專利名稱：X射線圖象管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及X射線圖象管，特別涉及其輸入面的改良。
現(xiàn)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)熒光體的結(jié)晶粒子32所構(gòu)成的第1熒光層，使結(jié)晶粒子32結(jié)晶成柱狀而形成的第2熒光層34，在該第2熒光層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熒光層34為具有5μm-50μm的平均直徑、且相對于輸入基板31大致垂直成長的、其長度約400μm的柱狀結(jié)晶34的集合體。這樣相鄰的碘化銫CsI的柱狀結(jié)晶34通過微小的間隙而互相分離。當(dāng)在此柱上的表面上直接形成光電面36時(shí)，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，在平行于光電面36的方向上在電氣上是不導(dǎo)通的。因此，隨著從光電面36上放出的光電子數(shù)的增加，不能保持光電面36的電位一定。其結(jié)果是X射線圖象管的電子光學(xué)方面的均勻性顯著地受到損害，并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熒光層34的表面上形成表層35，其后再形成光電面36。此表層35由于具有比較連續(xù)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(xù)的表面，其結(jié)果是在平行于該光電面36的方向上可確保在電氣上導(dǎo)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熒光層34的柱狀結(jié)晶間各處存在的約1μm的較大間隙33相對應(yīng)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的過程中由于構(gòu)成光電面36的物質(zhì)通過此氣孔37而慢慢地?cái)U(kuò)散消失在各熒光層中，在形成光電面的工序結(jié)束時(shí)光電面36的靈敏度下降。
又，上述物質(zhì)，在光電面的形成工序之后，還會(huì)通過氣孔在熒光體層中慢慢擴(kuò)散。從而使光電面的靈敏度隨之逐漸降低。其結(jié)果是輸入面的產(chǎn)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(shù)，并使氣孔變小。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。并已知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的范圍內(nèi)付之實(shí)用。
又根據(jù)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(xù)的表面的表層35上形成光電面的場合，有時(shí)也會(huì)由于光電面的電阻過高而不實(shí)用。此時(shí)通過在表層35和光電面36之間形成導(dǎo)電性的中間層能使光電面實(shí)用化。作為這樣的導(dǎo)電膜最好是透明度高的導(dǎo)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(dǎo)電膜時(shí)也能得到能使以鈉激活的碘化銫熒光層的X射線熒光付之實(shí)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，存在于上述表層中的氣孔在具有導(dǎo)電性的中間層時(shí)也完全得不到改良。
又作為上述表層，即使用由熒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(bào)中所揭示的技術(shù)為通過削平完全離散且分離的第1熒光膜碘化銫CsI的表面，并在其上蒸鍍第2熒光層CsI而形成連續(xù)的表面。但是即使使用此方法，雖然有可能以第2熒光層來使第1熒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，故并不實(shí)用。
如上所述，現(xiàn)有的X射線圖象管的輸入面的熒光體層表面由于不是平坦的且有多個(gè)氣孔，故不能形成靈敏度高且壽命長的光電面。
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供具備高靈敏度且長壽命的光電面的X射線圖象管及其制造方法。
本發(fā)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(nèi)的X射線輸入側(cè)的基板、在此基板上所形成的有柱狀結(jié)晶的熒光層、和在該熒光層上所形成的光電面的輸入面，該輸入面的特征在于使該柱狀結(jié)晶的頂部變形成埋沒掉該柱狀結(jié)晶的頂部間的間隙。
又在本發(fā)明的X射線圖象管中上述柱狀結(jié)晶具有比其他的柱狀部剖面大的頭部，且此相鄰的頭部實(shí)質(zhì)上相互貼緊。
且關(guān)于本發(fā)明的X射線圖象管的制造方法所具備的工序?yàn)橥ㄟ^在基板上形成含柱狀結(jié)晶的熒光層，并在此熒光層上形成光電面而形成輸入面的工序，而其特征則為在形成該熒光層之后，使該柱狀結(jié)晶的頂部作機(jī)械塑性變形，從而埋沒該柱狀結(jié)晶的頭部間的間隙。
根據(jù)本發(fā)明的輸入面通過埋沒熒光層表面的氣孔，可防止構(gòu)成光電面的物質(zhì)的擴(kuò)散和消失。因而能防止光電面的初期靈敏度及經(jīng)過一段時(shí)間后的靈敏度的劣化。
圖1A為現(xiàn)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(xiàn)有的X射線圖象管的輸入面的表面狀態(tài)圖;
圖2為表示本發(fā)明的X射線圖象管的輸入面的一實(shí)施例的主要部分的放大的斷面圖;
圖3為表示本發(fā)明的X射線圖象管的輸入面的其他實(shí)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(jù)本發(fā)明的輸入面的概略圖;
圖5為表示本發(fā)明的另一實(shí)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(jié)晶的狀態(tài)的主要部分的放大的斷面圖;
圖7為表示本發(fā)明的又一實(shí)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(fā)明為改良X射線圖象管的輸入面的發(fā)明。以下參照附圖就輸入面進(jìn)行說明。
根據(jù)本發(fā)明的輸入面如圖2所示，由基板1、在其上形成的熒光層3及在該熒光層3上所形成的光電面6所構(gòu)成，并在熒光層3和光電面6之間可形成由該熒光層3和同一熒光體組成的表層5。上述熒光層3為柱狀結(jié)晶的集合體，在該柱狀結(jié)晶之間具有間隙2。在該熒光層的表面上形成連續(xù)層4，該層是使該柱狀結(jié)晶3的頂部作機(jī)械塑性變形而作成的，而該間隙2則被該連續(xù)層4埋沒掉。
上述基板可使用一般常用的鋁、玻璃等。
上述熒光層3可用用鈉Na激活的碘化銫CsI等的X射線用熒光體。又該熒光層3最好如圖3所示由粒狀的第1熒光層12a，和在該第1熒光層上結(jié)晶成長為柱狀的第2熒光層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和堿金屬的化合物。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(shí)可在熒光層3或表層5和光電層6之間設(shè)導(dǎo)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(guān)于本發(fā)明的輸入面的制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熒光體結(jié)晶成長為柱狀，再通過使上述柱狀結(jié)晶3a的頂部機(jī)械塑性變形而在該熒光層3的表面上形成實(shí)質(zhì)上連續(xù)的面，最后在該熒光層3上形成光電阻6。
此連續(xù)面的形成方法可采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(gè)例如不銹鋼制的直徑為0.1-2.0mm的球，使其和基板一起震動(dòng)，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熒光層3的基板1的轉(zhuǎn)臺(tái)8，研磨工具11，支持研磨工具并可在上下方向上進(jìn)行移動(dòng)的臂9，及支持該臂9并可向該轉(zhuǎn)臺(tái)8的中心方向進(jìn)行前后移動(dòng)的軸10。此裝置具有的功能是通過移動(dòng)此軸10可使研磨工具11從轉(zhuǎn)臺(tái)8上的中心部分向周邊部分移動(dòng)到所希望的位置上。又通過使該臂9移動(dòng)，還具有調(diào)整功能，以便以所希望的推壓力和該熒光層表面進(jìn)行接觸。
這樣的功能在下列場合是有效的。關(guān)于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(qiáng)度都一樣的X射線時(shí)，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熒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(guān)于通過研磨頂部而機(jī)械塑性變形的柱狀結(jié)晶3a，如圖3所示，其頭部具有變形為鉤狀的形狀。又關(guān)于因滾光而變形的柱狀結(jié)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(shí)，在熒光層3中就混有兩種形狀。
在這樣所形成的熒光層表面上在形成連續(xù)面的這些工序中形成0.1μm以下的微細(xì)的裂縫15。這些裂縫15通過在熒光層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(zhuǎn)的裝置或使研磨工具本身震動(dòng)的裝置來制作平滑面。作為濕式研磨法，也可以在研磨中在研磨工具和輸入熒光面之間放入例如乙醇液體那樣的難溶解熒光面的液體。通過放入液體可使研磨工具和輸入熒光面之間的摩擦系數(shù)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并埋掉氣孔之后，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后進(jìn)行精加工研磨。此時(shí)碘化銫CsI熒光層的表面不會(huì)生成0.1μm以下的微細(xì)的裂縫，由于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(dǎo)電性的保護(hù)膜之后，形成光電面。
又作為使熒光層表面機(jī)械變形的方法除研磨法以外，還可通過在熒光層表面上放置多個(gè)球并使基板振動(dòng)，以滾光熒光層來進(jìn)行加工。
實(shí)例1如圖6所示，在鋁制的基板1上蒸鍍用鈉Na激活的碘化銫Cs I熒光體。此熒光層為其膜厚為400μm、并形成其直徑為5-10μm的柱狀結(jié)晶3的集合體、且析象度優(yōu)良的熒光層。在此柱狀結(jié)晶3之間有頂部7，且相互有間隙2。在此狀態(tài)下使用如圖4A、4B所示的研磨裝置，將蒸鍍了Cs I熒光層3后的輸入基板1固定在轉(zhuǎn)臺(tái)8上，通過使該轉(zhuǎn)臺(tái)8旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行研磨。研磨工具11設(shè)在臂9的前端，用任意的壓力來壓熒光層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(dòng)可以從熒光層3的表面的中心部向周邊部沿輸入面的曲面進(jìn)行研磨。此研磨工具的推壓力設(shè)定為比熒光層3的表面開始變形的臨界壓力約高50%，此時(shí)為200g/cm2。通過研磨工具11和熒光層3的表面之間的摩擦力，熒光層3的表面將變形并逐漸變得平滑。如得到充分的連續(xù)層4，則將摩擦力減小到1/2以下，變形就不會(huì)再繼續(xù)下去。變形后的柱狀結(jié)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(xù)層4上產(chǎn)生有0.1μm以下的微細(xì)的裂縫。在此連續(xù)層4上在高真空下蒸鍍CsI熒光體，形成膜厚為3μm的表層。表層的平均結(jié)晶大小為第2熒光層的柱狀結(jié)晶的平均直徑的約1.5倍。表層晶界的位置與柱狀結(jié)晶的晶界的位置不一致。此表層5的表面實(shí)質(zhì)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(xiàn)有的X射線圖象管相比，靈敏度提高約50%，同時(shí)臨界析象度從現(xiàn)有值的50lp/cm提高到52lp/cm。且在空間頻率為20lp/cm時(shí)的MTF值也對于現(xiàn)有值的40%來說提高到45%。
實(shí)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熒光體的結(jié)晶粒子12a，從而形成第1熒光層12。接著以上述結(jié)晶粒子12a上的各突起部分為種結(jié)晶，用蒸鍍法使柱狀結(jié)晶成長，使之蒸鍍第2熒光層13。此第2熒光層13膜厚為400μm，并形成具有5-10μm的直徑的柱狀結(jié)晶13a的集合體，且析象度優(yōu)良。
在這樣所形成的第2熒光層13的表面上和實(shí)例1相同進(jìn)行機(jī)械研磨。變形后的柱狀結(jié)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(xù)層14上產(chǎn)生有0.1μm以下的微細(xì)裂縫15。接著在連續(xù)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(shí)質(zhì)上是光滑的。又在表層16之上形成光電面17，制成了輸入面。備有這樣的輸入面的X射線圖象管與現(xiàn)有的X射線圖象管相比，靈敏度約提高50%，同時(shí)臨界析象度從現(xiàn)有值的50lp/cm提高到52lp/cm。又在空間頻率20lp/cm時(shí)的MTF值也相對于現(xiàn)有值的40%提高到45%。
實(shí)例3在以和實(shí)例2相同的方法形成第1熒光層及第2熒光層之后，如圖5所示，在由柱狀結(jié)晶24構(gòu)成的熒光層25的頂部上裝載直徑為0.5mm的金屬制球(未圖示)，使其和形成有熒光層24的基板1一起震動(dòng)，滾光該頂部。在進(jìn)行滾光約10分鐘時(shí)柱狀結(jié)晶24的頂部即變形為釘狀，并形成具有約3μm以下的厚度的連續(xù)層25。在所形成的連續(xù)層25的表面上形成具有約3μm的膜厚的用Na激活的CsI熒光體膜19作為表層。此表層19的表面實(shí)質(zhì)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，并在其上形成光電面28，制成了輸入面。備有這樣的輸入面的X射線圖象管與現(xiàn)有的X射線圖象管相比，靈敏度提高約50%，同時(shí)臨界析象度從現(xiàn)有值的50lp/cm提高到52lp/cm。又在空間頻率20lp/cm時(shí)的MTF值也相對于現(xiàn)有值的40%提高到45%。
實(shí)例4在對以和實(shí)例2相同的方法所形成的熒光層進(jìn)行研磨之后，和實(shí)例3相同進(jìn)行滾光。在所形成的熒光層上如圖7所示混有鉤狀的柱狀結(jié)晶40a和釘狀的柱狀結(jié)晶40b。在此熒光層40上和實(shí)例3相同形成表層19，此表層19的表面實(shí)質(zhì)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，制成了輸入面。備有此輸入面的X射線圖象管顯示有和實(shí)例3相同的特性。
實(shí)例5在以和實(shí)例1相同的方法所研磨的熒光層上使用熒光體以外的透明物質(zhì)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(shí)質(zhì)上是光滑的。在此表層之上形成光電面，制成了輸入面。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(xiàn)有的50lp/cm提高到54lp/cm，又在空間頻率為20lp/cm時(shí)的MTP值相對于現(xiàn)有值的40%提高到50%。
這樣根據(jù)本發(fā)明的X射線圖象管由于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于熒光層上的氣孔而使構(gòu)成光電面的物質(zhì)擴(kuò)散和消失的現(xiàn)象。其結(jié)果是提高光電面的靈敏度。
權(quán)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(nèi)的X射線輸入側(cè)的基板、在該基板上所形成的具有柱狀結(jié)晶的熒光體層和在該熒光體層上所形成的光電面的輸入面；其特征在于所具備的上述輸入面為通過使上述熒光體層的柱狀結(jié)晶的頂部變形而埋沒柱狀結(jié)晶的頂部間隙的輸入面。
2.如權(quán)利要求1所述的X射線圖象管，其特征在于上述熒光體層上形成用以得到平坦面的表層。
3.如權(quán)利要求2所述的X射線圖象管，其特征在于上述表層由熒光體構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的X射線圖象管，其特征在于上述表層的平均結(jié)晶大小為上述柱狀結(jié)晶的平均直徑的1.5倍以上。
5.如權(quán)利要求2所述的X射線圖象管，其特征在于上述表層是用從由堿金屬囟化物、堿土金屬囟化物、Al2O3或SiO2所組成的群中選出的至少1種透明物質(zhì)形成的。
6.如權(quán)利要求1所述的X射線圖象管，其特征在于在上述熒光體層上設(shè)導(dǎo)電性中間層，并在該中間層上形成光電面。
7.如權(quán)利要求6所述的X射線圖象管，其特征在于上述導(dǎo)電性中間層由氧化銦或氧化銦錫所組成。
8.如權(quán)利要求1所述的X射線圖象管，其特征在于上述熒光體層由在基板上用蒸鍍法形成為粒狀的第1熒光體層和在該第1熒光體層上成長為柱狀第2熒光體層所組成。
9.一種X射線圖象管，具備含有配設(shè)在真空管殼的X射線輸入側(cè)的基板、在該基板上形成的具有柱狀結(jié)晶的熒光體層、和在該熒光體層上形成的光電面的輸入面，其特征在于上述熒光體層的柱狀結(jié)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(shí)質(zhì)上相互貼緊。
10.如權(quán)利要求9所述的X射線圖象管，其特征在于上述頭部具有鉤狀的形狀。
11.如權(quán)利要求9所述的X射線圖象管，其特征在于上述頭部具有釘狀的形狀。
12.一種X射線圖象管的制造方法，為通過用蒸鍍法在基板上形成有柱面結(jié)晶的熒光體層的工序和在該熒光體層上形成光電面的工序來形成輸入面的X射線圖象管的制造方法，其特征在于具備在形成上述光電面之前先使上述熒光體的柱狀結(jié)晶頭部作機(jī)械塑性變形，至少埋沒柱狀結(jié)晶的頭部間的間隙、且形成該結(jié)晶的頂部實(shí)質(zhì)上連續(xù)的連續(xù)面的工序。
13.如權(quán)利要求12所述的X射線圖象管的制造方法，其特征在于含有在上述熒光體層上形成用以得到平坦面的表層的工序。
14.如權(quán)利要求13所述的X射線圖象管的制造方法，其特征在于上述表層的平均結(jié)晶大小為上述柱狀結(jié)晶的平均直徑的1.5倍以上。
15.如權(quán)利要求13所述的X射線圖象管的制造方法，其特征在于上述表層是用從由堿金屬囟化物、堿土金屬囟化物、Al2O3或SiO2所組成的群中選出的至少一種透明物質(zhì)形成的。
16.如權(quán)利要求12所述的X射線圖象管的制造方法，其特征在于在上述連續(xù)面上形成中間層之后形成上述光電面。
17.如權(quán)利要求12所述的X射線圖象管的制造方法，其特征在于通過用研磨裝置研磨上述柱狀結(jié)晶的頂部來形成上述連續(xù)面。
18.如權(quán)利要求17所述的X射線圖象管的制造方法，其特征在于上述研磨裝置的研磨工具的推壓力設(shè)定成與基板的中心部相比離周邊部越近則推壓力越大，并形成從中心部起離周邊部越近則研磨得越光滑的連續(xù)面。
19.如權(quán)利要求12所述的X射線圖象管的制造方法，其特征在于將多個(gè)球裝載在上述柱狀結(jié)晶的頂部并通過使上述基板振動(dòng)來滾光該頂部，形成上述連續(xù)面。
全文摘要
X射線圖象管具備真空管殼及含配設(shè)在該真空管殼的X射線輸入側(cè)的基板、在該基板上形成的有柱狀結(jié)晶的熒光體層、及在該熒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熒光體層的柱狀結(jié)晶的頂部變形來埋沒柱狀結(jié)晶的頂部間隙。該輸入面的制作工序?yàn)樵谛纬晒怆娒媲笆褂谜翦兎ㄐ纬傻闹鶢罱Y(jié)晶的頂部作機(jī)械塑性變形，至少埋沒該柱狀結(jié)晶的頭部間的間隙，并形成該結(jié)晶的頭部實(shí)質(zhì)上連續(xù)的連續(xù)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(yōu)先權(quán)日1988年3月4日
發(fā)明者阿武秀郎, 小野勝弘 申請人:東芝株式會(huì)社