CN107195516A - X射线靶及具备该x射线靶的x射线产生装置 - Google Patents

X射线靶及具备该x射线靶的x射线产生装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107195516A
CN107195516A CN201710074315.4A CN201710074315A CN107195516A CN 107195516 A CN107195516 A CN 107195516A CN 201710074315 A CN201710074315 A CN 201710074315A CN 107195516 A CN107195516 A CN 107195516A
Authority
CN
China
Prior art keywords
framework
illumination window
ray
coefficient
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710074315.4A
Other languages
English (en)
Inventor
前田裕树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Publication of CN107195516A publication Critical patent/CN107195516A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/16—Vessels; Containers; Shields associated therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/02—Details
    • H01J35/16—Vessels; Containers; Shields associated therewith
    • H01J35/18—Windows
    • H01J35/186—Windows used as targets or X-ray converters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00—X-ray tubes
    • H01J35/24—Tubes wherein the point of impact of the cathode ray on the anode or anticathode is movable relative to the surface thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00—X-ray tubes
    • H01J2235/08—Targets (anodes) and X-ray converters
    • H01J2235/081—Target material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2235/00—X-ray tubes
    • H01J2235/12—Cooling
    • H01J2235/122—Cooling of the window

Landscapes

  • X-Ray Techniques (AREA)

Abstract

本发明的目的在于提供一种X射线靶及具备该X射线靶的X射线产生装置，可以防止照射窗的破裂。X射线靶(4)将支撑照射窗(41)的框架分成靠近照射窗(41)的第1框架(42)及其外侧的第2框架(43)，并分别使用不同的材料。利用热膨胀率为1×10‑6/K的金刚石板(41a)形成照射窗(41)，利用热膨胀率为4.8×10‑6/K的Mo(钼)或热膨胀率为4.3×10‑6/K的W(钨)形成第1框架(42)，利用热膨胀率为16.5×10‑6/K的Cu(铜)形成第2框架(43)。这样，通过以照射窗(41)与第1框架(42)的热膨胀率的差小于照射窗(41)与第2框架(42)的热膨胀率的差的方式而构成，因此可防止因为收缩量的差所引起的照射窗(41)的破裂。

Description

X射线靶及具备该X射线靶的X射线产生装置
技术领域
本发明涉及一种包括使靶材成膜于表面的照射窗的X射线靶及具备该X射线靶的X射线产生装置。
背景技术
先前，X射线产生装置(X射线管)有图2(b)所示的反射型的类型及图2(a)所示的穿透型的类型。在反射型的类型中，对靶照射电子束(electron beam)B，朝向与电子束B不同的方向(例如正交方向)射出来自靶的X射线(图2(a)及图2(b)中以“Xray”表示)。另一方面，在穿透型的类型中，对靶照射电子束B，通过来自靶的X射线穿透靶，而向与电子束B相同的方向射出X射线。
当在能够非破坏性地观察试样的内部的微聚焦X射线检查装置中使用X射线管时，需要使作为X射线源的靶与试样尽可能地接近。在反射型的类型中，按照收容靶的真空容器与靶之间的距离程度，无法使靶与试样接近。与此相对，在穿透型的类型中，通过将使靶材成膜的照射窗安装于真空容器，可以使靶与试样相互接近至大致可接触的位置。其结果为，可以高度放大地观察试样。
在穿透型的类型的靶(穿透型靶)中，对于支撑靶膜的基材，需要X射线的吸收少以及导热率好。金刚石满足这两方面的要求，因此作为基材优越，从而被提出使用(例如，参照专利文献1、专利文献2)。作为满足两方面的要求的基材，除了金刚石以外，如专利文献2所示还有氮化硼(BN：Boron Nitride)等。
照射窗形成真空容器的一部分，所以与真空容器需要以气密状态来安装，但是难以将金刚石板(diamond plate)直接安装于真空容器。因此，借由将金属框架钎焊(brazing)于金刚石的周围，而容易安装于真空容器。在穿透型的类型中，金刚石板为薄膜，以使得X射线易于穿透靶。
金刚石的热膨胀率为1×10-6/K而非常小，所以如果金属框架的热膨胀率大，则会由于热膨胀差所引起的收缩量的差而在钎焊时使薄膜的金刚石板破裂。因此，在支撑金刚石的金属框架中，使用热膨胀率4.8×10-6/K的Mo(钼)或热膨胀率4.3×10-6/K的W(钨)等低热膨胀率的材料。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开平4-144045号公报
[专利文献2]日本专利特开平5-343193号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
但是，当将Mo或W用作金属框架时，存在如下所述的问题。即，当使电子束抵碰于穿透型靶而产生X射线时，电子束的能量大部分被转换成热，所以穿透型靶的温度上升。当使穿透型靶与试样接触而高度放大地观察试样时，在现有的穿透型靶的情况下有可能因为过热而损伤试样。
穿透型靶周边的空间有限，难以设置使冷却水流动的空冷风机(air-coolingfan)等特殊的冷却机构。主要的排热机构只是通过零件的导热而散逸至X射线管框体(真空容器)，因此为了使穿透型靶的温度为规定温度以下，只有限制所入射的电子束的能量。限制电子束的能量，意味着限制X射线量。
当如上所述在金属框架中使用Mo或W等低热膨胀率的材料时，可以解决所述热膨胀差，但是由于Mo的导热率为138W/m/K，W的导热率为172W/m/K，导热率小，所以难以向外部散热。因此，期望通过现有的构成以外的方式来防止照射窗(穿透型靶自身)的破裂。
本发明是鉴于如上所述的情况而完成的，目的在于提供一种可防止照射窗的破裂的X射线靶及具备该X射线靶的X射线产生装置。
[解决问题的手段]
本发明为了达成如上所述的目的，采用如下构成。
即，本发明的X射线靶包括：照射窗，使靶材成膜于表面；第1框架，与所述照射窗接合，支撑所述照射窗；以及第2框架，未与所述照射窗接合，而与所述第1框架接合，由所述第1框架金属形成；并且以所述照射窗与所述第1框架的热膨胀率的差小于所述照射窗与所述第2框架的热膨胀率的差的方式而构成。
根据本发明的X射线靶，将支撑照射窗的框架分成靠近照射窗的(与照射窗接合，支撑照射窗的)第1框架与(未与照射窗接合，而与第1框架接合，支撑第1框架，且由金属形成的)第2框架，并分别使用不同的材料。通过以照射窗与第1框架的热膨胀率的差小于照射窗与第2框架的热膨胀率的差的方式而构成，可以防止因为收缩量的差所引起的照射窗的破裂。
并且，本发明的X射线产生装置包括本发明的X射线靶、以及收容所述X射线靶的容器。
根据本发明的X射线产生装置，通过包括可防止照射窗的破裂的X射线靶，可以不限制X射线量而产生X射线。
[发明的效果]
根据本发明的X射线靶，通过以照射窗与第1框架的热膨胀率的差小于照射窗与第2框架的热膨胀率的差的方式而构成，可以防止因为收缩量的差而引起的照射窗的破裂。
附图说明
图1是表示包含实施例的X射线靶的X射线管的构成的概略剖面图。
图2(a)及图2(b)是表示现有的X射线管的构成的概略剖面图，图2(b)是反射型的类型，图2(a)是穿透型的类型。
[符号的说明]
1：X射线管
2：真空容器
3：阴极
4：X射线靶
31：细丝
41：照射窗
41a：金刚石板
41b：靶材
42：第1框架
43：第2框架
B：电子束
Xray：X射线
具体实施方式
[实施例1]
以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。图1是表示包含实施例的X射线靶的X射线管的构成的概略剖面图。
如图1所示，X射线管1包括真空容器2、阴极3及X射线靶4。此外，还包括引出电极等，但是在图1中省略图示。阴极3及X射线靶4收容于真空容器2内。X射线管1相当于本发明中的X射线产生装置，真空容器2相当于本发明中的容器。
阴极3包括细丝31(filament)，从细丝31照射电子束B。在本实施例中，作为热离子发射型的电子枪，采用包含细丝的阴极为例进行说明，但是也可以使用包括下述发射极(emitter)的阴极来作为热离子发射型的电子枪，所述发射极是由六硼化镧(LaB6)或六硼化铈(CeB6)构成的单晶或烧结体所形成的发射极(emitter)。而且，除了热离子发射型的电子枪以外，还可以使用电场发射型的电子枪。
X射线靶4包括照射窗41、设置于照射窗41的外周的第1框架42、以及设置于第1框架42的更外周的第2框架43。第1框架42与照射窗41接合，支撑着照射窗41。第2框架43未与照射窗41直接接合，而与第1框架42接合，支撑着第1框架42。照射窗41包括金刚石板41a及靶材41b，靶材41b成膜于金刚石板41a的表面(电子束B的碰撞面)。靶材41b由W(钨)形成。
金刚石板41a通过钎焊而支撑于第1框架42，将第2框架43接合于第1框架42的外周。在本实施例中，第1框架42由金属形成，优选的是由Mo(钼)或W形成。第2框架43也由金属形成，优选的是由Cu(铜)形成。
金刚石板41a与第1框架42的接合方法优选的是如上所述进行钎焊。但是，并不限定于钎焊，只要是第1框架支撑照射窗(在这里为金刚石板41a)的方法即可。第1框架42与第2框架43的接合方法有各种方法(例如熔焊)，但是只要与本实施例中的金刚石板41a与第1框架42的接合同样地利用钎焊进行接合，便可以利用一个工序接合三个零件(金刚石板41a、第1框架42、第2框架43)，所以可以廉价地制作。
如上所述，金刚石的热膨胀率为1×10-6/K，Mo的热膨胀率为4.8×10-6/K，W的热膨胀率为4.3×10-6/K。而且，Cu的热膨胀率为16.5×10-6/K。因此，以包含金刚石板41a的照射窗41与包含Mo或W的第1框架42的热膨胀率的差小于包含金刚石板41a的照射窗41与包含Cu的第2框架43的热膨胀率的差的方式而构成。将金刚石板41a直接支撑于包含低热膨胀率的Mo或W的第1框架42的结果为，可以防止因为收缩量的差而引起包含金刚石板41a的照射窗41的破裂。
再者，第1框架42与第2框架43的热膨胀率的差大于照射窗41与第1框架42的热膨胀率的差，但是在本实施例中第1框架42及第2框架43由金属形成，所以即使利用热膨胀率大的Cu来形成第2框架43，第1框架42的破裂也可以通过金属的塑性变形来防止。
而且，如上所述，Mo的导热率为138W/m/K，W的导热率为172W/m/K。而且，Cu的导热率为402W/m/K。因此，包含Cu的第2框架43的导热率大于包含Mo或W的第1框架42的导热率。其结果为，可易经由位于外周的第2框架43向外部散热，从而可以降低X射线靶4的温度。在这里，通过使第2框架43的表面积大于第1框架42的表面积，可以增大第2框架43的散热效果。而且，如果在成为相同温度的条件下进行比较，则本实施例中的X射线靶4不需要限制电子束B的能量，且可以使X射线量增多。
而且，第1框架42由热膨胀率为4.8×10-6/K的Mo，或热膨胀率为4.3×10-6/K的W所形成，第2框架43由导热率为402W/m/K的Cu所形成。因此，第1框架42由热膨胀率5×10-6/K以下的金属构成，第2框架43由导热率200W/m/K以上的金属构成。其结果为，可以防止因为收缩量的差而引起包含金刚石板41a的照射窗41的破裂，并且可以通过经由位于外周的第2框架43向外部散热而使X射线靶4的温度下降。
根据如上所述而构成的X射线靶4，将支撑照射窗41的框架分成靠近照射窗41的(与照射窗41接合，支撑照射窗41)第1框架42及所述(未与照射窗41接合，而与第1框架42接合，对第1框架42进行支撑，由金属形成)第2框架43，分别使用不同的材料。通过以照射窗41与第1框架42的热膨胀率的差小于照射窗41与第2框架42的热膨胀率的差的方式而构成，可以防止因为收缩量的差而引起照射窗41的破裂。再者，在本实施例中，第1框架42设置于照射窗41的外周，第2框架43设置于第1框架42的外周。
在本实施例中，照射窗41为金刚石，所以具有低的X射线的吸收性(图1中X射线是以“Xray”表示)，导热率好。因此，可以高效率地射出X射线，并且可以通过导热率好的金刚石而使X射线靶4的温度下降。
而且，X射线管1包含可以防止照射窗41的破裂的X射线靶4，由此不需要限制电子束B的能量而可以使X射线量增多，从而可以不限制X射线量而产生X射线。
本发明并不限于所述实施方式，而可以如下所述实施变形。
(1)在所述实施例中，照射窗41为金刚石，但是只要导热率好，便不限定于金刚石。例如，也可以使用SiC(碳化硅)、如专利文献2所示的BN(氮化硼)等作为照射窗。SiC的导热率为270W/m/K，导热率好，所以可以利用SiC来使X射线靶的温度下降。
(2)在所述实施例中，第1框架42由金属形成，但是不一定需要由金属形成。例如，也可以利用SiC(碳化硅)来形成第1框架。SiC的热膨胀率为4.5×10-6/K而为低热膨胀率，所以可以防止因为收缩量的差而引起照射窗(实施例中为金刚石板41a)的破裂。但是，也为了防止第1框架的破裂，更优选的是如所述实施例所述，利用(热膨胀率5×10-6/K以下的)低热膨胀率的金属来形成第1框架。通过如所述实施例所述利用金属来形成第1框架，第1框架的破裂也可以通过金属的塑性变形来防止。
(3)在所述实施例中，第1框架42由Mo或W形成，第2框架43由Cu形成，但是只要是以照射窗与第1框架的热膨胀率的差小于照射窗与第2框架的热膨胀率的差的方式而构成，更优选的是第2框架的导热率大于第1框架的导热率，便不限定于这些材料。例如，也可以利用Al(铝)来形成第2框架。Al的热膨胀率为23×10-6/K，所以包含金刚石板的照射窗与包含Mo或W的第1框架的热膨胀率的差小于包含金刚石板的照射窗与包含Al的第2框架的热膨胀率的差。而且，Al的导热率为200W/m/K以上，所以包含Al的第2框架的导热率大于包含Mo或W的第1框架的导热率。其结果为，可以容易经由位于外周的第2框架向外部散热，从而可以使X射线靶的温度下降。
(4)在所述实施例中，当照射窗41为金刚石时，第1框架42由热膨胀率5×10-6/K以下的金属构成，第2框架43由导热率200W/m/K以上的金属构成，但是热膨胀率及导热率并不限定于所述范围。根据照射窗的材料，以使热膨胀率及导热率满足规定的范围的方式来分别选择第1框架及第2框架的材料。
(5)在所述实施例中，第1框架42设置于照射窗41的外周，第2框架43设置于第1框架42的外周，但是第2框架43不一定需要设置于第1框架42的外周。只要是第1框架与照射窗接合而支撑照射窗，由金属形成的第2框架未与照射窗接合，而与第1框架接合，并支撑第1框架的构造，便还可以是以照射窗、第1框架、第2框架的顺序层叠形成的构造。
[产业上的可利用性]
如上所述，本发明适合于产业用或医疗用的X射线靶及X射线产生装置。

Claims (7)

1.一种X射线靶，其特征在于包括：
照射窗，使靶材成膜于表面；
第1框架，与所述照射窗接合，支撑所述照射窗；以及
第2框架，未与所述照射窗接合，而与所述第1框架接合，支撑所述第1框架，由金属形成；并且
以所述照射窗与所述第1框架的热膨胀率的差小于所述照射窗与所述第2框架的热膨胀率的差的方式而构成。
2.根据权利要求1所述的X射线靶，其特征在于：
所述第1框架设置于所述照射窗的外周，所述第2框架设置于所述第1框架的外周。
3.根据权利要求1所述的X射线靶，其特征在于：
所述第2框架的导热率大于所述第1框架。
4.根据权利要求1所述的X射线靶，其特征在于：
所述第1框架由热膨胀率5×10-6/K以下的金属构成，所述第2框架由导热率200W/m/K以上的金属构成。
5.根据权利要求1所述的X射线靶，其特征在于：
所述第1框架由钨或钼形成，所述第2框架由铜形成。
6.根据权利要求1所述的X射线靶，其特征在于：
所述照射窗为金刚石。
7.一种X射线产生装置，其特征在于包括：
根据权利要求1至6中任一权利要求所述的X射线靶；以及
容器，收容所述X射线靶。
CN201710074315.4A 2016-03-14 2017-02-10 X射线靶及具备该x射线靶的x射线产生装置 Pending CN107195516A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016049960A JP2017168216A (ja) 2016-03-14 2016-03-14 Ｘ線ターゲットおよびそれを備えたｘ線発生装置
JP2016-049960 2016-03-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107195516A true CN107195516A (zh) 2017-09-22

Family

ID=59786940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710074315.4A Pending CN107195516A (zh) 2016-03-14 2017-02-10 X射线靶及具备该x射线靶的x射线产生装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20170263412A1 (zh)
JP (1) JP2017168216A (zh)
CN (1) CN107195516A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110534388A (zh) * 2019-08-30 2019-12-03 中国科学院国家空间科学中心 一种微型微焦斑x射线管的阴极光学结构

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE533567C2 (sv) * 2009-03-11 2010-10-26 Tetra Laval Holdings & Finance Förfarande för montering av ett fönster för utgående elektroner och en fönsterenhet för utgående elektroner
CN111524774B (zh) * 2020-07-06 2020-09-22 成都理工大学 一种大口径的金刚石侧窗微型x射线管及封装方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150201482A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-16 Canon Kabushiki Kaisha Radiation tube, radiation generating apparatus, and radiation imaging system
US20160020060A1 (en) * 2014-07-18 2016-01-21 Canon Kabushiki Kaisha X-ray generating tube, x-ray generating apparatus, x-ray imaging system, and anode used therefor
TW201605294A (zh) * 2014-07-18 2016-02-01 佳能股份有限公司 陽極、以及ｘ射線產生管、ｘ射線產生設備與使用其的放射線攝影系統

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103733734B (zh) * 2011-08-05 2016-04-27 佳能株式会社 放射线发生装置和放射线成像装置
JP2014160547A (ja) * 2013-02-19 2014-09-04 Canon Inc 放射線発生管及びそれを用いた放射線撮影システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150201482A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-16 Canon Kabushiki Kaisha Radiation tube, radiation generating apparatus, and radiation imaging system
US20160020060A1 (en) * 2014-07-18 2016-01-21 Canon Kabushiki Kaisha X-ray generating tube, x-ray generating apparatus, x-ray imaging system, and anode used therefor
TW201605294A (zh) * 2014-07-18 2016-02-01 佳能股份有限公司 陽極、以及ｘ射線產生管、ｘ射線產生設備與使用其的放射線攝影系統

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110534388A (zh) * 2019-08-30 2019-12-03 中国科学院国家空间科学中心 一种微型微焦斑x射线管的阴极光学结构
CN110534388B (zh) * 2019-08-30 2021-11-09 中国科学院国家空间科学中心 一种微型微焦斑x射线管的阴极光学结构

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017168216A (ja) 2017-09-21
US20170263412A1 (en) 2017-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5645449B2 (ja) Ｘ線源及びｘ線撮影装置
JP5871529B2 (ja) 透過型ｘ線発生装置及びそれを用いたｘ線撮影装置
CN107195516A (zh) X射线靶及具备该x射线靶的x射线产生装置
JP6039283B2 (ja) 放射線発生装置及び放射線撮影装置
US7783011B2 (en) Transmission type X-ray tube and manufacturing method thereof
JP6039282B2 (ja) 放射線発生装置及び放射線撮影装置
JP5641916B2 (ja) 放射線発生装置および放射線撮像システム
JP5871528B2 (ja) 透過型ｘ線発生装置及びそれを用いたｘ線撮影装置
US9029795B2 (en) Radiation generating tube, and radiation generating device and apparatus including the tube
US20070189459A1 (en) Compact radiation source
JP6080610B2 (ja) マルチ放射線発生装置および放射線撮影システム
US20130235975A1 (en) Radiation generating apparatus and radiation imaging apparatus
JP2001143646A (ja) 回転陽極ｘ線管のヒートパイプ利用による冷却方式
JP6552289B2 (ja) Ｘ線発生管、ｘ線発生装置、ｘ線撮影システム
JP6218403B2 (ja) 電界放射型電子銃を備えたｘ線管及びそれを用いたｘ線検査装置
JP2012256559A (ja) 放射線透過型ターゲット
US20130272503A1 (en) Flat panel x-ray source
JP2009174940A (ja) 試料断面作製装置の遮蔽材保持機構
KR20150051820A (ko) 투과형 평판 엑스레이 발생 장치 및 엑스레이 영상 시스템
WO2021059595A1 (ja) 放射線管取付部材、放射線源、およびトモシンセシス撮影装置
KR102358246B1 (ko) 엑스레이 튜브
KR101992873B1 (ko) 열방출을 높인 엑스레이 튜브
JP2004111336A (ja) Ｘ線管
US20140126701A1 (en) X-ray emitting target and x-ray emitting device
JP2016167398A (ja) Ｘ線発生装置及びこれを用いたｘ線撮影システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170922