JP2000340147A - X線管用回転陽極及びその製造方法 - Google Patents

X線管用回転陽極及びその製造方法

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JP2000340147A
JP2000340147A JP11152001A JP15200199A JP2000340147A JP 2000340147 A JP2000340147 A JP 2000340147A JP 11152001 A JP11152001 A JP 11152001A JP 15200199 A JP15200199 A JP 15200199A JP 2000340147 A JP2000340147 A JP 2000340147A
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Masahiro Hiraishi
雅弘 平石
Katsuhiko Kada
勝彦 加田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 X線発生層が形成されたグラファイト基体か
らのガスの発生を抑制、ないし、ガスが発生しない回転
陽極を得る。 【解決手段】 グラファイト基体1の気孔2にSiCを
充填し、そのグラファイト基体1の傘形傾斜部2にX線
発生層5を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、X線管用回転陽極
とその製造方法に関し、特に、使用中にガスの発生を抑
制、ないし、ガスを発生しない大容量のX線管用回転陽
極とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】熱陰極を利用してX線を発生させるX線
管は、陰極に対向して熱電子衝撃を受ける陽極が設けら
れている。医療用X線管の陽極は、回転構造になってお
り、一般に回転陽極と呼ばれている。この回転陽極は、
電磁力で回転するローターに連結する回転軸の先端部に
取り付けられて円盤状をなし、この円盤の表面に熱陰極
から放出された電子線を照射することによりX線を発生
させるものである。
【0003】医療用画像診断分野において、画像の高精
細化、検査時間の短縮化のために高出力のX線を発生で
きる大容量のX線管が要求されいる。このためには、回
転陽極として軽量で熱容量が大きく、大口径の回転陽極
を必要とすることから、複合回転陽極が使用されてきて
いる。
【0004】複合回転陽極は、軽量で熱容量の大きなグ
ラファイト(黒鉛)基体と、この基体とX線発生層とし
てのタングステン或いはそれを含む合金などの高融点金
属材とを一体化したもの、ないしは、グラファイト基体
上に高融点金属材をCVD(化学気相堆積)法により積
層したものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のグラファイト基
体に高融点金属のX線発生層(電子衝撃層)を形成して
成る複合回転陽極では、次のような問題がある。グラフ
ァイト基体は焼結成形で所定の形状に形成されるので、
基体内は無数の微細な気孔を有する一種の多孔質の構造
となっていることから、X線管の製造工程で、複合回転
陽極を高温度に加熱し、他のX線管構成部品の吸存ガス
を含む脱ガスを行っても、グラファイト基体内の無数の
気孔に存在するガス(空気)を完全に排気することは、
実質的に困難である。
【0006】したがって、脱ガス工程で脱ガスされなか
ったグラファイト基体の気孔内のガスが、回転陽極X線
管の使用中にX線管外周器内に放出され、これが異常放
電を生じさせ、所謂X線管の耐電圧を低下させるという
不都合な事態を招き、X線管の寿命を短くするという問
題がある。なお、グラファイト基体表面を気密性の被膜
で被覆することも考えられるが、被膜が破れた際には被
膜によりグラファイト基体の気孔内に封じ込められてい
たガスが一気に放出することになり、根本的な解決策と
はいえない。
【0007】本発明は、このような事情に鑑みなされた
ものであって、回転陽極X線管の使用中にX線発生層が
形成されたグラファイト基体からのガスの発生を抑制、
ないし、ガスが発生しないX線管用回転陽極を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るX線管用回転陽極は、グラファイト
基体の気孔にセラミックスまたは高融点金属が充填され
ていることを特徴とし、その製造方法は、製造工程にC
VI(化学気相浸透)法によってグラファイト基体の気
孔にセラミックスまたは高融点金属を充填する工程を含
んでいることを特徴としている。
【0009】なお、CVI法による充填工程では、グラ
ファイト基体表面を経て外部と連通している気孔にセラ
ミックスまたは高融点金属が充填されるので、焼結成形
されたグラファイト基体の内部構造によって、全気孔に
セラミックスまたは高融点金属が充填される場合と一部
の気孔にセラミックスまたは高融点金属が充填される場
合とがあるが、本発明は、上記のいずれの場合も含むも
のである。
【0010】本発明のX線管用回転陽極によれば、X線
発生層が形成されたグラファイト基体の気孔にセラミッ
クスまたは高融点金属を充填することで、基体の気孔内
のガスがセラミックスまたは高融点金属と置換されて気
孔内のガスが完全に追い出されて気孔にガスが存在しな
くなる。また、グラファイト基体の気孔に充填されるセ
ラミックスまたは高融点金属は、高融点、低蒸気圧とい
う特性を有しているので、使用中に回転陽極が高温度に
加熱されても、一部の気孔にセラミックスまたは高融点
金属が充填される場合にはグラファイト基体からのガス
の発生が抑制され、また、全気孔にセラミックスまたは
高融点金属が充填される場合にはグラファイト基体がガ
スを放出することがない。したがって、本発明の回転陽
極を備えたX線管は、使用中に耐電圧が低下せず、X線
管の長寿命化が得られる。
【0011】なお、グラファイト基体の全表面または表
面の一部、あるいは、グラファイト基体のX線発生層が
形成された以外の表面をセラミックス又は高融点金属で
被覆しておけば、使用中の高温度による熱歪等でグラフ
ァイト基体の内部構造に変化が生じても気孔に存在する
ガスが放出されることが防止でき、グラファイト基体か
らのガスの発生がより確実に抑制でき、また、グラファ
イト基体を被覆する被膜をCVI法により形成すれば基
体と被膜との密着力が高いので、使用中に被膜が破れた
り剥がれたりするることがない。
【0012】また、グラファイト基体の気孔に充填され
るセラミックス又は高融点金属は熱伝導性に優れている
ので、気孔の存在する従来のグラファイト基体より熱容
量が大きく、放熱性がよいので、大容量の回転陽極、な
いし、高出力のX線を発生できる回転陽極X線管が得ら
れる。さらに、グラファイト基体の気孔にSiC(炭化
珪素)を充填すれば、SiCはグラファイトの2倍程度
の熱伝導率を有しているので、より大容量の回転陽極、
ないし、高出力のX線を発生できる回転陽極X線管が得
られる。
【0013】また、本発明でグラファイト基体の気孔へ
のセラミックスまたは高融点金属の充填に用いるCVI
法は薄膜形成法の一種で、サンプルを収容するチャンバ
ー内の真空引きと、真空引きされたチャンバー内への成
膜(被膜)原料ガスの供給というプロセスを繰り返して
薄膜形成するので、CVD法などでは考えられない程の
微細部に成膜でき、繊維組織などの微細な多孔質物質の
気孔を充填する手段として普及しつつある。
【0014】したがって、本発明のX線管用回転陽極の
製造方法によれば、セラミックスまたは高融点金属をグ
ラファイト基体の気孔にCVI法で充填するので、気孔
を形成する周りのグラファイトとの密着力が高く、セラ
ミックスまたは高融点金属を気孔に確実に充填でき、グ
ラファイト基体からのガスの発生を抑制、 ないし、ガ
スが発生しないX線管用回転陽極が得られる。
【0015】
【発明の実施の態様】以下、本発明の一実施例について
図面を参照しながら説明する。図1は実施例に係るX線
管用回転陽極の構成を示す断面図で、その構成をグラフ
ァイト基体の気孔に充填するセラミックとしてSiC
(炭化珪素)を用いる場合について、その製造方法との
関連において説明する。
【0016】図1において、1はグラファイト基体で周
知のように傘形傾斜部2を有する所定の形状に焼結成形
する。焼成されたグラファイト基体1は微細な気孔を有
する多孔質構造で気孔内にガスが存在するので、CVI
法で気孔内にSiCを成膜して気孔内のガスをSiCと
置換することで、気孔にSiCを充填する。
【0017】そのために、焼成されたグラファイト基体
1を図2に示すCVI装置20のチャンバー21内にセ
ットして真空引きして後、供給管22よりチャンバー2
1内にSiCの原料ガスを供給する。チャンバー21内
の真空引きとSiC原料ガスの供給を繰り返すことによ
り、グラフィイト基体の気孔が被膜されて気孔にSiC
が充填される。なお、SiC原料ガスのとしては、大別
してSiH4/CH4/H2、SiCl4/CH4
/H2、SiO2/CH4の3種類があり、いずれを
使用してもよく、また、グラファイト基体の気孔に充填
されるセラミックスは、SiC以外の他のセラミックス
であっても、あるいは、タングステン、タングステン−
レニウム合金などの高融点金属であってもよい。
【0018】図1の(a),(b)は、SiCが充填さ
れたグラファイト基体1の内部構造を示す拡大図で、
(a)は全気孔3が基体1表面に通じていて気孔全てに
SiC4が充填された状態を、(b)は基体1表面に通
じている気孔と通じていない気孔とが存在し、基体表面
に通じている気孔にSiC4が充填された状態を示して
いる。
【0019】なお、CVI装置により膜生成できない気
孔は、外部に通じていないので、SiCが充填されてい
なくともガス発生の要因とならず問題はないが、次の図
3に示す実施例のようにグラファイト基体1の表面をS
iC被膜で被覆しておけば、使用中に万一、気孔が外部
に連通するに至ったとしても基体からのガス放出の抑制
ないしガスの発生をより防止できる。また、図中、6は
グラファイト基体1の中心を貫通して形成された回転軸
の取り付け穴である。
【0020】次に、気孔3にSiC4が充填されたグラ
ファイト基体1の傘形傾斜部2に、タングステンやタン
グステン合金などの高融点金属をCVD法、CVI法な
どで付着させてX線発生層5を形成する。
【0021】図3は、他の実施例を示すもので、気孔3
にSiC4が充填されたグラファイト基体1の傘形傾斜
部2、すなわち、X線発生層5と対向する基体表面をS
iC被膜7で被覆したものであり、同図(a)、(b)
は図1の(a)、(b)に対応するものである。なお、
被膜7は、CVD法などで形成するか、あるいは、CV
I法で気孔内の膜生成でSiCを充填してした後も膜生
成を続けることで容易に形成できる。また、CVD法な
どでグラファイト基体1の全表面を被覆してもよく、こ
の場合には、X線発生層5が被膜7上に形成される。
【0022】図4は、さらに他の実施例を示すもので、
傘形傾斜部16を有する所定の形状に成形したタングス
テンやタングステン合金などの高融点金属よりなるX線
発生体15と、気孔2にSiC4が充填されたグラファ
イト基体10とを接合一体化したものであり、同図
(a)、(b)は図1の(a)、(b)に対応するもの
である。なお、同図(b)には、図3の実施例を適応し
てグラファイト基体10のX線発生体15と対向する表
面をSiC被膜7で被覆したものを示す。また、図3、
図4で、図1と同一構成品には図1に使用した符号が付
されている。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、グラファイト基体から
のガスの発生を抑制、ないし、ガスが発生しない熱容量
が大きく、高出力のX線を発生できるX線管用回転陽
極、ないし、回転陽極X線管が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る回転陽極の一実施例の構成を示す
断面図である。
【図2】本発明に用いられるCVI法の説明用の模式図
ある。
【図3】他の実施例の構成を示す断面図である。
【図4】他の実施例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1:グラファイト基体 2:傘形傾斜部 3:気孔 4:気孔に充填さ
れたSiC 5:X線発生層 6:取り付け穴 7:SiC被膜 10:グラファイト
基体 15:X線発生体 16:傘形傾斜部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グラファイト基体にX線発生層を形成し
    て成るX線管用回転陽極であって、前記グラファイト基
    体の少なくとも一部の気孔にセラミックスまたは高融点
    金属が充填されていることを特徴とするX線管用回転陽
    極。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のX線管用回転陽極であ
    って、前記グラファイト基体の表面の少なくとも一部を
    セラミックスまたは高融点金属で被覆したことを特徴と
    するX線管用回転陽極。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のX線管用回転陽極であ
    って、前記グラファイト基体の気孔に充填されているセ
    ラミックスがSiC(炭化珪素)であることを特徴とす
    るX線管用回転陽極。
  4. 【請求項4】 請求項1または請求項2または請求項3
    に記載のX線管用回転陽極を備えてなる回転陽極X線
    管。
  5. 【請求項5】 グラファイト基体上にX線発生層を形成
    して成るX線管用回転陽極の製造方法であって、製造工
    程にCVI(化学気相浸透)法によって前記グラハイト
    基体の気孔にセラミックスまたは高融点金属を充填する
    工程を含んでいることを特徴とするX線管用回転陽極の
    製造方法。
JP11152001A 1999-05-31 1999-05-31 X線管用回転陽極及びその製造方法 Withdrawn JP2000340147A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT502587B1 (de) * 2005-09-15 2009-01-15 Gen Electric Systeme, verfahren und einrichtungen für ein komposit-röntgentarget
JP2020009719A (ja) * 2018-07-12 2020-01-16 浜松ホトニクス株式会社 発光素子及び光源装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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AT502587B1 (de) * 2005-09-15 2009-01-15 Gen Electric Systeme, verfahren und einrichtungen für ein komposit-röntgentarget
JP2020009719A (ja) * 2018-07-12 2020-01-16 浜松ホトニクス株式会社 発光素子及び光源装置
JP7016775B2 (ja) 2018-07-12 2022-02-07 浜松ホトニクス株式会社 発光素子及び光源装置

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