JP3580879B2

JP3580879B2 - 電子管デバイス

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Publication number: JP3580879B2
Application number: JP00658295A
Authority: JP
Inventors: 務稲鶴
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1995-01-19
Filing date: 1995-01-19
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JPH08198687A; US5848124A; DE69600975D1; EP0723281B1; US5860584A; DE69600975T2; EP0723281A1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子管デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近非結晶炭素（ＡＣ）なる極めて緻密な構造を有する炭素材料であって、低毒性、低コストでありさらに強度が優れた材料が利用できるようになってきた。このＡＣ材料はまた薄いフィルム状の形状のものも市販されており、電子管デバイスの入出力用窓材として好適な特徴を有している。例えば、高真空の保持に十分耐える曲げ強度およびかさ密度を備えている。
【０００３】
またＡＣ材料を例えば、電子管デバイスの入出力用窓材として使用可能とするためには金属材料またはセラミックス材料等との接合が必要となる。
【０００４】
例えばＸ線電子管デバイスのための窓材料として使用するには、Ｘ線の透過性などから出来るだけ薄いフィルム形状が望ましいが、使用の際の機械的強度の他、大気圧に耐え得る強さの金属窓枠との接合が必要となる。
【０００５】
そのためにいくつかのろう付け方法が開発されている。例えば、結晶性の炭素と金属のろう付けの方法についてはすでにいくつか知られている（例開６４−２２２５、開平４−３２１５７０、開平４−３２１５７０）。さらに開６３−３１０７７８に開示されているように、アモルファス炭素材料と金属材料とをろう付けする際に応力緩和層を同時に設ける手法も知られている。
【０００６】
従来Ｘ線電子管デバイスのための窓材としては、ガラス、アルミニウム、チタン、ベリリウム等が用いられてきた。特に、エネルギ−の低い軟Ｘ線を使用する電子管Ｘ線デバイスのための窓材としては、主にＸ線の透過性の点からベリリウムが使用されてきた。
【０００７】
一方炭素もまたベリリウムに次ぐ軟Ｘ線にたいする透過率の良い材料であることは知られており、炭素材料を窓材として用いるための技術が望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように、エネルギ−の低い軟Ｘ線領域での入出力面材料としては、ガラス，アルミニウム等はそのＸ線透過率の点で適当でなく、窓材厚さを薄くすることによりある程度のＸ線透過率を良くすることも可能であるが、この場合強度の点で問題となる。ベリリウムは、Ｘ線透過率および強度上の問題はないが、本来有している毒性の問題、及びコストの問題点がある。
【０００９】
従って、Ｘ線エネルギ−の低い軟Ｘ線を使用する電子管Ｘ線デバイスのための窓の材料として、低コストでありしかも安全性の高い（毒性の低い）素材が求められている。すでに説明したように、炭素材料は、ベリリウムに次ぐＸ線透過率を有し、ベリリウムの持つ毒性、及びコストの問題はないが、電子管Ｘ線デバイス、例えばＸ線イメ−ジインテンシファイヤ（Ｉ．Ｉ．）、Ｘ線光電管、Ｘ線比例計数管、ＧＭ管の入出力面として加工使用するには透湿性、空気透過性の問題（黒鉛やグラファイト）や、大面積を有する入出力面作成の点で問題（ダイヤモンド結晶）があり、適当なものが知られていない。
【００１０】
最近非結晶炭素（ＡＣ）なる極めて緻密な構造を有する炭素材料であって、低毒性、低コストでありさらに高真空の保持性等が優れていて、電子管Ｘ線デバイスの窓材として好適な特徴を有しているものが市販されている。
【００１１】
しかしながら、上記電子管Ｘ線デバイスの窓材として上記の非結晶炭素フィルムを使用するには以下の問題がある。すなわち、一般に電子管作製過程において、電子管製造後の管内材料内部からの残留ガスの発生が、時間と共に管内の真空度を下げて電子管の寿命を短くすることがあるために、高真空下で加熱脱ガス処理の必要があるが、当該処理条件に耐える充分な密着性を与える窓枠材（例えば、金属またはセラミックス等）との適当な接合方法がないことである。
【００１２】
有機系および無機系接着剤の使用は加熱処理のため難しく、従ってろう剤によるろう付けによる接合が必要となるが、上記非結晶炭素フィルムは、表面が緻密かつ平滑であるため、溶融金属にほとんどぬれず、そのままではろう付けが困難である。
【００１４】
そこで本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、非結晶炭素材料と金属材料またはセラミックス材料からなる外壁とが接合されて、密封空間を形成する電子管デバイスを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
後述する非結晶炭素材料と金属材料またはセラミックス材料とを接合する方法は、（ａ）非結晶炭素材料の一面を粗面処理することにより凹凸を設けるステップと、（ｂ）さらに上記の処理がされた非結晶炭素材料の表面と、金属材料又はセラミックス材料との間にろう材をはさみ加熱するステップとからなることが好ましい。
【００１６】
ここで上記した接合方法においては、粗面処理として、（１）研磨剤の吹きつけにより行われる、または、（２）研磨剤による機械的研磨により行われることが実用的である。
【００１７】
ろう材として、▲１▼Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｓｎ−Ｔｉ又はＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉから選ばれる銀ろう、または、▲２▼Ｔｉ−Ｚｒ−Ｃｕ−Ｎｉ又はＴｉ−Ｚｒ−Ｃｕから選ばれるチタンろうが好適に使用できる。
【００１８】
また、本発明に係る電子管デバイスは、封止された空間を有する電子管デバイスであって、（ａ）周辺部分が金属材料又はセラミックス材料からなる開口部を備えた容器と、（ｂ）開口部の周辺部分とろう材を介して接合され、前記開口部の周辺部分側の表面に凹凸が設けられた非結晶炭素材料からなる窓とを備えることを特徴とする。
【００１９】
また本発明において電子管デバイスは、前記非結晶炭素材料表面の凸凹の形成を、▲１▼研磨材の吹きつけにより行われる，または、▲２▼研磨材の機械的研磨により行うことが実用的である。
【００２０】
また本発明において、電子管デバイスは、ろう材が、▲１▼Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ，Ａｇ−Ｓｎ−Ｔｉ又はＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉから選ばれる銀ろう、または、▲２▼Ｔｉ−Ｚｒ−Ｃｕ−Ｎｉ又はＴｉ−Ｚｒ−Ｃｕから選ばれるチタンろうが好適に使用できる。
【００２１】
【作用】
後述の接合方法による前記非結晶炭素材料の表面に粗面処理を施し、極めて緻密で平滑な非結晶炭素材料の表面に凸凹を設けることにより、ろう材等の金属が溶融した際、前記溶融した金属が前記表面上の凸凹部分に十分侵入し、冷却により固化した後は前記ろう材と前記非結晶炭素材料表面が十分な強度をもって接合される。
【００２２】
従って、前記ろう材を、前記非結晶炭素材料と金属材料またはセラミックス材料のあいだにはさみ加熱することにより接合され前記非結晶炭素材料と金属材料またはセラミックス材料とがろう付けされる。
【００２３】
また、本発明に係る電子管デバイスにおいては、非結晶炭素材料からなる窓を備えることにより、非結晶炭素の窓によるＸ線などの放射線エネルギの吸収が少なく、優れた入出力効率でのＸ線などの放射線を入出力する。特にエネルギの低い軟Ｘ線にたいし、非結晶炭素の窓によるエネルギの吸収が少なく、優れた入出力効率で入出力することが可能である。
【００２４】
すなわち、本発明に係る電子管デバイスとしてのＸ線発生管、比例計数管、ＧＭ管、Ｘ線イメージインテンシファイア、およびＸ線光電子増倍管は、前記非結晶炭素材料の窓をＸ線入出力窓とすることにより、非結晶炭素の窓によるＸ線などの放射線エネルギの吸収が少なく、優れた入出力効率でのＸ線などの放射線を入出力することが可能となる。特にエネルギの低い軟Ｘ線にたいし、非結晶炭素の窓によるエネルギの吸収が少なく、特に優れた入出力効率で入出力することが可能となる。
【００２５】
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。尚、図面の説明において同一の要素にはどう位置の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２６】
（実施例１：ＡＣフィルムと、金属材料との接合方法）
図１に模式的に示されるように、厚み０．２ｍｍ、直径２５ｍｍのＡＣフィルム（日清紡、アモルファスカーボンフィルム）１の表面をサンドブラスタ−処理（例えば４００メッシュのシリコンカーバイドを（株）不二製作所製ニューマブラスタを用いた高圧空気による吹きつけ１０分以上）で粗面処理された面７を得る。銀ろう（東京ブレイズ社製６０８Ｔ：Ａｇ７２重量％Ｃｕ２６重量％Ｔｉ２重量％）５を上記ＡＣフィルム１とコバ−ル金属製の枠６（内径２３ｍｍ，外形２５ｍｍ高さ１０ｍｍ）で挟み４０ｇの重り（図示せず）を乗せた状態で５ｘ１０^-6Ｔｏｒｒの真空加熱炉内で１時間８３０℃に加熱する。その後４時間かけて常温まで冷却する。本接合方法に係る非結晶炭素材料としては、アモルファスカーボン（ＡＣ）はまたグラッシーカーボンとも呼ばれる非結晶炭素であって、種々の形状のものが使用可能である。特に厚さ１ｍｍ程度のガラス状カーボンフィルムと呼ばれている形状を有するものに好ましく使用可能である。さらには０．８ｍｍ以下のもの、特に０．５ｍｍ以下（０．１ｍｍ以上）の薄いＡＣフィルムにも好適に使用可能である。
【００２７】
前記ＡＣ表面を粗面処理する方法として、前記表面に凸凹を形成する種々の表面研磨方法が使用可能である。処理方法としては乾式方法と湿式方法が使用可能あるが、具体的には乾式方法としては、研磨材を表面に吹き付ける方法（サンドブラスト）、研磨材（例えばカーボランダム）、サンドペ−パ等で機械的に研磨する方法等が使用可能である。研磨剤としては４００〜２０００メッシュのカ−ボランダムが好ましく使用可能である。
【００２８】
また湿式方法としては、水で練ったスラリー状研磨材（例えば、研磨剤は４００〜２０００メッシュのカ−ボランダムが好ましく使用可能）を使用する方法等がありいずれも好適に使用可能である。使用するＡＣの特性（かさ密度、気孔率、曲げ強度、曲げ弾性率等）、及び以下に説明する使用するろう材の最適の組み合わせにより、表面処理方法及び処理の程度を選ぶことができる。
【００２９】
表面処理が十分であるかどうかについては、実際使用するろう材の一部を上記表面処理したＡＣフィルム上に置き、加熱炉で加熱処理することによりぬれ性および接合強度を確認できる。
【００３０】
図２（ａ）に模式的に示されるように上記表面処理がなされる前は、加熱後のろう材３が、上記ＡＣフィルム表面２上に広がらず、冷却後ろう材は簡単に剥がれ落ちる。
【００３１】
図２（ｂ）に模式的に示されるように、前記表面処理が十分施された場合、冷却固化した後、ろう材３は前記表面４に広がり一体として剥がれることなく、接合が良好であることを確認出来る。
【００３２】
接合の強度は例えば引っ張り接着強さ試験（例えば、ＪＩＳＫ６８４９（１９７６））又は剥離接着強さ（例えば、ＪＩＳＫ６８５４（１９７７））等の評価方法により評価可能である。
使用するＡＣフィルムの特性によるが、実施例１でしめした粗面処理により、剥離接着強さが少なくとも１０ｋｇ／ｃｍ^２以上のものが得られ、必要な場合、８００ｋｇ／ｃｍ^２以上の接合が得ることが可能である。この値は、前記ＡＣフィルムの曲げ強度（８００〜２３００ｋｇ／ｃｍ^２）程度であり、ＡＣフィルムを電子管デバイスとして使用する場合十分な強度と考えられる。
【００３３】
上記処理後の表面粗さは、例えば触針法（ＪＩＳＢ０６０１−１９７０；谷口修「機械計測」７７〜８０頁、養賢堂、１９７０年）に基づくＲ_ｍａｘで評価可能である。本接合方法による表面処理の粗さは、実施例１に示された粗面処理方法では、Ｒ_ｍａｘにおいて少なくとも１０μｍ〜１０００μｍの表面粗さの凸凹が導入され、さらにＲａで、１μｍ〜１００μｍの表面粗さが導入され得る。
【００３４】
さらに前記表面処理の程度は、前記粗面処理中において顕微鏡観察によりモニタ−することも可能である。顕微鏡観察（約１０００倍程度）においては容易に、本接合方法の粗面処理法によりＡＣ表面が研磨され、凸凹が導入されていることを確認可能である。本接合方法においては、少なくとも９０％以上（より望ましくは９９％以上）の表面が粗面処理されることが望ましい。
【００３５】
また前記窓の枠材料としては、金属に制限されず、種々のセラミックス材料も同様に使用可能である。例えば、コバ−ル金属、鉄クロム合金、鉄ニッケル合金、ステンレススチール（ＳＵＳ３０４）等の金属材料、またはアルミナ系、ジルコニア系、窒化ケイ素系、炭化ケイ素系等のセラミックス材料が、良好にろう付けされ得る。
【００３６】
さらに本接合方法において使用し得るろう材は特に限定されないが、好ましくは、融点として前記ＡＣフィルムの耐熱性を考慮し、約５００〜１０００℃のものが望ましく使用できる。さらには約６００〜９００℃のものが好適に使用可能である。本接合方法においては、ろう材金属の種類には特に制限はないが、一般的な銀ろう、チタンろう等が好適に使用可能である。さらに本接合方法においてはろう材中にＴｉの存在は必ずしも必要ないが、Ｔｉを含有するろう材を使用することで、さらに良好なろう付けによる接合が可能となる。
【００３７】
本発明者等の知見によると、例えばＴｉを２重量％含む銀ろうを用いた場合、銀ろうとＡＣ接合面近傍でＴｉＣの生成がオージェ電子分光法（ＡＥＳ）により確認される。
【００３８】
従って、本接合方法においては、銀ろうであって特にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系，Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ−Ｔｉ系，Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉ系のろう材がさらに好ましく使用可能である。前記銀ろうの場合、含有Ｔｉ量としては約２％程度がより好ましく使用可能である。さらに、チタンろうとしては、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｃｕ−Ｎｉ系、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｃｕ系のものが好適に使用可能であり、チタン含有量が２５重量％から４０重量％であるものがより好ましく使用可能である。
【００３９】
（実施例２：Ｔｉタ−ゲット膜を有するＡＣフィルムを窓材とするＸ線発生管）図３はＴｉタ−ゲット膜を有するＡＣフィルムを窓材とするＸ線発生管の構成図である。当該Ｘ線発生管においては、Ｘ線出力用ＡＣフィルム窓１０とろう付け接合された窓枠１５がフランジ１４を介して電子管本体容器１３とで封止空間を形成するものである。さらに空間内部には電子発生用フィラメント８と、発生した電子を加速収束する収束電極１１を有する。またＸ線発生用Ｔｉ金属ターゲット膜９がＡＣフィルム窓の内側表面に蒸着されている。
【００４０】
フィラメント８が加熱され熱電子を放出し、フィラメント８とＡＣ窓１０との間に印加された電界により、熱電子がＴｉターゲットに向かって収束電極１１により収束されながら加速され衝突し、Ｘ線を発生する。発生したＸ線はＡＣフィルム窓から出力されるが、ＡＣフィルムによる吸収は少ないので効率のよいＸ線発生管となる。
【００４１】
当該Ｘ線発生管は例えば以下のように作成される。
【００４２】
厚み０．２ｍｍ、直径２５ｍｍのＡＣフィルム（日清紡、アモルファスカーボンフィルム）１０の両表面をサンドブラスタ−処理（例えば４００メッシュのシリコンカーバイドを（株）不二製作所製ニューマブラスタを用いた高圧空気による吹きつけ１０分以上）で粗面処理されたＡＣフィルム窓１０を得る。
【００４３】
銀ろう（東京ブレイズ社製６０８Ｔ：Ａｇ７２重量％Ｃｕ２６重量％Ｔｉ２重量％）１２を上記ＡＣフィルム１０とコバ−ル金属製の窓枠１５で挟み５０ｇの重り（図示せず）を乗せた状態で５ｘ１０^−６Ｔｏｒｒの真空加熱炉内で１時間８００℃に加熱する。その後４時間かけて常温まで冷却する。
【００４４】
前記ＡＣフィルム１０の電子管内部となる表面にタ−ゲット金属としてＴｉを真空蒸着法により約２０００オングストロームの厚さの層９を設ける。さらに得られた前記ＡＣフィルム窓を接合したコバール金属窓枠１５を電子管本体１３にコバール金属フランジ１４を介して溶接する。さらに電子管本体内部にフィラメント８、フォ−カス電極１１およびゲッター（図示せず）を設け、得られた電子管を排気（１０^−６〜１０^−８Ｔｏｒｒ）し、４５０℃で１２時間ベ−キングすることにより脱ガスをおこない１２時間エ−ジング後、排気台から切りとる。
【００４５】
得られたＸ線発生管は前記ＡＣフィルム窓にターゲット金属が直接設けられており、フィラメント８から発生する熱電子はターゲット９に加速収束されて衝突し、Ｘ線を発生する。発生したＸ線はエネルギの低い軟Ｘ線もＡＣフィルム窓による吸収が少なく、効率良く前記ＡＣフィルム窓から出力される。
【００４６】
（実施例３：ＡＣフィルムを窓材とするＸ線比例計数管）
図４はＡＣフィルムを窓材とするＸ線比例計数管の構成図である。当該Ｘ線比例係数管は、陰極としての電子管本体容器１７にＸ線入力窓としてろう付け接合されたＡＣフィルム１６と、陽電極１８を支持する絶縁体１９と、電子管本体容器１７とにより封止された空間を有し、空間内部には電離用ガス（図示せず）が封入される。
【００４７】
ＡＣ窓から入力したＸ線は電子管内部の電離用ガスを電離し、陰陽電極間に印加された高電圧によりイオン増幅され、電離陽イオンが陰極電極２０を保持する金属容器１７に、また電離陰イオンが陽電極１８に集まり、入力したＸ線量に比例した出力信号を与える。
【００４８】
当該Ｘ線比例計数管は例えば以下のように作成される。
【００４９】
厚み０．２ｍｍ、直径３０ｍｍのＡＣフィルム（日清紡、アモルファスカーボンフィルム）１６の両表面をカーボランダムスラリを用いて処理（例えば４００メッシュのカーボランダム粒子５０％スラリを使用し、ＡＣフィルム表面を約３０分機械研磨する）し、のち水洗乾燥後、粗面処理されたＡＣフィルム窓１６を得る。
【００５０】
銀ろう（東京ブレイズ社製６０８Ｔ：Ａｇ７２重量％Ｃｕ２６重量％Ｔｉ２重量％）を用いて上記ＡＣフィルム１６とステンレス管のボデー１７に接合（１０^−６Ｔｏｒｒの真空加熱炉内で１時間８００℃に加熱し、その後４時間かけて常温まで冷却する）する。さらに上記ボデー１７内に絶縁体１９を介して陽極１８を設け、さらに前記ボデーに陰極２０を設ける。上記組み立て体を排気（１０^−６〜１０^−８Ｔｏｒｒ）し、４５０℃で１２時間ベ−キング（４００℃，８時間）し脱ガス処理を行った後、ＸｅガスおよびＣＯ_２を導入し（約６００Ｔｏｒｒ）、排気台から切り取る。
【００５１】
前記陽極、または封入ガスとしては、従来Ｘ線比例計数管に使用されている材料が使用可能であり、たとえばＰｔ、Ｗ等の金属線、又は封入ガスとしては、Ｎｅ，Ｋｒ，Ａｒ，Ｘｅ等が電離ガスとして、メタン、ＣＯ_２等がクエンチングガスとして使用可能である。
【００５２】
さらに本実施例でしめされた構成を用いて、両電極間に印加される電圧を所定の電圧とし、さらに封入ガスの種類を選択することにより、実質的に本実施例に示された構成によりＧＭ管として使用可能となる。この場合例えば電離用ガスとしては臭素ガスが好ましく使用可能である。
【００５３】
（実施例４：ＡＣフィルムを窓材とするＸ線イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）管）
図５にＡＣフィルムを入力窓材とするＸ線イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）管の構成を示す。
【００５４】
当該Ｘ線イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）管は、Ｘ線入射用ＡＣフィルム窓２１と、出力用蛍光面２６と、電子間本体容器２２とで封止された空間を有し、ＡＣフィルム窓の近傍に入力蛍光面（ＣｓＩ層２９と、陰極としての透明伝導体膜３０と、光電体２８とからなる）を設け、さらに光電子収束および加速用電極２５と陽極２６を有する。
【００５５】
窓２１より入射したＸ線は、窓２１の内側に形成された入力蛍光面のＣｓＩシンチレータ２９で吸収変換され、光電面２８で光電子へ変換される。この光電子は、入力蛍光面の陰極である透明伝導体膜３０と収束電極２５、陽極２６間に印加された電圧により加速収束され出力蛍光面２７に衝突し、光電子から光に変換され出力蛍光面２７上に像を出力する。
【００５６】
当該Ｘイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）管は例えば以下のように作成される。
【００５７】
厚み０．５ｍｍ、直径５０ｍｍのＡＣフィルム（日清紡、アモルファスカーボンフィルム）２１の両表面をサンドブラスタ−処理（例えば４００メッシュのシリコンカーバイドを（株）不二製作所製ニューマブラスタを用いた高圧空気による吹きつけ１０分以上）で粗面処理されたＡＣフィルム窓２１を得る。ＳＵＳ３０４金属窓材２２と、歪緩衝材としてのＮｉ金属２３をはさみ、銀ろう（東京ブレイズ社製６０８Ｔ：Ａｇ７２重量％Ｃｕ２６重量％Ｔｉ２重量％）２４を上記ＡＣフィルム２１と金属製の窓枠２２で挟み１０^−６Ｔｏｒｒの真空加熱炉内で１時間８００℃に加熱する。その後４時間かけて常温まで冷却し、粗面処理したＡＣフィルム２１のＩ．Ｉ用窓を得る。
【００５８】
上記窓内側面にＣｓＩ膜層２９、およびインジウム酸化物電導体膜層３０からなる透明導電膜を蒸着法により形成する。さらに内部に電極体（加速用電極、収束用電極）２５および陽極２６を設ける。さらにＣｓＩ出力蛍光面２７を取り付け、内部を真空排気し加熱による脱ガス処理を行った後、アンチモンおよびアルカリ金属（例えばルビジウム、セシウム）を蒸着することにより上記窓内面の上記透明伝導膜の内側にさらに光電面２８を形成し、上記組み立て体を排気台から切りとる。
【００５９】
本実施例のように入力ＡＣ面が大きい場合（直径４０ｍｍ以上）窓枠材料の大きな熱収縮差による歪のためＡＣフィルムが破損することが起こり得る。本実施例に示されるようにＡＣフィルムと金属材料またはセラミックス材料との間に生じる歪を緩和するため、他の金属（例えばニッケル、銅等）を介してろう付けすることにより避けることが可能である。
【００６０】
（実施例５：ＡＣフィルムを窓とするＸ線光電子増倍管（ＰＭＴ））
図６にＡＣフィルムを窓とするＸ線光電子増倍管（ＰＭＴ）の構成を示す。
【００６１】
当該Ｘ線光電子増倍管（ＰＭＴ）は、Ｘ線入力用ＡＣフィルム窓３１と、電子管本体３８とで封止された空間を有し、ＡＣフィルム窓の内側表面に入力蛍光面（ＣｓＩ層３２と、陰極としての透明導電体膜３９と、光電面３３とからなる）を設け、さらに光電子増幅用ダイノード電極３４とカソード２６とを設けることからなる。
【００６２】
窓３１より入射したＸ線は、窓３１の内側に形成された入力蛍光面のＣｓＩシンチレータ３２で吸収され光へ変換され、さらに光電面３３で光電子へ変換される。この光電子は、入力蛍光面の陰極である透明導電体膜３９とダイノード電極３４間に印加された電圧によりダイノード電極３４へ導かれ増倍される。増倍された光電子はアノード３５から信号として出力される。
【００６３】
当該Ｘ線光電子増倍管（ＰＭＴ）は例えば以下のように作成される。
【００６４】
厚み０．２ｍｍ、直径３０ｍｍのＡＣフィルム（日清紡、アモルファスカーボンフィルム）３１の両表面をサンドブラスタ−処理（例えば４００メッシュのシリコンカーバイドを（株）不二製作所製ニューマブラスタを用いた高圧空気による吹きつけ１０分以上）で粗面処理されたＡＣフィルム窓３１を得る。
【００６５】
銀ろう（東京ブレイズ社製６０８Ｔ：Ａｇ７２重量％Ｃｕ２６重量％Ｔｉ２重量％）を上記ＡＣフィルム３１とコバ−ル金属製の窓枠３６で挟み５０ｇの重り（図示せず）を乗せた状態で５ｘ１０^−６Ｔｏｒｒの真空加熱炉内で１時間８００℃に加熱する。その後４時間かけて常温まで冷却する。得られたＡＣフィルムの窓３１の内側面にＣｓＩ膜３２を蒸着法により形成し、コバール金属フランジ３７を介して電子管本体３８に溶接する。前記電子管デバイス内部にダイノード３４およびアノード３５を設け、真空排気し加熱による脱ガス処理を行った後、アンチモンおよびアルカリ金属（例えばルビジウム、セシウム）を蒸着することにより上記窓内面の上記ＣｓＩ層の内側にさらに光電面３３を形成し、上記組み立て体を排気台から切りとる。
【００６６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した通り、上記接合方法による非結晶炭素材料の表面の粗面処理によれば、緻密で平滑な非結晶炭素材料の表面の酸化物等の膜を除き、凸凹を設けることにより、ろう材等の金属が溶融した際、前記溶融した金属が前記表面上の凸凹部分に十分侵入し、冷却により固化した後はろう材と非結晶炭素材料表面が十分な強度をもって接合されるので、非結晶炭素材料と金属材料またはセラミックス材料とをろう付けすることができる。
【００６７】
また、本発明に係る電子管デバイスは、非結晶炭素材料からなる窓を備えることにより、非結晶炭素の窓によるＸ線などの放射線エネルギの吸収が少ない優れた入出力効率を有する電子管デバイスである。
【図面の簡単な説明】
【図１】非結晶炭素フィルムの表面を粗面処理し、金属窓枠またはセラミックス窓枠とろう材を用いてろう付けすることにより入出力窓の作製を示すものである。
【図２】非結晶材料表面を粗面処理しない場合（ａ），およびされた場合（ｂ）の表面の凸凹の状態およびろう材が溶融した後のぬれ性を示すものである。
【図３】ターゲットとしてＴｉ金属膜を蒸着した非結晶炭素フィルムを出力窓とするＸ線発生管の断面図を示すものである。
【図４】非結晶炭素フィルムを入力窓とするＸ線比例計数管の断面図を示すものである。
【図５】非結晶炭素フィルムを窓材とするＸ線イメージインテンシファイア管の断面図を示すものである。
【図６】非結晶炭素フィルムを窓材とするＸ線光電子増幅管の断面図を示すものである。
【符号の説明】
１…非結晶炭素材料、２…非結晶炭素材料表面近傍の酸化物層、３…ろう材、４…粗面処理された非結晶炭素材料表面、５…銀ろう、６…電子管本体、７…表面を粗面処理された非結晶炭素フィルム表面、８…フィラメント、９…Ｔｉ金属ターゲット、１０…非結晶炭素フィルム窓、１１…収束電極、１２…ろう材、１３…電子管本体、１４…フランジ、１５…金属窓枠、１６…非結晶炭素フィルム窓、１７…電子管本体、１８…陽極、１９…不導体、２０…陰極、２１…非結晶炭素フィルム窓、２２…電子管本体、２３…Ｎｉ金属歪緩衝材、２４…ろう材、２５…収束用および加速用電極、２６…陽極、２７…出力用蛍光面、２８…光電面、２９…ＣｓＩシンチレータ、３０…透明導電体、３１…非結晶炭素フィルム窓、３２…ＣｓＩシンチレータ、３３…光電面、３４…ダイノード、３５…アノード、３６…フランジ、３７…フランジ、３８…ＰＭＴ本体、３９…透明導電体膜

Claims

封止された空間を有する電子管デバイスであって、
周辺部分が金属材料又はセラミックス材料からなる開口部を備えた容器と、
前記開口部の周辺部分とろう材を介して接合され、前記開口部の周辺部分側の表面に凹凸が設けられた非結晶炭素材料からなる窓と
を備えることを特徴とする電子管デバイス。
前記非結晶炭素材料表面の凸凹の形成を、研磨材の吹きつけにより行われることを特徴とする請求項１記載の電子管デバイス。
前記非結晶炭素材料表面の凸凹の形成を、研磨材の機械的研磨により行われることを特徴とする請求項１記載の電子管デバイス。
前記ろう材が、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ，Ａｇ−Ｓｎ−Ｔｉ又はＡｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉから選ばれる銀ろうであることを特徴とする請求項１記載の電子管デバイス。
前記ろう材が、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｃｕ−Ｎｉ又はＴｉ−Ｚｒ−Ｃｕから選ばれるチタンろうであることを特徴とする請求項１記載の電子管デバイス。
電子を放出する手段と、
前記放出された電子を、前記容器内部に設けられたＸ線発生用金属ターゲットに向かって加速する手段と、
前記放出した電子を前記ターゲット表面に収束する手段と
を備え、
前記発生したＸ線が前記窓から出力されることを特徴とする請求項１記載の電子管デバイス。
前記空間内部に、前記窓を介して入射するＸ線により電離するガスが封入され、
前記ガスの電離を増幅する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子管デバイス。
前記窓を介して入射するＸ線量子を光電子に変換するための手段と、
前記変換された光電子を、前記容器に配置された光学像を得るための蛍光面に加速する手段と、
前記変換された光電子を、前記容器に配置された光学像を得るための蛍光面に収束するための手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子管デバイス。
前記窓を介して入射するＸ線量子を光電子に変換するための手段と、
前記変換された光電子を増倍する手段と、
前記増倍された電子を検出する手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子管デバイス。