較高能使螢光層的表面在周邊部分更平滑，且周邊部分的靈敏度提高。
關於通過研磨頂部而機械塑性變形的柱狀結晶3a，如圖3所示，其頭部具有變形為鉤狀的形狀。又關於因滾光而變形的柱狀結晶如圖5所示其頭部具有變形為釘狀的形狀。且在將兩種方法組合在一起時，在螢光層3中就混有兩種形狀。
在這樣所形成的螢光層表面上在形成連續面的這些工序中形成0.1μm以下的微細的裂縫15。這些裂縫15通過在螢光層3的表面上形成1μm以上的表層5可以完全地塞住。所形成的表層的表面的平滑度為微米級。
除去如上述裝置那樣固定研磨工具的裝置外，還可以使用使研磨工具本身旋轉的裝置或使研磨工具本身震動的裝置來製作平滑面。作為溼式研磨法，也可以在研磨中在研磨工具和輸入螢光面之間放入例如乙醇液體那樣的難溶解螢光面的液體。通過放入液體可使研磨工具和輸入螢光面之間的摩擦係數降低，從而可得到不大粗糙的平滑面。且在研磨到在一定程度並埋掉氣孔之後，也可在將水或醋酸乙基等那樣的容易溶解碘化銫CsI的溶液以少量浸到研磨工具上之後進行精加工研磨。此時碘化銫CsI螢光層的表面不會生成0.1μm以下的微細的裂縫，由於能得到微米級光滑面，故能在其表面上直接形成光電面，或在形成約0.1μm的導電性的保護膜之後，形成光電面。
又作為使螢光層表面機械變形的方法除研磨法以外，還可通過在螢光層表面上放置多個球並使基板振動，以滾光螢光層來進行加工。
實例1如圖6所示，在鋁製的基板1上蒸鍍用鈉Na激活的碘化銫Cs I螢光體。此螢光層為其膜厚為400μm、並形成其直徑為5-10μm的柱狀結晶3的集合體、且析象度優良的螢光層。在此柱狀結晶3之間有頂部7，且相互有間隙2。在此狀態下使用如圖4A、4B所示的研磨裝置，將蒸鍍了Cs I螢光層3後的輸入基板1固定在轉臺8上，通過使該轉臺8旋轉來進行研磨。研磨工具11設在臂9的前端，用任意的壓力來壓螢光層3的表面。研磨工具11可使用織布可不織布的。又通過使臂9和軸10一起移動可以從螢光層3的表面的中心部向周邊部沿輸入面的曲面進行研磨。此研磨工具的推壓力設定為比螢光層3的表面開始變形的臨界壓力約高50%，此時為200g/cm2。通過研磨工具11和螢光層3的表面之間的摩擦力，螢光層3的表面將變形並逐漸變得平滑。如得到充分的連續層4，則將摩擦力減小到1/2以下，變形就不會再繼續下去。變形後的柱狀結晶3a的頭部如圖2所示有著鉤狀的形狀。且在所形成的連續層4上產生有0.1μm以下的微細的裂縫。在此連續層4上在高真空下蒸鍍CsI螢光體，形成膜厚為3μm的表層。表層的平均結晶大小為第2螢光層的柱狀結晶的平均直徑的約1.5倍。表層晶界的位置與柱狀結晶的晶界的位置不一致。此表層5的表面實質上是光滑的。且在此表層5之上形成光電面6，作成輸入面。
備有這樣的輸入面的X射線圖象管，與現有的X射線圖象管相比，靈敏度提高約50%，同時臨界析象度從現有值的50lp/cm提高到52lp/cm。且在空間頻率為20lp/cm時的MTF值也對於現有值的40%來說提高到45%。
實例2如圖3所示，在表面平滑的輸入基板1上蒸鍍其大小平均為10μm以下的用鈉Na激活的碘化銫CsI螢光體的結晶粒子12a，從而形成第1螢光層12。接著以上述結晶粒子12a上的各突起部分為種結晶，用蒸鍍法使柱狀結晶成長，使之蒸鍍第2螢光層13。此第2螢光層13膜厚為400μm，並形成具有5-10μm的直徑的柱狀結晶13a的集合體，且析象度優良。
在這樣所形成的第2螢光層13的表面上和實例1相同進行機械研磨。變形後的柱狀結晶13的頭部如圖3所示具有鉤狀的形狀。又在所形成的連續層14上產生有0.1μm以下的微細裂縫15。接著在連續層14的表面上形成具有3μm的膜厚的表層16。此表層16的表面實質上是光滑的。又在表層16之上形成光電面17，製成了輸入面。備有這樣的輸入面的X射線圖象管與現有的X射線圖象管相比，靈敏度約提高50%，同時臨界析象度從現有值的50lp/cm提高到52lp/cm。又在空間頻率20lp/cm時的MTF值也相對於現有值的40%提高到45%。
實例3在以和實例2相同的方法形成第1螢光層及第2螢光層之後，如圖5所示，在由柱狀結晶24構成的螢光層25的頂部上裝載直徑為0.5mm的金屬制球(未圖示)，使其和形成有螢光層24的基板1一起震動，滾光該頂部。在進行滾光約10分鐘時柱狀結晶24的頂部即變形為釘狀，並形成具有約3μm以下的厚度的連續層25。在所形成的連續層25的表面上形成具有約3μm的膜厚的用Na激活的CsI螢光體膜19作為表層。此表層19的表面實質上是光滑的。在該表層19上形成具有約0.1μm的膜厚的氧化銦膜27作為中間層，並在其上形成光電面28，製成了輸入面。備有這樣的輸入面的X射線圖象管與現有的X射線圖象管相比，靈敏度提高約50%，同時臨界析象度從現有值的50lp/cm提高到52lp/cm。又在空間頻率20lp/cm時的MTF值也相對於現有值的40%提高到45%。
實例4在對以和實例2相同的方法所形成的螢光層進行研磨之後，和實例3相同進行滾光。在所形成的螢光層上如圖7所示混有鉤狀的柱狀結晶40a和釘狀的柱狀結晶40b。在此螢光層40上和實例3相同形成表層19，此表層19的表面實質上是光滑的。以此表層19之上依次形成中間層27及光電面28，製成了輸入面。備有此輸入面的X射線圖象管顯示有和實例3相同的特性。
實例5在以和實例1相同的方法所研磨的螢光層上使用螢光體以外的透明物質例如LiF、NaF、CsF、CaF2、MgF2或SiO2等形成厚度約為1μm的表層。此表層的表面實質上是光滑的。在此表層之上形成光電面，製成了輸入面。在備有使用SiO2的輸入面的X射線圖象管中與已有的X射線圖象管相比靈敏度提高30%，臨界析象度從現有的50lp/cm提高到54lp/cm，又在空間頻率為20lp/cm時的MTP值相對於現有值的40%提高到50%。
這樣根據本發明的X射線圖象管由於在形成光電面的面上沒有形成氣孔而變成很光滑。為此可以防止因存在於螢光層上的氣孔而使構成光電面的物質擴散和消失的現象。其結果是提高光電面的靈敏度。
權利要求
1.一種X射線圖象管具有真空管殼及含有配置在該真空管殼內的X射線輸入側的基板、在該基板上所形成的具有柱狀結晶的螢光體層和在該螢光體層上所形成的光電面的輸入面；其特徵在於所具備的上述輸入面為通過使上述螢光體層的柱狀結晶的頂部變形而埋沒柱狀結晶的頂部間隙的輸入面。
2.如權利要求1所述的X射線圖象管，其特徵在於上述螢光體層上形成用以得到平坦面的表層。
3.如權利要求2所述的X射線圖象管，其特徵在於上述表層由螢光體構成。
4.如權利要求3所述的X射線圖象管，其特徵在於上述表層的平均結晶大小為上述柱狀結晶的平均直徑的1.5倍以上。
5.如權利要求2所述的X射線圖象管，其特徵在於上述表層是用從由鹼金屬囟化物、鹼土金屬囟化物、Al2O3或SiO2所組成的群中選出的至少1種透明物質形成的。
6.如權利要求1所述的X射線圖象管，其特徵在於在上述螢光體層上設導電性中間層，並在該中間層上形成光電面。
7.如權利要求6所述的X射線圖象管，其特徵在於上述導電性中間層由氧化銦或氧化銦錫所組成。
8.如權利要求1所述的X射線圖象管，其特徵在於上述螢光體層由在基板上用蒸鍍法形成為粒狀的第1螢光體層和在該第1螢光體層上成長為柱狀第2螢光體層所組成。
9.一種X射線圖象管，具備含有配設在真空管殼的X射線輸入側的基板、在該基板上形成的具有柱狀結晶的螢光體層、和在該螢光體層上形成的光電面的輸入面，其特徵在於上述螢光體層的柱狀結晶具有比其他部分的柱狀部斷面大的頭部，且該相鄰的頭部實質上相互貼緊。
10.如權利要求9所述的X射線圖象管，其特徵在於上述頭部具有鉤狀的形狀。
11.如權利要求9所述的X射線圖象管，其特徵在於上述頭部具有釘狀的形狀。
12.一種X射線圖象管的製造方法，為通過用蒸鍍法在基板上形成有柱面結晶的螢光體層的工序和在該螢光體層上形成光電面的工序來形成輸入面的X射線圖象管的製造方法，其特徵在於具備在形成上述光電面之前先使上述螢光體的柱狀結晶頭部作機械塑性變形，至少埋沒柱狀結晶的頭部間的間隙、且形成該結晶的頂部實質上連續的連續面的工序。
13.如權利要求12所述的X射線圖象管的製造方法，其特徵在於含有在上述螢光體層上形成用以得到平坦面的表層的工序。
14.如權利要求13所述的X射線圖象管的製造方法，其特徵在於上述表層的平均結晶大小為上述柱狀結晶的平均直徑的1.5倍以上。
15.如權利要求13所述的X射線圖象管的製造方法，其特徵在於上述表層是用從由鹼金屬囟化物、鹼土金屬囟化物、Al2O3或SiO2所組成的群中選出的至少一種透明物質形成的。
16.如權利要求12所述的X射線圖象管的製造方法，其特徵在於在上述連續面上形成中間層之後形成上述光電面。
17.如權利要求12所述的X射線圖象管的製造方法，其特徵在於通過用研磨裝置研磨上述柱狀結晶的頂部來形成上述連續面。
18.如權利要求17所述的X射線圖象管的製造方法，其特徵在於上述研磨裝置的研磨工具的推壓力設定成與基板的中心部相比離周邊部越近則推壓力越大，並形成從中心部起離周邊部越近則研磨得越光滑的連續面。
19.如權利要求12所述的X射線圖象管的製造方法，其特徵在於將多個球裝載在上述柱狀結晶的頂部並通過使上述基板振動來滾光該頂部，形成上述連續面。
全文摘要
X射線圖象管具備真空管殼及含配設在該真空管殼的X射線輸入側的基板、在該基板上形成的有柱狀結晶的螢光體層、及在該螢光體層上形成的光電面的輸入面。在此X射線圖象管的輸入面上通過使螢光體層的柱狀結晶的頂部變形來埋沒柱狀結晶的頂部間隙。該輸入面的製作工序為在形成光電面前使用蒸鍍法形成的柱狀結晶的頂部作機械塑性變形，至少埋沒該柱狀結晶的頭部間的間隙，並形成該結晶的頭部實質上連續的連續面。
文檔編號H01J31/50GK1036665SQ8910120
公開日1989年10月25日 申請日期1989年3月3日 優先權日1988年3月4日
發明者阿武秀郎, 小野勝弘 申請人:東芝株式會社