DE3134196A1 - "TARGET FOR A TURNING ANODE TUBE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF" - Google Patents

"TARGET FOR A TURNING ANODE TUBE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF"

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DE3134196A1
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hydrogen
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Joseph John Malvern Pa. Gebhardt
Srinivasa Range Milwaukee Wis. Gowda
Robert Eugene Hales Corners Wis. Hueschen
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    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/04Electrodes ; Mutual position thereof; Constructional adaptations therefor
    • H01J35/08Anodes; Anti cathodes
    • H01J35/10Rotary anodes; Arrangements for rotating anodes; Cooling rotary anodes
    • H01J35/108Substrates for and bonding of emissive target, e.g. composite structures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26Deposition of carbon only

Description

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Target für eine Drehanodenröntgenröhre und Verfahren zu seiner HerstellungTarget for a rotating anode x-ray tube and its method of manufacture

. Die Erfindung betrifft verbesserte Targets für Drehanodenröntgenröhren, die teilweise oder im wesentlichen vollständig aus Graphit bestehen. ■ ■. The invention relates to improved targets for rotating anode x-ray tubes, which consist partially or essentially entirely of graphite. ■ ■

Der auf dem'Gebiete der Drehanodenrontgenröhren tätige Fachmann hat schon vor langer Zeit erkannt, daß Graphit-Targets gegenüber herkömmlichen Targets aus Metall einige Vorteile bieten, weil Graphit eine niedrige Dichte, ein hohes thermisches Emissionsvermögen und gute Formbeständigkeit bei hohen Temperaturen aufweist. Herkömmliche Targets für Röntgenröhren bestehen gewöhnlich aus einem Wolfram- oder Molybdän-Substrat mit einer Wolfram-Rhenium-Legierungsschicht, welche die Brennpunktsbahn bildet, auf welche der Elektronenstrahl der Röhre zur Erzeugung von Röntgenstrahlen aufprallt. Die Dichte von Wolfram ist nahezu zehnmal so hoch wie die von Graphit, und die Dichte von Molybdän ist nahezu fünfmal so hoch. Die modernsten Röntgendiagnostik-Verfahren erfordern Röntgenröhren-Targets mit zunehmend höherer Wärmekapazität, und diese Forderung wurde bis zu dem durch Vergrößerung desThe one who works in the field of rotating anode X-ray tubes A person skilled in the art has long ago recognized that graphite targets compared to conventional targets made of metal some Offer advantages because graphite has a low density, high thermal emissivity and good dimensional stability has high temperatures. Conventional targets for x-ray tubes usually consist of a tungsten or molybdenum substrate with a tungsten-rhenium alloy layer, which forms the focal path on which the electron beam of the tube for generating X-rays impinges. the The density of tungsten is nearly ten times that of graphite, and the density of molybdenum is nearly five times high. The most modern X-ray diagnostic procedures require X-ray tube targets with increasingly higher heat capacity, and this requirement has been increased by increasing the size of the

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Volumens, d.h. der Dicke und des Durchmessers der Metall-Targets, möglichen Ausmaß erfüllt. Das große TrägheitsmomentVolume, i.e. the thickness and diameter of the metal targets, possible extent. The great moment of inertia

• eines schweren Metall-Targets hat es erschwert, diesen von der Rotationsgeschwindigkeit Null bis zu 10 000 UpM in etwa• a heavy metal target has made it difficult to move it from zero rotation speed to approximately 10,000 rpm

• 2 bis 4 Sekunden zu beschleunigen, und ihn in etwa dem gleichen Zeitraum abzubremsen, wie dies für Röntgenröhren von hoher Kapazität.gefordert wird. Das große Gewicht, das begleitende Trägheitsmoment und die hohen Temperaturen der Metall-Targets stellen für die Lager der rotierenden Anode eine erhebliche thermische und mechanische Beanspruchung dar.• 2 to 4 seconds to accelerate, and it is about the same To slow down the period as required for high-capacity x-ray tubes. The great weight that accompanying moment of inertia and the high temperatures of the metal targets make for the bearings of the rotating anode represent significant thermal and mechanical stress.

"*«·· Bis zum Anmeldetag der vorliegenden Erfindung wurden Graphit-Targets in Röntgenröhren hoher Energie nicht als praktisch angesehen. Ein Grund besteht darin, daß der Graphit Staub oder Makroteilchen freigibt und okkludierte Gase bei den hohen Temperaturen und dem hohen, ih einer in Betrieb befindlichen Röntgenröhre, herrschenden Vakuum freisetzt. Das Stau- · ben hat häufig einen elektrischen Zusammenbruch oder einen Überschlag zwischen der Anode und der Kathode der Röntgen-• röhre verursacht, wodurch die maximale .Betriebsspannung der Röhre erheblich beschränkt wurde. Es wurden Versuche unternommen, dieses Problem durch Beschichten der Graphit-Oberfläche mit Metallcarbiden, typischerweise mit Molybdäncarbid, Titancarbid und Tantalcarbid, zu überwinden, jedoch haben sich derartige Beschichtungstechniken hinsichtlich der Eliminierung von Verlusten an teilchenförmigen! Material aus der Oberfläche als nicht erfolgreich erwiesen. Außerdem wurde durch die verschiedenen Isolierüberzüge, die untersucht worden waren, das erwünschte hohe thermische Emissionsvermögen von Graphit ohne Ausnahme verringert. "*" ·· By the filing date of the present invention, graphite targets were not considered practical in high energy x-ray tubes. One reason is that the graphite is dust or macroparticles releases and occluded gases in the high temperatures and the high one that is in operation X-ray tube, releasing prevailing vacuum. The traffic jam ben often has an electrical breakdown or flashover between the anode and cathode of the X-ray • tube, which significantly limited the tube's maximum operating voltage. There were attempts undertook to solve this problem by coating the graphite surface with metal carbides, typically with molybdenum carbide, Titanium carbide and tantalum carbide, however, such coating techniques have in view the elimination of losses in particulate! Material from the surface proved unsuccessful. aside from that Without exception, the various insulating coatings that were investigated reduced the desired high thermal emissivity of graphite.

Wie bereits früher angegeben, ist die Brennpunktsbahnschicht von Targets auf Graphit-Basis gewöhnlich ein hochschmelzendesAs stated earlier, is the focal orbit layer of graphite-based targets usually a high melting point

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Metall, wie Wolfram, oder, besonders üblich, eine an das Substrat gebundene Wolfram-Rhenium-Legierung. Jedoch war es bei Röntgenröhren mit Graphit-Target nach dem Stande . der Technik eine allzu häufige Erfahrung, daß die Brennpunktsbahnschicht infolge der Abwesenheit einer wirksamen Kohlenstoffdiffusionssperrschicht zwischen dem Graphit-Substrat und der Wolfram-Rhenium-Brennpunktsbahnschicht delaminiert. Eine Folge davon ist, daß Kohlenstoff in die Legierung eindiffundiert und in dem Brennpunktsbahnbereich des Targets Wolframcarbid bildet. Bei den Betriebstemperaturen des Targets ist Wolframcarbid spröde und hat einen Ausdehnungskoeffizienten, der mit dem Graphit und der W-Re-Legierung unverträglich ist. Außerdem schmilzt Wolframcarbid (WC und W-C) bei 285O°C. Die Temperatur in dem Brennfleck übersteigt 3100°C und der gesamte Target-Körper oder das Target-Substrat kann in Röntgenröhren hoher Kapazität eine Temperatur von 15000C erreichen. Zyklische thermische Änderungen erhöhen die Wahrscheinlichkeit einer auftretenden Delaminierung.Metal, such as tungsten, or, most commonly, a tungsten-rhenium alloy bonded to the substrate. However, it was the case with graphite target X-ray tubes. An all too common experience in the art that the focus web layer delaminates due to the absence of an effective carbon diffusion barrier between the graphite substrate and the tungsten-rhenium focus web layer. One consequence of this is that carbon diffuses into the alloy and forms tungsten carbide in the focal path area of the target. At the operating temperatures of the target, tungsten carbide is brittle and has a coefficient of expansion that is incompatible with graphite and the W-Re alloy. In addition, tungsten carbide (WC and WC) melts at 280 ° C. The temperature in the focal spot exceeds 3100 ° C, and the entire target body or the target substrate can reach a temperature of 1500 0 C in X-ray tubes of high capacity. Cyclic thermal changes increase the likelihood of delamination occurring.

Die vorliegende Erfindung verringert die früher bei der Verwendung von Graphit-Targets auftretenden, oben angegebenen Probleme und überwindet diese in praktisch anwendbarer Weise dadurch, daß das Graphit-Substrat oder die Target-Scheibe einem Eindringen von pyrolytischem Kohlenstoff (PCI) unterworfen wird. Diese Behandlung führt zu einer Ablagerung aus einem dünnen, undurchdringlichen überzug :von pyrolytischem Kohlenstoff auf allen inneren und äußeren Oberflächen des' Graphit-Target-Substrats und verhindert in dem Hochvakuum einer Röntgenröhre in wirksamer Weise das Entweichen von irgendwelchen adsorbierten Gasen aus dem Target. OberflachenIticken bzw. -poren oder mikroskopische Löcher zwischen den Graphit-Kristalliten warden mit pyrolytischem Kohlenstoff überzogen, der nicht nur allein alsThe present invention reduces the problems previously identified with the use of graphite targets and overcomes them in a practical manner by subjecting the graphite substrate or target disk to pyrolytic carbon (PCI) penetration. This treatment results in a deposition of a thin, impenetrable coating : of pyrolytic carbon on all internal and external surfaces of the graphite target substrate and effectively prevents any adsorbed gases from escaping from the target in the high vacuum of an X-ray tube. Surface ticks or pores or microscopic holes between the graphite crystallites are coated with pyrolytic carbon, which is not only used as a

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Abdichtungsmittel, sondern auch zur Erhöhung der Festigkeit des Graphit-Körpers an seiner Oberfläche durch Beschichten irgendwelcher kleiner Risse, Sprünge oder anderer möglicher Fehlstellen, dient. Es ist von großer Wichtigkeit, daß der Überzug aus py ro Iy ti schein Kohlenstoff einen Verlust von Graphit-Teilchen durch zyklische thermische Änderungen, Reiben, Abrieb· oder irgendeine andere mechanische Einwirkung verhindert. Der Überzug verringert die Oberflächenrauhigkeit nicht, was erwünscht ist, da eine rauhe Ober- · •fläche ein.besseres Emissionsvermögen als eine glatte Oberfläche besitzt.Sealing agent, but also to increase the strength of the graphite body on its surface by coating any small cracks, cracks or other possible imperfections. It is very important that the Coating of py ro Iy ti apparent carbon a loss of graphite particles due to cyclic thermal changes, Rubbing, abrasion or any other mechanical effect prevented. The coating reduces the surface roughness not what is desirable, since a rough surface has a better emissivity than a smooth surface owns.

Das Verfahren der Beschichtung mit pyrolytischem Kohlenstoff macht es erforderlich, daß von einem Graphit-Substrat ausgegangen wird, von dessen Oberfläche Verunreinigungen und adsorbierte Gase beseitigt, bzw. abgetrieben worden sind. Dieser Zustand kann erzielt werden, indem man das Substrat bis auf zumindest 1800°C in einem Ofen erhitzt, der zu Beginn bis zu einem ziemlich guten Vakuum evakuiert wurde, um Sauerstoff im wesentlichen zu eliminieren, worauf Wasserstoff durch den Ofen geleitet wird. Diese vorausgehende Behandlung bei einer relativ hohen Temperatur befreit den Target-Körper von adsorbierten Gasen und flüchtigen Verunreinigungen, die im Graphit vorhanden sind.The process of coating with pyrolytic carbon requires that of a graphite substrate It is assumed from the surface of which impurities and adsorbed gases have been removed or driven off. This state can be achieved by heating the substrate to at least 1800 ° C. in an oven that is closed to Start evacuated to a fairly good vacuum to essentially eliminate oxygen, followed by hydrogen is passed through the furnace. This preliminary treatment at a relatively high temperature frees the Target body of adsorbed gases and volatile impurities that are present in graphite.

' Das saubere Substrat wird dann dem Eindringen von pyrolytischem Kohlenstoff unterworfen, was ganz allgemein gesagt das Erhitzen des Graphit-Substrats auf etwa 1OOO°C oder höher in Gegenwart eines dampfförmigen Kohlenwasserstoffes,· der vorzugsweise Methan ist, in Mischung mit Wasserstoff, bei niedrigem Druck umfaßt. Das Methan kann erhalten werden, indem man Erdgas, das reich an Methan ist, verwendet. Andere Kohlenwasserstoffe, wie Propylen und Acetylen, wurden, zur'The clean substrate is then subjected to the penetration of pyrolytic carbon, which is generally said heating the graphite substrate to about 1000 ° C or higher in the presence of a vaporous hydrocarbon, which is preferably methane mixed with hydrogen at low pressure. The methane can be obtained by using natural gas rich in methane. Other hydrocarbons, such as propylene and acetylene, were used to

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Erzielung von py ro Iy ti schein Kohlenstoff eingesetzt, wie dies aus der Patentliteratur des Standes der Technik entnommen werden kann. Der Kohlenwasserstoff reduziert zu atomarem Kohlenstoff, der sich auf dem Substrat unter Bildung eines zähen Überzugs absetzt. Das Verfahren wird über mehrere Stunden durchgeführt, und der erforderliche Zeitbedarf wird von der Dicke der gewünschten Schicht aus pyrolytischem Kohlenstoff abhängen.Achievement of py ro Iy ti seem carbon used like this can be found in the patent literature of the prior art. The hydrocarbon reduces to atomic Carbon that deposits on the substrate to form a tough coating. The procedure will take place over several Hours carried out, and the time required will depend on the thickness of the desired pyrolytic layer Depend on carbon.

Nachdem die Schicht aus pyrolytischem Kohlenstoff abgeschieden worden ist, kann die Wolfram-Rhenium- oder eine andere Brennpunktsbahnschicht aus Metall nach irgendeinem von mehreren bekannten Verfahren abgeschieden werden» Ein grundlegend bekanntes Verfahren zur chemischen Abscheidung aus dem Dampf (CVD) wird bevorzugt. Zum Schluß wird das Target bei einer sehr hohen Temperatur wärmebehandelt und abgekühlt, wie das üblich ist, bevor es in der Röntgenröhre montiert wird.·After the layer of pyrolytic carbon has been deposited, the tungsten-rhenium or a another metal focal path layer can be deposited by any of several known methods fundamentally known process for chemical vapor deposition (CVD) is preferred. In the end it will be the target is heat treated at a very high temperature and cooled, as is usual, before it is placed in the x-ray tube is mounted.

Wie die vorstehenden und andere kennzeichnenderen Gegenstände der Erfindung erhalten werden und welche kennzeichnenden Stufen des Verfahrens und der Parameter einbesogen sind, wird nun mehr im einzelnen und unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert.Like the preceding and other more distinctive items of the invention and what characteristic steps of the method and parameters are involved will now be explained in more detail and with reference to the drawings.

Fig. 1 ist ein Querschnitt eines typischen Targets einer Drehanodenröntgenröhre, bestehend aus einer Graphit-Substrat Scheibe oder einem Graphit-Substrat-Körper mit einer Brennpunktsbahnschicht aus Metall, welche Scheibe einem Eindringen von pyrolytischem Kohlenstoff gemäß der vorliegenden Erfindung unterworfen wird;Fig. 1 is a cross section of a typical target of a Rotary anode X-ray tube, consisting of a graphite substrate disc or a graphite substrate body with a focal path layer made of metal, which disc is subject to pyrolytic carbon penetration according to the present invention Invention is subject;

Fig. 2 ist ein Querschnitt eines zusammengesetzten Targets mit einem Graphit-Substrat und einer mit der Grenz-Fig. 2 is a cross section of a composite target with a graphite substrate and one with the boundary

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fläche verbundenen hochschmelzenden Metallschicht, die darauf eine Brennpunktsbahnschicht aus Metall abgeschieden enthält;surface-connected refractory metal layer that includes a metal focal path layer deposited thereon;

Fig. 3 ist ein Schaubild, welches eine Mikrophotographie eines typischen Graphit-Material-Abschnitts simuliert/ bevor er dem Eindringen von pyrolytischem Kohlenstoff' ausgesetzt worden ist; undFig. 3 is a diagram showing a photomicrograph of a typical graphite material section simulated / before being exposed to pyrolytic carbon penetration has been; and

Fig. 4 zeigt den gleichen Probenquerschnitt wie in Fig. 3, nachdem die Probe dem Eindrigen von pyrolytischem Kohlenstoff -unterworfen worden war.Fig. 4 shows the same sample cross section as in Fig. 3, after the sample had been subjected to pyrolytic carbon injection.

Das in Fig. 1 abgebildete typische Target 10 einer Drehanodenröntgenröhre enthält einen Graphit-Target-Körper oder -Scheibe 11, die dadurch verbessert ist, daß sie gemäß der vorliegenden Erfindung mit pyrolytischem Kohlenstoff überzogen ist. Eine ringförmige Schicht 12 aus Metall an einer Oberfläche des Körpers oder des Substrates 11 bildet die Brennpunktbahn. In dieser besonderen Ausführung erstreckt sich die Brennpunktsbahnschicht axial entlang der Peripherie bis zu einer ringförmigen Rille 13, welche den physikalischen Griff zwischen der Brennpunktsbahnschicht aus Metall und dem Graphit-Substrat verstärkt.The typical target 10 of a rotating anode x-ray tube shown in FIG. 1 contains a graphite target body or disk 11, which is improved in that it is according to the present invention is coated with pyrolytic carbon. An annular layer 12 of metal on one Surface of the body or of the substrate 11 forms the Focus orbit. In this particular embodiment, the focal trajectory layer extends axially along the periphery up to an annular groove 13 which provides the physical grip between the metal focal sheet layer and reinforced the graphite substrate.

Das Target in Fig. 1 wird auf der fragmentarisch gezeichneten Achse 14 eines Röntgenröhrenrotors, der nicht gezeigt ist, montiert gezeigt. Die Achse hat einen zylindrischen Teil 15, der sich durch ein entsprechendes Loch 16 in dem Target-Körper erstreckt. Der zylindrische Teil endet in einem Gewindeteil 17, der an seinen gegenüberliegenden Enden flach ist, um" in eine Dichtungsscheibe 18 hineinzupassen, die auf das Target aufgelötet ist und ein nicht rundes Loch aufweist, welches zu der Form des Gewindeteils komplementär ist, so daß die Achse in wirksamer Weise in dem Gewindeteil 'The target in Fig. 1 is drawn on the fragmentary Axis 14 of an x-ray tube rotor, not shown, is shown mounted. The axis has a cylindrical one Part 15 which extends through a corresponding hole 16 in the target body. The cylindrical part ends in a threaded part 17 at its opposite ends is flat to "fit" into a washer 18 soldered onto the target and a non-round hole which is complementary to the shape of the threaded portion so that the axis is effectively in the threaded portion '

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festgekeilt ist. Ein Gewindering 19 befestigt die mit Gewinde versehene Achse mit dem Target-Körper.is wedged. A threaded ring 19 secures the threaded axle to the target body.

Ein anderer Typ eines Targets, der durch Eindringen von .pyrolytischem Kohlenstoff verbessert werden kann, ist in Fig. 2 abgebildet. Dies ist ein aus Metall und Graphit zusammengesetztes Target, das eine Graphit-Substrat-Scheibe 20 enthält, die eine darauf aufgelötete Scheibe 21 aus hochschmelzendem Metall aufweist. Die Lötfuge ist mit der'Bezugsziffer 22 bezeichnet. Die Scheibe 21 aus hochschmelzendem · Metall ist üblicherweise aus Molybdän hergestellt, obwohl sie auch aus Wolfram, oder aus Legierungen dieser Metalle sein kann. Eine typische Wolfram-Rhenium-Brennpunktsbahn- . schicht 23 ist mit der Schicht 21 unter Verwendung wohlbekannter Arbeitsweisen der Pulvermetallurgie verbunden. Das . Target hat ein mittig abgestuftes Loch 24 zur Aufnahme . einer Achse (nicht gezeigt), die sich von dem (nicht gezeigten) Anodenrotor her erstreckt.Another type of target that is produced by .pyrolytic Carbon can be improved is depicted in FIG. This is one composed of metal and graphite Target which contains a graphite substrate disc 20, which has a disc 21 made of high-melting-point material soldered onto it Has metal. The solder joint is denoted by reference number 22. The disc 21 made of high-melting Metal is usually made from molybdenum, although they can also be made from tungsten, or from alloys of these metals can be. A typical tungsten-rhenium focus orbit. layer 23 is bonded to layer 21 using well known powder metallurgy techniques. That . Target has a centrally stepped hole 24 for receiving. an axis (not shown), which differs from the (not shown) Anode rotor extends forth.

Die kennzeichnenden Eigenschaften des von den Herstellern von Röntgenröhren-Targets verwendeten Graphits werden davon abhängen, auf welche Weise der Graphit hergestellt worden ist, und dies wird mit den verschiedenen Graphit-Herstellern variieren. Der üblicherweise für die Targets von Rönt-/ genröhren eingesetzte polykristalline Graphit besteht aus Graphit-Kristalliten, die mit einem Bindemittel, wie Kohlenteerpech, das bei den Graphit-Herstellungsverfahren etwas graphitiert worden ist, zusammengehalten werden» Das Bindemittel ist relativ schwach, so daß die Graphit-Kristalllte, wie bereits oben erwähnt, an der Oberfläche nicht fest verbunden sind und dazu neigen, zu stauben. In dem Bindemittel treten Poren auf, welche zu einer Freisetzung von Gasen in dem Hochvakuum der Röntgenröhre führen» Es ist bekannt,.The distinguishing properties of the graphite used by the manufacturers of X-ray tube targets are derived from it depend on how the graphite has been made, and this will be done with the different graphite manufacturers vary. The usually used for the targets of X-ray / Polycrystalline graphite used in tubes consists of graphite crystallites, which are bonded with a binding agent such as coal tar pitch, something that has been graphitized during the graphite production process, are held together »The binder is relatively weak, so that the graphite crystal, as already mentioned above, is not firmly bonded to the surface and tend to be dusty. Pores occur in the binder, which lead to the release of gases in the high vacuum of the X-ray tube lead »It is known.

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daß kommerziell verfügbare Graphite verschiedene Dichten aufweisen. Das hier beschriebene Verfahren des Eindringens von pyrolytischem Kohlenstoff (PCI) wird am vorteilhaftesten mit einem Graphit angewandt, der als ein Graphit von mittlerer Dichte im Bereich von 1,75 bis 1,85 g/cm gekennzeichnet ist. Ein als wünschenswert befundener Graphit-Typ, der als Beispiel angeführt sei und keine Beschränkung darstellen soll, ist ein solcher einer Dichte von 1,82 g/cm , welche mit einer theoretischen Maximaldichte für Graphit von etwa 2,26 g/cm zu vergleichen ist.that commercially available graphites have different densities exhibit. The pyrolytic carbon penetration (PCI) method described here will be most advantageous applied with a graphite classified as a medium density graphite ranging from 1.75 to 1.85 g / cm is marked. One type of graphite found to be desirable, given as an example, and none A limitation is such a density of 1.82 g / cm, which with a theoretical maximum density for graphite of about 2.26 g / cm2 can be compared.

Graphit-Target-Substrate werden üblicherweise durch Abdrehen eines zylindrischen Graphit-Stabs maschinell hergestellt. Vor der PCI-Behandlung erinnert die Kornstruktur des Graphits an die Struktur in Fig. 3, welche eine vergrößerte Mikrophotographie eines Stückes eines Graphit-Brockens simuliert. Der abgebildete, jedoch unbehandelte polykristallin Graphit besteht aus einzelnen Graphit-Kristalliten, wie beispielsweise denjenigen, die mit dem Buchstaben G bezeichnet sind, mit Hohlräumen oder Poren, die mit dem Buchstaben V bezeichnet sind, und die durch ein graphitiertes Kohlenstoff-Bindemittel C zusammengehalten werden. Es werden einige Poren innerhalb des Körpers des Targets, und, wie in Fig. 3 gezeigt wird, einige Poren auf der Substratoberfläche zwischen angrenzenden Graphit-Kristalliten G vorhanden sein. Die Graphit-Kristallite sind als planar gekennzeichnet, und sie sind dünn im Vergleich zu ihrer Länge, so daß sie an.der Oberfläche ebene Kanten zeigen, was zu einer größeren Gesamtoberfläche führt und die Reaktivität für die Kohlenstoff-Ablagerung erhöht, was von Vorteil ist, wenn man das hier offenbarte PCI-Beschichtungsverfahren anwendet, und was ohne die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nachteilig ist. Die ein-Graphite target substrates are usually machined by turning a cylindrical graphite rod. Before the PCI treatment, the grain structure of the graphite is reminiscent of the structure in FIG. 3, which is an enlarged Simulated photomicrograph of a piece of graphite chunk. The one shown, but untreated polycrystalline graphite consists of individual graphite crystallites, such as those marked with the letter G, with cavities or pores, which are marked with the letter V, and which are held together by a graphitized carbon binder C. will. There will be some pores within the body of the target and, as shown in Figure 3, some pores on the substrate surface between adjacent graphite crystallites G be present. The graphite crystallites are marked as planar, and they are thin compared to their length, so that they are flat on the surface Edges show what leads to a larger total surface and increases the reactivity for the carbon deposition, which is beneficial when using the PCI coating process disclosed here applies, and what is disadvantageous without using the method according to the invention. The A-

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zelnen Kristallite G in Fig. 3 haben selbstverständlich ein ziemlich gut gegliedertes Atomgitter, das für polykristallinen Graphit typisch ist. Es ist jedoch offensichtlich, daß dort, wo Poren an der Oberfläche auftreten, die Kristallite nicht einwandfrei in der Graphit-Masse gebunden sind, in welchem Falle sie segregiert werden kön- : nen, insbesondere unter zyklischen thermischen Änderungen bei hoher Temperatur, und wobei sie zu dem Staubproblem führen können, welches das hier offenbarte PCI-Behandlungsverfahren beseitigt. ■The individual crystallites G in FIG. 3 naturally have a fairly well structured atomic lattice, which is typical for polycrystalline graphite. It is apparent, however, that where pore occur on the surface, the crystallites are not properly bonded in the graphite mass, in which case they are segregated kön-: NEN, especially under cyclic thermal changes at high temperature, and thereby can lead to the dust problem which the PCI treatment method disclosed herein eliminates. ■

1^ ■ Bevor der Graphit-Target-Körper dem Eindringyerfahren von pyrolytischem Kohlenstoff unterworfen wird, behandelt man das Target zur Beseitigung und zum Abtreiben irgendwelcher Verunreinigungen der Oberfläche und von adsorbierten oder eingeschlossenen Gasen, vor. Die Vorbehandlung wird in einem Wasserstoff-Ofen durchgeführt, der dem auf dem Gebiet der Röntgenröhren arbeitenden Fachmann bekannt ist, so daß seine Konstruktion nicht beschrieben werden braucht'. Der Graphit-Target-Körper wird in dem Ofen derart eingebaut, daß die gesamte Oberfläche des Target-Körpers, einschließlich des Lochs für die Rotorachse, der Ofenatmosphäre ausgesetzt ist. Das Innere des Ofens wird bis zu einem Vakuum in der Größenordnung von 10 Torr leer gepumpt, um die Menge an im Innern des Ofens befindlichen Sauerstoffs auf ein Minimum herabzusetzen. Der Ofen wird dann durch hindurchströmenden Wasserstoff gespült und die Temperatur ' des Ofens erhöht. Dann wird Wasserstoff durch den Öfen mit einer konstanten Rate geleitet. Es wurde gefunden,; daß eine Einleitungsrate von 570 bis 850 Norm-Liter pro Stunde zufriedenstellend ist. Der Wasserstoffdruck in dem Ofen ist eine Variable, die von dem Volumen der Ofenkammer und der Strömungsrate abhängt» Im allgemeinen wird ein Druck von 1 ^ ■ Before the graphite target body is subjected to the Eindringyerfahren of pyrolytic carbon, treating the target for disposal and any for expelling impurities and the surface of adsorbed or trapped gases, above. The pretreatment is carried out in a hydrogen furnace known to those skilled in the X-ray tube art, so its construction need not be described. The graphite target body is installed in the furnace in such a way that the entire surface of the target body, including the hole for the rotor axis, is exposed to the furnace atmosphere. The interior of the furnace is pumped to a vacuum on the order of 10 torr to minimize the amount of oxygen inside the furnace. The furnace is then purged by flowing hydrogen and the temperature of the furnace increased. Then hydrogen is passed through the furnace at a constant rate. It was found,; that a discharge rate of 570 to 850 standard liters per hour is satisfactory. The hydrogen pressure in the furnace is a variable that depends on the volume of the furnace chamber and the flow rate. In general, a pressure of

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weniger als 1 Torr vorherrschen. Das Verfahren des Spülens und der langzeitigen Wasserstoffzuführung wird durchgeführt, während die Temperatur des Target-Körpers vorzugsweise im Bereich von 180O0C bis -19000C gehalten wird. Jedoch könnte die Dekontaminationsvorbehandlung bei Temperaturen bis zu 250O0C durchgeführt werden, wenn dies der Ofen ermöglicht. Die gleichzeitigen Stufen des Erhitzens und des Hindurchströmens von Wasserstoff werden während eines Zeitraums von zumindest 1 Stunde, vorzugsweise, durchgeführt, jedoch kann diese Zeit in Abhängigkeit von der Temperatur des Ofens abgekürzt oder verlängert werden. Ein Betrieb bei ,^ Temperaturen von unterhalb 1800°C ist nicht empfehlenswert. less than 1 torr prevail. The process of rinsing and the long-term hydrogen supply is performed while the temperature of the target body is preferably kept in the range of 180O 0 C to -1900 0 C. However, the decontamination pretreatment could be carried out at temperatures of up to 250O 0 C if the furnace allows this. The simultaneous steps of heating and bubbling hydrogen are carried out for a period of at least 1 hour, preferably, but this time can be shortened or lengthened depending on the temperature of the furnace. Operation at temperatures below 1800 ° C is not recommended.

Nachdem die Vorbehandlung beendet ist, wird der Target-Körper dem Eindringen des pyrolytischen Kohlenstoffs oder dem Beschichtungsverfahren, unterworfen. Dies wird ebenfalls in einem herkömmlichen Ofen mit Gasdurchfluß durchgeführt. Während der Ofen mit Wasserstoff gespült wird, senkt man die Temperatur des Graphit-Target-Körpers bis "auf einen Bereich von 10000C bis 1100°C, wobei eine Temperatur in dem Bereich bevorzugt wird, die näher beim oberen Wert liegt. Die'optimale Temperatur kann bestimmt werden, indem man Versuche bei einigen wenigen Temperaturen durch- >"* führt, da diese Temperatur mit einigen Graphit-Typen differieren kann. Während der Graphit-Target-Körper auf einer Temperatur innerhalb des oben angegebenen Bereiches gehalben wird, läßt man eine Mischung von Methan und Wasserstoffgas durch den Ofen strömen. Ein Verhältnis von zwei Volumina Methan zu einem Volumen Wasserstoff ist erwünscht. Ein Druckbereich für die Gasmiachung von 1 bis 3 Torr sollte aufrechterhalten werden, wobei etwa 2 Torr bevorzugt sind. Ein den Wert von 3 Torr übersteigender Druck ist unerwünscht. AndersAfter the pretreatment is finished, the target body is subjected to the pyrolytic carbon penetration or the coating process. This is also done in a conventional gas flow furnace. While the furnace is purged with hydrogen, lowering the temperature of the graphite target body to "in a range of 1000 0 C to 1100 ° C, wherein a temperature is preferably in the range, which is closer to the upper value. The ' optimum temperature can be determined by performing experiments at a few temperatures, as this temperature can differ with some types of graphite. While maintaining the graphite target body at a temperature within the above range, a mixture of methane and hydrogen gas is allowed to flow through the furnace. A ratio of two volumes of methane to one volume of hydrogen is desirable. A gas pressure range of 1 to 3 torr should be maintained, with about 2 torr being preferred. Pressure in excess of 3 Torr is undesirable. Different

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gesagt, kann die Strömungsrate für Methan etwa 1130 Norm-Liter pro Stunde und für Wasserstoff 565 Nörm-Liter pro Stunde betragen. Bei der in dem Ofen herrschenden Temperatur reagieren der Wasserstoff und das Methan beim Kontakt mit dem heißen Graphit-Körper in einer Weise, die zu einer Reduktion des Kohlenstoffs führt, und Kohlenstoff wird auf dem Graphit-Target-Substrat abgeschieden. Dieser abgeschiedene Kohlenstoff dringt auch in die zwischen den Graphit- · Kristalliten an der Oberfläche des Target-Körpers vorhandenen Poren ein und überzieht diese Kristallite. Selbstverständlich sind alle Oberflächen von Graphit-Kristalliten, . die der Ofenatmosphäre ausgesetzt sind, in ähnlicher Weise mit pyrolytischem Kohlenstoff überzogen.said, the flow rate for methane can be around 1130 standard liters per hour and for hydrogen are 565 standard liters per hour. At the temperature in the furnace the hydrogen and methane react on contact with the hot graphite body in a way that leads to one Reduction of the carbon results, and carbon is deposited on the graphite target substrate. This secluded Carbon also penetrates into those present between the graphite · crystallites on the surface of the target body Pores and coats these crystallites. It goes without saying that all surfaces are made of graphite crystallites,. exposed to the furnace atmosphere are similarly coated with pyrolytic carbon.

Das eben beschriebene Verfahren des Eindringens von pyrolytischem Kohlenstoff wird eine lange Zeit, typischerweise bis zu etwa 35 Stunden, durchgeführt, jedoch wird die Länge der Zeit von der Dicke der Schicht aus pyrolytischem Kohlenstoff abhängen, die als zufriedenstellend für den besonderen Graphit-Typ, aus welchem der Target-Körper hergestellt ist-, befunden wird. Für eine relativ hohe Porosität und einen Graphit von vergleichsweise mittlerer Dichte, wie beispielsweise einem solchen mit einer Dichte von etwa 1,82 g/cm , wurde nach 35 Stunden der Behandlung bei der oben angegebenen Temperatur und den Gasströmungsraten eine durschnitt-, liehe Beschichtungsdicke von etwa 8 bis 10 ym pyrolytischem Kohlenstoff abgeschieden.The process of pyrolytic carbon penetration just described takes a long time, typically up to about 35 hours, however the length of time will depend on the thickness of the pyrolytic carbon layer which are deemed to be satisfactory for the particular type of graphite from which the target body is made - is found. For a relatively high porosity and a graphite of comparatively medium density, such as one with a density of about 1.82 g / cm, was found after 35 hours of treatment at the above Temperature and the gas flow rates an average, borne coating thickness of about 8 to 10 ym pyrolytic Carbon deposited.

Daß die Verwendung eines Graphits von relativ hoher Porosität oder mittlerer Dichte für den Target-Körper sehr erwünscht ist, kann aus der Fig. 4 ersehen werden, welche eine simulierte Mikrophotographie des gleichen Bereichs der Target-Körper-Oberfläche zeigt, wie sie in Fig. 3-abge-That the use of a graphite of relatively high porosity or medium density is very desirable for the target body, can be seen from Fig. 4, which a simulated photomicrograph of the same area of the target body surface as shown in FIG.

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bildet ist, jedoch nachdem sie mit pyrolytischem Kohlenstoff beschichtet wurde. Die Schicht aus pyrolytischem Kohlenstoff wird ganz allgemein durch den Buchstaben P bezeichnet. Typischerweise wird ein Graphit-Kristallit, wie derjenige, der mit der Bezugsziffer 35 bezeichnet ist, den dicksten Überzug auf einer vollständig exponierten Oberfläche, die mit der Bezugs ziffer 36 bezeichnet ist, aufweisen. Die Eindringtiefe des pyrolytischen Kohlenstoffs hängt von der Tiefe und der Breite der Poren V ab. So ist die Dicke der Schicht aus pyrolytischem Kohlenstoff am Boden einer Pore (mit der Bezugsziffer 37 bezeichnet) etwas niedriger als die Dicke in der Nähe der Außenöffnung· des Porenraums oder der Pore. Dies erläutert den Vorteil der Verwendung von Graphit, der eine Dichte aufweist, die etwas niedriger als die theoretisch maximale Dichte ist. Eine höhere Porosität erlaubt ein verbessertes Eindringen von py-roly ti schäm Kohlenstoff.is formed, however, after being with pyrolytic carbon was coated. The pyrolytic carbon layer is generally designated by the letter P. Typically a graphite crystallite such as that indicated by the reference numeral 35 becomes the thickest coating on a fully exposed surface indicated by the reference numeral 36. The depth of penetration of the pyrolytic carbon depends on the depth and the width of the pores V. So is the thickness of the pyrolytic layer Carbon at the bottom of a pore (denoted by reference numeral 37) is slightly lower than the thickness in the Proximity of the outer opening · of the pore space or the pore. this explains the advantage of using graphite, which has a density slightly lower than that theoretically maximum density is. A higher porosity allows an improved Ingress of py-roly ti schäm carbon.

Es wurde beobachtet, daß die Schicht aus pyrolytischem Kohlenstoff dicht anhaftend und anisotrop ist, und aus sehr kleinen Graphit-Kristalliten besteht, die mit den Basisflächen parallel zu der nahen Oberfläche, auf welcher sie abgeschieden wurden, ausgerichtet sind. Wie bereits erläutert, weist die Dicke an der Außenoberfläche ein Maximum auf und nimmt ein wenig mit der Eindringtiefe ab. Mit den oben angegebenen Verfahrensparametern wurde eine Abscheidung von pyrolytischem Kohlenstoff in einer Rate von 0,017 um pro Stunde erzielt. Die Graphit-Target-Körper mit eingedrungenem pyrolytischem Kohlenstoff behalten die Eigenschaften des hohen thermischen Emissionsvermögens von nicht beschichtetem Graphit bei. Weil der Kohlenstoff einfach das Innere der Lücken der Oberfläche oder der Poren überzieht, anstelle diese auszufüllen, bleibt eine mikroskopische Oberflächenrauhigkeit erhalten. Wie bekannt ist,It was observed that the pyrolytic carbon layer is tightly adherent and anisotropic, and consists of very small graphite crystallites that connect to the base surfaces are oriented parallel to the near surface on which they were deposited. As already explained, the thickness has a maximum on the outer surface and decreases a little with the depth of penetration. With the The above process parameters were a deposition of pyrolytic carbon at a rate of 0.017 µm per hour. The graphite target body with penetrated pyrolytic carbon retain the high thermal emissivity properties of uncoated graphite. Because the carbon is simply the inside of the surface gaps or pores instead of filling it in, it retains a microscopic surface roughness. As is known

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BAD ORiGINALBAD ORiGINAL

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weist eine rauhe Oberfläche ein höheres Emissionsvermögen auf. Beispielsweise wurde eine spektrale thermische Emission von 0,82 bei 2,0 ym Wellenlänge beobachtet.a rough surface has a higher emissivity. For example, there was a spectral thermal emission of 0.82 observed at 2.0 μm wavelength.

Nachdem der Target-Körper mit pyrolytischem Kohlenstoff beschichtet worden ist, wird die Brennpunktbahn aus Wolfram-Rhenium-Legierung aufgebracht. Im allgemeinen wird die Brennpunktsbahnschicht 12 eine Dicke von bis zu etwa 0,76 mm aufweisen. Von der Delaminierung wird angenommen, daß sie das Ergebnis von an der Substrat-Oberfläche in die WoIfram-Rhenium-Legierung eindiffundierendem, und unter Bildung von Wolframcarbidj, welches die Bindung zwischen der Wolfram-Rhenium-Schicht und dem Substrat schwächt, reagierendem Kohlenstoff ist. Es ist zu ersehen, daß, wenn die Konzentration an Rhenium am höchsten und von Wolfram an der Grenzfläche zwischen dem Target-Körper und der Wolfram-Rhenium-Brennpunktsbahnschicht am niedrigsten ist, die Wolframcarbid-Produktion wahrscheinlich auf ein Minimum absinkt, da reines Rhenium die beste Sperrschicht darstellt.After the target body has been coated with pyrolytic carbon, the focus path is made of tungsten-rhenium alloy upset. Generally, the focal web layer 12 will have a thickness of up to about 0.76 mm. The delamination is believed to be the result of sticking to the substrate surface the WoIfram-Rhenium alloy diffusing in, and under Formation of tungsten carbide, which is the bond between the tungsten-rhenium layer and the substrate weakens, reacting Is carbon. It can be seen that when the concentration of rhenium is highest and of tungsten at the highest Interface between the target body and the tungsten-rhenium focal path layer lowest is the tungsten carbide production probably drops to a minimum, since pure rhenium is the best barrier.

Es gibt mcjhrere Wege, um die Wolf ram- Rhenium-Brennpunktsbahnschicht aufzubringen, wie Vakuumverdampfung, lonenplattieren, Zerstäubung, Entspannungsverdampfung und chemische Dampfabscheidung (CVD), die dem Fachmann auf dem Gebiete der Röntgenröhren bekannt sind. Das CVD-Verfahren führt zu einer guten Schicht und ermöglicht die Erzielung eines Rhenium-Gradienten durch die Schicht mit einer maximalen Konzentration von Rhenium an der Graphit-zu-Brennpunktsbahnschicht-Grenzfläche. Ein geeignetes CVD-Verfahren wird in der US-PS 3 819 971 beschrieben» Im allgemeinen bezieht das CVD-Verfahren zum Aufbringen einer Wolfram-Rhenium-Legierung eine Dampfp'hasenmischung von Metallhalogeniden und Wasserstoff ein, die in eine Hochtemperatur-Reaktionskammer eintrittThere are several ways to get the tungsten-rhenium orbit layer apply, such as vacuum evaporation, ion plating, Sputtering, Flash Evaporation, and Chemical Vapor Deposition (CVD) known to those skilled in the X-ray tube arts are known. The CVD process leads to a good layer and enables a rhenium gradient to be achieved through the layer with a maximum concentration of rhenium at the graphite-to-focal trajectory layer interface. A suitable CVD process is described in US Pat. No. 3,819,971. In general, the CVD process relates a vapor phase mixture of metal halides and hydrogen to apply a tungsten-rhenium alloy entering a high temperature reaction chamber

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und zu einer Wasserstoff-Reduktion des Halogenids führt, wenn die Dämpfe an die Temperatur des Target-Körpers herankommen. Die Metallabscheidungen auf dem Target-Körper oder -Substrat und die erhaltenen Wasserstoff-Halogensäure-Dämpfe ■ werden· aus der Ofenkammer entfernt. Die Substrate von entweder Metall oder Graphit werden normalerweise bei einer Temperatur im Bereich von 7000C bis 1000°C gehalten. Die Halogenide sind entweder die Chloride oder Fluoride von Wolfram und Rhenium. Indem man eine höhere .Konzentration an Rhenium während des vorhergehenden Teils des Abscheidungsverfahrens in der Dampfphase hält, kann die Konzentration an Rhenium an der Grenzfläche der Bre.nnpunktsbahnschicht und der mit pyrolytischem Kohlenstoff beschichteten Oberfläche erhöht werden, so daß eine gute Sperrschicht gegen die Bildung von Wolframcarbid- vorhanden ist. Wenn das Verfahren fortschreitet, wird der Anteil an Wolframhalogenid erhöht, bis an der Elektronenstrahl-Aufpralloberfläche der Schicht die Legierung gewöhnlich aus etwa 3 % Rhenium und 97 % Wolfram besteht.and results in hydrogen reduction of the halide when the vapors approach the temperature of the target body. The metal deposits on the target body or substrate and the resulting hydrogen-halogen acid vapors are removed from the furnace chamber. The substrates of either metal or graphite are normally maintained at a temperature in the range from 700 0 C to 1000 ° C. The halides are either the chlorides or fluorides of tungsten and rhenium. By keeping a higher concentration of rhenium in the vapor phase during the previous part of the deposition process, the concentration of rhenium at the interface of the breakpoint web layer and the pyrolytic carbon coated surface can be increased so that a good barrier against the formation of Tungsten carbide is present. As the process proceeds, the amount of tungsten halide is increased until the alloy at the electron beam impact surface of the layer is usually about 3% rhenium and 97% tungsten.

Die Bearbeitung eines zusammengesetzten Graphit- und Metall-Target-Körpers des in Fig. 2 gezeigten' Typs ist, insoweit es die Graphit-Behandlung betrifft, ähnlich dem Verfahren, das unter Bezugnahme auf einen, im wesentlichen nur aus Graphit bestehenden, in Fig. 1 gezeigten Target-Körper beschrieben wurde. Jedoch wird in dem Target des Typs der Fig. 2 der pyrolytische Kohlenstoff zuerst auf dem gesamten. Graphit-Substrat abgeschieden und dann nur von dem Brennpunktsbahnbereich entfernt, um eine nachfolgende Abscheidung der Wolfram-Rhenium-Legierung 23 auf der Brennpunktsbahn zu ermöglichen.Machining a composite graphite and metal target body of the type shown in Fig. 2, as far as the graphite treatment is concerned, is similar to the method with reference to a target body, consisting essentially only of graphite, shown in FIG has been described. However, in the target of the type of Fig. 2, the pyrolytic carbon becomes first on the whole. Graphite substrate deposited and then only removed from the focal trajectory area for a subsequent deposition the tungsten-rhenium alloy 23 on the focal trajectory enable.

Röntgenröhren, welche Graphit-Targets verwenden, die eineX-ray tubes that use graphite targets, the one

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Schicht aus pyrolytischem Kohlenstoff wie oben beschrieben enthalten, zeigen eine deutliche Verbesserung in ihrer Hochspannungsstabilität bei Anoden-Kathoden-Spannungen von mehr als dem Doppelten als solche, die an ebene Graphit-Targets bei den gleichen hohen Röntgenröhrenströmen angelegt werden können. Beispielsweise waren in einer Versuchsanordnung, welche es ermöglichte, bis zu einer Spannung von 190 00 Volt zu gehen, die Targets mit pyrolytischem Kohlen-' stoff noch spannungsstabil, während nicht beschichtete Graphit-Targets unter den gleichen Bedingungen zu Instabilität und Überschlag bei etwa 80 000 Volt führen. "Layer of pyrolytic carbon as described above contain, show a significant improvement in their high voltage stability at anode-cathode voltages of more than double that applied to flat graphite targets at the same high X-ray tube currents can be. For example, in a test set-up that made it possible to test up to a voltage of 190 00 volts to go, the targets with pyrolytic carbon 'carbon still voltage stable while not coated Graphite targets under the same conditions lead to instability and flashover at around 80,000 volts. "

Obwohl die physikalischen Eigenschaften und die Parameter · für die Ausführung des AbscheidungsVerfahrens von pyrolyti- · schein Kohlenstoff im Detail beschrieben wurden, soll diese.' Beschreibung jedoch keine Beschränkung darstellen sondern nur zur Erläuterung dienen, da es selbstverständlich ist, daß von einem Fachmann Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können. Es sollte daher der Rahmen der Erfin-^ dung nur durch die Interpretation der anliegenden Patentansprüche bestimmt werden.Although the physical properties and parameters for the implementation of the deposition process of pyrolytic It seems that carbon has been described in detail, this is supposed to be. ' However, the description does not represent a restriction but only serves for explanation, as it goes without saying that that modifications and changes can be made by one skilled in the art. It should therefore be the framework of the invention Application can only be determined by the interpretation of the attached claims.

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Claims (14)

ιαίη 1,28. Aug. 1981 Kasoorsf rosso 41 Um./Dr.Sb./he.ιαίη 1.28. Aug 1981 Kasoorsf rosso 41 Um./Dr.Sb./he. PATENTANWALT T . . ,n,„. ^.„κε PATENT ADVOCATE T. . , n , ". ^. " Κε Telefon (0611) 235555Telephone (0611) 235555 ΤθΙθκ 04-16759 mapat d Postsdiock-Konto. 282420-602 Frankfurt/M. Bankkonto: 225/0339 Deutsch© Bank AG, Frankfurt/M.ΤθΙθκ 04-16759 mapat d Postsdiock account. 282420-602 Frankfurt / M. Bank account: 225/0339 Deutsch © Bank AG, Frankfurt / M. 8755-15XR-18008755-15XR-1800 GENERAL ELECTRIC COMPANYGENERAL ELECTRIC COMPANY 1 River Road
Schenectady, N.Y./U.S.A. -
1 River Road
Schenectady, NY / USA -
PatentansprücheClaims Target für eine Drehanodenröntgenröhre, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Substratscheibe (11) aus Graphit mit einem Überzug aus pyrolytischem Kohlenstoff umfaßt.Target for a rotating anode X-ray tube, characterized in that it is a substrate wafer (11) made of graphite with a coating of pyrolytic carbon includes.
2. Target nach Anspruch 1, dadurch ge kenn- ^ zeichnet, daß die Dichte, des Graphits im Bereich von '* 1,75 bis 1,85 g/cm3 liegt.2. Target according to claim 1, characterized in that the density of the graphite is in the range of 1.75 to 1.85 g / cm 3 . 3. Target nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Graphits etwa 1,82 g/ciu beträgt.3. Target according to claim 1, characterized in that that the density of the graphite is about 1.82 g / ciu. 4. Targetscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine, eine Röntgenstrahlen-Brennpunktsbahn bildende ringförmige Schicht (12) aus WoIfram-Rhenium~Legierungp die mit dem Überzug aus pyrolytischem Kohlenstoff verbunden ist, umfaßt.4. Target disk according to claim 1, characterized in that it comprises an annular layer (12) of WoIfram-Rhenium alloy p which forms an X-ray focal path and which is bonded to the pyrolytic carbon coating. 5. Target nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß.es eine Scheibe (21) aus hochschiöel Zandern Metall, die an eine Graphitscheibe (20) gebunden ist, um die mit pyrolytischem Kohlenstoff beschichteten Oberflachen, ,5. Target according to claim 1, characterized in that dass.es a disc (21) made of high schiöel pikeperch Metal bonded to a graphite disc (20) to protect the surfaces coated with pyrolytic carbon, bo ti α ο« ebo ti α ο «e anders als die Grenzfläche der Scheiben, der Strahlungswärme auszusetzen, wobei eine gegenüber der Grenzfläche liegende Oberfläche der Scheibe (21) aus hochschmelzendem Metall eine daran gebundene ringförmige Schicht (23) aus Wolfram-Rhenium-Legierung aufweist, die eine Röntgenstrahlen-Brennpunktsbahn bildet, umfaßt.unlike the interface of the panes to be exposed to radiant heat, with one opposite the interface Surface of the disc (21) made of refractory metal has an annular layer (23) of tungsten-rhenium alloy bonded to it which forms an X-ray focal path. 6, Verfahren zum Behandeln eines aus Graphit bestehenden • . Target-Substrats einer Röntgenröhre zur Verhinderung der6, method of treating one made of graphite •. Target substrate of an X-ray tube to prevent the Freisetzung von Graphitteilchen aus den Substratoberflächen nach dem Einbau in eine-Röntgenröhre, dadurch gelt.en η zeichnet, daß man das Graphit-Target-Substrat,· das im wesentlichen frei von Oberflächenverunreinigungen und adsorbierten Gasen ist, bis auf eine Temperatur im Bereich • . von 100O0C bis 1100°C in einer im wesentlichen sauerstofffreien Atmosphäre erhitzt, und gleichzeitig eine Mischung aus einem gasförmigen Kohlenwasserstoff und gasförmigem . Wasserstoff über das erhitzte Graphit-Substrat leitet, um durch.die Wärme des Substrats eine Reaktion herbeizuführen, • bei welcher Kohlenstoff aus dem Kohlenwasserstoff als pyrolytischer Kohlenstoff freigesetzt wird, der sich auf den exponierten Oberflächen des Substrats abscheidet, und man die Gasströmungs- und Temperaturbedingungen so lange aufrechterhält, bis eine Schicht von gewünschter Dicke aus '<·*" ' pyrolytischem Kohlenstoff auf dem Substrat aufgebracht ist.Release of graphite particles from the substrate surfaces after installation in an X-ray tube, as a result of which the graphite target substrate, which is essentially free from surface impurities and adsorbed gases, is down to a temperature in the range. heated from 100O 0 C to 1100 ° C in an essentially oxygen-free atmosphere, and at the same time a mixture of a gaseous hydrocarbon and gaseous. Hydrogen passes over the heated graphite substrate in order to induce a reaction through the heat of the substrate, in which carbon is released from the hydrocarbon as pyrolytic carbon, which is deposited on the exposed surfaces of the substrate, and the gas flow and temperature conditions are determined Maintained until a layer of the desired thickness of '<* "' pyrolytic carbon is applied to the substrate. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gasförmige Kohlenwasserstoff Methan ist.7. The method according to claim 6, characterized in that the gaseous hydrocarbon Is methane. 8. Verfahren zum Behandeln eines Graphit-Kristallite und Bindemittelmaterial enthaltenden Target-Substrats einer Röntgenröhre zur Verhinderung der Freisetzung von· Teilchen8. Process for treating a graphite crystallite and Target substrate of an X-ray tube containing binder material to prevent the release of particles ■ - /3 -■ - / 3 - BAD ORIGINALBATH ORIGINAL Oo c ·» a a Oo c · » aa oooo 0 β OO d O * * »0 β OO d O * * » e β ο ο ο a »e β ο ο ο a » aus den Substratoberflächen nach dem Einbau in eine Röntgenröhre, wobei das Substrat sehr kleine Oberflächenunregelmäßigkeiten,-die Poren darstellen, aufweist, und eine Dichte besitzt, die kleiner als die theoretische Maximaldichte ist, dadurch gekennzeichnet, daß man das Graphit-Substrat zum Austreiben adsorbierter Gase und anderer Verunreinigungen durch Erhitzen desselben in einer Kammer in Abwesenheit, von Sauerstoff bis auf eine Temperatur von zumindest bis zu 1800°C vorbehandelt, und anschließend das Substrat zur Abscheidung eines Überzugs von pyrolytischem Kohlenstoff auf seinen Oberflächen durch Erhitzen desselben in einer Kammer, aus welcher der Sauerstoff durch Spülen entfernt worden ist, bis auf eine Temperatur im Bereich von zumindest 100O0C bis 110O0C, und unter gleichzeitigem Hindurchleiten einer, gasförmigen Mischung aus Methan und Wasserstoff über das Substrat, um durch die Wärme des Substrates eine Reaktion herbeizuführen, bei welcher Kohlenstoff aus dem Methan als pyrolytischer Kohlenstoff freigesetzt wird, der sich auf den Oberflächen des Substrats abscheidet, und man die Gasströmungs- und Temperaturbedingungen so lange aufrechterhält, bis eine Schicht von gewünschter Dicke aus pyrolytischem Kohlenwasserstoff auf dem Substrat aufgebracht ist, behandelt.from the substrate surfaces after installation in an X-ray tube, the substrate having very small surface irregularities, representing the pores, and having a density which is less than the theoretical maximum density, characterized in that the graphite substrate is used to drive off adsorbed gases and other impurities by heating the same in a chamber in the absence, pretreated by oxygen to a temperature of at least up to 1800 ° C, and then the substrate to deposit a coating of pyrolytic carbon on its surfaces by heating it in a chamber from which the oxygen has been removed by purging, down to a temperature in the range of at least 100O 0 C to 110O 0 C, and while simultaneously passing a gaseous mixture of methane and hydrogen over the substrate in order to bring about a reaction by the heat of the substrate, at what carbon from the methane than pyrolytic carbon is released, which deposits on the surfaces of the substrate, and the gas flow and temperature conditions are maintained until a layer of the desired thickness of pyrolytic hydrocarbon is applied to the substrate, treated. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrate des Wasserstoffs während der Vorbehandlung im Bereich von 570 bis 850 Norm-Liter pro Stunde beträgt.9. The method according to claim 8, characterized in that that the flow rate of hydrogen during the pretreatment is in the range of 570 to 850 standard liters per hour. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Targets während der Vorbehandlung zwischen 1800°C und 19000C gehaL-ten wird, ■ ■10. The method according to claim 8, characterized in that the temperature of the target is maintained between 1800 ° C and 1900 0 C during the pretreatment, ■ ■ BAD ORIGINALBATH ORIGINAL 11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumverhältnis von Methan gas zu Wasserstoffgas 2 : 1 für die Behandlung zur Abscheidung des pyrolytischen Kohlenstoffs beträgt.11. The method according to claim 8, characterized in that that the volume ratio of methane gas to hydrogen gas 2: 1 for treatment for deposition of the pyrolytic carbon. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch' gekennzeichnet, daß der Druckbereich für die gasförmige Methan- und Wasserstoff-Mischung auf einem Wert zwischen .1 bis 3 Torr gehalten wird.12. The method according to claim 11, characterized in that that the pressure range for the gaseous methane and hydrogen mixture is at one value between .1 to 3 Torr is held. 13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch ge-' kennzeichnet, daß während der Behandlung zur Abscheidung von pyrolytischem Kohlenstoff die Strömungsrate des Methans etwa. 1130 Norm-Liter pro Stunde und die Strömungsrate des Wasserstoffs etwa 565 Norm-Liter pro Stunde beträgt.13. The method according to claim 8, characterized in that indicates that during the pyrolytic carbon deposition treatment, the flow rate of methane, for example. 1130 standard liters per hour and the flow rate of hydrogen is about 565 standard liters per hour. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung .zur Abscheidung von pyrolytischem Kohlenstoff zumindest 35 Stunden lang durchgeführt wird.·14. The method according to any one of claims 8 to 13, characterized in that the treatment . is carried out for at least 35 hours for the deposition of pyrolytic carbon. BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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