JP2000353484A - 熱輻射部材および熱吸収部材並びにこれらを用いた電子管とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱放射特性に優れ、かつ熱衝撃に強い熱輻射
部材および熱吸収部材並びにこれらが形成された電子管
とその製造方法を提供すること。 【解決手段】 熱輻射部材は、熱の放出面となる表面部
分がセラミック層で形成され、セラミック層の裏側に金
属層が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子管の発熱金属
部品、たとえば回転陽極型Ｘ線管を構成するロータ部分
などへの密着性がよく、かつ、熱放射率の高い熱輻射部
材および熱吸収率の高い熱吸収部材並びにこれらを用い
た電子管とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線管たとえば回転陽極型Ｘ線管は、真
空中における強電界の作用で電子ビームを加速し、高速
になった電子ビームを陽極ターゲットに衝突、減速さ
せ、その時の制動放射によりＸ線を放射する構造になっ
ている。このとき、Ｘ線の発生に寄与する電子ビームの
エネルギーは１％程度で、残りは熱として放出される。
したがって、Ｘ線管が動作状態になると、電子ビームの
衝突で陽極タ一ケット部分の温度が上昇し、陽極ターゲ
ットが設けられた円盤状回転体や、円盤状回転体と一体
で回転するロータ部分の温度が上昇する。そのため、円
盤状回転体、あるいは、ロータの外表面に熱放射性被膜
を設け、熱を放射させるようにしている。

【０００３】円盤状回転体やロータの外表面に形成する
熱放射性被膜は、輻射率や耐熱性などを考慮して、通
常、チタニア（ＴｉＯ2 ）を含む酸化物が使用される。
また、熱放射性被膜の形成方法には、生産性を考慮し、
上記した酸化物の粉末をプラズマ炎で溶融し、溶融した
酸化物を高速のジェット流で円盤状回転体やロータの外
表面に噴射するプラズマ溶射法が用いられている。な
お、プラズマ溶射法によって熱放射性被膜が形成された
円盤状回転体やロータは、その後、真空熱処理によって
被膜の脱ガス、そして、焼き固めが行われ、Ｘ線管に組
込まれる。

【０００４】回転陽極型Ｘ線管の円盤状回転体やロータ
は、動作状態では、約１００００ｒｐｍの高速で回転す
る。また、陽極タ一ゲットは電子ビームの衝撃で加熱さ
れ、瞬間的に２０００℃程度まで上昇する。また、ロー
タは、陽極ターゲットの熱輻射や熱伝導により、その表
面温度は数百℃に達する。このため、円盤状回転体の材
料には、融点の高いモリブデンやタングステン、モリブ
デン合金、タングステン合金などが使用されている。そ
して、熱放射特性を高めるために、その外表面に、耐熱
性の熱放射性被膜、たとえば、６０重量％アルミナ（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）−４０重量％チタニア（ＴｉＯ2 ）の溶射被
膜が形成される。

【０００５】また、ロータ部分と固定体シャフトとの間
に形成されている転がり軸受は、真空環境や高速回転、
高温などの条件に耐えられるように、高融点で高硬化の
高速度鋼が使用されている。高速度鋼は、硬度を増大さ
せるための焼き入れ温度が５００℃程度となっている。
したがって、Ｘ線管の動作中でも、転がり軸受の温度を
５００℃以下に保つ必要がある。そのため、従来の回転
陽極型Ｘ線管は、輻射率が大きく耐熱性に優れたチタニ
アを含む酸化物の溶射被膜、たとえば、６０重量％アル
ミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）−４０重量％チタニア（ＴｉＯ2 ）
の溶射被膜をロータの外表面に形成し、熱放出特性を向
上させ、転がり軸受の温度上昇を抑えている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】６０重量％アルミナ−
４０重量％チタニアの溶射被膜は、輻射率が大きく、耐
熱性にも優れ、回転陽極型Ｘ線管の熱放射性被膜に適し
ている。しかし、円盤状回転体に形成される溶射被膜
は、円盤状回転体と機械的な食い付きだけで付着してい
る。このため、Ｘ線管の動作中に熱衝撃や熱サイクル、
遠心力を受けると、溶射被膜が剥離する恐れがある。溶
射被膜の剥離は、円盤状回転体の熱放射性能を低下させ
る。また、剥離した溶射被膜が、Ｘ線管の陰極と陽極タ
ーゲット間の空間に入ると、放電を起こすなど耐電圧特
性を劣化させる。

【０００７】また、ロータの場合、溶射被膜とロータの
材料である銅との熱膨張率差が大きい。このため、Ｘ線
管の製造工程、例えば、溶射被膜を形成したロータを脱
ガスする真空熱処理や排気工程において、溶射被膜が熱
サイクルや熱衝撃を受け、溶射被膜にクラックが発生す
ることがある。また、Ｘ線管の動作中に、溶射被膜が熱
サイクルを受け、同時に、高速回転による遠心力を受
け、ロータ表面の溶射被膜が剥離することがある。この
ような溶射被膜の剥離は、ロータの熱放射性能を低下さ
せる。また、剥離した溶射被膜が、Ｘ線管の陰極と陽極
ターゲットの間などに入ると、放電を起こし耐電圧特性
を劣化させる。

【０００８】本発明は、上記した欠点を解決するもの
で、熱放射特性に優れ、かつ熱衝撃に強い熱輻射部材、
および、熱吸収率の高い熱吸収部材並びにこれらを用い
た電子管とその製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の熱輻射部材は、
熱の放出面となる表面部分がセラミック層で形成され、
セラミック層の裏側に金属層が形成されていることを特
徴としている。

【００１０】また、本発明の熱輻射部材の製造方法は、
熱輻射部材を構成するセラミック層および金属層をそれ
ぞれ、真空蒸着および反応性蒸着、イオンプレーティン
グ、スパッタリングの何れかの方法で形成されている。

【００１１】また、本発明の電子管は、金属部分の側に
金属層が位置するように上記した構成の熱輻射部材が前
記金属部分の表面に形成されている。

【００１２】また、本発明の電子管の製造方法は、電子
管を構成する発熱金属部品を真空槽内に配置する第１工
程と、前記発熱金属部品の表面に、真空蒸着および反応
性蒸着、イオンプレーティング、スパッタリングの何れ
かの方法で金属層を形成する第２工程と、この第２工程
で形成された前記金属層上に、真空蒸着および反応性蒸
着、イオンプレーティング、スパッタリングの何れかの
方法でセラミック層を形成する第３工程とからなってい
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態につい
て、回転陽極型Ｘ線管を例にとり図１を参照して説明す
る。符号１１は、回転陽極型Ｘ線管を構成するガラス製
の真空外囲器で、真空外囲器１１内に陰極１２が偏心し
て配置されている。また、陰極１２と対向して傘状の円
盤状回転体１３が配置されている。円盤状回転体１３
は、高融点金属、たとえばモリブデンやタングステン、
または、それらの合金で構成されている。また、電子ビ
ームの照射でＸ線を発生する陽極ターゲット１４が円盤
状回転体１３上に環状に設けられている。陽極ターゲッ
ト１４は、たとえばレニウム一タングステン合金で構成
されている。円盤状回転体１３は、軸１５を介してロー
タ１６に固定されている。ロータ１６は、真空外囲器１
１の外部に配置されたステータ１７の作用で回転する。
そして、ロータ１６の回転で、円盤状回転体１３が回転
する構造になっている。ロータ１６はその内部に固定体
シャフト（図示せず）が嵌め込まれ、ロータ１６と固定
体シャフトとの問に転がり軸受が設けられている。

【００１４】上記した構造の回転陽極型Ｘ線管は、動作
状態になると、陰極１２から放出された電子ビームが陽
極ターゲット１４に衝突し、陽極ターゲット１４の温度
が上昇する。このとき、温度上昇が著しいと、陽極ター
ゲット１４が溶融することがある。そのため、円盤状回
転体１３の裏面などに熱放射性のよい黒化膜１８を形成
して熱放射性能を高め、陽極ターゲット１４の溶融を防
いでいる。

【００１５】また、ロータ１６内部に設けられる転がり
軸受は、高速度鋼などで構成されており、焼き鈍される
と硬度が低下する。そのため、ロータ１６を熱伝導性に
優れた銅などで構成している。そして、表面には熱輻射
部材を形成し、ロータ１６の温度上昇を抑えている。熱
輻射部材は、たとえば、ロータ１６側に位置するニッケ
ルなどの金属層と、熱の放出面となる表面部分に位置す
るセラミック層、いわゆる黒化膜１９との２層構造にな
っている。なお、熱輻射部材を構成する金属層およびセ
ラミック層はいずれも、真空蒸着や反応性蒸着、イオン
プレーティング、スパッタリングなどの物理的蒸着（Ｐ
ＶＤ：Physical Vapor Deposition）法で形成され
る。

【００１６】ここで、ロータ１６に熱輻射部材を形成す
る方法について図２を参照して説明する。この方法の場
合、高周波イオンプレーティング法を用いて、ロータ１
６の表面に、ニッケルの金属層と、チタニア（ＴｉＯ2
）のセラミック層（黒化膜１９）とを形成している。

【００１７】符号２０は真空槽で、真空槽２０内の下方
に、ニッケル（Ｎｉ）を充填した蒸発源２１、および、
チタニアを充填した蒸発源２２が配置されている。蒸発
源２１、２２の近くに電子ビーム発生器２３が配置され
ている。蒸発源２１、２２の上方にはシャッター２４、
および、コイル２５が順に設けられている。コイル２５
はマッチングボックス２６を介して高周波電源２７に接
続されている。真空槽２０内の上方にはヒータ２８が配
置されている。そして、コイル２５とヒータ２８との間
に、矢印Ｙ方向に自転する構造の治具２９が設けられて
いる。治具２９は直流電源３０に接続されている。

【００１８】真空槽２０の外には、アルゴン源３１およ
び酸素源３２が配置されている。アルゴン源３１は流量
計３３を介して真空槽２０に連結されている。酸素源３
２は流量計３４を介して真空槽２０に連結されている。
また、真空槽２０には、ターボ分子ポンプ３５、およ
び、ロータリポンプ３６が接続されている。

【００１９】上記した構成において、まず、表面をブラ
スト処理したロータ１６を、黒化膜１９を形成しない部
分、たとえばロータ１６の両端部を治具３７ａ、３７ｂ
でマスキングして治具２９ａ、２９ｂに結合し固定す
る。

【００２０】次に、ロータリポンプ３６およびターボ分
子ポンプ３５を動作させ、真空槽２０内を排気する。そ
して、治具２９を回転させてロータ１６を回転状態と
し、アルゴン源３１から放電用のアルゴンガスを真空槽
２０内に導入する。

【００２１】その後、流量計３３を調整してアルゴン圧
力を５．０×１０^-4Ｔｏｒｒに保持する。また、コイル
２５に２００Ｗの高周波電力を供給し、治具２９ａ、２
９ｂに−２ｋＶの電圧を印加して１０分間アルゴンでク
リーニングする。

【００２２】その後、流量計３３を調整してアルゴン圧
力を５．０×１０^-4Ｔｏｒｒに保持する。また、電子ビ
ーム発生器２３から蒸発源２１に電子ビームｅを照射し
て、ニッケルを加熱し蒸発させる。また、同時に、蒸発
源２１とロータ１６の間に配置してあるコイル２５に対
し、高周波電源２７から１５０Ｗの高周波を印加し、治
具２９ａ、２９ｂには−１．５ｋＶの直流電圧を印加す
る。

【００２３】上記した条件で、ロータ１６の表面に厚さ
０．１〜０．３μｍのニッケル薄膜を形成する。

【００２４】次に、チタニアを充填した蒸発源２２を所
定位置、たとえばニッケルの蒸発源２１があった位置に
移動し、酸素源３２から酸素を真空槽２０内に導入す
る。このとき、流量計３４を調整して酸素分圧を１．０
×１０^-4Ｔｏｒｒに、アルゴン分圧を５．０×１０^-4Ｔ
ｏｒｒに保持する。そして、アルゴンガスと酸素を放電
させ、この状態で、蒸発源２２のチタニアを加熱蒸発さ
せる。同時に、高周波電源２７からコイル２５に２００
Ｗの高周波を印加し、回転する治具２９ａ、２９ｂに
は、−１．０ｋＶの直流電圧を印加する。

【００２５】上記した条件で、ロータ１６表面上のニッ
ケル薄膜の表面に、厚さ２〜３μｍのチタニア黒化膜を
形成する。

【００２６】なお、チタニア黒化膜の波長３μｍに対す
る輻射率は０．８０となっている。この値は、アルミニ
ウムにチタニア黒化膜を形成し、チタニア黒化膜の蒸着
面の吸収率を０％、また反射率を１００％ととし、輻射
率＝１−反射率の式で計算している。

【００２７】また、チタニア黒化膜を成膜した後、ロー
タ１６を真空中で７５０℃、２．５時間、そして、水素
雰囲気中で７００℃、１時間の熱処理を施しても、輻射
率の低下は認められなかった。また、成膜した直後のチ
タニア黒化膜のガス放出量も微量であった。また、熱処
理を施したロータ１６でテープ剥離テストを実施したが
膜の剥離は認められなかった。また、折り曲げテストを
実施したが、チタニア黒化膜にクラックが発生したもの
の、ロータ１６のＣｕ基板からの膜の剥離はなかった。

【００２８】次に、本発明の第２の実施形態について、
ブラスト処理したＣｕ基板を使用し、また、蒸発源とし
て、チタニアの代わりにチタン（Ｔｉ）を用いた例につ
いて説明する。なお、黒化膜を形成するまでの手順は第
１の実施形態と同じである。

【００２９】まず、アルゴンでＣｕ基板をクリーニング
し、アルゴンガスを放電させ、ニッケルを蒸発させて、
Ｃｕ基板上に厚さ０．１〜０．３μｍのニッケル薄膜を
形成した。

【００３０】次に、アルゴンガスと酸素の混合ガスを放
電させ、混合ガス雰囲気中でチタン蒸発源を加熱し、ニ
ッケル薄膜上に厚さ２〜３μｍチタニア黒化膜を形成し
た。この場合、波長３μｍのチタニア黒化膜の輻射率を
測定したところ、輻射率は０．８０以上となっていた。
また、７５０℃、２．５時間の真空熱処理、および、７
００℃、１時間の水素熱処理を施しても輻射率の低下は
認められなかった。また、成膜直後のチタニア黒化膜の
ガス放出量も微量であった。熱処理を施したチタニア黒
化膜は、テープ剥離テストでも膜の剥離がなく、また、
折り曲げテストでもチタニア黒化膜に第１の実施形態よ
りも細かいクラックが発生したものの、Ｃｕ基板からの
膜の剥離はなかった。

【００３１】次に、本発明の第３の実施形態について、
ブラスト処理したＣｕ基板を使用し、金属の蒸発源とし
て、ニッケルの代わりに鉄を用いた例について説明す
る。なお、黒化膜を形成するまでの手順は第２の実施形
態と同じになっている。

【００３２】まず、アルゴンでＣｕ基板をクリーニング
し、アルゴンガスを放電させ、鉄を蒸発させ、Ｃｕ基板
上に厚さ０．３〜０．５μｍの鉄の薄膜を形成した。次
に、アルゴンと酸素の混合ガスを放電させ、混合ガス雰
囲気中でチタン蒸発源を加熱し、鉄薄膜上に厚さ２〜３
μｍチタニア黒化膜を形成した。この場合、波長３μｍ
のチタニア黒化膜の輻射率を測定したところ、輻射率は
０．８０以上で、７５０℃、２．５時間の真空熱処理、
および、７００℃、１時間の水素熱処理を施しても輻射
率の低下は認められなかった。また、成膜直後のチタニ
ア黒化膜のガス放出量も微量であった。熱処理を施した
チタニア黒化膜は、テープ剥離テストで膜の剥離がな
く、また、折り曲げテストでチタニア黒化膜に細かいク
ラックが発生したものの、Ｃｕ基板からの膜の剥離はな
かった。

【００３３】次に、本発明の第４の実施形態について、
ブラスト処理したＣｕ基板を使用し、ニッケルの蒸発源
とチタニアの蒸発源の他に、鉄の蒸発源を加えた例につ
いて説明する。この場合、アルゴンでＣｕ基板をクリー
ニングした後、ニッケル薄膜層とチタニア黒化膜の間
に、厚さ０．３〜０，５μｍの鉄の薄膜層が設けられ
る。他の手順は第２の実施形態と同じで、高周波イオン
プレーティング法により厚さ２〜３μｍのチタニア黒化
膜をＣｕ基板上に形成した。この場合、波長３μｍのチ
タニア黒化膜の輻射率を測定したところ、輻射率は０．
８０以上で、７５０℃、２．５時間の真空熱処理、およ
び７００℃、１時間の水素熱処理を施しても輻射率の低
下は認められなかった。また、成膜直後のチタニア黒化
膜のガス放出量も微量であった。熱処理を施したチタニ
ア黒化膜のテープ剥離テストの結果も膜の剥離がなく良
好で、折り曲げテストでチタニア黒化膜に細かいクラッ
クが発生したものの、Ｃｕ基板からの膜の剥離はなかっ
た。

【００３４】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。この実施形態は、ブラスト処理したＣｕ基板を
使用し、チタニアの蒸発源をチタンの蒸発源に代えた他
は第４の実施形態と同じになっている。この場合、アル
ゴンでＣｕ基板をクリーニングした後、Ｃｕ板上にニッ
ケル薄膜と鉄薄膜の２層の金属層を順に形成し、その
後、アルゴンと酸素の混合ガスを放電し、厚さ２〜３μ
ｍのチタニア黒化膜を形成した。

【００３５】この場合、波長３μｍのチタニア黒化膜の
輻射率を測定したところ、輻射率は０．８０以上で、７
５０℃、２．５時間の真空熱処理、および７００℃、１
時間の水素熱処理を施しても輻射率の低下は認められな
かった。また、成膜直後のチタニア黒化膜のガス放出量
も微量であった。熱処理を施したチタニア黒化膜のテー
プ剥離テストの結果、膜の剥離はなく、また、折り曲げ
テストでチタニア黒化膜にクラックが発生したものの、
Ｃｕ基板からの膜の剥離はなかった。

【００３６】次に、本発明の第６の実施形態について説
明する。この実施形態では、ブラスト処理したＣｕ基板
を使用し、アルゴンでＣｕ基板をクリーニングした後、
蒸発源のニッケルカソードとアノード間、および、チタ
ンカソードとアノード間にアークを起こし、アークスポ
ットによりカソードを溶融する低圧のアークイオンプレ
ーティング法により、ＴｉＣＮ黒化膜を形成した。

【００３７】まず、Ｃｕ基板上に厚さ０．１〜０．３μ
ｍのニッケル薄膜を形成する。その後、窒素とメタン
（ＣＨ4 ）の分圧を調整し、全圧力を10^-5〜10^-4Torrに
保持した。そして、イオンプレーティング中に、Ｃｕ基
板に−１ｋＶの直流電圧（バイアス電圧）を印加し、チ
タンと窒素、チタンとメタンを反応させ、厚さ２〜３μ
ｍのＴｉＣＮ黒化膜を成膜した。

【００３８】この場合、波長３μｍのＴｉＣＮ黒化膜の
輻射率は、０．８５以上で、７５０℃、２．５時間の真
空熱処理、および、７００℃、１時間の水素熱処理を施
しても輻射率の低下は認められなかった。また、成膜直
後のＴｉＣＮ黒化膜から放出されるガスは、アルゴンが
主で放出量は微量であった。熱処理を施したＴｉＣＮ黒
化膜は、テープ剥離テストで膜の剥離はなく、また、折
り曲げテストでＴｉＣＮ黒化膜にクラックが発生したも
のの、Ｃｕ基板からの膜の剥離はなかった。

【００３９】次に、本発明の第７の実施形態について説
明する。この実施形態は、ブラスト処理したＣｕ基板を
使用し、蒸発源は第２の実施形態と同じになっている。
ガスはアルゴンと酸素の他に、窒素とエチレン（Ｃ2 Ｈ
2 ）を用いた。他は第２の実施形態と同じ手順で、アル
ゴンでＣｕ基板をクリーニングした後、高周波イオンプ
レーティング法により、厚さ０．１〜０．３μｍのニッ
ケル薄膜上に、厚さ２〜３μｍのＴｉＣＮＯ黒化膜を形
成した。

【００４０】この場合、波長３μｍのＴｉＣＮＯ黒化膜
の輻射率を測定したところ、輻射率は０．８５以上で、
７５０℃、２．５時間の真空熱処理、および、７００
℃、１時間の水素熱処理を施しても輻射率の低下は認め
られなかった。また、成膜直後のＴｉＣＮＯ黒化膜のガ
ス放出量も微量であった。また、熱処理を施したＴｉＣ
ＮＯ黒化膜は、テープ剥離テストで膜の剥離はなく、折
り曲げテストでＴｉＣＮＯ黒化膜に細かいクラックが発
生したものの、Ｃｕ基板からの膜の剥離はなかった。

【００４１】次に、本発明の第８の実施形態について説
明する。この実施形態は、ブラスト処理したＣｕ基板を
使用し、蒸発源にチタンとアルミニウムの組成比が３：
２のチタン・アルミニウム合金カソードとニッケルカソ
ードを用い、ガスに窒素とアルゴン（イオンボンハード
用）を用い、全圧力は１０^-5〜10^-4Torrとし、そして、
Ｃｕ基板に−１ｋＶの直流電圧を印加したアークイオン
プレーティング法により、ニッケル薄膜上に（ＴｉＡ
ｌ）Ｎ黒化膜を形成した。最初に、アルゴンでＣｕ基板
をクリーニングした後、ニッケルカソードとアルゴンを
用いてＣｕ基板上に厚さ０．１〜０．３μｍのニッケル
薄膜を形成した。その後、ニッケル薄膜上にチタン・ア
ルミニウム合金カソードと窒素を用いて、厚さ２〜３μ
ｍの（ＴｉＡｌ）Ｎ黒化膜を形成した。この場合、波長
３μｍの（ＴｉＡｌ）Ｎ黒化膜の輻射率は０．８０以上
で、７５０℃、２．５時間の真空熱処理、および、７０
０℃、１時間の水素熱処理を施しても輻射率の低下は認
められなかった。また、成膜直後の（ＴｉＡｌ）Ｎ黒化
膜のガス放出量は、微量で、かつアルゴンが主であっ
た。また、熱処理を施した（ＴｉＡｌ）Ｎ黒化膜は、テ
ープ剥離テストで膜の剥離はなく、折り曲げテストでは
（ＴｉＡｌ）Ｎ黒化膜にクラックが発中したものの、Ｃ
ｕ基板からの膜の剥離はなかった。

【００４２】次に、本発明の第９の実施形態について説
明する。この実施形態は、ブラスト処理したＣｕ基板を
使用し、蒸発源に、ニッケルペレットおよびアルミナと
チタニアの組成比が４０重量％−６０重量％のアルミナ
・チタニアペレットを用い、そして、アルゴンでＣｕ基
板をクリーニングした後、ガスにアルゴンを用い、高周
波イオンプレーティング法を用いて厚さ０．１〜０．３
μｍのニッケル薄膜をＣｕ基板上に形成した。続いて、
ニッケル薄膜上に、厚さ２〜３μｍのアルミナ・チタニ
ア黒化膜を形成した。この場合、波長３μｍのアルミナ
・チタニア黒化膜の輻射率を測定したところ、輻射率は
０．８５以上で、７５０℃、２．５時間の真空熱処理、
および、７００℃、１時間の水素熱処理を施しても輻射
率の低下は認められなかった。また、成膜直後のアルミ
ナ・チタニア黒化膜のガス放出量は、微量で、アルゴン
が主であった。熱処理を施したアルミナ・チタニア黒化
膜は、テープ剥離テストで膜の剥離はなく、折り曲げテ
ストでも黒化膜表面にクラックが発生したものの、Ｃｕ
基板からの膜の剥離はなかった。

【００４３】次に、本発明の第１０の実施形態について
説明する。この実施形態は、ブラスト処理したＣｕ基板
を使用し、蒸発源に、チタンとアルミニウムの組成比が
１：１のチタン・アルミニウム合金およびニッケルを用
い、ガスはアルゴンと酸素を用い、全圧力が１０^-3Ｔｏ
ｒｒ台にて、高周波イオンプレーティング法によりアル
ミナ・チタニア黒化膜を形成した。最初に、アルゴンで
Ｃｕ基板をクリーニングした後、ニッケル蒸発源とアル
ゴンを用いてＣｕ基板上に厚さ０．１〜０．３μｍのニ
ッケル薄膜を形成した。その後、ニッケル薄膜上に、チ
タン・アルミニウム合金の蒸発源とアルゴン、酸素を用
いて、反応性イオンプレーティング法により厚さ２〜３
μｍのアルミナ・チタニア黒化膜を形成した。この場
合、波長３μｍの（ＴｉＡｌ）Ｎ黒化膜の輻射率は０．
８０以上で、７５０℃、２．５時間の真空熱処理、およ
び、７００℃、１時間の水素熱処理を施しても、輻射率
の低下は認められなかった。また、成膜直後のアルミナ
・チタニア黒化膜のガス放出量は、微量で、放出ガスの
大部分は、アルゴンだった。また、熱処理を施したアル
ミナ・チタニア黒化膜は、テープ剥離テストで膜の剥離
はなく、また折り曲げテストでもアルミナ・チタニア焦
化膜にクラックが発生したものの、Ｃｕ基板からの膜の
剥離はなかった。

【００４４】次に、本発明の有効性を確認するため、第
１の実施形態、第２の実施形態、第６の実施形態、第８
の実施形態の黒化膜をそれぞれ金属層を介してロータ表
面に形成し、各ロータを回転陽極型Ｘ線管に組み込み、
封じ込めた状態で１００００時間使用した。この場合、
回転陽極型Ｘ線管の使用中に黒化膜の剥離は認められな
かった。その後、回転陽極型Ｘ線管を分解し、セロハン
テープで各黒化膜の剥離テストを実施した結果、黒化膜
の剥離は認められず、強固な膜密着性が実現していた。
また、黒化膜の変色もなかった。

【００４５】なお、上記した各実施形態では、イオンプ
レーティング法で黒化膜を形成している。しかし、これ
以外のスパッタリング法、真空蒸着法、反応性蒸着法な
どを用いることもできる。

【００４６】また、上記した各実施形態では、たとえ
ば、発熱金属である金属基体から、金属基体上に形成さ
れる１層または複数層の金属層、そしてセラミックの黒
化膜へと、各層ごとに熱膨張率が順に小さくなる傾斜構
造となっている。また、金属基体の表面処理方法、成膜
方法など強固な膜密着強度を維持する方法を採用してい
る。このような構造により、苛酷な熱負荷に対して安定
で、高速回転における機械的強度が強く、また、熱放射
性の良好な熱輻射部材を実現できる。また、金属層およ
びセラミックの黒化膜からなる熱輻射部材を、たとえば
回転陽極型Ｘ線管用のロータなどに設けた場合、苛酷な
熱負荷や高速回転、熱放射性の良好な回転陽極型Ｘ線管
を実現できる。

【００４７】また、上記した実施形態では、金属基体上
に形成される金属層として、ニッケルおよび鉄が利用さ
れている。しかし、チタンを利用することもできる。ま
た、上記した各金属材料のいずれかを含む混合物、およ
び、前記各材料のいずれかを含む化合物の中から選ばれ
た少なくとも１つを使用できる。

【００４８】また、金属層上に形成されるセラミック層
としてはＴｉＣなどを利用することもできる。また、セ
ラミック層を形成する材料としては、上記した各セラミ
ック材料のいずれかを含む混合物、および、前記各材料
のいずれかを含む化合物の中から選ばれた少なくとも１
つを使用できる。

【００４９】また、実施形態では、熱輻射部材およびこ
の熱輻射部材を用いた電子管について説明している。し
かし、この発明は、熱輻射部材に限らず、熱吸収部材と
して用いることもできる。そして、電子管などに使用し
た場合は、熱衝撃に強く、熱吸収率の高い熱吸収部材と
して機能する。

【００５０】なお、上記した実施形態では、回転陽極型
Ｘ線管のロータに使用する例で説明している。しかし、
この発明は、回転陽極型Ｘ線管の円盤状回転体部分、あ
るいは、他の電子管の発熱する金属部分に用いることも
できる。

【００５１】

【発明の効果】この発明によれば、熱放射性に優れ、か
っ熱衝撃に強い熱輻射部材、および、熱吸収率の高い熱
吸収部材並びにこれらを用いた電子管とその製造方法を
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される回転陽極型Ｘ線管の概略構
造を示す概略図である。

【図２】本発明に実施形態を説明する図で、ロータ表面
に熱放射性被膜を形成する場合に用いられる高周波イオ
ンプレーティング装置の概略の構造図である。

【符号の説明】

１１…真空外囲器 １２…陰極 １３…円盤状回転体 １４…陽極ターゲット １５…軸 １６…ロータ １７…ステータ １８…円盤状回転体に形成された黒化膜 １９…ロータに形成された黒化膜

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Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱の放出面となる表面部分がセラミック
   層で形成され、セラミック層の裏側に金属層が形成され
   ていることを特徴とする熱輻射部材。
2. 【請求項２】 セラミック層が、ＴｉＯ2 、ＴｉＣ、Ｔ
   ｉＣＮ、ＴｉＣＮＯ、（ＴｉＡｌ）Ｎ、ＴｉＯ2 とＡｌ
   2 Ｏ3 混合物の各材料、および、前記各材料のいずれか
   を含む混合物、および、前記各材料のいずれかを含む化
   合物の中から選ばれた少なくとも１つである請求項１記
   載の熱輻射部材。
3. 【請求項３】 金属層が、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉの各材料、
   および、前記各材料のいずれかを含む混合物、および、
   前記各材料のいずれかを含む化合物の中から選ばれた少
   なくとも１つである請求項１記載の熱輻射部材。
4. 【請求項４】 金属層が第１層および第２層の２層構造
   で、前記第１層は、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉの各材料、およ
   び、前記各材料のいずれかを含む混合物、および、前記
   各材料のいずれかを含む化合物の中から選ばれた少なく
   とも１つで、そして、前記第２層は、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ
   の各材料、および、前記各材料のいずれかを含む混合
   物、および、前記各材料のいずれかを含む化合物の中か
   ら選ばれた少なくとも１つで、前記第１層の材料と相違
   する請求項１記載の熱輻射部材。
5. 【請求項５】 熱の放出面となる表面部分がセラミック
   層で形成され、セラミック層の裏側に金属層が形成され
   ていることを特徴とする熱吸収部材。
6. 【請求項６】 セラミック層が、ＴｉＯ2 、ＴｉＣ、Ｔ
   ｉＣＮ、ＴｉＣＮＯ、（ＴｉＡｌ）Ｎ、ＴｉＯ2 とＡｌ
   2 Ｏ3 混合物の各材料、および、前記各材料のいずれか
   を含む混合物、および、前記各材料のいずれかを含む化
   合物の中から選ばれた少なくとも１つである請求項５記
   載の熱吸収部材。
7. 【請求項７】 金属層が、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉの各材料、
   および、前記各材料のいずれかを含む混合物、および、
   前記各材料のいずれかを含む化合物の中から選ばれた少
   なくとも１つである請求項５記載の熱吸収部材。
8. 【請求項８】 金属層が第１層および第２層の２層構造
   で、前記第１層は、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉの各材料、およ
   び、前記各材料のいずれかを含む混合物、および、前記
   各材料のいずれかを含む化合物の中から選ばれた少なく
   とも１つで、そして、前記第２層は、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉ
   の各材料、および、前記各材料のいずれかを含む混合
   物、および、前記各材料のいずれかを含む化合物の中か
   ら選ばれた少なくとも１つで、前記第１層の材料と相違
   する請求項５記載の熱吸収部材。
9. 【請求項９】 熱輻射部材を構成するセラミック層およ
   び金属層をそれぞれ、真空蒸着および反応性蒸着、イオ
   ンプレーティング、スパッタリングの何れかの方法で形
   成することを特徴とする熱輻射部材の製造方法。
10. 【請求項１０】 セラミック層が、ＴｉＯ2 、ＴｉＣ、
    ＴｉＣＮ、ＴｉＣＮＯ、 （ＴｉＡｌ）Ｎ、ＴｉＯ2 と
    Ａｌ2 Ｏ3 混合物の各材料、および、前記各材料のいず
    れかを含む混合物、および、前記各材料のいずれかを含
    む化合物の中から選ばれた少なくとも１つである請求項
    ９記載の熱輻射部材の製造方法。
11. 【請求項１１】 金属が、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｎｉの各材料、
    および、前記各材料のいずれかを含む混合物、および、
    前記各材料のいずれかを含む化合物の中から選ばれた少
    なくとも１つである請求項９記載の熱輻射部材の製造方
    法。
12. 【請求項１２】 発熱する金属部分を有する電子管にお
    いて、前記金属部分の側に金属層が位置し、セラミック
    層が外側に位置するように請求項１記載の熱輻射部材が
    前記金属部分の表面に形成された電子管。
13. 【請求項１３】 金属部分から金属層、そしてセラミッ
    ク層の順に熱膨張率が小さくなっている請求項１２記載
    の電子管。
14. 【請求項１４】 電子ビームを放出する陰極と、前記電
    子ビームの衝撃でＸ線を発生する陽極ターゲットが設け
    られた円盤状回転体と、この円盤状回転体に連結された
    ロータとを具備した電子管において、金属層が前記ロー
    タ側になるようにして請求項１記載の熱輻射部材が前記
    ロータの表面に形成された電子管。
15. 【請求項１５】 電子ビームを放出する陰極と、前記電
    子ビームの衝撃でＸ線を発生する陽極ターゲットが設け
    られた円盤状回転体と、この円盤状回転体に連結された
    ロータとを具備した電子管において、金属層が前記ロー
    タ側になるようにして請求項４記載の熱輻射部材が前記
    ロータの表面に形成された電子管。
16. 【請求項１６】 電子管を構成する発熱金属部品を真空
    槽内に配置する第１工程と、前記発熱金属部品の表面
    に、真空蒸着および反応性蒸着、イオンプレーティン
    グ、スパッタリングの何れかの方法で金属層を形成する
    第２工程と、この第２工程で形成された前記金属層上
    に、真空蒸着および反応性蒸着、イオンプレーティン
    グ、スパッタリングの何れかの方法でセラミック層を形
    成する第３工程とからなる電子管の製造方法。