JPS60158536A - Fluorescent screen - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a fluorescent screen capable of displaying an image of high quality excellent in contrast by arranging a mesh on the surface opposite to the output phosphor layer of a fiber plate used as a substrate. CONSTITUTION:A fiber plate 17 used as a substrate 17 is made of many fibers, and each fiber is constituted with core glass 101, covered glass 102, and an absorber 103. An output phosphor layer 10 made of many phosphor grains 210 is formed on one surface of such a fiber plate 17. In addition, a mesh 204 is arranged on the other surface of the fiber plate 17, and this mesh 204 is stretched and fixed to a mesh supporting ring. In this case, a material excellent in light shielding effect is preferably used for the mesh 204. Accordingly, out of the radiated light of the output phosphor layer 10 outgoing through the core glass 101, the light (a) outgoing at a large angle is shielded by the mesh and is never spread in the lateral direction.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、基板にファイバープレートを用いその面上
に螢光体層を形成した螢光スクリーンの改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an improvement in a fluorescent screen in which a fiber plate is used as a substrate and a fluorescent layer is formed on the surface of the fiber plate.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

一般に螢光スクリーンを内蔵するイメージ管例えばＸ線
螢光増倍管は、医療用を主に工業用非破壊検査などＸ線
工業テレビを併用して広範囲に応用されている。この種
のＸ線螢光増倍管は第１図に示すように構成され、主と
してガラスよりなる真空外囲器１の入力側内部に入力面
互が配設されている。一方、真空外囲器１の出力側内部
には、陽極３が配設されると共に出力面ｆが設けられ、
更に真空外囲器１内部の側壁に沿って集束電極５が配設
されている。前記入力面ｌは球面状のＡｔから力る基板
６の出力側（凹面側）にＣｓＩの入力螢光体層７が形成
され、この入力螢光体層７の上に更に光電面８が形成さ
れている。又、出力面ｆは基板９に出力螢光体層１０を
形成してなっている。そして動作時には、Ｘ線（図示せ
ず）は被写体（図示せず）を通過する際、被写体のＸ線
透過率によって変調されて、入力螢光体層７を励起する
。入力螢光体層７の励起光は入力螢光体層７の内面に形
成されている光電面８にエネルギーを与え、光電面８よ
り電子を放出させる。この電子は陽極３、集束電極５で
構成される電子レンズ作用によし出力螢光体層１０上に
加速集束し、出力螢光体層１０を発光させる。このよう
な過程で電子の増倍が行々われ、入力螢光体層７で得ら
れる光像より格段に明るい像が出力螢光体層１０に得ら
れる。In general, image tubes with a built-in fluorescent screen, such as X-ray fluorescent multiplier tubes, are widely used in medical applications, mainly in industrial non-destructive testing, in combination with X-ray industrial televisions. This type of X-ray fluorescence multiplier tube is constructed as shown in FIG. 1, and an input plane is disposed inside the input side of a vacuum envelope 1 mainly made of glass. On the other hand, inside the output side of the vacuum envelope 1, an anode 3 and an output surface f are provided.
Furthermore, a focusing electrode 5 is arranged along the side wall inside the vacuum envelope 1. The input surface 1 is formed on the output side (concave side) of the substrate 6 from the spherical At, and an input phosphor layer 7 of CsI is formed on the input phosphor layer 7, and a photocathode 8 is further formed on the input phosphor layer 7. has been done. The output surface f is formed by forming an output phosphor layer 10 on a substrate 9. In operation, the X-rays (not shown) are modulated by the X-ray transmittance of the object as they pass through the object (not shown) to excite the input phosphor layer 7. The excitation light of the input phosphor layer 7 gives energy to the photocathode 8 formed on the inner surface of the input phosphor layer 7, causing the photocathode 8 to emit electrons. These electrons are accelerated and focused onto the output phosphor layer 10 by the action of an electron lens constituted by the anode 3 and the focusing electrode 5, causing the output phosphor layer 10 to emit light. In this process, electrons are multiplied, and an image much brighter than the light image obtained in the input phosphor layer 7 is obtained in the output phosphor layer 10.

ところで、上記のようなＸ線螢光増倍管の出力螢光体層
の保持基板としてファイバープレート（光学繊維束板）
を用いる例の１つとして、特開昭５３−２４７７０号公
報に開示されたように、ファイバープレートに出力螢光
体層を形成してコントラストを改善する提案がある。こ
の提案の概略を第２図に示すが、基板であるファイバー
プレート１７に出力螢光体層１０を形成してなる出力面
上玉を、真空外囲器１の出力側に配置したものである。By the way, a fiber plate (optical fiber bundle plate) is used as a holding substrate for the output phosphor layer of the X-ray fluorophore multiplier tube as described above.
As one example of using this, there is a proposal to improve contrast by forming an output phosphor layer on a fiber plate, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 53-24770. The outline of this proposal is shown in FIG. 2, in which an output surface upper ball made by forming an output phosphor layer 10 on a fiber plate 17, which is a substrate, is placed on the output side of the vacuum envelope 1. .

この提案は、従来良く知られているファイバープレート
を真空外囲器の一部として用いた種類のように直接信号
を真空外囲器の外へ引き出せず、レンズ系を必要とする
が、加速電圧の印加は第１図に示す従来のＸ線螢光増倍
管と同じにできる利点がある。This proposal cannot directly extract the signal outside the vacuum envelope unlike the well-known conventional type that uses a fiber plate as part of the vacuum envelope, and requires a lens system, but the accelerating voltage There is an advantage that the application of can be the same as that of the conventional X-ray fluorescence multiplier shown in FIG.

しかし、ファイバープレート１７上に単に螢光体を形成
しただけでは、コントラストの向上に限界があり、以下
にその理由を説明する。図中１８は出力窓ガラスである
。However, simply forming a phosphor on the fiber plate 17 has a limit in contrast improvement, and the reason for this will be explained below. In the figure, 18 is an output window glass.

即ち、第３図にファイバーの説明図を示すが、今、説明
の都合上、ファイバーの芯部１０１のガラス屈折率ｎ１
を１８、被棟部１０２のガラス屈折率ｎ２を１．４９と
する。又、真空の屈折率をｎ。、ファイバーへの入射角
を００とすると００は次の式で表わされる。That is, although an explanatory diagram of the fiber is shown in FIG. 3, for convenience of explanation, the glass refractive index n1 of the fiber core 101 is
is 18, and the glass refractive index n2 of the ridge portion 102 is 1.49. Also, the refractive index of vacuum is n. , when the angle of incidence on the fiber is 00, 00 is expressed by the following equation.

ｎＱ地θ。＝〆Ｔ置装７ ２ この式よシθ０は９０°と々る。一方、９ｏ０で入射し
た光は、芯部１０１のガラスでの屈折角θｌが３３７°
となる。他方、芯部１０１のガラスと被覆部１θ２のガ
ラスとの境界面での全反射角は５５．９°となる。とこ
ろで、θｌが３３．７゜の光は、芯部１０１のガラスと
被覆部１０２のガラスの境界面への入射角φｌが５６．
３°となシ、臨界角より大きいだめ、全反射しながらフ
ァイバーの中を伝播し、反対面に伝わる。そして、反対
面での出射角は、入射角と同じになる。nQ ground θ. =〆T device 7 2 According to this formula, θ0 reaches 90°. On the other hand, the light incident at 9o0 has a refraction angle θl of 337° at the glass core 101.
becomes. On the other hand, the total reflection angle at the interface between the glass of the core portion 101 and the glass of the covering portion 1θ2 is 55.9°. By the way, for light whose θl is 33.7°, the incident angle φl on the interface between the glass of the core portion 101 and the glass of the covering portion 102 is 56.
If the angle is greater than the critical angle of 3°, it will propagate through the fiber while undergoing total internal reflection, and will be transmitted to the opposite surface. Then, the outgoing angle on the opposite surface is the same as the incident angle.

又、ファイバープレート１７に出力螢光体層１０を形成
したときは、光の伝達の状況が異なる。第４図にこの説
明を示すが、通常、出力螢光体層１０を形成する際、ガ
ラス質の接着剤を用いて螢光体粒子２０１を接着するた
めに、螢光体粒子２０ノとファイバーグレート１７とは
光学的な接触度合が強くなる。従って、第３図で説明し
たように、芯部ガラス１０１の中心軸と出力螢光体層１
０で発光した光のうち３３．７゜の角度のものが、出射
面では９０°の角度で出射することになる。即ち、出力
螢光体層とファイバープレートの接触の度合如何に拘ら
ず、出射面ではＯ〜９０’の角度で出射する光（、）が
存在す５− ることになる。Furthermore, when the output phosphor layer 10 is formed on the fiber plate 17, the situation of light transmission is different. This explanation is shown in FIG. 4. Usually, when forming the output phosphor layer 10, the phosphor particles 201 are bonded to the phosphor particles 201 using a glass adhesive. The degree of optical contact with Great 17 is strong. Therefore, as explained in FIG. 3, the central axis of the core glass 101 and the output phosphor layer 1
Of the light emitted at 0, the light at an angle of 33.7° will be emitted at an angle of 90° at the exit surface. That is, regardless of the degree of contact between the output phosphor layer and the fiber plate, there will be light (, ) emitted at the exit surface at an angle of 0 to 90'.

ところが屈折率の異なる物質量の境界面では、屈折光以
外に入射角と同じ角度の反射光が存在し、これはフレネ
ル反射（ｂ）　（ｃ）と呼ばれている。However, at an interface between substances having different refractive indexes, in addition to the refracted light, there is reflected light having the same angle as the incident angle, and this is called Fresnel reflection (b) (c).

入射角に対するフレネル反射による反射率を第５図に示
すが、入射角が大きくなると急激に大きくなる。そして
、実線は真空よりガラスへ、点線はガラスよシ空気へ光
が伝播する際、発生する。入射光及び境界面の垂線を含
む面（入射面）と、これに垂直な平面での成分をＲｖ　
、Ｒｓで表わす。このフレネル反射の影響により、第４
図のようにファイバーより出射した光は、出力窓ガラス
１８の両表面で反射してファイバーグレート１７に戻っ
てくる。この光は、螢光体層の別の位置で散乱光を発生
させてコントラストを低下させる。FIG. 5 shows the reflectance due to Fresnel reflection with respect to the angle of incidence, and it increases rapidly as the angle of incidence increases. The solid line is generated when light propagates from the vacuum to the glass, and the dotted line is generated when light propagates from the glass to the air. The component on the plane containing the incident light and the perpendicular to the boundary surface (incident plane) and the plane perpendicular to this is Rv
, expressed as Rs. Due to the influence of this Fresnel reflection, the fourth
As shown in the figure, the light emitted from the fiber is reflected on both surfaces of the output window glass 18 and returns to the fiber grate 17. This light creates scattered light at other locations on the phosphor layer, reducing contrast.

〔発明の目的〕 この発明の目的は、基板にファイバーグレートを用いて
、コントラストの優れた高品位の画像が得られる螢光ス
クリーンを提供することで６一 ある。[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a fluorescent screen that uses a fiber grate as a substrate and can provide high-quality images with excellent contrast.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は、ファイバープレートの出力螢光体層と反対
の面上にメツシュを配設し、出射角の大きい光の成分を
減少させることによって、出力窓ガラスでのフレネル反
射を防止してコントラストを向上させた螢光スクリーン
である。This invention prevents Fresnel reflection on the output window glass and improves contrast by disposing a mesh on the opposite side of the fiber plate to the output phosphor layer and reducing the component of light with a large exit angle. This is an improved fluorescent screen.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

この発明を前述の如きイメージ管の出力面に適用した例
を説明する。即ち、ファイバープレート上に出力螢光体
層を形成し、これを単にイメージ管の真空外囲器の出力
面側に配置しただけでは、コントラスト向上に対して限
界がある。An example in which the present invention is applied to the output surface of the image tube as described above will be explained. That is, simply forming an output phosphor layer on a fiber plate and arranging it on the output side of the vacuum envelope of an image tube has a limit to contrast improvement.

そこで、この発明の一実施例は第６図に示すように構成
され、従来例と同一箇所は同一符号を付すと、基板であ
るファイバープレート１７は多数のファイバーからなり
、各ファイバーは芯部ガラス１ｏ１、被覆部ガラス１０
２及び吸収体１０３よ多構成されて−る。このようなフ
ァイバープレート１７の一方の面には、多数の螢光体粒
子２０１からなる出力螢光体層１ｏが形成されている。Therefore, one embodiment of the present invention is constructed as shown in FIG. 6, and the same parts as in the conventional example are denoted by the same reference numerals.The fiber plate 17, which is a substrate, is made up of a large number of fibers, and each fiber has a core made of glass. 1o1, covering glass 10
2 and absorber 103. On one surface of such a fiber plate 17, an output phosphor layer 1o consisting of a large number of phosphor particles 201 is formed.

更に、上記ファイバープレート１７の他方の面（上記出
力螢光体層１ｏと反対の面）には、メツシュ２０４が配
設され、このメツシュ２θ４はメツシュ支持リング（図
示せず）に緊張固着されている。この場合、上記メツシ
ュ２０４は光遮断効果の高い材料が望ましく、例えばア
ルミニウム、銅、ニッケル力どの金属材料でも良く、セ
ラミックなどの無機材料でも良い。更に、メツシュ２０
４０表面は光吸収率の高いものが望丑しい。そのため、
通常、光吸収率の高い金属などを真空蒸着することによ
り、光吸収管（図示せず）を形成している。Further, a mesh 204 is disposed on the other surface of the fiber plate 17 (the surface opposite to the output phosphor layer 1o), and this mesh 2θ4 is tension-fixed to a mesh support ring (not shown). There is. In this case, the mesh 204 is desirably made of a material with a high light blocking effect, and may be made of any metal such as aluminum, copper, or nickel, or may be made of an inorganic material such as ceramic. Furthermore, mesh 20
40 surface has a high light absorption rate. Therefore,
Usually, a light absorption tube (not shown) is formed by vacuum-depositing a metal or the like having a high light absorption rate.

又、メツシュ２０４の開口率（メツシュ上での光を通過
する開口部が占める割合）は大き過ぎるとコントラスト
向上効果はなく、逆に小さ過ぎるとイメージ管の出力輝
度が低下し望ましくない。発明者が行なった実験による
と、一般にいう５００メツシユから３０００メツシュ程
度のもので良い結果が得られた。Furthermore, if the aperture ratio of the mesh 204 (the proportion occupied by the openings on the mesh through which light passes) is too large, there will be no contrast improvement effect, and if it is too small, the output brightness of the image tube will decrease, which is undesirable. According to experiments conducted by the inventor, good results were obtained with a mesh of about 500 to 3,000 meshes.

さて動作時には、芯部ガラス１０ノから出射しようとす
る出力螢光体層１ｏの発光のうち、大きな角度で出射さ
れた光（、）は、メツシーにより遮断され横方向に拡が
ることはない。芯部ガラス１０１よシ出射する光で横方
向に拡がる光を遮断できれば、第４図で示しだ出力窓ガ
ラス１８で起こる広い領域でのフレネル反射（ｃ）（ｄ
）は生じない。During operation, among the light emitted from the output phosphor layer 1o that attempts to be emitted from the core glass 10, the light (,) emitted at a large angle is blocked by the mesh and does not spread laterally. If the light emitted from the core glass 101 can block the light that spreads laterally, Fresnel reflection (c) (d) occurs in a wide area on the output window glass 18 as shown in FIG.
) does not occur.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によれば、ファイバープレートの性能を一層発
揮させることができ、而もコントラスト特性が非常に優
れ高品位の画像を得ることができる。具体的なコントラ
ストの値としては、板厚１．ｏ、のファイバープレート
１７を用い、螢光体層１ｏの発光径を２０ｍｍとし、発
光径の中心に面積比で１０％の電子ビームの遮光板を置
く。そして、遮光板を置かないときと、置いたときの輝
度比でコントラストを定義すると、従来は約５０：１で
あるのに対し、この発明では約１００：１と著しく向上
した。According to the present invention, the performance of the fiber plate can be further demonstrated, and high-quality images with extremely excellent contrast characteristics can be obtained. Specific contrast values include plate thickness 1. Using the fiber plate 17 of 0, the emission diameter of the phosphor layer 1o is set to 20 mm, and an electron beam shielding plate having an area ratio of 10% is placed at the center of the emission diameter. When contrast is defined as the brightness ratio between when a light shielding plate is not placed and when a light shielding plate is placed, the contrast is approximately 50:1 in the conventional case, whereas it is significantly improved to approximately 100:1 in the present invention.

９− 尚、上記実施例ではイメージ管出力面について述べたが
、この発明は出力面に限定されるものではなく、ファイ
バープレートの面上に螢光体層を形成する構造のスクリ
ーンに広く適用できる。9- In the above embodiments, the image tube output surface was described, but the present invention is not limited to the output surface, but can be widely applied to screens having a structure in which a phosphor layer is formed on the surface of a fiber plate. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は一般的なイメージ管（Ｘ線螢光増倍管）を示す
概略構成図、第２図は過去に提案されているイメージ管
の要部を示す断面図、第３図はファイバーの光伝達を示
す説明図、第４図は第２図のイメージ管の欠点を説明す
るために用いる断面図、第５図は入射角に対するフレネ
ル反射率を示す特性曲線図、第６図はこの発明の一実施
例に係る螢光スクリーンの要部を示す断面図である。 １・・・真空外囲器、互・・・入力面、３・・・陽極、
５・・・集束電極、１０・・・螢光体層、１６・・・出
力面、１７・・・ファイバープレート、１８・・・出力
窓ガラス、１９・・・凹み、１０１・・・ファイバーの
芯部ガラス、１θ２・・・７アイノぐ−の被覆部ガラス
、１０− １０３・・・吸収体、２０１・・・螢光体粒子、２０４
・・・メツシュ。 出願人代理人　弁理士　銘　江　武　彦１１− 第１図 第２図 ｏ　”’Figure 1 is a schematic configuration diagram showing a general image tube (X-ray fluorescence multiplier tube), Figure 2 is a sectional view showing the main parts of image tubes proposed in the past, and Figure 3 is a fiber optic. An explanatory diagram showing light transmission, Fig. 4 is a cross-sectional view used to explain the drawbacks of the image tube shown in Fig. 2, Fig. 5 is a characteristic curve diagram showing Fresnel reflectance versus incident angle, and Fig. 6 is a diagram showing the invention. FIG. 2 is a sectional view showing a main part of a fluorescent screen according to an embodiment. 1...Vacuum envelope, mutual...input surface, 3...anode,
5... Focusing electrode, 10... Fluorescent layer, 16... Output surface, 17... Fiber plate, 18... Output window glass, 19... Recess, 101... Fiber Core glass, 1θ2...7 eyeglass coating glass, 10- 103... Absorber, 201... Fluorescent particles, 204
... Metshu. Applicant's agent Patent attorney Name Takehiko E 11- Figure 1 Figure 2 o '''

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）　ファイバーが芯部ガラス、被覆部ガラス及び吸
収体からなるファイバープレートの一方の面上に、螢光
体層を形成してなる螢光スクリーンにおいて、 上記ファイバープレートの他方の面（上記螢光体層と反
対の面）にメツシュを配設したことを特徴とする螢光ス
クリーン。(1) In a fluorescent screen in which a phosphor layer is formed on one side of a fiber plate consisting of a core glass, a covering glass, and an absorber, the other side of the fiber plate (the phosphor layer formed on the other side of the fiber plate) A fluorescent screen characterized by having a mesh provided on the surface opposite to the light layer. （２）上記メツシュの表面には、光吸収層が形成されて
いる特許請求の範囲第１項記載の螢光スクリーン。(2) The fluorescent screen according to claim 1, wherein a light absorption layer is formed on the surface of the mesh. （３）上記メツシュは、メツシュ支持リングに緊張固着
されている特許請求の範囲第１項及び第２項記載の螢光
スクリーン。(3) The fluorescent screen according to claims 1 and 2, wherein the mesh is tension-fixed to a mesh support ring.