JP2002042705A - 透過放射型x線管およびその製造方法 - Google Patents

透過放射型x線管およびその製造方法

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JP2002042705A
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ray tube
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Shinsuke Fujii
慎介 藤井
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 陽極ターゲットの蒸発を抑え、寿命の長い透
過放射型X線管およびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 真空容器33の一部に気密接合されたX
線透過窓板37と、このX線透過窓板37の真空側の面
に接して設けられたX線を発生するターゲット薄膜39
と、このターゲット薄膜39に照射する電子ビームを発
生する陰極構体35とを具備した透過放射型X線管にお
いて、X線透過窓板37をダイヤモンドで形成してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、X線を放出する
陽極ターゲットがX線透過窓の真空側の面に接する構造
の透過放射型X線管およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】X線管は、陽極ターゲットに電子ビーム
を衝突させてX線を発生する構成になっている。このよ
うなX線管は、医療用の診断装置あるいは工業用の非破
壊検査装置や材料分析装置など、多くの用途に利用され
ている。そして、用途に応じていろいろな種類のX線管
が実用化されている。その1つに、微小焦点すなわちマ
イクロフォーカスX線発生源を得る透過放射型X線管が
ある。
【0003】マイクロフォーカス透過放射型X線管の用
途の一つは、半導体集積回路基板やその他の物体のX線
透視拡大撮影装置である。その概略構成は、図5に示す
ように、X線遮蔽された装置ケース11の内部にX線管
12が配置されている。そして、X線管12のX線発生
焦点位置Sから距離Laだけ離れた位置に、半導体集積
回路基板のような被撮影物体13が置かれる。この被撮
影物体13の位置からさらに距離Lbだけ離れた位置
に、そのセンサ面が位置するように、X線イメージ管や
固体X線センサなどのX線エリアセンサ14が配置され
ている。
【0004】X線管12には、装置ケース11に内蔵さ
れた電源15から動作電圧が供給されるようになってお
り、これは外部から制御される。また、X線エリアセン
サ14のX線画像信号出力部16から出力されるX線画
像信号は、画像処理装置を内蔵するモニタ17に送ら
れ、その画像表示部18に被撮影物体13のX線透視拡
大撮影映像が表示される。
【0005】被撮影物体のX線撮影の拡大率Mは、概
ね、M=(La+Lb)/Laで表される。この場合、
( La《Lb) となるように設定される。そのため、距
離Laを小さくするほど拡大率Mは大きくなる。また、
X線管のX線発生源である焦点Sのサイズが小さければ
小さいほど、解像度の高い鮮明なX線透視拡大撮影画像
が得られることも自明である。
【0006】したがって、X線透視拡大撮影装置の場
合、X線管の焦点S、すなわちX線発生ターゲット部分
をできるだけ被撮影物体13の近くに配置し、距離La
を可能な限り小さくする構成が望まれる。この目的に
は、X線発生ターゲット部がX線管の最先端に存在する
マイクロフォーカス透過放射型X線管の使用が適する。
【0007】この型のX線管12は、図6に示すよう
に、真空容器21の一方の側の金属円筒部の先端部に、
X線を透過するX線透過窓板22が真空気密に設けられ
ている。この透過窓板22は、通常、ベリリウム(B
e)などX線の透過率が高い材料で構成されている。ま
た、X線透過窓板22の真空側の面には、要部を拡大し
て示すように、タングステン(W)などからなる陽極タ
ーゲット薄膜23が直接付着されている。そして、真空
容器21内の他方側のガラス部分内に電子ビームを発生
する陰極構体24が配置され、それと電子レンズ用の複
数個のグリッド電極からなる電子銃25が配置されてい
る。
【0008】上記した構成において、陰極構体24から
発生し電子銃25を経た電子ビームeは、陽極ターゲッ
ト薄膜23の位置で点焦点Sを結ぶようになっている。
そして、この陽極ターゲット薄膜23で発生したX線は
そのまま透過窓板22を通して外部に放射される。この
放射X線を符号Xで表し、X線撮影に利用される。
【0009】このような装置あるいはX線管は、例えば
米国特許第5077771号明細書、日本特許第271
3860号、同特許第2634369号、特公平7−5
0594号、特開平9−171788号、実公昭52−
56778号、或いは実開昭54−163885号の各
公報等に開示されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の透過放射型X線
管は、X線透過窓板を構成する材料としてベリリウムが
使用され、X線透過窓板の真空側の面に、タングステン
薄膜で構成された陽極ターゲットが直接形成されてい
る。この構造の場合、電子ビームの衝突でタングステン
薄膜の温度が上昇した際、その外側にX線透過窓板が位
置するため、必ずしも十分な放熱が行われず、温度上昇
によってタングステン薄膜が蒸発する。そして、タング
ステン薄膜の蒸発が進むと、放出するX線量が低下し寿
命となる。
【0011】この発明は、上記した欠点を解決し、陽極
ターゲットの蒸発を抑え、寿命の長い透過放射型X線管
およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は、真空容器の
一部に気密接合されたX線透過窓板と、このX線透過窓
板の真空側の面に接して設けられたX線を発生するター
ゲット薄膜と、このターゲット薄膜に照射する電子ビー
ムを発生する陰極構体とを具備した透過放射型X線管に
おいて、前記X線透過窓板をダイヤモンドで形成したこ
とを特徴としている。
【0013】また、この発明は、真空容器の一部に気密
接合されたX線透過窓板と、このX線透過窓板の真空側
の面に接して設けられたX線を発生するターゲット薄膜
と、このターゲット薄膜に照射する電子ビームを発生す
る陰極構体とを具備し、前記ターゲット薄膜が発生する
X線を前記X線透過窓板を通して外部に放射する構造の
透過放射型X線管の製造方法において、前記X線透過窓
板を形成するダイヤモンドの面上に、前記ターゲット薄
膜を成膜することを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図1〜
図3を参照して説明する。マイクロフォーカス透過放射
型X線管30は、ガラス容器部分31および先端が閉じ
られた金属円筒容器部分32が真空気密に接合された真
空容器33を備えている。この真空容器33の内部に電
子銃34が配置されている。電子銃34は、電子ビーム
を発生する陰極構体35および電子レンズ用の複数個の
グリッド電極を備えている。
【0015】真空容器33の金属円筒容器部分32の先
端部にX線放射窓保持用リング36が設けられ、X線放
射窓保持用リング36には、X線透過率の高いダイヤモ
ンド製のX線透過窓37が真空気密に接合されている。
この場合、X線透過窓37を構成するダイヤモンドは、
たとえば周辺38がメタライズされ、そのメタライズ部
分を利用して溶接などによりX線放射窓保持用リング3
6に接合される。
【0016】X線放射窓保持用リング36は、鉄(F
e)、またはコバール(商品名)やステンレス鋼のよう
な鉄合金、あるいは銅(Cu)または銅合金のような機
械的に高強度の材料で形成されている。そして、そのテ
ーパ状に外方に延長された外周薄肉部36aが、ヘリア
ーク溶接などによって金属円筒容器部分32の先端開口
部32aと真空気密接合されている。
【0017】X線透過窓板37の内面すなわち真空領域
側の面には、図2の拡大図で示すように、タングステン
(W)からなる陽極ターゲット薄膜39が成膜され、積
層して付着されている。このX線管の動作に際しては、
従来技術で述べたと同様、陰極35から発生し電子銃3
4を経た電子ビームeは、陽極ターゲット薄膜39の位
置で焦点Sを結ぶ。そして、この焦点S位置で発生した
X線は、そのままX線透過窓37を通して符号Xで示す
ように外部に放射され、X線撮影等に利用される。
【0018】また、X線透過窓板37上に陽極ターゲッ
ト薄膜39を形成する成膜プロセスは、まず、図3の
(a)に示すように、予め所定形状に加工した窓保持用
リング36の開口部の段差36bに、円板状のダイヤモ
ンドからなるX線透過窓板37周辺38のメタライズ部
分を接合する。次に、X線透過窓板37を接合した窓保
持用リング36を成膜装置内に配置し、CVD法などに
よって、図3(b)に示すように、ダイヤモンド製のX
線透過窓37の内面にタングステン薄膜39を成膜し付
着させる。
【0019】その後、タングステン薄膜39を成膜した
X線透過窓板37を有する窓保持用リング36を、図1
に示したように、金属円筒容器部分の先端開口部32a
に嵌め、両者が合致した薄肉円筒端部をヘリアーク溶接
により真空気密に接合して真空容器とし、この真空容器
内に電子銃等を組み入れ、排気工程等を経てX線管を完
成させる。
【0020】次に、本発明の他の実施形態について図4
を参照して説明する。この実施形態では、タングステン
からなるターゲット薄膜39を、ダイヤモンド製X線透
過窓37の内面からさらに透過窓保持用リング36の内
側テーパ面の途中まで延長して成膜している。この構造
の場合、ターゲット薄膜39の延長部分を符号39aで
あらわしている。
【0021】この実施形態によれば、ターゲット薄膜3
9の成膜に際して、その成膜領域を規定するマスキング
を比較的ラフにしても差支えないという利点がある。
【0022】なお、上記の実施形態の場合、陽極ターゲ
ット薄膜の素材として、純タングステンを使用してい
る。しかし、これに限らず、たとえばレニウム(Re)
を微量含むレニウム−タングステン合金や、モリブデン
(Mo)を微量含むモリブデン−タングステン合金、あ
るいはその他の元素を微量含むタングステン主体の合金
を使用することもできる。
【0023】上記したように、本発明の構成によれば、
透過放射型X線管のX線透過窓板がダイヤモンドで形成
されている。ダイヤモンドは熱伝導率がベリリウムの1
0倍以上と高いため、ターゲット薄膜の熱がこれと接す
るX線透過窓板を通して効率的に外部に放出される。そ
のため、ターゲット薄膜の温度上昇が抑えられ、ターゲ
ット薄膜の蒸発が低減し、寿命の長い透過放射型X線管
が実現される。
【0024】
【発明の効果】この発明によれば、ターゲット薄膜の温
度上昇を抑え、ターゲット薄膜の蒸発が低減し、寿命の
長い透過放射型X線管およびその製造方法を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態を示すX線管の縦断面図で
ある。
【図2】図1の要部を拡大して示す断面図である。
【図3】図1のX線放射窓板およびターゲット薄膜の組
立ておよび成膜プロセスを示す要部縦断面図である。
【図4】この発明の他の実施形態を示すX線管の要部縦
断面図である。
【図5】X線拡大撮影装置を示す概略図である。
【図6】従来のX線管を示す縦断面図である。
【符号の説明】
33…真空容器 34…電子銃 35…陰極構体 36…X線透過窓保持用リング 37…X線透過窓板 39…陽極ターゲット薄膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空容器の一部に気密接合されたX線透
    過窓板と、このX線透過窓板の真空側の面に接して設け
    られたX線を発生するターゲット薄膜と、このターゲッ
    ト薄膜に照射する電子ビームを発生する陰極構体とを具
    備した透過放射型X線管において、前記X線透過窓板を
    ダイヤモンドで形成したことを特徴とする透過放射型X
    線管。
  2. 【請求項2】 真空容器の一部に気密接合されたX線透
    過窓板と、このX線透過窓板の真空側の面に接して設け
    られたX線を発生するターゲット薄膜と、このターゲッ
    ト薄膜に照射する電子ビームを発生する陰極構体とを具
    備し、前記ターゲット薄膜が発生するX線を前記X線透
    過窓板を通して外部に放射する構造の透過放射型X線管
    の製造方法において、前記X線透過窓板を形成するダイ
    ヤモンドの面上に、前記ターゲット薄膜を成膜すること
    を特徴とする透過放射型X線管の製造方法。
  3. 【請求項3】 真空容器の一部に気密接合されたX線透
    過窓板と、このX線透過窓板の真空側の面に接して設け
    られたX線を発生するターゲット薄膜と、このターゲッ
    ト薄膜に照射する電子ビームを発生する陰極構体とを具
    備し、前記ターゲット薄膜が発生するX線を前記X線透
    過窓板を通して外部に放射する構造の透過放射型X線管
    の製造方法において、前記X線透過窓板を形成するダイ
    ヤモンドの周辺をメタライズする第1工程と、前記ダイ
    ヤモンドのメタライズされた周辺部分を前記真空容器の
    一部を構成するX線透過窓保持用リングに気密接合する
    第2工程と、この第2工程の後、前記X線透過窓保持用
    リングを真空容器の残りの部分に気密接合する第3工程
    とからなる透過放射型X線管の製造方法。
  4. 【請求項4】 第2工程と第3工程との間に、X線透過
    窓板を形成するダイヤモンドの面上にターゲット薄膜を
    成膜する工程を有する請求項3記載の透過放射型X線管
    の製造方法。
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