CN104134602A - Ｘ射线管以及阳极靶 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种Ｘ射线管。该Ｘ射线管包括电子射出源、阳极靶、真空密封外壳。电子射出源射出电子。阳极靶包括：靶层，该靶层利用来自所述电子射出源的电子来射出Ｘ射线；及基体，该基体对所述靶层进行支承，且由碳化物强化型钼合金构成。真空密封外壳中收纳有所述电子射出源及所述阳极靶。阳极靶包括扩散障壁层及热辐射膜。扩散障壁层在所述基体的表面的一部分上利用粉末冶金法与所述基体形成为一体，且由碳元素含量低于所述基体的高熔点金属构成。热辐射膜形成在所述扩散障壁层的表面的至少一部分上，且由金属氧化物构成。由此，在使用了形成有由金属氧化物构成的热辐射膜的阳极靶的Ｘ射线管中，能减少使用时的气体发生，提高寿命。

Description

X射线管以及阳极靶

技术领域

本发明的实施方式涉及Ｘ射线管以及阳极靶。

背景技术

输出X射线的Ｘ射线管具有阳极靶。阳极靶利用电子束的撞击来产生Ｘ射线。

具有Ｘ射线管的Ｘ射线装置可用于医疗用的诊断装置或工业用的非破坏检测装置、材料分析装置等多种用途。

旋转阳极型Ｘ射线管中，对于从阴极射出的电子利用固定阴极与旋转阳极靶之间的电位梯度进行加速并集中，较为典型的是具有20至150keV的动能，并与旋转阳极靶的靶面相撞击，从而在靶面上形成作为Ｘ射线发生源的焦点。

若具有较高动能的电子束与阳极靶相撞击，则电子束会因靶材而急速地减速，因而从焦点射出Ｘ射线。靶面由钨或钨合金那样的高熔点金属构成。靶面形成在由钼或钼合金那样的高熔点金属构成的基体(靶本体)上。特别在需要使用高强度的电子束的CT、血管造影等的情况下，由于使用中基体的温度、热应力会升高，因此基体中使用TZM(钼锆钛合金)那样的碳化物强化型的钼合金。转换为Ｘ射线的比例为与阳极靶相撞击的电子动能中的大约1％左右，剩余的动能转换为热能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平3-95840号公报

专利文献2：日本特开平3-34244号公报

专利文献3：日本特开平5-205675号公报

发明内容

为了使阳极靶上所产生的热易于散发，而在阳极靶表面的一部分上形成有热辐射膜。一般而言，热辐射膜是通过对氧化钛、铝等金属氧化物的混合物使用例如等离子喷射法而形成的。

但是，对于在TZM那样的碳元素含量较高的钼合金的表面上形成有由上述氧化钛、铝等金属氧化物构成的热辐射膜的阳极靶而言，使用中CO气体、CO₂气体的产生量较大，且上述气体会逐渐释放到真空空间中，并最终成为引起Ｘ射线管放电的原因。其结果是，会导致Ｘ射线管的寿命缩短的问题。

如上述专利文献3所记载的那样，预测CO气体的产生原理在于，由于TZM中的碳、金属碳化物与构成热辐射膜的金属氧化物之间的化学反应会产生CO气体。上述专利文献3中还揭示了以下结构：即，为了防止上述反应，利用等离子喷射法在TZM基体与热辐射膜之间形成反应阻挡层(reactivebarrier layer)，该反应阻挡层与TZM基体中的碳进行反应而形成碳化物。另外，上述专利文献3还揭示了一些结构：即，为了进一步提高可靠性，在反应阻挡层与热辐射层之间形成比反应阻挡层要薄的保护皮膜。

然后，上述专利文献3所示的结构是基于在使用中使反应阻挡自身发生化学反应的原理而提出的，但可能会在相对于碳的阻挡效果的寿命、与反应阻挡层的基体的紧贴力的寿命等方面存在问题。

本发明的目的在于提供一种能降低使用时的气体发生、并提高寿命的使用了阳极靶的Ｘ射线管，在该阳极靶中，在TZM那样的碳元素含量较高的钼合金的表面、形成有由金属氧化物形成的热辐射膜。

附图说明

图1是表示适用于实施方式的Ｘ射线管的一个例子。

图2是表示适用于实施方式的Ｘ射线管的阳极的一个例子。

图3是表示适用于实施方式的Ｘ射线管的阳极的一个例子。

图4是表示适用于实施方式的Ｘ射线管的阳极的一个例子。

具体实施方式

在实施方式中，Ｘ射线管包括电子射出源、阳极靶、真空密封外壳。电子射出源射出电子。阳极靶包括：靶层，该靶层利用来自所述电子射出源的电子来射出Ｘ射线；以及基体，该基体对所述靶层进行支承，且由碳化物强化型钼合金构成。真空密封外壳中收纳有所述电子射出源及所述阳极靶。阳极靶包括扩散障壁层、及热辐射膜。扩散障壁层在所述基体的表面的一部分上利用粉末冶金法而与所述基体形成为一体，且由碳元素含量低于所述基体的高熔点金属构成。热辐射膜形成在所述扩散障壁层的表面的至少一部分上，且由金属氧化物构成。

接下来，参照附图来说明实施方式。

图1是表示适用于实施方式的旋转阳极型Ｘ射线管的一个例子。

旋转阳极型Ｘ射线管1包括玻璃制的真空密封外壳11、以及在真空密封外壳11内位于偏心位置的阴极12。另外，在真空密封外壳11内还与阴极12相对地配置有伞状的圆盘状旋转体(阳极靶)130。

圆盘状旋转体130的基体13是由高熔点金属、例如为钼、钨、钼合金、钨合金、或TZM(钼锆钛/碳化物强化型钼合金)所构成。圆盘状旋转体130通过轴15固定到转子16。另外，因来自阴极12的电子束的撞击而产生ｘ射线的靶层14呈环状地设置在圆盘状旋转体130的规定位置。

靶层14例如由钨、或铼－钨合金等钨合金所构成。

转子16在配置于真空密封外壳11的外部的定子17的作用下进行旋转。因而，因转子16的旋转，圆盘状旋转体130进行旋转。对于转子16，在其内部嵌入有固定轴(未图示)，在转子16与固定轴之间设置有轴承。

在圆盘状旋转体130的背面即转子16一侧，设置有扩散障壁层18及热辐射膜19，上述扩散障壁层18是由碳元素含量低于TZM(抑制了碳元素含量)的高熔点金属构成的障壁层，且与圆盘状旋转体130的基体13一起利用粉末冶金法来形成为一体，或者与基体13及靶层14一起利用粉末冶金法来形成为一体，上述热辐射层19以覆盖扩散障壁层18的表面的至少一部分(转子16一侧的大致整个区域)的方式来形成，例如由氧化钛、铝等金属氧化物所构成。具体而言，若将碳元素含有量换算为质量，则扩散障壁层18是碳元素含有量在0.005％以下(碳元素含量为0.005质量％以下)的纯钼。

在上述结构的旋转阳极型Ｘ射线管1中，若成为动作状态，则从阴极12中射出电子束，并与靶层14相撞击。靶层14射出Ｘ射线。此外，因电子束的撞击会导致圆盘状旋转体(阳极靶)130的温度上升。此时，因构成圆盘状旋转体130的基体13的TZM(或钼、钨、钼合金或钨合金)中的碳、金属碳化物与热辐射膜19中的金属氧化物发生化学反应，因而产生CO气体、CO₂气体，但是对于上述情况，上述扩散障壁层18会对其进行抑制。

如图2所示，将扩散障壁层18形成为从扩散障壁层18表面到基体13为止的最短距离(扩散障壁层18的厚度)为1mm以上。此外，随着扩散障壁层18的厚度的增大，扩散障壁层18对基体13所含有的碳元素向热辐射膜19进行扩散的阻挡效果自然也会增大，但是本发明的发明者确认了只要厚度为1mm以上就能获得足够的效果(将CO气体、CO₂气体的发生量降低到1/10以下的效果)。另外，由于利用粉末冶金法来将扩散障壁层18与基体13成形为一体，因而无论扩散障壁层18的厚度有多厚都不存在剥离的可能性，因此，只需考虑到要将扩散障壁层18配置到真空密封外壳11内这一条件，除此之外扩散障壁层18的(直接)厚度没有上限(宏观而言，允许超过1cm)。

此外，在如图3所示扩散障壁层18延伸至圆盘状旋转体130的外周面(与旋转中心为同心圆的外周部旋转面)的情况，或者如图4所示扩散障壁层18比基体的厚度要大的情况，在此情况下，还能将热辐射膜19形成在圆盘状旋转体130的外周面上。在这种情况下，在形成于圆盘状旋转体130的外周面上的热辐射膜19的一部分中，从扩散障壁层18与热辐射膜19的界面到基体13为止的最短距离小于1mm，或者存在热辐射膜19从扩散障壁层18的表面伸出而直接形成在基体13的表面上的区域，即使如此，只要上述区域的总表面积为热辐射膜19整体的表面积的20％以下，就能获得本发明的效果。即，能减少因基体13中的碳、金属碳化物与热辐射膜19的金属氧化物之间的化学反应而产生的CO气体、CO₂气体。

由此，在使用了在碳元素含量较高的钼合金(基体)的表面形成有由金属氧化物构成的热辐射膜的阳极靶的ｘ射线管中，能减少使用时CO气体、CO₂气体的产生，并提高Ｘ射线管的寿命。

以上说明了本发明的多个实施方式，但是上述实施方式仅为示例，并不用于限定发明的范围。这些新的实施方式能以各种方式进行实施，在不脱离发明要点的范围内能进行各种省略、置换、改变。这些实施方式及其变形均包含在发明的范围和要旨中，并且包含在专利权利要求所记载的发明及其等同范围内。例如，在实施方式中说明了旋转阳极型Ｘ射线管，但是本发明也能应用到固定阳极型Ｘ射线管中。另外，本发明的发明者并未确认用于获得本发明的效果的扩散障壁层18的厚度的下限值能降低到小于1mm的哪个值。但是，只要花费时间就能求出该下限值，当然也可以认为只要将扩散障壁层18的厚度设为所求出的下限值以上，就能获得本发明的效果。

Claims (9)

1.一种Ｘ射线管，其特征在于，包括：

电子射出源，该电子射出源射出电子；

阳极靶，该阳极靶包括：靶层，该靶层利用来自所述电子射出源的电子来射出Ｘ射线；以及基体，该基体对所述靶层进行支承，且由碳化物强化型钼合金构成；

真空密封外壳，该真空密封外壳中收纳有所述电子射出源及所述阳极靶；

扩散障壁层，该扩散障壁层在所述基体的表面的一部分上利用粉末冶金法而与所述基体形成为一体，且由碳元素含量低于所述基体的高熔点金属构成，以及

热辐射膜，该热辐射膜形成在所述扩散障壁层的表面的至少一部分上，且由金属氧化物构成。

2.如权利要求1所示的Ｘ射线管，其特征在于，

所示扩散障壁层抑制所述基体所含有的碳元素成分到达所述热辐射膜。

3.如权利要求1或2所述的Ｘ射线管，其特征在于，

所述扩散障壁层利用粉末冶金法来与所述基体及所述靶层形成为一体。

4.如权利要求1至3的任一项所述的Ｘ射线管，其特征在于，

从所述扩散障壁层表面到所述基体为止的最短距离为1mm以上。

5.如权利要求1至4的任一项所述的Ｘ射线管，其特征在于，

所述扩散障壁层是在将所述扩散障壁层中的碳元素含量换算成质量时为0.005％以下的纯钼。

6.一种阳极靶，该阳极靶包括：靶层，该靶层利用来自电子射出源的电子来射出Ｘ射线；以及基体，该基体对所述靶层进行支承，且由碳化物强化型钼合金构成，其特征在于，包括：

扩散障壁层，该扩散障壁层在所述基体的表面的一部分上利用粉末冶金法而与所述基体形成为一体，且由碳元素含量低于所述基体的高熔点金属构成，以及

热辐射膜，该热辐射膜由金属氧化膜构成，形成在所述扩散障壁层的表面的至少一部分上。

7.如权利要求6所述的阳极靶，其特征在于，

所述扩散障壁层利用粉末冶金法而与所述基体及所述靶层形成为一体。

8.如权利要求6或7所述的阳极靶，其特征在于，

从所述扩散障壁层表面到所述基体为止的最短距离为1mm以上。

9.如权利要求6至8的任一项所述的阳极靶，其特征在于，

所述扩散障壁层是在将所述扩散障壁层中的碳元素含量换算成质量时为0.005％以下的纯钼。