JP2008226730A - Proximity type image intensifier - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an easily-manufacturable proximity type image intensifier capable of suppressing FPN (Fixed Pattern Noise). <P>SOLUTION: This proximity type image intensifier is provided with an optical fiber plate on which a phosphor emitting light by electrons entered in an incident surface side is installed. The proximity type image intensifier is characterized in that the phosphor is installed as a phosphor layer formed in a layered shape on the incident surface side of the optical fiber plate, and the phosphor layer is formed of a material of which the general formula is represented by (MI)Ga<SB>2</SB>S<SB>4</SB>: Re, where MI is Ca, Sr or Eu; and Re is Eu<SP>2+</SP>or Ce<SP>3+</SP>. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、近接型イメージインテンシファイアに関する。   The present invention relates to a proximity image intensifier.

イメージインテンシファイア（Ｉｍａｇｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）は、高感度で高速な二次元センサとして、特に、画像入力装置（例えば高感度テレビカメラ）の撮像素子などに広く用いられている。従来は、イメージインテンシファイアの素子形状として、電子レンズを用いたものが使用されてきたが、最近では、小型で軽量の近接型のものが一般的になってきている。   An image intensifier (Image Intensifier) is widely used as a high-sensitivity and high-speed two-dimensional sensor, particularly in an image sensor of an image input device (for example, a high-sensitivity television camera). Conventionally, an element using an electron lens has been used as an element shape of an image intensifier, but recently, a compact and lightweight proximity type has become common.

まず、一般的な近接型イメージインテンシファイアについて、その作動原理を説明する。図１は、近接型イメージインテンシファイアの構造図を模式的に示したものである。この図に示すように、イメージインテンシファイアは、光入射面側から、光電面１、マイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）２、光ファイバプレート４の順に並べて構成される。光ファイバプレート４には、入射面側に、蛍光面３が設置されている。   First, the operation principle of a general proximity type image intensifier will be described. FIG. 1 schematically shows a structural diagram of a proximity image intensifier. As shown in this figure, the image intensifier is configured by arranging a photocathode 1, a microchannel plate (MCP) 2, and an optical fiber plate 4 in this order from the light incident surface side. The optical fiber plate 4 is provided with a fluorescent screen 3 on the incident surface side.

このように構成される近接型イメージインテンシファイア１０において、光入射面に光が入射すると、光電面１において、光（光子）が電子に変換される（これを、一般に光電子放出という）。次に、この変換された電子は、ＭＣＰ２の方向に進み、ＭＣＰ２内部で加速、増倍される。その後、電子は、光ファイバプレート４の蛍光面３に侵入し、この際に、再度電子から光（光子）に変換され、これにより発光が生じる。蛍光面３での発光により生じた画像は、光ファイバを束ねて構成された光ファイバプレート４によって、入射側と反対の側から、出力画像として出力される。   In the proximity image intensifier 10 configured as described above, when light enters the light incident surface, light (photons) is converted into electrons on the photocathode 1 (this is generally referred to as photoelectron emission). Next, the converted electrons travel in the direction of MCP2 and are accelerated and multiplied inside MCP2. Thereafter, the electrons enter the phosphor screen 3 of the optical fiber plate 4, and at this time, the electrons are converted again to light (photons), thereby generating light emission. An image generated by light emission on the phosphor screen 3 is output as an output image from the side opposite to the incident side by an optical fiber plate 4 formed by bundling optical fibers.

近年、このような近接型イメージインテンシファイア１０については、特に光ファイバプレート４を始め、様々な改良が加えられている。図２には、改良型の光ファイバプレート４の電子入射面側の断面構造を示す。   In recent years, the proximity image intensifier 10 such as the optical fiber plate 4 has been improved in various ways. FIG. 2 shows a cross-sectional structure of the improved optical fiber plate 4 on the electron incident surface side.

この図において、光ファイバプレート４は、多数の光ファイバ４０を束ねることにより構成されている。また、光ファイバ４０のそれぞれは、中心側の光を導波するコア部４０ａと、このコア部を取り囲むクラッド部４０ｂとで構成される。クラッド部４０ｂは、コア部４０ａよりも屈折率が低い材料で構成される。この光ファイバ４０の入射側端部では、コア部４０ａが凹型に定形されており、この凹部１１には、蛍光体粉末２０が充填されている。なお、通常の場合、帯電防止のため、光ファイバプレート４の端面（最表面）には、メタルバック層１５が設置されている。このような構造で構成された光ファイバプレート４では、蛍光体２０が凹部１１にのみ設置されているため、蛍光体２０で生じた光がコア部４０ａに入射される確率が高くなり、光散乱が抑制される。従って、光ファイバプレート４の入射面全体に、蛍光体粉末を均一に塗布した場合に比べて、解像度の向上を図ることができる（特許文献１）。   In this figure, the optical fiber plate 4 is configured by bundling a large number of optical fibers 40. Each of the optical fibers 40 includes a core portion 40a that guides light on the center side, and a clad portion 40b that surrounds the core portion. The clad portion 40b is made of a material having a refractive index lower than that of the core portion 40a. At the incident side end of the optical fiber 40, the core portion 40a is formed in a concave shape, and the concave portion 11 is filled with the phosphor powder 20. In a normal case, a metal back layer 15 is provided on the end face (outermost surface) of the optical fiber plate 4 to prevent charging. In the optical fiber plate 4 configured in such a structure, since the phosphor 20 is installed only in the recess 11, the probability that light generated in the phosphor 20 is incident on the core portion 40a is increased, and light scattering is performed. Is suppressed. Therefore, the resolution can be improved as compared with the case where the phosphor powder is uniformly applied to the entire incident surface of the optical fiber plate 4 (Patent Document 1).

ただし、このイメージインテンシファイアの構造では、ＭＣＰ２から放射される電子は、メタルバック層１５に衝突した際に、一部が乱反射される。また、ＭＣＰ２と蛍光面３の間には、電圧が印加されている。従って、乱反射によって真空中に再放出された電子は、印加電圧により生じる電界によって再び蛍光面方向に向かって加速され、最終的に、蛍光面３に再入射される。このため、いわゆるハレーション現象（一度蛍光面上で散乱した電子が、再び蛍光面上の別の部分に入射して、最初の入射範囲よりも広い範囲で発光が生じ、出力分解能が低下する現象）が生じてしまう。   However, in this image intensifier structure, some of the electrons emitted from the MCP 2 are irregularly reflected when they collide with the metal back layer 15. A voltage is applied between the MCP 2 and the phosphor screen 3. Therefore, the electrons re-emitted into the vacuum due to the irregular reflection are accelerated again toward the phosphor screen by the electric field generated by the applied voltage, and finally reenter the phosphor screen 3. For this reason, the so-called halation phenomenon (a phenomenon in which electrons once scattered on the phosphor screen are incident again on another portion of the phosphor screen and light is emitted in a wider range than the first incident range, resulting in a decrease in output resolution) Will occur.

そこで、このようなハレーションの問題を軽減するため、図３に示すように、コア部４０ａの凹部１１の深さをさらに深くして、この凹部１１の底部に蛍光体粉末２０を充填することにより、解像度をさらに向上させる技術が提案されている（特許文献２）。
特開昭６２−２５２０４３号公報 特開平１０−１７２４５８号公報 Therefore, in order to alleviate the problem of halation, as shown in FIG. 3, the depth of the concave portion 11 of the core portion 40a is further increased and the bottom of the concave portion 11 is filled with the phosphor powder 20. A technique for further improving the resolution has been proposed (Patent Document 2).
JP-A-62-252043 Japanese Patent Laid-Open No. 10-172458

図２および３に示したような光ファイバプレートを備える近接型イメージインテンシファイアでは、光ファイバプレート４の蛍光面は、粉末状の蛍光体２０をコア部４０ａの凹部１１に塗布することにより製作される。従って、粉末蛍光体２０を光ファイバ４０のコア部４０ａの凹部１１に充填するためには、コア部４０ａは、少なくとも蛍光体の粒径を超える直径を有する必要がある。例えば、現在広く使用されている蛍光体粉末は、通常３μｍ〜８μｍ程度の粒径を有するが、この場合、コア部４０ａには、８μｍを超えない直径を有する蛍光体粉末が使用される。   In the proximity type image intensifier having the optical fiber plate as shown in FIGS. 2 and 3, the fluorescent surface of the optical fiber plate 4 is manufactured by applying the powdery phosphor 20 to the concave portion 11 of the core portion 40a. Is done. Therefore, in order to fill the powder phosphor 20 into the concave portion 11 of the core portion 40a of the optical fiber 40, the core portion 40a needs to have a diameter at least exceeding the particle size of the phosphor. For example, currently widely used phosphor powders usually have a particle size of about 3 μm to 8 μm. In this case, a phosphor powder having a diameter not exceeding 8 μm is used for the core portion 40a.

しかしながら、ハイビジョンまたはそれ以上の高解像度に対応した近接型イメージインテンシファイアを製作しようとした場合、近接型イメージインテンシファイア１０またはＭＣＰ２の広径が数インチの場合、８μｍ以下の直径のコア部４０ａを有する光ファイバプレート４が必要となる。このような直径の小さな各コア部４０ａの端部に、均等に所定の深さの凹部を精度良く形成することは、極めて難しい。また、各コア部４０ａにそのような凹部１１を形成することができたとしても、今度は、そのような微細な凹部１１に、蛍光体粉末２０を所望の位置に均一に充填しなければならない。しかしながら、そのような蛍光体の充填を、３μｍ程度の粒径を有する蛍光体粉末を凹部に塗布することにより行うことは、極めて困難である。一方、８μｍ程度の粒径の大きな蛍光体を用いた場合には、コア部４０ａの凹部１１に塗布した蛍光体の均一性、分散性は、著しく低下してしまう。さらに、このような粒径が大きく均一性の劣る蛍光体を設置した蛍光面３を有する光ファイバプレート４を、イメージインテンシファイア１０に使用した場合、表示画像にばらつきが生じ、画像のばらつきノイズであるＦＰＮ（Ｆｉｘｅｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｎｏｉｓｅ）が増大してしまうという問題が生じる。さらに、粒径が１μｍ以下の蛍光体粉末を使用した場合、蛍光体の占める体積に対する表面積の割合が増加するため、蛍光体表面の欠陥密度が飛躍的に増大し、発光効率が低下するため、イメージインテンシファイアの感度が低下してしまうという問題が生じる。   However, when trying to manufacture a proximity image intensifier that supports high-definition or higher resolution, if the wide diameter of the proximity image intensifier 10 or MCP2 is several inches, the core portion has a diameter of 8 μm or less. An optical fiber plate 4 having 40a is required. It is extremely difficult to accurately form a recess having a predetermined depth evenly at the end of each core portion 40a having such a small diameter. Further, even if such a recess 11 can be formed in each core portion 40a, the phosphor powder 20 must be uniformly filled in a desired position in such a fine recess 11 this time. . However, it is extremely difficult to fill such phosphors by applying phosphor powder having a particle size of about 3 μm to the recesses. On the other hand, when a phosphor having a large particle diameter of about 8 μm is used, the uniformity and dispersibility of the phosphor applied to the concave portion 11 of the core portion 40a are significantly lowered. Further, when the optical fiber plate 4 having the phosphor screen 3 provided with the phosphor having a large particle size and inferior uniformity is used for the image intensifier 10, the display image varies, and the image variation noise This causes a problem that FPN (Fixed Pattern Noise) increases. Furthermore, when a phosphor powder having a particle size of 1 μm or less is used, since the ratio of the surface area to the volume occupied by the phosphor increases, the defect density on the phosphor surface increases dramatically, and the luminous efficiency decreases. There arises a problem that the sensitivity of the image intensifier is lowered.

本発明は、このような問題に鑑みなされたものであり、製作がより容易で、ＦＰＮが抑制された近接型イメージインテンシファイアを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a proximity image intensifier that is easier to manufacture and that suppresses FPN.

本発明では、入射面側に入射された電子により光を発する蛍光体が設置された光ファイバプレートを備える近接型イメージインテンシファイアであって、
前記蛍光体は、前記光ファイバプレートの入射面側に層状に形成された蛍光体層として設置され、
該蛍光体層は、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅ（ここで、ＭＩ＝Ｃａ、ＳｒまたはＥｕであり、Ｒｅ＝Ｅｕ^２＋またはＣｅ^３＋である）で表される材料で構成されることを特徴とする近接型イメージインテンシファイアが提供される。 In the present invention, a proximity image intensifier comprising an optical fiber plate on which a phosphor that emits light by electrons incident on the incident surface side is installed,
The phosphor is installed as a phosphor layer formed in a layer on the incident surface side of the optical fiber plate,
The phosphor layer is made of a material represented by a general formula (MI) Ga ₂ S ₄ : Re (where MI = Ca, Sr or Eu, and Re = Eu ²⁺ or Ce ³⁺ ). A proximity image intensifier is provided.

ここで、前記光ファイバプレートは、コア部とその周囲に設置されたクラッド部とからなる光ファイバを複数本結束させることにより構成され、
前記蛍光体層は、前記コア部とクラッド部の端面に連続的に設置されても良い。 Here, the optical fiber plate is configured by binding a plurality of optical fibers composed of a core part and a clad part installed around the core part,
The phosphor layer may be continuously provided on end surfaces of the core part and the clad part.

あるいは、前記光ファイバプレートは、コア部とその周囲に設置されたクラッド部とからなる光ファイバを複数本結束させることにより構成され、
各コア部の先端には、凹部が形成され、
前記蛍光体層は、前記凹部の底面に設置されても良い。 Alternatively, the optical fiber plate is configured by bundling a plurality of optical fibers composed of a core part and a clad part installed around the core part,
At the tip of each core part, a recess is formed,
The phosphor layer may be installed on the bottom surface of the recess.

また、前記凹部の深さは、１μｍ〜１０μｍの範囲であっても良い。   The depth of the recess may be in the range of 1 μm to 10 μm.

また、前記蛍光体層は、厚さが０．５μｍ〜１μｍの範囲であっても良い。   The phosphor layer may have a thickness in the range of 0.5 μm to 1 μm.

本発明では、製作が容易で、使用時のＦＰＮを抑制することが可能な近接型イメージインテンシファイアを得ることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to obtain a proximity image intensifier that is easy to manufacture and can suppress FPN during use.

本発明は、光ファイバプレートの電子入射側端面に、薄膜蛍光体を層状に設置することにより、蛍光面を構成することを第１の特徴とするものである。光ファイバプレートの端面に層状の蛍光体を設置する際には、例えば、蒸着技術など、公知の高精度微細成膜技術を適用することができるため、従来の粉末状の蛍光体をコア部の凹部に塗布する場合に比べて、極めて容易に蛍光面を形成することが可能となる。   The first feature of the present invention is that the phosphor screen is formed by installing a thin film phosphor in a layered manner on the electron incident side end face of the optical fiber plate. When installing a layered phosphor on the end face of the optical fiber plate, for example, a known high-precision fine film forming technique such as a vapor deposition technique can be applied. The phosphor screen can be formed very easily as compared with the case of applying to the recess.

さらに本発明では、粉末状の蛍光体を使用していないため、将来、高解像度化のため光ファイバのコア部の直径が現状の約８μｍよりも微細になったとしても、本構成をそのまま適用することができる。従って、本発明の近接型イメージインテンシファイアでは、現在の、すなわち光ファイバのコア部の直径が８μｍ程度の近接型イメージインテンシファイアにおいて得られているハレーションに対する良好な抑制効果を、そのまま維持することができる。   In addition, since the present invention does not use a powdered phosphor, this configuration is applied as it is even if the diameter of the core of the optical fiber becomes finer than the current 8 μm for higher resolution in the future. can do. Therefore, in the proximity type image intensifier of the present invention, the good suppression effect on halation currently obtained in the proximity type image intensifier with the core portion of the optical fiber of about 8 μm is maintained as it is. be able to.

さらに、本発明の近接型イメージインテンシファイアでは、従来の粉末状の蛍光体をコア部の凹部に塗布する場合に問題となる、蛍光体の均一性の問題が解消され、従来の近接型イメージインテンシファイアを使用する際に生じやすいＦＰＮを抑制することが可能となる。   Furthermore, in the proximity image intensifier of the present invention, the problem of uniformity of the phosphor, which is a problem when the conventional powdered phosphor is applied to the concave portion of the core portion, is eliminated, and the conventional proximity image is obtained. It becomes possible to suppress FPN that is likely to occur when using the intensifier.

しかしながら、単に従来の蛍光体材料、例えばＰ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）を、光ファイバプレートの入射側端面に層状に設置しただけでは、効率よく発光を生じさせることはできない。これは、Ｐ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）は、元来、電子線励起用蛍光体として開発された材料であり、発光感度が低いという材料特有の問題があるためである。 However, simply placing a conventional phosphor material, for example, P46 phosphor (Y ₃ Al ₅ O ₁₂ : Ce) in a layered manner on the incident side end face of the optical fiber plate cannot produce light efficiently. This is because the P46 phosphor (Y ₃ Al ₅ O ₁₂ : Ce) is a material originally developed as a phosphor for electron beam excitation and has a problem peculiar to the material that the light emission sensitivity is low.

そこで本発明では、蛍光体材料として、従来のＰ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）ではなく、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅで表される材料を使用することを第２の特徴としている。ここで、ＭＩ＝Ｃａ、ＳｒまたはＥｕであり、Ｒｅ＝Ｅｕ^２＋またはＣｅ^３＋である。 Therefore, in the present invention, a material represented by the general formula (MI) Ga ₂ S ₄ : Re is used as the phosphor material, not the conventional P46 phosphor (Y ₃ Al ₅ O ₁₂ : Ce). This is the second feature. Here, MI = Ca, Sr or Eu, and Re = Eu ²⁺ or Ce ³⁺ .

この材料は、６ｋＶ以下の中低加速電圧領域において、良好な発光特性を示す。   This material exhibits good light emission characteristics in a medium to low acceleration voltage region of 6 kV or less.

例えば、ＣＲＴ用に一般に使用されているＰ２２蛍光体（ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ）（Ｐ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）よりも発光効率が高い材料）と、本発明に使用される一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅで表される材料（ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅ）について、発光効率を比較した場合、以下のような差異が生じることが知られている（例えば、チャン（Ｆ．−Ｌ．Ｚｈａｎｇ）ら、アプライドフィジックスレター（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．）、７２巻、２２２６、１９９８年）。すなわち、Ｐ２２蛍光体（ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ）およびＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅを用いて、２ｋＶの加速電圧で電子線をこれらの材料に照射した場合、１００ｃｄ／ｍ^２の輝度が得られる際の発光効率は、それぞれ、１．５３ｌｍ（ルーメン）／Ｗ（ワット）および５．６４ｌｍ（ルーメン）／Ｗ（ワット）となる。 For example, the P22 phosphor (ZnS: Ag, Cl) (a material having higher luminous efficiency than the P46 phosphor (Y ₃ Al ₅ O ₁₂ : Ce)) generally used for CRT and the present invention is used. Regarding the material (SrGa ₂ S ₄ : Ce) represented by the general formula (MI) Ga ₂ S ₄ : Re, it is known that the following differences occur when the luminous efficiency is compared (for example, F.-L. Zhang et al., Applied Physics Letter (Appl. Phys. Lett., 72, 2226, 1998). That is, when a P22 phosphor (ZnS: Ag, Cl) and SrGa ₂ S ₄ : Ce are irradiated with an electron beam at an acceleration voltage of 2 kV, a luminance of 100 cd / m ² is obtained. The luminous efficiencies are 1.53 lm (lumens) / W (watts) and 5.64 lm (lumens) / W (watts), respectively.

これは、本発明に使用される材料（ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅ）では、同一の条件で比較した場合、発光効率がＰ２２蛍光体（ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ）に比べて約３．７倍大きくなることを示している。従って、Ｐ２２蛍光体（ＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ）よりも発光効率の劣る、従来のイメージインテンシファイア用の蛍光体材料であるＰ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）と比較した場合、本発明に使用される蛍光体材料では、さらに良好な発光効率が得られることになる。 This is because the emission efficiency of the material (SrGa ₂ S ₄ : Ce) used in the present invention is about 3.7 times larger than that of the P22 phosphor (ZnS: Ag, Cl) when compared under the same conditions. It shows that it becomes. Therefore, when compared with a P46 phosphor (Y ₃ Al ₅ O ₁₂ : Ce), which is a phosphor material for a conventional image intensifier, which has a lower luminous efficiency than the P22 phosphor (ZnS: Ag, Cl), In the phosphor material used in the present invention, better luminous efficiency can be obtained.

このように、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅで表される材料を蛍光体層として使用することにより、発光効率が高まり、同一の発光効率で比較した場合、従来のＰ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）を使用する場合に比べて、ＭＣＰ２と光ファイバプレートの間の印加電圧を低下させることが可能となる。 As described above, when the material represented by the general formula (MI) Ga ₂ S ₄ : Re is used as the phosphor layer, the luminous efficiency is increased. When compared with the same luminous efficiency, the conventional P46 phosphor Compared with the case of using (Y ₃ Al ₅ O ₁₂ : Ce), the applied voltage between the MCP 2 and the optical fiber plate can be lowered.

さらにこの材料は、Ｐ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）と同様の「高速応答性」（すなわち、発光後の減衰時間が短いという特性）を有し、１０％残光は、０．２μｓ〜０．４μｓ程度である。なお、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅで表される材料が良好な高速応答性を示すのは、この材料の発光に、Ｅｕ^２＋またはＣｅ^３＋イオン内の内殻遷移（Ｐ４６蛍光体（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｃｅ）と同様の許容遷移）が使用されるためである。 Furthermore, this material has “fast response” (that is, a characteristic that the decay time after light emission is short) similar to P46 phosphor (Y ₃ Al ₅ O ₁₂ : Ce), and 10% afterglow is 0%. .About.2 μs to 0.4 μs. Note that the material represented by the general formula (MI) Ga ₂ S ₄ : Re exhibits good high-speed response because of the light emission of this material due to the inner-shell transition (P46 fluorescence in Eu ²⁺ or Ce ³⁺ ions). This is because a body (allowable transition similar to Y ₃ Al ₅ O ₁₂ : Ce) is used.

ここで、フェルドマン（Ｃ．Ｆｅｌｄｍａｎ）の式によれば、蛍光体材料に電子線を照射した際の電子の侵入長Ｒ（Å）（電子が蛍光体に入射した際の、最大侵入深さ距離）は、以下のように表される（Ｃ．Ｆｅｌｄｍａｎ、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．、１１７巻、４５５、１９６０年）：
Ｒ＝２５０×Ａ／ρ（Ｅ_０／Ｚ^１／２）^ｎ （１）
ただし、ρはバルク密度、Ａは分子量、Ｚは平均原子番号、Ｅ_０は加速電圧（ｋＶ）であり、ｎ＝１．２／（１−０．２９ｌｏｇ_１０Ｚ）である。 Here, according to the equation of C. Feldman, the penetration depth R (Å) of electrons when the phosphor material is irradiated with an electron beam (maximum penetration depth distance when electrons enter the phosphor) ) Is expressed as follows (C. Feldman, Phys. Rev. 117, 455, 1960):
R = 250 × A / ρ (E ₀ / Z ^1/2 ) ⁿ (1)
Where ρ is the bulk density, A is the molecular weight, Z is the average atomic number, E ₀ is the acceleration voltage (kV), and n = 1.2 / (1−0.29 log ₁₀ Z).

特に、この式は、中低加速電圧領域（１００Ｖ〜１５ｋＶ）においてよい一致を示すことが知られている。そこでこの式を用いて、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅ（ただし、ＭＩ＝Ｃａ、ＳｒまたはＥｕであり、Ｒｅ＝Ｅｕ^２＋またはＣｅ^３＋）で表される蛍光体材料の電子の侵入長Ｒを求めると、６ｋＶの加速電圧では、Ｒ＞０．５μｍとなる。従って、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅで表される蛍光体材料を、これ以上の厚さ（例えば、０．５μｍ）となるように光ファイバプレートの電子入射側に設置すれば、侵入電子が蛍光体層を突き抜けてしまうという問題は生じなくなる。換言すれば、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅで表される蛍光体材料を適用することにより、例えば６ｋＶ程度の中低加速電圧条件下においても、薄膜蛍光体を使用することが可能となる。 In particular, this equation is known to show good agreement in the medium to low acceleration voltage region (100 V to 15 kV). Therefore, using this formula, the electron of the phosphor material represented by the general formula (MI) Ga ₂ S ₄ : Re (where MI = Ca, Sr or Eu, and Re = Eu ²⁺ or Ce ³⁺ ) is used. When the penetration length R is obtained, R> 0.5 μm at an acceleration voltage of 6 kV. Therefore, if the phosphor material represented by the general formula (MI) Ga ₂ S ₄ : Re is disposed on the electron incident side of the optical fiber plate so as to have a thickness greater than this (for example, 0.5 μm). The problem that the invading electrons penetrate through the phosphor layer does not occur. In other words, by applying a phosphor material whose general formula is represented by (MI) Ga ₂ S ₄ : Re, it is possible to use a thin film phosphor even under medium and low acceleration voltage conditions of about 6 kV, for example. It becomes possible.

また、本発明では、ＭＣＰ２と光ファイバプレートの間に印加される電圧、さらには電界を低下させることが可能になるため、従来、蛍光体の帯電防止用に設けられていたメタルバック層１５を除去することが可能となる。従って、メタルバック層１５での電子の反射によって生じるハレーションを抑制することができる。さらに、イメージインテンシファイアの製造コストを抑制することが可能となる。   Further, in the present invention, the voltage applied between the MCP 2 and the optical fiber plate and further the electric field can be lowered. Therefore, the metal back layer 15 that has been conventionally provided for preventing the charging of the phosphor is provided. It can be removed. Therefore, the halation caused by the reflection of electrons on the metal back layer 15 can be suppressed. Furthermore, the manufacturing cost of the image intensifier can be suppressed.

以下、図面により本発明の形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図４には、本発明による近接型イメージインテンシファイアの一部を構成する光ファイバプレートの電子入射側端面の拡大断面図を示す。なお、本発明によるイメージインテンシファイアの基本構造は、図１に示した従来のものと同様であるので、全体構造および動作についての説明は、省略する。   FIG. 4 shows an enlarged cross-sectional view of the electron incident side end face of the optical fiber plate constituting a part of the proximity image intensifier according to the present invention. Since the basic structure of the image intensifier according to the present invention is the same as that of the conventional one shown in FIG. 1, description of the overall structure and operation is omitted.

本発明による光ファイバプレート１０４は、図４に示すように、クラッド部１４０ｂで被覆されたコア部１４０ａを有する多数の光ファイバ１４０を結束させることにより構成される。光ファイバ１４０のコア部１４０ａの長手方向に対して垂直な断面の形状は、いかなる形状であっても良く、例えば、円形、長方形、正方形等であっても良い。クラッド部１４０ｂの先端部は、丸く定形されている。コア部１４０ａの入射面側には、クラッドに対して僅かに（例えば０．１μｍ〜１μｍ程度）彫り込まれた凹部１１１が形成されている。また、各光ファイバ１４０の入射面には、蛍光体層１２０が設置されている。蛍光体層１２０は、各コア部１４０ａの凹部１１１を完全に充填し、さらに、各クラッド部１４０ｂの先端を完全に覆うように設置されている。なお、蛍光体層１２０は、光ファイバ１４０の入射面の最表面に、実質的に凹凸が生じないように形成されている。蛍光体層１２０の最大厚さ（凹部１１１の底面から最表面までの距離）Ｘは、特に限られないが、例えば、０．５μｍ〜１μｍ程度である。またクラッド部１４０ｂの突出部分（先端から内方にかけて）には、該突出部分の表面を覆うように金属膜１３０が設置されている。従って、各光ファイバ１４０は、この金属膜１３０により電気的に接続されている。この金属膜１３０は、ＭＣＰ２と光ファイバプレート１０４の間に電圧を印加する際の電極として使用される。このように構成される光ファイバプレート１０４の端部は、前述の図１に示す近接型イメージインテンシファイア１０の蛍光面３に相当する。   As shown in FIG. 4, the optical fiber plate 104 according to the present invention is configured by bundling a large number of optical fibers 140 having a core part 140a covered with a clad part 140b. The shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the core portion 140a of the optical fiber 140 may be any shape, for example, a circle, a rectangle, a square, or the like. The front end portion of the clad portion 140b is rounded and shaped. On the incident surface side of the core portion 140a, a concave portion 111 that is slightly carved (for example, about 0.1 μm to 1 μm) is formed. In addition, a phosphor layer 120 is provided on the incident surface of each optical fiber 140. The phosphor layer 120 is installed so as to completely fill the concave portions 111 of the respective core portions 140a and further completely cover the tips of the respective clad portions 140b. The phosphor layer 120 is formed so that the outermost surface of the incident surface of the optical fiber 140 is not substantially uneven. The maximum thickness X (the distance from the bottom surface to the top surface of the recess 111) X of the phosphor layer 120 is not particularly limited, but is, for example, about 0.5 μm to 1 μm. Further, a metal film 130 is provided on the protruding portion (from the tip to the inside) of the clad portion 140b so as to cover the surface of the protruding portion. Therefore, each optical fiber 140 is electrically connected by this metal film 130. The metal film 130 is used as an electrode when a voltage is applied between the MCP 2 and the optical fiber plate 104. The end portion of the optical fiber plate 104 configured in this way corresponds to the phosphor screen 3 of the proximity image intensifier 10 shown in FIG.

次に、このような光ファイバプレート１０４の製作方法の一例について説明する。   Next, an example of a method for manufacturing such an optical fiber plate 104 will be described.

まず、コア部１４０ａの先端に凹部が定形される。コア部１４０ａの凹部１１１は、当業者には公知のいかなる方法で定形しても良い。例えば、酸またはアルカリ溶液を用いて、コア部１４０ａの先端のみを選択的にエッチング処理し、所望の深さの凹部１１１を定形しても良い。   First, a concave portion is formed at the tip of the core portion 140a. The concave portion 111 of the core portion 140a may be shaped by any method known to those skilled in the art. For example, only the tip of the core part 140a may be selectively etched using an acid or alkali solution to form the recess 111 having a desired depth.

次に、クラッド部１４０ｂの先端が丸く定形される。この定形は、いかなる方法で実施しても良く、例えば、クラッド部１４０ｂの先端をエッチング処理することにより定形しても良い。   Next, the tip of the clad portion 140b is rounded and shaped. This fixed shape may be performed by any method, and for example, the fixed shape may be formed by etching the tip of the clad portion 140b.

次に、クラッド部１４０ｂの先端に、金属膜１３０が設置される。金属膜は、いかなる技術でクラッド部１４０ｂの先端に設置しても良く、例えば、蒸着法などが適用される。次に、光ファイバ１４０の端部に、蛍光体層１２０が設置される。蛍光体層１２０は、前述のように、コア部１４０ａの凹部１１１を完全に覆い、さらに、クラッド部１４０ｂの丸く成形された先端が完全に覆われるような厚さで設置される。このような蛍光体層１２０は、例えば、ＣＶＤ（化学気相成膜法）、ＰＶＤ（物理気相成膜法）等の蒸着法、または他の既存の成膜技術を用いて、容易に設置することができる。   Next, the metal film 130 is installed at the tip of the cladding part 140b. The metal film may be installed at the tip of the clad portion 140b by any technique, and for example, a vapor deposition method or the like is applied. Next, the phosphor layer 120 is installed at the end of the optical fiber 140. As described above, the phosphor layer 120 is installed with such a thickness that completely covers the concave portion 111 of the core portion 140a and further completely covers the rounded tip of the clad portion 140b. Such a phosphor layer 120 can be easily installed, for example, using a vapor deposition method such as CVD (chemical vapor deposition method), PVD (physical vapor deposition method), or other existing film formation techniques. can do.

次に、本発明による近接型イメージインテンシファイアの別の実施形態について説明する。図５には、図４とは異なる光ファイバプレートの電子入射側の拡大断面構成図を示す。この図に示すように、この光ファイバプレート１０４’も、前述の光ファイバプレートと同様に、コア部１４０ａ’とクラッド部1４０ｂ’とからなる光ファイバ１４０’を多数結束することにより構成される。ただしこの光ファイバプレート１０４’においては、コア部１４０ａ’の先端に形成された凹部１１１’の深さが図４の場合に比べて、より深くなっている。この光ファイバプレート１０４’では、凹部１１１’の深さは、約１μｍ〜
１０μｍ程度となっている。また、蛍光体層１２０’は、光ファイバ１４０’の先端ではなく、コア部１４０ａ’に定形された凹部１１１’の底部に設置されている。従って、この例では、蛍光体層１２０’は、クラッド部１４０ｂ’上には設置されておらず、コア部１４０ａ’の部分にのみ断続的に定形されている。 Next, another embodiment of the proximity image intensifier according to the present invention will be described. FIG. 5 shows an enlarged cross-sectional configuration diagram on the electron incident side of an optical fiber plate different from FIG. As shown in this figure, this optical fiber plate 104 'is also configured by bundling a large number of optical fibers 140' composed of a core portion 140a 'and a clad portion 140b' in the same manner as the optical fiber plate described above. However, in this optical fiber plate 104 ′, the depth of the recess 111 ′ formed at the tip of the core portion 140a ′ is deeper than in the case of FIG. In this optical fiber plate 104 ′, the depth of the recess 111 ′ is about 1 μm to
It is about 10 μm. The phosphor layer 120 ′ is not disposed at the tip of the optical fiber 140 ′ but at the bottom of the concave portion 111 ′ formed in the core portion 140a ′. Therefore, in this example, the phosphor layer 120 ′ is not installed on the clad portion 140b ′, but is intermittently formed only in the core portion 140a ′.

光ファイバプレート１０４’の入射面をこのように構成した場合、ＭＣＰ２から光ファイバプレートに向かう電子は、その一部が光ファイバのクラッド部１４０ｂ’の先端またはその近傍に衝突し、他の部分は、蛍光層１２０’に入射する。このうち、クラッド部１４０ｂ’に衝突した電子は、そのほとんどが表面に形成された金属膜１３０’によって吸収される。また、金属膜１３０’によって吸収されなかったごく僅かの電子は、クラッド部１４０ｂ’表面での反射によって、入射面（クラッド部の先端を結んだ面）から飛び出す可能性があるが、この場合も、凹部１１１’が深くなっているため、その後、そのような電子が他の光ファイバの凹部１１１’に設置された蛍光体層１２０’に侵入する可能性は、無視できる。一方、蛍光層１２０’に入射した電子は、そのほとんどが光子に変換される。また、蛍光層１２０’に入射した後に、ここから反射されるごく僅かの電子も、その後クラッド部１４０ｂ’で吸収される。従って、ＭＣＰ２から放射され、光ファイバプレートの入射面に到達した電子の一部が、蛍光層で反射され、別のコア部１４０ａ’の凹部１１１’に設置された蛍光層１２０’に再入射されるという現象は、生じにくくなる。このように、この光ファイバプレート１０４’では、ハレーションの発生をより一層抑制することが可能となり、高い解像度を有する近接型イメージインテンシファイアを得ることができる。   When the incident surface of the optical fiber plate 104 ′ is configured in this way, a part of the electrons traveling from the MCP 2 toward the optical fiber plate collide with the tip of the clad part 140b ′ of the optical fiber or the vicinity thereof, and the other part is , Enters the fluorescent layer 120 ′. Among these, most of the electrons colliding with the clad portion 140b 'are absorbed by the metal film 130' formed on the surface. Further, very few electrons that are not absorbed by the metal film 130 ′ may jump out of the incident surface (the surface connecting the tips of the cladding portions) due to reflection on the surface of the cladding portion 140b ′. Since the recess 111 ′ is deeper, the possibility that such electrons enter the phosphor layer 120 ′ installed in the recess 111 ′ of another optical fiber can be ignored. On the other hand, most of the electrons incident on the fluorescent layer 120 'are converted into photons. Further, a very small amount of electrons reflected from the phosphor layer 120 ′ after being incident on the phosphor layer 120 ′ are then absorbed by the clad portion 140 b ′. Accordingly, a part of the electrons emitted from the MCP 2 and reaching the incident surface of the optical fiber plate is reflected by the fluorescent layer and re-entered on the fluorescent layer 120 ′ installed in the concave portion 111 ′ of the other core part 140a ′. This phenomenon is less likely to occur. As described above, the optical fiber plate 104 ′ can further suppress the occurrence of halation, and a proximity image intensifier having high resolution can be obtained.

このような本発明による近接型イメージインテンシファイアは、例えば、画像入力装置の撮像装置等に使用することができる。   Such a proximity image intensifier according to the present invention can be used, for example, in an imaging device of an image input device.

図６には、本発明による近接型イメージインテンシファイアを使用した撮像装置の一例を示す。この撮像装置６００は、前述の図４に示した電子線入射側構造を有する光ファイバプレート６０４を含む近接型イメージインテンシファイア６１０と、ＣＣＤチップ６２０とを備えている。なお、近接型イメージインテンシファイア６１０は、光ファイバプレート６０４の他、図１に示す一般的な構成部分、例えば、光電面６０１およびＭＣＰ６０２等を有するが、これらの部分については、当業者には明らかであるため、説明は省略する。   FIG. 6 shows an example of an imaging apparatus using the proximity image intensifier according to the present invention. The imaging apparatus 600 includes a proximity image intensifier 610 including an optical fiber plate 604 having the electron beam incident side structure shown in FIG. 4 and a CCD chip 620. The proximity image intensifier 610 has the general components shown in FIG. 1 in addition to the optical fiber plate 604, for example, the photocathode 601 and the MCP 602. Since it is clear, explanation is omitted.

近接型イメージインテンシファイア６１０の光ファイバプレート６０４は、電子線入射方向とは反対側（すなわち、光放射方向側）で、ＣＣＤチップ６２０と光学的にカップリングされている。従って、光ファイバプレート６０４で生じた発光の出力は、ＣＣＤチップ６２０において画像として取り込むことができる。   The optical fiber plate 604 of the proximity image intensifier 610 is optically coupled to the CCD chip 620 on the side opposite to the electron beam incident direction (that is, the light emission direction side). Therefore, the output of light emission generated by the optical fiber plate 604 can be captured as an image by the CCD chip 620.

なお、図６の撮像装置の例では、光ファイバプレート６０４は、ＣＣＤチップ６２０と光学的にカップリングされているが、本発明の近接型イメージインテンシファイアの適用例は、このような構成に限られるものではない。例えば、ＣＣＤチップ６２０の代わりにＭＯＳ型の撮像素子を取り付けても良い。   In the example of the imaging apparatus of FIG. 6, the optical fiber plate 604 is optically coupled to the CCD chip 620, but the application example of the proximity image intensifier of the present invention has such a configuration. It is not limited. For example, a MOS type image sensor may be attached instead of the CCD chip 620.

以上のように、本発明では、蛍光面に帯電が生じにくく、ＦＰＮが抑制された近接型イメージインテンシファイア、さらには高解像の撮像装置を容易な製造法で提供することが可能となる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a proximity image intensifier in which the phosphor screen is less likely to be charged and FPN is suppressed, and further, a high-resolution imaging device by an easy manufacturing method. .

以下、実施例により、本発明を説明する。   Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.

この実施例では、蛍光体層を構成する材料としてＥｕＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ（通常、単にＥｕＧａ_２Ｓ_４とも表される）を選定し、この層を光ファイバプレートを構成する光ファイバの端面（コア部の凹部およびクラッド部の先端）に設置した。成膜には、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置を使用し、多源蒸着法により、以下のようにＥｕＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ層を成膜した。 In this embodiment, EuGa ₂ S ₄ : Eu (usually simply expressed as EuGa ₂ S ₄ ) is selected as the material constituting the phosphor layer, and this layer is used as the end face of the optical fiber constituting the optical fiber plate ( It was installed in the concave part of the core part and the tip of the clad part. For film formation, a molecular beam epitaxy (MBE) apparatus was used, and an EuGa ₂ S ₄ : Eu layer was formed by multi-source deposition as follows.

まず、端部が僅かに凹状に定形された（図４に示す形状の）コア部を有する光ファイバプレート基板を準備した。コア部の直径は、４μｍであり、凹部の深さは、０．２μｍである。また、２つのクヌーセンセル（Ｋｎｕｄｓｅｎ Ｃｅｌｌ、以下、「Ｋセル」という）に、それぞれＥｕおよびＧａ_２Ｓ_３を充填した。次に、温度調節器を用いて各Ｋセルを加熱して、Ｋセル内の材料を、光ファイバプレート基板の端面に供給した。Ｋセルの温度、基板温度、および成膜速度の各条件は、表１に示す通りである。 First, an optical fiber plate substrate having a core portion (shaped as shown in FIG. 4) whose end portion was slightly concavely shaped was prepared. The diameter of the core part is 4 μm, and the depth of the concave part is 0.2 μm. In addition, two Knudsen cells (hereinafter referred to as “K cells”) were filled with Eu and Ga ₂ S ₃ , respectively. Next, each K cell was heated using a temperature controller, and the material in the K cell was supplied to the end face of the optical fiber plate substrate. Table 1 shows the conditions of the K cell temperature, the substrate temperature, and the deposition rate.

このような操作により、光ファイバプレートの端面には、以下の化学反応により、ＥｕＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ蛍光体薄膜が形成された：
Ｅｕ + ２ Ｇａ_２Ｓ_３ → ＥｕＧａ_２Ｓ_４ + ２ ＧａＳ（↑） （２）
なお、（２）式のＧａＳは、光ファイバプレート基板上で再蒸発してしまうため、ＥｕＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ層中には残留しない。

By such an operation, an EuGa ₂ S ₄ : Eu phosphor thin film was formed on the end face of the optical fiber plate by the following chemical reaction:
Eu + 2 Ga ₂ S ₃ → EuGa ₂ S ₄ + 2 GaS (↑) (2)
In addition, since GaS of Formula (2) is re-evaporated on the optical fiber plate substrate, it does not remain in the EuGa ₂ S ₄ : Eu layer.

次に、このようにして得られた光ファイバプレート基板の蛍光体層に、６ｋＶの加速電圧条件下で電子線を照射し、発光される光のスペクトルを測定した。結果を図７に示す。この図に示すように、このＥｕＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ蛍光体層により、波長５３６ｎｍにピークを有する緑色光が放射された。 Next, the phosphor layer of the optical fiber plate substrate thus obtained was irradiated with an electron beam under an acceleration voltage condition of 6 kV, and the spectrum of emitted light was measured. The results are shown in FIG. As shown in this figure, the EuGa ₂ S ₄ : Eu phosphor layer emitted green light having a peak at a wavelength of 536 nm.

この実施例では、蛍光体層を構成する材料としてＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅを選定し、この層を光ファイバプレートを構成する光ファイバの端面（コア部の凹部およびクラッド部の先端）に設置した。成膜には、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置を使用し、多源蒸着法により、以下のようにＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅ層を成膜した。 In this example, SrGa ₂ S ₄ : Ce was selected as the material constituting the phosphor layer, and this layer was placed on the end face of the optical fiber constituting the optical fiber plate (the recess of the core part and the tip of the cladding part). . For film formation, a molecular beam epitaxy (MBE) apparatus was used, and a SrGa ₂ S ₄ : Ce layer was formed by multi-source deposition as follows.

まず、端部が僅かに凹状に定形された（図４に示す形状の）コア部を有する光ファイバプレート基板を準備した。コア部の直径は、４μｍであり、凹部の深さは、０．２μｍである。また、３つのＫセルにＳｒ、Ｇａ_２Ｓ_３およびＣｅＣｌ_３を充填した。次に、温度調節器を用いて各Ｋセルを加熱して、Ｋセル内の材料を、光ファイバプレート基板の端面に供給した。Ｋセルの温度、基板温度、および成膜速度の各条件は、表２に示す通りである。 First, an optical fiber plate substrate having a core portion (shaped as shown in FIG. 4) whose end portion was slightly concavely shaped was prepared. The diameter of the core part is 4 μm, and the depth of the concave part is 0.2 μm. Three K cells were filled with Sr, Ga ₂ S ₃ and CeCl ₃ . Next, each K cell was heated using a temperature controller, and the material in the K cell was supplied to the end face of the optical fiber plate substrate. Table 2 shows the conditions of the K cell temperature, the substrate temperature, and the deposition rate.

このような操作により、光ファイバプレートの端面には、以下の化学反応により、ＳｒＧａ_２Ｓ_４蛍光体薄膜が形成された：
Ｓｒ+ ２ Ｇａ_２Ｓ_３ → ＳｒＧａ_２Ｓ_４ + ２ＧａＳ（↑） （３）
なお、（３）式のＧａＳは、光ファイバプレート基板上で再蒸発してしまうため、ＳｒＧａ_２Ｓ_４層中には残留しない。また、ＣｅＣｌ_３が充填されたＫセルが同時に加熱されるため、Ｃｅ^３＋イオンがＳｒＧａ_２Ｓ_４結晶中に取り込まれ、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅが形成される。なお、ＣｅＣｌ_３のＫセルを加熱する際には、Ｋセルの開口付近を１３００℃程度に加熱し、クラッキングを行うと、Ｃｅ^３＋イオンが効率よくＳｒＧａ_２Ｓ_４結晶中に取り込まれる。

By such an operation, an SrGa ₂ S ₄ phosphor thin film was formed on the end face of the optical fiber plate by the following chemical reaction:
_{Sr + 2 Ga 2 S 3 →} SrGa 2 S 4 + 2GaS (↑) (3)
In addition, since GaS of Formula (3) re-evaporates on the optical fiber plate substrate, it does not remain in the SrGa ₂ S ₄ layer. Further, since the K cell filled with CeCl ₃ is heated at the same time, Ce ³⁺ ions are taken into the SrGa ₂ S ₄ crystal, and SrGa ₂ S ₄ : Ce is formed. Note that when heating the CeCl ₃ K cell near the opening of the K cell to about 1300 ° C. and cracking, Ce ³⁺ ions are efficiently incorporated into the SrGa ₂ S ₄ crystal.

次に、このようにして得られた光ファイバプレート基板の蛍光体層にＸ線を照射し、発光される光のスペクトルを測定した。結果を図８に示す。この図に示すように、このＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅ蛍光体層により、波長４４０ｎｍと４８０ｎｍにピークを有する青色光が放射された。 Next, the phosphor layer of the optical fiber plate substrate thus obtained was irradiated with X-rays, and the spectrum of the emitted light was measured. The results are shown in FIG. As shown in this figure, blue light having peaks at wavelengths of 440 nm and 480 nm was emitted by the SrGa ₂ S ₄ : Ce phosphor layer.

このように、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅ（ここで、ＭＩ＝Ｃａ、ＳｒまたはＥｕであり、Ｒｅ＝Ｅｕ^２＋またはＣｅ^３＋である）で表される蛍光体材料を薄膜として設置した蛍光面を形成することにより、ＦＰＮが小さく、高感度で、高い発光効率を示す近接型イメージインテンシファイアを容易に製作することが可能となる。 Thus, the phosphor material represented by the general formula (MI) Ga ₂ S ₄ : Re (where MI = Ca, Sr or Eu, and Re = Eu ²⁺ or Ce ³⁺ ) is used as a thin film. By forming the installed phosphor screen, it is possible to easily manufacture a proximity image intensifier having a small FPN, high sensitivity, and high light emission efficiency.

本発明は、例えば、近接型イメージインテンシファイアを備える画像入力装置に利用することができる。   The present invention can be used, for example, in an image input device including a proximity image intensifier.

近接型イメージインテンシファイアの断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of a proximity type image intensifier. 従来の光ファイバプレートの電子線入射側の断面拡大図である。It is a cross-sectional enlarged view of the electron beam incident side of the conventional optical fiber plate. 従来の別の光ファイバプレートの電子線入射側の断面拡大図である。It is a cross-sectional enlarged view of the electron beam incident side of another conventional optical fiber plate. 本発明による光ファイバプレートの電子線入射側の断面拡大図である。It is a cross-sectional enlarged view of the electron beam incident side of the optical fiber plate according to the present invention. 本発明による別の光ファイバプレートの電子線入射側の断面拡大図である。It is a cross-sectional enlarged view of the electron beam incident side of another optical fiber plate according to the present invention. 本発明の近接型イメージインテンシファイアの光ファイバプレートの光放射面側にＣＣＤチップがカップリングされた撮像装置の断面模式図である。1 is a schematic cross-sectional view of an imaging apparatus in which a CCD chip is coupled to a light emitting surface side of an optical fiber plate of a proximity image intensifier according to the present invention. 本発明の近接型イメージインテンシファイアの光ファイバプレートの蛍光体として使用されるＥｕＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕの発光スペクトルを示す図である。Proximity type image EuGa used as the phosphor of the intensifier of the optical fiber plate 2 S ₄ of the present invention: is a graph showing an emission spectrum of _Eu. 本発明の近接型イメージインテンシファイアの光ファイバプレートの蛍光体として使用されるＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｃｅの発光スペクトルを示す図である。Proximity type image SrGa used as the phosphor of the intensifier of the optical fiber plate 2 S ₄ of the present invention: is a graph showing an emission spectrum of _Ce.

符号の説明Explanation of symbols

１ 光電面
２ ＭＣＰ
３ 蛍光面
４ 光ファイバプレート
１０ イメージインテンシファイア
１１ 凹部
１５ メタルバック層
１６ 金属膜
２０ 蛍光体
４０ 光ファイバ
４０ａ コア部
４０ｂ クラッド部
１０４、１０４’ 光ファイバプレート
１１１、１１１’ 凹部
１２０、１２０’ 蛍光体層
１３０、１３０’ 金属膜
１４０、１４０’ 光ファイバ
１４０ａ、１４０ａ’ コア部
１４０ｂ、１４０ｂ’ クラッド部
６００ 撮像装置
６０４ 光ファイバプレート
６１０ イメージインテンシファイア
６２０ ＣＣＤチップ。 1 Photocathode 2 MCP
3 Phosphor screen 4 Optical fiber plate 10 Image intensifier 11 Recess 15 Metal back layer 16 Metal film 20 Phosphor 40 Optical fiber 40a Core 40b Clad 104, 104 ′ Optical fiber plate 111, 111 ′ Recess 120, 120 ′ Fluorescence Body layer 130, 130 'Metal film 140, 140' Optical fiber 140a, 140a 'Core part 140b, 140b' Clad part 600 Imaging device 604 Optical fiber plate 610 Image intensifier 620 CCD chip.

Claims (5)

入射面側に入射された電子により光を発する蛍光体が設置された光ファイバプレートを備える近接型イメージインテンシファイアであって、
前記蛍光体は、前記光ファイバプレートの入射面側に層状に形成された蛍光体層として設置され、
該蛍光体層は、一般式が（ＭＩ）Ｇａ_２Ｓ_４：Ｒｅ（ここで、ＭＩ＝Ｃａ、ＳｒまたはＥｕであり、Ｒｅ＝Ｅｕ^２＋またはＣｅ^３＋である）で表される材料で構成されることを特徴とする近接型イメージインテンシファイア。 A proximity image intensifier comprising an optical fiber plate on which a phosphor emitting light by electrons incident on the incident surface side is installed,
The phosphor is installed as a phosphor layer formed in a layer on the incident surface side of the optical fiber plate,
The phosphor layer is made of a material represented by a general formula (MI) Ga ₂ S ₄ : Re (where MI = Ca, Sr or Eu, and Re = Eu ²⁺ or Ce ³⁺ ). Proximity type image intensifier. 前記光ファイバプレートは、コア部とその周囲に設置されたクラッド部とからなる光ファイバを複数本結束させることにより構成され、
前記蛍光体層は、前記コア部とクラッド部の端面に連続的に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の近接型イメージインテンシファイア。 The optical fiber plate is configured by binding a plurality of optical fibers composed of a core part and a clad part installed around the core part,
The proximity image intensifier according to claim 1, wherein the phosphor layer is continuously provided on end faces of the core part and the clad part. 前記光ファイバプレートは、コア部とその周囲に設置されたクラッド部とからなる光ファイバを複数本結束させることにより構成され、
各コア部の先端には、凹部が形成され、
前記蛍光体層は、前記凹部の底面に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の近接型イメージインテンシファイア。 The optical fiber plate is configured by binding a plurality of optical fibers composed of a core part and a clad part installed around the core part,
At the tip of each core part, a recess is formed,
The proximity image intensifier according to claim 1, wherein the phosphor layer is disposed on a bottom surface of the recess. 前記凹部の深さは、１μｍ〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項３に記載の近接型イメージインテンシファイア。   The proximity image intensifier according to claim 3, wherein a depth of the concave portion is in a range of 1 μm to 10 μm. 前記蛍光体層は、厚さが０．５μｍ〜１μｍの範囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の近接型イメージインテンシファイア。   The proximity image intensifier according to claim 1, wherein the phosphor layer has a thickness in a range of 0.5 μm to 1 μm.

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