特許 6049402 イメージ管およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6049402

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】イメージ管およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01J 31/50 20060101AFI20161212BHJP

【ＦＩ】

   H01J31/50 A

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2012-240542(P2012-240542)

(22)【出願日】2012年10月31日

(65)【公開番号】特開2014-89927(P2014-89927A)

(43)【公開日】2014年5月15日

【審査請求日】2015年10月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】503382542

【氏名又は名称】東芝電子管デバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100180976

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 一郎

(72)【発明者】

【氏名】山本 豊雄

(72)【発明者】

【氏名】時任 康二

【審査官】 杉田 翠

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０４−２４９０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２８３５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６４５３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｋ４／００

Ｈ０１Ｊ２９／３６−２９／４５

３１／０８

３１／２６−３３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルカリ金属を含む光電面、複数の加速集束電極、出力面を備えた真空外囲器と、前記真空外囲器のガラス外囲壁から外方に突設され前記真空外囲器内に開口部を形成したアルカリ金属導入管と、前記電極の１つに形成され前記アルカリ金属導入管の開口部に間隔をおいて対設された蒸気案内管と、前記開口部に対向する前記蒸気案内管の端部に前記ガラス外囲壁の内壁に沿って延び前記内壁との間に間隙が形成されるように設けられたフランジ部とを具備することを特徴とするイメージ管。

【請求項2】

少なくとも一部がガラス外囲壁で形成された筒状の前記真空外囲器と、
前記真空外囲器の第１端側に配置された前記光電面と、
前記真空外囲器の第２端側に配置された前記出力面と、
前記光電面と前記出力面間に配置され前記光電面から出射された光電子を加速集束して前記出力面に入射させる複数の前記電極と、
前記出力面近傍で前記ガラス外囲壁から外方に突設された前記アルカリ金属導入管と、
前記電極のうちの１つの電極に形成され第１端が前記真空外囲器内に開口する前記アルカリ金属導入管の開口部に対して間隔をおいて対向し、第２端が前記１つの電極において前記光電面から遮られる位置に開口して設けられた筒状の前記蒸気案内管と、
前記蒸気案内管の第１端に前記ガラス外囲壁の内壁に沿って延び前記内壁間に間隙が形成されるように設けられた前記フランジ部と、
を具備することを特徴とする請求項１記載のイメージ管。

【請求項3】

前記ガラス外囲壁の内壁と前記フランジ部間の隙間の距離に対して前記フランジ部の半径方向の幅を３倍以上に形成してなる請求項１または２記載のイメージ管。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかに記載のイメージ管の前記アルカリ金属導入管にアルカリ金属蒸気を導入し、前記アルカリ金属蒸気を前記蒸気案内管を通して前記１つの電極の壁に向けて放出させるようにしたイメージ管の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、光電面を有するイメージ管およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

光電面を有するイメージ管は例えばＸ線検出を行うために内部に蛍光体と光電面を有した構造をしているイメージ管、入力部が他のエネルギーに反応して発光し内蔵されている光電面上の画像を表示するイメージ管、または直接内蔵されている光電面に反応して画像を表示するイメージ管などがある。

【0003】

代表的なイメージ管であるＸ線イメージ管を例に説明する。図５に示すように、Ｘ線イメージ管１００は真空外囲器１０１、入力窓１０２、出力面蛍光体１０３、入力基板１１６とその上に成膜された入力面蛍光体１０４、光電面１０５、電子レンズを形成する電極１０６，１０７，１０８およびアノード電極１０９が組み込まれている。なお、電子レンズ電極は用途によって増加、又は削減する場合もある。一般的なＸ線イメージ管の動作原理は、外部からＸ線１１０を入力面蛍光体１０４に入射させ、Ｘ線を入力面蛍光体１０４内で可視光に変換し、この光を蛍光体表面に形成されている光電面１０５に入射させて電子線１１１を放出させ、この電子を電子レンズが加速、集束させて出力面蛍光体１０３に入射させ、出力面１１２にて明るい可視光画像として外部に出力する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平８‐２４１６７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

光電面１０５は代表的にはＳｂ（アンチモン）膜にアルカリ金属Ｃｓ（セシウム）を反応させたＳｂ−Ｃｓ光電面である。図５に示すように出力面蛍光体１０３近傍にアルカリ金属導入管１１３を設けてこの位置からアルカリ金属の蒸気ｖを導入する。しかし蒸気が電極と外囲器内壁間を通るため、蒸気の反射、付着径路が複雑で光電面に付着するアルカリ金属量が不均一になり易く光感度むらが発生する。これが出力画像にシミとして出力される。

【課題を解決するための手段】

【0006】

一実施形態によれば、アルカリ金属を含む光電面、複数の加速集束電極、出力面を備えた真空外囲器と、真空外囲器のガラス外囲壁から外方に突設され真空外囲器内に開口部を形成したアルカリ金属導入管と、前記電極の１つに形成されアルカリ金属導入管の開口部に間隔をおいて対設された蒸気案内管と、開口部に対向する蒸気案内管の端部にガラス外囲壁の内壁に沿って延び内壁との間に間隙が形成されるように設けられたフランジ部とを具備してなるイメージ管にある。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態の縦断面略図。

【図2】図１を説明する一部拡大断面略図。

【図3】参考として実施形態を説明するための縦断面略図。

【図4】参考として実施形態を説明するための他の縦断面略図。

【図5】従来のイメージ管を説明するための縦断面略図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図を参照して実施形態について説明する。図１および図２は一実施形態のＸ線イメージ管を示しており、Ｘ線イメージ管１０は筒状の金属外囲壁１２と二重環のガラス外囲壁１３をもつ真空外囲器１１を有している。外囲器の管軸に沿う金属外囲壁側の一端１２ａには金属の入力窓１４、他端のガラス外囲壁１３側にはガラスの出力面１５を備えており、真空外囲器内には入力窓１４側から入力基板２７、入力面蛍光体１６、光電面１７、光電子を加速集束する電子レンズを形成する複数の筒または環状の電極（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３）１８，１９，２０およびアノード電極２１が同軸的に組み込まれている。出力面１５内面に出力面蛍光体１５ａが形成される。

【0009】

電子レンズの第３電極Ｇ３である電極２０はプレス加工で形成しており、光電面１７に面する一端面に第１の環状電極部２２を形成し、出力窓１５側の他端面に第２の環状電極部２３を形成し、これらの環状電極部の外周を支持筒体２４で保持した断面がコ字状の環状構造を有している。第３電極２０は第２の環状電極部２３の内周をガラス外囲壁１３の内側環部２５に接合されて支持される。なおガラス外囲壁の外側環部２６は金属外囲壁１２の他端面１２ｂと真空気密に封止されている。さらにアノード電極２１は漏斗状に形成され出力面蛍光体１５ａを取り囲んで配置される。出力面蛍光体１５ａの外周で二重環部２５，２６に囲まれたガラス外囲壁１３の一部にアルカリ金属蒸気を管内に導入するアルカリ金属導入管３０が管外方に突出して設置される。アルカリ金属導入管３０は真空外囲器１０内に連通口を形成しており、外方先端はアルカリ金属蒸気発生容器３１につながっている。

【0010】

蒸気案内管４０が第３電極２０の第２の環状電極部２３に設けられる。図２に示すように、蒸気案内管４０の第２端４２の管内が第２の環状電極部２３内側に連通口を形成して取り付けられ、蒸気案内管４０の先端である第１端４１はアルカリ金属導入管３０が連通するガラス外囲壁の開口部３２に対向して離れて配置される。第１端４１外周に平板状の環状フランジ部４３が形成される。環状フランジ部４３はガラス外囲壁開口部３２の周囲のガラス内壁３３に沿って並行に延びており、ガラス内壁３３との間に狭い間隙ｓを形成している。

【0011】

Ｃｓ等のアルカリ金属蒸気がアルカリ蒸気発生容器３１からアルカリ金属導入管３０を介して導入され、蒸気案内管４０で案内されて第２端４２の連通口４４から放出される。

【0012】

フランジ部４３の形成は蒸気案内管の第１端４１とガラス外囲壁開口部３２の間から漏れる蒸気ｖ１を抑制する。このため、フランジ部４３とガラス内壁３３との間隙が狭い方が好ましくフランジ部４３幅ｗを間隙ｓ長よりも拡げることによって漏れ防止にかなり効果がある。このフランジ部４３は必ずしも環状でなくてもよく、周囲形状に合わせて変形させることができ、またフランジ部先端の厚みを大きくすることによって間隙を形成することができる。

【0013】

蒸気案内管４０の第２端４２の連通口４４は第３電極２０の第１の環状電極部２２の裏面２２ａすなわち光電面に面するのと反対側の面に対向している。第１の環状電極部２２が光電面１７と連通口４４の間を遮り、蒸気案内管４０から噴出された蒸気ｖがまず第１の環状電極部２２の裏面２２ａにあたって反射し、真空外囲器中心側に反射することになる。このためアルカリ蒸気の光電面への均一な付着を可能にする。

【0014】

一方、蒸気案内管４０内に導入されずに間隙ｓに漏れた蒸気ｖ１は間隙ｓ間で多数回にわたり反射を繰り返し間隙部分に付着するのでこの部分から漏れる蒸気は著しく減少する。このアルカリ金属導入管はアルカリ金属導入工程後に封じ切られる。

【0015】

（実施形態の光電面形成）
Ｘ線イメージ管の光電面は大気に曝されると破壊されてしまう。このため光電面は管球内部の空気を排気した真空雰囲気中にて、管球内部で形成される。Ｘ線イメージ管の光電面は、一般的にＳｂと、アルカリ金属であるＣｓで形成される。Ｓｂは大気中で安定した金属状態を保持できるので、電極組み立て工程でＳｂ源を電極等とともに組み込むことができる。しかし、Ｃｓ等のアルカリ金属は大気に曝すと激しく反応して酸化してしまう。このため一般的には大気中で安定して扱えるクロム酸セシウムのような六価クロムを材料として使用する。光電面作成のために最も簡単な方法は、このアルカリ金属発生源を管球内部に組み込むことであるが、この場合蒸発源物質が製品である管球内部に組み込まれたままになってしまう。六価クロムは人体や環境に与える負荷が大きいため、使用が規制されている物質であり、製品である管球内に残存させない事が望ましい。このため、製品内部に六価クロムを残さないようにアルカリ蒸気のみを管外部から導入する方法が採用される。

【0016】

管球外部から導入されたアルカリ金属は、真空中を分子流として拡散していく。このため導入されたアルカリ金属は、大半は空間で他のガス分子と当たる事なく、管壁や電極に付着し、しばらくしてから離脱して再度管壁や電極に付着する。このようにアルカリ金属は管壁や電極への入射、離脱を繰り返して管球内部に拡散していくため、入力面に到達するアルカリ蒸気の分布は電極や外囲器、アルカリ導入口の位置に依存する。電極や管壁の形状は電子レンズや構造強度等の要求で決定されるため、アルカリ金属を入力面へ完全に均一な状態に付着させるのは極めて難しい。

【0017】

アルカリ金属が入力面の一部に他より過剰に、又は不足して付着すると、光電面特性が部分的に変化してしまい、製品としては入力面が原因のシミが発生して不良となる。特に、アルカリ金属を導入する導入口が直接入力面から見える位置に設置されていると、入力面の一部に過剰に入射してしまい、部分的に光電面作成条件が異なることになり、光電面特性が均一にならず、管球特性としてはシミのある画像となってしまう。これを防ぐために従来は、入力面になるべく均一に入射するように管内の電極等に一旦入射させて、管球内部を拡散させ、その後入力面に到達するような位置にアルカリ金属導入口を形成する。しかし、管球のその他の特性を満足させるために、必ずしも最適な形状の電極構造や、最適な位置に導入口を設ける事が出来ず、入力面へのアルカリ金属の入射は完全に均一の状態にはならない。代表的な例を図５にて説明したとおりである。

【0018】

すなわちアルカリ金属導入管１１３は出力面近傍のガラス外囲壁１１４部分に設置されている。ここより導入されたアルカリ金属蒸気ｖは一旦内部電極に入射後、再放出されてガラス外囲壁の内壁に入射、さらに再放出されて一部が入力面に入射する。このように直接入射する事は無いが、この段階ではまだ反射の回数が少なく十分に拡散されてない状態で入力面にアルカリ金属が入射してしまう。このため入力面の一部にアルカリ金属が濃厚に入射した入力面領域１１５が形成されてしまい、周囲と光電面効率が異なってしまう。

【0019】

この問題の解決のためには、内部電極の構造を利用して、アルカリ金属を回数多く入射、脱離させて拡散させるのが有効である。このため所望の電極部へ効率よくアルカリ金属蒸気を導入する蒸気案内管を設けることが好ましい。最も効率的と考えられる構造は図３に示すようなアルカリ金属導入管３０を管内に延長した真空外囲器１１と一体となった蒸気案内管３０ａであるが、アルカリ導入管はガラス外囲壁１３と同じガラスで製作されるから、このような複雑な形状を型で製作するのは困難で、量産化に適しない。

【0020】

このため図４のように、外囲器外方に突設されるガラスのアルカリ金属導入管３０を残し、金属板の内部電極を加工した蒸気案内管５０を設置するのが好ましい。しかしアルカリ導入口はガラス製であるため、この部分の精度は一般的な機械加工品と比較して精度が悪い。このため電極２０側の蒸気案内管５０が外囲器内壁と接触してしまうことを避けるために確保する隙間が大きくなり、この部分からアルカリ金属蒸気ｖ１が多量に漏れてしまい、十分な効果を上げることができない。

【0021】

一方、本実施形態の蒸気案内管４０は図２に示すように、隙間の距離を変えることなく、蒸気ｖ１の漏れ量を低減する。

【0022】

（実施例）
ガラス外囲壁の内壁３３のアルカリ金属導入管３０の開口部３２の径が８ｍｍ、蒸気案内管４０の内径はやや広い１６ｍｍ、フランジ部４３と内壁３３の隙間ｓを２ｍｍとした。この場合において内壁３３に対向するフランジ部４３の半径方向の幅ｗを６ｍｍまたはそれ以上にする。
アルカリ金属蒸気を、隙間ｓで多数回の入射と離脱を繰り返させることで蒸気ｖ１が隙間の外へ漏れることが少なくなる。この隙間ｓとフランジ部幅ｗの比率は、隙間１に対してフランジ部幅の大きさを３以上すると効果が高い。

【0023】

このようにして入力面に到達するアルカリ金属の分布は電極形状の影響を強く受けなくなり、今までより均一に入射できるようになる。さらにフランジ部付き蒸気導入管をプレス加工にて容易に製作できるので低コストで経済的に量産することができる。

【0024】

なお本実施形態においてフランジ部４３の形状を平板状に形成したが、蒸気案内管の先端に厚みを持たせた構造でもよい。

【0025】

本実施形態により、管球内部に規制物質である六価クロムを残さない製造工程を採用しても出力画像にシミが発生しにくく、特性ばらつきの少ない、安価なＸ線イメージ管、さらには内部に光電面を有するイメージ管を製造することができる。

【0026】

以上、実施形態により説明したが、本発明はこれに限定されることなく発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変形を含むものであることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0027】

１０：Ｘ線イメージ管、１１：真空外囲器、１２：金属外囲壁、１３：ガラス外囲壁、１４：入力窓、１５：出力面、１５ａ：出力面蛍光体、１６：入力面蛍光体、１７：光電面、１８，１９：電極，２０：電極（Ｇ３）、２１：アノード電極、２２：第１の環状電極、２２ａ：裏面、２３：第２の環状電極、２４：支持筒体、２５：内側環部、２６：外側環部、２７：入力基板、３０：アルカリ金属導入管、３１：アルカリ金属蒸気発生容器、３２：開口部、３３：ガラス内壁、４０：蒸気案内管、４１：第１端、４２：第２端、４３：フランジ部、４４：連通口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】