X射线显象管

本发明有关X射线显像管，特别有关它的荧光屏的改进。

一般来说，X射线显像管，例如X射线荧光倍增管，它以医疗用为主，但同时可兼用作非破坏性检查等工业电视，因而被广泛采用。

此种X射线荧光倍增管，传统构造如图4所示那样，在具有输入窗1的真空管壳2的内部，对着输入窗1而配置着输入面3。另一方面，在管壳2内部的输出一侧，同时配置着阳极4和输出荧光屏5，还沿着真空管壳2内部的侧壁配置着聚焦电极6。

而且，上述输入面3，是在基板7上依次形成输入荧光屏8和光电面9的叠层。

在这样的X射线荧光倍增管中，在动作时，从X射线管10来的X射线经被摄物体11，并通过X射线荧光倍增管的输入窗1和基板7，而在输入荧光屏8上变换成光。此光被传递到光电面9而被变换成电子。用聚焦电极6和阳极4使此电子被聚焦、加速，而在输出荧光屏5上被变换成可见光图像。

就这样，X射线图象被变换成可见光图像，用TV相机，电影相机、点照相机等记录此可见光图像，供进行医疗诊断使用。然而，在近年来的X射线荧光倍增管中，常见到使构成此X射线荧光倍增管的要素之一的荧光屏8的厚度比原来大幅度增大的情形，也就是，在被厚度为T的输入荧光屏吸收的X射线可由

1-e－VT

来表示。而此处ψ为X射线的吸收系数。在图5表示输入荧光屏的 膜厚度和X射线吸收率的关系，而荧光屏材料为Csl，X射线的能量为60KV。由于当使膜厚度增大时，X射线的吸收率也变大，因而能有效利用X射线，对减低被曝光量和提高画面质量起作用。

如图6所示那样，使均匀的X射线向X射线荧光倍增管上照射，当观察输出图像时，可看出输出图象的中心部份明亮，而愈向外围，其亮度减小，这主要是由于用了X射线荧光倍增管的电子透镜而使外围的图像比中心部份的图像更被拉长了的缘故。在这样的输出亮度分布下，不能有效地全面使用摄像后的全部动态（dynamic）范围。

作为一种为了使这样的输出亮度尽可能平坦的方法，有例如在特开昭53-102663公报上所述的那样，使输入荧光屏的膜层厚度从中心部份向外围部份增加。由于此方法使外围部份比中心部份更多地吸收X射线而发光，从而使输出侧外围部份的亮度提高起来，并使输出亮度分布接近于平坦。

然而，在X射线荧光倍增管采用上述近年来开发的厚膜输入荧光屏的方未能获得成功。

现对这个理由进行说明。首先，通过如下模式来考虑一下，使一定的X射线入射时，在光电面上究竟能有多大程度发光。在图7上表示了这种模式，在膜厚为T的输入荧光屏中，在深度为t的场所的微小部份dt范围内的X射线变换成光的量是与此场所内的X射线量成比例。又因到达光电面为止的距离是T-t，当把光在输入荧光屏中的衰减系数考虑作为β的话，上述量的结果成为αe-αT·e-β（T-t）dt。如以荧光屏的膜厚T全体上来考虑，则通过积分，到达光电面的光量成为

α∫TOe-αT·e-β（T-t）dt

此外，α为X射线的吸收系数。因此可以断定此积分具有峰值。实际上，通过制作各种各样膜厚的输入荧光屏进行实验即能得出峰值。 这可由图8表示。

当为了有效利用X射线，将输入荧光屏中心部份的膜厚设定在表示具有此峰值的膜厚上时，显然不能使用上述对输出亮度分布进行补正的方法。就是即使使外围部份的膜厚相对中心部份增加，亮度会变小，输出亮度分布反而成为强烈的凸形。在实际中，由于当进一步使膜厚增大下去，因光的扩散而使析像度下降，因此可把正好赋与发生峰值那样的膜厚看作提供实用的最大膜厚。因此，必需解决当实施这样的膜厚时，输出亮度分布不能被有效修正的问题。

此外，还可举出一个问题，即当给膜厚以一定分布时，由于X射线的吸收系数会因X射线的性质发生变化，因此即使在某种X射线性质条件下使输出亮度分布成为为平坦，当使X射线性质变化时，输出亮度分布又会变成不平坦了。

作为使输出亮度分布变平坦的另一方案是在输入荧光屏的表面上形成具有光透过率分布的膜。也就是通过使输入荧光屏中心部份的膜的光透过率变小，从而使输出亮度分布变得平坦。但是，这种方法存在的问题是使工序数增多。此外，由于使输入荧光屏和光电面间的层具有分布，因而在光电面的形成条件上也出现分布，进而有可能在时效变化上也出现分布。

本发明的目的是提供一种对于即使使用厚的输入荧光屏场合，能使输出亮度分布平坦的同时，还能使因X射线性质变化而引起的输出亮度分布变化为小的X射线显像管。

本发明有关具备将X射线转变成光的荧光屏的X射线显像管，就是使上述荧光屏由密度不相同的多层荧光体组成，将密度相对高的荧光体层配置在密度相对低的荧光体层的输出一侧上，而且要使该相对高密度的荧光体层的膜厚度在外围部份比上述荧光屏的中心部变厚那样的X射线显像管，此密度相对高的荧光体层为通过将荧光体沿和荧光屏垂直方向形成细长柱状体而构成，此密度相对低的 荧光体层为通过将荧光体进行无间隙充填而构成。

采用本发明，可以使输出亮度分布变平坦，又能使输出亮度分布不会因X射线素质的变化而变化。

以下，参照附图，对本发明的一实施例进行详细说明。

对附图的简单说明。

图1是表示有关本发明的一实施例的X射线显像管主要部份（输入荧光屏）的剖面图，图2是表示构成本发明的输入荧光屏的高密度层和低密度层分布的剖面图，图3是表示对本发明X射线显像管输出亮度分布进行修正的说明图，图4是表示一般的X射线显像管的剖面图，图5是表示输入荧光屏膜厚和X射线吸收率关系的特性曲线图，图6是表示输出亮度分布的特性曲线图，图7是表示对在输入荧光屏中的发光、光的衰减模式进行说明的图，图8是表示输入荧光屏膜厚和相对发光量关系的特性曲线图，图9是表示高密度层和光量增加率的关系的特性曲线图。

1为输入窗，2为真空管壳，3为输入面，4为阳极，5为输出荧光屏，6为聚焦电极，7为基板，9为光电面，12为输入荧光屏，13为密度低的荧光体层，14为密度高的荧光体层。

作为X射线显像管，是以X射线荧光倍增管为例，因本发明是对荧光屏的改良，故仅对荧光屏进行说明，然而在这之前先对荧光体进行叙述。

通常，构成荧光屏的荧光体能吸收X射线而放出光来。由于此光向一切方向前进，因此朝着和荧光屏平行方向的光的扩散会使析像度下降。为了防止这种现象，例如通过将荧光体按照和荧光屏相垂直方向形成细长的柱状，从而一般地使能进行光的全反射，或使光在柱状体间隙间衰减。在此场合，由于在荧光体的柱状体间存在空隙空间，使其时的荧光体密度和无间隙地充填荧光体场合比较，一般减小0.5%的程度。又如上所述，由于存在光的衰减，使光的透 过率也比无间隙地充填荧光体的场合小。这里，考虑厚度为T的荧光体层。如上述那样，到达光电面的光量，概略用

给出。α为X射线吸收系数，β为光的吸收系数。若计算此定积分时，则成为

α 1/(β-α) ·exp（-βT）·｛exp（β-α）T-1｝

把此作为T的函数来考虑，求出成为峰值的T，即成为

T＝ln（β/α）/（β-α）

例如，考虑CsI作为荧光体。当用实验来求α时对于60KV的单色X射线，得出值，α＝4.4×10-3μm-1。此外，当用实验求β时，得出值，β＝1.5×10-3μm-1。

此值是对于C5I的发光光谱的峰值约420nm的光来说的，而且是在CsI荧光屏形成柱状的场合。也就是密度低的场合。当把这些数值代入先前的式中，求出值T＝370μm。就是膜厚即使比此值大或小，而到达光电面的光量减少，亮度变低。

接下来，考虑对相同膜厚T＝370μm，形成340μm柱形状，并在其上形成30μm的密度为高的层的情况。对于密度高的层和密度低的层来说，对于X射线的吸收率几乎没有差别，这是因为密度为低的层和密度为高的层之间的密度差在1%以内的缘故。然而，在光的透过率上存在很大差别。测定的结果为β＜1×10-5μm-1。从这些当中再来考虑到达光电面的光量。

这里，令T1＝340μm，T2＝30μm，α＝4.4×10-3μm-1，β＝1.5×10-3μm-1，β＝1×10-5μm-1，由于根据β2的大小，能使式中的 近似于1，故计算变得简单，当求解积分时，光量L成 为

L＝α 1/(β1－α) ·exp(-β1T1)

｛exp（β1-α）T1-1｝-｛exp（-αT1）-exp（-αT2）｝

如将实际的数值代入此式中，则可了解到和370μm全部形成柱状的场合相比，到达光电面的光量增加了约4.5%左右。此外，将高密度层和低密度层分别作为（10μm，360μm）（20μm，350μm）（40μm，330μm），（50μm，320μm）进行计算的结果就是图9的情形。

这样，通过附加低密度层和高密度层，能够使到达光电面的光量增加。此外，通过增加高密度层的比例，能使光量进一步增加。利用这个办法，例如取输入荧光屏的中心部的高密度层和低密度层为（0μm，370μm），外围的高密度层和低密度层为（50μm，320μm）的话，能够使外围部份的亮度增高约7.5%的程度。并且，重要在于，如先前所述的那样，对X射线的吸收来说，对于同一个膜厚，不再存在因X射线素质变化而引起亮度分布的变化这一点上。

根据以上的事实，本发明的X射线荧光倍增管的输入荧光屏，如图1所示那样构成，12就是输入荧光屏。此输入荧光屏12是由密度低的荧光体层13和密度高的荧光体层14组成。并且密度相对高的荧光体层13被配置在密度相对低的荧光体层13的输出一侧。进而将各荧光体层13，14的各自的膜厚分布，作成例如图2上所表示的那样，要使密度相对高的荧光体层14的膜厚形成在外围部份的膜厚比上述荧光屏12的中心部份变厚。还要使上述密度低的荧光屏13的膜厚形成在外围部份的膜厚比上述荧光屏12的中心部份的变薄。

若应用上述公式对此膜厚分布进行计算，则可知与传统的进行比较，能进行如图3所示那样的输出亮度分布的修正。

而且，在这里列举的数值，仅是一个例子，它并不限定权利要求范围。

此发明X射线显像管，即X射线荧光倍增管，由于除上述输入荧光屏以外的部份和图4为相同构成的缘故，所以省去对其详细说明。

在上述实施例中，是使密度低的荧光体层13膜厚形成其外围部份比输入荧光屏12的中心部份的变薄，然而反过来，使其在外围部份的膜厚比输入荧光屏12的中心部变厚那样形成也可以。

若采用本发明，能使输出亮度分布变平坦，又能使不发生因X射线素质的变化引起输出亮度分布的变化。

此外，在上述实施例中，是以X射线荧光倍增管为例作为X射线显像管来叙述的，不用说，本发明不限于X射线荧光倍增管。